放大鏡注塑模具設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、目 錄摘 要.PMMATRACT.前 言. 1第一章 緒論.2 1.1 注塑模具發(fā)展的概況.3 1.2 注塑模具發(fā)展的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀.3 1.3塑料模具的特點(diǎn).3 1.4 注塑模具設(shè)計(jì)的要求及程序.4 1.5本文的主要研究工作.4第二章 制件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工藝性.5 2.1 制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 5 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析.7 2.3 外殼材料的選擇.7 2.4小結(jié). .8第三章 注射機(jī)的型號(hào)選擇.8 3.1 注塑機(jī)成型參數(shù)計(jì)算.8 3.2小結(jié). .9第四章 模具結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì).10 4.1 總體結(jié)構(gòu).10 4.2 行腔數(shù)目及排布.10 4.3 分型面的選擇和排氣系統(tǒng)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).114.3.1

2、 分型面的設(shè)計(jì).114.3.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì).134.3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).14 4.4 成型零部件的工作尺寸計(jì)算.174.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).174.4.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算.184.4.3 模具型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算.20 4.5 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).20 4.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).21 4.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).254.7.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則.25 4.7.2冷卻水道回路的布置.254.8 成型設(shè)備的校核.26 4.9小結(jié). . . .26結(jié)論.28參考文獻(xiàn).29前 言隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活產(chǎn)品的要求也越來(lái)越廣。其中包括種類(lèi)豐富的塑料產(chǎn)品，例如：一些電器材料、廚房用具

3、、生活用品。不但種類(lèi)多而且小形狀多樣。注塑模具設(shè)計(jì)可以根據(jù)人們的具體要求進(jìn)行產(chǎn)品的尺寸設(shè)計(jì)，最大程度的滿足了用戶的需求。因此注塑模具設(shè)計(jì)成了當(dāng)今社會(huì)發(fā)展必不可缺少的行業(yè)。目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過(guò)了鋼鐵，成為當(dāng)前人類(lèi)使用的第一大類(lèi)材料。我國(guó)的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已經(jīng)深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，塑料制品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要組成部分，是塑料工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié)。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。從2003年我國(guó)模具進(jìn)口的海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知,塑料模具占據(jù)了模具進(jìn)口總量的57%,而注塑成型模具在整個(gè)塑料模具中占有很大的比例.注塑成型模具設(shè)計(jì)的好壞,決定著注塑成型制件的質(zhì)

4、量?jī)?yōu)劣及成品率高低,也就是說(shuō),是否能加工出優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具設(shè)計(jì)的合理性和先進(jìn)性來(lái)保證.現(xiàn)代塑料制件生產(chǎn)中,合理的注塑成型工藝,先進(jìn)的注塑成型模具及高精度,高效率的注塑設(shè)備是當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個(gè)重要因素,缺一將一事無(wú)成.本文以放大鏡為例，介紹了注塑模具設(shè)計(jì)流程，該流程包括工藝分析，選擇注塑機(jī)，確定成型方案，最后對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行必要的工藝參數(shù)校核。下面就對(duì)該實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)論述。第一章 緒論1.1 注塑模具設(shè)計(jì)發(fā)展的概況模具是汽車(chē)、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。沒(méi)有模具，就沒(méi)有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用

5、模具加工的零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。根據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)報(bào)告，在目前階段，工業(yè)品零件粗加工的75、精加工的50都是由模具成型完成的。目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具工業(yè)的產(chǎn)值均已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值；我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)模具工業(yè)也以每年35以上的年增長(zhǎng)率迅速發(fā)展；我國(guó)大陸地區(qū)模具工業(yè)近幾年更是獲得了飛速的發(fā)展，尤其是塑料模具，在模具設(shè)計(jì)和制造水平上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定

6、的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一種類(lèi)型，其地位與重要性正日益被人們所認(rèn)識(shí)。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，如：家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車(chē)工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少整個(gè)產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí)，因此，近年來(lái)工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升。注塑成型

