编号
VD读头小塑料非球面透镜注射成型模具设
本科生毕业设计
DVD读头小塑料非球面透镜注射成型模具设计The design of DVD reader aspheric lens injection mold
学生姓名赵琪
专业光电信息工程
学号0721638
指导教师车英
分院光电工程分院
2011年 6 月
摘要
本文首先介绍了当今光学技术及精密注射成型技术的发展状况,介绍了光学塑料的特性及光学塑料零件成型的主要方法,包括注射成型、挤出成型、压制成型、吹塑成型、浇铸成型、气体辅助注射成型。然后描述了传统的注射成型工艺及过程,包括注射成型的基本原理以及注射成型的工艺条件。接下来探讨了光学注射成型模具的设计,介绍了注射模的基本组成,并详细描述了注射模成型各零部件的设计,包括分型面、排气系统、凸模结构、凹模结构的设计。最后介绍了DVD读头小塑料非球面透镜注射成型的设计方法,讨论了注射机的选用、模具的CAD设计、注射成型中的收缩问题,并详细阐述了DVD读头注射成型模具的设计,包括工艺分析、模具材料选择、模具设计过程及检测结果。
关键词:塑料成型注射成型非球面小透镜模具设计
ABSTRACT
This passage introduces the current optical technology and the development of precision injection molding technology, as well as properties of optical plastic and the main methods of the plastic parts molding, including injection molding, extrusion molding, pressure molding, blow molding, casting molding, gas Assisted injection molding. Then it describes the crafts and process of traditional injection molding, including the basic principles of injection molding and process conditions of injection molding. Next,it discusses the optical injection mold design,the basic components of injection mold and the design of various components injection molding in detail, including sub-surface, exhaust system, the structure of punch and die structure design . Finally, it presents the DVD reader small plastic injection molding aspheric lens design and the selection of injection machine, mold CAD design, injection molding shrinkage issues, and elaborates on DVD reader injection mold design, including Process analysis, mold material selection, mold design process and test results.
Keywords: Plastic molding Injection molding Small non-spherical lens Mold design
目录
绪论 (1)
第一章注射成型用塑料的基本知识 (1)
1.1 光学塑料的特性 (2)
1.2 光学塑料零件成型的主要方法 (2)
第二章传统的注射成型工艺及过程 (6)
2.1 注射成型基本原理 (6)
2.2 注射成型的工艺条件 (7)
第三章光学注射成型模具设计 (8)
3.1 注射模的基本组成 (8)
3.2 浇注系统的设计 (9)
第四章光学注射模成型零部件设计 (13)
4.1 型腔数目的确定 (13)
4.2 分型面的设计 (14)
4.3 排气系统的设计 (17)
4.4 凹模结构设计 (18)
4.5 凸模结构设计 (20)
第五章非球面小透镜高精度光学零件注射成型 (21)
5.1 高精度光学零件注射成型所用的材料—光学塑料 (21)
5.2 非球面小透镜精密注射成型模具及CAD设计 (21)
5.3 精密注射机的特点与选用 (24)
5.4 非球面小透镜精密注射成型中的收缩问题 (25)
5.5 精密注射成型的新方法塑料——两步成型法 (26)
第六章DVD读头小塑料非球面透镜注射成型模具设计 (29)
6.1 DVD读头简介 (29)
6.2 DVD读头小塑料非球面透镜注射成型工艺分析 (29)
6.3 DVD读头小塑料非球面透镜注射成型模具设计 (32)
6.4 DVD读头小塑料非球面透镜注射成型模具材料选择 (35)
6.5 DVD读头小塑料非球面透镜注射成型检测结果 (36)
结束语 (38)
致谢 (39)
参考文献 (40)
绪论
现代光学系统要求向微型化、列阵化、集成化发展,光学仪器从传统的照相机等发展到DVD机、激光打印机、光通信、摄谱仪、精密测定仪等,伴着这些仪器的出现,复杂精密的非球面零件、衍射光学零件等新型光学元件透镜应运而生。而传统的光学原件加工方法难于实现新型光学元件的大批量生产,光学塑料的注射成型技术是解决这一矛盾的关键技术。
随着光学塑料材料的发展和光学塑料零件的成型工艺、成形设备、检测和镀膜等相关技术的发展【1】~【3】, 近年来世界各国都在从事光学塑料元件的开发与应用的研究。美国休斯公司采用塑料元件制作有线制导导弹的反射镜;法国用光学塑料制成望远镜, 并用光学塑料制成防原子、防化学、防生物、防激光致盲和防霜冻的潜望镜;日本等光学技术发达的国家,已经采用光学塑料注射成型技术来大批量生产DVD机读头这样小而造型复杂的非球面透镜。国内只有某些外资企业能够生产,但并不掌握核心技术。与国外技术发达国家相比, 我国在高精度非球面光学塑料透镜的开发与应用方面比较落后, 开展高精度非球面光学塑料透镜注射模具设计、制造及透镜成型技术的研究无疑是非常重要的。
本文对传统注射成型技术及工艺进行了探讨,针对成型精度问题,研究了光学精密注射成型。探讨了光学注射成型模具的设计,介绍了DVD读头小塑料非球面透镜注射成型的设计方法,讨论了注射机的选用、模具的CAD设计、注射成型中的收缩问题,并详细阐述了DVD读头注射成型模具的设计,包括工艺分析、模具材料选择、模具设计过程及检测结果。
第一章注射成型用塑料的基本知识
1.1 光学塑料的特性
塑料是一种高分子化合物有机质(有机粘结剂)或者是以高分子化合物有机物质为主要成分的组成物(有机粘结剂与其他物质的混合物)。当受热时它变得具有可塑性【4】,在压力的作用下具有改变本身形状的性能,而且此时能形成所要求的形状,在冷却和除去压力后也能保持这种形状。
塑料愈来愈广泛地应有于各个工业部门中,它不但可作其他材料(如金属﹑木材﹑玻璃)的代用品,而且在近年来已经成为解决现代工业和尖端科技和很多复杂技术问题的重要材料。现将塑料的特性概括说明如下:(1)比重小(质轻)
(2)机械强度高
(3)化学稳定性好
(4)耐热性和导热性
(5)电绝缘性能优良
(6)摩擦性与耐摸磨性
(7)可以多次加工
(8)具有良好的光学性能
本文主要是利用塑料良好的光学性能采用精密注射成型的方法制备非球面光学零件,光学塑料除具有以上所提到的优点外,还具有:
