便攜飯盒塑料模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計中文題目便攜式飯盒塑料模具設(shè)計英文題目portable lunch box plastic mould design系 別： 光電與機(jī)電工程系年級專業(yè)： 材料成型及控制工程姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 閩南理工學(xué)院教務(wù)處制年 月 日畢業(yè)設(shè)計誠信聲明書本人鄭重聲明：在畢業(yè)設(shè)計工作中嚴(yán)格遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范；我所提交的畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立研究、撰寫的成果，設(shè)計中所引用他人的文字、研究成果，均已在設(shè)計中加以說明；在本人的畢業(yè)設(shè)計中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改實驗數(shù)據(jù)。本設(shè)計和資料若有不實之處，本人愿承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 學(xué)生簽名：

2、年 月 日便攜式飯盒塑料模具設(shè)計【摘 要】模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。通過對注塑模具設(shè)計原理理解及各個具體系統(tǒng)零件進(jìn)行詳細(xì)的計算和校核，使設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可靠的便攜式飯盒塑料模具，并通過軟件設(shè)計最后繪制整套模具的裝配圖和零件圖?！娟P(guān)鍵詞】 塑料；模具；飯盒；cad繪制二維圖；proe繪制3d圖；注射機(jī)的選擇；the portable lunch box of plastic mold design【abstract】 the technical level of mould production has become an important symbol

3、 of measuring the level of a countrys product manufacturing. through detailed calculation and checking parts of the design of the injection mould for the understanding of the principle and the various specific systems, so the design of structure and reliable portable lunch box plastic mould and thro

4、ugh the design of the software finally draw to complete the mold assembly drawing and parts drawing. 【keywords】 plastics; mold; boxes; cad drawing two-dimensional map; proe 3d rendering; the choice of injection machine;目 錄1.緒論1 1.1 塑料模具的簡介1 1.2 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2 1.3 本課題的技術(shù)要求和材料選擇3 1.3.1 技術(shù)要求：3 1.3.2 材料選

5、擇：32.注塑機(jī)的選擇3 2.1 注塑機(jī)型號選取3 2.1.1 注塑機(jī)的主要參數(shù)3 2.1.2 注塑量的計算43.塑件成型方案設(shè)計6 3.1 分型面的設(shè)計6 3.1.1 考慮塑件質(zhì)量6 3.1.2 確保塑件表面質(zhì)量6 3.1.3 考慮模具結(jié)構(gòu)6 3.2 型腔數(shù)的確定6 3.2.1 根據(jù)所用注射機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)目6 3.2.2 根據(jù)注射機(jī)最大鎖模力確定型腔數(shù)7 3.2.3 根據(jù)塑件的精度確定型腔數(shù)目8 3.2.4 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目8 3.3 凸模設(shè)計8 3.4 凹模設(shè)計9 3.5 成型零件工作尺寸的計算10 3.5.1凹模的內(nèi)形尺寸10 3.6 型腔壁厚的計算12 3.6.1 型腔

6、的強(qiáng)度及剛度要求12 3.6.2 型腔壁厚計算134.澆注系統(tǒng)的設(shè)計16 4.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則16 4.1.1 澆注系統(tǒng)的組成16 4.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：16 4.2 主流道的設(shè)計17 4.2.1 主流道分析17 4.2.2 主流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計17 4.2.3 主流道澆口套設(shè)計18 4.3分流道的設(shè)計19 4.3.1 分流道的形狀和尺寸19 4.3.2 分流道的分布設(shè)計21 4.4 澆口的設(shè)計21 4.4.1 澆口位置的選取原則21 4.4.2 澆口形式的設(shè)計21 4.5 冷料穴的設(shè)計22 4.5.1 冷料穴的結(jié)構(gòu)22 4.5.2 拉料方式22 4.6 排氣及引氣系統(tǒng)設(shè)計2

7、2 4.7 排溢系統(tǒng)設(shè)計235.脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計24 5.1 脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能24 5.2 取出機(jī)構(gòu)的方式24 5.3 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計原則24 5.3.1 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計基本考慮24 5.3.2 脫出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)25 5.3.3 所需頂出行程、開模行程計算25 5.3.4 頂出力、抽拔力，開模力計算25 5.4 塑件的脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計27 5.4.1 頂桿的長度計算27 5.4.2 頂桿直徑d的設(shè)計28 5.4.3 頂桿應(yīng)力校核28 5.4.4 頂桿在塑件上的布局29 5.4.5 頂桿固定及配合29 5.4.6 頂出機(jī)構(gòu)中附屬零部件296.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及校核31 6.1 冷卻裝置設(shè)計分析31 6.2

