醫(yī)療針筒套模具設(shè)計-模具畢業(yè)論文

1 湖 南 工 學(xué) 院 機械工程系 2006 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 書 明 設(shè)計題目： 注射器針頭套 機械設(shè)計 專業(yè) 03 級 03 班級 姓名 曹慧民 指導(dǎo)老師 張蓉 職稱 教 授 2 目 錄 引言 1 設(shè)計指導(dǎo)書 2 設(shè)計說明書 4 一、畢業(yè)設(shè)計課題 4 二、塑件及材料分析 5 三、擬定的成型工藝 6 四、型腔數(shù)目確定 7 五、型腔布局 7 六、分型面與排氣系統(tǒng)設(shè)計 8 七、澆注系統(tǒng)設(shè)計 9 八、成型零件設(shè)計 11 九、導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計 15 十、脫模機構(gòu)設(shè)計 16 十一、模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 18 十二、模體設(shè)計 20 十三、注射模與注射機的關(guān)系 21 十四、模具裝配草圖及工作原理 23 十五、設(shè)計小結(jié) 23 十六、參考資料 24 3 引 言 本說明書為我機械系 2006 屆模具專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書，意在對我專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識的綜合考察、評估。要在有限的時間內(nèi)單獨完成設(shè)計。也是在走上工作崗 位前的一次考察。 本設(shè)計說明書是本人完全根據(jù)塑料模具技術(shù)手冊的要求形式及相關(guān)的工藝編寫的。說明書的內(nèi)容包括：畢業(yè)設(shè)計要求，設(shè)計課題，設(shè)計過程，設(shè)計體會及參考文獻等。 編寫說明書時，力求符合設(shè)計步驟，詳細說明了塑料注射模具設(shè)計的方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝，型腔及型芯的計算，塑料脫模機構(gòu)的設(shè)計，調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計等。 在編寫設(shè)計說明書前，得到張老師的悉心指導(dǎo)；在編寫過程中，又得到同學(xué)的熱情幫助和指點，在此謹(jǐn)以致意。 由于本人水平有限，編寫過程中錯誤難免會有的，敬請老師批評指正。 謝謝！ 設(shè)計者： 2006 年 4 月 20 日 4 設(shè)計指導(dǎo)書 1. 設(shè)計前應(yīng)明確的事項 （ 1） 明確制品的幾何形狀及使用要求。對于形狀復(fù)雜的制品，有時除看懂其圖樣外，還需參考產(chǎn)品模型或樣品，考慮塑料的種類及制品的成型收縮率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允許變形范圍等范圍，即充分 了解制品的使用要求，因為這不僅是模具設(shè)計的主要依據(jù)，而且還是減少模具設(shè)計者與產(chǎn)品設(shè)計者已意見分歧的手段。 （ 2） 估算制品的體積和重量及確定成型總體方案。計算制品重量的目的在于選擇設(shè)備和確定成型總體方案。成型總體方案包括確定模具的機構(gòu)形式，型腔數(shù)目，制品成型的自動化程度，采用流道的形式（冷流道或熱流道），制品的側(cè)向型孔是同時成型還是后序加工，側(cè)凹的脫模方式等。 （ 3） 明確注射成型機的型號和規(guī)則。只有確定采用什么型號和規(guī)則的注射成型機，在模具設(shè)計時才能對模具上與注射機有關(guān)的結(jié)構(gòu)和尺寸的數(shù)據(jù)進行校核。 （ 4） 檢查制品的工藝性。對制 品進行成型前的工藝性檢查，以確認(rèn)制品的各個細小部分是否均符合注射成型的工藝性條件。 2. 基本程序 模具及其操作必須滿足各種要求，其模具設(shè)計的最佳方法是綜合考慮，系統(tǒng)制定設(shè)計方案，模具設(shè)計流程圖表示了各條件間的相互關(guān)系，以及必須滿足主功能的邊界條件和附加條件的關(guān)系。 3. 注射模設(shè)計審核要點 （ 1） 基本結(jié)構(gòu)審核 1） 模具的結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)是否與注射機規(guī)格匹配。 2） 模具是否具有合模道向機構(gòu)，機構(gòu)設(shè)計是否合理。 3） 分型面選擇是否合理，有無產(chǎn)生飛邊的可能，制品能否滯留在設(shè)有推出脫模機構(gòu)的動模（或定模）一側(cè)。 4） 模腔的布置與澆注系 統(tǒng)設(shè)計是否合理。澆口是否與塑料原料相適應(yīng)，澆口位置是否恰當(dāng)，澆口與流道的幾何形狀及尺寸是否合適，流動比數(shù)值是否合理。 5） 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。 5 6） 推出脫模機構(gòu)與側(cè)向分型或抽芯機構(gòu)是否合理、安全和可靠。它們之間或它們與 7） 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或1304139763 8） 其它模具零部件之間有無干涉或碰撞的可能，脫模板（推板）是否會與凸模咬合。 9） 是否需要排氣結(jié)構(gòu)，如果需要，其設(shè)置情況是否合理。 10） 是否需要溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如果需要，其熱源和冷卻方式是否合理。溫控元件隨是否足夠，精度等級如何，壽 命長短如何，加熱和冷卻介質(zhì)的循環(huán)回路是否合理。 11） 支承零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。 12） 外形尺寸能否保證安裝，緊固方式選擇是否合理可靠，安裝用的螺栓孔是否與注射動、定模固定板上的螺孔位置一致，壓板槽附近的固定板上是否有緊固用的 6 螺孔。 （ 2） 設(shè)計圖樣審核要點 1） 裝配圖。