(1)透明性良好,如甲基丙烯酸甲酯塑料就是极好的玻璃代用品。
(2)制造出来的部件重量轻
(3)耐冲击,不像光学玻璃那样易碎
(4)耐腐蚀性强
(5)易于大批量生产,易于制造形状复杂的非球面透镜。
1.2 塑料零件成型的一般工艺及方法
本课题主要讨论的是光学塑料制品注射成型方法,但是如不扼要地介绍其他形式的成型方法,就难以对注射成型工艺过程得到一个完整的概念。到目前为止,塑料工业中所用的成型方法很多,但主要是下面五种【5】~【6】,现将它分别简述如下:
1.2.1注射成型
图1.1
注射成形也称注塑成形,是利用注射机将熔化的塑料快速注入模具中,并固化得到各种塑料制品的方法。几乎所有的热塑性塑料(氟塑料除外)均可采用此法,也可用于某些热固性塑料的成形。注射成形占塑料件生产的 30%左右,它具有能一次成形形状复杂件、尺寸精确、生产率高等优点;但设备和模具费用较高,主要用于大批量塑料件的生产。
注射成形机常用的有柱塞式和螺杆式两种,图1.1为柱塞式注射成形示意图。注射成形原理如图1所示,将粉粒状原料从料斗加入料筒,柱塞推进时,原料被推入加热区,继而经过分流梭,通过喷嘴将熔融塑料注入模腔中,冷却后开模即得塑料制品。塑料制件从模腔中取出后通常需进行适当的后处理,以消除塑料制件在成形时产生的应力、稳定尺寸和性能。此外,还有切除毛边和浇口、抛光、表面涂饰等。
1.2.2挤出成型
图1.2
挤出成形是利用螺杆旋转加压(或柱塞加压)方式,连续地将塑化好的塑料挤进模具,通过一定形状的口模时,得到与口模形状相适应的塑料型材的工艺方法。挤出成形占塑料制品的 30%左右,主要用于截面一定、长度大的各种塑料型材,如塑料管、板、棒、片、带、材和截面复杂的异形材。它的特点是能连续成形、生产率高、模具结构简单、成本低、组织
紧密等。除氟塑料外,几乎所有的热塑性塑料都能挤出成形,部分热固性塑料也可挤出成形。
图1.2为螺旋挤出成形示意图,粒状塑料从料斗送入螺旋推进室,然后由旋转的螺杆送到加热区熔融,并受到压缩;在螺旋力的作用下,迫使其通过具有一定形状的挤出模具,得到与口模截面形状相一致的型材;落到输送机皮带后用喷射空气或水使它冷却变硬得到固化的塑料制件。
1.2.3压制成型
图1.3
压制成形又称压缩成形、压塑成形、模压成形等,是将固态的粒料或预制的片料加入模具中,通过加热和加压方法,使其软化熔融,并在压力的作用下充满模腔,固化后得到塑料制件的方法。压制成形主要用于热固性塑料,如酚醛、环氧、有机硅等;也能用于压制热塑性塑料聚四氟乙烯制品和聚氯乙烯( PVC)唱片。与注射成形相比,压制成形设备、模具简单,能生产大型制品;但生产周期长、效率低,较难实现自动化,难以生产厚壁制品及形状复杂的制品。
图1.3为压制成形示意图,一般压制成形过程可以分为加料、合模、排气、固化和脱模几个阶段。塑料制件脱模后应进行后处理,处理方法与注射成形塑料制件方法相同。
1.2.4吹塑成型
图1.4
吹塑成形(属于塑料的二次加工)是借助压缩空气使空心塑料型坯吹胀变形,并经冷却定型后获得塑料制件的加工方法。其方法主要有中空吹塑成形和薄膜吹塑成形。
图1.4为中空制件的挤吹成形示意图,将具有一定温度的挤出或注射的管状型坯置于对开吹塑模中,合上模具,通过吹管吹入压缩空气,将型坯吹胀后使之紧贴模壁,经保压、冷却定型后开模取出中空制件。
1.2.5 浇铸成型
塑料的浇铸成形类似于金属的铸造成形。即将处于流动状态的高分子材料或单体材料注入特定的模具中,在一定条件下使之反应、固化,并成形得到与模具形腔相一致的塑料制件的加工方法。这种成形方法设备简单,不需或稍许加压,对模具强度要求低,生产投资少,可适用于各种尺寸的热塑性和热固性塑料制件。但塑料制件精度低,生产率低,成形周期长。
1.2.6 气体辅助注射成形
气体辅助注塑成形(简称气辅成形)是塑料加工领域的一种新方法。气辅成形工艺大致可分为 3种方式:A)中空成形,即将塑料熔体射入模具型腔,充填到型腔体积的60%-70%时,停止注射,开始注入气体,直至保压冷却定型。这种工艺主要适用于类似把手、手柄之类的厚壁塑料制品。B)短射,即将塑料熔体充填到型腔体积的90%-98%时,开始进气。该方法主要用于较大平面的厚壁或偏壁制品。C)满射,即将塑料熔体充填至完全充满型腔时才注入气体,由气体填充因熔体体积收缩而产生的空间,并将气体保压和熔体保压配合使用,使制品翘曲变形大大降低,用于较大平面的薄壁制品成型,其工艺控制较复杂。前两种方法也称为缺料气辅注射法,后者称为满料气辅注射法。
气辅工艺包括如下四个阶段:第一阶段,塑料注射。熔体进入型腔,遇到温度较低的模壁,形成一个较薄的凝固层;第二阶段:气体入射。惰性气体进入熔融的塑料,推动中心未凝固的塑料进入尚未充满的型腔;第三阶段:气体入射。气体继续推动塑料熔体流动直到熔体充满整个型腔;第四阶段:气体保压。在保压状态下,气道中的气体压缩熔体,进行补料确保制件的外观质量。
第二章传统的注射成型工艺及过程
2.1 注射成型基本原理
注射成型基本原理:将粒状或粉状塑料定向的加入到注射机的料筒内,通过料筒的传热以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料受热熔融,然后在注射机螺杆或柱塞的推挤下,熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中【7】-【8】。塑料充满型腔,经冷却硬化定型,脱模后而得到具有一定形状的塑料。
上述过程大致可归纳为:
加料——塑料熔融——注射——冷却定型——塑件脱模
图2.1 注射成型原理示意图
1:模具 2:喷嘴 3:分流梭
4:料筒 5:注射柱塞(或螺杆)
图2.1所示为柱塞式注射成型的工艺过程,(a)图表示塑料在料筒内加热至熔融状态;(b)图表示以高压或高速将熔融塑料注入到温度较低的模具型腔中;(c)图表示冷却定型后塑件脱模。
2.2 注射成型的工艺条件
所谓的成型条件,具体是指和温度,压力及时间有关的参数。实际成型中应综合考虑,在能保证制品质量(如外观,尺寸精度,机械强度等)和成型作
业效率(如成型周期)的基础上来决定。
1.注射压力
注射压力一般为2个阶段,第一阶段是把熔融物料高速的注射入模具中的阶段,此时的压力称为1次注射压力,这就是通常所称的注射压力。第二阶段是材料充满模具后所加的压力,称为2次注射压力或保压压力。因熔料物料在流动时的抵抗和其熔融特征,制品形状及模具结构有关。
2.螺杆背压
在进入下一次注射前,螺杆将通过旋转把熔融物料输送到料筒的前部加以储存,此时,螺杆一边旋转一边将因输送到料筒前部的物料产生的反压力而后退。为了调整和控制螺杆后退的方式,可在螺杆上加上一定的和熔融物料相反的压力,这就是螺杆背压。
3.锁模力
锁模力是为了抵抗熔融物料的注射压力而设定的,其大小要根据注射压力等具体情况决定。但实际上,熔融物料从注射机的料筒喷嘴射出后,要经过模具的主流道,分流道,浇口进入模腔,途中的压力损失是很大的。
4.料筒温度
对材料进行成型时,理论上应调节和控制物料本身的温度,实际上这样做是很困难的,一般都要采用调节和控制料筒温度的方法来进行。
5.模具温度
模具温度是和成型作业效率(成型周期)有关的成型条件之一。模具温度越低,模腔内物料的冷却速度越快,可大大的缩短制品的取出时间,提高成型作业效率。但模具温度过低,则易引起制品外观不良,如产生流痕,熔接痕或缩痕等等。
6.注射速度
注射速度指螺杆前进,将熔融物料充填到模腔时的速度,一般用单位时间的注射质量(g/s)或螺杆前进的速度(m/s)表示。他和注射压力都是注射条件中的重要项目之一。对不具有活性原子团的非极性聚合物而言,剪切应力的增加将引起其熔体粘度的下降。这种性质对注射是非常有利的,因为注射速度可以作为温度和压力以外的第三种手段,能对物料的粘度进行控制和调节。
第三章光学注射成型模具的设计
塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具,简称为注射模。注射模主要用来成型热塑性塑料制品,但近年来也广泛用于固性塑料制品的成型。注射模的特点是:模具先由注射机的合模机构紧密闭合,然后由注射机的注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔,经冷却或固化定型后,开模取出塑件。因此,注射模能一次成型外形复杂,尺寸精确或带有镶嵌件的塑件制品。
3.1 注射模的基本组成
注射模的结构由注射机的类型和塑件的结构特点所决定【9】-【10】,因此,注射模的结构形式多种多样,但大体上每一副模具均由动模和定模两部分组成,动模安装在注射机的移动工作台面上,定模安装在注射机的固定工作台面上。注射时,动模与定模组合成闭合的模腔和浇注系统。开模时,通常要求塑件留在动模一边,由设置在动模内的脱模机构推出(顶出)塑件。
根据模具中各个部件的不同作用,一副注射模可以分成以下八个部分:
1.成型零件部件——赋予成型材料形状和尺寸的零件。通常由型芯,凹模或型腔,以及螺纹型芯或型环,镶块等构成。
2.浇注系统——将熔融塑料由注射机喷嘴引向闭合的模腔。通常由主流道,分流道,浇口和冷料井组成。
3.导向部件——为了保证动模与定模闭合时能准确对准而设置的导向部件。通常由导柱和导套组成。有的模具还在推板上设置导向部件,保证脱模机构的运动灵活平稳。
4.脱模机构——实现塑件脱模的装置。脱模机构的结构形式较多,最常用的有推杆,推管和推件板等脱模机构。
5.分型抽芯机构——对于有侧孔后凹模的塑件,在被推出之前,必须先进行侧向抽芯或分开凹模拼块(分型)方能顺利脱模。广义来讲,分型抽芯机构也是实现塑件顺利脱模的装置。
6.调温系统——为了满足注射成型工艺对模具温度的要求,需要由调温系统对模具温度进行调节的装置。
7.排气系统——为了将模腔内的气体顺利排出,防止塑件产生气穴等缺陷,常在模具分型面处开设排气槽;对于小型塑件,因排气量不大,可直接利用分型面排气。许多模具的推杆或型芯与模板的配合间隙均可以起到排气作用,可以不必另开设排气槽。
8.其他零部件——如支撑,固定零件,定位或限位零件等。
3.2 浇注系统的设计
浇注系统是注射成型模具的一个重要组成部分,是塑料熔体从注射机喷嘴到型腔入口位置的流动通道。浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类。普通流道浇注系统包括流道(由主流道、分流道和冷料井组成)和浇口。
3.2.1 浇注系统设计原则
浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节,它对注射成型周期和塑件质量(如外观,物理性能,尺寸精度等)都有直接影响,设计时须遵循如下原则:1.重点考虑型腔布局,包括以下三点:
①尽可能采用平衡式布置,以便设置平衡式分流道。
②型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现
象。
③型腔排列要尽可能紧凑,以减小模具外形尺寸。
2.热量及压力损失要小——为此浇注系统流程应尽量短,截面尺寸应尽可能大,弯折尽量少,表面粗糙度要低。
3.均衡进料——尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落,即分流道尽可能采用平衡式布置。
4.塑料耗量要少——在满足各型腔充满的前提下,浇注系统容积尽量小,以减少塑料耗量。
5.消除冷料——浇注系统应能收集温度较低的“冷料”,防止进入型腔,影响塑件质量。
6.排气良好——浇注系统应能顺利的引导塑料熔体充满型腔各个角落,使型腔的气体能顺利排出。
7.防止塑件出现缺陷——避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔,缩孔,残余应力,翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。
8.塑件外观质量——根据塑件大小,形状及技术要求,做到去除修整浇口方便,浇口痕迹无损塑件的美观和使用。
9.生产效率——尽可能使塑件不进行或少进行后加工,成型周期短,效率高。
3.2.2流道设计
流道设计包括主流道,冷料井和分流道三部分【11】。主流道和分流道将在第七章时详细论述,这里重点介绍冷料井的设计。
冷料井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。对于主流道冷料井,开模时应将主流道中的冷凝料拉出,所以冷料井直径宜稍大于主流道大端直径。如图3.1所示。
(1)底部带有推杆的冷料井这类冷料井的底部包括一根推杆,推杆装在推杆固定板上,因此它常与推杆或推管等脱模机构连用,常见形状有Z形,倒锥形,槽形。其中,Z形冷料井便于拉料杆将主流道凝料拉出。对于韧性好的塑件宜采用倒锥或侧凹将主流道凝料推出,当其被推出时,塑件和流道凝料能自动坠落。
图3.1 顶出杆成型的冷料井
(a)Z型(b)倒锥(c)圆环槽
(2)底部带有拉料杆的冷料井这类冷料井的底部包括一拉料杆,拉料杆位于型芯固定板上,因此它不能随脱模机构运动。拉料杆头部常做成带有侧凹的形式,常见的有球形,伪齿形,倒锥形。其中,圆锥形无储存冷料的作用,它仅靠塑料收缩的包紧力拉出主流道凝料,故其可靠性不佳,可采用小锥度,并增加锥面的粗糙度予以改善。若塑件中心孔较大,可将拉料杆头部做成截锥形,在其头部开设冷料井。
(3)分流道冷料井当分流道较长时,可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井,以储存前锋冷料,其长度为分流道直径的1.5~2倍。
3.2.3 浇口设计
浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道(除直浇口以外),是树脂注入型腔的入口,它是浇注系统的关键部分。浇口的形状,数量,尺寸和位置对
塑件质量影响很大【12】。
1.浇口的形式
浇口的一般分非限制性浇口限制性浇口两种,限制性浇口又分为侧浇口系列,点浇口系列,盘环型浇口系列等3个系列。
(1)非限制性浇口
非限制性浇口是塑料熔体从主流道直接注入模腔的最常用浇口。浇口的位置一般设在制品的表面或背面,如图3.2,常选作大型、深腔制品的浇口。
图3.2 直浇口
(2)限制性浇口
型腔与分流道之间采用一段距离很短(约0.5~2mm),截面积很小(约为分流道截面积的0.03~0.09倍)的通道相连接,此通道称为限制性浇口。
限制性浇口形式颇多,常用的有点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、搭接浇口、扇形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口等十余种。
2.浇口尺寸确定
(1)不同浇口尺寸的经验数据及计算公式列于表3-1,表中各符号的意义为:
b(或w) ........ 浇口宽度,mm;
d ........ 浇口直径,mm;
h ........ 浇口深度,mm;
n ........ 塑料材料系数,由塑料性质决定,数值见表3-2
t ........ 塑件壁厚,mm;
A ........ 型腔表面积,mm2;
D ........ 流道直径,mm;
K ........ 壁厚系数,数值确定见表3-3
表3-1 不同浇口结构尺寸的经验计算公式 浇口形式
符号说明 经验计算公式 备注 点浇口
通道:L=0.8~1.2mm 浇口直径:d=nk 4A 公式仅适用于壁厚0.7~0.55mm 的制品
侧浇口
A 为制品外侧表面积
浇口深度:h=nt 浇口宽度:w=n A /30 h,w(或b)可由相关工程
手册查得 搭接浇口 L 1为搭接浇口长度
