水杯蓋注射模設(shè)計-模具畢業(yè)論文

圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 水杯蓋 注射模設(shè)計 Design of the Injection Mould for the Drinking Cup Lid 學生姓名 龔紅霞 學院名稱 機電工程學院 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師 張萬利 2008 年 6 月 1 日 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 徐州工程學院學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或 參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 徐州工程學院學位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學院關(guān)于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝， 允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。 論文作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) II 摘要 本論文主要是針對帶螺紋的飲水杯杯蓋的模具設(shè)計 ,通過對塑件進行工藝分析，最終設(shè)計出一副注射模。該論文從產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構(gòu)、分型面的選擇、導向機構(gòu)做了詳細的分析。根據(jù)題目設(shè)計的主要任務(wù)是水杯蓋注射模具的設(shè)計，也就是設(shè)計一副注射模具來生產(chǎn)水杯蓋塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對杯蓋的實際情況，杯蓋作為包裝容器大批量生產(chǎn)，宜采用一模多腔，其優(yōu)點在于大大降低了杯蓋的生成成本。通過模具設(shè)計表明該模具能達到水杯蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞 塑料注射模具；螺紋杯蓋；螺紋型芯 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) III Abstract This paper mainly aimed at a injection mould design for the thread cup lid,through the analysis of the plastic product , the injection mould was designed. This paper from the technology capability of the product mix, the structure of the mould embarks, the pouring system, the cooling system,the ejection mechanism,the parting surfaces selection,the guding mechanism has made the detailed analysis.According to the subject, the primary mission of this subjection is the injection mould design for the drinking cup lid. That also means we must to design a injection mould to produce the drinking cup lid to realize the automation and increase the output.Aiming at the actual situation of the cup lid ( it used as packing vessel and mass production),the mould uses multi-cavities suitably . Its merit lies in reducing the production cost of the cup lid greatly . Through this paper we can know that this mould can achieve the quality and processing technology requirement of the drinking cup lid . Keywords plastic injection mould thread cup lid thread core 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展狀況 . 3 1.2 塑料模具 的類型 . 4 1.3 塑料模具中新技術(shù)的應(yīng)用 . 5 1.4 我國塑料模具工業(yè)和今后的發(fā)展方向 . 6 2 塑件的工藝性分析及注射機的初步選定 . 7 2.1 塑件的功能設(shè)計 . 7 2.2 塑件材料的選擇 . 7 2.2.1 材料的化學物理特性 . 9 2.2.2 制品的注射工藝條件參數(shù) . 9 2.3 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 9 2.3.1 塑件的結(jié)構(gòu) . 10 2.3.2 脫模斜度 . 11 2.3.3 螺紋設(shè)計 . 11 2.4 塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 . 11 2.4.1 塑件的尺 寸精度 . 11 2.4.2 塑件的表面質(zhì)量 . 12 2.4.3 塑件的尺寸 . 12 3 分型面的選擇及型腔數(shù)目的確定 . 14 3.1 分型面的選擇原則 . 14 3.2 分型面的確定 . 15 3.3 型腔數(shù)目的確定 . 15 3.4 型腔的布局 . 15 4 成型零件尺寸的確定 . 17 4.1 凹模工作尺寸的計算 . 17 4.2 凸模工作尺寸的計算 . 17 4.3 螺紋型芯工作尺寸的計算 . 18 4.4 型腔壁厚和底板厚度計算 . 19 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 . 21 5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 . 21 5.2 澆注系統(tǒng)設(shè)各部件設(shè)計 . 21 5.2.1 主流道的設(shè)計 . 21 5.2.2 主流道襯套（澆口套）的設(shè)計 . 22 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) II 5.2.3 分流道的設(shè)計 . 23 5.2.4 澆口的設(shè)計 . 23 5.2.5 冷料穴的設(shè)計 . 24 5.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 . 25 6 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 . 26 7 脫模機構(gòu)的設(shè)計 . 27 7.1 脫模機構(gòu)的分類及選用 . 27 7.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 . 27 7.3 脫模力的計算 . 28 7.4 模具傳動系統(tǒng)的設(shè)計 . 28 7.4.1 軸及齒輪參數(shù)的確定 . 28 7.4.2 電機轉(zhuǎn)速及軸承的選擇 . 29 8 注射機的校核 . 30 8.1 最大注射量的校核 . 30 8.2 注射壓力的校核 . 30 8.3 鎖模力的校核 . 30 8.4 開模行程的校核 . 30 9 模溫冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 . 32 9.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件 質(zhì)量的影響 . 32 9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 . 32 9.3 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 . 33 9.4 冷卻系統(tǒng)的計算 . 33 9.4.1 冷卻時間的確定 . 33 9.4.2 模具熱量的計算 . 33 10 模架的選擇 . 37 10.1 模具的校核 . 37 10.1.1 模具外形尺寸的校核 . 37 10.1.2 模具厚度的校核 . 37 10.1.3 模具安裝尺寸的校核 . 37 10.2 模具運動過程 . 38 結(jié)論 . 39 致謝 . 40 參考文獻 . 41 附錄 . 錯誤 !未定義書簽。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 1 緒論 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展狀況 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其它配合劑。 塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用 日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料的密度都 1.0 1.4g/ 3之間，相當于鋼材密度的 0.11 和鋁材密度的 0.5 左右，所以有以 “ 塑代鋼 ” 的優(yōu)點。塑料比強度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致 分為一下及個階段： 1.