塑料水杯注塑模具設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目: 塑料水杯注塑模具設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2009 年 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識以及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。完成了大學(xué)期間的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、模具設(shè)計與制造等基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強(qiáng)的設(shè)計課題，我們進(jìn)行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在鄭州市第二機(jī)床廠、鶴壁天海集團(tuán)等幾家單位的生產(chǎn)實習(xí)，我對于模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富了在各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了重大突破。在老師的指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝，并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。雖然在設(shè)計的過程中會有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會圓滿地完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中存在不妥之處在所難免，懇請各位老師指正。 2009年 目錄1、塑件的工藝性分析41.1、塑件的原材料分析41.2、 PC樹脂的工藝特點 51.3、PC樹脂成型時水分控制及成型加工條件之選擇51.4、料筒清掃61.5、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析61.6、塑件的體積重量估算72、選取標(biāo)準(zhǔn)模架及注射機(jī)73、塑件的注射工藝參數(shù)的確定84、模具方案論證94.1、成型部件的整體布局94.2、型腔排列方式94.3、澆口形式105、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計105.1、模具結(jié)構(gòu)形式的確定105.2、分型面的選擇105.3、型腔數(shù)的確定115.4、確定型腔的排列方式115.5、澆注系統(tǒng)的設(shè)計115.5.1、主流道的設(shè)計125.5.2、分流道的設(shè)計135.5.3、澆口的設(shè)計145.5.4、冷料穴的設(shè)計146、模具工作零件的設(shè)計與計算156.1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計156.2、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計156.3、成型零部件工作尺寸的計算156.4、成型零部件的強(qiáng)度與剛度的計算167、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計197.1、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求197.2、導(dǎo)向孔的設(shè)計198、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計199、側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計209.1、斜導(dǎo)柱設(shè)計219.2、側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計229.3、楔緊塊的設(shè)計2210、設(shè)計總結(jié) 2311、參考文獻(xiàn) 24設(shè)計計算書1、塑件的工藝性分析1.1、塑件的原材料分析塑件的材料采用聚碳酸脂，是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優(yōu)良，且收縮率很低，一般為0.1%-0.2%。是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運動器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機(jī)、光盤等高科技領(lǐng)域。PC之所以有大的市場容量是由于它具有比較全面平衡的性能優(yōu)良的耐沖擊性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、透明及自熄性等，因此在電氣、電子、精密機(jī)械、汽車、保安、醫(yī)療等領(lǐng)域成為可廣泛使用的工程塑料。在作為飲用水桶和食品容器時，易被溶出而影響人們身體健康，因此要開發(fā)衛(wèi)生級的PC樹脂，用作飲水桶和其它食品容器的生產(chǎn)與使用，國內(nèi)應(yīng)用前景非?？春?。PC有很好的機(jī)械特性，但流動特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種品質(zhì)的PC材料時，要以產(chǎn)品的最終期望為基準(zhǔn)。