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3.2 型腔数目的确定
注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素: (1)塑件的尺寸精度; (2)模具制造成本; (3)注塑成型的生产效益;
该塑件属于大批量生产,精度要求一般,塑件尺寸适中,故有以下两种方案:
(1).一模两腔——模具尺寸小,生产效率较低。 (2).一模四腔——模具尺寸适中,生产效率较高。 故选用方案(2)。
3.3 浇注系统的设计
浇注系统是指塑件熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道,其作用是将塑件熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位,以获得组织致密、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的塑件.浇注系统的设计合理与否将直接影响塑件的质量、成型工艺.浇注系统可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统.
浇注系统分为主流道、分流道、浇口及冷料穴。浇注系统设计是否合理,对注射成型过程和塑件质量都有影响,因此设计浇注系统时应注意以下问题: (1)应考虑成型塑料的工艺特性。如成型塑料熔体的流动性,对压力、温度的敏感性,塑料溶体的收缩性、分子取向等性能。
(2)浇口位置、数量的设计要有利于熔体的流动,避免产生湍流、涡流、喷射等现象,有利于排气;设计时应预先分析熔接痕的位置及对塑件质量的影响。 (3)应尽量缩短溶体到型腔的流程,以减少压力损失。
(4)避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击,以防止型芯的变形或嵌件的位移。 (5)尽量减少浇注系统冷凝料的产生,减少原材料的损耗。 (6)浇口的位置要便于冷凝料的去除,不影响塑件的外观。
其中浇口是浇注系统的关键部位,由于该塑件对侧壁有外观要求,故可设计以下两种方案. (一)侧浇口
一般开设在模具的分型面,从塑件的边沿进料,故又称为边缘浇口, 它是浇口种类中使用最多的一种,因而又称普通浇口,其浇口截面形状一般为矩形, 由于侧浇口的尺寸一般都较小,所以截面形状与压力、热量损失的关系可忽略不计。矩形浇口的长一般为0.5~3mm,宽为1.5~5mm,浇口深为0.5~2mm。侧浇口的形状简单,加工方便,特别是一模多腔的浇注系统,使用这种浇口非常方便,同时去
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除浇注系统冷凝料比较方便. 但是对于壳形塑件,采用这种浇口不易排气,还容易产生熔接痕、缩孔等缺陷。注射时压力损失较大,保压补缩作用比直浇口要小。 (二)点浇口
点浇口,又叫橄榄形浇口或菱形浇口,是一种截面尺寸特小的圆形截面浇口,如果点浇口开得太大,在开模时,浇口中的塑料很难被拉断,而且,制品受到浇口处塑料的拉力,其应力会影响塑件的形状。另外,如果点浇口的锥度太小,开模时,浇口中塑料在何位置拉断难以确定,会使制品外观不良。压力损失较大,对塑件的成型不利,也要求提供较高的注射压力。模具结构较复杂,一般要采用三板式模具(双分型面模具),才能顺利脱模, 对于大型塑件或易于变形塑件,采用一个点浇口易产生翘曲变形. 点浇口的优点
(1) 点浇口的位置选择可根据工艺要求而定,对制品外观质量影响较小。 (2) 熔体通过截面积很小的浇口时流速增高,摩擦加剧,熔体流温度升高,流动性增加,这样,能获得外形清晰、表面光泽的塑件。
(3) 由于浇口截面积小,开模时浇口可自动拉断,有利于自动化操作。 (4) 由于浇口在拉断时用力较小,因此,制品在浇口处的残余应力较小。 (5) 浇口处熔体凝固较快,可减少模内剩余应力,有利于制品脱模。 总上所述:选择点浇口最为合适.
3.4 推出机构设计
从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构为推出机构,在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。
(1)推出机构应尽量设置在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的,所以一般情况下,推出机构设在动模一侧。所以在分型面设计时应尽量注意,开模后使塑件能留在动模一侧。
(2)保证塑件不因推出而变形损坏为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏,设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小,合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位,如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处,尽量避免推力点作用在制品的薄平面上,防止制件破裂、穿孔,如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出.从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 (3)机构简单动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活,制造方便,机构本身要有足够的强度、刚度和硬度,以承受推出过程中的各种力的作用,确保塑件顺利脱模。
(4)良好的塑件外观推出塑件的位置应尽量设在塑件内部,或隐蔽面和非装饰面,对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择,以免推出痕迹影响塑件的
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外观质量。
(5)合模时的正确复位设计推出机构时,还必须考虑合模时机构的正确复位,并保证不与其他模具零件相干涉。
由于该塑件浇注时采用了点浇口,属于分型面注射模,且塑件结构对称,故有以下两种方案 (一)推板推出机构
推件板顶出特点是顶出力均匀、力量大、运动平稳.推板推出机构主要用于支撑面很小的壳类塑件。另外,在不允许留有推杆痕迹的情况下。在使用推件板时:应注意推件板在顶出过程中必须处于被导向状态,通常靠导柱导向,导柱长度应大于推件板的顶出距离。为减少推件板与型芯的摩擦,在推件板与型芯间留0.25mm间隙。
(二)推杆推出机构
推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式,具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出。推杆的截面形状;可分为圆形,方形或椭圆形等其它形状,根据塑件的推出部位而定,最常用的截面形状为圆形;推杆又分为普通推杆和成型推杆两种,前者只是起到将塑件推出的作用,后者不仅如此还能参与局部成型,所以,推杆的使用是非常灵活的。综合可知选择推杆推出机构.
