第4章 普通注射模具4.9

4．10注射模设计步骤与实例4．10．1注射模设计基本程序1．了解塑件的技术要求2．根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量3．分析塑件，确定成形方案4．绘制方案草图5．设计计算6．绘制模具设计总装图7．绘制零件工作图8，经过全面审核后投产加工4．10．2注射模设计实例塑料制品如图4-146，大批量生产，试进行塑件的成型工艺和模具设计。图4-146电流线圈架零件图1．塑件的工艺分析⑴塑件的原材料分析塑件的材料采用增强聚丙烯，属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性较好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。⑵塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析①结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度方向的一侧有两个高为8．5mm，半径为R5mm的两个凸耳，在两个高度为12mm、长、宽分别为17×14mm的凸台上，一个带有凹槽对称分布，另一个带有4Xlmm的凸台对称分布，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。②尺寸精度分析该零件重要尺寸如：12．1mm、12．1mm、15．1mm、15mm等精度为3级，次重要尺寸如：13．5mm、17mm、10．5mm、14mm等的尺寸精度为4～5级。③从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为1．3mm，最小处为0．95mm，壁厚差为0．35mm，较均匀，有利于零件的成型。④表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。2．计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。经计算塑件的体积为V＝4087mm3；计算塑件的质量：根据设计手册可查得增强聚丙烯的密度为ρ＝1．04kg／cm3。故塑件的质量为W=Vρ=4．25g采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为XS—Z—60型。3．塑件注射工艺参数的确定根据设计手册并参考工厂实际使用情况，增强聚丙烯的成型工艺参数可作如下选择：成型温度为230～290℃；注射压力为70～140MPa。上述工艺参数在试模时可作适当调整。4．注射模的结构设计⑴分型面选择图4-147分型面选择⑵确定型腔的排列方式图4-148型腔排列方式⑶浇注系统设计①主流道设计根据设计手册查得XS—Z—60型注射机喷嘴的有关尺寸为喷嘴前端孔径d1＝φ4mm；喷嘴前端球面半径SR1＝12mm。根据模具主流道与喷嘴SR＝SR1+(1～2)mm及d=d1+(0．5～1)mm，取主流道球面半径SR＝13mm，小端直径d＝4．5mm。为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形其斜度为1～3°，经换算得主流道大端直径D=8．5mm。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分流道设计分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，取R＝4mm。③浇口设计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。设计时考虑选择从壁厚为1．3mm处进料，料由厚处往薄处流，而且在模具结构采用取镶拼式型芯，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，初选尺寸为l×0．08×0．6mm(b×l×h)，试模时修正。⑷抽芯机构设计本例的塑件侧壁有一对小凹槽和小凸台，它们均垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具脱出。因此成型小凹槽台的零件必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本模具采用斜导柱抽芯机构。①确定抽芯距抽芯距一般应大于成型孔(或凸台)的深度，本例中塑件小孔壁厚、小凸台高度相等，均为：(14—12．1)／2=0．95(mm)另加3～5mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S轴＝4．9mm。②确定斜导柱倾角斜导柱的倾角是斜抽芯机构的主要技术参数之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接关系，—般取α=15°～20°，本例中选取α＝20°。③确定斜导柱的尺寸斜导柱的直径取决于抽拨力及其倾斜角度，可按设计资料的有关公式进行计算，本例采用经验估值，取斜导柱的直径d=14mm。斜导柱的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定（参见本章第六节斜导柱长度计算公式）。由于上模板座和上凸模固定板尺寸尚不确定，初定δ＝25mm，D=20mm，计算后，取L＝55mm。如果以后δ，有变化，则再修正L的长度。④滑块与导槽设计滑块与侧型芯(孔)的连接方式设计本例中侧向抽芯机构主要是用于成型零件的侧向孔和侧向凸台，由于侧向孔和侧向凸台的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯与滑块的连接采用镶嵌方式，其结构如图4-149所示。滑块的导滑方式本例中为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采用整体式滑块和整体导向槽的形式，其结构如图4-149所示。为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。滑块的导滑长度和定位装置设计本例中由于侧芯距较短，故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的组合形式，如图4-149所示。