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動率的PC材料；反之，可以使用高流動率的PC材料，這樣可以優(yōu)化注塑過程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸穩(wěn)定性好，從低溫到高溫均能保持穩(wěn)定的機(jī)械強(qiáng)度，它的拉伸與形變特性比較接近金屬材料，存在著明顯的彈性極限。1.2、PC樹脂的工藝特點：1）、聚集態(tài)特性屬于無定型非結(jié)晶性塑料，無明顯熔點，熔體黏度較高。玻璃化溫度140150，熔融溫度215225，成型溫度250320。2）、在正常加工溫度范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性較好，300長時停留基本不分解，超過340開始分解，粘度受剪切速率影響較小。3）、流變性接近牛頓性液體，表觀黏度受溫度的影響較大，受剪切速率的影響較小，相對分子質(zhì)量的增大而增大。PC分子鏈中有苯環(huán)，所以分子鏈剛性大。4）、PC的抗蠕變性好，尺寸穩(wěn)定性好；但內(nèi)應(yīng)力不易消除。5）、PC高溫下遇水易降解，成型時要求水分含量在0.02%以下。6）、制品易開裂。1.3、PC樹脂的成型工藝控制在成型加工上，水分控制及成型加工條件之選擇是影響成型品質(zhì)最重要的兩個因素，茲分述如下：A、水分控制 PC類塑膠即使用遇到非常低之水分亦會產(chǎn)生水解而斷鍵、分子量降低和物性強(qiáng)度降低之現(xiàn)象，因此在成型加工前應(yīng)嚴(yán)格地控制PC樹脂之水分在0.02%以下，以避免成型品的機(jī)械強(qiáng)度降低或表面產(chǎn)生氣泡、銀紋等異常外觀。為避免水分所產(chǎn)生異常之情況，聚碳酸脂在加工前，應(yīng)先經(jīng)熱風(fēng)干燥3-5h以上，溫度定為120，或者用除濕干燥機(jī)來處理水分。B、原料選擇 為滿足各種成型工藝的需求，PC樹脂有不同熔體流動速率的規(guī)格。通常熔體流動速率介于5-25g/10min都可適用于注塑成型。但是其最佳加工條件因注塑機(jī)種類、成型品之形狀以及PC樹脂規(guī)格不同而有相當(dāng)之差異，應(yīng)根據(jù)實際情況加以調(diào)整。C、注塑機(jī)選擇要點 鎖模壓力：以成品投影面積每cm2*0.47-0.48T（或每平方寸*3-5T）機(jī)臺大小：成品重量約為注塑機(jī)容量的40-60%為最佳，如機(jī)臺以PS來表示容量（盎斯）時，需減少10%，始為使用PC之容量，（1盎斯=28.3公克）。螺桿：螺桿長度最少應(yīng)有15個直徑長，其L/D為20：1最佳，壓縮比宜1.5：1至30：1。螺桿前端之止流閥應(yīng)采用滑動環(huán)式， 其樹脂流動間隙最少應(yīng)有3.2mm。噴嘴：尖端開口最少有4.5mm直徑。若成品重量為5.5kg以上，則噴嘴直徑應(yīng)為9.5mm以上，另外，尖端開口需比澆口直徑少0.5-1mm，且段道愈短愈好，約為5mm。D、成型條件要點：熔融溫度與模溫：最佳的成型溫度設(shè)定與很多因素有關(guān)，如注塑機(jī)大小，螺桿組態(tài)、模具及成型品的設(shè)計和成型周期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管后斷/進(jìn)料區(qū)設(shè)定較低的溫度，而在料管前段設(shè)定較高的溫度。但若螺桿設(shè)計不當(dāng)或L/D值過小。逆向式的溫度設(shè)定亦可。模溫方面，高模溫可提供較佳的表面外觀，殘留應(yīng)力也會較小，且對較薄或較長的成型品也較填滿；而低模溫則能縮短成型周期。螺桿回轉(zhuǎn)速度：在40-70rpm較佳，但需視機(jī)臺與螺桿設(shè)計而調(diào)整。注射壓力：根據(jù)制品壁厚程度可采取85-140kg/cm2。背壓：一般設(shè)定愈低愈好，便為求進(jìn)料均勻，建議使用3-14kg/cm2。注射速度：射速度澆口設(shè)計有很大關(guān)系。使用直接澆口或邊緣澆口時，為防止日暉現(xiàn)象和波流痕現(xiàn)象，則應(yīng)用較慢這射速，另外，如成品厚度在5mm以上，為避免氣泡或凹陷慢速射出會有幫助。一般而言，射速原則為薄者快，厚者慢。從注塑切換到保壓，保壓要盡量低。以免成型品發(fā)生殘留應(yīng)力。而殘留應(yīng)力可用退火方式來解除或減輕，條件是120-130約三十分鐘至一小時。1.4、料筒清掃1）、在PC樹脂的成型溫度下，加入清洗料(通用級聚苯乙烯或透苯)，連續(xù)射出二十至三十次。2）、將射臺后退，連續(xù)將清洗料空射，直至射出的清洗料開始膨脹起泡。3）、將料筒溫度重新設(shè)定到200至230。4）、繼續(xù)將清洗料空射，直到清料熔膠溫度達(dá)到260且外表看起來很干凈透明。1.5、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析：1.5.1、塑件的結(jié)構(gòu)分析：該零件的總體形狀為杯狀，結(jié)構(gòu)相對簡單。1.5.2塑件尺寸精度的分析：該零件的尺寸精度較低，均沒有公差要求，一般可采用1012級精度。由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏下，對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚1mm，較為均勻。1.5.3表面質(zhì)量的分析：該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。