蓋板注塑模設(shè)計

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畢 業(yè) 論 文題 目 蓋板注塑模設(shè)計學(xué)生姓名學(xué) 號院 系專 業(yè)班 級指導(dǎo)教師顧問教師年十月摘 要摘 要本設(shè)計是蓋板的注塑模具的設(shè)計。通過調(diào)研分析該模具設(shè)計了澆注系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和抽芯系統(tǒng)等，分型面選擇最大化的橫截面。該塑件所采用材料為：聚丙烯（PP ）它來源廣泛，合成工藝較簡單、密度小、價格低、加工成型容易。確定注塑機為國產(chǎn)注射機 SZ-300/60，但由于模具比較特殊，為一模 2 件，無分流道。設(shè)計中先計算塑件的尺寸，確定尺寸精度；然后注射機的選擇；最后檢查注塑機參數(shù)，包括厚度，模具安裝尺寸，模具閉模行程，注塑機鎖模力等參數(shù)。并通過 CAD、UG 設(shè)計軟件繪制的蓋板注塑模具的零件圖、裝配圖等。關(guān)鍵詞：塑料件；分型面；澆口；工藝分析 AbstractIAbstractThis design is the cover of injection mold design.Through the research analysis the mould design the gating system, ejection system, cooling system and core pulling, etc., the cross section of maximizing the parting surface selection.Material is used by the plastic parts: polypropylene (PP) it sources, synthesis process is simple, small density, low price, easy processing and molding.Determine the injection molding machine injection machines made in China for SZ - 300/60, but because the mould is special, for exactly 2 pieces, no shunt.The size of the first calculation in the design of plastic parts, determine the dimensional accuracy;Then the choice of injection machine;Final inspection injection molding machine parameters, including the thickness, mold installation size, mold closing schedule, parameters such as injection molding machine clamping force.And through the drawing of cover plate injection mould CAD, UG design software of part drawing, assembly drawing, etc.Keywords: Cabinet,Parting,surface,Runner,Process analysis 目 錄II目 錄摘 要 IABSTRACTII第一章 緒論 .11.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位 11.2 我國模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 .21.3 我國模具技術(shù)發(fā)展的趨勢 .2第二章 塑件分析 .52.1 塑件形狀 52.2 塑件材料選擇 .52.3 制品質(zhì)量 .62.4 尺寸精度 .62.5 表面粗糙度 .72.5.1 制品表面粗糙度的選擇 72.5.2 熱塑性塑料產(chǎn)生的常見性表觀質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因 7第三章 注塑成型工藝條件 .93.1 注塑成型工藝簡介 93.2 注塑成型工藝條件 .10第四章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 .114.1 分型面位置的確定 .114.2 型腔數(shù)量的確定 11第五章 注塑機的選擇及校核 .135.1 選擇注塑機 135.2 注塑機的校核 135.2.1 最大注塑量的校核 135.2.2 鎖模力的校核 135.2.3 塑化能力的校核 145.2.4 噴嘴尺寸校核 145.2.5 定位圈尺寸校核 145.2.6 模具外形尺寸校核 155.2.7 模具厚度校核 155.2.8 模具安裝尺寸校核 15第六章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 .176.1 主流道 176.2 分流道與澆口 .186.3 澆口系統(tǒng)的計算 .186.3.1 剪切速率的校核 186.3.2 主流道剪切速率校核 18目 錄III6.3.1 澆口剪切速率的校核 19第七章 成型零件的工作尺寸計算 .217.1 成型零件工作尺寸的計算 .217.2 型腔壁厚、支撐板厚度的確定 .23第八章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 .258.1 在設(shè)計脫模推出機構(gòu)是應(yīng)遵循下列原則。 .258.2 脫模力的計算 .258.3 推桿設(shè)計 .25第九章 溫度調(diào)節(jié)與導(dǎo)向定位設(shè)計 .279.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 .279.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計： .279.2.1 設(shè)計原則 279.2.2 冷卻時間的確定 279.3 導(dǎo)向與定位機構(gòu) .28第十章 抽芯系統(tǒng)設(shè)計 .2910.1 概念 .2910.2 斜推桿的設(shè)計要點 .2910.3 斜推桿傾斜角的確定 .30第十一章 裝配圖設(shè)計 .3311.1 模具的裝配 .3311.2 試模 .33總結(jié)與展望 .35致 謝 .36參考文獻 .370第一章 緒論1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。在中國模具工業(yè)的振興和發(fā)展，越來越多的人所關(guān)注和重視。在電子，汽車，電機，電器，儀器，儀表，家用電器，通訊產(chǎn)品，如 60 到 80%的零部件，都要依靠模具成型。具有高精度，模具生產(chǎn)的零件的高復(fù)雜性，高一致性，高生產(chǎn)率和低消耗，是不能被其他的加工和制造方法的匹 配。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍，一百倍。高和低的模具生產(chǎn)技術(shù)水平，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志，在很大程度上，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具的具體形狀的成型產(chǎn)品的使用有一定的形狀和大小的工具。廣泛應(yīng)用于各種材料加工行業(yè)提供各種模具。如砂模鑄造金屬的使用或壓鑄模具，金屬壓力加工用鍛模，冷卷，等各種模具。對模具的要求是：全面生產(chǎn)尺寸精度，外觀，物理性能等各方面都符合產(chǎn)品的公共部門的要求。用于高效率和高自動化模具角度易于操作；從模具制造，結(jié)構(gòu)合理，易于制造的角度來看，成本低。模具影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀，尺寸，表面粗糙度，分型面，到門和排氣槽位置以及脫模方式等，對尺寸精度和形狀的產(chǎn)品和零件精度的物理性能，機械性能，電性能，和大小的內(nèi)部應(yīng)力和各向同性的，外觀質(zhì)量，表面完成，氣泡，凹陷，燃燒，銀紋等都有十分重要的影響。第二，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對運行影響很大難度。在大規(guī)模生產(chǎn)的塑料制品，應(yīng)盡量減少開模具的過程中，模具和零件的過程中，手工勞動，因此，自動脫模機構(gòu)，結(jié)合模型經(jīng)常被用于自動化生產(chǎn)，確保產(chǎn)品能自動脫落，從模具。產(chǎn)品附加的模具成本也可能會受到影響。當(dāng)批量不大，模具上的零部件成本占成本將會很大，這時應(yīng)盡可能使用，結(jié)構(gòu)合理、簡單的模具，以降低成本。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備，先進的模具是必不可少的，三個重要的因素，尤其是模具實現(xiàn)材料加工工藝的要求，使用塑料零件和造型設(shè)計起著重要的作用。有效的自動設(shè)備也只能放在自動生產(chǎn)模具可能發(fā)揮其作用，生產(chǎn)和更新是模具制造和更新的前提。由于產(chǎn)品品種和生產(chǎn)需求量非常大，也提出了越來越高的要求，模具。因此促進模具的不斷發(fā)展。近年來，模具增長很快，效率高，自動化，大，小，精度高，在大比例的模具生產(chǎn)模具的壽命。從模具設(shè)計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：（1）深化理論研究第一章 緒論1在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計，擁有經(jīng)驗豐富的設(shè)計階段逐步向技術(shù)設(shè)計理論的發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大提高。（2）效率高、自動化大量用于各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動配合先進的模具成型機械，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起到了很大的作用。（3）超小型、高精度由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴大，出現(xiàn)了各種大，精度高，成型模具的壽命，為了滿足這些要求，開發(fā)了各種高強度，高硬度，高耐磨性和易加工，熱處理變形小，導(dǎo)熱性，良好的成型材料。（4）創(chuàng)新的模具制造工藝在模具制造過程，縮短模具制造周期，降低工作臺，在模具加工技術(shù)的提高，特別是異型模具加工 1.2 我國模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀1980 年代以來，我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展提出了更高的要求，模具行業(yè)，以及模具的發(fā)展提供了巨大的力量。目前，中國有超過 17000 的長電模具生產(chǎn)，工人超過 50。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。增加對科技進步的投入，技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要推動力。此外，許多研究機構(gòu)和大學(xué)也進行了模具技術(shù)的研究和開發(fā)。中國塑料模具行業(yè)從開始到現(xiàn)在，經(jīng)過半個多世紀以來，已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，模具水平有了較大幅度的提高。在大型模具已能生產(chǎn) 48（122 厘米）的大屏幕彩色電視機塑料外殼注射模，6.5 公斤的大容量洗衣機的全套塑料模具，保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具，塑料零件，已能生產(chǎn)照相機的模具，多型腔小模數(shù)齒輪模具和封裝模具。經(jīng)過多年的努力，在模具的 CAD / CAE / CAM 技術(shù)，模具加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速成型技術(shù)，新模具材料已取得重大進展，等等；在提高模具質(zhì)量，縮短模具設(shè)計制造周期，等。1.3 我國模具技術(shù)發(fā)展的趨勢隨著高新技術(shù)如電子，信息的不斷發(fā)展，提出以下我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢。（1）模具的 CAD / CAE / CAM 集成，立體化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展（2）模具制造的精度，效率高的方向發(fā)展，復(fù)雜的和多功能的2（3）經(jīng)濟的快速模型制作技術(shù)的應(yīng)用（4）特種加工技術(shù)的進一步發(fā)展（5）的研究和發(fā)展模具自動加工系統(tǒng)（6）模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速（7）模具工業(yè)新技術(shù)，新思路和新模式逐漸獲得批準另一方面，隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和提高模具行業(yè)作為一個整體，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計，生產(chǎn)，管理理念和管理模式。主要包括：適應(yīng)柔性制造技術(shù)模具單件生產(chǎn)的特點；創(chuàng)造最佳的管理和精益生產(chǎn)效率；提高并行工程的快速應(yīng)變能力，虛擬制造和全球敏捷制造，網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)模式；模具標準件的應(yīng)用越來越廣泛（模具和規(guī)范模具標準件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造費用）。廣泛使用的標準件，對生產(chǎn)勞動的合作模式劃分的部分；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展與綠色設(shè)計與制造的環(huán)保要求，等在塑件的注塑模具生產(chǎn)，是一種廣泛使用的制造過程。注射模的基本原理是固體聚合物注入模腔熔融狀態(tài)下，冷卻后，然后是在模具。因此，注塑模具的過程中涉及到灌漿期，冷階段和射血期。通過成型周期主要決定是注塑模具的工藝過程，冷卻時間是最重要的一步。形成冷卻時間確定塑件的生產(chǎn)速度。很長一段時間，在現(xiàn)代工業(yè)中，具有很強的相關(guān)性的時間和成本，更高的較長的生產(chǎn)成本。減少一部分的冷卻時間將大大提高生產(chǎn)效率和降低成本。所以在一個典型的形成過程，是理解和優(yōu)化熱傳遞非常重要。注塑模具和注塑成型經(jīng)濟行為之間的熱交換起著決定性的因素。要達到穩(wěn)定狀態(tài)（即，當(dāng)可釋放）模型的熱釋放。需要時間來達到這種狀態(tài)被稱為部分冷卻或凍結(jié)時間。正確的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計必須使聚合塑料件和模具之間的最佳傳熱。在傳統(tǒng)的模具型腔和型芯，通過在直孔創(chuàng)建，然后通過冷卻劑引導(dǎo)聚合塑料多余的熱量，可以減少冷卻時間實現(xiàn)。這種加工孔的方法依賴于通用的加工技術(shù)，如鉆孔，但不是在復(fù)雜輪廓形狀的通道或三維空間的隱蔽部分的生產(chǎn)。在一個注塑成型工藝方法的形狀型腔和型芯的另一個合適的提供了一個更好的傳熱方案，從而優(yōu)化循環(huán)。這種方式使用不同的渠道平面輪廓縱橫交錯，死盡可能接近的表面一樣，為了增加聚合物的熔融吸熱，該方法保證了冷卻的一致性和效率的塑料件。目前，在快速原型技術(shù)的使用，直接金屬沉積（DMD ），例如，直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）和許多先進的計算機輔助工程（CAE）軟件，更有效的冷卻方式可以通過復(fù)雜的布局和橫截面的設(shè)計和制造。第一章 緒論34第二章 塑件分析2.1 塑件形狀蓋板零件如圖 2-1 所示。圖 2-1 蓋板2.2 塑件材料選擇塑料制件在工作過程中，這就要求噴嘴材料要有比較好的耐高沖擊性能。并且塑料制件的噴嘴還會經(jīng)常經(jīng)受高溫和低溫，因此對材料的熱變形溫度和脆化溫度有一定要求。綜合考慮使用性能、加工性能、經(jīng)濟條件和原料情況，選擇材料 PP。該塑件所采用材料為：聚丙烯（PP ）。它來源廣泛，合成工藝較簡單、密度小、價格低、加工成型容易。拉伸強度、壓縮強度等都比低壓聚乙烯高，還有很突出的剛性和耐折疊性，以及優(yōu)良的耐腐蝕性和電絕緣性。但沖擊性能不足，低溫條件下易脆裂，且成型收縮率較大，熱變形溫度不高，但可以通過改性改善。它主要的成形特性如下：（1）結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬長期接觸易發(fā)生分解。（2）流動性極好，溢邊值 0.003mm 左右。（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢。第二章 塑件分析5（4）成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、方向性強。（5）注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于 50℃以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90℃以上易發(fā)生翹曲、變形。（6）塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應(yīng)力集中如表 2-1 所示。表 2-1 聚丙烯成型條2.3 制品質(zhì)量計算塑件重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。根據(jù)設(shè)計手冊可查得 PP 的密度為 ρ=0.9g/cm 3成型收縮率成:2% 成型溫度：180～200℃。計算塑件的體積：V=24.8cm3（通過軟件計算）計算塑件重量：W=Vρ＝ 24.8cm3×0.9g/cm3=22.32g考慮到塑件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，需求量中等固采用一模 2 件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有的設(shè)備等情況，初步選用注射機為 SZ-300/60。2.4 尺寸精度由于改制件未標注公差，查（《塑料成型模具》P7 表 2-1-1、2-1-2）取MT5，B 類公差。后段 160～170中段 200～220塑料名稱 聚丙烯料筒溫度（℃）前段 180～200縮寫 PP 注射壓力（MPa） 70～120注射成形機類型 螺桿式 注射時間（s） 0～5密度（g/cm 3） 0.90～0.91 保壓時間（s） 20 ～60比容（ml/g ） 1.92 冷卻時間（s） 15～50收縮率（% ） 1.0～2.5 總周期（s ） 40～120噴嘴溫度（℃） 170～190 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 48溫度（℃） 70～85干燥時間（h） 2適用注射機類型 螺桿式柱塞式均可模具溫度（℃） 40～80 后處理 無62.5 表面粗糙度2.5.1 制品表面粗糙度的選擇該制品為不透明制品，非配合表面和隱藏的面可取較大的表面粗糙度。同時可利用這種表面粗糙度的差異使塑件在開模時更加有力的包住型芯，而留在型芯上。制件各處具體的表面粗糙度在后文將陸續(xù)介紹。2.5.2 熱塑性塑料產(chǎn)生的常見性表觀質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因熱塑性塑料常見表觀質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因如表 2-2 所示。表 2-2 熱塑性塑料常見表觀質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因制品表觀缺陷 產(chǎn)生的原因塑件不完整①注射量不夠，加料量及素化能力不足；②料桶、噴嘴及模具溫度低；③注射壓力太低；④注射速度太慢或太快；⑤流道或澆口太小，澆口數(shù)目不夠，位置不當(dāng)；⑥飛邊溢料太多；⑦塑件壁厚太薄，形狀復(fù)雜且面積大；⑦原料流動性太差，或含水分及揮發(fā)物多塑件四周飛邊過大①分型面貼和不嚴，有間隙，型腔和型芯部分滑動零件間隙過大；②模具強度和剛性差；③料桶、噴嘴及模具溫度太高；④注射壓力太大、鎖模力不足或鎖模機構(gòu)不良，注射機定、動模板不平行；⑤原料流動性太大；⑥加料量過多塑件有氣泡①塑料干燥不良，含水分或揮發(fā)物；②料溫高，加熱時間長，塑料存在降解、分解；③注射速度太快；④注射壓力太小；⑤模溫太低，易出真空泡；⑥模具排氣不良塑件凹陷①加料量不足；②料溫太高，模溫也高，冷卻時間短；③塑件設(shè)計不合理，壁太厚或厚薄不均④注射及保壓時間太短；第二章 塑件分析7⑤注射壓力不足；⑥注射速度太快；⑦澆口位置不當(dāng)，不利于供料；塑件尺寸不穩(wěn)定①注射機的電氣，液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定；②加料量不穩(wěn)定；③塑料顆粒不均，收縮率不穩(wěn)定；④成型條件（溫度、壓力、時間）變化，成型周期不一致；⑤澆口太小，多型腔時各進料口大小不一致，進料不平衡；⑥模具精度不良，活動零件動作不穩(wěn)定，定位不準確；塑件粘模①注射壓力太高，注射時間太長或太短；②模具溫度太高；③澆口尺寸太大或位置不當(dāng)；④模腔表面粗糙度過大或有劃痕；⑤脫模斜度太小，不易脫模；⑥推出位置結(jié)構(gòu)不合理熔接痕料溫太低，塑料流動性太差②注射壓力太小，注射速度太低；③澆口系統(tǒng)流程長，截面積小，進料口尺寸及形狀、位置不對，料流阻力大；④塑件形狀復(fù)雜，壁太?。虎堇淞涎ㄔO(shè)計不合理塑件表面出現(xiàn)波紋①料溫低，模溫、噴嘴溫度也低；②注射壓力太小，注射速度低；③冷料穴設(shè)計不合理；④塑料流動性差；⑤模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理；⑥流道曲折、狹窄，表面粗糙塑件翹曲變形具溫度太高，冷卻時間不夠；塑件形狀設(shè)計不合理，薄厚不均，相差太大，強度不足；嵌件分布不合理，預(yù)熱不足；④塑料分子取向作用太大；⑤模具推出位置不當(dāng)，受力不均；⑥保壓補縮不足，冷卻不均，收縮不均；塑件分層脫皮①不同塑料混雜；②同種塑料不同級別相混；③塑化不均勻；原料污染或混入異物8第三章 注塑成型工藝條件3.1 注塑成型工藝簡介在加熱筒第一注塑機熔體注射成型塑料熱，然后通過柱塞或往復(fù)螺桿將熔融擠到閉合的模具型腔成型的一種方法。它不僅可以高生產(chǎn)率和高精度的情況下，高質(zhì)量的產(chǎn)品，加工塑料的品種和更廣泛的應(yīng)用，因此，注射成型是一種重要的成型在塑料加工方法。一般分為三個階段的工作如圖 3-1 所示。圖 3-1 注塑成型壓力—時間曲線（1）材料準備：為了使注射能順利進行，保證產(chǎn)品質(zhì)量，成型前有一系列的準備工作。包括材料的顆粒，外觀色澤，雜質(zhì)含量，如檢驗，測試了它的流動性，熱穩(wěn)定性和收縮率，等塑料吸水性強，應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱干燥，以保證順利脫模，塑料制品的一部分還需要選擇脫模劑。（2）注射成型工藝：塑料氣缸內(nèi)經(jīng)增塑流，流入模腔可分為注射，壓力，回流，冷卻四個階段，注射成型工藝可以在圖 2 中的表達。在 T0 圖在螺桿或柱塞的名義開始融化的時刻；當(dāng)腔內(nèi)充滿熔體（t＝T1），熔體壓力迅速上升，達到最大的 P0。從時間 T1 和 T2，塑料仍然在螺桿（或柱塞），熔體的壓力下將繼續(xù)流入模腔以彌補冷卻收縮造成的差距。由于塑料仍在流動，溫度下降，定向分子（在固化，最后在腔壁的分子鏈的另一端沿流動方向）容易凝結(jié)，所以這一階段是在一個分子的取向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子取向程度越高。從螺桿開始到結(jié)束（時間從 T2 到 T3），因為該腔內(nèi)的壓力高于流道，熔體流動后，將使腔體內(nèi)的壓力迅速下降的發(fā)生?；貋硪呀?jīng)在門在熔融縮聚。第三章 注塑成型工藝條件9（3）后處理部分：注塑產(chǎn)品剝離或機械加工后，往往需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮筇幚恚蕴岣弋a(chǎn)品的性能和提高尺寸穩(wěn)定性；再加工的產(chǎn)品主要是退火和濕處理。3.2 注塑成型工藝條件（1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。（2）壓力；注射成型過程中需要控制的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。根據(jù)經(jīng)驗值 PP 料的注塑壓力為 40-70MPa。（3）時間；完成一次注塑成型所需要的時間稱為注塑周期或稱總周期。它由充模、保壓時間、冷卻和加料（包括預(yù)塑化）時間以及開模、輔助作業(yè)（如涂擦脫模劑、安裝嵌件等）和閉模時間組成。其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3-5 秒，保壓時間一般為 20-120 秒，冷卻時間一般為 30-120 秒。根據(jù)塑件的形狀、壁厚、材料等因素，注塑周期初定為 60 秒，后處理溫度 110℃，保溫時間 2 小時。10第四章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式當(dāng)塑件的結(jié)構(gòu)和所用的材料滿足成型工藝的要求后，就需要考慮塑件的分型面位置，確定采用單型模腔還是多型模腔來進行生產(chǎn)，這樣就初步確定模具的結(jié)構(gòu)形式，為后續(xù)的設(shè)計計算提供依據(jù)。4.1 分型面位置的確定模具上用來取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)可分離和接觸的表面稱為分型面如圖 4-1 所示。分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點：（1）分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處；（2）不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對外觀有明確要求的塑件；（3）有利于保證塑件的精度要求；（4）有利于模具加工，特別是型腔的加工；（5）有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置；（6）便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊；（7）盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需鎖模力；（8）便于嵌件的安裝；（9）型芯應(yīng)置于開模方向。圖 4-1 分型面圖4.2 型腔數(shù)量的確定考慮到塑件比較大，因此型腔形似選擇一模 2 件如下圖 4-2 所示。一模 2 件與多型腔相比，具有以下優(yōu)點：塑件的形狀和尺寸精度始終一致；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計制造、維修大為簡化。第四章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式11圖 4-2 塑件三維造型12第五章 注塑機的選擇及校核5.1 選擇注塑機塑件的體積:V=24.8cm3塑件的質(zhì)量：M=0.9x24.8=22.32g流道凝料 V’=0.6V ；根據(jù)實際注射量應(yīng)小于 0.8 倍公稱注射量原則確定注塑機為國產(chǎn)注射機 SZ-300/60，其主要技術(shù)參數(shù)如下表 5-1 所示。表 5-1 注射機參數(shù)型號 SZ-300/60螺桿直徑（mm） Φ35注射容量（cm 3 或 g） 300`注射壓力（N/cm 3） 150鎖模力 （KN） 600最大注射面積（cm 2） 14.05模具厚度（mm） 150～550模板行程（mm） 300噴嘴球半徑（mm） 10噴嘴孔直徑（mm） 4噴嘴伸出量（mm） 20頂出行程（mm） 80外形尺寸（m * m * m） 3.9 X 1.3 X 1.85.2 注塑機的校核5.2.1 最大注塑量的校核為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的 35%~75%范圍內(nèi)，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。V =V+0.6V= 39.68cm； 滿足要求。5.2.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：F＞K A ·P分 型第五章 注塑機的選擇及校核13＞1.2×1/4×3.14×1122×25×10 6＞295.42KN因此鎖模力滿足要求。式中 :F 注塑機額定鎖模力：1600KN； K 安全系數(shù)，取 K=1.2； 5.2.3 塑化能力的校核由初定的成型周期為 60 秒計算，實際要求的塑化能力= 成 型 周 期每 次 實 際 注 射 量即：217.6/60=3.63（g/s ），遠小于注塑機的塑化能力 22.2（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。5.2.4 噴嘴尺寸校核在實際生產(chǎn)過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑取比注射機噴嘴球面半徑 R1 大 1～2 mm，主流道小端直徑 D 取比注射機噴嘴直徑 d 大 0.5～1 mm，如圖 5-1 所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。圖 5-1 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系由于本次選擇的注塑機噴嘴球半徑為 10mm，噴嘴口直徑 4mm，噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系如上圖 5-1 所示。5.2.5 定位圈尺寸校核模具安裝在注塑機上必須使模具中心線與料筒、噴嘴的中心線相重合，定位圈與注塑機固定模板上的定位孔呈間隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，對小型模具為 8mm~10mm，對大型模具為 10mm~15mm。此外，對中小型模具一般只在定位模板上設(shè)置定位圈，對大型模具可在動、定模板上同時設(shè)置定位圈。14本次設(shè)計的模具只在定模板上設(shè)置定位圈，定位孔直徑為 100mm，定位圈的高度為 10mm。定位圈形式如圖 5-2 所示。圖 5-2 定位圈5.2.6 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。模具外形尺寸設(shè)計為 350×400mm，滿足要求。5.2.7 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：Hmin Hm Hmax?150mm 331mm 550mm式中：H ——所設(shè)計的模具厚度 331 mm； Hmin——注塑機所允許的最小模具厚度 150 mm；H max——注塑機所允許的最大模具厚度 550 mm；5.2.8 模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為 350×400 屬中，小型模具，所以采用壓板固定法。第六章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計1516第六章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，首先選擇澆口的位置，流道及澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則。（1）流道應(yīng)盡量少彎折，表面粗糙度為 R0.8 ~1.6 。m?（2）應(yīng)考慮到模具是一模 2 件還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)按型腔布局設(shè)計，盡量與模具中心線對稱。（3）單型腔模具投影面積較大時，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，不然會照成注射時模具的受力不均。（4）設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。（5）一腔多模時，應(yīng)防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。（6）在設(shè)計澆口時避免塑料熔體直接沖擊直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。（7）在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可以縮短填充時間。（8）能順利的引導(dǎo)塑件熔體填充各個部位，并在填充過程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。（9）在成批生產(chǎn)塑件時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。（10）若是主流道型澆口，因主流到處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。（11）澆口的位置應(yīng)保證塑料熔體順利地流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。（12）盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在塑件不重要的部位。6.1 主流道主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道（或澆口）的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)。第六章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計17本次設(shè)計的主流道襯套如下圖，其主要參數(shù)：錐角=3°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63 ； 材料為碳素工具鋼 T8A。m?其中：d=4mm 是注塑機的噴嘴口直徑，R=10mm 是注塑機的噴嘴球半徑。6.2 分流道與澆口這種交口的特性: 它在單型腔模具中，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。圓環(huán)形澆口中間的錐形型芯起分流作用，進料均勻，在整個圓周上取得大致相同的流速，空氣也容易順序排除，無熔接縫，如圖 6-1所示。圖 6-1 澆口形狀和位置6.3 澆口系統(tǒng)的計算6.3.1 剪切速率的校核生產(chǎn)實踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10 ~5×10 S 、澆口的剪切速率 R=10 ~10 S 時，所成型的塑件質(zhì)量231? 451?最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示： 3.nvRq??18式中 q ——體積流量（CM /S）；R ——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑v 33n（CM）。6.3.2 主流道剪切速率校核Q =0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM /S）主 v公 3T 注射時間：T=2.5（ S）； = 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S3.nvRq??主 31?5×10 ＜1.47×10 ＜5×10 (滿足條件)2336.3.1 澆口剪切速率的校核=3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S3.nvRq??澆 1?其中：澆口面積 S= /4×(D22-D12),當(dāng)量面積 S= Rn 當(dāng) 2 所以 Rn 當(dāng)?=6mm。 單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模 2 件，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。從以上的計算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。第七章 成型零件工作尺寸計算1920第七章 成型零件的工作尺寸計算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、鑲塊、成形桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件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，此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性，具有足夠的強度、剛度和表面硬度。7.1 成型零件工作尺寸的計算在計算型腔和型芯工作尺寸之前，對塑件各重要尺寸應(yīng)按機械設(shè)計中最大實體原則進行轉(zhuǎn)化，即塑件外形尺寸（名義尺寸）為最大尺寸，其公差△為負值；塑件的內(nèi)腔尺寸（名義尺寸）為最小值，其公差△為正值；中心距尺寸為公稱尺寸，其公差為正負△/2。凹模的徑向尺寸計算公式：L=[Ls(1+k)-X△]0+δ式中 ：Ls——塑件外型徑向公稱尺寸； K——塑料的平均收縮率；△——塑件的尺寸公差；δ——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的 1/3~1/6。凹模的深度尺寸計算公式：H=[Hs(1+k)-X△]+δ0式中:Hs——塑件高度方向的公稱尺寸。經(jīng)查得 PP 的收縮率 K=2%；塑件未注尺寸公差，所以按 MT5B 類公差選取型腔計算 ??07. 28.04100692136)(41)????????????????????zzsmLSL??第七章 成型零件工作尺寸計算21??07.07.28.041001243132)(41)?????????????????????zzsmLSL??型腔高度計算????04.04.15.040023132? ?????????????????zzsmHSH??型芯計算 ??04.04.015.40012736318)(4)??????????????????zzsmlSl????04.04.015.4005723136)()??????????????????zzsmlSl??型芯高度計算???04.0015.4025132??????????????zzsmhSh??227.2 型腔壁厚、支撐板厚度的確定塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強度和剛度，如果型腔和側(cè)壁厚度過薄可能因強度不夠而產(chǎn)生塑料變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生翹曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。型腔壁厚、支撐板厚度的確定從理論上講是通過力學(xué)的強度及剛度公式進行計算的。由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件復(fù)雜程度的影響，所以理論計算并不能完全真實的反映結(jié)果。通常在模具設(shè)計中，型腔及支撐板厚度不通過計算確定，而是憑經(jīng)驗確定。經(jīng)驗數(shù)據(jù)表 7-1 和 7-2 所示。表 7-1 壁厚 S 的經(jīng)驗數(shù)據(jù)型腔壓力/MPa 型腔側(cè)壁厚度 S/mm29(壓塑) 0．14L+1249（壓塑） 0．16L+1549（注塑） 0．20L+17表 7-2 支撐板 h 厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)b/mm b=L/m b=1.5L/mm b=2L/mm102 (0.12-0.22.32)b (0.10-0.11)b 0.08b＞102-300 (0.22.32-0.15)b (0.11-0.12)b (0.08-0.09)b模具設(shè)計時上表查到得數(shù)據(jù)只是作為驗證性的數(shù)據(jù)。選擇標準模架后，需要結(jié)合塑件具體尺寸來驗證型腔壁厚和支撐板厚度的合理性。第七章 成型零件工作尺寸計算23