注塑模具设计关键问题.pdf

注塑模具设计关键问题 奇瑞大连分公司刘鸿飞 I N T E L L I G E N C E 芝 蠢熊意心蠲 摘要 塑料件在汽车上的应用已经越来越广泛 而制件的表面质量 成型精度完全由 模具决定之外 它的内在质量 成型效率也受模具的控制 但许多模具行业设计加工过程 中出现大量的失误 造成成本的增加 工期的延误 所以在汽车产品更新换代极快的今天 当务之急是如何高效 快速 高质量和规范化地设计注塑模具 在本文中 我们从产品设 计和模具设计经验两方面来阐述 关键词 高质量简明 快捷规范化设计注塑模具首要问题 一 注塑模具设计的基础 1 1 塑料制品的设计是关键 一 塑料制品结构设计的一般原 则 1 力求使制品结构简单 易于成 型 在设计塑料制品时 应在满足塑料 制品功能要求的前提下 力求使制品结 构简单 尤其要尽量避免侧向凸凹结构 2 壁厚均匀 壁厚均匀为塑料制品设计的第一 原则 应尽量避免出现过厚或过薄的胶 位 3 保证强度和刚度 提高制品强度和刚度最简单的方 法就是设计加强筋 而不是增加壁厚 4 装配间隙要合理 各制品之间的装配间隙应均匀 一 般制品间隙 单边 如下 1 固定件之间配合间隙 0 0 5 0 1 m m 2 面 底壳止口间隙0 0 5 0 1 r m 3 规则按钮 直径小于等于 1 5 e r a 的活动间隙 单边 0 1 0 2 m 规则按钮 直径大于1 5 m 的活动间隙 单边 0 1 5 0 2 5 m 异性按钮的活 动间隙0 3 一v 0 3 5 m 1 2 塑料制品的常见结构设计 一 脱模斜度 为了便于脱模 防止塑料制品表面 在脱模时划伤等 在设计时必须使塑料 制品内外表面沿脱模方向应具有合理的 脱模斜度 塑料制品外形 塑料制品外形尽量采用流线外形 避免突然的变化 以免在成型时因塑料 再次流动不顺利引起气泡等缺陷 并且 此处模具易产生磨损 三 圆角 1 消除塑料制品尖锐的转角 2 塑料所有的内侧和外侧的周边 转角圆弧都必须尽可能的大 二 注射模具设计的概述 2 1 模具成型零件设计的基本要求 1 具有足够的强度和刚度 2 能获得符合要求的成型制品 3 成型制品的后加工及二次加工 减至最少 最好是所生产的制品能够直 接用于装配 4 成型可靠效率高 5 制造成本低 6 材料方面 1 有足够的硬度 和耐磨性 以承受料流的摩擦 通常内 模材料的硬度在H R C 3 5 以上 特殊要求 场合要在5 0 5 2 H R c 以上 2 材料抛 光性能好 表面应光滑美观 表面粗糙 度要求在以下 对于生产透明制品的 模具 型腔部分要做到镜面抛光 镜面 粗糙度要求在以下 3 切削加工性 好 工艺性能好 重要精密的部位尽量 采用磨削加工 一般部位一般采用车削 或铣削加工 7 便于维修 2 2 型腔数量的确定 1 根据所用注射机的注射量确定 型腔数量 2 根据注射机的额定锁模力确定 型腔数量 3 型腔数量要考虑的因素 1 塑料制品精度 2 经济性 3 成型工 艺 4 保养和修养 2 3 确定制品分型线和模具分型面 根据零件形状确定分型线 分型线 就是将制品分成两部分的分界线 一部 分在定模成型 另一部分在动模成型 将分型线向动 定模四周沿拓或扫描就 得到模具的分型面 2 3 1 分型面的设计要点 1 台阶分型面 一般要求台阶分型面的插穿倾斜 角度为3 度 5 度 最少1 5 度 当分 型面中有几个台阶面时 且时 角度 A 应满足 尽量去同一角度 方便加工 角度 A 尽量按照下列要求选用 当H 3 m 时 斜度A 5 度 当3 m H l O 姗时 斜度 A 3 度 当H 1 0 m 时 斜度A l 5 度 当制品斜度有特殊要求时 应按照 制品要求选取 2 封料距离 模具分型面中 要注意保证同一 曲面上有效的密封距离 保证注射时塑 料熔体不泄露 这个距离就叫封料距 离或封胶距离 一般情况 封料距离 L 5 m 3 基准平面 在创建分型面时 若含有斜面 台 阶 曲面等有高度差异的一个或多个分 型面时 必须设有一个基准平面 以方 