1.5.4塑料件投影面積計算：通過Pro-e對塑料件進(jìn)行投影面積計算，約為：3211.722所需鎖模力約為：（0.470.48）32.12=150.96154.18 KN1.6、塑件的體積重量估算：計算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。通過Pro-e計算得塑件的體積：V6227.583 3計算塑件的質(zhì)量：公式為WV根據(jù)設(shè)計手冊查得聚碳酸脂的密度為1.201810-3g/mm3，故塑件的重量為：WV 6227.5831.201810-3 7.484g2、選取標(biāo)準(zhǔn)模架及注射機(jī)標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點：模架厚度H和注射機(jī)的閉合距離L的關(guān)系為：Lmin<=H<=Lmax開模行程與定、動模分開的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系，設(shè)計時需計算確定，在取出塑件時的注射機(jī)開模行程應(yīng)大于取出塑件所需的動、定模分開的距離，而模具推出塑件距離須小于頂出液壓缸的額定頂出行程。選用的模架在注射機(jī)上的安裝。選用模架應(yīng)符合塑件及其成型工藝的技術(shù)要求查閱模具設(shè)計手冊，選擇P3型標(biāo)準(zhǔn)模架，尺寸如下：模板墊塊推板座板導(dǎo)柱導(dǎo)套寬度長度厚度寬度長度厚度寬度長度厚度寬度長度厚度直徑直徑31531525563158019931520400315253232根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及標(biāo)準(zhǔn)模架厚度情況，可選用的注射機(jī)為：XS-ZY-125型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：理論注射量125 cm3移模行程300 mm螺桿直徑42mm最大模具厚度300 mm注射壓力119 Mp最小模具厚度200 mm鎖模力900 KN注射時間1.6 s拉桿空間260mm290mm注射方式螺桿式最大成型面積320 cm2動、定模固定板尺寸-合模方式液壓機(jī)械機(jī)器外形尺寸3.34 m0.75 m 1.55 m推出方式中心推出電動機(jī)功率11.0 kw3、塑件的注射工藝參數(shù)的確定查閱相關(guān)資料，聚碳酸酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時可根據(jù)實際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。工藝參數(shù)表干燥條件（溫度/）/(時間/h）120/>4噴嘴形式直通式溫度/240250料筒溫度/前段270300中段后段260290模具溫度/90110注射壓力/MPa110140保壓壓力/MPa4050注射時間/s05保壓時間/s2080冷卻時間/s2050成型周期/s50130成型收縮率/0.50.84、模具方案論證4.1、成型部件的整體布局方案一：模具型芯位于定模一側(cè)，杯柄結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置活動鑲塊，成型后人工取出；方案二：模具型芯位于定模一側(cè)，動模采用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，杯柄結(jié)構(gòu)內(nèi)不設(shè)置活動鑲塊；方案三：模具型芯位于動模一側(cè)，杯柄結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置活動鑲塊，成型后人工取出；方案四：模具型芯位于動模一側(cè)，同時采用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，杯柄結(jié)構(gòu)內(nèi)不設(shè)置活動鑲塊；分析對比方案一的優(yōu)點是成型結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單，但澆注系統(tǒng)布置較困難，流道較長，不利于成型，同時生產(chǎn)率較低，不符合大批量生產(chǎn)的要求。方案二在澆注系統(tǒng)布置方面與方案一有相同之處，成型困難，同時在分型脫模過程中可能存在無法順利脫模的問題，但生產(chǎn)率較第一種方案有所提高。方案三的可行性較強(qiáng)，整個模具結(jié)構(gòu)可緊湊布置。當(dāng)然，它也存在方案一生產(chǎn)率低下的缺點，具備參考價值。方案四避免了前三種方案的弊端，無論是結(jié)構(gòu)方面，還是成型方面都較為接近塑件的生產(chǎn)要求。4.2、型腔排列方式方案一：型腔對稱布置，杯柄置于中間方案二：型腔不對稱布置方案三：型腔對稱布置，杯柄置于兩側(cè)分析對比方案一結(jié)構(gòu)對稱，在注射及脫模時模具受力平衡性強(qiáng)，有利于延長模具使用壽命，同時便于成型零部件的強(qiáng)度及剛度的校核，缺點澆注系統(tǒng)較長，不利于塑件成型。方案二結(jié)構(gòu)不對稱，致使模具受力不均，會縮短模具使用壽命，同時也導(dǎo)致了熔體充模時，主流道到各塑件最遠(yuǎn)端的距離不相等，容易產(chǎn)生成型缺陷。方案三繼承了方案一的優(yōu)點，同時也達(dá)到了澆注系統(tǒng)最短的要求，在此三種可行性方案中，此方案效果最好，可定為最佳方案。4.3、澆口形式查閱相關(guān)設(shè)計手冊，對于聚碳酸酯（PC）可選用的澆口有以下幾種形式。方案一：直接澆口，又稱主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。