8、傳熱面積計算32 6.2.1 注射周期的確定32 6.2.2 冷卻水計算33 6.2.3 計算單位時間內(nèi)所釋放的熱量34 6.2.4 冷卻水的導(dǎo)熱總面積34 6.2.5 確定冷卻水路的直徑d35 6.2.6 冷卻水孔的總長度35 6.2.7 系統(tǒng)的其它零件35 6.3 注塑機(jī)參數(shù)的校核36 6.3.1最大注塑量的校核36 6.3.2 注塑壓力的校核36 6.3.3 鎖模力的校核367.便攜式飯盒的三維模具設(shè)計38 7.1 proe系統(tǒng)軟件的介紹38 7.2 便攜式飯盒三維模具造型39結(jié)論42致謝43參考文獻(xiàn)441.緒論1.1 塑料模具的簡介模具工業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，也是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)

9、，是政府和企業(yè)的高度重視，具有廣闊的前景。塑料模具是工業(yè)生產(chǎn)的特殊形狀的今天，它屬于以一定的方式.模具型腔的范疇根據(jù)產(chǎn)品使用的原材料，不同的成型方法，模具一般分為塑料模具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃，等。因為人們對產(chǎn)品及各種機(jī)械部件的日常生活中，大多數(shù)通過模具對成品成型，所以模具制造已成為一個大產(chǎn)業(yè)。在高分子材料加工領(lǐng)域的塑料成型模具，稱為塑料成形模具，簡稱塑料模具。塑料模具的優(yōu)化設(shè)計是在高分子材料加工領(lǐng)域的一個主要問題是當(dāng)代。一般來說，塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80%。然而，質(zhì)量的模具直接與模具的設(shè)計和制造有很大的關(guān)系。隨著國民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)品種的需求越來越多，

10、塑件各部門領(lǐng)域，產(chǎn)品的更新越來越短，對越來越高，模具設(shè)計和制造周期和質(zhì)量提出了更高的要求，要求塑件的用戶，這促使了塑料模具的設(shè)計和制造技術(shù)的不斷移動前進(jìn)，從而促進(jìn)塑料行業(yè)和機(jī)械加工行業(yè)的快速發(fā)展。模具設(shè)計、模具制造和過程的關(guān)鍵部分，通過合理設(shè)計制造的模具不僅能夠成功地形成高質(zhì)量的塑料件，而且簡化了模具的加工工藝和高效生產(chǎn)的塑料件實現(xiàn)，從而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的附加值。1.2 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀自上世紀(jì)80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策的支持、指導(dǎo)和支持一系列的國家經(jīng)濟(jì)政策，中國的模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增長率為13%。1999，中國模具工業(yè)產(chǎn)值245億，2000中國的總產(chǎn)值模具預(yù)計260-27

11、0億元，其中塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高。中國塑料模具制造業(yè)現(xiàn)在開始，半個多世紀(jì)以來，許多發(fā)展，模具水平有了較大的提高。在大型模具已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電的注塑模具，6.5公斤大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車保險杠和整體儀表板塑料模具，精密塑料模具，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具型腔和小模數(shù)齒輪模具和塑料模具材料。在制造技術(shù)，一個新的水平的cad / cam、cae技術(shù)的應(yīng)用水平，以家用電器為代表的企業(yè)生產(chǎn)，先后介紹了cadcam系統(tǒng)的相當(dāng)多，如美國eds的ug的參數(shù)化技術(shù)的公司，簡歷cads5，英國公司的公司級日本hzs公司等級，以色列cimatron公司，美國ac-tech公司c-mo

12、ld和澳大利亞moldflow公司的mpa模具分析軟件等。這些系統(tǒng)和軟件的介紹，雖然花了很多錢，但在我國模具行業(yè)的cadcam一體化，實現(xiàn)和支持cae技術(shù)，形成過程，如充模和冷卻計算機(jī)仿真，具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動發(fā)展中國模具cadcam技術(shù)。近年來，中國自主開發(fā)的塑料模具cadcam系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，主要分布在中國北方是軟件工程研究所開發(fā)的caxa系統(tǒng)，華中的注塑模cae軟件等技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)和大學(xué)，這些軟件是適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況，在計算機(jī)應(yīng)用和較低的價格等特點(diǎn)，創(chuàng)造了良好的條件，為進(jìn)一步普及模具cadcam技術(shù)。近年來，中國已廣泛采用一些新的塑料模具鋼，如：p20，3cr2m

13、o，pms，sm和sm ii和模具的質(zhì)量和使用壽命有直接的顯著影響，但總的使用量仍較少。標(biāo)準(zhǔn)塑料模架和標(biāo)準(zhǔn)推桿，彈簧，等越來越廣泛的應(yīng)用，一些國內(nèi)的熱流道系統(tǒng)組件化的出現(xiàn)。然而，在中國的標(biāo)準(zhǔn)化和商品化的模具程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%80%，仍有很大的差距。1.3 本課題的技術(shù)要求和材料選擇1.3.1 技術(shù)要求：（1） 材料選用pp；（2）完成年產(chǎn)量10萬個；（3）在口部不能有飛邊；（4）產(chǎn)品口部與底部屬于與其他件配合部分，橢圓度不能超過1mm；圖 1.1 便攜式飯盒示意圖1.3.2 材料選擇：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