初創(chuàng)階段 30 年代以前 ，科學家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料， 他 們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。 2.發(fā)展階段 30 年代，低密度聚乙烯 、 聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進一步發(fā)展開辟了道路。 3.飛躍階段 50 年代中期到 60 年代末，塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加，成型技術(shù)更趨于完善。 4. 穩(wěn)定增長階段 70 年代以來，通過共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強、填充和 發(fā)泡等方法來改進塑料性能，提高產(chǎn) 品質(zhì)量，擴大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著自動化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化，以及不斷拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。 我國塑料工業(yè)經(jīng)過 50 余年的發(fā)展，塑料制品的總產(chǎn)量已躍居世界第二，塑料用原、輔材料的生產(chǎn)、塑料加工裝備與技術(shù)的整體水平、塑料制品的研制開發(fā)及應(yīng)用的深度和廣度，也都步入世界先進大國行列。 建國前夕，我國只有上海、廣州、武漢、重慶等一些大城市有作坊式的塑料制品加工廠，生產(chǎn)酚醛和賽璐珞等塑料制品， 1949 年全國總產(chǎn)量僅為 200 余噸。 1958 年新中國第一套聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)裝置在錦西化工廠建成 ，標志著我國塑料工業(yè)步入快速發(fā)展時期。1988 年國內(nèi)塑料制品產(chǎn)量為 354 2 萬噸， 1996 年達 1534 萬噸， 2000 年 已接近 2000 萬噸，在世界各國塑料制品產(chǎn)量排名中穩(wěn)居第二位。 近幾年來，我國塑料制品總產(chǎn)量始終保持在 1500 萬噸以上，按 1997 年價格計算，其總產(chǎn)值為 1488 億元，工業(yè)銷售產(chǎn)值為 1405 億元。 1997 年國內(nèi)塑料制品加工企業(yè)（鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上獨立核算企業(yè)）為 19427 個，其中薄膜制造企業(yè) 2108 個，板、管、棒等制品企業(yè) 2349 個，絲、繩及編織制品企業(yè) 2108 個，泡沫塑料及人造革、合成革制品制造企 業(yè) 1750個，包裝箱及容器制品制造企業(yè) 1346 個，日用塑料制品制造企業(yè) 1570 個。 此外還有為數(shù)眾多的私營和個體企業(yè)。全國上述企業(yè)的總加工能力已經(jīng)超過 2000 萬徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 噸。這說明無論從塑料制品總量上看，還是從行業(yè)規(guī)模上看，中國都已步入世界塑料制品生產(chǎn)大國的行列。 1.2 塑料模具的類型 塑料最常見的成型方法一般分為熔體成型和固相成型兩大類：熔體成型是把塑料回熱至熔點以上，使之處于熔融態(tài)進行成型加工的方式，屬于此種成型方法的模塑工藝主要有注射成型、壓塑（縮）成型、擠出成型等；固相成型是指塑料在熔融溫度以下保持固態(tài) 下的一類成型方法，如一些塑料包裝容器生產(chǎn)的真空成型，壓縮空氣成型和吹塑成型等。此外還有液態(tài)成型方式，如鑄塑成型、搪塑和蘸浸成型法等。 按照上述成型方法的不同，可以劃分出對應(yīng)不同工藝要求的塑料加工模具類型，主要有注射成型模具、擠出成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。 1. 塑料注射（塑）模具 ：它主要是熱塑性塑料件產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍的一種成型模具，塑料注射成型模具對應(yīng)的加工設(shè)備是塑料注射模具對應(yīng)的加工設(shè)備是塑料注射成型機，塑料首先在注射機底加熱料筒內(nèi)受熱熔融，然后在注射機的螺桿或柱塞推動下，經(jīng)注射機噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入 模具型腔，塑料冷卻硬化成型，脫模得到制品。其結(jié)構(gòu)通常由成型部件、澆注系統(tǒng)、導向部件、推出機構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支撐部件等部分組成。制造材料通常采用塑料模具鋼模塊，常用的材質(zhì)主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼，高速鋼等。注射成型加工方式通常只適用于熱塑料品的制品生產(chǎn)，用注射成型工藝生產(chǎn)的塑料制品十分廣泛，從生活日用品到各類復(fù)雜的機械，電器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種加工方法。 2. 塑料壓塑模具：包括壓縮成型和壓注成型兩種結(jié)構(gòu) 模具類型。它們是主要用來成型熱固性塑料的一類模具，其所對應(yīng)的設(shè)備是壓力成型機。壓縮成型方法根據(jù)塑料特性，將模具加熱至成型溫度（一般在 103 108 ），然后將計量好的壓塑粉放入模具型腔和加料室，閉合模具，塑料在高熱，高壓作用下呈軟化粘流，經(jīng)一定時間后固化定型，成為所需制品形狀。壓注成型與壓縮成型不同的是沒有單獨的加料室，成型前模具先閉合，塑料在加料室內(nèi)完成預(yù)熱呈粘流態(tài)，在壓力作用下調(diào)整擠入模具型腔，硬化成型。壓縮模具也用來成型某些特殊的熱塑性塑料如難以熔融的熱塑性塑料（如聚加氟乙烯）毛坯（冷壓成型），光學 性能很高的樹脂鏡片，輕微發(fā)泡的硝酸纖維素汽車方向盤等。壓塑模具主要由型腔、加料腔、導向機構(gòu)、推出部件、加熱系統(tǒng)等組成。壓注模具廣泛用于封裝電器元件方面。壓塑模具制造所用材質(zhì)與注射模具基本相同。 3. 塑料擠出模具 ： 是用來成型生產(chǎn)連續(xù)形狀的塑料產(chǎn)品的一類模具，又叫擠出成型機頭，廣泛用于管材、棒材、單絲、板材、薄膜、電線電纜包覆層、異型材等的加工。與其對應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備是塑料擠出機，其原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓條件下熔融，塑化，通過特定形狀的口模而制成截面與口模形狀相同的連續(xù)塑料制品。其制造材料主要 有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金工具等，有些擠出模具在需要耐磨的部件上還會鑲嵌金剛石等徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 耐磨材料。擠出中工工藝通常只適用熱塑性塑料品制品的生產(chǎn)，其在結(jié)構(gòu)上與注塑模具和壓塑模具有明顯區(qū)別。 4. 塑料吹塑模具：是用來成型塑料容器類中空制品（如飲料瓶、日化用品等各種包裝容器）的一種模具，吹塑成型的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型、注塑成型的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型（俗稱 “ 注拉吹 ” ），多層吹塑中空成型，片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所對應(yīng)的設(shè)備通常稱為塑料吹塑成型機， 吹塑成型只適用于熱塑料品種制品的生產(chǎn)。吹塑模具結(jié)構(gòu)較為簡單，所用材料多以碳素多則制造。 5. 塑料吸塑模具：是以塑料板、片材為原料成型某些較簡單塑料制品的一種模具，其原理是利用抽真空盛開方法或壓縮空氣成型方法使固定在凹?；蛲鼓Ｉ系乃芰习?、片，在加熱軟化的情況下變形而貼在模具的型腔上得到所需成型產(chǎn)品，主要用于一些日用品、食品、玩具類包裝制品生產(chǎn)方面。吸塑模具因成型時壓力較低，所以模具材料多選用鑄鋁或非金屬材料制造，結(jié)構(gòu)較為簡單。 6. 高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具：是應(yīng)用可發(fā)性聚苯乙烯（由聚苯乙烯和發(fā)泡劑組成的珠狀 料）原料來成型各種所需形狀的泡沫塑料包裝材料的一種模具。其原理是可發(fā)聚苯乙烯在模具內(nèi)能入蒸汽成型，包括簡易手工操作模具和液壓機直通式泡沫塑料模具兩種類型，主要用來生產(chǎn)工業(yè)品方面的包裝產(chǎn)品。制造此種模具的材料有鑄鋁、不銹鋼、青銅等。 1.3 塑料模具中新技術(shù)的應(yīng)用 在注塑產(chǎn)品的開發(fā)過程中，模具的設(shè)計和制造決定了塑料件的最終質(zhì)量和成本。Pro/ENGINEER 的特點以及在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用，為高質(zhì)量模具的設(shè)計和制造提供了一條途徑 。 Pro/ENGINEER是美國 PTC公司出品的 CAD/CAM軟件，它以參數(shù)化設(shè) 計的觀念聞名于世，為傳統(tǒng)機械設(shè)計與制造帶來了巨大的便利。 Pro/ENGINEER 提供的參數(shù)化設(shè)計具有 3D 實體造型、單一資料庫以及以特征為設(shè)計單位等特點，因此通過使用它設(shè)計者可以隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量和慣性矩等數(shù)據(jù)，并且不論在 3D 或 2D 圖形上作尺寸修改，其相關(guān)的 2D 或 3D 實體模型及裝配、制造等也自動修改。