便加工和测量 4 平衡侧向压力 由于型腔产生的侧向压力不能自 身平衡 容易引起动 定模在受力方向 上的错位 一般采用增加斜面锁紧 利 用动 定模的刚性 平衡侧向压力 见 图P 7 2 锁紧平面倾斜角度一般为1 0 度 1 5 度 斜度越大 平衡效果越好 2 3 2 分型面设计的一般原则 1 有利于脱模 1 成型塑料制品在开模后必须留 在有推出机构的半模上 有推出机构的 半模通常是动模 特殊情况下推出机构 才做在定模上 2 当塑料制品带有金属嵌件时 因为嵌件不会收缩包紧凸模 所以外形 型腔设计在动模侧 否则开模后塑料制 品留在定模 会使脱模困难 P 7 2 3 有利于制品推出 当塑料制 品的外形简单 但内形有较多的孔或复 杂结构时 开模后塑料制品必须留在动 模上 此时 选择分型面时 尽量做到 凸模成型制品外表面 凸模成型内部结 构 这种模具成为 天地模 4 使侧向抽芯距离最短 2 必须保证塑料制品尺寸精度 1 有同轴度要求的结构应全部 在动模内或定模内 若放在动 定模两 侧成型 会因为制造误差和装配误差而 难于保证同轴度 2 选择分型面时 应考虑减小 由于脱模斜度造成塑料制品大小端尺寸 差异 3 满足模具的锁紧要求 将塑 料制品投影面积小的方向 放在动 定 万方数据 l N T E L M G E N C E 隧渤娥换 慧 模的合模方向上 而将投影面积大的方 向作为侧向分型面 可减小锁紧力 另 外 分模面是曲面时 应加定位机构 3 必须保证塑料制品外观质量要 求 分型面尽量选在不影响塑料制品 外观的部位以及塑料制品表面棱线或切 线处 4 有利于简化模具结构 5 方便模具制造 能确保模具机械加工容易 尽量采 用平直分型面 在组额定分型面时 要 做到能用平面不用斜面 能用斜面不用 曲面 6 分型面上尽量避免尖角利边 P 7 5 7 满足主设计技术规格的要求 1 锁模力最小尽量减少塑料制 品在分型面上的投影面积 2 开模行程最短1 2 4 内模镶件外形尺寸的设计 内模镶件有凹模和凸模组成 内模 镶件的大小由成型制品的大小及数量 通过合理的排位来决定 2 4 1 制品排位应遵循的原则 1 必须保证模具的压力平衡和 温度平衡 要做到压力平衡和温度平 衡 应尽量将制品对称排位或对角排位 P 7 7 2 浇口位置统一原则 在一模多 腔的情况下 浇口位置应统一安排 相 同制品要从相同的位置进胶 就是为了 保证各制品收缩率一致 使其具有互换 性 当浇口为之影响塑料制品排位时 先确定浇口位置 再排位 3 进料平衡原则 是指熔胶在基 本相同的条件下 同时充满各型腔 以 保证各制品的精度 可采用平衡式排位 的方法 按大塑料制品靠近主流道 小 塑料制品远离主流道的方式排位 再调 整流道 浇口尺寸满足进料平衡 4 分流道最短原则 浇注系统的 分流道越短 流道凝料越少 模具排气 负担越轻 熔体在分流道内的压力和温 度越少 成型周期也越短 5 成型零件尺寸最小原则 2 4 2 确定内模镶件外型尺寸 1 方法 常用方法有经验法 计算法 常用 经验法 对手大型模具 重要模具 为 安全起见 最好再用计算法校核其强度 和刚度 2 确定原则 保证模具具有足够的强度和刚度 使模具在使用寿命内不变形 2 4 3 凹模的设计 凹模是装在定模板里的镶件 用来 b 成型塑料制品的外表面 有整体式和组 合式两种 几种典型的镶拼结构 1 凹模型腔结构复杂 采用整体 式难加工 2 内模镶件高出分模面 3 一模多腔 各腔分型面不同 4 一模多腔 各腔分型面虽相同 但凹模长宽尺寸较大 5 易损坏的零件应镶拼 6 文字标记 2 4 4 凸模的设计 凸模有整体式和组合式两种 整体 式凸模型芯与模板做成一体 组合式凸 模将成型内部结构的凸出分型面的部分 单独镶拼 镶件固定孔可以是通孔 也 可以是盲孔 盲孔的强度和刚度较好 但如果镶件和凸模的配合孔需要线切割 加工时 必须是通孔 为方便模具加工 模具排气 维修及节约材料 凸模常采 用组合式 几种典型结构镶拼方式 1 孔的成型 孔有圆孔和异型孔 圆孔的成型一般采用镶圆形镶件 