【文章內(nèi)容簡介】 34 1 前 言 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活等各個領域的應用越來越廣泛，塑料是繼鋼材、木材、水泥之后，當代新興的第四大類工業(yè)材料。 在 塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。 在 現(xiàn)代社會生活中，由于塑料制品的廣泛應用，模具也開始受到了越來越多的重視。模具的需要量也相應更加，人們對模具的要求也越來越高。 塑料模具種類很多，按照塑料之間的不同分類方法可分為：注射模、壓縮模、壓注模、擠出模、氣動成型模等。注射 模塑又稱注射成型，是熱塑性塑料制品生產(chǎn)的一種重要的方法。除了少數(shù)塑料制品外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產(chǎn)塑料制品。注射模塑料不僅用于熱塑性塑料的成型，而且也成功的應用與熱固性塑料的成型。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。由于模具的制造精度高，制造成本高，因此應延長模具的使用壽命，盡量縮短模具的制造周期，來降低生產(chǎn)成本。 塑料制品以其密度小，質(zhì)量輕的優(yōu)點在工業(yè)中的應用日益普遍，大有“以塑代鋼”的趨勢。這樣的情況下，模具的設計與制造日益重要。塑料模具可以滿足塑料的加工工藝要求和使用要 求，可以很好的降低塑料制品的生產(chǎn)成本。為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料模具成型技術正朝著密集計劃，微型化和超大型化等方面發(fā)展。塑件的質(zhì)量要靠模具的正確結構和模具成型塑件的正確形狀，精確尺寸及較低的表面粗糙來保證的 。 合格的塑料制件首先取決于模具的設計和制造的質(zhì)量，其次取決于合理的成型工藝。由于塑料成型工藝的飛速發(fā)展，模具結構也日益復雜化和多功能化。近年來材料發(fā)展很快，各種新型材料不斷被研制出來，對模具的發(fā)展也起到了推波助瀾的作用， 尤其是各種加工性能好，熱處理變形小的新型模具鋼種，如：預制鋼 、析出硬化鋼和 耐腐蝕鋼等。本次設計的模具用于 ABS 塑料制品的生產(chǎn)制造，ABS 塑料屬于熱塑性塑料，這種塑料中塑脂的分子是線型或支鏈型結構。他在加熱中軟化并熔融，成為可流動的粘稠液體（即聚合物溶體 ），可成型為一定形狀，冷卻后保持以成型的形狀。 2 第一章 塑件的工藝分析 一、 塑件的成形工藝分析 塑件如圖 所示： 圖 塑件圖 產(chǎn)品名稱：瓶蓋 產(chǎn)品材料：工程塑料 ABS 產(chǎn)品數(shù)量；較大批量生產(chǎn) 塑件尺寸：如圖 所示 塑件的質(zhì)量： 16g 塑件顏色：棕黃色 塑 件要求：塑件外側表面光滑 表面外沿不允許有裂痕和點狀物，內(nèi)螺紋要平整連續(xù)，不允許有斷裂狀，內(nèi)部澆口處不允許有澆口裂痕。塑件所允許的最大脫模斜度為 176。 3 1． 選擇塑件材料的特性 ABS 是一種新型工程塑料。具有綜合的優(yōu)良性能 (堅固、堅韌、堅硬 )，價格便宜，原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應用最廣的一種工程塑料。 ABS 是微黃色或白色不透明粒料，無毒、無味。 ABS 由三種成分組成，具有良好的綜合力學性能。在機械性能方面， ABS 具有質(zhì)硬、堅韌、剛性好。有一定化學穩(wěn)定性和良好的介電性能。 它還有很好的成型加工性能以及能與其 他塑料和橡膠相混熔的特點。 ABS 塑料的表面可以電鍍。 