由于 Pro/ENGINEER 在設(shè)計中導入了制造的概念，設(shè)計人員可隨時對特征作合理、不違反幾何的順序調(diào)整、插入、刪除和重新定義等修正操作。 將并行工程技術(shù)引入 Pro/ENGINEER 的模具設(shè)計中 ，可以由傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造工藝路線（即模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具型腔、型芯二維設(shè)計 工藝準備 模具型腔、型芯三維造型 數(shù)控加工指令編程 數(shù)控加工），改變?yōu)橛刹煌墓こ處熗瑫r進行設(shè)計、工藝準備的并行路線，不但提高了模具的制造精度，而且能縮短設(shè)計、數(shù)控編程時間 達 40%以 上。設(shè)計工程師在進行產(chǎn)品三維零件設(shè)計時就考慮模具的成型工藝和影響模具壽命的因素，并進行校對、檢查，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的錯誤。在初步確立產(chǎn)品的三維模型后，設(shè)計、制造及徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 輔助分析部門的多位工程師可同時進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程圖設(shè)計、模具性能輔助分析及數(shù)控機床加工 指令的編程等工作，而且每一個工程師對產(chǎn)品所做的修改可自動反映到其他工程師那里，大大縮短了設(shè)計、數(shù)控編程的時間。 1.4 我國塑料模具工業(yè)和今后的發(fā)展方向 1. 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 2. 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM 技術(shù)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(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(shè)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。 3. 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)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(yīng)用這項技術(shù)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(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)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(fù)雜的大型制品，模具設(shè)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(jīng)濟模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)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(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應(yīng)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(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)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(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 7. 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)之一。研究 和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 2 塑件的工藝性分析及注射機的初步選定 2.1 塑件的功能設(shè)計 功能設(shè)計是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 ,并達到一定的技術(shù)指標 。 該塑件是日用品 ,承受外力的幾率不大 ,如沖擊載荷 ,振動 ,摩擦等情況比較少 ； 塑件的工作溫度是 熱水的溫度 ,這使得在材料選擇時對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度 有一定的要求； 作為一種日用品 ,生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn) ,這樣 ,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 ,在材料的選擇時要綜合各種因素 ； 此外 ,塑料都會老化 ,還要考慮到材料的光氧化等 問題 。 2.2 塑件材料的選擇 通常 ,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 ,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 。 對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說 ,要考慮的主要是材料的力學性能 ,如屈服應(yīng)力 ,彈性模量 ,彎曲強度 ,表面硬度等 。 模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是 兩 種材料的性能和成型特性比較 ： 表 2-1 PA66的描述 表 2-2 PA66 的技術(shù)數(shù)據(jù) 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 續(xù)表 2-2 表 2-3 PP 的描述 表 2-4 PP 的技術(shù)數(shù)據(jù) 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 表 2 5 PA66 與 PP 的價格比 從上述資料顯示，我們可以看出 PA66 不論是在性能還是在價格上都比 PP 合適，所以我選擇 PA66。 2.2.1 材料的化學物理特性 PA66 在聚酰胺材料中有較高的熔點。它是一種半晶體 -晶體材料。 PA66 在較高溫度也能保持較強的強度和剛度。 PA66 在成型后仍然具有吸濕性，其程度主要取決于材料的組成、壁厚以及環(huán)境條件。在產(chǎn)品設(shè)計時，一定要考慮吸濕性對幾何穩(wěn)定性的影響。為了提高 PA66的機械特性，經(jīng)常加入各種各樣的改性劑。玻璃就是最常見的添加劑，有時為了提高抗沖擊性還加入 合成橡膠，如 EPDM 和 SBR 等。 PA66 的粘性較低，因此流動性很好（但不如 PA6）。這個性質(zhì)可以用來加工很薄的元件。它的粘度對溫度變化很敏感。 PA66 的收縮率在 1%2%之間，加入玻璃纖維添加劑可以將收縮率降低到 0.2% 1% 。收縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的。 PA66 對許多溶劑具有抗溶性，但對酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱。 2.2.2 制品的注射工藝條件參數(shù) 干燥處理：如果加工前材料是密封的，那么就沒有必要干燥。然而，如果儲存容器被打開，那么建議在 85 的熱空氣中干燥處理。如果濕 度大于 0.2%，還需要進行 105 ，12小時的真空干燥。 熔化溫度： 260 290 。對玻璃添加劑的產(chǎn)品為 275 280 。熔化溫度應(yīng)避免高于 300。 模具溫度： 60 。模具溫度將影響結(jié)晶度，而結(jié)晶度將影響產(chǎn)品的物理特性。對于薄壁塑件，如果使用低于 40 的模具溫度，則塑件的結(jié)晶度將隨著時間而變化，為了保持塑件的幾何穩(wěn)定性，需要進行退火處理。 注射壓力： 100MPa. 注射時間： 1.5s . 注射速度：高速（對于增強型材料應(yīng)稍低一些）。 保壓力： 50MPa. 保壓時間： 20s. 冷卻時間： 20s. 成型周期： 50s. 流道和澆口 : 由于 PA66 的凝固時間很短，因此澆口的位置非常重要。澆口孔徑不要小于0.5 t（這里 t 為塑件厚度）。如果使用熱流道，澆口尺寸應(yīng)比使用常規(guī)流道小一些，因為熱流道能夠幫助阻止材料過早凝固。如果用潛入式澆口，澆口的最小直徑應(yīng)當是 0.75mm。 2.3 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計必須滿足使用要求，并 有好的結(jié)構(gòu)工藝性 塑件在滿足使用要求的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能符合成形工藝要求，從而簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。 在塑料生產(chǎn)過程中 ,一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu) ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 ,保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品 ； 另一方面 ,者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析 ,弄清塑件生產(chǎn)的難點 ,為模具設(shè)計和制造提供依據(jù) 。 