零部件的裝配關(guān)系是否明確，配合代號標(biāo)注得是否恰當(dāng)合理，零件標(biāo)注是否齊全，與明細表中的序號是否對應(yīng)，有關(guān)的必要說明是否具有明確的標(biāo)記，整個模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度如何。 2） 零件圖。零件號、名稱、加工數(shù)量是否有確切的標(biāo)注，尺寸公差和形位公差標(biāo)注是否合理齊合。成型零件容易磨損是 部位是否預(yù)留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理。各個零件的材料選擇是否恰當(dāng)，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。 3） 制圖方法。 制圖方法是否正確，是否合乎有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（包括工廠企業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)）。圖面表達的幾何圖形與技術(shù)內(nèi)容是否容易理解。 （ 3） 模具設(shè)計質(zhì)量審核要點 1） 設(shè)計模具時，是否正確地考慮了塑料原材料的工藝特性、成型性能，以及注射機類型可對成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響。對成型過程中可能產(chǎn)生的缺陷是否在模具設(shè)計時采取了相應(yīng)的預(yù)防措施。 2） 是否考慮了制品對模具導(dǎo)向精度的要求，導(dǎo)向結(jié)果設(shè)計得是否合理。 3） 成型零部件 的工作尺寸計算是否合理，能否保證制品的精度，其本身是否具有足夠的強度和剛度。 4） 支撐部件能否保證模具具有足夠的整體強度和剛度。 5） 設(shè)計模具時是否考慮了試模和修模要求。 （ 4）裝拆及搬運條件審核要點有無便于裝拆時用的橇槽、裝拆孔和牽引螺釘，對其是否作出了標(biāo)記。有無供搬運用的吊環(huán)或起重螺栓孔，對其是否也作出了標(biāo)記。 7 定貨明細表總指標(biāo)：定貨批量、費用、交貨期塑料制品：幾何形狀、材料、表面質(zhì)量強度及其他性能機床參數(shù)型腔數(shù)目型腔布局分型面數(shù)目型腔尺寸、粗造度直澆口及流道澆口冷卻系統(tǒng)機械設(shè)計結(jié)構(gòu)型腔精確尺寸推出系統(tǒng)導(dǎo)向定位系統(tǒng)排氣系統(tǒng)裝配模具設(shè)計流程圖 8 設(shè)計說明書 一、 設(shè)計課題 注射器針筒套注塑模 （一） 簡介 醫(yī)療注射器針筒套體積小，比較細長，該塑件外表面容易出現(xiàn)縮水、頂白、浪痕、飛邊等缺陷 （見圖 1）的注塑模。材料用 PP。 （二） 特點 1， 注塑件平整、美觀、光潔度 7以上，沒有推桿痕跡。 2， 注塑件尺寸穩(wěn)定，全部尺寸達到圖紙規(guī)定要求。 3， 注塑件的關(guān)鍵零件一型板采用坐標(biāo)鏜床直接一次鏜成，減少加工誤差，提高模具精度。 4， 注塑模具壽命高，下模板鑲有淬火凹模套，型芯淬火，型板（推板）調(diào)質(zhì)后加工。 5， 如果試模不合 格，僅僅更換型芯、型板和型芯固定板，又可投入試模，縮短了制模周期。 二、塑件及材料分析 1， 塑件形狀分析 從上圖可看出，塑件小，內(nèi)腔有兩個角度，兩個環(huán)形槽，外腔有四個角度，另 9 加六個加強肋板。塑件小而長為了便于加工凹?？蓪⒃O(shè)計成組合式凹模，設(shè)置成三塊凹模板，而凸模由于是一模八腔，可設(shè)計整體嵌入凸模固定板。 2， 材料分析 該塑件的材料為 PP,它的性質(zhì)如下： 聚丙炳化學(xué)性能較好，耐寒性差，光、氧作用下易分解，機械性能比聚 烯好。 成型時收縮大，成型性能好，易變形翹曲，尺寸穩(wěn)定性好， 柔軟性好，有“鉸鏈”特性。聚丙炳相對密度在 0.901.05 之間，該塑件相對密度為 1。 016，玻纖增強；收縮率 0。 40.8 之間、熔點 170178o C、抗拉強度 7890MPa、抗彎強度 132MPa.因有“鉸鏈”特性澆口位置設(shè)計；防縮孔，變形收縮率為 1.3%1.7%.使用溫度 cc 2010 。 成型收縮范圍大易發(fā)生縮孔凹痕及變形熱容量大注射成型模具必須設(shè)計充分進行冷卻的冷卻回路適宜模溫 為 80 C0 左右不可低于 50 C0 否則會造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象 聚丙炳主要用與板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、閥門配件、日用品等 3， 塑件體積及質(zhì)量計算。 根據(jù)塑件，可粗略算出體積及質(zhì)量。 10 圖 2 如圖 2 所示，可把塑件分成 13 部分來計算，具體計算如下： V 圓臺 =1/3 RH - rh h V 圓柱 = rh V1 = 1/3（ 9.7/2） x 1.7 = 41.85 V2 = 1/3（ 9.3/2） x 18.6 = 420.95 V3 = 1/3（ 8/2） x 25.6 = 428.71 V4 = 1/3（ 7.11/2） x 2.79 = 36.9 V5 = 1/3（ 6.81/2） x 27.51 = 333.84 V6 = 1/3（ 2/2） x 2 = 2.09 V7 = 6 x 1/2 x 0.58 x 17.18 x 0.8 = 23.91 V8 = 1/3（ 5.7/2） x 28.16 = 239.4 V9 = 1/3（ 5.85/2） x 1.39 = 12.45 V10 = 1/3（ 7.5/2） x 47.2 = 694.73 V11 = 1/3 （ 7.86/2） -（ 7.36/2） = 2.99 V12 = 1/3 （ 7.95/2） -（ 7.45/2） = 3.05 V13 = 1/3（ 8.2/2） x 1 = 52.78 V 塑件 = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 - V8 - V9- V10 V10 V11 V12 V13 = 0.9416cm V 總 = V 塑件 x 8 = 8 x 0.9416 = 7.5328cm m 塑件 = x v = 1.016 x 0.9416 x 103 = 0.9566g m 總 = x v x 8 = 1.016 x 0.9566 x 103 x 8 = 7.6533g 三、擬定的成型工藝 1、制品的成型方法 熱塑性塑料指定采用注射成型，本設(shè)計選用 熱塑性塑料 PP，可用注射成型。 