ABS 樹脂的缺點是耐熱性不高，耐低溫性不好，而且不耐燃、不透明，耐氣候性不好，特別是耐紫外線性能不好。 2． 塑件材料成型性能 (1) 使用 ABS 塑料成型塑件時，由于溶體的黏度值較高，注射成形的壓力值高，所以塑件對型芯的包緊力較大，為便脫模，塑件應采用較大的脫模斜度； (2) ABS 塑料的溶體黏度高，制品易產(chǎn)生熔接痕，設計模具時應減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，流道長度短一些； (3) ABS 塑料吸濕性強，易吸水，成型前應進行干燥處理； (4) 在正 常成型條件下， ABS 塑件的尺寸穩(wěn)定性好。 (5) ABS 的熔溫度較低，熔融溫度范圍寬，流動性好，有利于成型。 塑件的成形工藝參數(shù)確定 如下： 密度： ： 90Mpa 收縮率： % 保壓壓力： 50 70Mpa 預熱溫度： 80 85c 注射時間： 35s 預熱時間： 23h 保壓時間： 15 30s 模具溫度： 50 70c 成形周期： 40 70s 冷卻時間： 15 30s 注射機類型： 螺桿式 螺桿的轉速： 30 60 / minr 噴嘴形式： 直通式 噴嘴溫度： 180 190 c 前段料筒溫度： 180 190 c 中段料筒溫度： 210 230 c 后段料筒溫度： 180 200 c 4 第二章 模具的基本結構及模架的選擇 一． 模具的基本結構分析 此次設計中該塑件采用注射成形的方法，采 用潛伏式的澆注系統(tǒng)，來保證澆注時塑料流動的均勻性 ，從而使塑件的質(zhì)量更好，此模具采用單分型面的注射模。 塑件的形狀較為的簡單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)地數(shù)量又很大，因此所采用的是多腔定射模具，考慮到型腔內(nèi)部有內(nèi)螺紋，而螺紋的徑向尺寸不是很大，可采用強制退出的方法，將成形的塑件進行去模，所以模具采用一模四腔，平衡布置，這樣模具的尺寸不是很大，制造加工也比較方便 ，也能提高加工效率，從而使塑件 的成本降低。型腔的布置如圖 所示： 圖 型腔布置 在選擇分型面時應保證塑件的質(zhì)量要求，在一般情況下選分型面是以塑件精度、脫模的難易度作為前提的，如圖 所示， 在圖 中分型面的選擇在軸線上 這樣會使塑件的表面留下分型面的痕跡，并會產(chǎn)生毛刺狀起伏物，影響塑件的表面質(zhì)量 ，同時還會造成分型面的側向抽芯困難，從而影響大批量生產(chǎn)時的效率。 5 圖 的分型面選擇在塑件的下端面，這樣的選擇可使塑件的外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成形，則塑件的外表面也很光滑 ，表面的質(zhì)量有一定得保證，這樣選擇使抽芯容易，塑件的整體脫模方便，因此，可知塑件選擇 所示 的分型面。 圖 分型面的選擇 根據(jù)塑件表面質(zhì)量的要求，澆口所在位置明確規(guī)定澆口在 蓋內(nèi)部。此設計中采用內(nèi)側潛伏式澆口，澆口流道設置再推桿上，澆口設在推桿 和塑件的接觸處 ，澆口處的直徑為 ? ，主流道處的錐角為 ? 為 6176。，主流道采用圓錐形， 分流道采用正方形 截面流道。 由于塑件形狀為圓殼形 蓋狀 而且壁厚較薄，同時 還內(nèi)附有螺紋，則推進強度增大，只使用推桿進行推出，容易在塑件上留下痕跡或 裂紋，影響表面質(zhì)量，不宜采用。而在此推出采用的是強制退出，則必須再加選擇推件板推出機構進行輔助推出，來增大推出力也使塑件再推出時受力均勻，從而達到強制推出的目的。選用這種方法的優(yōu)點是結構簡單，推出力均勻，塑件再推出時變形小，推出可靠。 此設計中，模具結構 采用的是 單分型面注射模，模具中用拉桿和限位螺釘來控制分型面的打開距離，以方便取出澆口，并通過計算來確定其他分型面打開的最大距離以方便取出制品塑件（將在后面計算中給詳細的說明）。 