2.3.1 塑件的結(jié)構(gòu) 圖 2 1 塑件的二維圖 圖 2 2 塑件的三維實體圖 上圖 2 1， 2 2顯示，杯蓋主體呈梅花狀，均布有 12 個防滑槽，最大外徑為 64mm，厚 2.0mm（由表 2 4 選出），總高 20mm，蓋內(nèi)有螺牙為半圓形的螺紋，高 4mm，與杯子內(nèi)徑嚴密配合防止漏水。以下是塑件的各項數(shù)據(jù)： 體積 = 1.1289e+04 立方毫米 11.29 立方厘米 曲面面積 = 1.39940e+04 平方毫米 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 密度 = 1.3 克 / 立方厘米 質(zhì)量 = 14.676 克 15 克 表 2-4 熱塑性塑件的最小壁厚及常用壁厚推薦值 2.3.2 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮 ,使其緊箍在凸?；蛐托旧?,為了便于脫模 ,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受 損 ,與脫模方向平行的塑件內(nèi) ,外表面都應(yīng)具有合理的斜度 。脫模斜度的大小主要取決于塑件的收縮率 ,塑件的形狀、壁厚及塑件的部位等因素。查表可知 PA66 的脫模斜度：內(nèi)表面為 25 40，外表面為 20 40。 脫模斜度的選擇原則 : 1. 當塑件有特殊要求或精度要求較高時，應(yīng)選取小的脫模斜度。 2. 高度不大的塑件也可以不要脫模斜度。 3. 收縮率大的塑件應(yīng)取大的脫模斜度。 4. 塑件形狀復(fù)雜、不易脫模的，應(yīng)取大的脫模斜度。 5. 塑件上的凸起或加強筋單邊應(yīng)有 40 50的斜度。 6. 側(cè)壁帶皮革花紋的應(yīng)有 40 60。 而該塑件不高且外壁精度要求高， 所以脫模斜度應(yīng)選小斜度。 PA66 的流動性很好，又加了 10%玻璃纖維有利于脫模，所以綜上所述，塑件不設(shè)脫模斜度，這樣有利于尺寸精度的保證。 2.3.3 螺紋設(shè)計 螺紋成形方法有模具直接成形、機械加工成形。 塑料螺紋的設(shè)計原則：直徑不宜太小，外徑不小于 4mm，內(nèi)徑不小于 2mm；塑件螺紋與金屬螺紋配合長度不超過螺紋直徑的 1.5 2 倍；螺紋最外圈和最里圈留有臺階，防止螺紋崩裂變形。 該塑件的內(nèi)徑為 60mm，所以我們這設(shè)計成普通三角螺紋 60 4M 。 塑件上其它的特征還有如 孔， 加強肋 ，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設(shè)計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉及，所以就不一一介紹 。 2.4 塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 2.4.1 塑件的尺寸精度 尺寸精度指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲得塑件尺寸的準確徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 度。在滿足用要求的前提下，應(yīng)盡可能設(shè)計得低一些。 塑件尺寸公差根據(jù) GB/T14486工程塑料模塑塑料件尺寸公差標準確定，塑件尺寸公差的代號為 MT，公差等級分 7級。塑件上孔的公差采用單向正偏差，塑件上軸的公差采用單向負偏差，中心距及其他位置尺寸公差采用雙向等值偏 差。 根據(jù)精度等級選用表， PA66的高精度為 4級，一般精度為 5 級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在 50 65 范圍內(nèi)，取 MT4級的公差數(shù)值為 0.20 mm， MT5級的公差數(shù)值為 0.30 mm。 2.4.2 塑件的表面質(zhì)量 （ 1）塑件表面粗糙度 塑件表面粗糙度參照 GB/T14234塑料件表面粗糙度標準 不同加工方法和不同材料所能達到的表面粗糙度選取，決定因素于模具成形零件的表面粗糙度，塑件的表面粗糙度一般為 1.6 0.2 m ，而模具的表面粗糙度數(shù)值要比塑件低 1 2 級。 該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得 PA66 拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02 m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 0.26 m。 （ 2）塑件表觀質(zhì)量 塑件表觀質(zhì)量指塑件成形后的表觀缺陷狀態(tài)，如缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、 熔接痕、皺紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。表觀缺陷由塑件成形工藝條件、塑件成形原材料選擇、模具總體設(shè)計等多種因素造成的。 2.4.3 塑件的尺寸 塑件尺寸如下： 0 0.3064D mm ， 0.30060d mm， 00.2420H mm， 0.24018h mm， 60 4SDM，高0.1802 1H mm，精度等級 5 級，周邊圓弧半徑 R= 0.5205 mm。 塑件的材料為 PA66，故查表可得最小收縮率為 0 0min 0.2S ，最大收縮率為 00max 1S ，平均收縮率為 000.6cpS 。 2.5 注射機的選擇 注射模是安裝在注射機上的，因此在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機有關(guān)技術(shù)規(guī)范進行必要的了解，以便設(shè)計出符合要求的模具，同時選定合適的注射機型號。 選用注射機時，通常是以某塑件（或模具）實際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。由 PRO/E 模分析得（材料密度取 =1.33cmg） ， m=35g，故345.5V cm實 ， 流道凝料 V=0.5V (流道凝料的體積 (質(zhì)量 )是個未知數(shù) ,根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算 ,塑件越大則比例可以取的越小 )； 我們選擇 HTF60W2-II 型（表 2 5）的注射成型機，此型號表示液壓注射成型機，其公稱注射量為 3113cm ,符合要求。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 表 2 5 注射機參數(shù) 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 3 分型面 的選擇及型腔數(shù)目的確定 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向垂直。 3.1 分型面的選擇原則 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一 般應(yīng)遵循以下幾項原則： a)保證塑料制品能夠脫模 這是一個首要原則，因為我們設(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應(yīng)呈縮小趨勢，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 b)使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： 1)目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產(chǎn)周期，同時增加生產(chǎn)成本。 2)模具型腔深度影響著模具的厚 度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應(yīng)盡可能使型腔深度最淺。 c)使塑件外形美觀，容易清理 。 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑 表面上 。 d)盡量避免側(cè)向抽芯 。 塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因為側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用 。 e)使分型面容易加工 。 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 造成溢料飛邊現(xiàn)象。 f)有利于排氣 。 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型 面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉。 3.2 分型面的確定 該塑件的結(jié)構(gòu)如圖 2 1， 2 2 所示，在零件的外表面有梅花狀的曲面，內(nèi)表面有螺紋，如果采用中間分型的話，會在塑件的外表面留下飛邊，影響塑件的美觀。在保有塑件精度的情況下有兩中方案： a.分型面為上表面，模具采用強制脫模機構(gòu)； b.分型面為塑件的下面，模具采用自動脫螺紋機構(gòu)。方案 a 采用強制脫模，模具結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟，但是塑件內(nèi)螺紋和塑件的質(zhì)量會受到影響；方案 b采用自動脫螺紋機構(gòu)可以 大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，而且質(zhì)量可以保證。現(xiàn)在是競爭社會，講求效率和質(zhì)量，方案 b更適合。 3.3 型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： a）根據(jù)經(jīng)濟性能確定型腔數(shù)目； b）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； c）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目； d）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。