第三章 模具类型及结构设计副本Word下载.docx
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为了使这些气体从型腔中及时排出,在设计模具时必须考虑排气问题。
排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。
因利用模具分型面或配合间隙自然排气不需开设专门的排气槽,设计和加工都较为方便。
由于本设计塑件较小,排气量小,塑件最后充满的位置位于分型面上,因此采用分型面和斜顶推杆与推孔间的间隙排气。
3.2型腔数的确定与型腔的布置
3.2.1型腔数的确定
注塑模具型腔数的确定,与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。
从经济的角度出发,定货量大时可选用大型机、多型腔模具,对于小型制件,型腔数量可由经验决定。
当尺寸精度和重复性精度要求很高时,应尽量减少型腔的数目,在满足其它要求的前提下尽量采用单型腔模具。
针对于本设计的塑件,由于尺寸精度和重复性精度要求高,因而采用一模一腔,同时考虑到塑件上有异形孔、左右两侧各要侧抽,内部有倒扣,模具结构比较复杂,所以采用一模一腔较为合适。
3.2浇注系统的设计与论证
浇注系统设计是注塑模设计中的重要问题之一。
浇注系统是塑料熔体从注塑机喷嘴流向型腔的通道,它向型腔中的传质、传压、传热情况决定着塑件的内在和外观质量,它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度。
对浇注系统设计的具体要求有:
(1)对模腔的填充迅速有序。
(2)可同时充满各个型腔。
(3)对热量和压力损失较小。
(4)尽可能消耗较少的塑料。
(5)能够使型腔顺利排气。
(6)浇注系统凝料容易与塑件分离或切除。
(7)不会使冷料进入型腔。
(8)浇口痕迹对塑件外观影响很小。
浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料井等四部分组成。
3.3.1主流道的设计
根据该模具设计要求确定用卧式注塑机,因此主流道应为锥形流道。
根据设计手册可查得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸:
喷嘴前端孔径:
d=Φ4mm
喷嘴前端球面半径:
R1=10mm
(1)主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道。
D:
主流道小端直径D=d(喷嘴前端孔径)+(0.5~1)mm。
L:
主流道长度,根据模具结构确定,越短越好。
R:
球面半径R2=R1(喷嘴前端球面半径)+(1~2)mm
a:
主流道锥度,一般为2
~4
;
粘度大的可选3
~6
(但应力求与铰力的斜度一致,在选用标准浇口套时,主流道已一同选定。
)
取主流道球面半径R2=12mm
取主流道的小端直径D=5mm
为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度为3
,经换算得主流道大端直径D1=10mm。
为了使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。
(2)浇口套设计:
为标准件可选定。
浇口套常用钢材是T8A、T10A热处理要求:
(50~55)HRC。
如图3-3、3-4所示。
图3-3主流道的设计
图3-4主流道衬套与定位环分开设计
3.3.2分流道的设计
(1)分流道设计的原则。
1.尽量保证各型腔同时充满,并均衡补料。
2.各型腔之间距离恰当,以保证排布冷却水道、螺钉等,并有足够
截面积受注塑压力。
3.尽量缩短流道长度,降低浇注系统凝料重量。
4.型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心。
(2)布置方式
分流道的布置方式有两种:
平衡式与非平衡式。
平衡式是指从主流道到各型腔的分流道,其长度、形状、断面尺寸都对应相等优点为生产的制品精度高,缺点是对应部位尺寸精度要求高。
非平衡式是指主流道到各型腔的分流道不完全相同,优点是可减少回头料的重量,缺点是浇口设计较难,生产制品的精度低。
(针对塑件的结构特点,模具采用一模两腔平衡式布置)
(3)尺寸设计
1、长度:
分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置。
从输送熔体以减少压力和热量损失的要求出发,应力求缩智分流道长度;
从结构与冷却考虑,分流道应有一定的长度。
2、断面形状与尺寸:
实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。
由于圆形分流道表面积最小,阻力亦小,浇口可开在流道中心线上,因而延长了浇口冻结时间,对侧向进料的小浇口有利,虽制造比较困难、费用高,但对于表面有质量要求的制件,采用圆形分流道的热量损失较小,可更好地满足表面质量的要求,故采用半圆形分流道。
确定分流道断面尺寸时,应保证分流道内的塑料在型腔内充满并补充因型腔内塑料冷却收缩所需的熔体后,方可进行冷却凝固。
(按此要求及参考常用塑料的分流道直径表得:
ABS塑料分流道尺寸推荐范围4.8~9.5,本设计取分流道的直径为5mm。
)
3.3.3浇口的设计
浇口是熔体进入型腔的最后通路。
它的位置、尺寸及形状直接影响塑件的质量,如设计不当,容易导致填充不好,产生熔接痕、气泡、翘曲变形、密度不均以及内应力过大,甚至于不能充满。
图3-5所示为利用模流分析软件Moldflow所得最佳浇口位置。
