防護(hù)罩注塑模設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　防護(hù)罩注塑模設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　塑件的工藝分析</b></p><p>　　1.1塑件的成型工藝性分析</p><p>　　防護(hù)罩注塑模塑件示意圖及主要尺寸分別如圖1所示： </p><p><b>　　圖1 塑件圖</b&g

2、t;</p><p>　　塑件實(shí)體三維圖如圖2所示：</p><p><b>　　圖2 </b></p><p><b>　　名稱(chēng)：防護(hù)罩注塑模</b></p><p>　　材料：LDPE(低密度聚乙烯)</p><p>　　產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn)</p><

3、;p>　　塑件尺寸：如圖1所示</p><p>　　技術(shù)要求：去澆口飛邊，色澤本色。</p><p>　　1.2塑件材料LDPE的性能</p><p>　　聚乙烯無(wú)毒、無(wú)味，呈乳白色，密度為0.91~0.96g/cm3,有一定的機(jī)械強(qiáng)度，但表面硬度差。其絕緣性能優(yōu)異，常溫下不溶于任何一種已知的溶劑，有高度的耐水性，長(zhǎng)期與水接觸，其性能可保持不變。聚乙烯能耐寒，

4、在-60℃時(shí)仍有較好的力學(xué)性能，在-70℃時(shí)仍有一定的柔軟性。</p><p>　　聚乙烯成型時(shí)流動(dòng)性較好，在流動(dòng)方向上與垂直方向上的收縮差異較大，注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質(zhì)軟易脫模，塑件上有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。</p><p>　　1.3LDPE塑料的成型工藝參數(shù)：</p><p>　　低密度

5、聚乙烯的彈性模量E=840~950MPa，泊松比µ=0.38，收縮率1.5~3.5%，注射溫度150~170，模具溫度30~45℃，注射壓力60~100℃，保壓力40~50℃，注射時(shí)間0~5S，保壓時(shí)間15~60S，冷卻時(shí)間15~60S，成型時(shí)間40~140S。</p><p>　　2模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備、模架的選擇</p><p>　　2.1模具的基本結(jié)構(gòu)</p>

6、;<p>　　2.1.1確定成型方法 塑件采用注射成型法生產(chǎn)。為保證塑件表面質(zhì)量，使用點(diǎn)澆口成形，因此模具應(yīng)為雙分型面注射模（三板式注射模)。</p><p>　　2.1.2型腔布置 塑件形狀較簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)批量較大。所以應(yīng)使用多型腔注射模具。模具采用一模二腔、平衡布置。這樣，模具尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高，塑件成本較低。</p><p>&

7、lt;b>　　其布置如圖3所示：</b></p><p><b>　　圖3 型腔布置</b></p><p>　　2.1.3確定分型面 塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，本實(shí)例中塑件的分型面有多種選擇。 圖a的分型面選擇在軸線上，會(huì)使塑件表面留下分型面痕跡，影響塑件表面質(zhì)量， 同時(shí)這種分型面也使側(cè)向抽芯困難; 圖b的分

8、型面選擇在下端面，塑件的外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件大部分外表面光滑，僅在側(cè)向抽芯處留有分型面痕跡。同時(shí)側(cè)向抽芯容易，而且塑件脫模方便。</p><p>　?。╝） (b)</p><p>　　圖4 分型面選擇</p><p>　　2.1.4排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　

9、　采用的點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)，使料流順暢，結(jié)合凸模型芯與推板的配合間隙、側(cè)向型芯與凸模鑲塊的配合間隙、分型面均可起到排除腔內(nèi)氣體的作用，不必專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)排溢系統(tǒng)。</p><p>　　2.1.5選擇澆注系統(tǒng) 塑件采用點(diǎn)澆口成型，其澆注系統(tǒng)如圖5所示，點(diǎn)澆口直徑為Φ0.8mm，點(diǎn)澆口長(zhǎng)度為1mm，頭部球R1. 5~2mm ，錐角α為6°。分流道采用半圓截面流道，其半徑R為3~3.5mm。主流道為圓錐形，上部

10、直空與注射機(jī)噴嘴相配合，下部直徑Φ6~8mm。</p><p><b>　　圖 5</b></p><p>　　2.1.5確定推出方式 由于塑件形狀為圓殼形而且壁厚較薄，使用推桿推出容易在塑件上留下推出痕跡，不宜采用。所以選擇脫模板推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推出力均勻，塑件在推出時(shí)變