7、是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，注塑模具設(shè)計(jì)可以根據(jù)人們的具體要求進(jìn)行產(chǎn)品的尺寸設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給塑件、結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量的模具產(chǎn)品，最大程度的滿足了用戶的需求。塑料模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)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(kāi)發(fā)的CAX

8、A系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模 HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。1.2 注塑模具設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等已經(jīng)制定了一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)。比如，2005年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元,增長(zhǎng)率保持在25%的高水平,行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國(guó)而位列世界第三。我國(guó)注塑模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體

9、上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。因此注塑模具設(shè)計(jì)成了我國(guó)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展必不可缺少的行業(yè)。當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架，精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向性標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。1.3塑料模具的特點(diǎn)熱塑性塑料注射模的特點(diǎn)是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn)：一是注射時(shí)塑料熔體的充模流動(dòng)特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注射模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動(dòng)過(guò)程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動(dòng)過(guò)程中大分子沿流動(dòng)方向產(chǎn)生定向；冷卻固化過(guò)程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各

10、部位、各方向收縮率不同，不同種類(lèi)、牌號(hào)的塑料收縮率有很大差異?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，并可在設(shè)計(jì)中有效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具用于塑料鉸鏈制品。塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來(lái)在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視1.4 注塑模具設(shè)計(jì)的要求及程序1.4.1基本要求（1）合理地選擇模具結(jié)構(gòu)；（2）正確地確定模具成型零件的尺寸；（3）設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便；（4）充分考慮塑件

11、設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工；（5）設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠；（6）模具零件應(yīng)耐磨耐用；（7）模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性。1.4.2基本程序（1）調(diào)研、消化原始資料；（2）選擇成行設(shè)備；（3）擬訂模具結(jié)構(gòu)方案；（4）方案的討論與論證；（5）繪制模具裝配草圖；（6）繪制模具的裝配圖；（7）繪制零件圖；（8）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.5本文的主要研究工作本文的主要工作是：本論文根據(jù)以上資料分析，主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，放大鏡注塑模具設(shè)計(jì)2D圖紙一套。具體為：（1） 放大鏡材料的選擇。（2）模具的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)包括：型腔數(shù)目及排布、分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零部件的工作尺寸計(jì)算、導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)

12、構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。具體研究的問(wèn)題有：（1）塑料收縮率的確定；（2）模具型芯尺寸計(jì)算；（3）分型面的選擇對(duì)外觀的影響；（4）型腔數(shù)目排布；（5）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（6）推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（7）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：第二章 制件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工藝性分析外殼材料的選擇2.1 制件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)塑件的2d圖，如圖2-1所示，制件外表面要求美觀。圖2-1 放大鏡2.2 材料的選擇干燥處理：PMMA具有吸濕性因此加工前的干燥處理是必須的。建議干燥條件  PMMA為90C、24小時(shí)。 熔化溫度：240270C。 模具溫度：3570C。 注射速度：中等 化學(xué)和物理特性PMMA具有優(yōu)

13、良的光學(xué)特性及耐氣侯變化特性。白光的穿透性高達(dá)92%。PMMA制品具有很低的雙折射，特別適合制作影碟等。PMMA具有室溫蠕變特性。隨著負(fù)荷加大、時(shí)間增長(zhǎng)，可導(dǎo)致應(yīng)力開(kāi)裂現(xiàn)象。PMMA具有較好的抗沖擊特性。 由于PMMA表面硬度不高、易擦毛、抗沖擊性能低、成型流動(dòng)性能差等缺點(diǎn)，PMMA的改性相繼出現(xiàn)。如甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、丁二烯的共聚，PMMA與PC的共混等。 超級(jí)透明PMMA材料主要用于手機(jī)保護(hù)屏，該產(chǎn)品分為有硬化涂層，沒(méi)有硬化涂層兩種.其特點(diǎn)是透光率極好，沒(méi)有雜質(zhì)，靜電保護(hù)膜，表面硬化厚后硬度可達(dá)5-6H以上. 目前特別推薦用于硬化處理的PMMA材料，國(guó)內(nèi)稱為生板。壓克力性能透明度優(yōu)良，