14、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(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。綜合各項因素最后選擇pp塑料作為本次設(shè)計所使用的材料最為適合。pp性能pp無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱?。密度為1.051.18g/3,收縮率為0.4%0.9%,彈性模量值為0.2gpa,泊松比值為0.394，吸濕性250。力學(xué)性能聚丙烯具有良好的力學(xué)性能，優(yōu)良的抗沖擊強(qiáng)度，在極低的溫度下可以正常使用；pp具有高的耐磨性，尺寸穩(wěn)定性好，良好的耐油和中等負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的軸承。pp的耐蠕變性比psf和pc強(qiáng)，但比它小的pom和pa。pp塑料的彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度

15、不是很好。pp的力學(xué)性能受溫度的影響，容易熱學(xué)性能pp的熱變形溫度為93118，制品經(jīng)退火處理后還可提高10左右。pp在-40時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100的溫度范圍內(nèi)使用。電學(xué)性能pp的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。pp成型工藝pp也可以說是聚苯乙烯的改性，比hips有較高的抗沖擊強(qiáng)度和更好的機(jī)械強(qiáng)度，具有良好的加工性能，可以使用注塑機(jī)、擠出機(jī)等塑料成型設(shè)備進(jìn)行注塑、擠塑、吹塑、壓延、層合、發(fā)泡、熱成型，還可以焊接、涂覆、電鍍和機(jī)械加工。pp的吸水性比較高，加工前需進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為7085，干燥時間為26h；pp制品在加工中容易產(chǎn)生

16、內(nèi)應(yīng)力，如應(yīng)力太大，致使產(chǎn)品開裂，應(yīng)進(jìn)行退火處理，把制件放于7080的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)24h，再冷卻至室溫即可，pp在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，pp易吸水，成型加壓前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，pp易產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060c,而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在6080c。 pp注塑工藝pp是最常用的工程塑料，廣泛應(yīng)用于制造齒輪、軸承、把手、泵葉輪、電視機(jī)、計算機(jī)、打字機(jī)殼體、鍵盤、電器儀表、儲電池槽、冰箱部件等及機(jī)械工業(yè)部件、各種日用品、消

17、費(fèi)品包裝等制品。pp注塑成型溫度160220之間，注射壓力在70130mpa之間，模具溫度為5575。32.注塑機(jī)的選擇2.1 注塑機(jī)型號選取2.1.1 注塑機(jī)的主要參數(shù)1、注塑機(jī)的主要參數(shù)有注塑量、注塑壓力、注塑速度、塑化能力、鎖模力等，這些參數(shù)是設(shè)計、制造、購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。（1） 注塑量：指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量，反應(yīng)了注塑機(jī)的加工能力。（2） 注塑壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和型腔時的流動阻力，螺桿或柱塞對熔料必須施加足夠的壓力，此壓力即為注射壓力。(3) 注塑速率：為了使熔料及時充滿型腔，除了有必須有足夠的注

18、射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，此參數(shù)即為注塑速率。常用的注塑速率如表所示。表為注塑量與注塑施加的關(guān)系 表2-1 注塑機(jī)的參數(shù)注塑量/cm3125250500100020004000600010000注塑速率/cm/s125200333570890133016002000注塑時間/s11.251.51.752.2533.755塑化能力：單位時間內(nèi)所能塑化的物料量。塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。鎖模力：注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力，在此力作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。2.1.2

19、注塑量的計算1）塑件的體積計算：經(jīng)計算（計算過程略）得到塑件的體積為。2）塑件的質(zhì)量計算：查有關(guān)手冊，取聚丙烯的密度為,所以塑件的質(zhì)量為澆注系統(tǒng)重量的計算，根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 主澆道部分體積分澆道部分體積=4691.3+22686959.3粗略計算澆注系統(tǒng)重量mj=vj7.03 g總質(zhì)量 m= 126.40+7.03g133.43gpp的密度為 1.031.05g/cm。滿足注射量/0.80=140.45 /0.8=175.563cm式中：v機(jī)額定注射(cm) 與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm） 或滿足注射量/0.8/0.8=133.43g/0.8=166.788g 注射壓力： 查

20、模具設(shè)計指導(dǎo)表6-5 pp塑料成型時的注射壓力=70100mpa. 鎖模力： 式中p塑料成型時型腔壓力pp塑料的型腔壓力p=30mpa f澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型腔在分型面上的投影面積；s=6327.8pf= 306327.8 = 2378946n18.98kn 根據(jù)以上分析與計算.查模具設(shè)計指導(dǎo)表2-2 初選注塑機(jī)的型號為:sz-500/160表2-2注塑機(jī)主要技術(shù)規(guī)格項目sz-500/160螺桿直徑/55螺桿轉(zhuǎn)速/0180理論注塑容量/500注塑壓力/150注塑速率/173塑化能力/110鎖模力/220拉桿間距570570模板行程/500模具最小厚度/280