11、形小，推出可靠。</p><p>　　2.1.6模具的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　模具結(jié)構(gòu)為雙分型面注射模 </p><p>　　圖6 雙分型面注射模模具結(jié)構(gòu)</p><p>　　采用拉桿和限位螺釘，控制分型面A-A的打開(kāi)距離，其開(kāi)距應(yīng)大于40mm，方便取出澆口。分型面B一B的打開(kāi)距離，其開(kāi)距應(yīng)大于65mm，用于取出制件。模具分型面的打

12、開(kāi)順序，由安裝在模具外側(cè)的彈簧-滾柱式機(jī)構(gòu)控制。</p><p><b>　　2.2選擇成型設(shè)備</b></p><p>　　2.2.1估算塑件體積</p><p>　　該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動(dòng)脫模，可采用點(diǎn)澆口自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu)。由于生產(chǎn)大量，所以模具采用一模兩腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用點(diǎn)澆口。</p>

13、<p>　　該產(chǎn)品材料為L(zhǎng)DEP，得知其密度為0.89--0.93g/cm3， 收縮率為1.5--3.5%，計(jì)算出其平均密度為0.91g/cm3,平均收縮率為2.5%。</p><p>　　通過(guò)計(jì)算得塑件體積為 V件=0.88033cm3</p><p>　　塑件的質(zhì)量 M件=0.8011g</p><p>　　2.

14、2.2選擇注射機(jī)</p><p>　　根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量選擇注塑機(jī)，公式如下；</p><p><b>　　Km≥nmi+mj</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　mi－注塑成型塑件單件的質(zhì)量或體積</p><p>　　mj－澆

15、注系統(tǒng)及飛邊的質(zhì)量或體積</p><p>　　m－注射機(jī)的理論注射量</p><p>　　k－注射機(jī)注射量的理論利用系數(shù)，一般取 0.8</p><p><b>　　n－型腔數(shù)</b></p><p>　　由于在選擇注射機(jī)時(shí)模具的尺寸還沒(méi)有確定此時(shí)模具的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量還無(wú)法確定，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，每個(gè)塑件所需澆注體積是塑

16、件體積的0.2-1倍，因此公式可用以下公式初步選取注射機(jī)。</p><p><b>　　km≥nk1mi</b></p><p>　　k1－塑件成型的的質(zhì)量系數(shù)，一般取1.2～2.0.</p><p>　　按塑件體積的0.6倍計(jì)，所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為：</p><p>　　V凝=0.6V件=0.528cm3</

17、p><p>　　V=（V凝+V件）=2.817cm3</p><p>　　V理=V/0.8=3.52cm3</p><p>　　則：該模具一次注射所需塑料LDPE體積V理=V/0.8=3.52cm3</p><p>　　查有關(guān)手冊(cè)選定注塑機(jī)型號(hào)為SZ-25/20</p><p><b>　　注塑機(jī)的參數(shù)如下：&l

18、t;/b></p><p><b>　　2.3選擇模架</b></p><p>　　2.3.1模架的結(jié)構(gòu) 模架的結(jié)構(gòu)如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 模架 </b></p><p>　　2.3.2模架安裝尺寸校核 模具外形尺寸為長(zhǎng)300mm、寬250

19、mm、高345mm，小于注射機(jī)拉桿間距和最大模具厚度，可以方便地安裝在注射機(jī)上。</p><p><b>　　2.4流道設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.4.1主流道設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)SZ-25/20型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸</p><p>　　噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm</p>

20、<p>　　噴嘴前端球面半徑： R0=12mm</p><p>　　根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：</p><p>　　R=R0+（1～2）mm</p><p>　　D=d0+(0.5～1)mm</p><p>　　取主流道的球面半徑： R=13mm</p><p>　　取主流道的小端直徑d=Ф4.5

21、mm</p><p>　　為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形式其斜度取2～4度,考慮到低密度聚乙烯的流動(dòng)性良好，且為了方便修模，主流道的錐角取為2度。則主流道大端直徑D=8mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計(jì)半徑r=1.5mm的圓弧過(guò)渡。</p><p>　　2.4.2分流道設(shè)計(jì)</p><p>　　分流道的形式和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的

