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随着塑料工业的发展,塑料在各类产品中的应用越来越多,其涉及领域已从产品的外壳制造延伸到产品的内部零件,并成为制造某些元器件的重要原料之一。塑料元件多为配合件,结构比较复杂,精度要求较高,因此设计难度较大。笔者使用模具CAD设计技术,对塑料油管注塑模具进行了设计。 1注射成型工艺分析油管接头塑料制件如所示,该制件用于车辆输油管接头处,起连接和转向作用。要求表面光滑、平整、尺寸精度高,不得有扭曲、飞边、银丝、气泡等缺陷。所用材料为聚甲醛(PM),POM不仅具有较高的力学强度,还具有耐疲劳性、耐油性和耐过氧化物的能力。采用一模两腔的方式,距离为90mm.在设计模具之前采用Moldflow对制件的成型工艺进行了分析。得出油管接头的主要注射成型工艺参数如下:大锁模力686MPa;最大注射速率500cm3/s;主要成型工艺参数:环境温度25°C;熔体温度200°C;模具温度90°C;注塑压力8.0MPa;充填时间13s;保压时间26.85s;保压压力8.0MPa;冷却参数:冷却回路管道直径8mm;冷却剂温度25C;冷凝时间26. 2注塑机的选择与校核注塑机的选择注射容量是选择注塑机的重要依据。注塑机容量以体积表示时,制件的体积(V件,含浇注系统的体积)应小于注塑机的注射容量(V注),其校核关系式为:V件矣0.8 V注。 Moldflow分析结果显示,制件的体积约为33cm3,由于是一模两件,所以总体积V总=33x2=66(cm3)。再加上浇注系统的容量,总体积约为80cm3.粗选注塑机型号为XS-ZY-125,其主参数如下:额定注射量125 cm3;注塑压力119MPa;锁模力90MPa;最大注射面积320cm2;模具最大厚度300mm,最小厚度200mm;模板行程300mm;螺杆直径42mm;喷嘴球半径12 mm、孔直径4 mm;定位孔直径100注塑机校核模具设计时,必须使得在一个注射成型周期内所需的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。在本设计中,主流道为圆锥形,容积约为17cm3,分流道为半圆形,容积约为10cm3,由Moldflow分析可得工件的体积约为66cm3,故总体积约为93cm3,满足V总矣0. 8V注,即选择XS -ZY-125型注塑机是符合注射容量要求的。 注塑压力的校核是指校核注塑机的最大注塑压力要大于成型该制品所需要的注塑压力。本次设计国家自然科学基金项目(10947124)、西安科技大学培育基金的最大注塑压力为108MPam,而所选注塑机的注塑压力为119MPa,满足注塑压力要求。 高压塑料熔体充入模型腔时,在注塑机轴向上产生推力应小于注塑机额定的锁模力。否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。根据Moldflow得出的锁模力为68. 6MPa,而该注塑机的额定锁模力为90.0MPa,符合要求。 XS-ZY-125型注塑机具有液压-机械式合模机构,其最大开模行程是由肘杆机构的最大行程决定的,而不受模具厚度的影响,当模具厚度变化时可由其调模装置调整。校核时只需满足注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离即可。 根据零部件的设计尺寸、标准模架的选用方法3浇注系统设计3.1流道设计浇注系统结构如所示。主流道内表面粗糙度约为0.63m,a=4°。浇口套选用优质钢T8A,其硬度低于注塑机喷嘴的硬度。取喷嘴球半径13mm,孔直径5mm,凹球面深度L2 =4mm,定位孔直径D =100mm,与注塑机定位孔的配合间隙为0. =9mm.分流道是主流道与浇口的中间连接部分,起分流和转换方向的作用。其布局如所示,截面直径为8mm,内表面粗糙度为1.6Am.3.2浇口与冷料穴设计侧浇口形式具有冷却时间短、易于去除浇注系统的凝料、可灵活选择浇口位置等优点。而主要缺陷在于注塑压力损失较大,容易造成熔接痕、缩孔、气泡等。但本次设计的塑料制件是输油管接头,它对外观的要求不是很高,所以选择矩形侧浇口,它具有易去除凝料的特点,还可以省去拉料杆的设计。冷料穴采用半圆形式,冷料穴的直径需大于主流道的大端直径,所以设计直径为14mm. 4成型零部件设计4.1分型面的选择成型零件是注射模具的核心部位。设计中,分型面的选择遵循了保证制件质量、便于制品脱模和简化模具结构的总原则,并考虑了蒋继宏0提出的基本原则,选择从中间分型,如所示。 机,该注塑机要求模具的厚度为200标准模架的尺寸及塑料制件的大小,选择定模板厚为40mm,动模板厚为50mm,塾块厚为63mm,定模座板和动模座板均为25mm,模具的总厚度为203mm,符合注塑机的合模要求。该模具的整体结构如所示。 1一弹簧;2―前顶板;3―后顶板;4一型芯;5―动模座板;6―塾块;7―动模板;8―冷却水通道;9一定模座板;10―下嵌块;11一型销;12―上嵌块;13―斜导柱;14一斜滑块;15―楔紧块;16―定模板模具总体结构简图POM的收缩率为2.0%~2.5%,根据平均值法,其收缩率为2. 25%,制造公差取IT9级,该塑料件为小型塑料件,精度要求达到中等即可,所以公差取MT4级。塑料件尺标注如所示。 塑料件尺寸标注4.3模具成型零件强度校核本制件的生产模具属小型模具,对于中小型模具强度,只需模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的60%.而本次设计的模板尺寸为:上模板290=72500(mm2),其有效使用面积通过Unigraphics测得约为24000mm2,小于模板面积的60%,所以该设计的模具是符合强度要求的。该模具的型腔为组合式矩形型腔,其底板厚度⑴采用式(1)计算:经验值取37MPa左右;7―模具强度计算的许用应力,取300 B底板总厚度,为63 L――支脚间距,为200代入数据可得t约为54mm,而该模具中的底板厚为63mm,符合要求。 4.4其它机构设计选用斜导滑块,用销钉将其与侧型芯固定。在动模上设计T形导滑槽,设计斜导柱时选择截面为圆形的斜销,抽芯距40mm,斜销角度20°,斜销直径14mm,斜销长度183mm.采用导柱导向,采用四个导柱和导套,导柱直径16设计中选用推管推出制件,由于该制件型芯为小型芯,所以采用配合37,。零件为对称形状,且为小型制件,根据模拟结果,选择4条冷却水回路就可以达到冷却效果57,0. 5模具材料的选用成型零件材料选用的要求:机械加工性能良好、抛光性能优良、耐磨性和抗疲劳性能良好、具有耐腐蚀性能。本次设计中,动、定模板都选用45钢,并进行淬火处理,硬度达到HB230 ~270,动、定模座板和垫块选用Q235A,弹簧选用65Mn,推杆选用40Cr,定模座板和动模座板选用Q235A,其它零件选6结语塑料油管注塑模具的设计采用一模两腔,经生产验证,该模具排气系统、冷却系统效果好,口模及芯棒设计符合要求,成型的塑料件质量较好,表面轮廓清楚、光滑。在生产过程中,模具运动平稳,可靠性高,适宜大批量生产,具有良好的经济效益。 |
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