L 2为重叠部分浇口
长度
浇口宽度用b 或w 表示 浇口深度:h=nt 浇口宽度:b= n A /30 浇口长度:L 2=h+b/2 此种浇口对PVC 不适用
扇形浇口
A 为制品外侧表面
积 浇口深度:h 1=nt
浇口宽度:b= n A /30
浇口深度:h 2=bh 1/D
浇口截面积不能大于流道截面积
盘形浇口
浇口深度:h=0.7nt 浇口深度:h 1=nt
浇口长度:L 1≥h 1
圆环浇口 浇口深度:h=0.7nt 表3-2 塑料系数n
表3-3 浇口壁厚系数K 的确定
塑件厚度t 0.80
1.30 1.50 1.80
2.00 2.30 2.50 K 值
0.036 0.041 0.051 0.055 0.058 0.062 0.065 K=0.206t
(2)侧浇口和点浇口的经验尺寸
由于侧浇口和点浇口的种类较多,现将常用的经验数据列于表3-4中。
塑料材料 PE,PS POM,PC,.PP PA,PMMA,PVAC PVC N 值 0.6 0.7 0.8 0.9
表3-4 侧浇口和点浇口的推荐尺寸
塑件壁厚/mm
侧浇口尺寸/mm点浇口直径
d/mm
浇口长度
l/mm 深度h宽度b
<0.80~0.50~1.0
0.8~1.3 1.0 0.8~2.40.5~1.50.8~2.4
2.4~
3.2 1.5~2.2 2.4~3.3
3.2~6.4 2.2~2.4 3.3~6.4 1.0~3.0
第四章光学注射模成型零部件设计
成型零部件是指构成模具型腔的零件,型腔是模具上直接用以成型制品的部分。成型零部件通常包括:凹模,凸模,成型杆,成型环等。成型零部件直接与塑件接触成型塑件,承受着塑料熔体压力,决定着塑件的形状与精度,是模具设计的重要部分。设计时,应首先根据材料的性能,制件的使用要求确定型腔的总体结构,分型面,排气部位,脱模方式等,从机械加工及模具装配角度确定型腔各零部件之间的组合方式,然后根据制件尺寸计算成型零部件的工作尺寸。此外,由于塑件熔体有很高的压力,因此还应对关键成型零件进行强度与刚度校核。
4.1 型腔数目的确定
为了使模具与注射机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济效率,并保证塑件精度,模具设计时应确定型腔数目【17】。常用的有如下三种方法。
1.根据注射机的额定锁模力确定型腔数目
设注射机的额定锁模力为F(N),型腔内塑料熔体的平均压力为pm(Mpa),浇注系统在分型面上的投影面积为A1(mm2),单个制品在分型面上的投影面积为A2(mm2),则型腔数目n为:
n≤(F.pmA1)/pmA2
2.根据制品精度确定型腔数目
根据经验,每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低4%,设模具的型腔数为n,制品的基本尺寸为L(mm),塑件的尺寸公差为±δ,单腔模具注射产生可能产生的尺寸误差百分比±Δs,不同材料的取值见表4-1,则塑料尺寸精度的表达式为:
LΔs+(N.1)LΔs%4≤δ
简化后可得型腔数目为
n≤2500δ/ΔsL.24
对于高精度制品,由于多腔模具难于使各腔的成型条件均匀一致,通常推荐型腔数目不超过4个。
表4-1 不同材料尺寸误差取值
聚碳酸酯,聚氯乙烯,塑料名称聚甲醛聚酰氨尼龙66
ABS等非晶形料
尺寸误差
±0.2% ±0.3% ±0.3% ±0.5%
±ΔS
3.根据注射机的最大注射量确定型腔数目
设注射机的最大注射量为G(g),单个制品的质量为W1(g),浇注系统的质量为W2(g),则型腔数目n为:
n ≤(0.8G.W2)/W1
若将质量用以密度的体积表示,以上公式仍有意义。
4.2 分型面的设计
分型面是动,定模具的分界面,即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状,型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。
4.2.1 分型面的类型
1.根据分型面的数目,有单分型面,双分型面,多分型面。
2.根据分型面形状,有平面图4.1(a),斜面图4.1(b),阶梯面4.1(c),曲面图4.1(d)。
图4.1 分型面的不同形状
3.根据分型面与开模方向的关系,有与开模运动方向平行的分型面,与开模运动方向垂直的分型面,与开模运动方向成一定夹角的斜分型面。
4.2.2 分型面的选择原则
实际的模具结构基本上有三种情况:①型腔完全在动模一侧;②型腔完全在定模一侧;③型腔各有一部分分别在动,定模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模,而且涉及模具结构与制造成本。一般来说,分型面的总体选择原则是:保证塑料质量,便于制品脱模和简化模具结构。具体包括以下几条:
1.分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位,便于脱模和加工型腔,这是分型面选择的首要原则
2.有利于保证塑件尺寸精度。若塑件有孔的同轴度要求,台阶间尺寸精度的要求,应使塑件相关的部分全部在动模部分成型,以满足精度要求。
3.有利于保证塑件的外观质量。塑料熔体容易在分型面上产生飞边,从而影响塑件的外观质量,因此在光滑平整表面或圆弧曲面上应尽量避免选择分型面。图
4.2中(a)结构合理,(b)有损于塑件的表面质量,图4.3中,(a)容易产生飞边,(b)结构较好,能减少飞边。
(a)(b)
图4.2 分型面位置对塑件外观的影响
图4.3 分型面对飞边的影响
4.考虑满足塑件的使用要求。注射件在成型过程中,有一些难免的工艺缺陷,如脱模斜度,推杆及浇口痕迹等,选择分型面时,应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。
5.考虑注射机的技术规格,使模板间距大小合适。
6.考虑锁模力,尽量减小塑件在分型面的投影面积。图4.4中(b)的结构比图(a)合理,能防止溢料,并简化分型面的加工
图4.4 分型面对投影面积的影响
7.尽可能将塑件留在动模一侧,易于设置和制造简便易行的脱模机构。
8.考虑侧向抽拔力,一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距离都较小,因
关于注塑磨具的一点常识 一般把模具按使用寿命的长短分五级,一级在百万次以上,二级是50万----100万次,三级在30万-----50万次,四级在10万---30万次,五级在10万次以下,一级与二级模具都要求用可以热处理硬度在HRC50左右的钢材,否则易于磨损,注塑出的产品易超差,故所选的钢材既要有较好的热处理性能,又要在高硬度的状态下有好的切削性能,当然还有其他方面的考虑。通常选用瑞典的8407,S136,美国的420,H13,欧洲的2316,2344,083,或日本的SKD61,DC53(原为五金模材料,特殊情况下使用。)一类的钢材。除此外,注塑的原料及其所增加的填料对选用刚才有很大的影响,尤其是玻璃纤维对模具的磨损大。 . j7 y1 }" l+ T5 G 有些塑胶料有酸腐蚀性,有些因添加了增强剂或其他改型剂,如玻璃纤维对模具的损伤大,选材时均要综合考虑。有强腐蚀性的塑胶一般选S136,2316,420一类钢材,弱腐蚀性的除选S136,2316,420外,还有SKD61,NAK80,PAK90,718M。强酸性的塑胶料有:PVC,POM,PBT弱酸性的塑胶料有:PC,PP,PMMA,PA,产品的外观要求对模具材料的选择亦有很大的影响,透明件和表面要求抛镜面的产品,可选用的材料有S136,2316,718S,NAK80,PAK90,420,透明度特高的模具应选S136,其次是420。 