方案二：側(cè)澆口，國外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口，側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形，改變澆口的寬度和厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時間。方案三：點澆口，又稱針點澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。分析對比方案一的澆口形式具有流動阻力小、流程短及補(bǔ)縮時間長等特點。由于注射壓力直接作用在塑件上，故容易在進(jìn)料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導(dǎo)致塑件翹曲變形。這種形式的澆口截面大，去除澆口較困難，去除后留有較大的澆口痕跡，影響塑件美觀。另外這種形式的澆口只適用于單型腔模具。方案二的澆口形式加工和修整方便，因此它是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)。由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡。但這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射壓力損失較大，對深型腔塑件排氣不利。方案三的澆口形式由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度增加塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的填充，因而對薄壁塑件以及表觀粘度隨剪切速率變化敏感的塑料成型有利。相比較之下，方案三最具備可行性，可予以采納。5、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計5.1、模具結(jié)構(gòu)形式的確定由于塑件外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求高，因此我們設(shè)計的模具要采用多型腔多分型面。根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)，模具將會采用兩個分型面。5.2、分型面的選擇選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則：1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。3) 保證塑件的精度要求。4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。5) 便于模具加工制造。6) 對成型面積的影響。7) 對排氣效果的影響。8) 對側(cè)向抽芯的影響。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。本題為杯狀塑件，經(jīng)分析可采用以水杯大口外圓為分型面的分型方式：另外，由于此塑件有杯柄結(jié)構(gòu)，故要在模具中設(shè)置側(cè)向分形機(jī)構(gòu)，以塑件的對稱面作為側(cè)向分形面。5.3、型腔數(shù)的確定型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的鎖模力來確定它的數(shù)目。單件塑件所需鎖模力約為：150.96154.18 KN，注射機(jī)公稱鎖模力500kNN*（單件所需鎖模力）<=注射機(jī)公稱鎖模力由于本題生產(chǎn)批量較大，故應(yīng)盡量使型腔數(shù)N取最大值，同時考慮到模具的側(cè)向分型，應(yīng)使型腔數(shù)N為偶數(shù)，綜合以上可確定型腔數(shù)N=25.4、確定型腔的排列方式本塑件在注射時采用一模兩件，即模具需要兩個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采用兩杯柄朝外對稱分布的型腔排列方式。5.5、澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計是模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，設(shè)計合理與否對塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量及模具的結(jié)構(gòu)、塑料的利用率等有較大影響。對澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，一般應(yīng)遵循以下基本原則。（1）了解塑料的成型性能（2）盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕（3）有利于型腔中氣體的排出（4）防止型芯的變形和嵌件的位移（5）盡量采用較短的流程充滿型腔（6）流動距離比和流動面積比的校核5.5.1、主流道的設(shè)計設(shè)計要點： a. 主流道的錐角常取24，流動性差的塑料可取36，流道壁表面粗糙度取Ra0.8um，且加工時應(yīng)沿流道軸向拋光。b.主流道始端球面凹坑半徑比注射機(jī)噴嘴球半徑大12mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.51mm；一般d=2.55mm。 c.主流道末端呈圓角過渡，圓角半徑13mm。d.主流道長度以小于60mm為佳，最長不宜超過95mm。 e.主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T10A，熱處理淬火后硬度5458HRC。