14、有突出的耐老化性； 它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力卻高出幾倍；它有良好的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度；對(duì)酸、堿、鹽有較強(qiáng)的耐腐蝕性能；且又易加工；可進(jìn)行粘接、鋸、刨、鉆、刻、磨、絲網(wǎng)印刷、噴  PMMA砂等手工和機(jī)械加工，加熱后可彎曲壓模成各種壓克力制品。物理性能聚甲基丙烯酸甲酯 （Polymethylmethacrylate，簡(jiǎn)稱PMMA，英文Acrylic），又稱做壓克力或有機(jī)玻璃，在香港多稱做阿加力膠，具有高透明度，低價(jià)格，易于機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)，是平常經(jīng)常使用的玻璃替代材料。 設(shè)計(jì)新穎、工藝先進(jìn)、色調(diào)高雅、造型美觀。 1.PMMA的密度比玻璃低：PMMA的密度大約在1150

15、-1190 kg/m3，是玻璃(2400-2800 kg/m3)的一半； 2.PMMA的重量較輕：PMMA的密度為1.19g/cm3，同樣大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金屬鋁（屬于輕金屬）的43%。 3.PMMA的機(jī)械強(qiáng)度較高：有機(jī)玻璃的相對(duì)分子質(zhì)量大約為200萬(wàn)，是長(zhǎng)鏈的高分子化合物， 而且形成分子的鏈很柔軟，因此，有機(jī)玻璃的強(qiáng)度比較高，抗拉伸和抗沖擊的能力比普通玻璃高718倍。有一種經(jīng)過(guò)加熱和拉伸處理過(guò)的有機(jī)玻璃，其中的分子 鏈段排列得非常有次序，使材料的韌性有顯著提高。用釘子釘進(jìn)這種有機(jī)玻璃，即使釘子穿透了，有機(jī)玻璃上也不產(chǎn)生裂紋。這種有機(jī)玻璃被子彈擊穿后同樣不會(huì)破 成碎片。因此

16、，拉伸處理的有機(jī)玻璃可用作防彈玻璃，也用作軍用飛機(jī)上的座艙蓋。 4.PMMA的熔點(diǎn)較低：PMMA的熔點(diǎn)約130140 °C (265285 °F)比玻璃約1000度的高溫低很多。 5.PMMA的透光率較高 6.可見(jiàn)光：PMMA是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，透光率達(dá)到92%，比玻璃的透光度高1 。 7.紫外光：石英能完全透過(guò)紫外線，但價(jià)格高昂，普通玻璃只能透過(guò)0.6%的紫外線，但 PMMA卻能透過(guò)73%。PMMA不能濾除紫外線(UV)。紫外光會(huì)穿透PMMA，部份制造商2在PMMA表面進(jìn)行鍍膜，以增加其濾除紫外光的效果和 性質(zhì)。另一方面，在照射紫外光的狀況下，與聚碳酸酯相比，P

17、MMA具有更佳的穩(wěn)定性 8.紅外線：PMMA允許小于2800nm波長(zhǎng)的紅外線通過(guò)。更長(zhǎng)波長(zhǎng)的IR，小于25,000nm時(shí)，基本上可被阻擋。存在特殊的有色PMMA，可以讓特定波長(zhǎng)IR透過(guò)，同時(shí)阻擋可見(jiàn)光，(應(yīng)用于遠(yuǎn)程控制或熱感應(yīng)等)?；瘜W(xué)性能聚甲基丙烯酸甲酯為無(wú)色液體，具有香味，沸點(diǎn)101，密度為0.940克/厘米3(25)。 工業(yè)上是先用丙酮氰醇法或異丁烯催化氧化法制出甲基丙烯酸，然后酯化而得。它容易聚合,需要在5以下存放,或加入0.01%左右的對(duì)苯二酚阻聚劑來(lái)保存。使用前將其蒸餾，把阻聚劑分出。 聚甲基丙烯酸甲酯能溶于自身單體、氯仿、乙酸、乙酸乙酯、丙酮等有機(jī)溶劑。由于它能溶于自身單體中，它

