塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计

塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计内容摘要：

安装在注射机的移动工作台面上，定模安装在注射机的固定工作台面上。 动模与定模闭合后已塑化的塑料通过浇注系统注入到模具型腔中冷却、固化与定型。 根据制品结构特点可初步确定，要设计的模具由七大系统组成： 成形零部件； 浇注系统； 导向与定位机构； 脱模机构； 温度调节系统； 排气系统。 下面分别就上述部分进行设计。 分型面、排气方式的确定 选择分型面时，应该尽量考虑选择在制品的最大截面处，并使制品留在动模一侧以便于脱模，还要有利于简化模具结构和便于排气。 同时，还应考虑以下几种因素：分型面最好不要选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处；取分型面时最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一侧；有侧孔的制件，当采用自动侧向分型抽芯时，分型面应考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动定模开模方向。 通过综合 考虑，选择制品的下表面作为分型面，详见装配图。 当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、银丝、表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊病，同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，黏度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤制件，使之产生焦痕。 该制品的尺寸不大，精度要求一般，可直接利用分型面的微小间隙排气，同时也能利用推杆与孔的间隙排气，而不必再开设专门的排气槽。 为了增加分型面的排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使 加工的刀痕或磨削痕顺着排气方式。 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 18 页 共 55 页 浇注系统是引导塑料从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。 模具为一模两件，其浇注系统由主流道、分流道组成。 主流道与喷嘴接触处多作成半球形的凹坑，二者应紧密地配合，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径应该比喷嘴球头半径大 1～ 2mm。 主流道小端直径应比注塑机喷嘴孔径约大 ～ 1mm，常取φ 4～ 8mm，视制品大小及补料要求而定。 大端的锥角不宜太大，一般取 2。 ～ 6。 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。 主流道衬套要求承受交变力，其外圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径不宜过大，以免注入模具内的塑料产生过大的反压力，使主流道衬套后退，甚至将连接螺钉拉短。 台阶转角应大些，以免淬火开裂或应力集中。 为补偿在注塑机喷嘴冲击力作用下主流道衬套变形，可以将它的长度设计得比模板厚度短。 如下图所示： 图 3. 浇口套 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 19 页 共 55 页 主流道小径 ： d=d1+1=5 凹坑半径： R=r+2=17 主流道大径： D=d+2L tagα /2=5+2*50*tan4176。 /2= d1注射机喷嘴孔直径 r注射机喷嘴球头半径 α 流道锥度，α =4176。 主流道与注塑机喷嘴在同一轴线上，物料在主流道中不改变方向。 由于采用的是卧式注塑机，因此主流道应垂直于分型面。 为了便于流道凝料的拔出，主流道设计成具有 4176。 锥角，内壁有  m 的粗糙度。 因为主流道较长，为避免在模板间的拼缝处溢料，以致主流道凝料无法脱出，必须采用浇口套。 浇口套与定位圈分开加工，用螺钉将定位圈和定模座板联接，以防止浇口套受到塑料熔体的反压力而脱出。 注射模具的成形零件是指构成型腔的模具零件，型腔、型芯。 型腔用以形成制品的外表面，型芯用以形成成品的内表面。 为便于机加工和热处理，型腔、型芯都采用整体式型腔和整体式型芯。 型腔、型芯分别采用螺钉进行联接固定。 塑料模闭合时为保证型腔形状和尺寸的正确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，即在模具型腔周围设有四对配合的导柱和导套。 导向机构主要有导向、定位作用。 采用带有台阶的直导柱，直径取 25mm。 导柱安装段与模板间采用 H7/m6 配合， 导套与导柱间采用动配合 H7/f6。 导柱应具有硬而耐磨的表面，选用 T10A 钢渗碳处理 HRC53～ 58。 导柱与模板间用轴肩和垫板联接。 由于本制件对称，故导柱位置的布置方式采用四根直径相同的导柱对称布置。 导套内孔与导柱之间为动配合 H7/f6，外表面与模板孔采用 H7/m6 配合。 导套材料采用 T10A 热处理 HRC53～ 58。 为了便于模具在注射机安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔的精确定位，塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 20 页 共 55 页 应在定模上安装定位圈，用于与注射机定位孔匹配。 采用 H7/m6 的配合，定位圈除完成浇口套与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套 从模内滑出。 根据所选用的 SZ100/630 型注塑机，本副模具采用的定位圈的直径为  125mm。 为了保证制品正确无误地从模具的型芯上脱出，模具必须设置脱模机构。 脱模机构的设计应遵循以下原则： 尽可能使制品留在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 结构合理可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，推杆具有足够的强度和刚度。 ，易加工。 综合考虑以上原则，该副模 具采用简单脱模机构即可顺利取出制品。 