活塞閥注塑模設(shè)計(jì).doc

邵陽學(xué)院學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1引言模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。1.1塑料簡(jiǎn)介塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能1。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。1.2注塑成型及注塑模將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí)，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成2 。注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開發(fā)周期。目前國(guó)際市場(chǎng)上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國(guó)的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡(jiǎn)稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡(jiǎn)稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡(jiǎn)稱MPX）。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義3。2塑件分析塑件如圖所示：圖2-1活塞-完爆器閥零件圖2.1分析制品及材料的工藝性分析制品原材料的工藝性（材料分析）本制品的材料采用工程塑料尼龍-6，即聚己內(nèi)酰胺，俗名卡普龍，它是熱塑性塑料，是半透明或不透明的乳白樹脂，有高的耐彎曲性及耐磨性和自潤(rùn)滑性，但易吸水，使強(qiáng)度下降，因而尺寸穩(wěn)定性差。其彈性好，沖擊強(qiáng)度高。A.用途：廣泛用于制作軸承、齒輪、凸輪、風(fēng)扇葉片、高壓密封、耐油密封墊片、油道、容器、日用品和包裝材料，以及化工、電器、儀表。B.成型特點(diǎn)：(1) 結(jié)晶料，熔點(diǎn)較高，熔融溫度范圍窄，熱穩(wěn)定性差，料溫超過300C、滯留時(shí)間超過30min即分解。較易吸收，須預(yù)熱干燥，含水量不得超過0.3%。(2) 流動(dòng)性好，易溢料，用螺桿式注射機(jī)時(shí)螺桿應(yīng)帶止回環(huán)，宜用自鎖式噴嘴，并應(yīng)加熱。(3) 成型收縮范圍忽然收縮率大，方向性明顯，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形等(4) 模具按塑件壁厚在2090C范圍內(nèi)選取，注射壓力按注射機(jī)類型、料溫、塑件形狀尺寸、模具澆注系統(tǒng)選定，成型周期按塑件壁厚選定。樹脂粘度小時(shí)，注射、冷卻時(shí)間應(yīng)取長(zhǎng)，注射壓力應(yīng)取高，并用白油作脫模劑。(5) 模具澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸，與成型聚苯乙烯時(shí)相似，增大流道和澆口尺寸可減少縮孔、凹痕?？偟膩碚f熔融粘度低、流動(dòng)性良好，容易產(chǎn)生飛邊，成型加工前必須進(jìn)行干燥處理；易吸潮，塑件尺寸變化較大；壁厚和澆口厚度對(duì)成型收縮率影響很大，所以塑件壁厚要均勻，防止產(chǎn)生縮孔，成型時(shí)排出的熱量多，模具上應(yīng)設(shè)計(jì)冷卻均勻的冷卻回路；熔融狀態(tài)的尼龍熱穩(wěn)定性較差，易發(fā)生降解使塑件性能下降，因此不允許尼龍?jiān)诟邷亓贤矁?nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)。C.成型條件：表2-1尼龍-630%玻璃纖維增強(qiáng)成型條件尼龍-630%玻璃纖維增強(qiáng)（縮略符號(hào)PA6 -GF30）預(yù)干燥溫度 T /C80比容cm/g0.740.83時(shí)間 t /h815吸水率%（24h）0.91.3密度（g/cm3）1.211.35收縮率%0.30.7注塑料筒溫度T/C240290熱變形溫度C0.45MPa216264模具溫度T/C401201.82MPa204259硬度 HB14.5抗拉屈服強(qiáng)度MPa 164二次加工性化學(xué)鍍膜噴涂印刷+ +真空鍍膜、濺鍍 +燙金 + +超聲波焊接 + +溶劑粘結(jié)、粘接劑粘結(jié) + +D.成型注意事項(xiàng)：(1) 尼龍-6 尤甚吸水，成型加工前需充分干燥。其熱穩(wěn)定性差，干燥時(shí)宜采用真空干燥法。(2) 熔體年度低，流動(dòng)性好，尤利于成型薄壁制品，但易產(chǎn)生飛邊和出現(xiàn)“流涎”現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制溫度和模具間隙。(3) 熱穩(wěn)定性差，易分解，故不允許物料在高溫料筒內(nèi)作過長(zhǎng)時(shí)間的停留。(4) 尼龍收縮大，易產(chǎn)生縮孔，凹陷、變形等缺陷，應(yīng)嚴(yán)格控制成型工藝條件。2.2分析制品的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量 結(jié)構(gòu)分析： 從塑料制品圖可見，該幾何結(jié)構(gòu)有側(cè)向凸臺(tái)，因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu)。 尺寸精度分析：零件圖中，重要的尺寸，塑件外形尺寸。 表面質(zhì)量分析：沒有特別的質(zhì)量要求，沒有較高的表面粗糙度，注射時(shí)只需要控制好相應(yīng)的各項(xiàng)工藝參數(shù)。 