18、的本體聚合物非常透明（見(jiàn)本體聚合）。 它的鑄板聚合物的數(shù)均分子量一般為2.2×104，相對(duì)密度為1.191.20，折射率為1.4821.521，吸濕度在0.5%以下，玻璃化溫度為105。 它的抗拉強(qiáng)度為67千克力/毫米2,耐壓強(qiáng)度為1214千克力/毫米2,耐沖擊性比聚苯乙烯好；透光性很好，并能透過(guò)90%以上的紫外線（普通玻璃幾乎不透過(guò)紫外線）；耐光老化性優(yōu)異，在戶外放置數(shù)年而不著色；它還有不易破碎的特點(diǎn)。大學(xué)生信息網(wǎng)壓克力板與有機(jī)玻璃"有機(jī)玻璃"源自英文Organic Glass。近年來(lái)在某些地區(qū)將所有的透明  '有機(jī)玻璃'塑料

19、制成的板材統(tǒng)稱為有機(jī)玻璃，其實(shí)這是錯(cuò)誤的，壓克力是專(zhuān)指純聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料，而把PMMA板材稱作有機(jī)玻璃。大學(xué)生信息網(wǎng)壓克力板之特性與優(yōu)點(diǎn)采用新型聚脂材料,經(jīng)熱曲成型或平面鑲邊,金屬托底內(nèi)置光源,極具視覺(jué)沖擊力。 耐侯性:面板涂覆高濃度紫外線吸收劑,金屬底座噴涂進(jìn)口汽車(chē)漆  壓克力具有高透明度,可保長(zhǎng)久耐侯,永不褪色,使用年限長(zhǎng)達(dá)58年。 耐久性：產(chǎn)品對(duì)內(nèi)置光源具有良好的保護(hù)，延長(zhǎng)光源產(chǎn)品使用壽命。 合理性:合理性設(shè)計(jì),防雨防潮;開(kāi)啟式結(jié)構(gòu),便于維修。 耐沖擊性:是玻璃產(chǎn)品的200倍,幾乎沒(méi)有斷裂的危險(xiǎn)。 透光性:高達(dá)93%,透光極佳、光線柔和、璀璨奪目。 耐

20、燃性:不自燃并具自熄性。 美觀性:工藝精美,全字體呈鏡面效果,底座無(wú)褶皺,無(wú)接縫,所有鉚固件不外露。 節(jié)能性:透光性能好，相應(yīng)減少光源產(chǎn)品,省電電,降低使用成本。大學(xué)生信息網(wǎng)2.3 結(jié)構(gòu)工藝性分析（1）塑件的尺寸精度分析此零件尺寸精度按照MT5計(jì)算。（2）塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件表面要求較高。（3）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1.壁厚分析壁厚比較均勻2.脫模角度分析該注塑零件壁厚比較均勻，其脫模斜度查參考文獻(xiàn)中的有塑件內(nèi)表面351°，塑件外表面401°20。（4）塑件的生產(chǎn)批量塑件的生產(chǎn)類(lèi)型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要的影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價(jià)格在整個(gè)生產(chǎn)

21、費(fèi)用中所占的比例較小，提高生產(chǎn)率注射模具壽命問(wèn)題比較突出，所以可以考慮使用自動(dòng)化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度壽命高的模具。如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。該塑件產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)件，生產(chǎn)類(lèi)型屬于大批量生產(chǎn)，可以考慮采用一模多腔、快速脫模以及成型周期不宜太長(zhǎng)的模具，同時(shí)模具造價(jià)適當(dāng)控制。2.4小結(jié)這一章主要講解了放大鏡工藝性分析，材料的選擇。通過(guò)對(duì)放大鏡的工藝性分析知道了塑件的結(jié)構(gòu)對(duì)模具精度的要求。另外塑料材料有多種比如；PMMAV、PMMA、PMMA等其中PMMA的性能最好大學(xué)生信息網(wǎng)第三章 注射機(jī)的型號(hào)選擇和校核3.1注塑機(jī)成型參數(shù)計(jì)算（5）初選注射機(jī)