该脱模机构由以下零件组成：推杆、推杆固定板及推杆垫板。 由于制品为方形薄壁塑件，故采用推杆推出结构，以保证其顺利推出，并不损伤其外观。 模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型速率和制品的质量影响很大，为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却系统，设置冷却水通道。 在型芯和型腔的四周均匀地布置冷却水道。 采用并流冷却，加强浇口处的冷却。 尽量降低入水与出水的温度。 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 21 页 共 55 页 第 六 章 成型零件的尺寸计算和强度、刚度校核 形零件的工作尺寸计算 工作尺寸是指成形零件中与塑料熔体接触并决定制品几何形状的尺寸。 按平均收缩率计算型芯、型腔查得公式如表 3 所示： 表 3. （单位 mm） 表中 mD — 凹模径向名义尺寸； cpS — ABS 平均成形收缩率，取 cpS =（ +） /2=； d0— 制品的名义尺寸；  — 制件公差； x— 修正系数； m — 模具制造公差； 尺寸类型 计算公式 X值 型腔径向尺寸 z011 ])1[(  xLssLm z022 ])1[(  xLssLm z0])1[(  xLssLm 型芯径向尺寸 01sm1 ]xl1[(l zs  ） 02sm2 ]xl1[(l zs  ） 000 ])1[( zm xdsd  0sm ]xl1[(l zs  ） 型腔深度尺寸 z0m ]h)1[(  xsH 型 芯高度尺寸 0s ]xh)1[(h zM s  塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 22 页 共 55 页 md — 型芯径向名义尺寸； D0— 制件的名义尺寸； mH — 型腔深度名义尺寸； mh — 型芯高度名义尺寸； h0— 制件高度名义尺寸； 根据上述公式求成型零件工作尺寸。 模具制造公差为 IT11 级，制件公差为 MT5 级（前文 已叙述） : 型腔 径向尺寸 （ 1） ]%)[(])1[(   xLssLm ]%)[(])1[(   xLssLm型腔径向尺寸（ 2） ]%)[(])1[(   xLssLm 0 3 4 ]%)[(])1[(   xLssLm型腔径向尺寸（ 3） 0 1 5 ]%)[(])1[(   xLssLm 型腔深度 尺寸 ]%)[(]h)1[(   xsH : 型芯径向尺寸 （ 1） 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 23 页 共 55 页 0 ]%)[(]xl1[(l   zs ） 0 ]%)[(]xl1[(l   zs ） 型芯径向尺寸（ 2） 0 2 8 ]%)[(])1[(   zm xdsd 型芯径向尺寸（ 3） 0 0 0 1 7 ]%)[(]xl1[(l   zs ） 型芯高度尺寸 0 0 0 1 5 ]%)[(]xh)1[(h   zM s  在该成形零件中型腔和动模垫板是构成型腔的主要受力构件，强度不够会使模具发生塑性变形甚至破裂，而刚度不足则会使模具过大的弹性变形，造成熔体溢料的 弊病，因此需要对它们的刚度和强度进行校核。 该模具采用整体式型腔，零件壁薄尺寸较小，其强度和刚度足够。 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 24 页 共 55 页 第 七 章 注塑机有关参数的校核 进行模具设计时，为保证注射模能在指定的注射机上能够正常进行工作，应对注塑机的相关参数进行校核。 注射机取出制件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。 模具属于单分型面模具，因此开模行程可按下式校核，即 S≥ 1H + 2H +5～ 10（ mm） 式中 1H — 塑件脱模距离（ mm） 2H — 塑件脱模高度（ mm），包括浇注系统在内 S— 注塑机最大开模行程（ mm） 5～ 10— 为保证取出塑件而增设的余量。 查相关数据可知 ， S≥ 1H + 2H +5～ 10， 注塑机的最大开模行程能够满足要求。 为了使注射模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的制品，在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸。 ．定位圈尺寸 为了使模具主流道的中心线与注射机的喷嘴的中心线重合，模具定模板上凸出的定位圈 应与注射机固定板上的定位孔呈较松动的间隙配合。 ．最大与最小模厚 模具的总厚度应位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间，即 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 25 页 共 55 页 min maxmH H H 式中 minH — 最小模厚（ mm） mH — 模具实际厚度（ mm） maxH — 最大模厚（ mm） 由前述可知道，模厚 mH =250mm， 又查相关数据可知， maxH =300mm， minH =200mm，min maxmH H H， 能满足使用要求。 ．喷嘴尺寸 主流道始端的球面半径应比注射机喷嘴头部的球面半径大 12mm，即 212RR（ mm） 式中 1R — 喷嘴头部的球面半径（ mm） 2R — 主流道始端的球面半径 由前述可知， 2R =17mm，查有关数据可知， 1R =15mm， 212RR=17mm，所选用的注塑机能满足使用要求。 通过上面对注射压力、开模行程、安装参数的校核，可知，所选用的SZ100/630 型注塑机完全能满足成形制品的要求。 塑料仪表盖注塑成型工艺及模具设计 第 26 页 共 55 页 第 八 章 模具选材和加工制造 模具选材，主要是对模具中的成型零、部件即型腔和型芯的选材，它们的材质优劣，是决定 一副模具的质量、寿命、加工和成本的决定性因素，也就直接决定了塑料制品的尺寸精度和表面粗糙度。 用作注射成形零件的钢材，应具备如下性能：机械加工性能良好；抛光性能良好；耐磨性和抗疲劳性能好；具有耐腐蚀性。 综合考虑上述性能要求和模具的经济性，型腔、型芯采用 Cr12。 为降低成本，模具中受力不大、形状简单的固定板、模板采用 45 钢。 模具中的导柱、导套、浇口套要求硬度高，耐磨性好，因此选用碳素工具钢 T10A。 定位环、顶杆采用 T10A，支架采用 45 钢。 模具精度。