根據(jù)設(shè)計手冊查得XS-Z-60型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：噴嘴前端孔徑：d0=4mm 噴嘴前端球面半徑：R012mm主流道的小端直徑：Dd+(0.51)mm=4+15mm主流道始端球面凹坑半徑： R=12+(12)mm=13mm主流道的半錐角通常為12過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用4。澆口套形式如圖：5.5.2、分流道的設(shè)計分流道在設(shè)計時應(yīng)盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和熱量損失，同時還要考慮減小流道的容積?，F(xiàn)在常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形等幾種。圓形截面的 比面積最小，但需開設(shè)在分型面的兩側(cè)，在制造時一定要注意模板上兩部分形狀對中吻合；梯形及U形截面分流道加工較容易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用的形式；半圓形截面分流道需用球頭銑刀加工，其表面積比梯形和U形截面分流道略大，在設(shè)計中也有采用。本次設(shè)計可采用圓形截面分流道。分流道截面尺寸視塑料品種、塑件尺寸、成型工藝條件以及流道的長度等因素來確定。通常圓形截面分流道的直徑在4.89.5mm內(nèi)選取。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6um左右，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮固定，形成絕熱層。形式如圖：實際加工時，用銑床銑出流道后，稍微省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機(jī)，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式。5.5.3澆口的設(shè)計模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：1) 盡量縮短流動距離。2) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。3) 必須盡量減少熔接痕。4) 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。5) 考慮分子定向影響。6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。7) 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。8) 注意對外觀質(zhì)量的影響。 以下是可選用的澆口形式：A、直接澆口。B、側(cè)澆口。C、點澆口。分析以上幾種澆口形式，同時結(jié)合塑件具體結(jié)構(gòu)特征，本模具采用點澆口形式較為合適。下圖是一種適用于一模多件的點澆口形式：5.5.4冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約1025mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進(jìn)入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的11.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積6、模具工作零件的設(shè)計與計算構(gòu)成塑料模具模腔的零件統(tǒng)稱為成型零部件。成型零件工作時，直接與塑料熔體接觸，承受熔體料流的高壓沖刷、脫模摩擦等，因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，而且還要求有合理的結(jié)構(gòu)，較高強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性。6.1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)塑件的具體形狀特征，此次設(shè)計采用組合式結(jié)構(gòu)。大體結(jié)構(gòu)如下：6.2、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計成型塑件內(nèi)表面的零件稱凸?；蛐托?，主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯和螺紋型環(huán)等。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種，此次同樣采用組合式結(jié)構(gòu)。大體結(jié)構(gòu)如下：6.3、成型零部件工作尺寸的計算計算成型零部件工作尺寸要考慮的要素：A、塑件的收縮率波動B、模具成型零件的制造公差C、模具成型零件的磨損D、模具安裝配合誤差型芯徑向尺寸的計算：Lm(52)=(1+S)LS+X 0-z=(1+0.0065)52+0.6250.30-0.12=52.5260-0.12mm型腔深度尺寸的計算：Hm(73)=(1+S)Hs-X0+z =(1+0.0065)73-0.6250.30+0.12 =73.2870+0.12mm型芯高度尺寸的計算：Hm(73)=(1+S)hs+X 0-z=(1+0.0065)73+0.6250.3 0-0.12=73.6620-0.12mmHm(34)=(1+S)hs+X 0-z=(1+0.0065)34+0.6250.250-0.1=34.3770-0.1mm中心距尺寸的計算：Cm(17)=(1+S)Csz/2=(1+0.0065)170.07/2=17.1110.035mmCm(4)=(1+S)Csz/2=(1+0.0065)40.048/2=4.0260.024mm6.4、成型零部件的強(qiáng)度與剛度的計算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則可能引起變形破壞及撓曲變形。