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析：(1) 從圖紙上分析，該塑件的外形為回轉(zhuǎn)體。(2) 塑件內(nèi)為一個(gè)階梯孔，3和5.2。(3) 在塑件的外壁有凸臺(tái)，因此塑件不易取出，需要側(cè)抽裝置。2.3脫模斜度為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷、擦毛等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮與脫模方向平行的塑件內(nèi)表面應(yīng)具有一定的脫模斜度，圖如1-1：圖2-2脫模斜度查資料可得：聚酰胺(PA) 型腔脫模斜度為2545 型芯脫模斜度為2045結(jié)論：綜上所訴，該塑件可采用注射成型加工3初步確定注射機(jī)3.1計(jì)算制品的體積和質(zhì)量塑件的外形體積計(jì)算： A 598.282092mm塑件內(nèi)部體積的計(jì)算： B 229.9265mm通過計(jì)算的制品體積及質(zhì)量來確定注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，即： W80%W機(jī) W機(jī)W總/0.8式中：W機(jī)注射機(jī)最大注射量。W總制品成型時(shí)所需的塑料總量。澆口的體積通過計(jì)算約為3.6mm左右總v=nV件+V澆=4V件+V澆=4(598.282092-229.9265)+3.6=1477.024mm=1.477024cm計(jì)算塑件的重量：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得=1.35g/cm所以，塑件的總重量為：W=V=1.351.477024=1.9939824g根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸及注射時(shí)所需的壓力情況，初選注射機(jī)的型號(hào)為xs-z-30型號(hào)的螺桿式。3.2確定成型工藝參數(shù)3.2.1塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定查資料得出工藝參數(shù)見下表，試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。表3-1塑件模塑成型工藝參數(shù)預(yù)熱和干燥注射壓力/ Mpa90130溫度T/C80時(shí)間 t/h2.53.5噴嘴T/C200螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）2040料筒溫度T/C前部220模具溫度T/C80中部230后部200后處理方法水或油成型時(shí)間（s）高壓時(shí)間25溫度(C)90100保壓時(shí)間1540冷卻時(shí)間2040時(shí)間(t)410成型周期40904 注射模的設(shè)計(jì)4.1 分型面的選擇在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，對(duì)于塑件部分采用如圖3-1所示的分型面的選擇：圖4-1分型面?zhèn)让娉樾緳C(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模部分，模具結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，塑件留在動(dòng)模一側(cè)，且有利于脫模取件。4.2型腔數(shù)目的確定及型腔的排列由于該塑件采用的是一模四件成型，排列形式如圖3-2圖4-2型腔排列形式4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴進(jìn)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)地引入模具型腔，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(gè)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。澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。本設(shè)計(jì)中采用的是普通澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)距離比和流程充滿型腔；4.3.1主流道設(shè)計(jì)根據(jù)手冊(cè)查得xs-z-30型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸，如圖4-3示：圖4-3噴嘴噴嘴球面半徑R0=12mm 噴嘴孔直徑：d0=2mm根據(jù)模具主流與噴嘴的關(guān)系：R=R0+(12)mm=12+（12）mm 選R=13mmd=d0+（0.51）mm=2+（0.51）mm 選d=2.5mm4.3.2分流道的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置分流道。本塑件采用點(diǎn)澆口。分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失和壓力損失。a) 分流道的形狀和尺寸：對(duì)于流動(dòng)性較好的尼龍材料塑料的小型塑件，在分流道長(zhǎng)度很短時(shí)直徑可小到2mm；為方便加工，分流道設(shè)計(jì)成半圓形，圖4-4示，加工時(shí)直接用球頭銑刀銑出，查表取分流道半徑為 2 mm 。圖4-4分流道的形狀和尺寸b) 分流道的長(zhǎng)度：分流的長(zhǎng)度盡可能的短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。