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1、徐州师范大学本科生毕业设计 推杆注塑模设计第一章 原始资料的分析1.1 塑件的工艺性分析塑料制件外形如下图1-1所示，从图1-1中可以看出该制品形为圆柱形。该制件是由几个不同尺寸的圆柱形组成，但总体来看还是很简单的一个塑料制件。因塑件为尼龙推杆，某些尺寸有一定的精度要求；其外形尺寸如图1-2，。整个塑件上面圆柱，底面直径为7.6mm,高2.6mm。并且上面有0.5的倒圆角。中部圆柱，底面直径为3.8mm，高2.6mm。最下部的圆柱，底面直径为5.7mm，高42.5mm。 推杆三维图 (图1-1)该塑件是一个推杆，其零件图如图1-2所示。本塑件的材料采用尼龙，生产类型为大批量生产。 推杆零件图
2、(图1-2)1.1.1 塑件的原材料分析聚酰胺纤维又称尼龙（Nylon），简称PA，是分子主链上含有重复酰胺基团NHCO的热塑性树脂总称。尼龙用途广泛，因此，在汽车、机械部构、通讯、纺织、造纸工业等方面应用相当广泛，随着社会发展的日新月异，人民对尼龙的需求越来越大。特别是尼龙作为结构性材料，对尼龙的强度、耐热性、耐寒性等多方面的性能提出了更高的要求。尼龙也有其自身不足。特别是PA6、PA66两大品种来说，与PA46、PAl2等品种比具有很高的价格优势，虽某些性能不适用于相关行业发展。因此，必须针对一应用特定领域，通过提高其某些性能，来扩大其应用的领域。 1.1.2尼龙材料特点优点：（1） 机械
3、强度、韧性好；（2） 耐疲劳性能突出；（3） 表面光滑，耐磨；（4） 耐腐蚀；（5） 无毒；（6） 耐热；（7） 有较好电气性能，具有较好的电绝缘性；（8） 重量轻，易染色，易成形。缺点：（1） 计较易吸水；（2） 耐光较差；（3） 不耐强酸、氧化剂等；（4） 设计技术要求并较严。1.1.3 增强型PA6的注射成型工艺参数如下：（1） 密度（g/ cm3）：1.36; （2） 计算收缩率（%）：0.30.7;（3） 摩擦系数：1.3;（4） 弯曲弹性模量E：8000 (Mpa) 3.0103N/cm3;（5） 适用注塑机类型：螺杆式、柱塞式均可。（6） 后处理:利用油、水、盐水均可，在温度为9
4、0100时，放置4小时。1.2 计算塑件的体积和重量1.2.1计算塑件的体积：V2.6*3.14*3.8*3.8 + 2.6*3.14*1.9*1.9 + 42.8*3.14*2.85*2.85 117.88816 + 29.47204 + 1 091.59902 1244.9591.2.2计算塑件的重量：查手册得尼龙（增强型PA6）的密度为=1.36/dm故塑件的重量为：WV 1244.9591.36/dm 1 .693 g1.3注塑机的选用1.3.1注射成型的原理将塑料颗粒定量注入，加入到注塑机的料筒内，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逐渐融化成流动状态，然后在柱塞或
5、螺杆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，由于模具的冷却作用，使膜腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。1.3.2注射机的种类和特点注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下：（1） 按注塑机外形：卧式、立式和角式。（2） 按注塑机照传动的方式：机械式、液压式、和机械液压联合作用式。（3） 按注塑机用途 ：通用注射机和专用注射机。1.3.3注射机的结构组成及作用一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。（1） 注射装置 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔
6、中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。（2） 合模装置 其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。（3） 液压系统和电气控制系统 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。1.3.4 注射机的选用本塑件采用一模两件
7、的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为SZ-40/25型。查中国模具设计大典P44，可知PA6的注射压力为70120/Mpa，宜用螺杆式注射机，螺杆带止回环，喷嘴宜用自锁式。初步选用注射机为SZ-40/25型。注塑机参数如下：注塑机最大注塑量：40cm注塑压力：200/Mpa注塑速率：50（g/s）塑化能力：20（Kg/h）锁模力：2500KN注塑机拉行间距：250*250mm顶出行程：55mm最小模厚：130mm最大模厚：220mm模板行程：230mm注塑机定位孔直径：55mm喷嘴球半径：SR101.4塑件注塑工艺参数的确定查找中国模具设计大典和参考
8、工厂实际应用的情况，尼龙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。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：选用260；注射压力：选用120Mpa；预热温度：选用100；预热时间：选用13h；后处理： 盐水；后处理温度：90；后处理时间：4h；预热条件：鼓风烘箱预热。第二章 确定模具的结构方案注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具形腔数目的确定以及形腔的排列方式和冷却水道的布局及浇口位置设置、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浇注系统设计2.1.1 浇注系统设计的基本原则：（1） 适应塑料的成型工艺特性 注射成型时，熔融塑料在