因此應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其是精度要求較高的或大型的模具型腔，更不能單純地憑經(jīng)驗來確定型腔側(cè)壁和底板厚度。模具型腔壁厚的計算應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn)。理論分析和生產(chǎn)實踐表明，大尺寸模具型腔剛度不夠是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)，而對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力，因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾，所以，設(shè)計型腔壁厚應(yīng)以滿足強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。計算強(qiáng)度、剛度時考慮的要素：塑件成型過程中不產(chǎn)生溢料，當(dāng)高壓熔體注入型腔時，模具型腔的某些配合面會產(chǎn)生間隙，間隙過大則出現(xiàn)溢料，查閱相關(guān)手冊，得到：聚碳酸酯的允許變形值<=0.060.08mm。保證塑件的尺寸精度，某些塑件個別部位的尺寸精度比較高，這就要求模具型腔應(yīng)具有很好的剛性，以保證塑料熔體注入型腔時不產(chǎn)生較大的彈性變形。保證塑件的順利脫模，如果型腔剛度不足，在熔體高壓作用下型腔會產(chǎn)生過大的彈性變形，當(dāng)變形量超出塑件的收縮率時，塑件周邊將被型腔緊緊包住而難以脫模，因此型腔的允許彈性變形量應(yīng)小于塑件壁厚的收縮值，即：<ts保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量；t塑件壁厚，mms塑件的收縮率。由于型腔的形狀、結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，同時在成型過程中模具受力狀況也很復(fù)雜，一些參數(shù)難以確定，對型腔壁厚作精確的計算幾乎是不可能的。因此只能從實用觀點出發(fā)，對具體的情況作具體的分析，建立接近實際的力學(xué)模型，確定較為接近實際的計算參數(shù)，采用工程上常用的近似計算法，以滿足設(shè)計上的需要。對于不規(guī)則的型腔，可簡化為規(guī)則型腔進(jìn)行近似計算。本次的模具型腔可簡化為圓形型腔進(jìn)行側(cè)壁和底板厚度的計算。組合式圓形型腔側(cè)壁可看作是兩端開口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當(dāng)型腔受到熔體高壓作用時，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過大會導(dǎo)致溢料。以下幾式中：P型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，取119MPa;型腔材料泊桑比，取0.3;E型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取2.06105MPa；r型腔內(nèi)壁半徑，r=35；允許彈性變形量，取0.06mm；抗拉強(qiáng)度，取550MPa；按剛度條件計算壁厚為：S>=r(1-+E/rp)/( E/rp-1)0.5-r>=35(1-0.3+2.061050.06/35119)/(2.061050.06/35119-0.3-1)0.5-35>=17.5mm按強(qiáng)度條件計算壁厚為：S>=r/( -2p)0.5-r>=35550/(550-2119)0.5-35>=11.9mm按剛度條件計算底板厚度為：h>=(0.74pr4/E)1/3>=(0.74119354/2.061050.06)1/3>=22.2mm按強(qiáng)度條件計算底板厚度為：h>=(1.22pr2/)0.5>=(1.22119352/550)0.5>=18.2mm另外，以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)可供參考：圓形型腔內(nèi)壁直徑(mm)型腔壁厚(mm)模套壁厚(mm)>50601025>60701128>70801232>80901335動模支承板厚度可參考下面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：塑件在分型面上的投影面積/cm2支承板厚度/mm<51551015-20105020-255010025-3010020030-40>200>407、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計7.1、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形或半球形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。由于半球形加工困難，所以導(dǎo)柱前端形式以錐臺形為多。材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼或者T8、T10鋼，硬度為5458HRC。