我們這里選用 c），其計算過程如下： n2=(G-C)/V 式（ 3.1） 式中： G 注射機的公稱注射量（ cm3）； V 單個制品的體積（ cm3）； C 澆道和澆口的總體積（ cm3）； 生產(chǎn)中每次實際注射量應(yīng)為公稱注射量 G的（ 0.75 0.45）倍，現(xiàn)取 0.6G 進行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（ 0.2 1）倍，現(xiàn)取 C 0.5V 進行計算。 n2= 0 . 6 8 8 0 . 5 1 1 . 3 4 . 1 71 1 . 3 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過 4 個，由于本次設(shè)計時間的緊張，為了方便 設(shè)計的計算，采用一模兩腔。 3.4 型腔的布局 多型腔在模板上排列形式通常有圓形、 H 形、直線形及復(fù)合形等，在設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾點： 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。 考慮到模具成型零件和型芯結(jié)構(gòu)以及脫模方式的設(shè)計，模具的型腔排列方式如下圖所徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 示： 圖 3 1 型腔的排列 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 4 成型零件尺寸的確定 成型零件的工作尺寸是指凹 模 和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計采用平均值法。 4.1 凹模工作尺寸的計算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設(shè)計 模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 1凹模徑向尺寸的計算： ZSLL SM 043)1( 式（ 4.1） =(64+64 0.006-0.75 0.30) 0.3040 = 64.12 0.080mm 式中， ML 型腔基本尺寸（ mm）； SL 塑件基本尺寸（ mm）； 塑件總公差 (mm)； Z 制造公差（ mm）；一般為34，這里取4，“”前的系數(shù)（此處為3/4）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在 0.5 0.8 之間，制品偏差大則取小值，偏差小則取大值。 2. 凹模深度的計算： c p 02()3 ZMH H H S 式（ 4.2） = (20+20 0.006-0.67 0.24) 0.2440 =19.96 0.060mm 式中，MH 型腔深度（ mm）； H 塑件總高度（ mm）； 4.2 凸模工作尺寸的計算 凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過程中凸摸的磨損會使被包容尺寸變小。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設(shè)計模徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 具時，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 1.凸模徑向尺寸的計算： 03()4 ZM c pd d d S 式（ 4.3） = （ 60+60 0.006-0.75 0.30）00.304 = 60.1300.08mm 式中，Md 型芯尺寸（ mm）； d 塑件尺寸（ mm）； 2.凸模高度計算： 02()3 ZM c ph h h S 式（ 4.4） =（ 18+18C0.006+0.67 0.24）00.244 =18.2700.06mm 式中，Mh 型芯高度（ mm）； h 塑件內(nèi)腔的高度（ mm）； 4.3 螺紋型芯工作尺寸的計算 1.螺紋大徑的計算： 0()ZM S S c pd D D S b 式（ 4.5） = (60+60 0.006+0.20)00.06 = 60.5600.06mm 式中，Md 螺紋型芯大徑（ mm）； SD 塑件內(nèi)螺紋大徑（ mm）； b 塑件內(nèi)螺紋中徑公差（ mm），查螺紋公差標準 GB197-81得 b =0.20mm； Z 查塑料模具設(shè)計得Z=0.06mm 2.螺紋中徑的計算： 02 2 2 3()4 ZM S S c pd D D S b 式（ 4.6） = （ 57.402+57.402 0.006+0.75 0.20） 00.05 = 57.8900.05mm 式中，2Md 型芯中徑（ mm）； 2SD 塑件內(nèi)螺紋中徑（ mm）； Z 查塑料模 具設(shè)計得Z=0.05mm； 3.螺紋小徑的計算： 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 01 1 1() ZM S S c pd D D S b 式（ 4.7） = （ 55.670+55.670 0.006+0.20） 00.05 = 56.2000.05mm 式中，1Md 型芯 小徑（ mm）； 1SD 塑件內(nèi)螺紋小徑（ mm）； 4.螺紋高度的計算 : 02 2 2 2()3 ZM c ph h h S 式（ 4.8） =（ 10+10 0.006+0.67 0.18）00.184 =10.1800.045mm 式中，2Mh 型芯螺紋高度（ mm）； 2h 塑件內(nèi)螺紋高度（ mm）； 5.螺距的計算： ()2ZM S S c pP P P S 式（ 4.9） = （ 4+4 0.006） 0.042 = 4.02 0.02mm 式中，MP 型芯螺距（ mm）； SP 塑件螺距（ mm）； Z 查塑料模具設(shè)計 得Z=0.04mm； 4.4 型腔壁厚和底板厚度計算 在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算 . 整體式矩形型腔形狀如圖 4-1所顯： 圖 4-1 整體式矩形型腔 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 （ 1） 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度的計算 。任一側(cè)壁均可視為三邊固定、一邊自由的矩形板，其最大擾曲變形發(fā)生在自由邊的中點。 114 33C a p C apsaEE 式（ 4.10） 34.5mm 35mm 式中， S 型腔側(cè)壁厚度（ mm） ； a 型腔側(cè)壁受壓高度（ mm） ； L 型腔長邊長度（ mm） ； P 型腔壓力（ aMP）；取 30MPa E 模具材料彈性模量（ aMP）；查表取 0.85(GP)； 任一自由邊中點的允許變形量，由塑件寬度公差根據(jù)經(jīng)驗公式?jīng)Q定為0.0961； 根據(jù)塑件尺寸和模架標準 ?。?L=250mm； a=30mm. (2)整體式矩形型腔底板厚度的計算。由兩端平行支架支撐的整體式矩形型腔的底板，可視為受均勻載荷四周固定的矩形板，底板的長邊喝短邊分別用 L和 b,其最大撓曲變形發(fā)生在板的中心。 4 C P b C P bhb 式（ 4.11） 29.59 mm 30mm 式中， h 整體式矩形底板厚度； P 型腔壓力（aMP） ； b 矩形板受力短邊長度（ mm） ； L 矩形板受力長邊長度（ mm） ； 允許變形量，塑件高度公差決定，根據(jù)經(jīng)驗式計算出； C 由 L/b 之值決定的常數(shù)，可由近似公式計算； 44 / / 3 2 / 1C L L b 0.0294 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴進入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通道。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內(nèi)氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計的真確與否直接關(guān)系 到注射成型的效率和塑件質(zhì)量。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類，我們在這里選用普通澆注系統(tǒng)，它由主流道、分流道、澆口及冷料穴四部分組成。 5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射模設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它直接影響注射成型的效率和質(zhì)量。設(shè)計時一般遵循以下基本原則： 1.必須了解塑料的工藝特性 每一種塑料都有其適應(yīng)的溫度及剪切速率，設(shè)計時了解了便于考慮澆注系統(tǒng)尺寸對熔體流動的影響。一般情況都不希望澆注系統(tǒng)太長和太粗。 2.排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導熔體充滿型腔，料流快而不紊，并能 把型腔內(nèi)的氣體順利排出。 3.防止型芯和塑件變形 高速熔融塑料進入型腔時，要盡量避免料流直接沖擊型芯或嵌件，否則會使注射壓力消耗大或使型芯或嵌件變形。 4.減少熔體流程及塑料耗量 在滿足成型和排氣良好的前提下，塑料熔體應(yīng)以最短的流程充滿型腔，這樣可以縮短成型周期，提高成型效果，減少塑料用量。 5.修整方便，并保證塑件的外觀質(zhì)量 澆注系統(tǒng)的設(shè)計要綜合考慮塑件大小、形狀及技術(shù)要求等問題，做到去除修整澆口方便，同時不影響塑件的外觀和使用。 6.要求熱量及壓力損失最小 熔融塑料進入澆注系統(tǒng)時，要求其熱量及壓力損失最 小，防止溫度和壓力降低過多而引起填充不滿等缺陷。 