塑料水杯蓋注塑模具設(shè)計(jì)說明

1、. . . 塑料水杯蓋注塑模具設(shè)計(jì)摘要：塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了說明，通過本設(shè)計(jì)，可以對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)與工作原理。關(guān)鍵詞：塑料模具；分型面；設(shè)計(jì)Abstract：The plastics industry in the world gr

2、ows one of now quickest industry classes, but the injection mold is develops the quick type, therefore, the research injection mold to understood that the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. This design introduced injection moldi

3、ng's basic principle, specially single is divided the profile to inject mold's structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection mold gating system, the temperature control system and goes a

4、gainst system's design process, and has given the explanation to the mold intensity request, through this design, may have a preliminary understanding to the injection mold, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work.Key word: Plastic；in

5、jection mold；Design目錄：第一章 緒 論.3課題背景與意義.31.2 本課題與相關(guān)領(lǐng)域的國外現(xiàn)狀與發(fā)展.31.2.1 塑料模功能.31.2.2 國外塑料模現(xiàn)狀.31.2.3塑料模發(fā)展趨勢(shì).4第2章 產(chǎn)品材料的基本特性與產(chǎn)品工藝分析.52.1.1 注射模設(shè)計(jì)特點(diǎn).52.1 注塑模概述.52.1.2 注射模的組成件.52.2 塑件的工藝分析.52.2.1塑料制品的材料.72.2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性.82.2.3 塑件的尺寸精度分析.82.2.4 表面質(zhì)量分析.82.3 分型面與排氣槽的設(shè)計(jì).82.3.1 分型面的設(shè)計(jì).82.3.2 排氣槽的設(shè)計(jì) .82.4 注射機(jī)的選用.82

6、.4.1 型腔數(shù)目的確定.82.4.2 注射機(jī)的選擇.8第三章：注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).103.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).103.3.1 主流道的設(shè)計(jì).103.3.2 澆口設(shè)計(jì).103.3.3合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).103.3.4 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì).113.3.5 導(dǎo)套的設(shè)計(jì).113.4 成型零件的設(shè)計(jì).113.4.1 型腔型芯的設(shè)計(jì).113.4.2型腔、型芯徑向尺寸計(jì)算.123.4.3 型腔、型芯的深度尺寸的計(jì)算.133.4.4 螺紋成型零件的工作尺寸計(jì)算.133.5 型腔側(cè)壁厚度與底板厚度的校核.143.5.1 剛度條件計(jì)算式.143.5.2 強(qiáng)度條件計(jì)算式.153.6 模外動(dòng)力旋轉(zhuǎn)脫模設(shè)計(jì).163.6.1 螺紋

7、脫模力矩計(jì)算.163.7模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì).173.7.1 冷卻系統(tǒng)的簡略計(jì)算.173.7.1.1 熱平衡計(jì)算.173.7.1.2湍流計(jì)算.183.7.1.3 冷卻面積計(jì)算.193.7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).193.8注射機(jī)有關(guān)尺寸的校核.193.8.1最大注射量的校核.193.8.2鎖模力的校核.203.8.3最大注射壓力的校核.203.8.4模具厚度校核.213.8.5開模行程的校核.213.9 模具設(shè)計(jì)總裝圖.21參 考 文 獻(xiàn).23結(jié) 論.23第1章緒論1.1 課題背景與意義 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，使得產(chǎn)品的功能日趨多元化，產(chǎn)品的生命周期不斷縮短，塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨多樣化和復(fù)雜化，客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量