以上是从满足产品要求来说,但作为一个设计师,你只考虑这些的话,你不但不可能成为一个好的设计师,可能你的饭碗都有问题,你涉及的模具所需求的成本是重中之重,你还要考虑价格,就拿S136与2316来比较,每公斤相差55—60元,如果你选择不当,你老板不是接不到单,就是做到破产。 ) f6 Y' R) B/ \7 J 三级模具用预硬料多,牌号有:S136H,2316H,718H,083H,硬度HB270----340,四五级模具用P20,718,738,618,2311,2711,对于要求特低的模具,还有可能用到S50C,45#钢,即直接在模胚上做型腔。 1.高耐蚀性很多树脂和添加剂对型腔表面都有腐蚀作用,这种腐蚀使型腔表面金属溶蚀、剥落,表面状况变坏、塑件质量变差。所以,最好使用耐蚀钢,或对型腔表面进行镀铬、钹镍处理。 2.耐磨性好注塑塑件表面的光泽度和精度都和注塑模具型腔表面的耐磨性有直接关系,特别是有些塑料中加人了玻纤、无机填料及某些颜料时,它们和塑料熔体一起在流道、模腔中髙速流动,对型腔表面的摩擦很大,若材料不耐磨,很快就会磨损,使塑件质量受到损伤。 3.良好的尺寸稳定性在注塑成型时,注塑模具型腔的温度要达到300℃以上。为此,最好选用经适当回火处理的工具钢(热处理钢)。否则会引起材料微观结构的改变,从而造成注塑模具尺寸的变化。 4.易于加工模具零件多为金属材料制成,有的结构形状还很复杂,为了缩短生产周期、提高效率,要求模具材料易于加工成图纸所要求的形状和精度。5 L2 h1 j) @3 G 5.抛光性能好注塑塑件通常要求具有良好的光泽和表面状态,因此要求型腔表面的粗糙度非常小,这样,对型腔表面必须进行表面加工,如抛光、研磨等。所以,选用的钢材不应含有粗糙的杂质和气孔等。8 x7 J* N7 m4 k( k& _ 6.受热处理影响小为了提髙硬度和耐磨性,一般对注塑模具要进行热处理,但这种处理应使其尺寸变化很小。因此,最好采用能切削加工的预硬化钢。 注塑模具钢分以下6类:0 g5 W4 U) d, Y& G
前言 模具是制造业的重要基础装备,它是―无以伦比的效益放大器‖。没有高水平的模具,也就没有高水平的工业产品,因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一,正因为模具的重要性及其在国民经济中重要地位,模具工业一直被提到很高的位置。 从起步到现在,我国模具工业已经走过了半个多世纪。从20 世纪以来,我国就开始重视模具行业的发展,提出政府要支持模具行业的发展,以带动制造业的蓬勃发展。有关专家表示,我国的加工成本相对较低,模具加工业日趋成熟,技术水平不断提高,人员素质大幅提高,国内投资环境越来越好,各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。因为模具生产的最终产品的价值,往往是模具价格的几十倍,上百倍。目前,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的最重要标志。它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 模具工业在我国国民经济中的重要性,主要表现在国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石油化工和建筑。事实上,模具是属于边缘科学,它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业。 据统计资料,模具可带动其相关产业的比例大约是1:100 ,即模具发展 1 亿元,可带动相关产业100 亿元。通过模具加工产品,可以大大提高生产效率,节约原材料,降低能耗和成本,保持产品高一致性等。如今,模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而在各行各业得到了应用,并且直接为高新技术产业服务;特别是在制造业中,它起着其它行业无可取替代的支撑作用,对地区经济的发展发挥着辐射性的影响。
模具设计流程 注塑模具设计流程,下面就拿本人设计经验与思路跟你分析下: 第一步:产品分析与修改,确定模具结构,缩水图: 1、产品分析:开模方向,分模线与分模面,外形尺寸,厚度,拔模角度,倒勾及相应抽芯方式,进胶点与进胶方式,模穴数等等。 2、转工程图:用三维软件出图,一般建立三个视图:第一个主视图(后模表面投影),第二个第三个立体示意图(外表面和内表面)。其他视图按第三角法或第一角法摆放,剖视图(X和Y,剖切位置线通过重要位置中心,倒勾,柱位,孔位,枕位等等),保存文件DXF格式,到CAD打开标数处理。 3、缩水图:将上一步工程图镜像一次并且放大一个缩水率的倍数。(标明:MI,缩水率) 第二步:产品排位:在模具内怎样排列 考虑因素:模具长宽方位,产品模穴数,进胶位置,间隔(强度,放什么零件放得下) 先排第一个视图是后模侧俯视图抓主视图,第二个视图排前模侧俯视图,先把第一个视图中心线镜像到正右方然后抓后视图,然后排第三个X方向剖视图放在后模侧俯视图的正下方,第四个视图Y 方向剖视图排在前模侧俯视图正右方。 第三步:模仁订购 根据产品的大小,生产批量,模穴数,抽芯机构等. 第四步:模胚订购 根据模仁大小与抽芯机构(侧),进胶方式与位置,前模是否有抽芯(开模动作,油缸),产品材料,顶出方式等等。 第五步:将模仁装配至模胚内 第六步:模仁与模胚安装与定位设计 第七步:分模线,枕位,镶件设计 第八步:如果客户产品有倒勾要设计抽芯机构如行位或斜顶设计 第九步:设计浇注系统(直接浇口,侧浇口,潜水口,牛角式,点浇口,扇形浇口,搭浇口等)第十步:如果是细水口模具那么要设计开闭器与塞打螺丝 第十一步:排气系统设计(排气槽位置与产品溢边值大小) 第十二步:顶出系统设计(顶针,斜顶,司筒,顶块,推板,气顶等) 第十三步:冷却系统设计(水路样式如直通式,阶梯式,隔板式,螺旋式等) 第十四步:辅助零件开设(弹簧,垃圾钉,撑头,中托司,锁模板,扣机,边锁,平衡块,限位块,吊模孔,撬模坑等) 第十五步:检查与修改,视图补充与位置调整 第十六步:2D转3D分模或做全3D 第十七步:拆散件图(3D+2D) 第十八步:图纸审核,改图。 第十九步:图纸合格后打印归档 第二十步:图纸发给模具制造车间加工 以上模具设计从客户给3D图开始到设计出模具图到加工整个流程步骤,希望对你有帮助! 客户提供的图纸一般有以下几种情况: 1)客户给定审定的塑件图纸(二维电子图档)及技术规范要求(此时需要用三维软 件构建3D图)。 2)给定3D图档,处理成2D图(出工程图纸)。 3)给定样板(手板),此时需要测绘出2D和3D图。 以上是一般有三种,其中第二种情况最常见,就是客户产品设计师设计好了3D产品拿给你开模。模具设计工程师需要绘制图纸有:成口工程图,缩水图,模具装配图,散件图,开模顶出示意图,改模图等,而且我写的就是按顺序排序的。
模具设计常用基本知识大全 在我们的日常生活中,大到飞机、汽车,小到茶杯、钉子,几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型;因此,模具素有“工业之母”的荣誉称号!模具设计要点很多,需要考虑的因素也很多;即使是专家级的老工程师,也常常会不知所措。下面列举了模具设计的基本知识,下面跟一起来学习吧! 1、常用塑胶工程材料及收缩率? ABS:0.5%(超不碎胶) pc:0.5%(防弹玻璃胶) PMMa:0.5%:(有机玻璃) pe:2%聚乙烯 PS:0.5%(聚苯乙稀) pp:2%(百折软胶) PA:2%(尼龙) PVC:2%(聚氯乙烯) POM:2%(塞钢) ABS+PC:0.4% PC+ABS:0.5% 工程材料:ABSPCPEPOMPMMAPPPPOPSPET 2、模具分为那几大系统? 浇注→顶出→冷却→成型→排气 3、在做模具设计过程中应注意哪些问题?
