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在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种,根据本模具的要求我们选取平衡式,也就是指分流道到各型腔浇口的长度,断面形状,尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的,是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的最后部分,其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔,它能很快冷却封闭,防止型腔内还没冷却的熔体倒流。由于操控器上盖表面刻有精美图案,表面成型质量发展要求较高,不能有浇口痕迹,且选用的是单分型面注塑模具,故选用侧浇口是合理的,侧浇口有如下优点:
成型零件中与塑料熔体接触并决定制品几个形状的尺寸称为工作尺寸。它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分为深度尺寸和径向尺寸,型芯尺寸可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔尺寸属于包容尺寸,当型腔与塑料熔体或制品制件产生摩擦磨损后,该类尺寸具有增大的趋势。型芯尺寸属于被包容尺寸,当凸模与塑料熔体或制品制件之间产生摩擦磨损后,该类尺寸具有缩小的趋势。中心距尺寸一般指成型零件上某些对称结构制件的距离,如孔间距、型芯间距、凹槽间距和凸块间距等,这类尺寸通常不受摩擦磨损的影响,因此可视为不变的尺寸。
成型时宜采用较高的加热温度(对精度较高的塑件,模温宜取50-60℃,对高光泽耐热塑件,模温宜取60-80℃)和较高的注射压力(柱塞式注射机:料温180~230℃,注射压力100~140MPa;螺杆式注射机:温度160~220,注射压力70~100MPa)[3]。
零件壁厚较均匀,借助Moldflow软件分析可知注塑成型时不会发生填充不足现象。塑件为壳体类圆形制件,外表面为可见光亮面,制件上表面有4个通孔,产品尺寸为长105mm,宽80mm,高50mm。该制件结构相对比较简单,采用二板模两腔侧进浇单分型结构,制造精度要求一般。
分流道设计的基本要求:一是使流道尽快充满型腔,在流道内的压力损失和热量损失小;二是将塑料熔体均衡的分配到各个型腔;三是回料量小。
常用的流道截面形状有圆形、梯形、U行和六边形等,在设计中,要减少流道内的压力损失,就希望流道截面积大,要减少散热损失,又希望面积小,故可用流到的截面积与表面积之比来表示流道的效率,其比值越大,效率越高,各种流道截面积的效率见表3-2。
图2-1所示为罩壳三维图,材料为PE,精度等级一般(4级精度),制品表面十分光滑美观无缺陷。PE为热塑性塑料,密度0.94~0.965g/cm3,抗拉强度15~30MPa,抗弯强度24~40MPa,拉伸弹性模量840~950MPa,弯曲弹性模量25~40MPa,收缩率1.5%~3.6%[2]。该材料综合性能好,冲击强度高,尺寸稳定,易于成型,耐热和抵抗腐蚀能力也较好,并拥有非常良好的耐寒性。是目前产量最大、运用最广泛的一种塑料。
1.分型面选择应便于塑料制件脱模和简化模具结构,为此,选择分型面应尽可能使塑料制件开模时留在动模。
2.分型面应选择在不影响塑件外观品质的部位,使其产生的飞边易于清理和休整。
5.分型面的选择应考虑注塑机的技术参数。注塑成型时所需要的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比,所以最终选择分型面时,应尽可能地选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面,以减少锁模力。
1.单分型面注塑模 是注塑模中最简单、应用最普及的一种模具,它以分型面为界将整个模具分为动模和定模两部分。一部分型腔在动模,一部分型腔在定模。主流道在定模,分流道开设在分型面上。开模后,制品和流道留在动模,制品和浇注系统凝料从同一分型面内取出,动模部分设有推出系统,开模后将制品推离模具。
冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端,其作用是去除料流前锋的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量,开模时又能将主流道的凝料拉出。在罩壳注塑模具设计中,采用底部带有拉料杆的冷料穴,这类冷料穴的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装在面板上,因此它不能随脱模机构运动。利用球头形的拉料杆配合冷料穴。专用于推件板脱模机构中。塑料进入冷料穴后,紧包在拉料杆的球形头上,拉料杆固定在面板上,开模时将主流道凝料拉出定模,然后靠推板顶出塑料制件时,强行将其从拉料杆上刮下脱模。
第二章罩壳工艺性分析21材料性能22成型特性和条件23结构工艺性24零件体积及质量估算25罩壳注塑工艺参数的确定26初选注射机的型号和规格31分型面的选择32确定模具基本结构及模架的选定33确定型腔的数量和布局1034浇注系统设计10341主流道设计10342分流道截面设计及布局11343浇口设计及位置选择12344冷料穴设计13345定位环的设计1335注塑模成型零部件设计14351型腔型芯结构设计14352成型零件工作尺寸计算1436合模导向机构设计1537脱模机构设计16371脱模力计算16372浇注系统凝料脱出机构1738冷却系统设计1739模架及模具材料的选择18第四章注射机相关参数校核1841最大注射量的校核1842注射压力校核1943锁模力校核1944模具厚度的校核20第五章模具的工作原理及安装调试2151模具的工作原理2152模具的安装22532354设计总结24参考文献