21、模具最大厚度/500定位孔直徑/160定位孔深度/25噴嘴伸出量/30噴嘴球半徑/20頂出行程/90頂出力/533.塑件成型方案設(shè)計3.1 分型面的設(shè)計分型面是為了將塑件澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具內(nèi)取出，以及為了安放嵌件，將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或若干個主要部分，這些可以分離部分的接觸表面，通稱為分型面。分型面位于模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件最大外形處。3.1.1 考慮塑件質(zhì)量對于有軸度要求的塑件要使其全部動?；蚨Ｖ谐尚?，防止由于模具合模不準(zhǔn)確造成塑件尺寸的誤差。對于外觀無嚴(yán)格要求的塑件，可將分型面選在塑件中部，這樣可以用較小的脫模斜度有利于脫模。3.1.2 確保塑件表面質(zhì)量分型面盡可能選擇在

22、不影響外觀的部位以及分型面處產(chǎn)生的飛邊容易加工修整部位。3.1.3 考慮模具結(jié)構(gòu)（1） 盡量簡化脫模部件。為便于塑件脫模，應(yīng)使塑件在開模時盡可能留于動模部分。（2） 盡量方便澆注系統(tǒng)布置。（3） 便于排溢。為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合。（4） 模具總體結(jié)構(gòu)簡化，盡量減少分型面的數(shù)目，盡量采用平直分型面。綜合以上考慮，可選擇分型面結(jié)構(gòu)如下圖3-1：3.2 型腔數(shù)的確定根據(jù)所用注射機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)目根據(jù)公式 n （3-1）圖3-1 單分型面注射模的分型面式中 n型腔數(shù) 注射機(jī)公稱注射量的利用系數(shù)0.70.85，此處取0.8. 注射機(jī)的質(zhì)量公稱注射量（g） 澆注系統(tǒng)及飛

23、邊等的塑料質(zhì)量（g） 單個型腔中塑件質(zhì)量（g） n =2 3.3 凸模設(shè)計凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽?；虺尚蜅U。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用整體式的型芯結(jié)構(gòu)。圖 3-2 凸模設(shè)計3.4 凹模設(shè)計凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。該設(shè)計采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成母模仁圖 3-3 凹模設(shè)計3.5 成型零件工作尺寸的計算3.5.1凹模的內(nèi)形尺寸 式中：l凹為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； l塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； k為塑料平均收縮

24、率(%)，此處取0.3%s為塑件公差，查表知pp塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在36mm范圍內(nèi)取0.24mm;1824mm范圍內(nèi)取0.24mm;80100mm范圍內(nèi)取1.00mm;在100120mm公差取1.14mm；在140160mm公差取1.44mm;在200225mm公差取1.92mm;在280350mm公差取2.5mm;在315355mm公差取2.8mm所以型腔尺寸如下： 尺寸類型塑件尺寸計算公式型腔或型芯工作尺寸型腔的徑向尺寸型腔深度的尺寸計算： h=h(1+k)-(3/4) 式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)； h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；s 、

25、k 含義如式中。 h1=55 3.5.2 凸模的外形尺寸計算 l=l(1+k)+(3/4) 式中： l凸模/型芯外形尺寸(mm)； l為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸；s 、k含義如式中。由于該塑料的收縮率不大為0.3%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下： 型芯的徑向尺寸型芯的深度尺寸計算： h=h(1+k)+ (2/3) 式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)； h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；s 、k含義如式中。型芯的高度為： h=53.6 型腔壁厚的計算3.6.1 型腔的強(qiáng)度

26、及剛度要求塑件模具的型腔側(cè)壁和底壁厚度的計算是模具設(shè)計中經(jīng)常遇到的問題，尤其對大型模具更為突出。目前許多單位都是憑經(jīng)驗決定的，但常因估計不準(zhǔn)確而造成模具報廢和浪費(fèi)材料，為此建立科學(xué)的計算方法是實屬必要的。目前常用的計算方法有按剛度和強(qiáng)度兩大類，但是實際的塑料模具卻要求既并不允許因剛度不足而影響變形，甚至破壞，也不允許因剛度不足而發(fā)生過大變形。因此，要求剛度和強(qiáng)度加以合理考慮。在注塑成型過程中，型腔所受的力有塑件熔體的壓力，合模時的壓力，開模時的拉力等，其中最主要的是熔體的壓力，在塑料熔體壓力作用下，型腔將產(chǎn)生有應(yīng)力及變形。如果型腔側(cè)壁和壁厚不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時，型腔即