2、制品的成型參數(shù) 根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點及選定的原料 PP，可擬定如下工藝參數(shù)（塑料模設(shè)計手冊）。 11 塑料名稱： PP 密度（ g/cm）： 1.041.05 計算收縮率（ %）： 0.40.8 預(yù)熱溫度（ ）： 8085 預(yù)熱時間（ h）： 23 料筒溫度（ ） 前段 190200 中段 210220 后段 160170 噴嘴溫度（ ）： 180190 模具溫度（ ）： 7090 注射壓力（ MPa）： 90130 保壓力（ MPa）： 4050 成型時間（ s）： 注射時間 25 保壓時間 1540 冷卻時間 1540 總周期 40140 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min）： 3060 適應(yīng)注射機類 型： 螺桿 后處理溫度（ ）： 70 后處理時間（ h）： 24 四、型腔數(shù)目 型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點 來確定 （ 1）、塑件制品的批量和交貨期，以及塑料制件的成本。因為是畢業(yè)設(shè)計，因此這點可不予考慮。 （ 2）、所選用注射機的技術(shù)規(guī)則，因為上面只進行了結(jié)構(gòu)及工藝成型的分析，還沒確定注射機，也可暫時不予考慮。 （ 3）、質(zhì)量控制要求。塑件小要求成批量生產(chǎn)，因此可設(shè)成一模八腔，以保證生產(chǎn)數(shù)量。 根據(jù)以上綜合考慮，實際采用一模八腔注射成型。 同時根據(jù)塑件體積 v=7.5328 cm，初步確定注射機為 SZ-60/40 12 注射機各參數(shù)如下： 項目 SZ-60/40 結(jié)構(gòu)形式 臥式 理論注射容量（ cm） 60 螺桿直徑（ mm） 30 注射壓力（ MPa） 180 注射速率（ g/s） 70 塑化能力（ Kg/h） 35 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 0200 鎖模力（ KN） 400 拉桿內(nèi)間距（ mm） 220x300 移模行程（ mm） 250 最大模具厚度（ mm） 250 最小模具厚度（ mm） 15 鎖模形式 模具定位孔直徑（ mm） 80 噴嘴球半徑（ mm） SR10 噴嘴口孔徑（ mm） 五、型腔布局 模具型腔為一模八腔，其結(jié)構(gòu)基本上呈圓兩排分布。 六、分型面與排氣系統(tǒng)設(shè)計 1、分型面選擇： 選擇分型面即是決定型腔空間在模內(nèi)應(yīng)占有的位置。 選擇時應(yīng)遵行如下原則： 1）、復(fù)合塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸大的部位。 2）、分型面的數(shù)目及形狀。通常只采用一個與注射機開模 運動方向相垂直的方向， 13 特殊情況下采用一個以上的分型面或其他形狀的分型面。確定分型面形狀時應(yīng)以模具制造及脫模方便的原則。 3）、型腔方位的確定。在決定型腔在模具內(nèi)的方位時，分型面的選擇應(yīng)盡量防止孔或側(cè)凹，以免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)。 4）、確保塑件質(zhì)量。分型面應(yīng)不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量；將塑件要求同軸度的部分放到分型面的同一側(cè)，以確保塑件的同軸度；要考慮脫模斜度造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。 5）、有利于塑件脫模。由于模具脫模機構(gòu)通常只設(shè)在動模一側(cè)，故選擇分型面時應(yīng)盡可能使開模后塑件留在 動模一側(cè)。這對于自動化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。 6）、考慮側(cè)向軸拔距。一般機械式抽芯機構(gòu)的側(cè)向拔距都較小，因此選擇分型面時應(yīng)將抽芯或做為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距 7）、鎖緊模具的要求。側(cè)向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面。 8）、有利于排氣。當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時，應(yīng)將分型面設(shè)在塑料熔體的末端，以利于排氣。 9）、模具零 件易于加工。選擇分型面時，應(yīng)使模具分割成便于加工的零件，以減小機械加工的困難。 根據(jù)以上分型面選擇原則及塑件本身的特點，確定為單分型面（如圖 3） 25702510025 圖 3 14 2、排氣系統(tǒng)設(shè)計 如果排氣不良就會在塑件上形成氣泡、銀紋、云霧、接縫，使表面輪廓不清，甚至充模不滿；嚴(yán)重時在塑件表面產(chǎn)生焦痕；同時可降低充模速度，影響成型周期；有可能形成斷續(xù)注射，降低生產(chǎn)效率。因此應(yīng)確定一個合理的排氣方式排氣。 根據(jù)排氣方式，以及模具分型面，塑件帶鑲件的 特點，可利用分型面排氣，拼鑲件縫 隙 排氣和推桿間隙排氣。 七、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)對注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。設(shè)計時須遵循如下原則： 1結(jié)合型腔布局考慮，應(yīng)注意以下三點： 1）盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)置平衡式分流道。 2）型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 3）型腔排列要盡量可能緊湊，以減少模具外形尺寸。 