此次設計中由于采用的是內(nèi)測潛伏澆口， 只用一次推出不能將澆口與型腔相連的那部分 殘余 塑料完全推出，需采用二次推出將殘留的這部分塑料由于形成剪切力可將澆口自動切斷，使這部分塑料脫離分流道 ， 由此可選用擺桿式二次 推出機構。此機構的優(yōu)點是避免塑件受推力過大產(chǎn)生變形或破裂，分散推出力，從而 6 保證塑件的質(zhì)量。 選用 XS﹣ ZY﹣ 125 螺桿式注射機，其有關系數(shù)如下： 額定注射量： 125Mpa 螺桿的直徑： 42mm 注射壓力： 120Mpa 注射行程： 115mm 鎖模力： 900KN 最大成形面積： 320cm 3 最大開合模行程： 300mm 模具 最大厚度： 300mm 模具最小厚度： 200mm 噴嘴圓弧半徑： 12mm 噴嘴孔直徑： 4mm 動定模固定塊尺寸為： 428 458mm 拉桿間距： 260 290mm 二、 選擇 的 模架 1． 模架的結構選擇：此次選擇可選中小型模架 ，四周界尺寸范圍 560? 900mm ,其確定模架的準確尺寸，需在后面設計中給予詳細的計算。 2． 模具的尺寸校核：模具的外形尺寸通過計算確定的長、寬、高都應小于注射機的推桿間距和最大模具的厚度，才符合要求，就可方便的安裝在注射機上。 7 第三章 注射模與注射機之間關系的確定 注射模需安裝在注射機上才能進行工 作，兩者應該相互匹配，所以注射模設計之前要進行注射機的基本參數(shù)的校核，這樣設計出來的 注射模才能子注射機上正確的安裝和使用。 一、 最大注射量的校核 在模具設計時，為了確保塑件的質(zhì)量，應保證塑件連同凝料在內(nèi)的質(zhì)量，一般不應大于注射機公稱注射量的 80％。 采用的校核公式是： Gmax =CPG Gmax — 為可注射的最大注射量 ； C— 料筒溫度下塑料體積膨脹率的校正系數(shù)，在此 C 取 ； P— 所 用塑料在常溫下的密度， P=； G— 注射機的公稱注射量， G=125cm3 。 Gmax =125= 由此可知在一個注射周期內(nèi)，需注入模具內(nèi)的塑料熔體的容量之和應小于 3cm 。 二、 注射壓力的校核 注射機的公稱注射壓力要大于成形的 壓力，即 P公 179。 P注 由查表部分國家常用注射機主要技術參數(shù)可知 P公 =120Mpa 由查表常用熱塑料的主要技術指標可知 P注 =90Mpa 所以： P公 179。 P注 三、 鎖模力的校核 8 由于高壓塑料熔體注滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向很大的推力，這個力應小于注射機的公稱鎖模力，只有對模具施加足夠的鎖模力，塑件才能保證不產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 。 校核公式： F鎖 ? PA 分 F鎖 — 公稱鎖緊力 P— 注射時型腔的壓力，查表常用塑料可選用的型腔壓力得 為 P=30Mpa A分 — 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上垂直投影面積之和 為 A分 = 2mm F鎖 ? 30106 N/m2 106 m2 = 由 于 F鎖 ? 所以 F鎖 =10 KN 四、 安裝部分的尺寸校核 1． 噴嘴尺寸 注射機的噴嘴頭部的球面半徑 R1 要與模具主流道始端的球面半徑 R2 吻合，以免高壓熔體 ，從狹縫處溢出 R2 一般比 R1 大 1～ 2mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料無法脫出。 由查表可知：注射機噴嘴半徑是 12mm ， R1 =12mm ,則 R2 =14mm 2． 