俗称镶针 镶针一般采用标准件 通孔 的成型方法有碰穿和插穿两种方法 碰 穿时封胶面和开模方向大致垂直 插穿 时熔体封面和开模方向大致平行 如果 呢台阶孔 还有对碰 对插 插穿三种 方式 2 异型孔的成型 成型异型孔时 如果孔很深 又尺 寸较小 生产时宜损坏时 应采用镶件 否则可不镶拼 较浅的异型孔 斜面上 的异型孔及斜孔时 宜采用碰穿 成型 深且小的异型孔时 为防镶件倍熔体冲 弯 应该采用插穿 插穿时斜度最小应 保证3 度 5 度 这种结构加工难度较大 3 螺丝柱的成型 螺丝柱是一种装配结构 螺丝柱中 心孔尺寸大小取决于自攻螺钉的大小 其精度要求有如下规定 1 非重要孔 未注公差尺寸 以小端尺寸向外斜1 度或3 度 2 重要孔 有公差要求 按最大尺寸做 并作适当斜度 螺丝柱的成型方法取决于其推出方 法 其推出方式有取决于螺丝柱的高度 若螺丝柱高度大于 5 m m 或螺丝柱旁边 没有位置加推杆 应先优先采用推管推 出 若螺丝柱高度小于等于1 5 r a m 应 优先采用双推杆推出 采用推管推出时 螺丝柱由镶件和推管共同成型 内孔有 推管针成型 才有双推杆推出时 螺丝 柱直接在模具上面成型 内孔由镶针成 型 4 加强筋的成型 1 何时镶拼 加强筋高度小于等于5 m 时 可以 不用镶拼零件成型 加强筋高度大于等 于l O m m 时 未加工和排气的方便 必 须采用镶拼零件成型 在5 l O m m 之间 则视乎具体情况 若加工容易 不会引 起困气 可以不镶拼 否则要镶拼 2 如何镶拼 一加强筋要做成拔模斜度的 大端尺 寸不得大于壁厚的0 7 倍 底部形状通 常有三种 a 底部做成半角 b 底部两边倒R 角 C 底部是直角 5 冬菇形镶件 冬菇形镶件是指固定部位较小而 成型部位较大的镶件 见图P 9 0 2 4 5 镶件的紧固和防转 1 镶件的紧固 内模镶件一般采用以下几种形式 与模架板固定连接 a A 型A B 板用于装配内模镶件 的孔不通 内模镶件通过紧固螺钉紧固 在动 定模板上 b B 型动 定模板采用开方形通 框形式 常用于开框深度很深的模具 C C 型采用台阶固定 常用于圆 形镶件 d D 型采用双圆柱面固定 常用 于侧面需要通冷却水的圆形镶件 此时 若采用直身圆柱面时 密封圈在装配时 会受到切削或磨损 影响密封效果 e E 型采用双销侧面固定 双销 兼有防转作用 f G 型内模镶件采用压板固定 常用于内模镶件比较大 比较重的模具 g H 型四面镶拼 相互压住固定 2 镶件的防转 形式有 台阶原身防转 无头螺钉 防转 销钉防转 2 5 注塑模排气系统设计 2 5 1 注塑模的排气方式 1 流道排气 模具浇注系统内的 气体要尽量在分流道内排出 以减轻模 具型腔的排气负担 分流道的排气槽开 设在分型面内 效果好 不容易堵塞 而且深度可以比型腔的排气槽深度大 0 0 5 m m 2 分型面排气 分型面是气体 主要排出的地方 若分型面为平面 则 用磨销加工 磨销后的分型面贴合的非 常好 型腔内的气体不易排出 必须在 型腔一侧设排气槽排气 若分型面为曲 面或斜面 则多用C N C 电极加工或线 切割加工 加工后的分型面可以直接排 气 无须在分型面上再加工排气槽 万方数据 l N T E L I I G E N C E 恶烈j 斌糊 P L C 在汽车车桥环缝自动焊接设备中的应用 无锡金龙石化冶金设备制造有限公司吴世锋张亚统 郑州黄河机械厂卢云杰 摘要 针对目前可靠的焊接质量 高自动化程度的车桥焊接设备的研究制造成为当今 车桥焊接领域的发展趋势 本文研制了一种基于P L C 自动控制技术的汽车车桥环缝自动焊 接设备 设计出P L C 控制焊接过程的控制程序 使车桥环缝焊接生产线实现实时自动控制 极大地提高了车桥环缝焊接生产线工作的稳定性 可靠性 适应性 经济性以及抵抗各种 干扰的能力 具有较高的市场应用前景 关键词 P L C 汽车车桥自动焊机 A b s t r a c t T h i sP a D e ri sm a i n l yd e v o t