5.2 澆注系統(tǒng)設(shè)各部件設(shè)計 5.2.1 主流道的設(shè)計 主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間。主流道的設(shè)計要點如下： （ 1）為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè)計成圓錐形，因 PA66 的流動性較好，故其錐度取 3 ，過大會造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為 R0.8 m 。 （ 2）在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應(yīng)盡量短，否則會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 （ 4）為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，其半徑為 r2=r1+(1 2),其小端直徑 D=d+(0.5 1),凹坑深度常取 3 4mm。在此模具中取 r2=11 12mm。 （ 5）由于主流道要與高溫高壓的塑 料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度 H=5 10mm。 根據(jù)網(wǎng)上廠家資料查得 HTF60W2-II 型注射機噴嘴有關(guān)尺寸如下： 噴嘴前端孔徑： d0= 3mm 噴嘴前端球面半徑： R0 10mm 為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑 D 應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑 d。 D d+(0.5 1)mm= 3+1 4mm 主流道的半錐角通常為 10 20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 1.50。經(jīng)換算得主流道大端直徑 D 8mm,為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設(shè)計半徑 5mm的圓弧過渡。主流道的長度 L一般控制在 60mm 之內(nèi)，可取 L 30mm。 5.2.2 主流道襯套（澆口套）的設(shè)計 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設(shè)計成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。 對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在 模板上。主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 99hH 間 隙配合。主流道 襯套一般選用 T8、 T10 制造，熱處理強度為 52 56HRC。圖 5-1 所示為一般主流道襯套的形式： 圖 5-1 主流道襯套 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 表 5-1 澆口套的直徑，配合公差 根據(jù)兩型腔中心距和塑件壁厚我們選擇 d= 26mm,D= 36mm,D1=D+8= 44mm. 5.2.3 分流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)計分流道 ，分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和 U 形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及 U 形。 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、 U 形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提 高效率，我們這里就選用圓形分流道，如圖 5-2。因為圓形截面分流道的效率是分流道中效率最高的，固選它。 分流道的尺寸：因為各種塑料的流動性有差異，所以可以根據(jù)塑料 的品種來粗略地估計分流道的直徑 PA66 分流道的直徑在 1.6 9.5mm 取 D= 2mm。 圖 5-2 分流道截 面 分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的布置方法。 分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。 5.2.4 澆口的設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆 口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側(cè)澆徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 口，其有以下特性 : 形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； 試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改； 能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； 對于殼體形塑件，流動充填效果較佳 。 根據(jù)公式（ 5.1）、（ 5.2）可以計算出澆口寬度和澆口厚度： 30nAW 式（ 5.1） = 0.8 1399430 =3.15mm 式中， W 澆口寬度（ mm）； A 型腔表面積（ 2mm ）； n 材料常數(shù)，對于 PA66n =0.8； h nt 式（ 5.2） = 0.8 2 = 1.6mm 式中， h 澆口厚度（ mm）； t 零件壁厚 （ mm）； 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題，所以我們在開設(shè)澆口時應(yīng)注意： 澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。 澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮。 澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。 澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。 澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。 不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。 5.2.5 冷料穴的設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放 料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。冷料穴的形式有三種：一種是與推桿匹配的冷料穴；二種是與拉料桿匹配的冷料穴；三種是無拉料桿的冷料穴。并非所有的注射模都要開設(shè)冷料穴，有時由于塑料的性能和注射工藝的控制，很少有冷料的產(chǎn)生或塑件要求不高時可以不設(shè)冷料穴。我們這里考慮到塑料性能和注射工藝，選擇無拉料桿的冷料穴。這種冷料穴在主澆道對面的模板上開一錐形凹坑。為了拉住主澆道的凝料，在錐形凹坑的側(cè)壁 上鉆一中心線與另一邊平行、深度較淺的小孔。開模時靠小孔的作徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 用將主澆道凝料從主澆道中拉出來，推出時靠人工用拉鉤拉出。 5.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 型腔內(nèi)氣體的來源，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。塑料熔體向注射型腔填充過程中，尤其是高速注射成型和熱固性塑料注射成型時，必須考慮把這些氣體順序排出，否則，不僅會引起物料注射壓力過大，熔體填充型腔困難，造成沖不滿腔，而且部分氣體還會在壓力作用下滲進塑料中，使塑件產(chǎn)生氣泡，組織疏松，熔接不良。甚至還會由于氣體受到壓縮，溫度急劇上升，進而 引起周圍熔體燒灼，使塑件局部碳化和燒焦。因此在模具設(shè)計時，要充分考慮排氣問題。 一般來說，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，事先較難估計發(fā)生氣阻的準確位置。所以往往需要通過試模來確定其位置，然后在開排氣槽。排氣槽一般開設(shè)在型腔最后被充滿的地方。 排氣的方式有開設(shè)排氣槽和利用模具零件配合間隙排氣。 1.排氣槽排氣 開設(shè)排氣槽排氣，通常遵循以下原則： 排氣槽最好開設(shè)在分型面上，因為分型面上因排氣而產(chǎn)生的飛邊，易隨塑件脫落。 排氣槽的排氣口不能正對操作人員，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故。 排氣槽最好開設(shè)在靠近嵌件和塑件最薄 處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕，宜排出氣體，并排出部分冷料。 排氣槽的寬度可取 1.5 1.6mm，其深度以不大于所用塑料的溢邊值為限，通常為0.02 0.04mm。 2.間隙排氣 大多數(shù)情況下，可利用模具分型面或模具零件間的配合間隙自然地排氣，可不另設(shè)排氣槽。特別是對于中小型模具。間隙的大小和排氣槽一樣，通常為 0.020.04mm。 尺寸較深且細的型腔，氣阻位置往往出現(xiàn)在型腔底部，這時，模具結(jié)構(gòu)應(yīng)采用鑲拼方式，并在鑲件上制作排氣間隙。注意，無論是排氣間隙還是排氣槽均應(yīng)與大氣相通。 我們的模具是小型模 具，不是深且細的型腔，而且塑件要求不是很高，所以在這我采用利用分型面的配合間隙排氣，間隙大小 0.02 0.04mm。