玩具塑件注射成型工艺与模具设计-毕业论文(编辑修改稿)

玩具塑件注射成型工艺与模具设计-毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

，可取 ~； 此 处取。 根据塑件和浇注系统体积或质量的总和，初选注射机型号为 SZ500/200，其参数 9 如表 22所示 ： 理论注射量 /cm179。 500 螺杆直径 /mm 55 注射压力 /MPa 150 注射速度 /gs1 173 塑化能力 /kgh1 110 锁模力 /kN 2020 最大成型面积 /cm2 500 模板最大行程 /mm 500 模具厚度 /mm 280500 定位孔直径 /mm 160 喷嘴球半径 SR/mm Φ30 定位孔深度 /mm 25 顶出行程 /mm 90 顶出力 /kN 53 锁模方式 液压、机械 注射机类型 螺杆式 机器质量 /t 8 外形尺寸 /m 表 22 SZ500/200 注射机的参数 [1] 10 3 模具 结构形式 设计 分型面位置的确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。 选择分型面时，为保证塑件能顺利地从型 腔中脱出且便于模具加工，需考虑分型面的先择原则 [12]。 分型面的选择原则 1） 符合塑件脱模的基本要求，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位，即能使塑件从模具内取出； 2） 分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面； 3） 确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外表面； 4） 确保塑件质量不受分型面选择的影响； 5） 应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块； 6） 满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面 ，分型面是曲面时，应加斜面锁紧； 7） 合理安排浇注系统，特别是浇口位置； 8） 有利于模具加工。 遵循以上选择原则，结合设计实际，可以得到以下两种分型面方案： 图 31 方案一 11 图 32 方案二 方案一：将分型面设置在如图 31方案一所画出的位置， 即制件的最大投影面上，有利于浇口位置的设定，且可以简化流道的设计，方便充填。 同时，模具设计制造时，单方向占用体积适宜，制造方便，节省成本。 注塑成型时有利于保护塑件外观 ， 确保塑件质量。 在设计安排浇注系统时比较方便。 另外，此方案 抽芯机构简单。 排气效果较好，方便成型，模具结构较简单，制造较容易。 方案二：将分型面设置在如图 32方案二所画出的位置， 不在塑件的最大投影面积处， 此方案 浇口位置选择比较多，浇口类型也有不同选择，但 不利于塑件顺利脱模，不能确定塑件在开模时是否留在动模一侧。 另外，此方案在成型各类孔时需要设置侧抽芯，设计制造都比较麻烦。 塑件质量及外观也不易保证。 综合考虑以上两种方案的利弊，结合制件结构的具体分析，为简化模具结构，降低生产成本，确定分型面在制件投影面积最大 的部位，即选择方案 一 所示的分型面位置。 形腔数目及排布方式 的 确定 为了使模具与注射机的生产能力 生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。 常用的方法有两大类：一是按技术参数确定型腔数目；二是按经济性确定型腔数目。 因为此产品为大批量生产，单腔模不能满足生产需要，故需选择多腔模。 由于 3,4级的精密等级就可以满足生产需要。 所以要从最经济的条件上考虑一模 8 腔的排布方式。 12 注射机相关参数校核 1） 注射压力校核。 查表 41[1]可知， ABS 所需注射压力为 80— 110MPa，这里取 P0= 100 Mpa，该注射机的公称压力 P 公 = 150 Mpa，注射压力安全系数 K1= ，则 K1P1= 179。 100 = 130 Mpa P 公 所以，注射机注射压力合格。 2） 锁模力校核 ① 塑件在分型面上的投影面积 A 塑 =75 179。 50 = 3750 mm2 ② 浇注系统在分型面上的投影面积 A 浇 ，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，可以根据多型腔模的统计分析确定。 A 浇 是每个塑件在分型面上的投影面积 A 塑 的 — 倍，结合本次设计实际，取 A 浇 = 塑件。 ③ 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 A 总 为 A 总 =n(A 塑 + A 浇 )= n(A 塑 + 塑 )=8 179。 A 塑 = 3900mm2 ④ 模具型腔内的胀型力 F胀为 F 胀 = A 总 P 模 = 3900 179。 35N=1365KN 其中 P 模 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的 20%40%，大致范围为25— 40 Mpa。 对于粘度大的精度较高的塑料制品应取较大值。 ABS 属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故取 P 模 = 35 Mpa。 查《实用注塑模具结构 图册》表 42 和表 43 得到该注射机的公称锁模力F 锁 = 2020KN， 因为 F 胀 F 锁 所以，注射机锁模力合格。 浇注系统设计 注射模具的浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成。 在注射模具设计中对浇注系统进行合理布局和形式的选择是一个重要的环节。 因为它的设计正确与否直接影响着注塑过程中的成型效果和塑件的质量。 浇注系统的设计应注意以下原则： 13 （ 1）浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置； （ 2） 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间； （ 3） 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇行流动，并有利于排气和补缩； （ 4）避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。 （ 5）浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤； （ 6）熔合缝位置必须合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；尽量减少浇注系统的用料量； （ 7）浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口必须有 IT8 以上精度； （ 8）排气良好。 注射模浇注系统是将注射机料筒中的熔融塑料从喷嘴中高压喷出后，稳定而顺畅地充入并充满型腔的各个部位的通道。 