查表得：H=4mmc) 分流道的表面粗糙度：尼龍的流動(dòng)性較好，因此分流道的表面粗糙度不要太低，一般取R1.6um左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。4.3.3 澆口設(shè)計(jì)澆口形式的選擇：腔型與分流道之間采用一段距離很短，截面積很小的通道相連接，此通道稱為澆口，它是連接分流道與型腔的橋梁。它具有兩個(gè)功能，第一、對(duì)塑料熔體流入型腔控制作用；第二、當(dāng)注射壓力撤消后，澆口固化，封鎖型腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑料不會(huì)側(cè)流，澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口一般分非限制性澆口和限制性澆口，本設(shè)計(jì)采用限制性澆口，它又可分為側(cè)澆口系列；點(diǎn)澆口系列；盤環(huán)型澆口系列。點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大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(dòng)性增加，有利于型腔的充填，因而對(duì)于薄壁塑件以及其它有利。4-5圖示為點(diǎn)澆口圖4-5點(diǎn)澆口d=0.51.5mm 最大不超過 2mm ，l=0.52mm ,常取1.01.5mm,取d=1mmL0=0.51.5mm，l1=1.02.5mm, a=615 b=6090 所以采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的澆注系統(tǒng)，在定模部分必須增加一個(gè)分型面，用于取出澆注系統(tǒng)的凝料。4.3.4澆口位置的選擇選擇澆口的位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)與工藝特征和成型的質(zhì)量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，成型的工藝條件，綜合進(jìn)行考慮，同時(shí)還要避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面尺寸的最大處，要有利于熔體的流動(dòng)，型腔的排氣應(yīng)滿足：（1）.盡量縮短流動(dòng)距離；（2）.避免熔體破裂現(xiàn)象引起的缺陷；（3）.澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處；（4）.考慮分子定向的影響；（5）.減少熔接痕提高熔接強(qiáng)度；所以澆口放在最前端的中心處。如圖4-6所示：圖4-6澆口位置4.3.5澆注系統(tǒng)的平衡一模四腔采用對(duì)稱式：由于本設(shè)計(jì)中制品較小，分流道比較細(xì)長(zhǎng)及流道中熔體的流動(dòng)阻力和溫度的降低都不可忽略時(shí)，溫度和壓力的降低都會(huì)使遠(yuǎn)離主流道較遠(yuǎn)的型腔難以充滿，此時(shí)要計(jì)算各澆口的BGV值，看是否相等，由于本設(shè)計(jì)中的四型腔對(duì)稱分布，各因素都相同，所以它們的BGV值肯定相等，為了使四型腔能基本上同時(shí)充滿，應(yīng)將靠近主流道處的澆口做的大些，而將較遠(yuǎn)處的澆口做的小些，以達(dá)到平衡，正如圖4-7所示。圖4-7四腔對(duì)稱分布4.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如果產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上會(huì)形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及填充不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此這里設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)。采用在分型面上開設(shè)排氣槽：尼龍的深度一般取0.01mm。5注射模設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸計(jì)算5.1凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體式凹模結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是牢固，不易變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，常用于形狀簡(jiǎn)單的中、小型模具上。5.1.1成型零件尺寸計(jì)算 公式查表可得：型腔尺寸：10 7.80.24 7 6.80.24140.29 12.50.26 1.2 4.5 0.80.1 ；型芯尺寸：5.2 30.22 100.2 12.50.26 未標(biāo)注尺寸公差MT5級(jí) 0 b 30.1 3 b 60.226 b 100.2410 b 140.2614 b 180.29 查表可知：塑料尼龍-6（30%玻璃纖維）的收縮率為: 0.350.45 =100%= %=(0.8/2)%=0.4%（5-1） 分析塑件公差，合理標(biāo)注尺寸 型腔尺寸： ； ； ； ； ； ； ； ； 型芯尺寸： ； ； ； 工作尺寸計(jì)算： . 型腔尺寸計(jì)算：型腔徑向尺寸公式：（5-2） 取x=0.75代入數(shù)據(jù)：=mm=mm=mm=mm型腔深度公式：（5-3） 這里取2/3=mm=mm=mm=mm=mm=mm.型芯尺寸計(jì)算： 型芯徑向公式：（5-4） 取x=0.75=mm=mm型芯高度公式： 取x=0.75=mm=mm5.1.2型腔壁厚的計(jì)算在注射成型過程中，型腔承受塑料熔體的高壓作用，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度。