e dt ot h ea u t o m o b i l ew e l d i n ge q u i p m e n to fc a r m a n u f a c t u r e r s w h i c hi sr e l i a b l ew e l d i n gq u a l i t y h i g hd e g r e eo fa u t o m a t i o nb e c o m ev e h i c l eb r i d g e d e v e l o p m e n t si nt h ef i e l do fw e l d i n gt r e n d a 鳓w e l d i n g e q u i p m e n to ft h ea u t o m a t i o nv e h i c l e b r i d g eb a s e do nP L Ca u t o c o n t r o lt e c h n o l o g yi sd e v e l o p e d t h ew e l d i n gp r o c e s sP L Cc o n t r o l w e l d i n gp r o c e d u r e si sd e s i g n e d g i r t hw e l d i n gp r o d u c t i o nl i n e so ft h ev e h i c l eb r i d g ei sa c h i e v e d r e a l t i m ec o n t r 0 1 t h ed e s i g ng r e a t l ye n h a n c i n gt h eb r i d g eg i r t hw e l d i n gp r o d u c t i o nl i n ej o b s t a b i l i t y r e l i a b i l i t ya n da d a p t a b i l i t y e c o n o m ya n dt h er e s i s t a n c eo fa l lk i n d so fi n t e r f e r e n c e w h i c h w i l lh a v eah i g hp r o s p e c to ft h em a r k e t K e y w o r d s P L Ca u t o m o b i l ev e h i c l eb r i d g ea u t o m a t i cw e l d e r 可编程控制器 P L C 作为一种新型的控制元件 具有结 构简单 通用性好 功能较完备等特点 尤其抗干扰能力强 可以提高系统的可靠性和稳定性 提高焊接效率 所以特别 适用于工业控制 已被广泛应用于各种自动控制系统中 1 车桥是汽车的关键部件之一 受力复杂 它不但承重和 传力 还承受巨大的动载荷和静载荷所形成的弯矩和扭矩 为此要求车桥有足够的强度 刚度和韧性 2 在车桥众多 焊缝中 桥壳与半轴套管的环缝焊接是关键 目前国内接头 形式是将半轴套管一端车一个台阶 压配到已精加工后的桥 壳内 然后在C 0 2 气体保护专用设备上进行自动焊接 3 3 基于以上特点 本文以德国西门子公司生产的S 7 2 0 0 型 P L C 为核心对车桥环缝自动焊接设备进行控制系统设计 一 P L C 控制系统 1 控制原理 车桥环焊缝的焊接设备主要由焊机 送丝机构 控制柜 和焊枪运动行走机构组成 焊机是K N Z 一5 0 0 型C 0 2 气体保护 自动焊机 整个系统为典型的开关量时序控制系统 通过对 各控制按钮和焊接状态的现场输入 按照预定的逻辑程序进 行运算 输出完成对执行元件控制 综合考虑控制功能和I 0 点数 控制系统选用德国西门子公司生产的s 7 2 0 0 型可 编程控制器 P L C 为核心的电气控制系统 2 自动焊接过程 根据车桥的焊接工艺要求 为实现焊接自动化过程的采