cadcam技术在水碗注塑模设计中的应用

cadcam技术在水碗注塑模设计中的应用内容摘要：

零件的精度高，则塑件的精度也高。 模具设计时，成型 零件的制造公差  z 可选为塑件公差  的 1/3~1/4，表面精度 ~ m . ③ 模具成型 零件的磨损 模具使用过程中由于塑料熔体、塑件对模具的作用，成型 过程中可能 产生的腐蚀气体的锈蚀以及模具维护时重新打磨抛光等，均有可能使成型 零件发生磨 损。 一般来说，对于中小塑件最大磨损量 c 可取塑件公差的 1/6。 零件工作尺寸的计算 图 为水碗的各部分径向和轴向尺寸的测量位置，根据测得的尺寸可根据以下公式计算出成型零件的尺寸。 图 水碗尺寸测量 南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 18 a型腔和型芯的径向尺寸 （ LM ） Z0 =    x1SLS （ ） （ Ml ） 00 1ZZ xlS s      （ ） 式中： ML 、 Ml 型腔、型芯的径向工作尺寸， mm。 S －塑件的平均收缩率。 LS、sl塑件的径向尺寸。  －塑件的尺寸公差， mm。 x修正系数 当塑件尺寸较大、精度级别较低时， x=。 当塑件尺寸较小、精度级别较高时， x=。 对于本模具， S ＝ %,x 取 ，  取 MT6 级（按国家标准 GB/T1448693 查表可得）， Z 取 31。 根据公式（ ），得出 型腔径向尺寸计算如下： LS1= 140 ( 1=) 1ML ＝   LS2= 131 ( 2=) 2ML ＝   LS3= 128 ( 3=) 3ML ＝   LS4= 125 ( 4=) 4ML ＝   LS5= 117 ( 5=) 5ML ＝   LS6= 108 ( 6=) 6ML ＝   LS7= 96 ( 7=) 7ML ＝   LS8= 70 ( 8=) 8ML ＝   根据公式（ ），得出型芯径向尺寸如下： 1sl = 130 ( 1=2) 1Ml =  2sl = 125 ( 2=2) 2Ml =  3sl = 121 ( 3=2) 3Ml =  南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 19 4sl= 113 ( 4=) 4Ml =  5sl= 104 ( 5=) 5Ml =  6sl= 91 ( 6=) 6Ml =  7sl= 66 ( 7=) 7Ml =  b. 型腔深度和型芯的高度尺寸 （ HM） Z0 = ZxHSs   01 （ ） （ Mh ） 00 1ZZ xhS s      （ ） 式中： HM、 Mh — 型腔深度、型芯高度的工作尺寸， mm。 Hs、 sh — 塑件高度尺寸， mm。 x— 修正系数 当塑件尺寸较大、精度级别较低时， x=1/3。 当塑件尺寸较小、精度级别较高时， x=1/2。 对于本模具， S ＝ %,x 取 1/2，  取 MT6 级（按国家标准 GB/T1448693 查表可得）， Z 取 31。 根据公式（ ）型腔的深度尺寸计算如下： 1sH =2 （  1=） HM1=  2sH =5 （  2=） HM2=  3sH =10 （  3=） HM3=  4sH =15 （  4=） HM4=  5sH =20 （  5=） HM5=  6sH =25 （  6=） HM6=  7sH =30 （  7=） HM7=  8sH =36 （  8=） HM8=  南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 20 根据公式（ ）型芯的高度尺 寸计算如下： 1sh =5 （  1=） 1Mh = 2sh =10 （  2=） 2Mh = 3sh =15 （  3=） 3Mh = 4sh =20 （  4=） 4Mh = 5sh =25 （  5=） 5Mh = 6sh =28 （  6=） 6Mh = 至此，成型 零件的工作尺寸计算完毕，具体的零件结构图，参看型腔和型芯的零件图，在此不做赘述。 为了保证模具正确合模，塑件顺利脱模， 注射模中还包含有合模导向机构、推出机构等。 合模导向机构的设计 合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位导向两种形式。 通常采用导柱导向定位机构。 合模导向机构的主要作用是：保证动定模或上下模位置准确，引导型芯进入型腔，工作时承受一定的侧向力，另外在模具装配时可起到定位作用。 本模具采用导柱导套导向机构。 导柱导套导向机构设计时应将头部设计成球形或者锥形，能使导柱顺利进入导向孔 ,导柱长度必须高出凹模端面 10~12mm,以免凸模先进入型腔与其相撞而损坏模具；导柱、导套与固定板之间，一般采用 H7/k6 配合，导 向部分常采用 H7/f7 配合。 本模具设计的导向机构如图。 南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 21 图 本模具采用的合模导向机构的形式 推出机构的设计 ： ⑴ 推出机构应设置在动模一侧。 ⑵ 保证塑件不因推出而变形损坏。 ⑶ 机构简单动作可靠。 ⑷ 良好的塑件外观。 ⑸ 合模时正确复位。 常用的推出机构包括推杆推出机构、推件板推出机构、活动镶块、及型腔推出机构等。 其中推件板推出机构是在型芯的根部安装了一块与之相配 合的推件板，在塑件的整个周边端面上进行推出。 这种推出机构作用面积很大，推出力大而均匀，运动平稳，并且在塑件上无推出痕迹，所以常用推出支撑面很小的塑件。 所以，本模具就采用此种方式，并且，由于制件薄且小，为防止制件在脱模时变形或弯曲，在型芯顶部加一推块，如图 所示。 