青蛙挂钩注塑模的设计

1厦门技师学院技术论文青蛙挂钩注塑模的设计及制造姓名：钟志明学号：10专业：11模具制造班院系：模具工程系2015年3月2青蛙挂钩注塑模的设计及制造姓名钟志明（厦门技师学院技师模具制造班361102）摘要：通过本次设计利用CAD、UG／NX软件强大的造型功能和注塑模向导模块功能，设计了挂钩注射模具，分析了挂钩注射模具复杂分型结构的生成，及模具的设计能否满足工件的工艺性设计。关键词：青蛙塑料挂钩；注塑模；分型面；成型零件；脱模机构1引言注塑成型是现代塑料工业中的一种极为重要的加工技术,适用于塑料制品的大批量生产。模具作为一种高效率的工艺装备,具有节约原材料制件成本低廉等优点。在当今模具行业中,注塑成型又是其中主要的加工方法之一。模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。所以不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，在制造中要考虑到很多关于所设计模具的知识，包括它的使用场合、外观要求等。在不断地试模，测量成品，不断的改进直到符合要求。2制品分析32.1塑件分析（1）结构分析本设计为塑料挂钩座，结构如图1所示：图1由图1可知，该零件二维俯视平面形状由蛋形身体，顶部有两个突出的眼睛，底部一个伸出的钩子组成。此外中间有突出小块，眼睛有小孔，所以结构对称。（2）尺寸精度分析该制品的重要部分尺寸精度为6级，其它尺寸精度为7－8级，属于中等精度，对应的模具加工精度可以保证。（3）表面质量分析该塑料件的表面除要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，没有特别得表面质量要求，故比较容易实现。综上所述，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型质量很容易得到保证。2.2塑件的原材料分析（1）基本资料PC：耐冲击性相当高，属于工程塑料。耐热性佳、低温安定性良好。成型后尺寸稳定性高，耐候性佳，且吸水率低。无毒性。（2）机械特性密度：1.20－1.22g/cm3拉伸强度：630kg/cm24硬度：70(RockwellM)吸水率：0.24%（3）热物性质线膨胀率：3.8×10-5cm/cm℃热变形温度：135°C低温：-45°C（4）成形加工性射出成型温度：230～310℃射出成型压力：1000～1400Kg/cm2成形收缩率：0.5%～0.7%模具温度：80～120℃注射时间：20～90高压时间：0～5冷却时间：20～90总周期：40～190从以上资料分析可以得知，聚碳酸酯（PC）性能：冲击强度特别突出。在一般热塑性树脂中是较优良的。弹性模量较高，受温度影响极小，耐热温度为120℃。耐寒达－100℃采脆化。尺寸稳定性高。耐腐蚀，耐磨性均良好。但存在着高温下对水的敏感性。用途：用来制造齿轮、蜗杆、齿条、凸轮、心轴、轴承、垫圈、铆钉、泵叶轮、汽车汽化器部件、车灯灯罩、闪光灯灯罩、节流阀、润滑油输油管，各种外壳、容器、冷冻和冷却装置零件，电器接线板、线圈骨架、酸性蓄电池槽及高温透镜等。3拟定型腔布局3.1型腔一般来说，精度要求高的小型塑料件或大中型塑料件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件，并且形状简单又需要大批量生产的情况下，采用多型腔模具可提高生产率。型腔的数量确定以后，进行型腔的排布设计。型腔的排布即模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡以及温度系统的设计。上述问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在设计过程中，要进行必要的调整，以达到完善设计的目的。所谓型腔是指模具中成形塑件的空腔，空腔是塑料件的负形，除去具体尺寸比塑料略大、凹凸相反外，都和塑料件完全相同。5注射成形的步骤是先闭模以形成空腔，而后进料成形；因此必须由两部分（或两部分以上）形成空腔（型腔）。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。3.2型腔数目的决定型腔数目的决定与下列条件有关。（1）塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。3、4级的精密级塑件，最多一模四腔。（2）模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。（3）注塑成形的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。（4）制造难度多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。3.3型腔排布在确定了型腔数目之后，就要进行型腔的排列方式设计。本塑件在注射时采用了一模四腔的形式，即模具需要四个型腔。如图2-1，四个型腔采用轴对称布置；如图2-2，这种方式采用平面对成布置。图2-2此型腔可有效减少模具大小，制造时较方便，所以采用此布局方式：图2-1图2-264分型面设计4.1分型面设计原则在注射模具中，用于取出塑料件或浇注系统凝料的面，通称为分型面。常见的取出塑料件的主分型面，与开模方向垂直，如何确定分型面位置，需要考虑的因素比较多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件工艺性、精度、推出方法、模具制造、排气等因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向，分型面的形状有平面和曲面等。分型面的确定主要应遵循以下原则：（1）分型面影选择在塑料件的最大截面处。（2）尽可能的讲塑料件留在动模一侧。因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行。（3）有利于保证塑料件的尺寸精度。（4）有利于保证塑料件的外观质量。（5）考虑满足塑料件的使用要求。（6）尽量减小塑料件在合模平面上的投影，以减小所需锁模力。（7）长型芯影至于开模方向。（8）有利于排气。（9）应有利于简化模具结构。（10）非平面分型面的选择，应有利于型腔加工和脱模方便。4.2分型面设计根据青蛙挂钩塑料件的结构较简单，主分型面的位置的选择如图3所示：图375浇注系统设计浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔位置的一种完整的输送通道，具有传质、传压、传热的功能，对塑料件质量具有决定性影响。