8、的要求也越來越高。這在一定程度上決定了模具設(shè)計(jì)和注射成型過程的復(fù)雜性，有些注射成型問題連有經(jīng)驗(yàn)的模具設(shè)計(jì)師和注射工藝師都很難把握。而傳統(tǒng)的注射模設(shè)計(jì)首先考慮的是模具結(jié)構(gòu)本身的需要，之后考慮的才是注射制品的需要。例如，常規(guī)的注射模設(shè)計(jì)通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，而不是根據(jù)流動(dòng)分析來確定，最后在試模過程過反復(fù)的調(diào)整模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)參數(shù)來勉強(qiáng)達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求。模具試模周期過長、試模成本過高嚴(yán)重影響了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，對(duì)塑料熔體的注射成型過程的計(jì)算機(jī)模擬對(duì)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以與注射成型工藝具有非常重要的指導(dǎo)意義。1.2 本課題與相關(guān)領(lǐng)域的國外現(xiàn)狀與發(fā)展1.2.1 塑料模功

9、能 分子材料加工領(lǐng)域中，用于塑料制品成形的模具，稱為塑料成形模具，簡稱塑料模。塑料模優(yōu)化設(shè)計(jì)，是當(dāng)前高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。在塑料材料、制品設(shè)計(jì)與加工工藝確定以后，塑料模設(shè)計(jì)對(duì)制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就具有決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、澆注與排氣位置選擇、脫模方式以與定型方法的確定等，?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效率的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽(yù)為塑料制品成形技術(shù)的“三大支柱”。尤其是塑料模對(duì)實(shí)現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求起著無可代替的作用。高效全自動(dòng)化設(shè)備，也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能。此外，塑件生產(chǎn)與產(chǎn)品更新均

10、以模具制造和更新為前提。1.2.2 國外塑料?，F(xiàn)狀 我國塑料模的發(fā)展極其迅速。塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，以有相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。我國在塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)上，與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的差距，參見表1.1。在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全，質(zhì)量尚不穩(wěn)定。表1.1 塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)技術(shù)名稱發(fā)達(dá)國家中國美國日本德國大陸CAD應(yīng)用CAE應(yīng)用Flow軟件Cool軟件75%50%普與普與75%50%普與普與70%50%普與普與50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有應(yīng)用有應(yīng)用1.2.3塑料模發(fā)展趨勢(shì) 塑料模技術(shù)，包括設(shè)計(jì)技術(shù)、材料選擇、加工技術(shù)管理與維修技

11、術(shù)等多種領(lǐng)域，屬于系統(tǒng)工程技術(shù)。隨著塑料模應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，地位的不斷提高，對(duì)此國家以制定出明確的奮斗目標(biāo)。上圖為產(chǎn)品三維圖有SolidWorks生成第2章 產(chǎn)品材料的基本特性與產(chǎn)品工藝分析2.1 注塑模概述2.1.1 注射模設(shè)計(jì)特點(diǎn) 塑料注射模能一次性地成型形狀復(fù)雜，尺寸精確，或帶有嵌件的塑料制件。作為先進(jìn)的模具，須在使用壽命期限保證制品質(zhì)量，并要有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這就要求模具動(dòng)作可靠，自動(dòng)化程度高，熱交換效率好，成型周期短。其次，合理選用模具材料，恰當(dāng)確定模具制造精度，簡化模具加工工藝，降低模具的制造成本亦十分重要。 此外，在注塑模設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分注意到以下特點(diǎn)：（1）塑料熔體大多屬于

12、假塑體液體，能“剪切變稀”。 （2）視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。 （3）整個(gè)成型周期中，塑件模具環(huán)境組成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。 2.1.2 注射模的組成件 凡是注射模，可分為動(dòng)模和定模兩大部分。注射充模時(shí)動(dòng)模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)。開模時(shí)動(dòng)模與定模分離，取出制件。定模安裝在注射機(jī)的固定模板上；動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。根據(jù)零件的不同功能，可由七個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成：（1）成型零件：主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件，各種成型桿與成型環(huán)；（2）澆注系統(tǒng)（3）導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)；（4）脫模機(jī)構(gòu)：主要由頂桿、頂出板、回程桿、頂出固定板、拉料桿等組成；（5）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)；（6）溫度