27、發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時，剛度不足側(cè)壁發(fā)生過大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及強(qiáng)度的要求并非同時兼顧。對于大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，應(yīng)按強(qiáng)度計算。強(qiáng)度計算的條件是滿足各種受力狀態(tài)下的許用應(yīng)力。剛度計算的條件則因模具性，從幾個方面考慮：1. 要防止益料模具型腔的某些配合面當(dāng)高壓塑料熔體注入時，會產(chǎn)生足以益料的間隙。對于ps而言，間隙為0.05mm.2. 應(yīng)保證塑件精度塑件均有尺寸要求，這就要求模具塑腔具有良好的剛性，即塑件注入時不產(chǎn)生過大的彈性變形。最大的彈性變形值可取塑件的允許公差的1/5。常見中小塑件公差為0.13mm0.25mm。因此允許彈性變形量為0.025mm0.05mm，

28、可按塑件大小和精度等級選取。3. 應(yīng)利于脫模當(dāng)變形量大于塑件冷卻收縮時，塑件的周邊將被型腔緊緊的包住而難以脫模，強(qiáng)制頂住易使塑件劃傷或損壞，因此型腔允許彈性變形量小于塑件的收縮值。型芯的強(qiáng)度、剛度相當(dāng)于桿類零件的校核計算。3.6.2 型腔壁厚計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)該有足夠的高度。型腔強(qiáng)度不足，將發(fā)生塑性變形，甚至破裂，剛度不足將產(chǎn)生過大的彈性形變，導(dǎo)致型腔的向外膨脹，并產(chǎn)生溢流間隙。型腔厚度的計算本塑件中的型腔為矩型殼類形狀，其厚度算法可用矩形型腔厚度公式計算。1. 型腔側(cè)壁厚度計算剛度條件 （3-2）式中 s型腔側(cè)壁厚度（mm） c系數(shù)。查表得c=1

29、.0 h型腔側(cè)壁受壓高度（mm）。h=17mm 型腔壓力（mpa），查表得，對于塑料pp為100mpa。 e模具材料彈性模量2.1mpa任一自由邊中點(diǎn)的允許變形量，查表得，對于材料pp取0.05（mm） 所以 =31.25mm強(qiáng)度條件 （3-3）式中 型腔側(cè)壁受壓高度（mm） =17mm 型腔壓力（mpa）查表得，對于塑件ps為100mpa 系數(shù)，查表得0.13 短邊與長邊比。= 許用應(yīng)力（mpa），對于碳鋼=160（mpa） =33.9mm所以s取30mm。2. 型腔底壁厚度計算按強(qiáng)度計算： （3-4）式中 底壁厚度（mm） b凹模型腔的內(nèi)孔（矩形）短邊尺寸（mm） b=67mm 系數(shù)且由l

30、/b=170/67=2.53 查表得=0.5 模腔壓力（mpa）且=（25%50%）=2255mp取40 mpa。 材料許用應(yīng)力（mpa） =160則 =33.7mm按剛度計算 （3-5）式中 系數(shù)且由l/b=170/67=2.53 查表得=0.0277 模腔壓力（mpa）且=（25%50%）=2255mpa取40 mpa。材料的彈性模量（mpa）=2.1105 mpa成型零部件的許用變形量。且=0.20.24=0.048 =2.1mm 所以取35mm。4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計4.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則4.1.1 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其由主

31、流道、分流道、澆口及冷料穴組成。4.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：1.了解塑料的成型工藝特性掌握塑料的流動性以及溫度、剪切速度對精度的影響，以設(shè)計出合適的澆注系統(tǒng)。2.盡量避免或減少熔接痕熔體流動時應(yīng)盡量減少分流的次數(shù)，有分流必然有匯合，熔體匯合之處必然會產(chǎn)生熔接痕尤其流程長，溫度低時，這對塑料強(qiáng)度的影響較大。3.有利于型腔中氣體的排出澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔的各個部分，使?jié)沧⑾到y(tǒng)及型腔中原有的氣體能有序地排出，避免充填過程中產(chǎn)生紊流或湍流，也避免固氣體體積積存而引起凹陷，氣泡、燒焦等塑件的成型缺陷。4.防止型芯的變形和嵌件的位移澆注系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)盡量避免塑件熔體直接沖擊細(xì)小型芯和嵌

32、件，以防止熔體的沖擊力使細(xì)小型芯變形或嵌件位移。5.盡量采用較短的流程充滿型腔這樣可有效減少各種質(zhì)量缺陷。6.流動距離比的校核對于大型或薄壁塑料制作，塑料熔體可有可能因其流動距離過大過流動阻力太大而無法充滿整個型腔。4.2 主流道的設(shè)計4.2.1 主流道分析主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和沖模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降低和壓力損失最小。主流道截面面積過小，塑料在流動過程冷卻面積相對增加，熱量損失大，粘度增加，流動性降低成型壓力損失大。造成成型困難，如主流道截面面積過大，會使流道容積加大，塑料耗量增多，而且會使塑料流動過程中壓力減弱，冷卻時間延