型腔強(qiáng)度不夠?qū)l(fā)生塑性變形，甚至破裂；剛度不夠?qū)a(chǎn)生過大彈性變形導(dǎo)致型腔向外膨脹，并產(chǎn)生益料間隙。此塑件是圓形型腔，并且是整體式的。側(cè)壁的計(jì)算： 按剛度條件計(jì)算式 S1.15J1.15 式中：S圓形腔側(cè)面壁厚度mm；p型腔壓力30 MPa，一般取2545MPa；E模具材料的彈性模量MPa，鋼彈性模量取2.0610；H1承受熔體壓力的側(cè)壁高度 14 mm；l為一單位寬度；-剛度條件，允許變形量 0.04mm； 代入數(shù)據(jù)得：S3.04mm 按強(qiáng)度條件計(jì)算式 S 代入數(shù)據(jù)得：S0.68mm地板厚度的計(jì)算： 按剛度條件計(jì)算式 h-圓形底板厚度；r-型腔半徑，可以取塑件半徑5 mm；p-型腔壓力MPa，一般取2545MPa；E-模具材料的彈性模量MPa，鋼彈性模量取2.0610；-剛度條件，允許變形量mm；代入數(shù)據(jù)得：h0.73mm 按強(qiáng)度條件計(jì)算式 模具材料的許用應(yīng)力 160 MPa；代入數(shù)據(jù)得：h0.98mm6推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)各種型號(hào)注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離不盡相同。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使模具的推出機(jī)構(gòu)與注射機(jī)相適應(yīng)。通常是根據(jù)開合模系統(tǒng)推出裝置的推出形式。推桿直徑、推桿間距和推出距離等，校核模具內(nèi)的推桿位置是否合理，推桿推出距離能否達(dá)到使塑件脫模的要求。推出機(jī)構(gòu)一般由推出，復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成。6.1.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求1）設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使塑件留于動(dòng)模一側(cè)2）塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞3）不損壞塑件的外觀質(zhì)量4）合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位5）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠6.2推出力的簡(jiǎn)化計(jì)算公式Ft=Ap(cossin) （6-1）式中：Ft脫模力（推出力）；A塑件包絡(luò)型芯的面積；p塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力；這里取1107；塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，為0.10.3；代入數(shù)據(jù)可算得：Ft =39.1107 N；63 一次推出機(jī)構(gòu)一次推出機(jī)構(gòu)又稱簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)，它時(shí)指開模后在動(dòng)模一側(cè)用一次推出動(dòng)作完成塑件的推出。本塑件采用推件板推出機(jī)構(gòu)，如圖6-1它是由一塊與凸模按一定配合精度配合的模板和推桿所組成，隨著推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿推動(dòng)推件板，推件板從塑料制作的端面將其從型芯上推出，因此，推出力的作用面積大而均勻，推出平穩(wěn)，塑件上沒有推出痕跡。推件板的常用材料為45鋼、3Cr2Mo、4CrNiMo等，熱處理硬度要求2832HRC。圖6-1推出機(jī)構(gòu)6.4 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位推出機(jī)構(gòu)在注射模工作時(shí)，每開合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的滑動(dòng)配合以外，其余部分均處于浮動(dòng)狀態(tài)。推桿固定板與推桿的重量不應(yīng)作用在推桿上，而應(yīng)該由導(dǎo)向零件來支承。另外，考慮到推出機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的靈活和平穩(wěn)，必須設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置，對(duì)于小型模具而言，設(shè)計(jì)二根導(dǎo)柱即可。推出機(jī)構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型，還必須使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。A.推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向:推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向通常是由推板導(dǎo)柱和推板套所組成,如6-2示： 圖6-2推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向B.推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位:通常使得推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單、最常用的方法就是在推件固定板上同時(shí)安裝復(fù)位桿。