2 熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量 短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低。 3. 確保均衡進料 盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。 4塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量要小，以減少塑料的耗量。 5消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件的質(zhì)量。 6排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出。 7防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體 出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象。 8塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用。 9生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成形周期短，效率高。 10塑料熔體流體特性 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，以充分利用。 15 （一）主流道的設(shè)計 主流道位于模具中心塑料熔體人口處，立將注射機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入型腔，形狀為圓錐形 ，位于塑料熔體按序順利地向前流動。開模時主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和沖模時間，甚至塑件的內(nèi)在質(zhì)量。材料為熱塑性塑料，模具又是一模八腔，并采用側(cè)澆口注射，主流道可設(shè)計成如圖 4 所示的整體式，澆口套與定模板之間采用過渡配合， H7/r6。澆口套上做成凸臺，可承受噴嘴對澆口套的壓力。澆口套下端做成半圓，防止因主流道尺寸大塑件流量大而點澆口尺寸小，而出現(xiàn)漲溢現(xiàn)象，也可做冷料穴使用。 根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表，選主流道始端尺寸 d=2.5mm,大端尺寸 D=5mm，澆口套始端半徑 R=注射機噴嘴半 徑 +（ 0.51） =10+(0.51)=11mm，半錐角 a=2。其長度尺寸取 L=30mm，其余尺寸見圖。主流道內(nèi)壁粗造度 Ra=0.8，拋光時要沿軸向進行。 根據(jù)主流道尺寸，可求出主流道體積： V 主 =1/3 L（ R+Rr+r） =343.44mm=0.34cm 圖 4 （二）分流道設(shè)計 因為采用了潛伏式澆口注射，分流道只有一條，分流道形狀可做成圓形，容易加工。表面粗造度要求達到 Ra0.8 為佳，分流道與澆口的連接部分加工 成斜面，并用圓弧過渡。分流道的長度略等于型芯高度。取型芯高度 H=40mm， L=39mm。 16 30 30 3016 圖 6 其直徑尺寸可按下列經(jīng)驗公式確定： D = 0.2654 W L D 分流道的直徑 W 塑件的質(zhì)量 L 分流道的長度 把 W=14.1mm 和 L=39mm 帶入上式得： D=0.2654X14.1X39=3.5mm 分流道直徑 D=3.5mm,符合“此式計算分流道直徑限于 3.2 9.5mm 條件。 （三）澆口設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，其形狀、位置、尺寸對塑件質(zhì)量影響很大。根據(jù)澆口的形式及特點，選用限制性澆口，其特點是：截面尺寸為圓形，位置限制小，去除澆口后殘留痕跡小，不影響塑件外觀。開模時可自動拉斷，有利于自動操作。而點澆口處塑件結(jié)構(gòu)厚度比其他位置的大，這就彌補了澆口附近補料造成的應(yīng)力小，對薄壁塑件因剪切速率過高，分子高度定向而造成局部應(yīng)力，甚至開列。 澆口截面積通常為分流道截 面積的 0.030.09。 S 澆 =S 分 （ 0.030.09） = x3x0.09= d澆 d 澆 =6 x0.03=0。 18mm 澆口長度約為 0.52mm左右，取 L=1mm（其余具體尺寸見圖 6） 17 5.6112.614520 圖 6 八、成型零件設(shè)計 由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高度 ，足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進行熱處理，使其硬度達到 HRC40 以上，材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在Ra0.4 以下，切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好，成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度。凹模設(shè)計 （見圖 7） HMD 2MD 1MHMHMH2MD MD MD 3MHMHMD MD M中徑：查表 1，得塑件收縮率為 0.4% 0.8% = 0.2 z = 1/3 =1/3 X 0.2mm。 