定位圈尺寸 為了使模具的主流道的中心線與注射機噴嘴中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的 外部尺寸 d 應與注射機固定模板上的定位孔是較松的力的空隙 配合。 3． 最大、最小模厚 在 模具設計時應使模具的總厚度位于注射機可安裝模具在最大模厚和最小模厚之間。 由查表可知 模具的總厚度在 200～ 300mm 之間為合格 ， 同時應校核模具的外型尺寸，使得模具能從注射機拉桿之間裝入。 4． 螺孔尺寸 9 注射模具的動模板、定模板應分別與注射機動模板、定模板上的螺孔相適應，模具在注射機上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定，此次設計中采用壓板固定，如下圖 所示 ： 5． 開模行程的校核 注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需要 的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出，查表可知注射機最大開模行程是 300mm ，則模具的最大開模行程小于 300mm 。 對于液壓 — 機械式鎖模機構的注射機 XS— ZY125,其最大開模行程是推桿機構或合模液壓缸的沖程所決定的 ,而與模具的厚度無關 ,在此次設計中 ,所采用的是單分型面注射模具 ,故校核時只需使注射機最大開模行程大于模具所需的開模距離即可。 圖 螺孔尺寸與位置 采用的計算公式 是： m a x 1 2 ( 5 10)S S H H m m? + + maxS — 注射機的最大開模行程 ； S — 模具所需開模距離 ； 1H — 塑件所需的 脫模距離 ； 2H — 包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度 。 3 6 3 0 1 0 7 6S ? ? ? ?mm 6． 頂出機構 10 XS— ZY125 型號 螺桿式 注射機采用的是兩側雙頂桿機構頂出 。此次設計模具 所采用的頂出機構是推桿和推板共同作用將塑件頂出。 第四章 XS— ZY125 型號螺桿式注射機 一、 XS— ZY125 型號 螺桿式注射裝置的形式 螺桿由電動機經(jīng)液壓離合器和齒輪變速箱驅動。為了使注射活塞不隨螺桿轉動，再活塞與螺桿的聯(lián)接處設置推力軸承。通過調(diào)節(jié)注射液壓缸背壓閥的背壓，可以控制螺桿在預塑過程中對熔體施加的壓力，從而控制塑化質(zhì)量。當塑化的融料達到所要求的注射量時，也就是螺桿后退到一定得位置 時，計量柱壓合行程開關，脫離液壓離合器，螺桿即停止轉動。當壓力油通過抽拉管，經(jīng)注射座的轉動支點進入注射缸時，便實現(xiàn)注射動作。注射活塞桿與齒輪采用長滑鍵聯(lián)接，所以，注射時齒輪箱并不隨螺桿移動。注射座下面設專用液壓缸，以驅動注射座的前移和后退，使噴嘴貼緊或 離開模具。為了便于拆換螺桿和清理料筒，在注射座中都設有回轉軸， 可使注射裝置繞回轉軸回轉一定角度。 XS— ZY125 型號螺桿式注射裝置如圖 所示： 圖 螺桿式注射裝置 XS— ZY125 型號 螺桿式注 射裝置的優(yōu)點： 11 1． 螺桿式注射裝置對塑料的塑化不僅外部加熱器加熱，而且螺桿的旋轉運動不斷地對物料進行剪切摩擦，轉化成熱量也對物料進行加熱塑化。 2． 螺桿式注射裝置在注射時，螺桿頭部的物料完全是塑化了的融料，又沒有分流所造成的阻力，因而它可以采用較小的注射壓力。 3． 由于螺桿式注射裝置的塑化能力大、質(zhì)量好，也有條件降低加熱器的加熱溫度。螺桿還兼有對料筒壁的刮料作用。所以螺桿式注射機生產(chǎn)效率高、產(chǎn)生物料過熱分解也比較少。 4． 螺桿式注射裝置可以對塑料直接進