22、體積，壁厚和形狀的復(fù)雜程度來(lái)確定分流道的長(zhǎng)度的。由于塑件的形狀比較簡(jiǎn)單，LDPE的流動(dòng)性好，沖型能力比較好，因此可采取平衡分流道，便于加工。</p><p>　　截面形半圓形，在流道設(shè)計(jì)中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。</p><p><b>　　分流道的尺寸：</b></p><p>　　分流道直徑/

23、mm 3.8---7.5</p><p><b>　　選取R=6mm</b></p><p><b>　　分流道表面粗糙度：</b></p><p>　　分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取0.63—1.6Ra μm，這可增加對(duì)外層塑料熔體流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不

24、平，以免對(duì)分型不利。</p><p><b>　　2.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。</p><p>　　澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，進(jìn)入模具的型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱(chēng)。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量粗短，流道設(shè)計(jì)分為主流道、分流道、澆口和冷料井的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)前首先必須

25、確定塑料的成形位置，該防護(hù)罩模具采用一模兩腔二板式結(jié)構(gòu)，點(diǎn)澆口，頂出裝置采用推板式結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　2.5.1澆口設(shè)計(jì)</b></p><p>　　澆口不僅對(duì)塑件熔體的流動(dòng)性和充模特征有關(guān)，而且與塑件的成形質(zhì)量有著密切的關(guān)系。點(diǎn)澆口形式采用帶圓角的圓錐過(guò)渡式的點(diǎn)澆口，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)有利于熔料充滿型腔。</p><p>　　澆口位

26、置的選擇：盡量縮短流動(dòng)距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開(kāi)在塑件壁厚處，且應(yīng)減少熔痕，有利于型腔氣體的排出。所以，塑件的澆口選擇在花盆的底部中央處，由于塑件所填充塑料多，這樣可以提高充模速度。</p><p>　　澆口尺寸計(jì)算：查得點(diǎn)澆口的直徑計(jì)算公式：</p><p>　　式中 ——點(diǎn)澆口的直徑 </p><p>　　——系數(shù)，依塑料種類(lèi)而異

27、 查表得</p><p>　　——依塑件壁厚而異的系數(shù) 查得</p><p><b>　　——型腔表面積</b></p><p>　　由上可知，塑件采用點(diǎn)澆口成形，澆注系統(tǒng)平衡布置，如圖5所示。主流道為圓錐形，上部直徑與注塑機(jī)噴嘴相配合，下部直徑為，錐角為6o。分流道采用梯形截面流道，斜角為10o，高為，寬為。點(diǎn)澆口直徑為，長(zhǎng)度為，頭部球

28、。</p><p>　　2.6溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們?cè)谀＞呱闲枰O(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。</p><p>　　一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，

29、以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具可簡(jiǎn)單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻，以達(dá)到理想的溫度要求。</p><p><b>　　2.7模具冷卻</b></p><p>　　模具的冷卻分為兩部

30、分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。</p><p>　　型腔的冷卻是由在定模板（中間板）上的兩條ф10mm的冷卻水道完成，如圖8所示。</p><p>　　圖8 定模板冷卻水道</p><p>　　型芯的冷卻如圖9所示，在型芯內(nèi)部開(kāi)有ф16mm的冷卻水孔，中間用隔水板2隔開(kāi)，冷卻水由支承板5上的ф10mm冷卻水孔進(jìn)入，沿著隔水板的一側(cè)上升到型芯的上部，

31、翻過(guò)隔水板，流入另一側(cè)，再流回支承板上的冷卻水孔。然后繼續(xù)冷卻第二個(gè)型芯，最后由支承板上的冷卻水孔流出模具。型芯1與支承板5之間用密封圈3密封。</p><p><b>　　圖9 型芯的冷卻</b></p><p>　　1—型芯 2—隔水板 3—密封圈 4—?jiǎng)幽０澹ㄐ托竟潭ò澹?5—支承板</p><p>　　模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算

32、</p><p><b>　　3.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1.1型腔結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　見(jiàn)裝配圖所示，型腔由定模板4、定模鑲件26和滑塊19共三部分組成。定模板4和滑塊19構(gòu)成塑件的側(cè)壁，定模鑲件26成型塑件的頂部，而且點(diǎn)澆口開(kāi)在定模鑲件上，這樣使加工方便，有利于型腔的拋光。定

33、模鑲件可以更換，提高了模具的使用壽命。</p><p><b>　　3.1.2型芯結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　見(jiàn)裝配圖所示，型芯由動(dòng)模板16上的孔固定。型芯于推件板18采用錐面配合，以保證配合緊密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。另外，錐面配合可以減少推件板在推件運(yùn)動(dòng)時(shí)與型芯之間的磨損。型芯中心開(kāi)有冷卻水孔，用來(lái)強(qiáng)制冷卻型芯。</p><p>　　3.