浇注系统主要包括主流道、分流道、进料口、冷料穴等几部分。在设计浇注系统时，应考虑塑料成型特性、塑件大小及形状、型腔数、注射机安装板大小等因素。5.1总体设计在浇注系统设计之前，我们首先要选定进料口位置，以便得到最合适的进料口。最佳的进料口位置应为塑件的中间部位，但考虑塑件结构因素，选定进料口为塑件上部圆弧形凹处，采用点浇口形式，又因为模具设计为一模四腔，并且综合型腔布局，拟定浇注系统总体结构如图4所示：图45.2主流道设计主流道为连接注塑机喷嘴与分流道的熔融塑料的流动通道，一般为圆锥形或圆柱形如图5。5.3分流道设计分流道是注射或传递模塑的多模腔或多浇口模具中，连接主流道末端和浇口之间的一段流道，在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔模具中，有的则可省去分流道。在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽量可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小流道的容积。设计原则即应使熔体较快地冲满整个型腔，流动阻力小，熔体温降小，并且能将熔体均衡地分配到各个型腔。拟定结构如图5：8图55.4浇口的设计浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。点浇口具有以下优点：（1）可大大提高塑料熔体剪切速率，表观粘度降低明显，致使冲模容易。（2）熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，粘度再次下降，致使流动性再次提高。（3）能正确控制补料时间，无倒流之虑；有利降低塑料件特别是浇口附近的残余应力，提高了制品质量。（4）能缩短成型周期，提高生产效率。（5）有利于浇口与制品的自动分离，便于实现塑料件生产过程的自动化。（6）浇口痕迹小，容易修整（7）在多模行腔中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑料件质量。（8）能较自由的选择浇口位置。5.5浇口套及定位圈的设计定位圈是使浇口套和注射机喷嘴孔对准定位所用。定位圈直经D为与注射机定位孔配合直经，应按选用注射机的定位孔直经确定。直经D一般比注射机孔直经小0.1～0.3毫米，以便装模。定位圈一般采用45号钢或Q275钢。定位圈内六角螺钉固定在模板时，一般用两个以上的M6～M8的内六角螺钉，本设计采用四个M6螺钉固定。浇口套的材料为T10、硬度HRC45；定位圈的材料为45刚，硬度HRC50,其尺寸设计如图6所示：9图66模架的选用及注射参数校核6.1模架模架部分可以自己设计，也可以选用标准模架；在生产现场模具设计过程中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号，这对缩短制造周期，降低制造成本有很大帮助。标准件则包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件等。此外，在模架尺寸确定之后，对模具有关零件进行必要的强度或刚度校核，看所选模架是否符合要求，尤其对大型模具，这一点尤为重要。模架选择：（1）结构形式这里我们选用的模架为国产标准模架，由于本模具采用的是点进料口自动脱浇道板设计，并且由于动模为嵌入式组合，故必须安装动模支撑板，查《实用模具技术手册》11.1.2－塑料注射模中小型模架（GB/T12556.1-90），选取模架的基本形式为：点AY型，其结构如图7所示：10图7（2）模板及组合精度根据型腔尺寸及考虑侧向分型机构，选取模架尺寸为250mm×300mm，各板的厚度尺寸由《使用模具技术手册》表11－2，考虑型腔厚度，选择定模板厚25mm，动模板厚40mm，脱浇道板厚15，动模支撑板厚35mm，座板厚度25mm，垫块厚度63mm。动定模板孔位精度及与基准面的位置精度需达到互换。动模板、定模板的垂直度、平行度、导柱孔距及至基准面边距的尺寸精度和模架组合技术要求如下：A.基准面垂直度误差⊥300：0.02；B.模板厚度方向两平面平行度误差∥300：0.02；C.导柱导套孔距偏差0.02mm；D.导柱孔至基准面边距偏差0.02mm；E.组合后定动模固定板上下平面平行度误差∥300：0.02；F.组合后分型面贴合间隙0.03mm7成型零件设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凸模、凹模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑料件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑料件的粘着力。在上万次，甚至几十万次的注射周期，成型零件的尺寸和精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在冲模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在允许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择11及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。7.1成型零件的材料选择构成型腔的零件统称为成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和侧抽芯部件。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨力以承受塑料的挤压力，有足够的精度和表面光洁度，以保证塑料制品表面光高美观，容易脱模，一般来说成型零件都应进行热处理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等。还应选择耐腐蚀的钢材。根据塑件表面质量要求，查《塑性成型工艺与模具设计》附录G（常用模具材料与热处理），本设计成型零件选用3Cr2Mo调质处理，硬度≥55HRC,耐磨性号好且处理过程变形小。还有较好的电加工及耐腐蚀性。7.2成型零件结构设计成型零件的结构设计，是以成型符合质量要求的塑料制品为前提，但必须考虑金属零件的加工型及模具制造成本。成型零件成本高于模架的价格，随着型腔的复杂程度、精度等级和寿命要求的提高而增加。8脱模机构设计在注射成型的