1、壁厚应尽量均匀一致,脱模斜度要足够大。 2、过渡部分应逐步,圆滑过渡、防止有尖角。 3、浇口。流道尽可能宽大,粗短,且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置,必要时应加冷料井。 4、模具表面应光洁,粗糙度低(最好低0.8) 5、排气孔,槽必须足够,以及时排出空气和熔体中的气体。 6、除PET外,壁厚不要太薄,一般不得小于1mm. 4、塑胶件常出现的瘕疵? 缺胶→披风→气泡→缩水→熔接痕→黑点→条纹→翘起→分层→脱皮 5、常用的塑胶模具钢材? 45#S50c718738718H 738HP2023168407H13 NAK80NAK55S136S136HSKD61 6、高镜面抛光用哪种纲材? 常用高硬热处理钢材,例如:SKD61、8407、S136 7、模架有那些结构? 面板→A板→B板→方铁→导柱→顶针板→顶针固定板→底板 8、分型面的基本形式有哪些? 平直→倾斜→曲面→垂直→弧面 9、在UG中如何相互隐藏? ctrL+B或ctrL+shift+B
湖南工学院机械工程系2006届 毕 业 设 计 说 书 明 设计题目:注射器针头套 机械设计专业班级 姓名 指导老师职称教授
目录 引言 (1) 设计指导书 (2) 设计说明书 (4) 一、毕业设计课题 (4) 二、塑件及材料分析 (5) 三、拟定的成型工艺 (6) 四、型腔数目确定 (7) 五、型腔布局 (7) 六、分型面与排气系统设计 (8) 七、浇注系统设计 (9) 八、成型零件设计 (11) 九、导向与定位机构设计 (15) 十、脱模机构设计 (16) 十一、模温调节与冷却系统设计 (18) 十二、模体设计 (20) 十三、注射模与注射机的关系 (21) 十四、模具装配草图及工作原理 (23) 十五、设计小结 (23) 十六、参考资料 (24) 引言 本说明书为我机械系2006届模具专业毕业生毕业设计说明书,意在对我专业的学生在大学期间所学专业知识的综合考察、评估。要在有限的时间内单独完成设计。也是在走上工作岗位前的一次考察。 本设计说明书是本人完全根据《塑料模具技术手册》的要求形式及相关的工艺编写的。说明书的内容包
括:毕业设计要求,设计课题,设计过程,设计体会及参考文献等。 编写说明书时,力求符合设计步骤,详细说明了塑料注射模具设计的方法,以及各种参数的具体计算方法,如塑件的成型工艺,型腔及型芯的计算,塑料脱模机构的设计,调温系统的设计等。 在编写设计说明书前,得到张老师的悉心指导;在编写过程中,又得到同学的热情帮助和指点,在此谨以致意。 由于本人水平有限,编写过程中错误难免会有的,敬请老师批评指正。 谢谢! 设计者: 2006年4月20日 设计指导书 1.设计前应明确的事项 (1)明确制品的几何形状及使用要求。对于形状复杂的制品,有时除看懂其图样外,还需参考产品模型或样品,考虑塑料的种类及制品的成型收缩率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允许变形范 围等范围,即充分了解制品的使用要求,因为这不仅是模具设计的主要依据,而且还是减少模具 设计者与产品设计者已意见分歧的手段。 (2)估算制品的体积和重量及确定成型总体方案。计算制品重量的目的在于选择设备和确定成型总体方案。成型总体方案包括确定模具的机构形式,型腔数目,制品成型的自动化程度,采用流道的 形式(冷流道或热流道),制品的侧向型孔是同时成型还是后序加工,侧凹的脱模方式等。 (3)明确注射成型机的型号和规则。只有确定采用什么型号和规则的注射成型机,在模具设计时才能对模具上与注射机有关的结构和尺寸的数据进行校核。 (4)检查制品的工艺性。对制品进行成型前的工艺性检查,以确认制品的各个细小部分是否均符合注
南昌航空大学 塑料成型工艺及模具设计 课程设计说明书 题目:肥皂盒底盖塑料模具设计 专业:模具设计与制造 班级: 姓名:简洪伟 学号:---------------------------- 指导老师: 时间:2010年4月28日
引言 本说明书为塑料注射模具设计说明书,是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括:目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。 编写本说明书时,力求符合设计步骤,详细说明了塑料注射模具设计方法,以及各种参数的具体计算方法,如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 本说明书在编写过程中,得到江五贵老师和同学的大力支持和热情帮助,在此谨表谢意。 由于本人设计水平有限,在设计过程中难免有错误之处,敬请各位老师批评指正。 设计者:简洪伟 2010.4.28
课程设计指导书 一、题目: 塑料肥皂盒材料:PVC 二、明确设计任务,收集有关资料: 1、了解设计的任务、内容、要求和步骤,制定设计工作进度计划 2、将UG零件图转化为CAD平面图,并标好尺寸 3、查阅、收集有关的设计参考资料 4、了解所设计零件的用途、结构、性能,在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量 5、塑胶厂车间的设备资料 6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况 三、工艺性分析 分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面,在技术方面,根据产品图纸,只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素,是否符合模塑工艺要求;在经济方面,主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本,阐明采用注射生产可取得的经济效益。 1、塑胶件的形状和尺寸: 塑胶件的形状和尺寸不同,对模塑工艺要求也不同。 2、塑胶件的尺寸精度和外观要求: 塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。 3、生产批量 生产批量的大小,直接影响模具的结构型式,一般大批量生产时,可选用一模多腔来提高生产率;小批量生产时,可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。 4、其它方面 在对塑胶件进行工艺分析时,除了考虑上诉因素外,还应分析塑胶件的厚度、
湖南工学院 课程设计设计课题注塑模具设计 设计学院机械工程学院 设计班级成型1001班 设计者姓名原育民 设计时间年 12月
目录 1. 塑件的工艺分析 (4) 1.1塑件的成型工艺性分析 (4) 1.1.1 塑件材料ABS的使用性能 (5) 1.1.2 塑件材料ABS的加工特性 (5) 1.2 塑件的成型工艺参数确定 (6) 2 模具的基本结构及模架选择 (6) 2.1 模具的基本结构 (6) 2.1.1 确定成型方法 (6) 2.1.2 型腔布置 (7) 2.1.3 确定分型面 (7) 2.1.4 选择浇注系统 (8) 2.1.5 确定推出方式 (8) 2.1.6 侧向抽芯机构 (9) 2.1.7选择成型设备 (9) 2.2 选择模架 (11) 2.2.1 模架的结构 (11) 2.2.2 模架安装尺寸校核 (11) 3 模具结构、尺寸的设计计算 (12) 3.1 模具结构设计计算 (12) 3.1.1 型腔结构 (12) 3.1.2 型芯结构 (12)
3.1.3 斜导柱、滑块结构 (12) 3.1.4 模具的导向结构 (12) 3.2 模具成型尺寸设计计算 (13) 3.2.1 型腔径向尺寸................. 错误!未定义书签。 3.2.2 型腔深度尺寸................. 错误!未定义书签。 3.2.3 型芯径向尺寸................. 错误!未定义书签。 3.2.4 型芯高度尺寸................. 错误!未定义书签。 3.3 模具加热、冷却系统的计算 (15) 3.3.1 模具加热..................... 错误!未定义书签。 3.3.2 模具冷却..................... 错误!未定义书签。 4. 模具主要零件图及加工工艺规程.......... 错误!未定义书签。 4.1 模具定模板零件图及加工工艺规程. 错误!未定义书签。 4.2 模具侧滑块零件图及加工工艺规程. 错误!未定义书签。 4.3 模具动模板( 型芯固定板) 零件图及加工工艺规程错误! 未定义书签。 5 模具总装图及模具的装配、试模.......... 错误!未定义书签。 5.1 模具的安装试 模..................................................... ................错误!未定义书签。 5.2. 试模前的准备.................. 错误!未定义书签。 5.3模具的安装及调试 (20) 5.4 试模 (21)
学号: 专业课程设计(说明书) 设计题目:落料拉深复合模 设计者:马国财 指导教师:杜松 日期: 2011 年 11 月 10 日
目录: 前言..................................................... 错误!未定义书签。第一章设计任务书 ........................................ 错误!未定义书签。第二章工艺分析.......................................... 错误!未定义书签。零件基本信息........................................... 错误!未定义书签。 工件的拉深工艺性分析 .................................. 错误!未定义书签。 工件的冲裁工艺性分析 .................................. 错误!未定义书签。 确定工艺方案.......................................... 错误!未定义书签。第三章工艺计算.......................................... 错误!未定义书签。 拉深件的修边余量 ...................................... 错误!未定义书签。 零件展开料的尺寸计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 排样、搭边及条料宽度 ...................................................................... 错误!未定义书签。成形系数 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 冲压力计算 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 弹簧计算 .............................................................................................. 错误!未定义书签。 初选压力机 .......................................................................................... 