22、i) 計(jì)算塑件體積和重量通過(guò)估算可獲得產(chǎn)品質(zhì)量約為12g。ii) 根據(jù)塑件本身的幾何尺寸形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目由于該塑件尺寸有一般精度要求，不宜采用太多型腔數(shù)目，所以考慮采用一模4腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，以方便澆口排列和模具的平衡。如圖iii) 確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和PMM大學(xué)生信息網(wǎng)A的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見(jiàn)表2-3。工藝參數(shù)內(nèi) 容工藝參數(shù)內(nèi) 容預(yù)熱和干燥溫度8090成型時(shí)間/s注射時(shí)間2090時(shí)間 2 h保壓時(shí)間05料筒溫度/后段150170冷卻時(shí)間20120中段165180總周期50220前段180200螺桿轉(zhuǎn)速/(r/mi

23、n)30 r/min噴嘴溫度/170180后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/5080溫度/70注射壓力/MPa6001000時(shí)間/h24表2-3iv) 確定模具溫度及冷卻方式PMMA為非結(jié)晶型塑料，流動(dòng)性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在60-80.v) 確定成型設(shè)備由于塑件采用注射成型加工，使用一模4腔，因此可計(jì)算出一次注射成型過(guò)程所用塑料量為：W=6+=6×12+6=78g.根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因

24、素，參考塑料模具設(shè)計(jì)與制造P69表2-8，初選XS-ZY-125型柱塞式注射機(jī)。記錄下XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的主要參數(shù)，見(jiàn)表2-4.序號(hào)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)數(shù)值1額定注射量/cm1252注射壓力/MPa1203鎖模力/KN9004動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸/(mm×mm)428×4585最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm2007最大開(kāi)合模行程/mm3008噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm100表2-43.2 小結(jié)這一章主要完成了以下任務(wù)，塑件體積的估算、注塑機(jī)選擇、注塑機(jī)的校核。通過(guò)估算體積可以算出塑件的重量，通過(guò)估算重量

25、來(lái)選擇注塑機(jī)的型號(hào)。第四章 模具結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)4.1 總體結(jié)構(gòu)大學(xué)生信息網(wǎng)由于制品結(jié)構(gòu)外觀要求較嚴(yán)，用四根導(dǎo)柱導(dǎo)套組成導(dǎo)向部件來(lái)確保動(dòng)模與定模合模時(shí)能正確對(duì)中。成型部件由凹模和模板整體式，凸模與下模板鑲嵌式，由于鑲件比較長(zhǎng)，避免在成型中損壞，所以在另外一端，也要進(jìn)行定位，增加它的剛度和強(qiáng)度，合模后便組成了模具的行腔，凸模固定板用螺釘從背部固定，以便于拆裝更換，提高整個(gè)模具的壽命。總體結(jié)構(gòu)如圖-所示。圖4-1 模具結(jié)構(gòu)圖4.2 行腔數(shù)目及排布大學(xué)生信息網(wǎng)（1）項(xiàng)可選方案方案分析結(jié)論行型腔布局1.一模一腔，生產(chǎn)效率低，不利于大批量生產(chǎn)。模具材料利用率低，造成材料浪費(fèi)×行型腔布局1.一模

26、4腔，生產(chǎn)效率高2.模具結(jié)構(gòu)緊湊3.零件分布對(duì)稱，利于形成流動(dòng)平衡的澆注系統(tǒng)模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、h行排列、直線排列、及復(fù)合式排列等。型腔的排列要基于塑件的形狀和大小來(lái)確定，型腔的布置和澆口的開(kāi)設(shè)要力求對(duì)稱，而且是用一模4腔的設(shè)計(jì)，這樣可以防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，型腔排列宜緊湊，減輕模具重量，基于以上條件在這里選擇h行排列如4.3分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大學(xué)生信息網(wǎng)4.3.1分型面的設(shè)計(jì)模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸面稱為分型面。分型的設(shè)計(jì)將影響到塑件的質(zhì)量，模具的整體結(jié)構(gòu)。（1）分型面的形式 ：注射模有一個(gè)分型面，也有多個(gè)分型面，分型面的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)