33、長，容易產(chǎn)生紊流或渦流，使塑件產(chǎn)生氣孔，影響塑件質(zhì)量。一般對于流動性好，塑件較小，主流道要設(shè)計得小些，對于流動性差，塑件較大，主流道要設(shè)計得大些。本設(shè)計所設(shè)計的是便攜式飯盒塑料模具，產(chǎn)品原材料為pc，其流動性中等，綜合考慮各因素，應(yīng)將主流道設(shè)計的小些。4.2.2 主流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.對于所選的臥式注塑機(jī)。熔融塑料首先經(jīng)過主流道，故它的大小直接影響塑料的流速及填充時間。主流道的斷面設(shè)計為圓形，這樣在有限的空間內(nèi)增大了截面積。2.主流道錐角。為了便于從主流到中拉出澆注系統(tǒng)的凝料及熔體膨脹，主流道設(shè)計成帶錐度的圓柱，其錐角24（取2），過大會使流速減慢。3.主流道大端面呈圓角。主流道大端面呈圓角，其

34、半徑常取r15（mm），(取3.5mm)，以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。4.半球直徑。為確保塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，主流道對接處設(shè)計成半球形坑。2.513.5（mm）15+1=16（mm）式中 主澆道小端口直徑（mm） 注塑機(jī)噴嘴孔直徑（mm）噴嘴孔直徑接觸富裕量（mm）一般為0.51（mm），取=1（mm）注塑機(jī)噴嘴球半徑（mm），=17（mm）主流道對接處半徑（mm）噴嘴球半徑接觸富裕量（mm）一般為12（mm），取=1（mm）4.2.3 主流道澆口套設(shè)計由于流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設(shè)計成可拆卸跟換的主流道襯套，簡稱澆注套或澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材

35、（如t8a等）單獨(dú)加工和熱處理（硬度為5357hrc），或用45，50，55等表面淬火（55hrc）。當(dāng)主流道穿過幾塊模板時，為防止溢料而使主流道凝料脫模困難，也應(yīng)采用澆注套，其主要作用是：（1）使模具安裝時進(jìn)入定位孔方便而在注射機(jī)上很好的定位，與注射機(jī)噴嘴吻合，并能經(jīng)受塑料的反應(yīng)力，不致被推出模具。（2）作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地達(dá)到型腔，在注射過程中不應(yīng)有塑料溢出，同時保證主流道凝料脫出方便 。（3）當(dāng)主流道穿過多塊模板時，采用澆口套，可以防止因溢料而使主流道凝料脫模困難。本設(shè)計中采用整體嵌入式，即把用于注射機(jī)定模板上中心定位孔配合定位的臺肩及用于

36、構(gòu)成主流道的部分做成一體，適用于大批量的小型模具，圖4-1 澆口套4.3分流道的設(shè)計分流道是指主流道與澆口之間的這一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過度段，也是澆注系統(tǒng)中通過斷面積變化和塑料轉(zhuǎn)向的過渡段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。分流道設(shè)計時應(yīng)使熔體較快地充滿整個型腔，流動阻力小。流動中溫降盡可能低，同時應(yīng)能將塑料熔體均勻地分配到各個型腔。4.3.1 分流道的形狀和尺寸分流道開設(shè)在動定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其表面積（流表面積與其體積表面積之比）小。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、u形、半圓形及矩形等，梯形及u形截面分流道加工較容易。且熱量損失與壓力損失均不大，是常用的形

37、式。故在本設(shè)計中選用梯形截面的分流道，其截面如圖4-3：圖4-2 分流道的斷面形狀梯形截面分流道的尺寸可按下面的經(jīng)驗公式確定： （4-1） 式中 梯形大底邊寬度（mm） 塑件的質(zhì)量（g） 分流道的長度（mm） 梯形的高度（mm）梯形的側(cè)面斜度常取510，底部以圓角相連，上式的適用范圍為塑件壁厚在3.5mm以下，塑件質(zhì)量小于50g，塑料在流道中流動的距離較大，則流動的阻力越大，因此，應(yīng)在滿足具體條件下，盡量減少分流道長度，根據(jù)凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸及澆口套的各結(jié)構(gòu)尺寸，確定分流道長度為16mm（兩個分流道對稱分布）。則 =0.26544.472 =2.37mm 所以： =1.58mm4.3.2 分流道的

38、分布設(shè)計分流道的布局取決于型腔的布局，型腔與分流道的布局原則是排列緊湊，縮小模具尺寸，分流道的長度盡量短，鎖模力力求平衡。此次設(shè)計的模具為雙型腔，而且型腔為對稱分布，所以分流道也采取平衡布置。4.4 澆口的設(shè)計澆口又稱進(jìn)料口或內(nèi)流道，它是分流道與塑料之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最小的部分。它能使分流道輸送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度，形成理想的流態(tài)，順序、迅速的充滿型腔，同時還起著封閉型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。4.4.1 澆口位置的選取原則（1）澆口位置的選擇應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動（蛇形流）。（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處。（3）澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短

