喷雾器喷头塑料模具设计与制造

1喷雾器喷头塑料模具设计与制造第一章模塑工艺规程的编制1.1塑件整体分析该塑件是一个喷雾器喷头，其零件图如图所示。本塑件的材料采用聚氯乙烯，生产类型为大批量生产。塑件图×材料：聚氯乙烯图1.1塑件图1.2塑件的工艺分析（1）.塑件的原材料分析塑件的材料采用聚氯乙烯，属于热塑性塑料。A:从使用性能上看，聚氯乙烯材料具有阻燃性和自熄性、无滴落性、高强度、耐气候变化性以及优良的几何稳定性；B：从介电性能上看，聚氯乙烯具有良好的电绝缘性和化学稳定性；2C：从成型性能上看，聚氯乙烯吸水性好、熔料的流动性差、收缩率低、成型不容易，另外，该塑料成型时易产生浇不足、缩孔等缺陷，成型温度高时易分解放出氯化氢。注射速度太快时会产生缩瘪。因此，在成型时应注意控制成型温度和滞留时间，浇注系统应粗短，进料口截面宜大，冷却不宜过快。应选用大口径的喷嘴。——————[1]（2）塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析A：结构分析要想获得合格的塑性制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。Ⅰ.从零件图上分析该零件总体为圆锥形，在圆锥中心有一Ø36mm、Ø42mm的阶梯通孔。最大圆Ø122mm内径有四个半圆形凸起，半径为R6mm，高为9mm，在圆锥底部有一Ø122mm的凸缘，凸圆高为5mm，因此模具设计时必须设计侧向分型抽芯机构，又因为该制件抽芯成型面面积较大，凸缘也比较浅，抽拔距也比较小，鉴于以上情况用其他抽芯机构不经济实用。故选用斜块抽芯机构成型。———————————————[2]Ⅱ.尺寸精度分析该零件尺寸Ø36+0.600mm、Ø42+0.700mm、Ø500-0.66mm、Ø8+0.300mm、Ø1220-1.30mm、Ø1100-0.38mm等尺寸精度为MT5级（GB/T14486-1993）。有以上分析可见，该零件尺寸精度为中等精度，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上看，壁厚最大处为7mm，最小处为5mm，壁厚差为2mm。查《塑料模结构与设计》表2—6，壁厚较均匀，有利于零件成型。—[3]Ⅲ.表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺、不得出现浇不足以外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数.计算塑件的体积：V=71.5323cm计算塑件的质量：根据手册可查得聚氯乙烯的密度为ρ=1.4g/3cm。3故塑件的质量为：W=V×ρ=99.1g。采用一模一腔的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备，塑件的耐热性和导热性等情况，选用注塑机为XS-Z-60型。[4]1.4塑件注塑工艺参数的确定选择合适的注塑工艺参数，能以最低的能源和原材料消耗，获得最高的生产率和经济效益。查找相关文献和参考工厂实际应用的情况。聚氯乙烯的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑机类型：柱塞式注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度T1选用165C中段温度T2选用170C后段温度T3选用180C喷嘴温度：选用温度：160C形式：柱塞式注塑压力：选用110MPa(相当于注塑机表压35kgf)注塑时间：选用30S保压：选用85MPA保压时间：选用30S冷却时间：选用30S成型周期：选用60S———————————————————[5]4第二章注塑模的结构设计注塑机的结构由注塑机的类型和塑件的结构特点所决定，因此，注塑模的结构形式多种多样，但大体上每一副模具均有动模和定模两部分组成。动模安装在注塑机的移动工作台面上，定模安装在注塑机的固定工作台上。注塑模结构设计主要包括：分型面选择.模具型腔数目的确定.型腔的排列方式.冷却水道布局.浇口位置设计.模具工作零件的结构设计.侧向分型与抽芯机构的设计.推出机构的设计等内容。2.1分型面选择模具闭合时动模和定模相配合的接触面积叫做分型面，也可以叫做合模面，在模具制造不良或锁模力不足的情况下，模内熔融塑料会通过此分型面测出，在塑件上形成较厚的飞边。经修整后还会留下明显的残痕。模具设计开始的第一步，就是选择分型面的位置。分型面的选择受模件形状、壁厚、成型方法、后处理工序、塑件外观、塑件尺寸精度、塑件脱模方法、模具类型型腔数目、模具排气、嵌件、浇口位置与形式及成型机的结构等影响。分型面有多种形式，常见的有水平分型面，阶梯分型面，锥分型面和异型分型面。在某些情况下，也可以在凹模的一端或两端。除主分型面外，模具中还有辅分型面，特别是带有固定成型芯和活动成型芯的模具，这些情况也应加以考虑。主分型面外的模具的分离，就会造成成型芯合模面处的溢料。分型面的设计在注塑模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量，模具的整体结构，工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。选择分型面的原则：塑件脱出方便，模具结构简单，型腔排气顺利，确保塑件质量，无损塑件外观，设备利用合理。该塑件为喷雾器喷头，表面质量无特殊需求，为减少模具加工难易程度和塑件脱模方便，需设置三个水平分型面。开模时，首先从Ⅰ-Ⅰ面分型，给斜芯销在斜槽内移动的距离，从而使斜型芯从制品斜孔退出。随着动模后退，从Ⅱ-Ⅱ分型面分型，使定、动模型分离。最后Ⅲ-Ⅲ面分型，5推件板的作用是拉断浇口，将制件推下。主分型面如下图所示：ⅡⅡ图2.1主分型面图2.2型腔数目的确定（1）一模多腔时需确定最经济的型腔数目。影响型腔数目的因素有技术参数和经济指标两个方面。查《中国模具设计大典》得型腔数目计算公式：n=0.375G/V式中：n——型腔数目G——注射机公称注射量（3cm）V——单个制品的体积（3cm）所以n=1.25即本模具在注塑时采用一模一腔。（2）确定型腔的排列方法因为注塑件为一模一腔，所以排列时不影响侧抽芯。不使抽芯距过长，模具简单就行。第三章排气系统的设计6注塑模中排气是模具设计中不可忽视的问题。注塑模内积集的气体来源：（1）进料系统和型腔中存有的空气。（2）塑料含有的水分在注塑温度下蒸发而成的水蒸气。（3）由于注塑温度过高，塑料分解所产生的气体。（4）塑料中某些配合剂挥发或化学反应所产生的气体。在排气不良模具中，这些气体经受很大的压缩作用而产生反压力，这种反压力阻止熔融塑料的正常快捷充模，而且，气体压缩所产生的热也可能塑料烧焦。