0 6 6 7.000 6 6 7.00011 0572.12.04/3)006.01(2.14/3)1( xsDD zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.000212 862.12.04/3)006.01(24/3)1( xsDD zsm 18 0 6 6 7.000 6 6 7.00033 7.62.04/3)006.01(81.64/3)1( xsDD zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00044 003.72.04/3)006.01(11.74/3)1( xsDD zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00055 898.72.04/3)006.01(84/3)1( xsDD zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00066 286.92.04/3)006.01(38.94/3)1( xsDD zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00077 676.92.04/3)006.01(7.94/3)1( xsDD zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00011 879.12.03/2)006.01(23/2)1( xsHH zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00022 542.272.03/2)006.01(51.273/2)1( xsHH zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00033 673.22.03/2)006.01(79.23/2)1( xsHH zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00044 62.252.03/2)006.01(6.253/2)1( xsHH zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00055 06.192.03/2)006.01(08.193/2)1( xsHH zsm 0 6 6 7.000 6 6 7.00066 094.12.03/2)006.01(22.13/2)1( xsHH zsm 圖 7 型芯設(shè)計如圖： 19 M 根據(jù)塑件小孔尺寸，確定型芯尺寸： 收縮率取 s=0.006，精度等級系數(shù)取 x=3/4， =0.06， z= /3=0.02/3 帶入上式得 dm= ls（ 1+s） + x 0 - z 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0011 8452.02.04/3)006.01(7.04/3)1( xsdd zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.00212 0049.62.04/3)006.01(82.54/3)1( xsdd zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0033 1558.62.04/3)006.01(97.54/3)1( xsdd zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0044 8158.72.04/3)006.01(62.74/3)1( xsdd zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0055 5230.82.04/3)006.01(33.84/3)1( xsdd zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0011 102.302.03/2)006.01(79.293/2)1( xshh zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0022 5618.12.03/2)006.01(42.13/2)1( xshh zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0033 5641.472.03/2)006.01(13.473/2)1( xshh zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0044 1594.12.03/2)006.01(02.13/2)1( xshh zsm 0 0 6 6 7.00 0 6 6 7.0055 6416.02.03/2)006.01(51.03/2)1( xshh zsm （五）凹模套壁厚計算 20 在注射過程中，凹模套承受塑料熔體的高壓作用，因此模具的凹模套應(yīng)該有足夠的強度。凹模套強度不足將發(fā)生塑件變形，甚至破裂；剛度不足將產(chǎn)生過大彈性變形，導(dǎo)致凹模套向外膨脹，并產(chǎn)生溢料間隙。 凹模套壁厚計算應(yīng)以最大型腔為準(zhǔn)。大尺寸型腔，剛度不足是主要矛盾，應(yīng)該按剛度計算；小尺寸型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)超過許用應(yīng)力，因此剛度已不是主要矛盾，應(yīng)按強度計算： S 最小 r（ / -2P） 1/2 -1 E 模具材料的彈性模量（ MPa）， Gr12 為 2.06x10 5 MPa P 型腔壓力，一般取 25 45MPa 剛 度條件，即許用變形量（ mm），由表 3 可查 模具材料的許用應(yīng)力（ MPa），一般取 1.8x10 3 2.2x10 3 MPa 表 3 粘度特性 塑料品種 值的許用范圍（ mm） 高粘度 PC、 PPO、 PSF、 HPVC 0.06 0.08 低粘度 PA、 PE、 PP、 POM 0.025 0.04 中粘度 PS、 ABS、 PMMA 0.04 0.05 S 34.5（ 2x10 3 /2x10 3 -2x35） 1/2 -1 =0.69mm 按剛度計算：查表 3，取 =0.045 S r（ 0.75rp+ E） /（ E-1.25rP） 1/2 -1 =34.5（ 0.75x34.5x35+0.045x2.06x10 5 ） /（ 0.045x2.06x10 5-1.25x34.5x35） 1/2 -1=5mm 凹模套最小厚度取 S=5mm。 九、導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(dǎo)向。根據(jù)模具分型的特點，選用導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)。又是小型注射模，不必 設(shè)錐面定位機構(gòu)。模具兩次分型，兩次分型面上都要設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)，即一次分型導(dǎo)向機構(gòu)，二次分型導(dǎo)向機構(gòu)。 