39、，料流變向最少，以減少動能損失，良好填充。（4）澆口位置的選擇應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。（5）澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。（6）澆口位置的選擇應(yīng)防止料流將將型腔、型芯等擠壓變形根據(jù)以上原則，本設(shè)計中的塑件澆口應(yīng)選在塑件邊緣處。4.4.2 澆口形式的設(shè)計本設(shè)計采用普通側(cè)澆口。普通側(cè)澆口又稱為邊緣澆口，一般開設(shè)在分型面上，從塑件側(cè)面進(jìn)料。它能方便地調(diào)整沖模時的剪切速率和澆口封閉時間，因而國外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口。它是廣泛使用的一種澆口形式。一般取寬1.55mm，厚0.52.0mm，長0.72mm。側(cè)澆口適用于一模多件，能大大提高生產(chǎn)率，減少澆注系統(tǒng)消耗而且去除澆口方便。本設(shè)計澆

40、口尺寸為寬3mm，厚2mm，長1.5mm，其結(jié)構(gòu)如圖4-4：圖4-3 普通側(cè)澆口4.5 冷料穴的設(shè)計4.5.1 冷料穴的結(jié)構(gòu)冷料穴是用來儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔。冷料穴又叫冷料井。冷料穴處于主流道末端，其尺寸稍大于主流道大端的直徑。4.5.2 拉料方式將拉料桿頭部做成z形，這種拉料桿桿除了起到拉住和頂出主流道凝料的作用外，還兼有冷料穴的作用。4.6 排氣及引氣系統(tǒng)設(shè)計排氣和引氣排氣系統(tǒng)設(shè)計是一個問題不能忽略的注塑模具的設(shè)計。如果在注塑,模具排氣不好,腔內(nèi)的氣體被壓縮會產(chǎn)生大量的背壓,防止正?？焖俪尚?塑料熔體在同一時間在氣體壓縮產(chǎn)

41、生的熱量使塑料燃燒,在模具填充速度、高溫、低粘度、注入壓力和塑性材料厚度的條件下,壓縮氣體在一定程度上可以穿透塑料內(nèi)部零件,導(dǎo)致孔隙等缺陷,松散的組織。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán)格。在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運(yùn)動間隙排氣等。由于本次設(shè)計中模具尺寸不大，本設(shè)計中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘

42、度有關(guān)。4.7 排溢系統(tǒng)設(shè)計 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。被壓縮的氣體產(chǎn)生高溫，引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起塑件強(qiáng)度降低，甚至阻礙塑料填充等。為了使這些氣體從型腔中及時排出，可以采用開設(shè)排氣槽等辦法。有時排氣槽還能溢出少量料流前鋒的冷料，有利于提高塑件熔接強(qiáng)度。本設(shè)計中將排氣槽開在分型面上，這樣可以使排氣槽產(chǎn)生的飛邊很容易隨塑件脫出，其結(jié)構(gòu)如圖5-1：1分流道 2澆口 3排氣槽 4導(dǎo)向溝 5分型面圖5-1 排溢系統(tǒng)5.脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計5.1 脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能脫模機(jī)構(gòu)作用是先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離（稱為脫出），然后把從模具脫出

43、的塑料和澆注系統(tǒng)凝料等從模內(nèi)取脫出和取出兩個步驟。5.2 取出機(jī)構(gòu)的方式對塑件進(jìn)行分析，根據(jù)塑件的質(zhì)量要求，考慮經(jīng)濟(jì)原因等。塑件在脫落過程中容易摔壞。故采用非掉落式，又考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等原因 ，采用人工取出法。5.3 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計原則在注塑成型的每一個循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中或凸模上松動分離（即脫出），脫出塑件的機(jī)構(gòu)，就叫塑件脫出機(jī)構(gòu)。澆注系統(tǒng)凝料等也要從模內(nèi)脫出，這種機(jī)構(gòu)就叫澆注系統(tǒng)凝料等的脫出機(jī)構(gòu)。5.3.1 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計基本考慮為了保證塑件在頂出過程中不變形或損壞，必須正確分析對模腔粘附力的大小及其所在部位，以便選擇合理的頂出方式和頂出裝置，使頂出力等均勻合理分布。頂出位置應(yīng)設(shè)置在阻力

44、大的地方，就是使塑件不易變形的部位。由于塑件收縮時包緊型芯，因此頂出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時頂出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部分。在選擇頂出位置時，盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的地方，尤其是用頂桿頂出時更應(yīng)注意這個問題。另外，與塑件直接接觸的脫出零件的配合間隙保證不益料，以免塑件上留下飛刺痕跡。5.3.2 脫出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時，必須考慮在開模過程中保證塑件留在具有頂出裝置的那一部分，即留于動模上，這樣可以簡化頂出機(jī)構(gòu)。但因塑件結(jié)構(gòu)的關(guān)系，不便于留于動模上時，要采取一些措施，強(qiáng)制留于動模，或是塑件在開模后由定模上的頂出機(jī)構(gòu)頂出。脫出機(jī)構(gòu)工作可靠，動作節(jié)奏點(diǎn)清晰，運(yùn)動靈活，制