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 6 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導向機構(gòu)。導向機構(gòu)的作用是導向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。 導向機構(gòu)的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種，我們這里選取導柱導向機構(gòu)。 我們在設(shè)計此機構(gòu)的同時還應(yīng)注意以下幾點： 1) 導柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度。 2) 導柱的長度應(yīng)比型芯（凸模）端面的高度高出 6 8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。 3) 導柱和導套應(yīng)有足夠的耐磨度和強度。 4) 為了使導柱能順利地進入導套、導柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導套的前端也應(yīng)該倒角。 5) 導柱的設(shè)置應(yīng)根據(jù)需要而決定裝配方式。 6) 一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分配合按 H7/k6，導套外徑的配合按 H7/m6。 7) 一般應(yīng)在動模座板與推板之間設(shè)置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。 8) 導柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考準模架數(shù)據(jù)選取。 我們這里選用帶頭導柱， 根據(jù)模架的壁厚選導柱直徑 d= 20f8mm， d1= 20k6mm， D= 2500.2mm， S=601.5mm， 1.01 2.039L mm， 01.577L mm，材料為 20 鋼表面滲碳淬火，淬硬 56 60HRC。 相應(yīng)的我們選用帶頭導套，根據(jù)所選導柱的直徑，導套的參數(shù)為： d= 20H8mm， D=3200.20mm， S=601.5mm， R=1mm， 1.01 2.039L mm, 材料為 20 鋼表面滲碳淬火，淬硬 56 60HRC。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 7 脫模機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。 7.1 脫模機構(gòu)的分類及選用 1按動力來源分 （ 1）手動推出機構(gòu) 開模后，靠人工操縱推出機構(gòu)來推出塑件。 （ 2）機動推出機構(gòu) 利用注射機的開模動作驅(qū)動模具上的推出機 構(gòu)，實現(xiàn)塑件的自動脫模。 （ 3）液壓與氣動推出機構(gòu) 利用注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。 2按模具結(jié)構(gòu)分 （ 1）簡單推出機構(gòu) （ 2）二級推出機構(gòu) （ 3）雙向推出機構(gòu) （ 4）點澆口自動脫模機構(gòu) （ 5）帶螺紋塑件的推出機構(gòu) 3脫模機構(gòu)的選用 從結(jié)構(gòu)上來說，我們的塑件是帶螺紋的，采用帶螺紋塑件的推出機構(gòu)比較合適；從生產(chǎn)產(chǎn)量上來說，我們不是小批量生產(chǎn)，采用手動不合適，結(jié)合帶螺紋推出機構(gòu)和生產(chǎn)工藝，我們這里選擇利用塑件在脫螺紋時的摩擦力推出產(chǎn)品。 7.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 設(shè)計脫模機 構(gòu)時，應(yīng)遵循以下原則： （ 1） 要求在開模過程中塑件留在動模一側(cè)，以便推出機構(gòu)盡量設(shè)在動模一側(cè)，從而簡化模具結(jié)構(gòu)。 （ 2）正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應(yīng)靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應(yīng)是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。 （ 3）推出位置應(yīng)盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。 （ 4）推出機構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠（即： 推出到位、能正確復(fù)位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠動靈活，制造及維修方便。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 7.3 脫模力的計算 殼體形塑件脫模阻力通常按薄壁與厚壁兩種類型考慮。 薄壁殼體形塑件：是指塑件半徑與壁厚的比大于 10 的塑件。 30 102r t 式（ 7.1） 所以本產(chǎn)品為薄壁零件。 式中， 比例因子； r 塑件半徑（ mm）； t 塑件壁厚（ mm）； 塑件所需的脫模力： 2 0 . 11 f bE s th KQA 式（ 7.2） = 48 KN 式中， E 彈性模量，取 E = 322 1 0 N mm； h 塑件高度（ mm）； fK 脫模系數(shù)，取fK=0.4； 泊松比，取 =0.33； bA 塑件的投影面積（ 2mm ）； 此次設(shè)計沒有設(shè)計脫模機構(gòu)，利用塑件在脫螺紋時與模具型芯的摩擦力推出塑件，校核計算如下： tFF摩 式（ 7.3） 2TF D 壓 所以 45 KN 21 KN 所以可以選用這種脫模方式。 式中， 摩擦系數(shù)，取 =0.4； T 軸的轉(zhuǎn)矩， T= 56.6 10 N mm ； 7.4 模具 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 模具采用齒輪傳動，結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，比較適合模具中的傳動要求，而且市場上齒輪電機采購方便，不需要專門加工，所以采用了齒輪傳動。 由于此次設(shè)計主要為模具設(shè)計，傳動部分的計算過程就不詳細列出。 7.4.1 軸及齒輪參數(shù)的確定 考慮模具型腔尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸的綜合因素，型腔之間的 中心距應(yīng)為 116mm 較為合理。兩個螺紋型芯軸軸徑為 64 mm，中間的傳動軸軸徑為 32 mm。軸采用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 217 255HB。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 齒輪采用標準直齒圓柱齒輪， 3 個齒輪齒數(shù)、模數(shù)相同，由計算可得 m=2， Z=29，分度圓直徑 d=58mm。齒輪采用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241 286HB。 7.4.2 電 機轉(zhuǎn)速及軸承的選擇 因塑件旋轉(zhuǎn) 3圈即可將螺紋脫出，為保證模具的正常使用壽命，螺紋型芯的轉(zhuǎn)速不宜太快，所以設(shè)計時按每 3s完成一次脫模計算，齒輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)在 60r/min。齒輪的傳動比為1，則傳動軸的轉(zhuǎn)速為 60r/min，故選用電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)在 60r/min 左右。 由于此模具使用的軸承要起到要起到定心作用，又要承受徑向載荷和軸向載荷，所以我們選圓錐滾子軸承以滿足要求。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 8 注射機的校核 8.1 最大注射量的校核 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 40% 80%。 V實 =45.5 cm3 V公 113 cm3 45.5100%113=40.800 滿足要求 。 8.2 注射壓力的校核 該項工作是校核所選注射機的額定注射壓力maxP能否滿足塑件所成型時需要的注射壓力 P0， P0其值一般為 40 200MPa 要求 maxP K P0 式（ 8.1） 式中：maxP 注射機的額定注射壓力 (aMP) 177 P0 成型時所需的注射壓力 (aMP) 100 K 安全系數(shù)，常取 K=1.25 1.4 取 1.3 則 K.P0=1.3 100=130 aMP Pmax177 aMP 所以符合要 求 8.3 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 鎖 1.2 A 分 P型 式（ 8.2） 6105 1.21.96105 所以符合要求 式中： F鎖 注射機的額定鎖模力 （ N） 6105 N； P 型 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（ MPa）；一般為注射壓力的 0.3 0.65倍，通常取 20 40MPa。我們這里選 P 型 =30MPa； A分 塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（ mm2）； 8.4 開模行程的校核 開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用 H 表示，它必須小于注射機移動模板的最大行程 S。由于注射機的鎖模機構(gòu)不同，開模行程可按以下兩種情況進行校核：一種是開模行程與模具厚度無關(guān)；二種是開模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)，且是單分型面注射模具。 