9、浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时随处变化的，相应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，应综合考虑这些因素，以便在充模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满整个型腔，而在保压这一阶段有能通过浇注系统，使压力充分地传递到型腔的各个部位，同时还能通过浇口的适时凝固来控制补料时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。（2） 利于型腔内气体的排出 浇注系统应顺利而平稳地引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在充填过程中不产生紊流或涡流，使型腔内的气体顺利排出。（3） 尽量减少塑料熔体的热量及压力损失浇注系统应能使熔融塑料通过时其热量及压力损失最小，以防止因过快的降
10、温降压而影响塑件的成型质量。为此，浇注系统的流程应尽量短，尽量减少折弯，表面粗糙度R值应小。（4） 避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件经浇口进入型腔的熔融塑料的速度和压力一般都较高，应避免直冲型芯或嵌件，以防止细小型芯和嵌件产生变形或位移。（5） 便于修整和不影响塑件的外观质量 设计浇注系统时要结合塑件的大小、形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇口方便，并且不影响塑件的美观和使用。（6） 防止塑件翘曲变形当流程较长或需采用多浇口进料时，应考虑由于浇口收缩等原因引起塑件翘曲变形问题，必须采用必要的措施予以防止或消除。（7） 便于减少塑料耗量和减少模具尺寸在满足以上各项原则的前提下，浇注系统的容积
11、尽量小，以减少其占用的塑料量，从而减少回收料，同时浇注系统与型腔的布局应合理对称，以减少模具尺寸，节约模具材料。主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位，其截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却面积相对增加，热量损失大，使熔体粘度增大，流动性降低，注射压力损失也相应增大，造成成型困难。反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，塑料耗量增多，且塑件冷却定型时间的延长，降低了生产效率。同时主流道过粗还容易使塑件在流动过程中产生紊流或涡流，在塑件中出现气泡，从而影响其质量。因此，主流道的设计主要应恰当地选择主流道的截面尺寸。通常对于粘度大、
12、流动性差的塑料或尺寸较大的塑件，主流道应设计得大一些；粘度小、流动性好的塑料或尺寸较小的塑件，主流道应设计得小一些。小型塑件的单型腔模具常不设分流道，而塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔，流动中温度降得尽可能低。同时应能将塑料熔体均衡得分配到各个型腔。1.分流道的截面形状 选择分流道的形状时应综合考虑塑料的注射成型需要和加工的难易程度。通常，从减少压力损失和热量散失考虑，采用圆形截面分流道最好。从便于加工考虑，宜采用梯形、U形或半圆形分流道截面。2.分流道的布置 在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡
13、式和非平衡式两种，一般以平衡式布置为佳。所谓平衡式布置就是各分流道的长度、截面形状和尺寸都是对应相同的。这种布置可以达到各型腔能均衡得进料，同时充满各型腔。在加工平衡式布置的分流道时，应特别注意各对应部位尺寸的一致性，否则达不到一致进料的目的。一般来说，其截面尺寸和长度误差以在1%以内为宜。3.分流道设计及制造要点 设计分流道时，除了要正确选择分流道的截面形状和布置形式外，还应注意以下几点：（1）圆形截面分流道的长度短、塑件尺寸小时取较小值，否则取较大值，其他截面形状的分流道尺寸，可根据与圆形截面分流道的比表面积相等的条件确定。分流道长度一般在830之间，也可根据型腔数量和布置取得更长一些，但
14、不宜小于8，否则会给修剪带来困难。（2）分流道的表面不必很光滑，起表面粗糙度值一般为1.6即可，这样流道内流料的外层流速较低，容易冷却而形成固定表面层，有利于流道的保温。（3）分流道与浇口处的连接应光滑过渡，以利于熔体的流动及填充。（4）在考虑型腔与分流道布置时，最好使塑件和流道在分型面上总投影面积的几何中心与锁模力的中心相重合。这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性都是有利的，而且还可以防止发生溢料现象。（5）当分流道较长时，其末端应设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔而影响塑件质量。分流道截面积大小应与制模车间所备有的铣刀尺寸相一致，即针对分流道直径规定的标准尺寸配备铣刀。在生产中
15、，U形和梯形截面的流道应用较多。复杂的分流道还需要、采用数控机床加工。2.1.2 浇口设计的原则浇口是连接分流道和型腔或者说是塑件的桥梁，它是整个浇注系统的最薄弱点和关键环节，其形式、尺寸开设在形腔的什么部位对塑件质量影响很大。在大多数情况下，浇口是整个浇注系统中截面最小的部分。当熔融塑料通过狭小的浇口时，流速增高，并因摩擦使料温也增高，有利于填充型腔。同时，狭小的浇口适当保压补缩后首先凝固封闭型腔，使型腔内的熔料即可在无压力的状态下自由收缩凝固成型，因而塑件内残余应力小，可减小塑件的变形和破裂。此外狭小的浇口便于浇道凝料与塑件分离，便于修整塑件，成型周期较短。但是，浇口截面尺寸不能过小，过小的浇口压力损失大；冷凝