導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8m，導(dǎo)向部分的表面粗糙度為Ra=0.80.4m。數(shù)量及布置 導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻布置在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度（導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的11.5倍）。為確保合模時只能按一個方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱對稱布置的方式。配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合，導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7。7.2、導(dǎo)向孔的設(shè)計形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔最好做成通孔，以利于排除孔內(nèi)的空氣。如果模板較厚，導(dǎo)孔必須做成盲孔時，可在盲孔側(cè)壁上打一小孔排氣或在導(dǎo)柱的側(cè)壁磨出排氣槽。材料 與導(dǎo)柱相同。固定形式及配合精度 直導(dǎo)柱用過盈配合嵌入模板，為了增加導(dǎo)套鑲?cè)氲睦喂绦裕乐归_模時導(dǎo)套被拉出來，可以用止動螺釘緊固。帶頭導(dǎo)套用過渡配合鑲?cè)肽０?，?dǎo)套固定部分的粗糙度為Ra=0.8m,導(dǎo)向部分粗糙度為Ra=0.80.4m。8、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向三大部分組成。推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求：設(shè)計推出機(jī)構(gòu)時應(yīng)盡量使塑件留于動模一側(cè)塑件在推出過程中不發(fā)生變形或破壞被損壞塑件的外觀質(zhì)量合模時應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動作可靠塑件注射成型后，塑件在模內(nèi)冷卻定型，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，當(dāng)其從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對底部無孔的筒、殼類塑件，脫模推出時還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計脫模斜度，另外，塑件剛開始脫模時，所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移動的摩擦力。復(fù)位形式的設(shè)計由于塑件形狀特殊，在模具中放置復(fù)位桿較困難，故模具采用彈簧復(fù)位的形式。9、側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計側(cè)抽距離：S=S1+23=3031mm式中S1-側(cè)成型零件位置點與不妨礙塑件軸向推出之極限相關(guān)點間的距離。側(cè)向抽拔力的估算： F=Lhp（cos-sin）=2157310(0.390.9397-0.3420)=3842.6N L-側(cè)型芯成型部分的截面平均周長； h-側(cè)型芯成型部分的高度；p-塑件對側(cè)型芯的包緊力，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件脫模時取p=812MPa； -塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)（查表得：0.39）； -側(cè)型芯的脫模斜度。斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，動作可靠，加工制造方便，廣泛應(yīng)用于抽拔距和抽拔力不太大的場合。其結(jié)構(gòu)要素組成是斜導(dǎo)柱、側(cè)滑塊、導(dǎo)滑槽、楔緊塊與側(cè)滑塊的定位裝置。9.1、斜導(dǎo)柱設(shè)計9.1.1、斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)與裝配 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式如圖所示。材料一般采用T8、T10，也可用20鋼以滲碳處理，要求硬度5560HRC。斜導(dǎo)柱與模板固定孔間的配合采用H7/m6，與滑塊導(dǎo)滑孔間采用H11/b11的間隙配合，或采用0.51mm的雙邊間隙值；當(dāng)要求滑塊運動滯后于開模運動時，可采用23mm的雙邊間隙值。斜導(dǎo)柱安裝傾角的取值；當(dāng)側(cè)抽拔方向垂直于開模方向時，12<=<=25,這里取20。9.1.2、斜導(dǎo)柱的截面尺寸 按斜導(dǎo)柱所受最大彎曲應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力來計算。當(dāng)抽拔方向垂直于開模方向時，彎曲力N計算式如下：N=F/cos（1-2ftg-f2） =3842.6/0.9397(1-20.150.364-0.0225) =4709.6N式中 F-側(cè)抽芯力（N）； f-鋼材之間的摩擦系數(shù)，通常取0.15；其余符號同上。斜導(dǎo)柱有效導(dǎo)滑長度L4的計算公式： L4=Scos/sin=30/0.342=87.7mm式中 S-抽芯距（30mm）； -側(cè)滑塊滑出方向與垂直于開模方向的夾角（0）。針對圓形截面斜導(dǎo)柱直徑： d=(10NL4/)1/3 =(4709687.7/) 1/3 20mm式中 -斜導(dǎo)柱材料的許用應(yīng)力（MPa）； N-垂直作用在斜導(dǎo)柱上的彎曲力（N）。9.1.3、斜導(dǎo)柱的長度及完成側(cè)抽芯所需要的開模行程H的計算斜導(dǎo)柱長度的計算公式為：L=L1+L2+L3+L4+L5= tg D/2+hcos+tgd/2+L4+L5 =0.36425/2+200.9397+0.36420/2+87.7+8 =122.7mm式中 -斜導(dǎo)柱軸線與主開模方向的夾角（20）； L5-錐臺長度，可取d/3或815mm完成側(cè)抽芯所需的開模行程為： H=S（ctgcossin）=302.747=82.41mm式中，當(dāng)側(cè)滑塊滑出方向偏向?qū)е惭b側(cè)時，取式中的“+”；當(dāng)側(cè)滑塊的滑出方向偏離導(dǎo)柱安裝側(cè)時，式中取“-”；其他符號同上。9.2、側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計9.2.1、側(cè)滑塊的結(jié)構(gòu)形式 側(cè)滑塊分整體式與組合式。這里采用整體式結(jié)構(gòu)。9.2.2、側(cè)滑塊的結(jié)構(gòu)尺寸 側(cè)滑塊上斜導(dǎo)孔的直徑與傾角應(yīng)保證能與斜導(dǎo)柱實現(xiàn)H11/b11的間隙配合。9.2.3、側(cè)滑塊的導(dǎo)滑形式 側(cè)滑塊的導(dǎo)滑形式設(shè)計為如下結(jié)構(gòu)：導(dǎo)滑槽應(yīng)有足夠的長度，其與滑塊的滑動配合長度常取滑塊寬度的1.5倍，必要時可適當(dāng)加長以保證完成側(cè)抽后還有2/3的滑塊長度留在導(dǎo)滑槽內(nèi)?；瑝K與導(dǎo)滑槽配合面的配合精度一般采用H8/f8或H8/f7，其余各對應(yīng)面間均留0.51mm的間隙。9.2.4、側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的材料及表面處理 滑塊與導(dǎo)滑槽的材料都常用45鋼、T8和T10，滑動部分表面淬火，要求滑塊的導(dǎo)滑面硬度等于或大于40HRC，導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑面硬度常取5256HRC；另外側(cè)滑塊上成型部分表面熱處理硬度大于或等于50HRC?；瑝K與導(dǎo)滑槽的滑動配合面的表面粗糙度Ra<=0.63m。9.3、楔緊塊的設(shè)計 楔緊塊的作用就是使側(cè)滑塊在模具閉合后能精確復(fù)位，并鎖緊側(cè)滑塊，以承受注射成型時熔體對側(cè)型芯的壓力。楔緊塊的楔緊斜面的傾角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的安裝傾角，一般取=+23。楔緊塊楔緊面的熱處理硬度為5458HRC。設(shè)計總結(jié)以前做設(shè)計都是手工完成，此次畢業(yè)設(shè)計所牽涉到的圖紙以及設(shè)計說明書均通過計算機(jī)輔助完成，這首先讓我體會了計算機(jī)輔助設(shè)計在機(jī)械行業(yè)的重要性和實用性。此次設(shè)計是一項系統(tǒng)性的工程，從自主選題到方案規(guī)劃、方案論證、說明書編寫最后到繪制工程圖，后期整理、完善、標(biāo)準(zhǔn)化，每一步都需要我們認(rèn)真對待，否則很難做到設(shè)計的完整、準(zhǔn)確、一致。一套模具作下來，需要完成許許多多個零部件的尺寸及工藝編制，它們的設(shè)計順序也需要認(rèn)真安排，否則就會導(dǎo)致返工的情況。做設(shè)計，特別是機(jī)械類設(shè)計，準(zhǔn)備工作很重要，如果準(zhǔn)備不足，就會在設(shè)計時一旦遇到問題就卡在那里，耽誤整個工作進(jìn)程。有些同學(xué)喜歡“前緊后松”，我覺得這樣做并不好，他只會增加你的懶惰性和對他人的依賴性，長期下去，會使整個人不思進(jìn)取，失去斗志。由于在此之前作過幾次課程設(shè)計，所以在說明書編寫方面沒有太大問題，只要按部就班，說明書的編寫不會遇到什么麻煩，但在后期整理時，就會用到word等辦公軟件，這也是對我們業(yè)余技能的一次考驗。如果這些軟件用不熟練，會很影響工作進(jìn)度，特別要注意的是，越到后期，越要做好設(shè)計資料的備份工作，一旦資料丟失，那將是毀滅性的災(zāi)難。在繪制工程圖的時候，要經(jīng)常與指導(dǎo)老師進(jìn)行交流，相比之下，老師在實際生產(chǎn)中還是很有經(jīng)驗的，有些拿不準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)性問題要及時向老師交換意見，這樣會使自己的設(shè)計更具備可行性。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己在計算機(jī)操作方面還不很熟練，在今后的工作當(dāng)中需再接再厲，以實現(xiàn)進(jìn)一步的提高。最后再次感謝在此次設(shè)計中幫助過我的所有同學(xué)和老師們，沒有他們的無私付出也不會有今天的結(jié)果，我想由衷地說：謝謝你們！參考文獻(xiàn)1楊占堯主編.塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.82程志遠(yuǎn)主編.實用注塑模設(shè)計手冊. 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