3.5 冷却系统设计
冷却系统对温度的控制直接影响塑件的尺寸精度、形状精度、力学性能及表面质量,模具的冷却时间约占整个注射时间的66%左右,它体现着模具温调节系统对生产率的影响。通常注射到型腔内的塑料熔体的温度为200?C左右,塑件从型腔中取出的温度在60?C以下。熔体在成型时释放的热量约有5%以辐射、对流的形式散发到大气中,其余95%需由冷却介质带走,否则,由于反复注入的高温熔体带来的热量将使模具的温度升高。为保持模温恒定,在每一循环中,必须有冷却系统把熔体是热量带走。根据模具冷却系统设计原则:冷却水孔数量尽量多,尺寸尽量大的原则可知,冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根,在本次设计中采用两根就可以满足要求。另外,模具冷却系统的设计过程中,还应同时遵循:
冷却系统设计原则
(1) 冷却系统的布置应先于脱模机构,这是为了保证足够的空间来布置冷却回路。冷却回路的设计应与脱模机构相互协调,以获得良好的冷却效果。 (2) 合理确定冷却管道的直径中心距以及与型腔的距离。冷却管道的直径与间
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距直接影响模温的分布。冷却管道间距布置应合理,保证型腔表面温度分布均匀;冷却管道孔分别道各处型腔表面的距离相等。
(3) 降低进出口温差。冷却系统两端进出口温差小,有利于型腔表面温度分布。通常可通过改变冷却管道的排列形式来降低进出口水温差,同时可以减少冷却回路的长度。一般精密模具的进出水温差在2?C,普通模具不应超过5?C
(4) 浇口处加强冷却。塑料熔体充模时,经过浇口的剪切、摩擦使熔体的温度升高,同时也使浇口附近的温度提高。一般来说,离浇口越远温度越低,因此在浇口附近应加强冷却,通常是将冷却回路的入口设在浇口附近,使浇口在较低的水温下冷却。
(5) 应避免将冷却水道开设在塑件熔接痕处,并注意干涉及密封等问题。当采用多点进料或型腔较复杂时,多股料流汇合处将产生熔接痕。该处的温度通常较其他位置要低,为不使熔体温度进一步降低,保证融合处的质量,应尽量步在这些部位开设冷却管道。
(6) 冷却水道应便于加工和清理。为了便于加工和操作,进出水管接头应尽量设在模具同一侧,并在注射机背面,同时水管接头处应密封,以免漏水。
该塑件外表面质量要求较高,生产批量大,故在动模设置冷却系统即可.
3.6 确定标准模架尺寸
注塑模模架国家标准有两个,即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技术条件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者适用于模板尺寸为B×L≤560mm×900mm;后者的模板尺寸B×L为(630mm×630mm)~(1250mm×2000mm)。中小型注射模架按结构可分为基本型和派生型.基本型有A1,A2,A3,A4. 派生型有P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9;按导柱和导套的安装形式可分为正装和反装.基本型模架用于单分型面,派生型P1-P4用于点浇口.由于该塑件有推件板推出,故选择P2型模架.由于先分析大体结构尺寸,再采用Pro/E Wildfire 3.0进行设计,故模架采用2P生产厂家SA型摸架。
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第四章 注塑机的设备选择
4.1 注塑机的分类
注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的有: (1)按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机. (2)按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。
4.2 注塑机的主要参数
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.
(2) 注射压力;为了克服熔料流经喷嘴,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. (4) 塑化能力;单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.
(5) 锁模力;注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.
(6) 合模装置的基本尺寸;包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.
(7) 开合模速度;为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.
(8) 空循环时间;在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.
4.3 选择注塑机
(1)按照前面提供的方法查询模塑件的质量属性,得其体积为V=89.8cm3 ,质量
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