13、調(diào)節(jié)系統(tǒng)；（7）排氣系統(tǒng)。2.2 塑件的工藝分析2.2.1塑料制品的材料 析塑件使用材料的種類與工藝特征 該塑件材料選用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。 用途：汽車配件（儀表板、工具艙門、車輪蓋、反光鏡盒等），收音機(jī)殼，手柄、大強(qiáng)度工具（吸塵器，頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，割草機(jī)等），打字機(jī)鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以與噴氣式雪橇車等。比重:1.05克/立方厘米 燃燒鑒別方法：連續(xù)燃燒、藍(lán)底黃火焰、黑煙、淺金盞草味溶劑實(shí)驗(yàn)：環(huán)已酮可軟化，芳香溶劑無作用特點(diǎn)： 1、綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好. 2、與372有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理. 3

14、、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。 4、流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 5、用途：適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件和電訊零件. 6、同PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。成型特性： 1.無定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥80-90度,3小時(shí). 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度. 3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?4、如成形耐熱

15、級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具與時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。 ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗

16、化學(xué)藥品性、染色性，散熱性（現(xiàn)在ABS工程塑料的工藝已經(jīng)很成熟了，筆記本電腦只要部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，同樣可以有出色的散熱效果。) 成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕與表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.021.05g/cm³。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿和酸類對(duì)ABS幾乎無影響。ABS

17、不溶于大部分醇類與烴類溶劑，但與烴長期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70ºC左右，熱變形溫度為93ºC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。 ABS主要技術(shù)指標(biāo)：表2-1 熱物理性能密度(g/ cm³)1.02105比熱容(J·kg-1K

18、-1)12551674導(dǎo)熱系數(shù)(W·m-1·K-1×10-2)13.831.2線膨脹系數(shù)(10-5K-1)5.88.6滯流溫度(°C)130表2-2 力學(xué)性能屈服強(qiáng)度（MPa）50抗拉強(qiáng)度(MPa)38斷裂伸長率()35拉伸彈性模量(GPa)1.8抗彎強(qiáng)度(MPa)80彎曲彈性模量(GPa)1.4抗壓強(qiáng)度(MPa)53抗剪強(qiáng)度(MPa)24沖擊韌度(簡支梁式)無缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11表2-3 電氣性能表面電阻率（）1.2×1013體積電阻率（·m）6.9×1014擊穿電壓（KV/mm）介電常數(shù)（106Hz

19、）3.04介電損耗角正切（106Hz）0.007耐電弧性(s)50852.2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對(duì)較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)： MT7級(jí)。工藝性分析:為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用點(diǎn)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆口縱向開設(shè)在模具的型腔處，從塑料件頂面進(jìn)料，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。塑件的工藝參數(shù)：干燥條件：80-90 2小時(shí)成型收縮率:0.4-0.7% 模具溫度：25-70（模具溫度將影響

20、塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）融化溫度：210-280（建議溫度：245）成型溫度：200-240注射速度：中高速度注射壓力：500-1000bar 2.2.3 塑件的尺寸精度分析 注塑件由于沒有精度要求,因此取最低精度5級(jí)(SJ1372-78)。由以上分析可見,該零件的尺寸精度為低精度,對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)的零件加工可以保證。2.2.4 表面質(zhì)量分析 塑料件沒有特別的表面質(zhì)量要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過以上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。2.3 分型面與排氣槽的設(shè)計(jì)2.3.1 分型面的設(shè)計(jì) 在注塑模中,用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面,通稱為分型面

21、。分型面選擇的一般原則：（1）應(yīng)便于塑件的脫模。（2）應(yīng)保證塑件的質(zhì)量。（3）應(yīng)有利于防止溢料。4）應(yīng)有利于排氣。5）應(yīng)盡量使成型零件便于加工。 該塑料件為一對(duì)稱的圓形件，基于以上原則，分型面可選在塑件截面積最大處，如圖2.4所示(由SolidWorks截圖獲得)。 圖 2.4 塑料蓋分型面2.3.2 排氣槽的設(shè)計(jì) 由于是中小型模具，利用分型面排氣是最簡便合理的方法,同時(shí)利用配合間隙排氣,其間隙為0.03mm0.05mm。2.4 注射機(jī)的選用2.4.1 型腔數(shù)目的確定 方案 一模一腔優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，產(chǎn)品精度高。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低。 方案 一模多腔 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)復(fù)