它在充模及塑料固化过程中 还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得殷实、完整、质量优良的塑件。 注射模的浇注系统通常是有主流道、分流道、浇口、冷料穴、排气槽等部分组成。 主流道的设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。 通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。 主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。 另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇 口套。 为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体应该最后固化。 为了便于主流道凝料的顺利拔出和塑料熔体的顺利流入，将主流道设置垂直于分型面，且具有 2~6 度锥角的圆锥形，表面粗糙度 Ra≤。 主流道衬套内壁抛光应沿轴向，若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，主流道凝料便难以拔出 [1]。 （ 1） 主流道的尺寸 大端直径应比分流道深度大 以上，其锥度 α ＝ 20~60（取 α=30 ）壁粗糙度Ra≤( 取 Ra=) ；小端直径 d 一般取 3~6mm（取 d= ），且大于注射机喷嘴直 径 d 约 ~1mm；主流道出口端应有圆角，圆角半径取 ~3mm(取 r=1mm)；主流道的长度由定模座板和定模板厚度确定，一般 L 不超过 60mm。 14 已知所选的注塑机其喷嘴球半径为 SR30。 为了使主流道与喷嘴能够严密地配合，避免高压塑料熔体溢出，主流道与喷嘴接触处的凹坑的球半径应比喷嘴球半径大 1~2mm。 如果主流道与喷嘴接触处的凹坑的球半径比喷嘴球半径大得太多则密封作用不好，太小则主流道凝料无法脱出。 故取凹坑球半径为 31mm，此处大于喷嘴球半径 1mm， 符合要求[1]。 1) 主流道衬套的形式 主流道衬套的形式如图 34 所示。 图 34 主流道衬套形式 2) 主流道衬套的固定 通过两个螺钉固定在定模板上，浇口套固定段与动模板之间采用过渡配合 H7/k6。 3) 定位圈的选择 定位圈是标准件，外径为 Φ100mm ，内径 Φ70mm。 采用内六角螺钉固定形式 . 由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。 主流道与喷嘴接触处做成半球形的凹坑，二者应严密地配合，避免高压塑料熔体溢出，故浇口套材料选用 T10A，硬度为 50～ 55HRC。 分流道的设计 分流道的作用是把 从主流道流入的熔料平稳地送到各个模腔内。 它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转向的作用，因此要求分流道的压力损失小、热量损失小等。 1） 分流道的形状和大小 分流道的截面形状通常有圆形、梯形、半圆形和矩形。 为了减少流道内的压力损失和热量损失，一般要求分流道的通导截面积最大，而散热的内表面积最小。 其中圆形的效率最高，适用于 ABS 材料，故选择分流道的截面积形状为圆形。 按推荐值取分流道直径为 d=8mm，分流道的长度一般在 8~12mm 之间，本次取 L=14mm[1]。 15 2） 分流道的表面粗糙度 为了增加分流道与模具接触的外 层塑料的流道阻力，以使外层塑料较好地形成绝热层，分流道内表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取。 分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，以利于塑料熔体的流动和填充，本次取 Ra=。 浇口的设计 浇口是主流道、分流道与型腔的连接部分，即浇注系统的终端。 一般这段很短的通道截面积很小，当熔融塑料流在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使料流加速，而由于摩擦作用，又使料流的温度升高，黏度下降，提高了料流的流动性，有利于充满型腔，因此它是浇注系统设计的关键。 常用几种浇口的比较： 1) 直浇口：直 浇口的位置一般设计在制件表面或背面，其特点是塑料从主流道进入模腔，物料流程较短，压力损失小，但由于流道尺寸大，冷却冻结慢，需要较长的保压补缩时间，还容易在进料处产生较大的残余应力，并由此导致制品翘曲变形，同时，浇口凝料留在塑件上，需要进行修正。 直浇口适用于单腔模具和大型塑件以及一些高粘度塑料 [10]。 2) 点浇口：浇口可自行切段，利于自动化操作，浇口残留痕迹小，但压力损失大，需采用三板模。 适用于成型进表观黏度随剪切速率增大而明显降低和延黏度较低的塑料熔体、薄壁塑件。 3) 潜伏式浇口：一般设在产品内表面或侧面隐蔽处，凝料可自动脱落，不影响塑件外观，对于强韧性塑料（如 PA）或脆性塑料（如 PS），潜伏式浇口是不合适的。 4) 侧浇口：能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，充型速度快，除去浇口方便，浇口痕迹小，缺点是塑件容易形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，壳形塑件容易排气不良。 根据塑件的结构特点及塑件材料的成型性能要求，综合考虑采用直接浇口的形式，有利于塑料熔体的充填，减少压力损失。 选用此种浇口，需特点注意后续处理，开模后应该及时将浇口从塑件上切除，避免因塑料凝固 而切除困难。 浇口位置主要是根据塑件的几何形状和技术要求，并分析熔体在流道和型腔中的流动形状、填充、补缩及排气等因素后确定。 结合塑件的结构特点，再考虑 Mlodflow 的浇口分析结果，将浇口位置设计在塑件的 圆柱突出端 部（底部外观不作要求），不影响 16 使用要求。 冷料井的设计 冷料井是用来储藏注射间歇所产生的冷凝料头和最先射入模具浇注系统的温度较低的部分冷料。 防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔体顺利充满型腔。 如冷料进入型腔将造成制件上的冷瘢、冷接缝，甚至在进入型腔前冷料头即将浇口堵塞而不能进料。 主流道冷料穴开设在主流道对面的动模板上，冷料穴直径与主流道大端直径相同或略大，深度约为直径的 1~ 倍，其体积要大于冷料的体积。 由于本模具结构没有设计推出机构，故不采用拉料杆，而是在其端部设计成 30 的锥形冷料穴，以起到拉料的作用。 成型零件的设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。 成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。 因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表 面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 本产品设计结构。