南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 22 图 本模具采用的推出机构形式 有时推出机构中推杆较细，较多或推出力不均匀，推出后推板可能发生偏斜，造成推杆弯曲或者折断，此时应考虑推出机构的导向装置。 模具小、顶杆少 、塑件产量又不多时，可只用导柱不用导套，本模具就采用如图 所示的结构形式。 图 推出机构的导向装置 把零件从成型 零件上脱出的机构为推出机构。 推出机构工作时必须克服塑件与型芯之间的摩擦力。 注射成型 后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力。 塑件要从型芯上脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。 一般而论，塑件在开始脱模时，所需克服的阻力最大，所需的脱模力最大。 脱模力 Ft 可用下式计算 : Ft=pA )sincos(   （ ） 式中： 南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 23  — 塑件与刚的摩擦系数，聚碳酸脂 ，聚甲醛取 ~，其余取 ~； p— 塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷的塑件 p=（ ~） 107Pa。 模内冷却的塑件 p=（ ~） 107Pa； A— 塑件包容型芯的面积；  — 脱模斜度。 对于本模具，  取 ， p取 107 Pa,  取 30 分 ， 由于脱模斜度很小，)sincos(   近似等于 。 tF = 107 2821  (130+70) 106 = 由失稳条件 2min24LEJPIKP   tF （ ） 式中： minJ = 644d （ d为推杆直径） L— 为推杆长度 E— 为材料的弹性模量 得出 minJ ELFt 2 24 本模具中， L=36mm,E=210 109 将数据代入得出， minJ = 644d  1012mm4 得出 d 103 故取 d=16mm. 冷却管道直径的确定 热量（ J/h） 1Q = G[ pC ( p0 )+ jL ] （ ） 南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 24 式中： t 为成型 时间总周期 t=40s G 为塑件质量 G= 103Kg pC 为塑料的比热容 pC =2554 J/Kg0C jL 为塑料的能量密度 jL = 105(J/Kg) 0 为注射温度 0 =200C p 为出模温度 p =40C 故： 1Q =   53   = 106 J/A  1211 CQqV   （ ） 式中：  为冷却介质密度（ Kg/cm3） 水 =103Kg/cm3 C1为冷却介质比热容（ J/Kg0C） 水C = 103 1 为冷却介质出口温度 1 =300C 2 为冷却介质进口温度 2 =200 故 ： Vq = )2030( 33 6  = 106m3/mm 由以上计算，查表可得冷却管道直径 d=8mm 冷却管道数量的确定  24dqV=601000824 = K ，查表得 f=(设水温为 25 0C) K = 103  )1000/8(  = 106J/（ m2h0C） A 南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 25 A=   60/ 6639。 1   K= 所以，模具应开设的冷却管数 n=100016010008 = 考虑塑件受热均匀，所以采取对称式分布，取 n=4。 型腔壁厚以及定模板尺寸的确定 根据定模板上的最大成型 尺寸，采用经验估计法估算出定模板的壁厚尺寸约为40mm，考虑在型腔上还 装有紧固件、导向机构以及冷却水管，将定模板尺寸适当放大，可确定为 180 250mm。 确定模架规格 由于定模板周界确定为 180 250mm,根据该周界尺寸就可查到相应的标准模架组合。 确定定模座板与动模座板周界尺寸为 250 合的推荐尺寸选定。 在满足结构要求的前提下，尽量选择厚度较小的模板。 本模具，定模座板选定为厚 32mm,其余各模板的厚度分别为定模板 48mm,动模板40mm,垫板采用 63mm,推杆固定板 20mm,挡板 16mm,动模座板 也 可查到导向件，紧固件的推荐尺寸和位置。 标准模架中的导柱，紧固螺钉的布置位置是前人经过精心计算并得到实践检验的优良方案，按照标准模架中的推荐尺寸进行设计，既可避免因考虑不周而产生的种种不足，又直接借用了前人的成果，图纸也较为美观。 但也必须根据实际情况进行适当调整。 本模具具体的尺寸可见装配图，在次不做赘述。 注射量的校核 上面求得的注射量 总V  ,而注射机的注射量 额V =60cm3，额V 80%=48,即在一个注射周期内所需注射的塑料熔体的容量在注射机的额定容量以内。 注射机安装模具部分的尺寸校核 注射机规定的模具最大与最小厚度指动模板闭合后达到规定的锁模力时动模板南昌航空大学科技学 院 学士学位论文 26 和定模板之间的最大和最小距离。 因此设计模具的厚度，应落在注射机规定的模具最大与最小厚度的范围内，否则将不能获得规定的锁模力。 因为所选注射机的最大，最小模具厚度分别为 200mm,70mm,而设计的模具厚度为150mm,满足模具厚度要求。 查表知 XSZY60型注射机的定模固定板的长、宽为 330 440，设计的模板尺寸为 250 250mm,能将模具装进去，符合要求；注射机拉杆空间为 190 310mm,而本模具的大小为 180 250 mm,即在拉杆空间内，符合要求。 锁模力的校核 注射时，为防止模具分型面被模压力顶开，必须对模具施以足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料，因此模具设计时，应使注射机的锁模力大于模具将分型面涨开的力。 即 FPm(。