當開模行程與模具厚度無關(guān)時： 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 31 這種情況主要是指鎖模機構(gòu)為液壓 -機械聯(lián)合作用的注射機，其 模板行程是由連桿機構(gòu)的做大沖程決定的，而與模厚度是無關(guān)的。 S H = H1 + H2 + （ 5 10） mm 式（ 8.3） 式中： H1 塑件推出距離（也可以作為凸模高度） （ mm）； H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度 （ mm）； S 注射機移動板最大行程 （ mm）； H 所需要開模行程 （ mm）。 而我們這里通過資料可得出： H = 100 + 20 + 5 = 125 （ mm） 所以 S H = H1 + H2 + （ 5 10） 270 125 滿足要求。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 9 模溫冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60以下。所以熱塑性塑料在 注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等。當塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具可簡單進行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻。 由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如 PC， POM 等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫 的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。 PA66 推薦的成型溫度為 280300，模具溫度為 40 80 。 9.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 1.采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； 2.模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 3.對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大 改善塑件的表面狀態(tài)； 溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 1.盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； 2.冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； 3.盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距 B 大約為 2.5 3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為 0.8 1.5B。最小不要小于 10。 4.澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； 5.應(yīng)降低進水和出水的溫差，進出水溫 差一般不超過 5 6.冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。 7.合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 33 9.3 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是間歇循環(huán)式如圖 9-1所示。 圖 9-1 1 進水口 2 出水口 9.4 冷卻系統(tǒng)的計算 9.4.1 冷卻時間的確定 在注射過 程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，這段冷卻時間一般約占整個注射生產(chǎn)周期的 80%。因為我們所需要的塑件比較薄，故用此公式： 224l n s T s T mt T e T m 式（ 9.1） = 222 4 2 9 0 6 0ln0 . 0 9 5 1 0 0 6 0 =14.04s 式中， S 塑件平均壁厚， S 取 2.0mm； 塑料熱擴散系數(shù) (mm2 /s) =0.095； Ts 成型溫度 280 300 Ts 取 290 ； Te 脫模溫度 60 100 Te 取 100 ； Tm 模具溫度 40 80 Tm 取 60 。 由計算結(jié)果得冷卻時間需要 14.04 S，但計算并不能精確的確定實際冷卻時間的多少，參照經(jīng)驗推薦值， 制件平均壁厚取 2.0mm， 對應(yīng)經(jīng)驗冷卻時間 t=20 S，取 t冷=20S。 為什么最終的 冷卻時間 取 20 而不是 14.04，那是因為在實際注塑過程中， Ts ， Te ， Tm 等因素不可能像我們所設(shè)計的那么理想，所以，從實際出發(fā)，取經(jīng)驗值會更好些。 9.4.2 模具熱量的計算 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 34 1.單位時間內(nèi)進入模具的總熱量 Q1 =nG CS(Ts Te ) 式 （ 9.2） =722.527（ 290 100） =12700.8 KJ 式中， n 每小時的注射次數(shù)， n=72； G 每小時的注射量（ kg）， G=2.52kg； CS 單位質(zhì)量材料釋放的熱量（ KJ/kg）， S C =7 KJ/kg； 2高溫噴嘴對模具的接觸傳熱 2 1 23 . 6 ( )ZQ A T T 式（ 9.3） =3.6 4 122 10 6 140 （ 290 100） =173.20 KJ 式中 ， AZ 注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積 （ m2 ） ； 金屬傳熱系數(shù) ， =140（ KJ/ m2 ) ； 2T 模具平均溫度 ， 2T=100 ； 1T 熔融塑料進入型腔的溫度 ， 1T=290 ； 3 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量 （ 1）對流傳熱 Q對=h1 Am( t2 t3)43 式（ 9.4） = 5.35 0.28151 （ 100 20） 43 = 448.605 KJ/h 式中 ， h1 傳熱系數(shù)（ KJ/ m2 h ）， h1=5.35； Am 兩個分型面和四個側(cè)面的面積（ m2 ）， Am=0.26435 m2 ； t2 模具平均溫度 ， t2=100 ； t3 室溫 ， t3=20 。 h1=4.187(0.25+2360300t )= 4.187 （ 0.25+ 36050 300 ） = 5.35 Am=（ A1m） + (A2m) nk = 0.2+0.1430. 57 = 0.28151 A1m=2BL=2 25040010 6 =0.2m2 ； A2m=4BH =4 250 14310 6 =0.143m2 ； B 模具寬度 mm， B=250； L 模具長度 mm， L=400 開模率 nk= (t t tt注 冷 ） = 5 0 1 .5 2 050（ ）=0.57 （ 2）輻射散發(fā)的熱量 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 35 Q輻=20.8 A2m (2273100t)4 (3273100t)4 式（ 9.5） =20.80.1 430.8 （ 273 100100） 4 （ 273 20100） 4 =83.655 KJ/h 式中 ， 輻射率，一般表面 =0.8-0.9； （ 3）工作臺散發(fā)的熱量 Q臺=h2 A接( t2 t3) 式（ 9.6） = 5020.1 （ 100 20） = 4016 KJ/h 式中 ， h2 傳熱系數(shù) ， h2=502KJ/(m2 h ) ； A接 模具與工作臺的接觸面積 m2 ， A接=0.1； A接=bl = 250 40010 6 =0.1 ； 4 凹模冷卻系統(tǒng)的計算 （ 1） 型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 ： Q總= n G Qs 式（ 9.7） =72 2.52300 =54432 KJ 式 中，SQ 塑料單位熱流量（ KJ/h） ， Qs=280 350,取SQ=300 KJ/h； （ 2） 冷卻水體積流量的計算： qv= 0 014 0 Q ( 6 0C T T 總出 進 ） 式（ 9.8） = 0.23510 3 m3 /min 式中 ， 水的密度 103 KG/m3 ； C1 水的比熱容 4.18710 3 J/KG ； （ 3） 冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù) ： =2.08.0(dV ）平均 式（ 9.9） =2.08.0008.0 )24.01000(6.7 =919.47 (w/m2 k) 式中， 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 取 7.6。 （ 4） 凹模冷卻管的傳熱面積 ： A= 0 0403 6 0 0 ( )MQTT 總 式（ 9.10） =0.393 m2 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 36 式中 T 模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=37.5 。 T= TM（ T出+T進） /2 =60（ 20+25） /2 =37.5 （ 5） 冷卻水孔總長 L： L= 000 . 8403 6 0 0 ) ( )MQV d T T 總平 均（ 式（ 9.11） = 3(m) （ 6） 模具溫度的更正： Q冷