復(fù)位桿為圓形截面，共設(shè)置四根，其位置對(duì)稱設(shè)在推桿固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)在合模時(shí)能平穩(wěn)復(fù)位。復(fù)位桿在裝配后其端面與動(dòng)模分型面齊平。6.5多型腔點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)凝料的自動(dòng)推出一模多腔點(diǎn)澆口進(jìn)料注射模，其點(diǎn)澆口并不在主流道的對(duì)面，而是在各自的型腔端部，這種形式的點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)凝料的自動(dòng)推出與單型腔點(diǎn)澆口不同。這里采用擋板拉斷點(diǎn)澆口凝料。如圖6-3示：圖6-3點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)凝料的自動(dòng)推出7結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)7.1模架的選擇塑件小，所以采用中小型的模架。查【1】塑料模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)369頁(yè) 表 6-67 中小型模架組合尺寸得為2003157.2墊塊設(shè)計(jì)圖7-1墊塊圖7-1示：h提供了推出元件安裝及運(yùn)動(dòng)空間，它時(shí)靠推板推出行程確定的。h、H1、L皆有模具結(jié)夠定，L1是在注射機(jī)上安裝模具采用螺釘直接固定時(shí)兩螺釘穿過孔之間距離；d是動(dòng)模部分裝配時(shí)定位銷孔；D是裝配動(dòng)模部分時(shí)的六角螺釘穿過孔；是供模具安裝時(shí)搭壓板或螺釘固定用。查得墊塊尺寸：為40mm 7.3支承板查得 ：支承板為25mm【2】7.4定模座板、動(dòng)模座板的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則如下：(1)選用的模板外型尺寸不受注射機(jī)拉桿間距的影響安裝在注射機(jī)上。(2)動(dòng)、定模座板的兩側(cè)需比動(dòng)、定模板的外型尺寸加寬2530mm.一般用45#鋼或Q235作材料，由表中小型模架組合尺寸查得：他們厚度均為25mm?！?】7.5合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.5.1導(dǎo)柱設(shè)計(jì)帶頭導(dǎo)柱，導(dǎo)柱前端做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此采用T8A，GB/T1298-1986【1】。熱處理5055HRC，固定部分要求表面粗糙度為Ra = 0.8m ,導(dǎo)向部分的表面粗糙度為 Ra = 0.5m.7.5.2導(dǎo)套設(shè)計(jì)采用帶頭導(dǎo)套，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)向孔做成通孔以便于排除孔內(nèi)的空氣。材料與導(dǎo)柱相同，采用T8A，熱處理4550HRC以減輕對(duì)導(dǎo)柱的破壞.，導(dǎo)套固定部分的粗糙度為Ra=0.8,導(dǎo)柱部分粗糙度為Ra=0.80.4導(dǎo)柱導(dǎo)套示意圖如下7-2：圖7-2導(dǎo)柱導(dǎo)套8注射機(jī)的校核根據(jù)塑件大小及型腔數(shù)考慮，初步選定XS-Z-30型注射機(jī)額定注射量/cm 30柱塞直徑 /mm 28注射壓力/MPa 119注射行程 /mm 130注射時(shí)間/s 0.7注射方式 柱塞式鎖模力 /kN 250最大成型面積 /cm 90最大開合模行程/mm 160模具最大厚度/mm 180模具最小厚度/mm 60噴嘴圓弧半徑/mm 12噴嘴孔直徑/mm 2頂出形式 四側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出頂桿中心距 170動(dòng)、定模固定板尺寸/mm 250280拉桿空間/mm 235合模方式 液壓機(jī)械定位圈尺寸/mm 63.5液壓泵流量/(L/min) 50液壓泵壓力/MPa 6.5電動(dòng)機(jī)功率/kW 5.5機(jī)器外形尺寸/mm 234085014608.1最大注射量的校核 最大注射量是指注射機(jī)一次注射塑料的最大容量。設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)保證成型塑件所需的總注射量小于所選注射機(jī)的最大注射量，其關(guān)系按下式校核：nVs + Vj KVg式中 Vs單個(gè)塑件的容積 368.3mm3 Vj 澆注系統(tǒng)所需塑料的容積 約1.48cm3 Vg 注射劑額定注射量 30cm3 K 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； 轉(zhuǎn)換得 n代入數(shù)值得 n61.14所以，當(dāng)型腔數(shù)取4時(shí)即可滿足注射量要求。8.2鎖模力的校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具分型面漲開的力，這個(gè)力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積和乘以型腔的壓力，它應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力，才能保證注射時(shí)不發(fā)生溢料現(xiàn)象，則有： ( nA + ) 式中 注射機(jī)的鎖模力 N A 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，78.5； 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，314 塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力 ( MPa ) 其大小一般時(shí)注射壓力的80%， 代入數(shù)值得 26.4 kN250KN 鎖模力校驗(yàn)合格8.3注射壓力校核 注射機(jī)最大注射壓力應(yīng)稍大于塑件成型所需的注射壓力，即： Po P式中 Po 注射機(jī)最大注射壓力119 MPa P 塑件成型所需的注射壓力 100 MPa8.4 模具與注射機(jī)合模部分相關(guān)尺寸的校核 噴嘴尺寸應(yīng)保證注射成型時(shí)在主流道襯套處不形成死角，無熔料積存，并便于主流道凝料的脫模。 