45、造方便，配換容易，且有足夠的強(qiáng)度和剛度。5.3.3 所需頂出行程、開模行程計算頂出行程： （5-1）式中： 所需頂出行程（mm） 型芯成型高度（mm） 頂出行程富裕量（mm） 取3mm所以 =52.5+3 =55.5mm開模行程為： （5-2） 式中 塑件的開模行程（mm） 塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度（mm） 動定模型芯突出分型面的高度總合（mm） 取件及取出澆注系統(tǒng)凝料的開模行程富裕量（mm）取7.5mm所以 =52.5+55+7.5 =115mm5.3.4 頂出力、抽拔力，開模力計算頂出力的決定與抽拔力的計算相同，塑料與型腔的黏附力多由塑料收縮引起，因此頂出塑件時所需的頂出力必

46、須克服黏附力所引起的摩擦阻力。但影響?zhàn)じ搅Φ囊蛩睾芏?，故精確計算比較困難。塑料在冷凝收縮時要產(chǎn)生對型芯的包緊力，抽芯機(jī)構(gòu)所需的抽拔力必須克服因包緊力所產(chǎn)生的抽拔阻力及機(jī)械傳動的摩擦力，才能抽出活動型芯。 本設(shè)計是帶通孔的殼體塑料，故無需計算起始抽拔力 （5-3）式中 抽拔力(kn)塑件的收縮應(yīng)力(n/)，模內(nèi)冷卻的塑件為，模外冷卻的塑件，本設(shè)計選擇模內(nèi)冷卻 塑件包緊型芯的側(cè)面積() 摩擦系數(shù)，一般0.150.2 (取0.2) 脫模斜度，一般0.52(取0.5) 60（kn）塑件制品的平均壁厚為2.5（mm），斷面為矩環(huán)形，所需脫模阻力為： （5-4） 式中 脫模力（n）塑料的拉伸模量（mpa）

47、，查表知ps的拉伸模量e=3.0103（mpa） 塑料成型平均收縮率（%），查表知ps的成型收縮率=0.65 塑件平均壁厚（mm），t=2.5（mm） 塑件包容型芯長度（mm）=17mm 塑料的伯松比，查表知ps的伯松比=0.32 脫模斜度（塑件側(cè)面與脫模方向之夾角），=0.5 塑件與鋼材之間摩擦系數(shù)查表知0.250.5，取f=0.5。 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積60（cm2） 由和決定的無因次數(shù)，查表=1.004 =220（kn）5.4 塑件的脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計塑件的脫出機(jī)構(gòu)是為了完成塑件從模具中安全、可靠地脫出，所以要始終清楚，以使塑件脫出到預(yù)定的位置。如果塑件沒有特殊的結(jié)構(gòu)，則用一

48、般的頂出機(jī)構(gòu)就可以；如果塑件帶有側(cè)凸或側(cè)凹，則用側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)即可。本設(shè)計因其側(cè)壁無槽類的特征，故選用一般頂出機(jī)構(gòu)塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過一次動作即可頂出。它是頂出機(jī)構(gòu)中最常見的機(jī)構(gòu)形式，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。根據(jù)實際的要求以及對塑件的分析，我們按單型腔計算，使用8根頂出桿，將其分布在塑件各個位置，要保證塑件頂出時能夠平衡，不至于被頂偏。 5.4.1 頂桿的長度計算頂桿的總長度 （5-5）式中 頂桿的總長度（mm） 凸模的總長度（mm） =52.5mm 動模墊板的厚度（mm）=50mm 頂出行程（mm） =20mm 頂桿固定板的厚度（mm）=20mm富裕量，一般?。?.050.1）（mm）表示頂

49、桿端面應(yīng)比型腔的平面高出。=0.07mm富裕量，一般?。?6）（mm） 以免頂出板直接頂?shù)絼幽０濉?5mm=32+0.07+50+20+5+20 =127.07mm5.4.2 頂桿直徑d的設(shè)計根據(jù)對塑件的分析，以及便于加工方便等因素，本設(shè)計采用圓形推桿直徑。其結(jié)構(gòu)如圖6-1： d=12mm d=20mm h=15mm圖5-1 圓截面頂桿5.4.3 頂桿應(yīng)力校核 （5-6） 式中 頂桿的實際應(yīng)力（mpa） q脫模力（n） n頂桿數(shù) d頂桿直徑（mm） 所以 = =160（mpa）320（mpa） 故d=12mm符合要求。5.4.4 頂桿在塑件上的布局頂桿的位置應(yīng)選在頂出阻力大的地方，也就是使塑件不易變形的部位。另外應(yīng)盡量設(shè)在