图4-149电流线圈架注射模1一浇口套2一上凹模镶块3一定模座板4一导柱5一上固定板6一导套7一下固定板8一推杆9一支承板10一复位杆11一推杆固定板12一推板13一动模座板14、16、25一螺钉15一销钉l7一型芯18一下凹模镶块19一型芯20一楔紧块21一斜销22一侧抽芯滑块23一限位挡块24一弹簧26一整块27、28一侧型芯⑸成型零件结构设计①凹模的结构设计本例中模具采用一模二件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用镶嵌式结构，其结构形式如图4-149所示，图中件18上的二对凹槽用于安放侧型芯。根据本例分流道与浇口的设计要求，分流道和浇口均设在凹模镶块上。②凸模结构设计凸模主要是与凹模结合构成模具的型座腔，其凸模和侧型芯的结构形式如图4-149所示。②下凹模镶块型腔侧壁厚度计算下凹模镶块型腔为组合式矩形型腔，根据组合式矩形侧壁厚度计算公式取p=40MPa(选定值)；b=12mm；l=16．95mm；H1=12—1．3=10．7mm；H=H1+h=35．7mm；[σ]＝160MPa(底板材料选定为45钢)。代人公式计算得：S强=3．28mm。考虑到下模镶块还需安放侧型芯机构，故取下凹模镶块的外形尺寸为80X50mm。.212HlpHS强5．模具设计计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。查表得增强聚丙烯的收缩率为Smin=0．4％，Smax=0．8％，故平均收缩为Scp＝(0．4+0．8)％／2＝0．6％，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取δz＝△／3。⑴型腔和型芯工作尺寸计算。见表4-18所示。⑵型腔侧壁厚度和底板厚度计算①下凹模镶块底板厚度计算根据组合式型腔底板厚度计算公式取：p=40MPa；b=13．83mm；l＝90mm(初选值)；B=190mm(根据模具初选外形尺寸确定)；[σ]＝160MPa(底板材料选定为45钢)。得：h强=10．5(mm)。考虑模具的整体结构协调，取h＝25mm。.2][43Bpblh强③上凹模型腔侧壁厚的确定上凹模镶块型腔为矩形整体式型腔，根据矩形整体式型腔侧壁厚度计算公式进行计算。由于型腔高度a＝1．26mm很小，因而所需的h值也较小，故在此不作计算，而是根据下凹模镶块的外型尺寸来确定。上凹模镶块的结构及尺寸如图4-150所示。图4-150上凹模镶块的结构及尺寸6.模具加热和冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。设定模具平均工作温度为40℃，用常温20℃的水作为模具冷却介质，其出口温度为30℃，单位时间注射质量m=0.26Kg/h。查表4-14得聚丙烯单位时间放出热焓量q=59X104J／kg。冷却水的体积流量qV计算公式(4-36)如下：由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。min)/(1061.0)2030(10187.41060105926.0)(603433421mttcmqqv7．模具闭合高度的确定根据支承与固定零件设计中提供的经验数据确定，定模座板：H1＝25mm；上固定板：H2＝25mm；下固定板：H3＝40mm；支承板：H4＝25mm；动模座板：H5＝25mm；根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块：H6＝50mm。因而模具的闭合高度H＝H1+H2+H3+H4+H5+H6＝25+25+40+25+50+25＝190(mm)8．注射机有关参数的校核本模具的外形尺寸为280×l90×l90mm。XS—Z—60型注射机模板最大安装尺寸为350mm×280mm，故能满足模具的安装要求。由上述的计算模具的闭合高度H＝190mm，XS—Z—6型注射机所允许模具的最小厚度Hmin＝70mm，最大厚度Hmax＝200mm，即模具满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件。经查资料XS—Z—6型注射机的最大开模行程S＝180mm，满足出件要求。S≥Hl+H2+(5～10)＝10+12+10＝32(mm)此外，由于侧分抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的开模行程足够。经验证，XS—Z—60型注射机能够满足使用要求，故可采用。9．绘制模具总装图和非标零件工作图模具总装图如图4-149所示，零件图如图4-150所示。本章小结本章主要讲解了热塑性塑料注射成型模具的结构特点、注射模设计的基本知识、模架的国家标准及选用方法以及注射模与注射机之间的关系，最后运用实例，介绍了注射模典型结构设计的全过程。习题4—1看懂图4—1，写出各零部件的作用?4—2按注射模的结构特征来分，注射模主要有哪几种类型?4—3什么叫分型面，分型面如何表示?4—4选择分型面的一般原则是什么?4—5单分型面和双分型面注射模的区别是什么?4—6注射模的普通浇注系统由哪几部分组成?各部分的作用是什么?4—7如何设计普通浇注系统的主流道?为什么要设计主流道衬套?4—8分流道的截面形状有哪些?常用的是哪几种?4—9浇口的形式有哪些?各有什么优缺点?分别适用于什么情况?4—10浇口位置的选择一般应考虑哪些问题?4—11冷科穴的作用是什么?带拉料杆的冷料穴有哪些结构形式?4—12带钩形拉料杆和球形头拉料杆的安装和使用有什么不同?4—13注射模的排气装置有什么作用?排气形式有哪几种?4—14设计带螺纹塑件的脱模机构时应注意哪些问题?4—15什么塑料制品上的螺纹可采用拼合型芯或型环脱模方式?4—16什么情况需要注射模有斜导柱的侧向抽芯?4—17带有活动镶件的注射模的优缺点是什么?4—18为什么要设置推出机构的复位装置?4—19什么是注射模的推出机构?推出机构分几类?4—20推管推出机构的优点和适用的场合是什么?4—21推件板推出机构的优点和适用的场合是什么?4—22双向顺序推出机构的工作顺序如何?4—23采用模内旋转方式脱螺纹时塑件上为什么必须带有止转的结构?4—24导柱式双向顺序推出机构有何特点?4—25温度调节系统的作用，是什么?4—26注射模的导柱和导套的作用是什么?4—27经校核注射机注射量不够，在成型时将会出现什么问题?4—28设计注射模时，怎样对锁模力进行较核?4—29注射机喷嘴与注射模主流道的尺寸关系如何?4—