27、單，以便于模具的制造和塑件的脫模。分型面的位置主要有如圖4-3所示，分型面的形狀如圖4-4所示。圖4-3 分型面的位置大學(xué)生信息網(wǎng)圖4-4 分型面的形狀（2）分型面的選擇原則 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大輪廓處，這樣能使塑件順利脫模。 一般模具的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，模具開(kāi)模后塑件在應(yīng)該停留在動(dòng)模一側(cè)，以便塑件脫出。如圖4-5所示： 分型面的選擇要保證塑件的精度要求塑件光滑的一面不應(yīng)該設(shè)計(jì)成分型面，以避免影響外觀。 分型面的選擇還應(yīng)該考慮到模具的側(cè)向抽拔距，由于模具側(cè)向分型是由機(jī)械式分型機(jī)構(gòu)來(lái)完成的，所以抽拔距都比較小，選擇分型面應(yīng)將抽芯或分型距離長(zhǎng)的方向置于開(kāi)合模的方向?qū)⑿〕榘尉嘧鳛閭?cè)向分型或

28、抽芯。 分型面作為主要的排氣渠道，應(yīng)將分型面設(shè)計(jì)在熔融料的流動(dòng)末端，以利與模具型腔內(nèi)氣體的排出。4.3.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大學(xué)生信息網(wǎng)從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計(jì)的重要組成部分。由于塑件的體積較大，且屬于薄壁件，型腔不深，分型面較長(zhǎng)，頂桿和小型芯有較多，故不需另外增設(shè)排氣槽，利用分型面、頂桿以及小型芯等的配合間隙排氣即可，其間隙約為0.03mm，試模后若排氣不順則可另外增設(shè)排氣槽。4.3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作

29、，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開(kāi)設(shè)計(jì)，如圖3-3所示。（1）主澆道的設(shè)計(jì)查資料得到XS-ZY-125型柱塞式注射機(jī)與噴嘴有關(guān)尺寸：噴嘴前端球面半徑SR=12mm，噴嘴孔直徑d=4mm，定位圈直徑為100毫米。為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為：SR=SR+(1-2),d= d+0.5。因此，取主流道球面半徑SR=14mm(取標(biāo)準(zhǔn)值)，主流道的小端直徑d=4.5mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度2°4°，取2°，計(jì)算其大端直徑約為10mm;為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過(guò)大的反壓力，配合段直徑D不宜過(guò)大

30、，取D=25mm;同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)R2的圓弧過(guò)渡；為補(bǔ)償在注射機(jī)噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得比模板厚度短0.02mm;澆口套外圓盤(pán)軸肩轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，取R=3mm,以免淬火開(kāi)裂和應(yīng)力集。 定位圈是安裝在模具時(shí)做定位用的，一般定位圈高出定模座板表面5-10mm.取10mm。圖4-7 主澆道（2）冷卻井的設(shè)計(jì)冷卻井的位置在正對(duì)主澆道的動(dòng)模版上，一般處于分澆道的末端，它的作用將物料前端的冷料收集起來(lái)，進(jìn)入行腔而影響塑件的質(zhì)量。冷卻井的直徑比主澆道的的大端直徑大一點(diǎn)。本論文中采用球頭形拉料，保持流道的拉料在球頭上包著，在拉料板的作用下，可使分型

31、ST1=150mm成功。如圖4-8所示。圖4-8 冷卻井（3）分澆道的設(shè)計(jì)分澆注是主澆道與澆口之間的通道，在一模多腔里是不可缺少的。 分澆口的截面形狀常用的有圓形、正方形、梯形、U形、半圓形和正角行等，如圖4-9所示；圖4-9 澆口形狀澆道的表面積越大壓力損失越小，澆道的表面積小熱量的損失越小，因此澆道的截面不宜過(guò)大也不宜過(guò)小。澆道的合理與否用效率來(lái)衡量，效率（截面積與周長(zhǎng)的比值）越高澆道的設(shè)計(jì) 越合理。圓形與正方形的效率較高但是正方形不易寧料的推出。一般分型面是平面時(shí)，采用圓形的或者梯形的。 分澆道的截面尺寸 分澆道的尺寸可用下面公式計(jì)算： (4-1)D-分澆道的直徑m1-塑件的質(zhì)量L1-分