排气的方法主要有排气槽排气、分型面排气、拼镶件缝隙排气、推杆间隙排气、粉末烧结合金块排气、强制排气。该塑件需大中型模具，需排出的气体量多，通常应开设排气槽。排气槽通常开设在分型面凹模一边。排气槽的位置以处于熔体流动末端为好，排气槽宽度为b=4mm，深度h=0.08mm，长度l=0.8mm。第四章浇注系统设计7浇注系统是指模具中从注射机的喷嘴起，到型腔入口为止的塑料溶体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个位置。以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。它向型腔中的传质、传热、传压情况决定着塑件的内在和外在质量，它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。浇注系统的设计应遵照排气良好、流程短、防止型芯和嵌件变形、整修方便、防止塑件翘曲变形、合理设计冷料穴、浇注系统的断面积和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料的原则。4.1主流道的设计所主流道通常位于模具的入口处，其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道成型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要与高温塑料及喷嘴反复接触，以主流道通常设计成可拆卸的主流道衬套如下图：图4.1凸模兼主流道图主流道是连接注射机的喷嘴和分流道的一段通道。根据手册查得XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸。8喷嘴前端孔径：d0=Ø4mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm———————————————[6]A.为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主浇道设计成圆锥形，其锥角为30～60（流动性差的塑料），过大会造成流速减慢，易成涡流。内壁粗糙度为Ra=0.63mB.主流道大端呈圆角，其半径常取r=5mm，以减少料流转向过渡时的阻力。C.在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注射成型。D.为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径：R=R0+（1-2）mmD=d0+(0.5-1)mm取主流道球面半径：R=13mm取主流道的小端直径：d=Ø4.5mm凹坑深度取：3～4mm4.2分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用。分流道的长度取决与模具型腔的总体布局方案和浇口位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。分流道的形状及尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、塑件形状的复杂程度、所用的塑料的工艺性能、注射速率和分流道的长度等因素来确定。常用的分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U字形和六角形等。本塑件的形状较为复杂，熔料填充型腔不容易。根据型腔排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为梯形的分流道。查表得：h=2/3b19b=3/4b1b1=8则h=5.3mmb2=6mm————————————[7]4.3浇口设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的主要作用有：一是使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔。二是型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口的设计与塑件的形状、断面面积、模具结构、注塑工艺条件及塑料性能等因素有关。但是，根据上述两项基本作用来说，浇口的截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大料流速度，快速冷却封闭，便于与塑件分离，以及浇口残痕最小等要求。塑件质量上的缺陷，也常常是由浇口设计不良所造成的。常用的浇口形式有：点浇口、侧浇口、环形浇口、扇形浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、中心浇口、潜伏浇口等。根据该塑件的成型要求及型腔排列方式，选用侧浇口较为理想。采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为b×l×h=3.5mm×0.8mm×2.3mm，试模时修正。——————————————————————————[8]4.4冷料穴设计冷料穴位于主浇道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是除去熔体流动前锋的“冷料”，防止冷料进入型腔而影响塑件质量。对于主流道冷料穴，开模时应将主流道中的冷凝料拉出，所以冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径。由于该塑件的型芯也起拉料杆的作用，所以该塑件的冷料穴可设计为沟槽形。——————————————————————————[9]10第五章抽芯机构设计当塑件上具有与开模方向非一致的孔或侧壁有凹凸形状时，必须首先将成型这部分的型芯或型腔脱离塑件，才能将整个塑件从模具中脱出。通常将这种型芯或型腔称为侧型芯或侧型腔，并加工成可动形式。开模时推动侧型芯或侧型腔外移脱离塑件，合模时推动侧型芯或侧型腔复位的机构成为侧向分型与抽芯机构。这类模具脱出塑件的运动有两种情况：第一种是开模时首先完成侧向分型与抽芯，然后推出塑件；第二种是侧向抽芯与分型，与塑件的推出同步进行。该塑件为第一种情况。（1）确定抽芯距抽芯距一般应大于成型孔的深度。因为H2H1，所以只计算H2的轴心距。H2=29mm另外3～5mm的抽芯完全系数，取抽芯距S抽=34mm（2）确定斜芯或斜块的倾角。由零件图可知，倾斜角为450（3）确定斜芯的尺寸。A.斜芯的直径由已知零件图可知直径d=24mm11B.斜芯的长度l=