错误!未定义书签。第四章模具设计 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 落料模工作部分尺寸计算 .................................................................. 错误!未定义书签。拉深模工作部分尺寸计算 .................................................................... 错误!未定义书签。 落料凹模外形尺寸计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 凸凹模外形尺寸计算 .......................................................................... 错误!未定义书签。 选择模具、导柱和导套 ...................................................................... 错误!未定义书签。 设计辅助零件 ...................................................................................... 错误!未定义书签。校核压力机 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 选择定位连接件 .................................................................................. 错误!未定义书签。 选择模具材料 ...................................................................................... 错误!未定义书签。附录 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。附表一冲压件工艺规程 ...................................................................... 错误!未定义书签。附表二模具说明书 .............................................................................. 错误!未定义书签。参考文献 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
模具设计资料参数 一、塑料制品图及实样的分析和消化 1、制品的几何形状 2、制品的尺寸公差及设计量准确 3、制品的技术要求(即技术条件) 4、制品的外观要求 二、注塑机型-号的确定 三、型腔数量的确定及型腔的排列:如: 1、制品的重量与注塑机的注射量 2、制品的精度 3、制品有无侧抽芯及其处理方法等 四、模具钢材的选用 五、分型面的确定 1、不影响制品外观要求 2、有利于保证制品的精度 3、有得于模具加工特别是型腔的加工 六、向分型与抽芯机的确定 七、模架的确定和标准件的选用 八、浇注系统的设计 九、排气系统的设计 十、冷却系统的设计 十一、顶针系统的设计 十二、导向装置的设计 十三、模具主要零件图的绘制 十四、设计图纸的校对 十五、设计图纸的会签 宽150、长200、就叫1520模架 顶出行程=产品形状高度+10—15毫米 SP支撑柱是为了防止公模板的变形,设计时应尽量靠于模具中间位置能大量大,能打圆的不打方的。 GP导柱:有间隙过盈和过渡三种配合 间隙:孔大柱小过盈:不大不小过渡:可能孔大,也可能柱大 RP回位环:顶出完成后,两倍于顶出行程+20毫米弹簧为导柱的2倍 EGP保护顶出的回位 RP导柱固定于顶针板,模仁即称型腔 顶出形成鞘主要控制顶针顶计行程 三、板模俗称大水口,两板模俗称细水口 母模即A板也是前模,公模即B板也称后模 灌嘴:将注塑机的熔料引入模具流道 定位环:模具在安装到注塑机时起定位作用 顶针:顶出成品的零件 冷料:启动将先入模具部分的那部分料贮存起来,以防止流入成品,影响成品的质量 运水:冷却和加温系统 RP弹簧:是先复位的一种机构的一种装置,是为了成品在顶出后,弹簧将顶板首先压回来,防止顶针撞到母模仁,从而损坏模具 支撑柱:加强公模板的强度,减少公模板变形 垃圾钉:装在顶针板与固定板间,一般高度为5mm作用是防止杂物掉在下固定板上,下顶针板回位后,撞上杂物以免影响顶出
1、塑料是一种以树脂为主要成分,以添加剂(增塑剂、稳定剂、填充剂、增强剂、着色剂、润滑剂、特殊助剂、其他主要助剂)为辅助成分的高分子化合物。 增塑剂:为了改善聚合物成型时的流动性能和增进之间的柔顺性。 稳定剂:制止或者抑制聚合物因受外界因素影响所引起破坏作用。 填充剂:为了降低成本改善之间的某些使用性能,赋予材料新特性。 增强剂:使塑件力学性能得到补强。 着色剂:赋予塑料以色彩或特殊的光学性能。 润滑剂:改善塑料熔体的流动性能,减少、避免对成型设备的摩擦、磨损和粘附,改进制品表面粗糙度。 2、塑料的特性:相对分子质量大;在一定的温度和压力作用下有可塑性。 3、聚合物(树脂)通常有天然和合成两大类型。对聚合物的选择主要是从分子量大小及分布、颗粒大小、结构以及与增塑剂、溶剂等相互作用的难易程度等诸方面考虑。 4、聚合物的作用:胶粘其他成分材料;赋予材料可塑性。 5、塑料的分类: 根据来源:天然树脂、合成树脂。 根据制造树脂的化学反应类型:加聚型塑料、缩聚型塑料。 根据聚合物链之间在凝固后的结构形态:非结晶型、半结晶型、结晶型。 根据应用角度:通用塑料、工程塑料 根据化学结构及基本行为:热固性、热塑性塑料。 6、塑料的实用性能:轻巧美观、电气绝缘、热物理性能、力学性能、减震消音、防腐耐蚀。 7、塑料的技术指标:密度、比容、吸水率、拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弹性模量、马丁耐热、热变形温度等。 8、线性非结晶型聚合物在不同温度下所处的力学状态:g T T <聚合物处于玻璃态; 处于高弹态f g T T T <<;f T T <粘流态。 9、玻璃态聚合物力学行为特点:内聚能大,弹性模量高,在外力作用下只能通过高分子主链键长、键角微笑改变发生变形。 10、高弹态聚合物力学行为特点:弹性模量与玻璃态相比显著降低,在外力作用下分子链段可发生运动 11、黏流态聚合物力学行为特点:整个分子链的运动变为可能,在外力作用下,材料科发生持续性变形,变形主要是不可逆的黏流变形。 12、成型加工的主要参数:收缩率、比体积和压缩率、流动性、吸湿性热敏性、结晶性、应力开裂
第1章模具设计基础主要内容 为何学习模具设计 材料成型技术与设备 模具的种类与结构 模具设计与制造的一般流程 模具设计与产品设计的注意事项 模具CAD辅助设计 塑料成型模具的种类较多,主要有塑料注射成型模具、塑料压缩成型 模具、热固性塑料传递成型模具、挤 塑成型模具、塑料吹塑成型模具及热成型模具等。 作为全书的产品设计项目的实现,1.7节将对模具设计做出诠释,并对产品造型设计的设计要求、设计方案和实施路线做出概要介绍。 该项目产品为相机外壳。
1.1 为何学习模具设计 模具设计是一门涵盖领域广、专业知识强的学问,随着技术的发展,任何想学好这门学问的人,都要脚踏实地的从基础做起。对于模具初学者而言,本章就是进入模具设计的门槛。 任何一门学问或者技术,都有让人们去学习的理由,作者结合多年的实际工作经验,对模具设计总结了以下几点。 职业寿命长:模具设计为传统的机械专业技能,发展不像电子专业那样快,因而其专业人员的职业寿命长,不易受到年轻人的挑战。模具设计是一种理论成熟与经验累积的总成,工作时间越长,越能站到高处。 专业人才缺失:因为缺少这样的专业人才,使得新手获得了机遇。新手一般要经过不断的磨炼,虽然薪酬不高,但只要坚持不懈,就能达到一定水平。 不错的薪酬待遇:在模具行业,经验丰富者往往是高薪酬的。即使是一般的技术人员,待遇也是不错的,这使得越来越多的人希望从事这项技术。 具有良好的发展前景:在日常生活中,与模具相关的生活用品占到了90%以上,因此模具行业是一个极具发展前景的行业。模具设计是集学习和创新于一体的工作,模具技术发展了,社会也就更进步了。 1.2 材料成型技术与装备 材料成型技术是各种可成型工程材料的工艺及加工方法。材料成型的方法有很多,主要包括金属液态成型、金属塑性成型、连接成型、粉末冶金成型及非金属材料成型等。 1.2.1金属液态成型 金属液态成型(铸造)指将液态金属在重力或外力作用下填充到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。金属液态成型的优点如下:适应性广,工艺灵活性大(材料、大小、形状几乎不受限制); 适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体和缸体等; 成本较低(铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近)。 金属液态成型的缺点是:组织疏松、晶粒粗大,铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等产生,从而导致铸件的力学性能降低,特别是冲击性能降低。传统的金属砂型铸造工艺流程如图1-1所示。
常州机电职业技术学院
目
第1章 绪 第2章
录
论…………………………………………………………………
光驱外壳的造型设计…………………………………………………
2.1 光驱外壳的选料及其性能……………………………………………… 2.2 光驱外壳 注 射成 型工艺过程 … ……… ……………… ……… ……… 2.3 光驱外壳的结构分析…………………………………………………… 2.4 光驱外壳造型设计过程………………………………………… 第 3 章 注射机的选择………………………………………………………………… 3.1 注塑机的初 选 … ……………… ……… ……………… ……… ……… 3.2 注射机的有关工艺参数校核……………………………………………… 3.3 模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核………………………………… 第4章 成型零件与浇注系统的设计……………………………………………… 4.1.1 加载参照模型………………………………………………………… 4.1.2 成型零件设计………………………………………………………… 4.2 浇注系统设计………………………………………………………………… 4.2.1 主浇道的设计………………………………………………………… 4.2.2 分浇道的设计………………………………………………………… 4.2.3 浇口及冷料穴设计…………………………………………………… 4.2.4 铸模和开模…………………………………………………………… 4. 3 冷却系统设计……………………………………………………………… 4.3.1 凹、凸模冷却系统设计……………………………………………… 第 5 章 模具零件设计………………………………………………………………… 5.1 推出系统设计……………………………………………………………… 5.2 确定模架………………………………………………………………… 5.3 模架各装配零件设计……………………………………………………… 5.3.1 导向零件设计……………………………………………………… 5.3.2 浇注系统零件设计…………………………………………………… 5.3.3 推出机构零件……………………………………………………… 5.3.4 定位圈………………………………………………………………… 5.3.5 其他零件……………………………………………………………… 第6章 模具的装配和调试………………………………………………………… 6.1 模具的装配………………………………………………………………… 6.2 模具的调试………………………………………………………………… 4.1 凹、凸模成型零件的设计…………………………………………………