图3-5浇口最佳位置
由图可见,浇口最佳位置位于该塑件的侧表面,由于塑件左右有两处侧向抽芯,所以本着简化模具结构的原则,设计采用侧浇口(如图3-2所示)。
浇口截面尺寸的确定要点
1浇口截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的厚薄(尺寸大的、壁厚的,浇口尺寸要适当放大些,反之则应取小尺寸)、塑料的品种(流动性好的,尺寸取值应偏小,反之应取大值尺寸)以及制品的结构和相应的浇口形式而定;
2先取小值,试模后根据情况再修正。
(小尺寸可以修大,太大了就无法修小了。
(1)浇口位置确定的要点
1浇口应设计在制品壁厚最厚之处,并力求浇口至型腔各部分距离尽可能接近并利于补缩。
2避免在浇口处产生喷射、在成型中产生蛇流。
3应设计在制品成型时的主要受力之处,因为此处是塑料熔体流动向上所承受的拉应力和压力的最大之处,特别是带填料的增强塑料,更为明显。
4应考虑并顾及到制品的尺寸和精度要求;
因为塑料流动方向和垂直于流动方向的收缩率不相同,所以应考虑到的方向性和可能引起的变形。
一般浇口的尺寸很难用理论公式计算,通常根据经验确定,取其下限,然后在试模过程中逐步加以修改。
一般浇口的截面面积约为分流道截面面积的3%-9%,截面形状常为矩形或圆形,浇口长度为0.5-2mm,表面粗糙度Ra值不低于0.4um。
根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为理想。
从塑件中心侧面进料,在模具结构上采取镶拼式型腔、型芯,有利于填充、排气。
(本设计为倒圆角梯形的侧浇口,宽度为8mm、深度为2mm、侧角度为30°
、拐角半径为2mm,长度为3mm,试模时修正。
图3-6分流道与浇口
3.3.3带钩形拉料杆和冷料穴的设计
该冷料穴底部有一根与冷料穴公称直径相同的钩形(Z形)拉料杆,由于拉料头部的侧凹能将主流道凝料钩住,开模时即可将凝料从主流道中拉出。
同时,由于拉料杆的尾部固定在推杆固定板上,故在塑件推出时,凝料也一同推出。
取出塑件时,用手工朝拉料钩的侧向稍许移动,即可将塑件连同浇注系统凝料一道取下。
该冷料穴是一种常用用的形式,其结构及尺寸如图3-7所示。
图3-6带钩形拉料杆
3.4模具成型零件的结构设计
3.4.1模具材料的选择
现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当,则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。
在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:
硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从ABS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。
从工艺性能考虑:
要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。
经查(塑料模设计手册(软件版))选择模仁的材料是40Cr。
40Cr属于低淬透性合金调质钢,一般调质使用,比45#钢要好点。
该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.
3.4.2凹模的结构设计
凹模是成型制品外表面的成型零件,是制品外表面形状、结构的复制。
凹模按结构形式可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌入式、组合式等。
根据塑件的外形和结构分析,选用整体嵌入式凹模。
整体嵌入式凹模的优点:
可以选用优质钢材加工而又用材不多,其结构便于加工,也便于维修和更换。
一致性较好,尤其是多型腔结构的模具常采用整体嵌入式结构的凹模。
图3-7整体式凹模
3.4.3凸模的结构设计
凸模即成型塑料制品内表面的大型芯,而成型制品上的孔是小型芯或称为成型杆。
凸模分为整体式型芯、整体嵌入式、组合式等。
根据塑件的外形和结构分析,选用组合式凸模。
凸模与模板之间可直接用螺钉和销钉固定。
图3-8-1组合式凸模
1.组合式凸模小型芯2.组合式凸模盲孔型芯3.组合式凸模型芯
4.组合式凸模异型孔型芯5.组合式凸模大型芯6.组合式凸模型芯板
图3-8-2组合式凸模各成型件
3.4.4侧向分型与抽芯的基本功能
侧向分型与抽芯机构应具备以下基本功能:
(1)能够保证在不引起塑件变形的情况下准确抽芯和分型。
(2)运动灵活,动作可靠,无过分磨损现象。
(3)具有必要的强度和刚度。
(4)配合间隙和拼缝线不溢料。
以上几点可以保证塑件必要的尺寸精度和模具具有较长工作寿命。
此外,侧向分型与抽芯机构比较复杂,设计时应综合考虑制造和装配等方面的问题。
3.4.5侧向分型与抽芯的结构形式
观察塑件的结构(如图1-1)可以看出,塑件的成型难点在于塑件异形截面的凹孔和凸孔的成型。
该处的成型方法是中部采用上、下模的配合成型,两边采用侧向抽芯,侧向抽芯的距离较短,可选用较小的注塑机,模具尺寸也较小,取用双向侧抽。
从塑件的精度要求、设备的选用、模具加工等方面考虑,采用这种方法较为合理。
侧向分型与抽芯的形式很多,按动力源可分为手动、机动、液动、或气动分型抽芯。
对于机动,又可按抽拔力与抽拔距的不同分为弹簧、斜销、弯销、斜导槽、斜滑块、斜槽、齿轮齿条方式等。
根据塑件侧抽所需的抽拔力与抽拔距,结合各种抽芯机构的特点,本设计采用斜销抽芯机构。
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