定位孔尺寸兩者按配合實(shí)現(xiàn)定位，以保證模具主流道的軸線與注射機(jī)噴嘴軸線重合，否則將產(chǎn)生溢料并照成流道凝料脫模困難。定位圈的高度h，小型模具為810mm 。 模具厚度與注塑機(jī)閉合厚度的關(guān)系校核 模具的閉合厚度應(yīng)在注塑機(jī)最大與最小閉合厚度之間，即按下式校核： Hmin Hm H max 式中 Hm 模具閉合厚度180mm Hmin 注塑機(jī)最小閉合高度 60 mm H max 注塑機(jī)最大閉合高度 180 mm 60180180同時(shí)，模具外形尺寸不應(yīng)超過注射機(jī)模板尺寸，并小于注射機(jī)拉桿間距，以便模具的安裝與調(diào)整。8.5開模行程的校核 注塑機(jī)的開模行程應(yīng)大于脫模取出塑件所需的開模距離,對(duì)于具有液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程系由肘桿機(jī)構(gòu)或合模液壓缸沖程所決定，而不受模具厚度影響，校核時(shí)按注射機(jī)最大開模行程大于模具所需的開模距離。對(duì)于單分型面模具按下式校核 Smax H1 + H2 +( 510 )式中 Smax 注射機(jī)最大開模行程 160 mm H1 塑件脫模所需脫模距離 14 mmH2 塑件與澆注系統(tǒng)的高度 15 mm 代入式中得： Smax 39mm 所以開模距離校核合格。9側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于該塑件有凸臺(tái)，就必須先通過側(cè)向分型來實(shí)現(xiàn)脫模。 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射模開模力作為動(dòng)力，通過一些傳動(dòng)零件將力作用于側(cè)向分型零件使其側(cè)向分型，合模時(shí)又靠有關(guān)傳動(dòng)零件使側(cè)向成型零件復(fù)位。抽拔力一定要大于抽拔阻力， 計(jì)算公式：。（9-1）A 塑件包絡(luò)型芯的面積P 塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力。P取0.81071.2107Pam 塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，為0.10.3。抽芯距一般比塑件上的凸臺(tái)的高度大23mm，即：R 制品最大外形半徑；r 阻礙制品推出的外形最小半徑；S 抽芯距。=8.349.34mm 斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖9-1所示：圖9-1斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)說明： 1. 滑塊組合部分有足夠強(qiáng)度； 2. 斜滑塊的斜角一般在小于30內(nèi)??；斜滑塊推出模套的形成一般不大于斜滑塊高度的1/3； 3. 一般斜滑塊的底部與模板之間留有0.20.5mm的間隙，同時(shí)還必須高出模套0.20.5mm ； 4. 型芯設(shè)在動(dòng)模上，可以使塑件順利地從模內(nèi)脫出。10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)模具溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。模具溫度是否均一與穩(wěn)定，對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響。模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以控制模具的溫度使注射成型塑件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。對(duì)于粘度低、流動(dòng)性好的塑料，因成型工藝要求模具不太高，所以常用常溫水對(duì)模具冷卻，有時(shí)為了進(jìn)一步縮短在模具內(nèi)的冷卻時(shí)間，亦可使用冷凝處理后的冷水進(jìn)行冷卻。這里塑件較小，批量小，所以不用設(shè)冷卻系統(tǒng)，靠自然冷卻就可以?？偨Y(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過程中，通過自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對(duì)以前所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步更深刻的認(rèn)識(shí)，也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識(shí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的塑料性能的分析計(jì)算，諸如塑件對(duì)模具結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，通過不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)