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摘要 模具的生产技术水平已成为衡量一个国家的水平的产品制造商的一项重要指标,因为模具决心很大程度上质量、效率和开发新产品的能力。目前,中国的工业生产的特点是产品的多样性、更新快和激烈的市场竞争。 光阴似梭,大学三年的学习一晃而过,为具体的检验这三年来的学习效果,综合检测理论在实际应用中的能力,除了平时的考试、实验测试外,更重要的是理论联系实际,即此次设计的课题为笔筒的注塑模具。本次设计以笔筒模具为主线,综合了成型工艺分析,模具结构设计,最后到模具零件的加工方法,模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤,模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来,所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外,同时引用了CAD、Pro/E等电脑软件,使用Office工具等现代化的电脑手段,力求达到减小劳动强度,提高工作效率的目的。 本次设计中得到了诸位老师的指点,非常感机械学院各位老师的精心教诲。 由于实际经验和理论技术有限,本设计的错误和不足之处在所难免,希望各位老师批评指正。 关键词:笔筒、点浇口、注塑模
ABSTRACT Here to enter the need to turn over a source of plastic materials, low price, quality and performance characteristics. it is in computers and mobile phones, cars and electrical and electronics, instruments, appliance and products manufacturing is an alternative to the role of the most widely used. an injection is a thermoplastic - concrete shape of the main method, the scope of application is very large. Been shaping the plastic materials in rolls of the material being heated, which has become a highly fluid bolts, or as the pressure of tools, the melted by regulated by a high pressure injection mould of form, after a cooling and solidify, and then die from the adjustment, as of plastic. The product is of daily use of plastic bottle, and with high practicability. the product design for mass production, the design molds to have high molding efficiency, the system can automatically release, in addition to ensure the quality of the surface forms a side gate and therefore use single cent for the injection, the side gate automatically release the structure of the type. the machine mold is a choice of a module four chambers structure, the system uses the side gate to push out of shape, form a board with the agency to complete the forms of the launch of the process. Key words:injection;side gate;a core.
注塑模具设计工艺及流程解析 模具,是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品,同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。下面带你一起了解注塑模具设计工艺及流 程! 传统的注塑模具设计,主要为二维和经验设计,单使用二维工程图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构,且无法直接应用于数控加工,设计过程中分析、计算周期长,准确性差。随着CAD/CAE/CAM 技术的发展,现代注塑模具设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计,再根 据模具结构设计三维模型进行NC编程。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。注塑模具的设计是一个经验性很强的题目,由于设计经验有限,很难一次性应 用三维造型软件UG/MoldWizard直接进行设计。 1主要特点 注塑模具设计一、注塑模具加工(RotationalMold) 滚塑成型工艺的方法是先将塑料加入模具中,然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热,模内的塑料在重力和热能的作用下,逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上,成型为所需要的形状,给冷却定型而制得。 二、滚塑成型工艺与传统的吹塑、注塑工艺相比有以下优势:
1、成本优势:滚塑成型工艺中只要求机架的强度足以支承物料、模具及机架自身的重量,以防止物料泄漏的闭模力;并且物料在整个成型过程中,除自然重力的作用外,几乎不受任何外力的作用,从而完全具备了机模加工制造的方便,周期短,成本低的优势。 2、质量优势。滚塑工艺的产品在整个制作过程中,由于无内应力产生,产品质量和结构更加稳定。 3、灵活多变优势。滚塑工艺的机模制造方便,价格低廉,故特别适用于新产品开发中的多品种、小批量的生产。 4、个性化设计优势。滚塑成型工艺中的产品极易变换颜色,并可以做到中空(无缝无焊),在产品表面处理上可以做到花纹、木质、石质及金属的效果,满足现代社会消费者对商品的个性化需求。 三、采用该工艺生产的产品范围采用该工艺生产的产品有:油箱、水箱、机械外壳、挡泥板等。主要替代对象是金属件及玻璃钢制品。 四、注塑 注塑是一种工艺,是基于比如LIGA的微制造技术开发出来的,当然还有很多其他方法。而LIGA工艺就是先生产出一个注塑所需要的模型,也就是俗称的"模子",然后将液态塑料灌注在模具中,最后在分离出来,形成最终所需要的产品。比如一些塑料玩具,产品太多了。 2背景介绍
1、 塑胶材料常用收缩率? ABS PC PMMA PS 1、005 PO M PVC PE 1、020 PP 1、015-1、020 2、 塑胶件常出现得瘕疵??缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、黑点、气泡、条纹、翘曲、分层、脱皮等 、 3、 常用得塑胶模具钢材??718 738 S 136 NAK 80 SK H51 SKD61 2344 8407 4、 高镜面抛光用哪种钢材 ? 常用高硬热处理钢材,如 SKD61 、 8407 、 S 136 等! 5 、 什么就是 2D ?什么就是 3D ??2D 就是指二维平面, 3D 就是指三维空间.在模具部分, 2D 通常就是指平面图,即 CAD 图; 3 D 通常就是指立体图,即 PRO /E 、 UG 或其她 3 D 软件得图档。 6 、 UG 得默认精度就是多少? UG 得默认精度就是 0、0254M M 7 、 什么就是碰穿 ? 什么就是插穿 ??与 PL 面平行得公母模贴合面叫碰穿面;与 PL 面不平行得公母模贴合面叫插穿面! 8 、 条与丝得关系? 条与丝都就是长度单位.条为台湾用语, 1 条 =0、01M M ;丝为香港用语, 1 丝 =0、01MM ,所以, 1 条 =1 丝 9 、 枕位就是什么??外壳类塑件得边缘常开有缺口,用于安装各类配件,此处形成得枕状分型部分称为枕位 、 10 、 火山口就是什么??BO OS 柱根部减胶部分反映在模具上得类似于火山爆发后得形状叫做模具火山口。深得骨位上也常做,目得就是为了防止缩水。 11 、 呵就是指什么??呵就就是模仁,香港习惯用语,镶呵得意思就就是镶模仁。
12 、什么就是虎口? 虎口,又称管位,即用来限位得部分。常用在模仁得四个角上,起前后模仁一个精定位得作用,常用CNC 或模床加工。 13 、什么叫排位? 模具上得产品布局称为排位。往往由进胶式样与模具结构及产品本身来决定得。 14、什么叫胶位? 模具上产品得空穴称为胶位。也就就是您需要得塑胶件 15、什么叫骨位? 产品上得筋称为骨位。多就是起连结或限位作用得 16、什么叫柱位??产品上得BOSS 柱称为柱位。常就是打镙丝或定位用得。 17 、什么叫虚位??模具上得间隙称为虚位。也就就是常说得避空位,常用在非封胶位。 18、什么叫扣位??产品联接用得钩称为扣位.一般需要做斜顶或行位结构。 19 、什么叫火花纹??电火花加工后留下得纹称为火花纹。由放电量来决定粗细。 20 、什么就是PL 面? PL 就是Parting Panel 得简称,PL又称分型面,就是指模具在闭合时公模与母模相接触得部分. 21 、电脑锣就是什么??数控铣床与加工中心得通称、 22 、铜工就是什么? 电火花加工通常采用易于加工得铜料做放电电极,称为铜工,也称电极。铜工一般分为粗工、粗幼工、幼工。幼工又称精工、 23、放电加工就是什么? 电火花就是一种自激放电.火花放电得两个电极间在放电前具较高得电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间得电阻急剧变小,两极之间得电压也随之急剧变低.火花通道必须在维持暂短得时间(通常为10-7—10 —3s )后及时熄灭,才可保持火花放电得“冷极”特性(即通道能量转换得热能来不及传至电极纵