32、澆道長(zhǎng)度所以，取D=6mm，下表面為6mm、直徑為6mm的圓形流道為佳。圖4-9-1圓形分澆道 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)通道。他是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)制品的質(zhì)量影響很大。通常澆口分到澆口和小澆口兩類(lèi)。其中澆口屬于前者由于此塑件不高的表面的要求，因此采用側(cè)進(jìn)膠，設(shè)置在制件的側(cè)邊。 根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如圖3-5所示的扇形澆口。從塑件的底側(cè)中部進(jìn)料，去除凝料時(shí)不會(huì)在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。L=2.03.0mm,取了Ls=2.5mm； L=(0.40.6)+b/2,取L=2mm； 澆口深度t=0.52.0mm,取t=1.

33、0mm;澆口寬度b=mm，取b=3mm 4.4 成型零部件的工作尺寸計(jì)算成型零件具備以下性能：（1）具有足夠的強(qiáng)度和剛度；（2）具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性能；（3）具有良好的拋光性能和耐腐濁性能；（4）零件的加工性能好,可淬性好,熱處理變形??；（5）成型零件要有足夠的位置精度和尺寸精度。4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）凹模的設(shè)計(jì) 凹模也成為型腔是成型塑件表面的形狀的模具零件,可分為以下幾種:整體式體嵌式嵌式臂組合式塊式。這里由于塑件形狀簡(jiǎn)單故采用整體式。（2）型芯的設(shè)計(jì) 型芯是成型塑件內(nèi)表面的模具零件,可分為以下幾種:體式體嵌入式合式在這里也采用嵌式。4.4.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算成行零件的

34、工作尺寸是指成行零件上直接采用來(lái)成型塑件部位的的尺寸。（1）影響尺寸和精度的因素行收縮率 塑件的尺寸變化范圍是。具成行零件的制造誤差應(yīng)在IT7-IT8之間.模具的成行零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6以下。（2）零件鋼材的選用選用鋼種時(shí)，應(yīng)按塑件制品生產(chǎn)批量、塑料品種及塑件精度與表面質(zhì)量要求來(lái)確定。（3）工件工作尺寸計(jì)算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算，查有關(guān)尺寸手冊(cè)得PMMA的收縮率為0.3%-0.8%，故平均收縮率S=0.003，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3,成型零件尺寸計(jì)算見(jiàn)表 類(lèi) 別模具零件名稱塑件尺寸計(jì) 算 公 式工作尺寸型腔計(jì)算凸模85L= （1+S）L-0.75

35、 +z85 類(lèi) 別模具零件名稱塑件尺寸計(jì) 算 公 式工作尺寸型芯計(jì)算凹模50L= （1+S）L-0.75 +z50（6）模架的選擇模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、澆口形式、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)形式、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架。在本次設(shè)計(jì)中，模具設(shè)計(jì)成一模4腔，用測(cè)式澆口。綜合以上分析，查相關(guān)手冊(cè)GBT12556，初步確定選用型號(hào)為30-45系列的標(biāo)準(zhǔn)模架： 4.4.3 模具型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算型腔內(nèi)壁承受熔融塑料的巨大壓力,這就要求型腔有一定的強(qiáng)度和剛度.因采用整體式型腔,又因塑件質(zhì)量體積都比較小所以只按強(qiáng)度計(jì)算. 因a/l<0.41 由計(jì)算公式： = (4-5

36、) 材料的最大許應(yīng)力 a塑件側(cè)壁所受壓力度值S型腔壁厚值（mm） 是b/l =0.4 查表可得w=0.13 廁有S= (4-6)因此凹模的最小厚度為16mm。4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來(lái)維持動(dòng)模和定模的正確合模,合模后維持型腔的正確形式,同時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動(dòng)模按順序合模,防止型芯在合模過(guò)程中損壞,并能承受一定的側(cè)向力。在這里采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu),導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套采用間隙配合使導(dǎo)套在導(dǎo)柱上滑動(dòng),配合間隙采用H7/h6級(jí)配合,主要導(dǎo)柱導(dǎo)套。（1） 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 采用帶頭直通式導(dǎo)柱如圖4-11所示。圖4-11 導(dǎo)柱導(dǎo)柱的直徑可用下式計(jì)算： (4-7)式中：w一根導(dǎo)柱承受模板重力()l模