導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計時還應(yīng)注意以下幾點： 1、導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度。 21 2、導(dǎo)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(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨讀和強度，常采用 20低碳鋼經(jīng)滲碳 0.5 0.8mm，淬火48 55HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼 ，經(jīng)淬火處理。 4、為了使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。 5、導(dǎo)柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 6、一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按 H7/k6。 7、除了動模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。 8、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。 一次 分型導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計： 導(dǎo)柱固定在固定模板上，與固定模板為 H7/m6 的過渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標(biāo)準(zhǔn)，去D=16mm，導(dǎo)柱頭部做成半圓形。 導(dǎo)柱長度與主流導(dǎo)長度點澆口長度以及塑件長度等有關(guān)。 Lg=L 主 +2xL 澆 +L 塑 +6 8 =70+120.4+12+6 8 =200.4mm 圖 10 其余具體尺寸見圖 10 所示。 22 二次分型導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計： 導(dǎo)柱固定于下模板上，與其下模板為 H7/m6 的過渡配合，導(dǎo)套固定于上模板，且為H7/m 過谷渡配合導(dǎo)柱直徑可參考標(biāo)準(zhǔn)，取 D=16mm，導(dǎo)柱頭頭部做成錐形。 導(dǎo)柱長度略小于導(dǎo)套長度，取 L=34mm 其具體尺寸見圖 11 所示。 十、脫模機構(gòu)設(shè)計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成模具脫模。 脫模機構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循下述原則： 2、 塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。 3、 防止塑件 結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及所部位，有針對性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。 由于塑件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應(yīng)盡量靠近型芯，同時推出力應(yīng)施于塑件剛性和強度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。 4、 力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课?。在采用推桿脫模時，尤其要注意這個問題。 5、 結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，且有足夠的強度和剛度。 依據(jù)以上脫模機構(gòu)設(shè)計原則及模具自身特點 （如多小型芯、形狀復(fù)雜等）采用脫模板脫模機構(gòu) .萁缺點是推出面積大、推力均勻，塑件不易變形，表面無推出痕跡，繪聲繪色簡單具體結(jié)構(gòu)見圖 12； 23 圖 12 脫模力的計算： F 脫 =F 正 =P1.A F 正 因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（即包緊力）： P 塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力），一般 P 8 12MPa，薄件取小值，厚件取大值； A 塑件包緊型芯的側(cè)面積（ mm） 對與不通孔的殼體塑件脫模時，還需要克服大氣壓力造成的阻力 F阻，其值為 F阻 =0.1A （ A 為型芯端面積 mm） 故總的脫模力為： F 總脫 =F1 脫 +F 阻 +17xF2 脫 =PA1+0.1A1+17xPA2 =10X x5.3x3+0.1x /4 x5.3+17x10x x1.8x3 3383.99N =3.38KN 十一、 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 塑料注射模溫調(diào)節(jié)能力，不僅影響到塑件質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率。實際上模溫設(shè)計恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟效益。 24 模溫對塑件 質(zhì)量的影響： 1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。 2、 成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。 3、 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 4、 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。 5、 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?，可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大的降低。 