2.双分型面注塑模它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件,又称三板式注塑模具。与单分型面注塑模相比,三板式注塑模具增加了一个可移动的中间板(又名浇口板)。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉杆的限制,中间板作定距离的分开,以便取出这两块板之间流道内的凝料,而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。
浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力充分传递到模腔的各个部位,以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。
主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始,到飞流到为止的塑料熔体的流动通道。其直径直接影响到塑料熔体的流动速度和填充时间,直径过大,浇道容积增大,凝料多,增加了冷却时间,且易产生涡流或紊流,制件出现气孔。直径过小,则热量与压力损失大,成型困难。
(2)注射压力 为客服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。
(3)注射速率 为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。
这里从实际注射量在额定注射量的20%~80%之间考虑,初选额定注射量在200 以上的卧式注射机XS-ZY-500注射机[5]。该设备的技术规范见表2-1。
浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔,在塑件顶部常留下明显的熔接痕,而采用点浇口,有利于排气,整件质量较好,但是塑件壁厚相差较大,浇口开在薄壁处不合理;而设在厚壁处,有利于补缩,可避免缩孔凹痕产生。
④ 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位,它的存在会降低塑件的强度,所以设置浇口时应考虑料流的方向,浇口数量多,产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口,以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件,浇口位置使料流的流程过长,熔接处料温过低,熔接痕处强度低,会形成明显的接缝,如果浇口位置使料流的流程短,熔接处强度高。为了更好的提高熔接痕处强度,可在熔接处增设溢溜槽,是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕,而轮辐式浇口会使熔接痕产生。
④对于非平衡式浇注系统,合理地变化浇口尺寸,能改变充模条件和充模状态。
浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小,易保证料流充满整个型腔,同时流动比的允许值随塑料熔体的性质,温度,注塑压力等的不同而变化,所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。
从上表中能够准确的看出,截面为圆形和正方形的分流道截面效率最大,应用效果应是最好的。但是圆形和正方形分流道工艺性较差。圆形分流道要求开设在分型面两侧,对称分布加工难度大。正方形分流道脱出分流道凝料的阻力大,若去斜度,实质上久变为了梯形分流道,从应用观点看,圆形流道和U形分流道是最佳选择。在罩壳注塑模具设计中拟采用梯圆形截面。
其吸湿性强,塑料在成型前必须充分预热干燥(75~85℃下至少干燥2小时),使其含水量小于0.3%。对于要求表面光泽的零件,塑料在成型前更应该进行长时间预热(75~85℃下至少干燥3小时)。
塑料加热温度对塑料的质量影响较大,温度过高易于分解(分解温度250℃),一般料筒温度为180~220℃,建议温度220℃
主流道的设计原则是:在保证塑料制件成型良好的前提下,尽量缩短主流道的长度,以使凝料少,压力和热量损失小。一般长度不大于100mm,主流道大端呈圆角过渡,以减小料流转向阻力。主流道尺寸见表3-1。
注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据:
(1)公称注塑量 指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。
型腔是指模具闭合时用来填充塑料成型制件的空间,按型腔的结构不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四个结构及形式。为提高模具刚度、强度,型腔采用整体式结构。成型塑料件内表面的零件统称凸模或型芯,为节省优质钢材和便于加工及热处理,型芯采用整体嵌入式结构,型芯的固定采用螺钉固定。
模具上用以取出塑料制品和浇注系统凝料的可分离的解除表面,称为分型面,也可称为分模面。选择分型面的根本原则是:分型面应选择在塑件断面轮廓最大位置处,以便于顺利脱模,同时还应考虑以下几个因素[6]:
双分型面注塑模与单分型面注塑模的最大区别就是,双分型面注塑模在生产的全部过程中浇注系统凝料和制品会自动切断分离,便于实现自动化生产,而单分型面的浇注系统凝料通常要人工切除,大幅度的降低了生产效率。
模具型腔的数量通常是客户或产品工程部依照产品的批量,塑料制品的精度,塑料制品的大小,用料以及颜色的来确定的,型腔数量越多,制品的精度越低,经济性越差,成型工艺越复杂,并且保养和维修越困难,故障发生率越`。确定型腔数量的方法有:根据锁紧力确定,根据最大注塑量确定,根据塑件精度和经济性确定,本零件主要从精度考虑,该零件尺寸中等,为批量生产,因此采用一模二腔,即一次注射成型二个塑料制件,采用旋转形布局,优点是流道短,热量压力损失较小。布置方案如下图3-2。
浇注系统凝料按一个塑件体积的10%进行估算,则凝料体积V凝=54.87×10%=5.5cm3。
二个塑件和浇注系统凝料总体积V总=115.24cm3,总质量M总=112.32g。
查《实用模具技术手册》表12-10,确定FE塑料的注射工艺参数如下[4]: