3220 內凸緣矩形盒塑料模具設計與制造

3220 內凸緣矩形盒塑料模具設計與制造,凸緣,矩形,塑料,模具設計,制造 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 1 頁 共 24 頁 內凸緣矩形盒塑料模具設計與制造1 緒 論1.1 塑料模具的國內現(xiàn)狀 1.1.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達 0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達 10～30 萬次，淬火鋼模達50～1000 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距.（1）成型工藝方面：多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達不 到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。 （2）在制造技術方面：CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，美國 EDS 的UGⅡ、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV 公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術對成型過程，如對充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好條件。 （3）模具材料方面：近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 2 頁 共 24 頁 國模具標準化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。 1.1.2 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢1.1.2.1 我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢有分析認為,我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求,2004 年, 塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到 30％左右,在未來幾年中還將保持較高速度發(fā)展。 國內塑料模具市場以注塑模具需求量最大,其中發(fā)展重點為工程塑料模具。有關數(shù)據(jù)表明,目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品 36 萬噸；電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過 1000 萬臺；彩電的年產量已超過 3000 萬臺；到2010 年, 在建材行業(yè), 塑料門窗的普及率為 30％,塑料管的普及率將達到50％。這些都會導致對模具的需求量大幅度增長。家電行業(yè)所需模具量年增長率約為 10％。一臺電冰箱約需模具 350 副, 價值約 4000 萬元；一臺全自動洗衣機約需模具 200 副,價值 3000 萬元；一臺空調器僅塑料模具就有 20 副,價值 150 萬元；單臺彩電大約共需模具約 140副,價值約 700 萬元,僅彩電模具每年就有約 28 億元的市場。隨著家電市場競爭的白熱化,外殼設計成為重要的一環(huán) ,對家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內人士普遍認為,大型、精密、設計合理(主要針對薄壁制品)的注塑模具將得到市場的歡迎。汽車工業(yè)近年來增長速度驚人,因此汽車模具潛在市場巨大。每一種型號的汽車都需要幾千副模具,價值上億元, 而我國大型精密模具的制造能力不足。據(jù)介紹,目前我國高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產品。有專家預測,在未來的模具市場中, 塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高,其發(fā)展速度將高于其他模具。1.3 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向 （1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。（2）.在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網絡的 CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 3 頁 共 24 頁 （3）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。（4）.開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （6）.應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 （7）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。1.2 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀（1）模具生產效率高，工期短，人均產值高。各企業(yè)共同之處是廠房設備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產效率高。一般模具企業(yè)，人均年產值為 5～14 萬美元。 （2）專業(yè)分工細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細，生產協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產某一類模具，各家都有自己的拳頭產品，這利于在技術上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標準件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。 （3）模具企業(yè)帶件生產比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產品，技術密集和精密加工設備密集，與模具成型制品的大批量生產相比，投入大，產出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進，有利于模具企業(yè)的發(fā)展。　　河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 4 頁 共 24 頁 （4）緊跟主產品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素。近幾年 3C 電子產品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產值的 76%源自 3C 產品和汽車、摩托車提供的產品。模具行業(yè)以很強的市場敏感性，以最短的生產周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多 3C 產品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及臺灣?！　。?）CAD/CAE/CAM 和高速切削加工技術應用廣泛。他們的模具生產效率較高，市場快速反應能力強，CAD/CAE/CAM 技術和高速切削技術的普及應用，無疑是一個重要因素。1.4 我的課題的內容及研究思路，以及時間安排在我所設計的是內凸緣矩形盒塑料模具.在模具的設計與制造過程中， 根據(jù)所學的知識和我們在畢業(yè)實習中所積累的經驗，所采用方案如下。該塑件是內凸緣矩形盒，生產批量大，塑件的材料采用常用的原料聚乙烯，屬于常用的工程材料。內凸緣矩形盒設計有螺紋和側向分型機構.而當我們采用型環(huán)進行加工的時候根據(jù)具體情況我們還可以不采用螺旋抽芯機構而采用側向抽芯，再進行后處理的方法。時間安排是資料查詢時間為 20 天,方案確定時間為 3 天,模具設計時間為30 天. 本設計的目的是在學生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實習和畢業(yè)設計的實踐性環(huán)節(jié)，對模具知識進行全面的總結和應用，提高綜合能力的培訓以及擴大模具領域的新知識。具體的要求是：1．系統(tǒng)總結，鞏固過去所學的基礎課和專業(yè)課知識。2．運用所學的知識解決模具技術領域內的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓練。3．通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設計和科研的基本過程和基本方法。2 制件的工藝性分析2.1 聚乙烯的原材料分析 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 5 頁 共 24 頁 (1)聚乙烯柔軟,蠟狀,低熔點的聚合物,它比水清,無毒,無味,無嗅.易燃,離火后繼續(xù)燃燒,火焰上端呈黃色.通常情況下不溶于水,脂肪烴,醇,醋酸,丙酮等.并能耐酸,堿鹽類水溶液的腐蝕作用.聚乙烯具有優(yōu)良的抗化學性能和電絕緣性能.但聚乙烯的熱性能差,不耐熱老化和光老化.(2)高密度聚乙烯熔點,剛性,硬度和強度高,吸水性小,有突出的電氣性能和良好的耐輻射性,低密度聚乙烯柔軟性,伸長率,沖擊韌度和透明性較好.超高分子量聚乙烯沖擊韌度高,耐疲勞,耐磨用冷壓燒結成形.(3)聚乙烯為結晶型塑料,吸濕性小.流動性極好,溢邊值 0.02mm 左右,流動性對壓力變化敏感.可能發(fā)生熔融破裂,與有機溶劑接觸可發(fā)生開裂.加熱時間過長則發(fā)生分解,燒焦.(4)冷卻速度慢,因此必須充分冷卻,宜設冷料穴,模具應有冷卻系統(tǒng).(5)收縮率范圍大,收縮值大,取向性明顯,易變形,翹曲,結晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大,應控制模溫,保持冷卻均勻,穩(wěn)定.(6)宜高壓低溫注射,料溫均勻,填充速度應快,保壓充分.不宜用直接進料口,否則易增大內應力,或產生收縮不均勻,取向性明顯,變形增大,應注意選擇進料口位置與數(shù)量,防止產生縮孔,翹曲變形.(7)聚乙烯質軟易脫模,塑件有淺的側凹槽時可強行脫模.2.2 塑件的結構和尺寸精度等級及表面質量分析圖 2-1 制件從該制品的零件圖可知；形狀，結構對制件脫模要求較高，但對尺寸大小，產品精度和表面質量要求都不高。河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 6 頁 共 24 頁 （1） 成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動性和注射時的壓力在一定的設備和工藝條件下，流動性較好的塑料品種可以成型較大的制件，塑料聚乙烯的流動性能極好，適于成型較大的制件。在這里內凸緣矩形盒注塑模具的尺寸適中，注塑時的壓力要求不太大，一般的注塑壓力就能滿足.（2） 制品的精度等級；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，此處塑料件未注公差，由于該制件的原材料為聚乙烯，而聚乙烯的制件公差等級較低為 MT7 級，該塑件的精度等級較低。受模具活動部分的影響，取公差值和附加值之和，MT2 級取 0.05，MT3-5 級取 0.1。（3） 制品的表面質量；塑料制件的精度等級較低，我們所要獲得的制件對制品的表面質量除要求無缺陷，毛刺，無特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。（4）制品的形狀結構；制品的壁厚均勻為 3mm。符合聚乙烯的最小壁厚原則，盡管聚乙烯的質軟，但是由于該塑件側凹壁厚較厚,所以不能強制脫模.所以在模具的設計和加工過程中要特別注意，防止出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺寸較小，聚乙烯的強度較大不需增設加強筋。2.3 計算塑料制件的體積和質量計算塑件的體積和質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)量。計算塑料制件的體積：V=21×44×3×2＋21×40×3×2＋50×40×3＋5×44×4×2=5544+5040+6000+1760=18344=1.8344 cm3查《塑料注塑模結構與設計》知聚乙烯低密度為 ρ=0.91～0.925g/cm3，高密度為 ρ=0.941～0.96g/cm3 .這里取 ρ=0.93g/cm3 由密度可得出單個制件的質量：Q=ρV=0.93×1.8344g=1.71g2.4 聚乙烯塑料注射成型的工藝參數(shù)。 （注塑工藝卡）河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 7 頁 共 24 頁 注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度料筒溫度：后段溫度 t1 選用 140～160℃中段溫度 t2前段溫度 t3 選用 170～200℃注塑壓力：選用 60～100mpa,注塑時間： 選用 15～60s保壓壓力： 選用 65mpa,保壓時間： 選用 10s冷卻時間： 選用 15s,總周期:40～130s2.5 塑料成型設備的選取根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為 xs-60/450 臥式查材料可知： 注射容量： 78cm3 注射壓力： 170mpa鎖模力： 450KN 模具厚度： 100～300mm鎖模型式: 雙曲肘 噴嘴球半徑： SR20mm模具定位孔直徑： Ф55mm3 注塑模具結構的設計3.1 模腔數(shù)量的確定塑件的生產屬大批量生產，宜采用多型腔注塑模具,但是由于塑件結構的限制，沒法采用一模多腔的模具結構,只能采用一模一腔的結構.其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產的經濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量；3.1.1 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量 N1N1= × －PCFA1B河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 8 頁 共 24 頁 其中： F 注塑機的鎖模力 NPC 型腔內的平均壓力 mpaA 每個制件在分型面上的面積（m㎡）B 流道和澆道在分型面上的投影面積（m㎡）B 在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析 B 為（0.2～0.5） ，常取 B=0.35，熔體內的平均壓力取決于注射壓力，一般為 25～40mpa 實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用 0.8F 則N1= =0.6×450000/50×150=36（個）APCF6.03.1.2 注射機注塑量確定型腔數(shù)目 N2N2=（G－C）/V其中： G 注射機的公稱注塑量（cm3）V 單個制件體積 （cm3）C 流道和澆口的總體積（cm3）生產中每次實際注塑量應為公稱注塑量的 0.75～0.45 倍，取 0.6 倍計算，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1 倍，現(xiàn)取 C=0.6 則N2= = =78×0.375VG6.0375.=29.5（個）從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取 N1，N2 中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是 2，4，6，8，個，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于 78mm，又因為塑件的形狀限制而需要設計內抽心結構,因此此模具結構應該較低的設計方案。我們所設計的內凸緣矩形盒模具采用一模四腔的方案，即N=1 3.2 分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 9 頁 共 24 頁 3.2.1 分型面的選擇模具設計的過程中分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構，應根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面:（1）塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動模一側，模具的脫模機構在動模一側，一般將主型芯裝在動模一側，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可以設在定模一側。（2）模具結構簡單，使模具容易切削加工，從簡化模具加工來考慮，對要求抽芯的塑件，應盡量避免在定模部分抽芯。其他必須型腔排氣順利，確保塑件質量，無損塑件外觀，設備利用合理以及塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件為內凸緣矩形盒，表面無特殊的要求，由于制件有側向抽心的凸緣，而且是在內部,因此制件需要側向內抽芯機構，分型比較復雜，可采用內側向分型，故分型面選擇如下圖所示： 圖 3-1 分型面選擇3.2.2 確定型腔的排列方式河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 10 頁 共 24 頁 本塑件在注塑時采用一模一腔，即綜合考慮模具的開模行程較短，注塑機有足夠的開?？臻g，澆注系統(tǒng)符合原則（主流道的長度小于 60mm） ，模具結構簡單和制件精讀符合圖紙要求以制件生產的經濟性，可采用上圖所示的型腔排列方式和分型面選擇。圖 3-2 型腔的排列方式 3.3 澆注系統(tǒng)的設計3.3.1：主流道設計根據(jù) XS-ZY-125 型注塑機噴嘴的有關尺寸噴嘴前瓶孔徑： d0=Ф4mm噴嘴前瓶球面半徑： R0=20mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系：R=R0+（1～2）mmD=d0+(0.5～1)mm取主流道的球面半徑： R=21mm取主流道的小瓶直徑 d=Ф4.5mm為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為圓錐形式其斜度取1～3 度經換算得主流道大瓶直徑 D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料瓶設計半徑 r=5mm 的圓弧過渡。3.3.２ 主流道襯套的選取為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為 T8A，熱處理以后的硬度為 53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為 H7/m6 的過渡配合。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 11 頁 共 24 頁 圖 3-3 主流道襯套3.3.3 排氣結構的設計在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內，氣體如不能及時排出會使制件的內部有氣泡，甚至會產生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用和模間隙排氣。由于瓶蓋注塑模是小型內抽心模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。 （聚乙烯塑料的最小不溢料間隙為0.02mm，間隙較小，再加上聚乙烯的流動性極好，也不宜開排氣槽。 ）3.4 斜頂桿頂出抽芯機構河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 12 頁 共 24 頁 圖 3-4 斜頂桿頂出抽芯機構1-斜頂桿 2-型芯 3-復位桿 4-小軸 5-支架 6-滾輪 7-頂出板 如上圖所示的是斜頂頂出機構.斜頂桿 1 既是頂出元件,又是塑件內側凹的成型零件,其尾部帶有小軸 4,小軸兩端裝有滾輪 6,滾輪裝在固定于頂出板 7 的支架5 上.頂出時,頂桿沿型芯 2 和型芯墊板上的斜槽運動,完成內側抽芯并頂出塑件,與此同時滾輪沿支架內側滾動.整個頂出機構由復位桿 3 復位.斜頂桿是斜滑塊的一種變異形式,受力情況與斜滑塊完全相同,但是斜頂桿斷面尺寸小于斜滑塊,長度有較大,因此斜角應選取較小值,一般不宜超過 20°,這里選擇 15°.計算得頂出距離為 50mm 能是制件脫模.3.5 模具工作零件的設計3.5.1 凹模的設計：本副模具采用整體式凹模結構，由于制件結構簡單，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。材料選用 T8A, 硬度在 50HRC 以上.根據(jù)澆口的設計要求，澆口設在凹模型腔上其結構。凹模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經驗曲線知，此塑件的成型河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 13 頁 共 24 頁 壓力小于 30MPA. 由經驗可知：長為 250 mm，寬為 240 mm.凹模高為 h=50mm 制件高為 24mm 加工可以直接用銑刀銑出，也可以用成型電極。為了節(jié)約成本。在這里我選用銑刀銑。3.5.2 內凸緣矩形盒注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸）本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計算。查教材表 1-3 塑料聚乙烯的成型收縮率為 S=0.02～0.03％，故平均我們取為 Scp=0.025％?？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取 Б=Δ/3。表 4-1 凹模工作尺寸的計算塑件尺寸 計算公式 型腔工作尺寸50-0.42 50.3+0.1440-0.42 39.87+0.1424-0.34 24+0.119-0.32 9+0.113-0.32Lm=(Ls+LsScp％－3/4Δ)+Б2.95+0.11表 4-2： 凸模工作尺寸的計算河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 14 頁 共 24 頁 3.5.3 型芯結構的確定：可根據(jù)模具的各部分結構確定型芯的尺寸和結構。型芯端面尺寸為 50mm×40mm×24mm,其結構圖如下:模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型芯工作尺寸44+0.44 40.44-0.1512+0.40 12.40－0.138+0.40 8.40-0.134+0.32 4.32－0.115+0.34 5.30－0.114+0.32 4.32－0.118+0.40 8.40－0.13斜頂頂出塊2+0.40Ln=(Ls+LsScp％+Δ) 0_B2.40－0.13河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書第 15 頁 共 24 頁 圖 3-5　　　型芯結構材料選用 T8A, 硬度在 50HRC 以上.凸模用凸模固定板固定, 固定板選用 45鋼．成型零部件的制造誤差：成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個方面。設計時一般應將成型零部件的制造公差控制在塑件的 1/3 左右，通常取 IT6—9 級，綜合考慮取 IT8 級。3.6 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 16 頁 共 24 頁 注塑模溫度調節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現(xiàn)的，確保模具溫度在成型范圍之內。模具加熱方法有蒸汽、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的方法是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法。而大部分采用常溫水冷卻法。模具溫調系統(tǒng)的功用：改善成型條件、穩(wěn)定制品形狀尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面質量。塑料在生產過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設計可按下式進行計算：設該模具平均工作溫度為 60°，用 20°的常溫水作為模具的冷卻介質，其出口溫度為30°，產量為（1 分鐘 2 模）1000g/h 。3.6.1 計算熱流量求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為 Q ，查有關文獻得聚乙烯的單位熱3流量為 Q =420.3～450.1J/g ,取 Q =430J/g：2 2Q =W Q =1008g/h×430J/h=433440J23.6.2 冷卻水的體積流量 VV=WQ /Pc (T －T )112=433440/60×1/1000×4.2×（30－20）=172cm3溫度調節(jié)對塑件的質量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：變形、尺寸精度、力學性能、表面質量在選擇模具溫度時，應根據(jù)使用情況著重滿足制件的質量要求。在注射模具中溶體從 200 C,左右降低到 60 C 左右，所釋放的能量 5％以輻射，00對流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95％由冷卻介質帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的 2/3。縮短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產效率的關鍵。在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的 10—20 倍。在次我選擇河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 17 頁 共 24 頁 湍流。表 3-3　冷卻水道的選?。海ㄓ杏嬎氵x?。├鋮s水道直徑d/（mm）最低流量v/（m/s）流量Ｖ/（m /min）312 1.10 7.4×10－ ３冷卻回路的布置應根據(jù)塑件的形狀及所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設計冷卻回路為直通式，為使塑件受熱均勻，冷卻回路應同時開設在動定模兩側。示意圖:圖 3-6 冷卻水道3.7 模具的合模高度在支撐板與固定零件的設計中根據(jù)經驗確定：定模板厚度 H1=30mm，凹模型腔板厚度為 H2=34mm，型芯固定板厚度為 H3=30mm，型芯墊板厚度為H4=20mm，墊塊厚度 H5=73mm(考慮模具的抽芯距)動模板厚度 H6=30mm.3.7.1 計算模具的閉合高度：H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6=30＋34＋30＋20＋73＋30=216mm 3.7.2 校核注塑機的開，合模空間A：模具合模時校核：河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 18 頁 共 24 頁 100mm<216mm<300mm 注:模具符合注塑機的要求;B：模具開模時校核：100mm<216mm＋24mm<300mm 注:模具符合注塑機的要求;3.8 注塑機有關參數(shù)的校核本模具的外形尺寸為 180mm×200mm×216mm, SZ-60/450 型注塑機模板最大安裝尺寸是 330mm×240mm。由于上述計算的模具閉合高度為 216mm，SZ-60/450 型注塑機的最小模具厚度為 100mm，最大模具厚度為 300mm1 模具合模時校核：100mm<216mm<300mm 1.1 模具開模時校核：100mm<216mm＋24mm<300mm 其中：24mm 為模具的抽拔距經校核 SZ-60/450 型注塑機能滿足使用要求故可以采用。4 模具的裝配與調試4.1 裝配主要要求如下：河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 19 頁 共 24 頁 （1） 模具上下平面的平行度偏差不大于 0.05mm 分模處要求密合。（2） 推件時推桿與卸料板要保持同步。（3） 上、下模型芯必須緊密接觸。裝配時以分型面密合作為該模具的裝配基準，裝配順序如下：（1） 裝配前按圖檢驗主要工作零部件及其它零件尺寸。（2） 鏜導柱、導套孔。將定模板、動模板、型芯固定板疊合在一起，使分模面緊密接觸并加緊，鏜導柱、導套孔，在孔內壓入工藝定位銷后，加工側面的垂直基準。（3） 加工定模。用定模側面的垂直基準確定定模上型芯中心的實際位置，并以次作為加工基準，分別鏜型芯孔 φ34mm、φ10mm，并锪臺肩φ44mm×6mm、φ14mm×6mm。（4） 壓入導柱、導套。將定模、板動模板、支撐板上分別壓入導柱、導套，使其導向可靠，滑動靈活。（5） 裝配型芯。在定模和型芯固定板孔內壓入型芯，用鏍孔復印法和壓銷釘套法使型芯緊固在支撐板上，將其一起磨平。（6） 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。（7） 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。（8） 在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復位桿孔。（9） 組裝墊塊和支撐板。（10）加工定模座板。加工螺孔、銷釘孔和導柱孔，并將澆口套、導柱套壓入定模座板。（11）定模部分的裝配。用平行夾頭把它們加緊（澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆道口對中，在上面鉆固定在注塑機上的孔，使其與注塑機相配合。（12）裝配動模部分。修正推桿和復位桿的長度。（13）完成裝配后進行試模，并校驗入庫。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 20 頁 共 24 頁 4.2 模具的調試與制件常見缺陷及解決辦法:4.2.1 模具的調試(1) 試模前,必須對設備的油路、水路以及電路進行檢查,并按規(guī)定保養(yǎng)設備,作好開機前的準備.(2) 原材料應該合格.(3) 在開始試模時,原則上選擇在低壓、低溫、和較長的時間條件下成型,然后按壓力、時間、溫度這樣的先后順序變動.(4) 注塑時選擇低速注塑.(5) 采用較慢的螺桿轉速和略低的背壓加料和預塑.4.2.2 制件常見缺陷及解決辦法見下表表 4-1：名稱 注塑機及成型條件問題 模具或材料問題填充不滿 1 注塑機的注塑能力不夠2 加料量不夠3 注塑壓力太低4 料溫太底使塑料溶體流動不好5 注塑速度太慢6 注塑機噴嘴有異物阻塞1 澆口平衡不好2 模具溫度太低3 排氣不良4 流道澆口過小5 澆口流道有異物阻塞6 塑料原料流動性不好飛邊 1 注塑壓力太低2 鎖模力不夠3 加料量過大4 料溫過高1 模具配合面不嚴2 成型期間塑料原料粘性太低河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 21 頁 共 24 頁 5 保壓時間過長流痕 1 料溫太低使塑料流動性不好2 注塑速度較低3 注塑機噴嘴過小4 保壓壓力不夠1 模具溫度過低2 模具冷卻不良3 塑料流動性差龜裂 1 注塑壓力過高2 料溫太低導致流動不好3 保壓壓力過高4 保壓時間過長1 模具溫度過低2 型腔設計不良3 塑料粘性不良4 塑料原料退火不良空洞 1 注塑壓力過低2 保壓壓力不夠3 注塑速度過快或過慢4 保壓時間短1 模具排氣不良2 壁厚設計不均3 澆口位置不良4 澆口澆道尺寸過小總 結1.在這次設計過程中我查閱了很多的塑料模具方面的資料,使我了解到了,我國塑料模具的現(xiàn)狀不容樂觀,但是前景比較廣闊.2.這次設計使我對塑料模具有了更進一步的了解.關于塑料的選擇,模具結構的設計,模具零件的加工等都有了更深一步的認識 .河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 22 頁 共 24 頁 3.通過這次課程設計使我學到了許多知識，對一些原來一知半解的理論也有了清楚的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量、塑料模具設計與制造等有了更深刻的理解，使制造的模具既能滿足使用要求有不浪費材料，保證了工件的經濟性，設計的合理性。通過塑料模手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應用手冊等了解到許多原來未知的知識。致 謝經過一段時間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設計。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設計工作中給予我很大的幫助。首先：我要感謝我的指導老師程老師，特別感謝程老師的近段設計期間對我的指導和幫助，特別是在離校期間的關心。其次：我要感謝的是我的同學們，在設計過程中遇到技術問題，通過與河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 23 頁 共 24 頁 他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關，助我順利地完成設計。參考文獻[1]楊占堯 教學實踐環(huán)節(jié)指導書.新鄉(xiāng).河南機電高等專科學校 2004.5 [2]瞿金平.塑料工業(yè)評析. 北京.化學工業(yè)出版社 1999.1[3]馮炳堯.模具設計與制造.上海.上?？茖W技術出版社 1985.6[4]張克惠.注塑模設計. 西安.西北工業(yè)大學出版社 2001.6河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書第 24 頁 共 24 頁 [5]肖祥芷.模具設計大典（三）. 南昌.江西科學技術出版社 2002.10[6]楊占堯.塑料注塑模結構與設計.北京.清華大學出版社 2004.9[7]翟德梅.模具制造技術.新鄉(xiāng).河南機電高等專科學校 2001.7 [8]閻亞林.塑料模具圖冊.北京.高等教育出版社 2002.11[9]黃虹. 塑料成型加工與模具北京.化學工業(yè)出版社 2003.01[10]薛嚴成公差配合與測量技術.北京.機械工業(yè)出版社　　 1992.10[11]Tracy McGrady 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