37、板重心距導(dǎo)柱根部距離（mm）E材料彈性摸量；（2）導(dǎo)套導(dǎo)套形狀為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利可在側(cè)面增加通氣孔式在導(dǎo)柱的側(cè)壁磨出排氣槽。材料的選擇可用淬火鋼T12或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)底與導(dǎo)柱硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套的精度與配合采用H7/h6。4.6 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6.1.脫模機(jī)構(gòu)的作用（1）脫模機(jī)構(gòu)用于把塑件從型芯或型腔內(nèi)脫出的機(jī)構(gòu)由于放大鏡外觀比較嚴(yán)格，所以采用推板推出。并且又有哈夫結(jié)構(gòu)，為避免頂出復(fù)位時(shí)發(fā)生干涉，所以必須要設(shè)計(jì)先復(fù)位機(jī)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用彈簧先復(fù)位，在復(fù)位桿上套上彈簧，與型芯和型腔的配合定為8/h7，配合間隙可參考塑件不溢出間隙值，配合長(zhǎng)度為20

38、，頂稈端面和型芯的平面在同一平面上。（2）脫模力的計(jì)算 脫模力是注塑件從動(dòng)模邊的主型芯上分離時(shí)所需施加的外力。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。對(duì)大多數(shù)的塑件來(lái)說(shuō)，對(duì)脫模力的精確計(jì)算和測(cè)量較為復(fù)雜，因此，只能通過(guò)簡(jiǎn)單的估算法對(duì)聽(tīng)筒上下殼的脫模力進(jìn)行分析計(jì)算，采用的經(jīng)驗(yàn)公式為=(cos-sin)，由于此設(shè)計(jì)中，所需的脫模力較小，其計(jì)算略。4.7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)

39、中，對(duì)聽(tīng)筒的上下殼進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮以下選用原則： 冷卻水道盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大； 卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等； 中處加強(qiáng)冷卻； 卻水道出入口溫差盡量?。?卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置。此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道直徑為6mm或8左右；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。4.7.1冷卻水道回路的布置分析此模具，因?yàn)榘寄２捎玫氖钦w嵌入式的，且凹模較窄長(zhǎng)，型腔較淺，而且塑件體積也較小，故對(duì)冷卻系統(tǒng)要求不是很高。綜上所述，冷卻水道設(shè)置成單層的即可

40、，布置如圖4-20所示。根據(jù)凹模壁厚，設(shè)計(jì)水道孔徑為6。對(duì)于嵌入式凹模，需要注意凹模與模板間的冷卻水道泄漏和管道加工精度。故此設(shè)計(jì)中采用延伸接頭，穿過(guò)模具直接連在嵌入凹模上。大學(xué)生信息網(wǎng)4.8成型設(shè)備的校核1、 鎖模力的校核鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。注射機(jī)鎖模力的校核關(guān)系式為：F>kpA式中 F注射機(jī)鎖模力，查塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄表得XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的鎖模力為900KN； k壓力損耗系數(shù)，一般取1.11.2； p型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件p=30MPa； A塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A=0.32×10-2m2。大學(xué)生信

41、息網(wǎng)故代入公式得：kpA=1.2×30×106×0.32×10-2=115.2KN<F=900KN,故注射機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。2、 安裝尺寸的校核本模具采用的是型號(hào)為30-45系列的標(biāo)準(zhǔn)模架，模具的外形尺寸為300×450,模具閉合高度為H=A+B+C=26+21+124+100=301,查資料得XS-ZY-125型注射機(jī)動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸為532×580，允許模具的最小厚度Hmin=200，最大厚度Hmax=400，即模具的外形尺寸不超過(guò)注射機(jī)動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸，模具閉合高度滿足HminHHmax的安裝條件，故該模具滿足XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的安裝要求。三、開(kāi)模行程的校核注射機(jī)的開(kāi)模行程是有