34、1.3斜導(dǎo)柱、滑塊結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　見(jiàn)裝配圖。</b></p><p>　　3.1.4 模具的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了保證模具的閉合精度，模具的定模部分與動(dòng)模部分之間采用導(dǎo)柱1和導(dǎo)套2導(dǎo)向定位。推件板18上裝有導(dǎo)套6，推出時(shí)，導(dǎo)套6在導(dǎo)柱1上運(yùn)動(dòng)，保證了推件板的運(yùn)動(dòng)精度。定模座板上裝有導(dǎo)柱30，為點(diǎn)澆口凝料推板24和定

35、模板4的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。</p><p>　　3.2 模具成型尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　取LDPE的平均成型收縮率為2.5 %，塑件未注公差按照GB/T14486-1993中MT5級(jí)精度公差值（A類(lèi)）選取。</p><p>　　模具的制造公差 = /3。</p><p><b>　　塑件尺寸轉(zhuǎn)換:</b></p&

36、gt;<p>　　軸類(lèi)尺寸：（基準(zhǔn)軸，公差上限為零，公差等于下偏差）</p><p>　　防護(hù)罩外徑尺寸： ?15+0.110 ?15.11-0.110</p><p>　　防護(hù)罩高度尺寸1: 15-0.640</p><p>　　防護(hù)罩高度尺寸2: 14-0.640</p><p>　　防護(hù)罩高度

37、尺寸3; 13-0.640</p><p>　　孔類(lèi)尺寸:(基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差)</p><p>　　防護(hù)罩內(nèi)徑尺寸： ?13.3+0.110 </p><p>　　防護(hù)罩內(nèi)孔深度尺寸: 13+0.640</p><p>　　3.2.1型腔徑向尺寸計(jì)算</p><p>　　平均收縮率

38、 S=(1.5%+3.5%)/2=2.5%</p><p>　　根據(jù)公式 ： LM =</p><p>　　=[(1+2.5%)*16-3/4*0.11]+0.0360=16.317+0.0360</p><p>　　3.2.2型腔深度尺寸計(jì)算</p><p><b>　　根據(jù)公式 ：</b></p>

39、<p>　　Hm1=[（1+S）Hs-2/3Δ]+ δz0</p><p>　　=[(1+2.5%)*15-2/3*0.64)]+0.210=14.948+0.210</p><p>　　Hm2=[（1+S）Hs-2/3Δ]+ δz0</p><p>　　=[(1+2.5%)*14-2/3*0.64)]+0.210=13.923+0.210</p&g

40、t;<p>　　Hm3=[（1+S）Hs-2/3Δ]+ δz0</p><p>　　=[(1+2.5%)*13-2/3*0.64)]+0.210=12.898+0.210</p><p>　　3.2.3 型芯徑向尺寸計(jì)算</p><p>　　Lm=[(1+s)Ls+3/4Δ]0-δz</p><p>　　=[(1+2.5%)*1

41、3.3+3/4*0.11]-0.0360=13.407-0.0360</p><p>　　3.2.4 型芯高度尺寸計(jì)算</p><p>　　hm=[(1+S)hs+2/3Δ]0-δz</p><p>　　=[(1+2.5%)*13+2/3*0.64]-0.210=13.751-0.210</p><p><b>　　4. 模具圖&l

42、t;/b></p><p>　　4.1 模具定模板（中間板）零件圖</p><p>　　定模板（中間板）零件圖如圖10所示。</p><p>　　圖10 定模板（中間板）零件圖</p><p>　　4.2 模具動(dòng)模板（型芯固定板）零件圖</p><p>　　動(dòng)模板（型芯固定板）零件圖如圖11所示。</p&g