6、 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀 絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 模溫對生產(chǎn)效率的影響： 就注射成形過程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約有5以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95由模具的冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射成形周期的 2/3 至 4/5，因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。故在設(shè)計過程中冷卻時間應(yīng)適當(dāng)控制。 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欣腔起的可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一段時間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定強度 25 和剛度為準(zhǔn)。這段冷卻時間一般占整個注射生產(chǎn)周期的 80。由以下式可計算： t=s/ .a ln 4/ . （ Ts-Tm） /（ TE-TM） a 塑件熱擴散系數(shù)（ m/s），查表 3 s 制品壁厚（ mm） t= 3/ x9.4x10 -4 /360 x 4/ x （ 230-50） /（ 80-50） 表 3 塑件名稱 熱擴散系數(shù) a（ m.h -1 ） ABS 9.6x10 -4 PP 2 4x10 -4 表 4 塑料名稱 TS（） TM（） TE（） PS 200 500 40 60 60 100 AS 200 260 40 60 60 100 ABS 200 260 40 60 60 100 PP 160 260 40 60 60 110 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)量約多，孔徑約大，則對塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的 1 2 倍（常位 1215mm），冷卻水孔中心距約為水孔直徑的 3 5 倍，水孔直徑約為 8 12mm。 3、 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當(dāng)塑件壁厚不均勻時，壁厚處應(yīng)強化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小，但也不應(yīng)小于 10mm。 4、 澆口處加強冷卻。一般在注射成 型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入。 5、 因降低進水與出水的溫差。如果進水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進水與出水溫差不大于 5。 26 6、 合理選擇冷卻水道的形式。對于收縮大的塑件（入聚乙烯）應(yīng)沿收縮方向開設(shè)冷卻水孔。對于不同形狀的塑件，冷卻水管的排列形式也有所不同，根據(jù)不同的形式合理選擇。 7、 合理確定冷卻水管的接頭的位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設(shè)在注射機背面的 模具的同一側(cè)。 8、 冷卻系統(tǒng)的水道應(yīng)盡量避免與模具上其它機構(gòu)（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮。 9、 冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。最好在進口和出口處分別打出標(biāo)志，如“ IN”（進口）和“ OUT”（出口）等。 模具工作零件部分中，下模板零件比較多，不好設(shè)置冷卻管道，上模板只有凸模，澆口也在凸模中，因此冷卻管道就可設(shè)在上模板中，見圖 15； 冷卻系統(tǒng)的計算： 模具為中小型，可用下面的方法簡單計算，如下： 1、計算單位時間內(nèi)從型腔中散發(fā)出的總熱量（ Q 總 =Q1）： 1）計算每次需要的注射量（ Kg 或 cm） G=G 件 +G 澆 = 0.9566 X 8 + 2.077g = 9.7298g =0.0097298Kg =14.8x10 -3 +0.72x1.05 =0.77Kg 2）確定生產(chǎn)周期（ s） t=t 注 + t 冷 + t 脫 =50s（式中數(shù)值查表得） 3）求使用的塑料單位熱流量 Qs（ Kj/Kg） 查表得 ABS 單位熱流量 310 400 Kj/Kg 4）求每小時需要注 射的次數(shù) N=3600/50 =72 次 5）求每小時的注射量（ Kg/h） W=N.G =72 x 0.0097298 =0.70054 Kg/h 27 6）求從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（ Kj/h） Q 總 =Q1=N.G.Qs=W.Qs=0.70054 x 590=413.32 Kj/h 2、求冷水的體積流量（ m/min） V=q.v=Q/60 / 1.C1（ T 出 T 進 ） 式中，為密度 10Kg/m， C1為水的比熱熔 C1=4.187J/（ Kg.）， T 出為水管出口設(shè)定溫度， T 進為水管進口設(shè)定溫度， Q 為凹模帶走的熱量（ Kj/h）取 T=T 進 -T 出 =5 q.v= 1/3 x 413.32/60 / 10 x 4.187x5 =4.5x10 -3 m/min 3、求冷卻水管的直徑 d（ mm） 查表 得 d=8mm 4、求冷卻水的平均流速（ m/s） ； 查表 得 Vmin=1.66m/s 表 5 冷卻水管直徑 d（ mm） 最低流速 v（ m/s） 冷卻水體積流量 v（ m/min 8 1.66 5.0 x 10 -3 10 1.32 6.2 x 10 -3 12 1.10 7.4 x 10 -3 15 0.87 9.2 x 10 -3 20 0.66 12.4 x 10 -3 5、計算凹模上應(yīng)設(shè)冷卻管的總長度（ m），由于傳熱面積 A= dL。