22、雜，設(shè)計(jì)成本高，質(zhì)量不易保證。該塑料蓋含有螺紋結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，宜采用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，為了簡化模具機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用方案，即一模一腔2.4.2 注射機(jī)的選擇由于 ABS的密度為1.01.1 g/cm3 則 = +=39.62cm3式中 -塑料件和澆注系統(tǒng)的體積（cm）= （n A1+A2）/1000A1=47.52×3.14=7.09×103 mm2A2= =4.12×3.14=0.21×103 mm2式中 n-型腔數(shù)目；n=1；-塑料件熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）； A1-單個(gè)塑料件在模具分型面上的投影面積（cm2）； A2-澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影

23、面積（cm2）。由資料可知，ABS的熔體壓力為30/MPa。代入數(shù)據(jù)得：=30×（7.09×103+0.21×103）/1000=219 KN 故選用XSZY125型注射機(jī)，其技術(shù)規(guī)如表2.5。表2.5 XSZY125型注射機(jī)的技術(shù)規(guī)注射量/cm3125模板最大行程/mm300螺桿直徑/mm42模具厚度/mm最大300注射壓力/MPa119最小200注射行程/mm115拉桿空間/mm260×290注射時(shí)間/s1.6模板尺寸/mm428×450鎖模力/kN900噴嘴球徑/mmSR12最大成型面積/cm2320噴嘴孔徑/mm4第三章：注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)

24、計(jì)3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。它的設(shè)計(jì)合理與否，影響著模具的整體結(jié)構(gòu)與其工藝操作的難易程度。澆注系統(tǒng)一般均由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 3.3.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。因主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴與一定溫度、壓力塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較高，所以模具的主流道部分設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。主流道襯套設(shè)置在模具的對(duì)稱中心位置上。主流道設(shè)計(jì)如圖

25、3.1（由CAD截圖獲得）所示 ，其主要參數(shù)為：d=碰嘴直徑+1mm；R=碰嘴球面半徑+23mm；=2°4°；r=D/8；H=（1/32/5） R。 圖 3.1 主流道3.3.2 澆口設(shè)計(jì)澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門，對(duì)塑件質(zhì)量具有決定性的影響。本制件為一塑料蓋，為了保證其外觀質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計(jì)為針點(diǎn)式澆口，澆口位置設(shè)在制件中心，與主澆道直接接通。澆注系統(tǒng)和型腔的流程比B的校核式：B=B 式中 -各段流程長度（mm）；-流程各段厚度（mm）；B-允許流程比，查資料得ABS的流程比為175：1。代入數(shù)據(jù)得：B=32.7175符合要求，可行。3.3.3合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模具閉合時(shí)要求有

26、準(zhǔn)確的方向和位置。具有一定精度的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，是注射模設(shè)計(jì)不可缺少的組成部分。3.3.4 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)技術(shù)要求：（1）為使導(dǎo)柱具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯，采用T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC55HRC。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8m,導(dǎo)向部分表面的粗糙度為 Ra0.8mRa0.4m。（2）導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/k6過渡配合；導(dǎo)柱導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合。 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)如圖3.2（由CAD截圖獲得）。 3.3.5 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)套選用注塑模 型直導(dǎo)套采用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?導(dǎo)套結(jié)構(gòu)如圖3.3（由CAD截圖獲得）所示。 7圖3.3 導(dǎo)套3.4 成型零件的設(shè)計(jì)3

27、.4.1 型腔型芯的設(shè)計(jì) 塑料件具有螺紋，型芯設(shè)計(jì)為獨(dú)立的螺紋型芯（如圖3.4所示），以便旋轉(zhuǎn)脫模。圖 3.4 螺紋型芯（由SolidWorks截圖獲得） 并采用H8/h8的間隙配合，將螺紋型芯直接插入模具相應(yīng)的配合孔中。凹模設(shè)計(jì)為底部鑲拼結(jié)構(gòu)（如圖3.4所示由SolidWorks截圖獲得），簡化了模具的加工性，減少了熱處理變形，鑲拼結(jié)構(gòu)便于模具維護(hù)，節(jié)約了貴重的模具鋼，鑲拼處的間隙利于排氣。3.4.2型腔、型芯徑向尺寸計(jì)算注射塑料ABS的成型收縮率： Scp=由表知=0.7%，=0.3% Scp= =0.5% （1）型腔的徑向尺寸：=（1+Scp%）式中 型腔徑向尺寸；單位為mm塑件的基本尺

28、寸；單位為mm塑件的公差值； 圖 3.5 凹模鑲塊模具成形零件的制造公差；取/4將數(shù)據(jù)代入公式中得：=（1+0.5%）×950.75×0.600+0.07=95.220+0.07 mm=（1+0.5%）×660.75×0.520+0.13=66.070+0.13 mm=（1+0.5%）×870.75×0.600+0.07=87.150+0.07 mm=（1+0.5%）×80.75×0.200+0.05=95.220+0.05 mm（2）型芯徑向尺寸：= （1+Scp%）+式中 型芯徑向尺寸；單位為mm將數(shù)據(jù)代入公式

29、中得：= （1+0.5%）×63+0.75×0.460.120=62.78- 0.1203.4.3 型腔、型芯的深度尺寸的計(jì)算（1）型腔深度尺寸計(jì)算：=（1+Scp%）式中 -型腔深度尺寸；單位為mm-塑件的基本尺寸；單位為mm將數(shù)據(jù)代入公式中得：=（1+0.5%）×13×0.220+0.06=12.930+0.06 mm=（1+0.5%）×5×0.180+0.05=5.30+0.05 mm （2）型芯高度尺寸計(jì)算：=（1+Scp%）+=（1+0.5%）×11+×0.22 -0.050 =11.25-0.050 m

30、m=（1+0.5%）×5+×0.18 -0.050 =5.15-0.050 mm=（1+0.5%）×2+×0.16 -0.040 =2.11-0.040 mm3.4.4 螺紋成型零件的工作尺寸計(jì)算大徑 式中 -螺紋型芯大徑（mm）；-塑件螺紋大徑（mm）；-塑件的平均收縮率（%），ABS取=0.5%；-塑件螺紋中徑公差（mm）；查螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)GB197-81得=0.18mm-螺紋型芯大徑制造公差（mm），=0.06mm。代入數(shù)據(jù)得： =（80+80×0.005+0.18） =80.58mm中徑 式中 -螺紋型芯中徑（mm）；-塑件螺紋中徑（mm

31、）；-螺紋型芯中徑制造公差（mm）。查資料得=0.05mm。代入數(shù)據(jù)得： =（78+78×0.005+×0.18）mm =78.53mm小徑 式中 -螺紋型芯小徑（mm）；-塑件螺紋小徑（mm）-螺紋型芯小徑制造公差（mm）。查資料得=0.06mm代入數(shù)據(jù)得： =（76+76×0.005+0.18）=76.56mm螺距 式中 -螺紋型芯螺距（mm）；-塑件螺紋螺距（mm）；-螺紋型芯螺距制造公差（mm）。查資料得=0.04mm代入數(shù)據(jù)得： =（1.5+1.5×0.005）± =1.51±0.02mm3.5 型腔側(cè)壁厚度與底板厚度的校核

32、 由理論分析和生產(chǎn)實(shí)際證實(shí)，在塑料熔體的高壓作用下，小尺寸模具主要是強(qiáng)度問題。首先要防止模具的塑性變形和斷裂破壞。因此，用強(qiáng)度條件式進(jìn)行凹模壁厚和底板厚度設(shè)計(jì)計(jì)算，再用剛度條件式進(jìn)行校核。3.5.1 剛度條件計(jì)算式 （1） 組合式型腔側(cè)壁厚度式中 -模具鋼材的彈性模量（）；一般中碳鋼=；-模具剛度計(jì)算許用變形量（）；-模具鋼材的泊松比，=0.25；-模腔最大熔體壓力（）ABS塑料蓋，要求達(dá)到SJ137278的3級(jí)精度，模具為IT8級(jí)精度，且為組合式型腔結(jié)構(gòu)。塑件尺寸為95×13，以=95為計(jì)算尺寸，查資料，代入得：=25=25= 25×=25=0.025所以 = =81.2

33、則 壁厚應(yīng)為81.2-47.5=33.7該板最小壁厚為52.5，符合條件。（2）組合式型腔底板厚度=20.1 設(shè)計(jì)底板厚度為21，符合要求。3.5.2 強(qiáng)度條件計(jì)算式（1）組合式型腔側(cè)壁厚度 （ 2P）式中 -模具強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力（）；一般中碳鋼=160。 代入數(shù)據(jù)得： =15.3該板設(shè)計(jì)壁厚為52.5>15.3,符合強(qiáng)度條件。 （2）組合式型腔底板厚度 代入數(shù)據(jù)得： =20.2 設(shè)計(jì)底板厚度為21，符合強(qiáng)度要求。 3.6 模外動(dòng)力旋轉(zhuǎn)脫模設(shè)計(jì)生產(chǎn)中常用模具外的人力或電動(dòng)機(jī)-減速器拖動(dòng)，旋轉(zhuǎn)螺紋型芯實(shí)現(xiàn)螺紋塑件的脫模。但是螺紋塑件不能跟隨成型零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，一定要有止轉(zhuǎn)措施。為此，在螺紋

34、塑件的表面設(shè)有止轉(zhuǎn)孔。為了減少勞動(dòng)強(qiáng)度提高效率，適應(yīng)大批量生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)旋退塑件螺紋。在第次分模完畢后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鏈輪使螺紋型芯開始旋轉(zhuǎn)脫模，在脫模過程中，固定在動(dòng)模板上的止轉(zhuǎn)襯套在彈簧的作用下始終與塑件端面保持接觸，以防止塑件隨螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，一直到脫模結(jié)束。3.6.1 螺紋脫模力矩計(jì)算螺紋旋退時(shí)的脫模力矩計(jì)算：=式中 -螺紋中徑的半徑值；-總包緊力；-塑料件與鋼表面的脫模系數(shù) 。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定有關(guān)參數(shù)：M80普通粗牙螺紋，中徑=78mm，r=39mm。徑=76mm，外徑=80mm。 ABS，=2.1×103N/mm2，=10×10-5/，=0.45，=100，

35、=60，=0.38。由已知條件=47.5mm，h=13mm。 代如數(shù)據(jù)得：=47.539=8.5mm=>= =6060.9 =1.5E（）（d2d12） =1.5×10×10-5×2.1×103×40×（802762） =7862.4=+=6060.9+7862.4=13923.3=0.45×13923.3×0.039188 3.7模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射模不僅是塑料熔體的成型設(shè)備，而且還是熱交換器。模溫（模具溫度）調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接關(guān)系塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是注塑模設(shè)計(jì)的核心容之一。對(duì)于大多數(shù)較低模溫的塑料，僅設(shè)置

36、模具冷卻系統(tǒng)。對(duì)于模溫超過80的塑料，以與大型模具需要設(shè)置加熱裝置。因ABS要求的模溫為4070，不超過80，故無須設(shè)置加熱裝置。3.7.1 冷卻系統(tǒng)的簡略計(jì)算 對(duì)于大多數(shù)中小型注塑模具的水冷卻系統(tǒng)，必需計(jì)算冷卻傳熱面積，確定冷卻水溫度和流量。3.7.1.1 熱平衡計(jì)算 進(jìn)行注射過程熱平衡計(jì)算，就是計(jì)算單位時(shí)間熔體固化放出熱量等于冷卻水所攜走的熱量 式中： -塑料熔體每小時(shí)冷卻固化所放出的熱量（KJ/h）；-每小時(shí)注射次數(shù)；-每次注射的塑料用量（Kg）；-每小時(shí)注射的塑料量（Kg）-每千克塑料熔體凝固時(shí)放出熱焓量（KJ/Kg）；由資料得=400 KJ/Kg。設(shè)注射周期為60s，則 n=3600

37、/60=60=400×60×0.0416998.4 KJ·h-1冷卻水每小時(shí)從模具攜走熱量式中 -冷卻水每小時(shí)的用量（kg/h）；-冷卻水的比熱容，4.187KJ/Kg·ºC；-模具的出水溫度ºC；-模具的進(jìn)水溫度ºC。由熱平衡條件=可得：其中，取為28ºC；為22ºC；則 = 39.7 （kg/h）3.7.1.2湍流計(jì)算經(jīng)計(jì)算保證冷卻水在水管中處于湍流狀態(tài)，從而獲得冷卻水的體積流量，并確定相應(yīng)的管徑，由水的密度=和每小時(shí)用水量，可換算得冷卻水的體積流量 = （） =由資料查得：冷卻水管的直徑為。則冷卻水

38、流速 （） =0.02021.61 3.7.1.3 冷卻面積計(jì)算以冷卻水的平均溫度=25查資料得冷卻水物理性質(zhì)參量的函數(shù)=7.93。由式 =27568.8則所需冷卻面積 =代入數(shù)據(jù) =冷卻水套3.7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了提高冷卻效率和爭(zhēng)取型腔表面溫度的均勻與穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定準(zhǔn)則。在管道回路布置時(shí)，還需進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果良好。 本設(shè)計(jì)采用螺旋式冷卻回路，如圖3.6所示，大直徑的圓柱高型芯，在心柱表面車制螺旋溝槽，壓入型芯的孔中。冷卻水從、中心孔引向心柱頂端，經(jīng)螺旋回路從底部流出。心柱使型芯有較好剛性： 較薄的型芯壁改善了冷卻效果，只是加

39、工較復(fù)雜 圖3.6 螺旋式冷卻水套3.8注射機(jī)有關(guān)尺寸的校核3.8.1最大注射量的校核必須保證塑件所需的注射量（包括澆注系統(tǒng)與飛邊在）小于注射機(jī)允許的最大注射量，一般占注射機(jī)最大注射量的80%以。當(dāng)注射機(jī)的最大注射量以最大注射容積等于或大于成型塑料件的體積即式中 -塑料件所需塑料的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料與飛邊在，cm3）；-注射機(jī)最大注射量（公稱容積，cm3）；-注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取=0.8。塑料的容積與其壓縮率有關(guān)，故所需塑料的體積為：=式中 -塑料的壓縮率；-塑料件的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料與飛邊在，cm3）。由資料得 ABS的壓縮率=1.82.0 ，密度為1.01.1 g/cm

40、3 = +=39.62cm3則 2.0×39.6279.24 cm3該注射機(jī)的最大注射量為125cm3則 80×12510079.24 cm3 符合要求。3.8.2鎖模力的校核注射機(jī)鎖模力（）的校核關(guān)系式應(yīng)為：= （n A1+A2）/1000式中 n-型腔數(shù)目；n=1；-塑料件熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）； A1-單個(gè)塑料件在模具分型面上的投影面積（cm2）； A1=7.09×103（cm2）；A2-澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（cm2）；A2=0.21×103（cm2）。由資料可知，ABS的熔體壓力為30/MPa。代入數(shù)據(jù)得：=30×（7.09×103+0.21×103）/1000=219 KN該注射機(jī)型號(hào)的鎖模力為900 KN219 KN故符合要求。3.8.3最大注射壓力的校核注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時(shí)所需的注射壓力，即式中 -注射機(jī)