所以： L=A/ d =0.298m=298mm 23936/3.14 x 8 = 6、求凹模所需冷卻管根數(shù) N=L/B 2 以上為模具冷卻系統(tǒng)計算過程，由于模具下模板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不好設(shè)置冷卻管道，因此冷卻管道只設(shè)在上模板中。 28 十二、模體設(shè)計 模體也稱模架，是注射機的骨架和基本，模具的每一部分但寄生其中，通過他把模具的每一部分有機的聯(lián)系在一起。模架一般由定模座（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動模固定板（或叫型芯固定板）、支撐板（或叫動模墊板）、墊塊（或叫墊腳 、模腳）、動模座板（或叫動模底板）、推板（或叫推出底板）、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。另外，根據(jù)需要，還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點澆口模架、帶脫模板的模架。 1、固定板與支撐板 固定板有動模固定板（或型芯固定板）與定模固定板以及推桿固定板，其作用是用來固定型芯（或凸模）、凹模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿等，因此要有一定發(fā)厚度及強度。一般用 45 號鋼制成，最好經(jīng)調(diào)質(zhì) 235HB。 支撐板是墊在動模固定板下面的平板，其作用是防止型芯（凸模）、導(dǎo)柱、導(dǎo)套脫落，并承受一定的彎曲應(yīng)力，因此應(yīng)具有較高的平行度和硬度。一般用 45 號鋼，經(jīng)熱處理 235HB，或 50、 40Gr、 45Mn2經(jīng)調(diào)質(zhì) 235HB，或直接用 Q235 Q275。 支撐板和定模固定板由螺釘和銷釘進行連接和定位。 2、支撐件 墊塊（支撐塊）：它是用來連接支撐板與動模座板的零件。其作用有兩點。一是形成推出機構(gòu)的行程空間，二是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機的 模具安裝厚度要求。 墊塊的機構(gòu)形式有平行墊塊和拐角墊塊（又稱模腳），但為了加工容易，一般使用前者。 墊塊一般用中碳鋼制成，也可用 A3 鋼，或 HT200、球鐵等。 墊塊的高度一般為： H=h 推出 +h 推固 +h 推板 +h 擋銷 式中， h 推出 為塑件應(yīng)推出的高度（ mm）， h 推固 為推桿固定板的厚度（ mm）， h 推板 為推板厚度（ mm）， h 擋銷 為擋銷的長度（ mm）。 模具組裝時，應(yīng)注意墊塊高度應(yīng)一致，否則由于負荷不均會造成動模板損壞。 墊塊與動模座板或支撐板之間直接連接時，一般不需設(shè)定位銷，但三者之間才用間接連接時，要用螺釘與定位銷連接。 29 十三、注射模與注射機的關(guān)系 注射機在前面已初步 選定為 SZ-160/1000，模具的各零件業(yè)已基本確定，這節(jié)只需進行模具與注射機的校核即可。 1、注射壓力的校核： 該項工作是校核所選用注射機的公稱壓力 P 公 能否滿足塑件成型所需要的注射壓力 P0，塑件成型時所需要的壓力一般由塑料流動性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定，其值一般為 70 150MPa。具體可參考表 6（通常要求 P12 P0）； 查表 6 得 P0=115180，即 P0 150 聚酰胺 90 101 101 140 140 2、鎖模力的校核 鎖 模力是指注射機的鎖模機構(gòu)對模具所施加的最大加緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力，既： F 鎖 F 脹 =A 分 .P 型 式中， F 鎖 注射機的額定鎖模力（ N）； P 型 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（ MPa），一般為注射機壓力的 0.30.65 倍，通常為 20 40MPa； A 分 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（ mm）。 將 P 型 =650MPa， A 分 =198.2 mm帶入上式，得： F 鎖 = 650 x 198.2=128845.6N =129KNF 脹。 3、開模行程與推出機構(gòu)的校核 開模行程是指從模具中取出塑件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。 SZ-160/1000 的鎖模機構(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)的最大沖程決定，而與模板無關(guān)。 S 機 H=H1+H2+（ 5 10） 式中 ,H1 塑件推出距離（ mm）； H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（ mm）； H 所需塑件開模行程（ mm）。 將各值帶入上式，得： H=23.2+30.3+10+110 78.2+78.2+10 =166.4mmH。 4、 安裝部分相關(guān)尺寸校核 模具與注射機安裝部位的的相關(guān)尺寸主要有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、拉桿間距、最大模具厚度與最小模具厚度以及模具與注射機的安裝關(guān)系。 1） 噴嘴尺寸：注射機的噴嘴與模具的澆口套（主流道襯套）關(guān)系主要有：主流道始端的球面半徑 R 應(yīng)比注射機噴嘴頭球面半徑 R0 大 1 2mm；主流道小端直徑 d 應(yīng)比噴嘴直徑 d0大 0.5 1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。 R=11mm， R0=10mm。 即 R-R0=11-10=1mm 1 2mm 2） 定位圈與注射機固定板的關(guān)系： 模具定模座板上的定位圈要求與主流道同心，并與注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合。定位圈的高度，對小型模具為 8 10mm，對大模具為 10 15