塑料方孔襯套注塑模設(shè)計【課設(shè)】【三維PROE塑件】【最大直徑84】【含CAD圖紙】

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The quality of injection mold design, injection molding machine by forming a direct impact on production efficiency, quality and cost of products. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of plastic parts molding, and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby improving the production efficiency. In order to meet the needs of the growing industrial requirements and the quality of life, we should continue research and development, designed to improve the performance of injection mold injection mold, in order to meet the needs of all walks of life.In this design, through the design and development using CAD in a mold with two cavities on the tray, including convex and concave mold design, the design of ejecting mechanism, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, the choice of mold and other work. In this design, the design focus on the design of molding parts is convex and concave mold design, gating system and cooling system. The design of gating system and cooling system is the soul of a mold design, gating system design directly affects the plastic parts molding quality and production efficiency of 1. Therefore, the design of pouring system is the focus of the design of the injection mould. At the same time, the temperature of the mould for the plastic parts quality and production efficiency has a direct impact, the mold temperature control directly affect the mold solidification time and contraction stress, thus affecting the molding cycle of mold and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex, concave die size, gating system and cooling system and its system structure design in the design. Through this design, we first learn to understand the current situation and development of plastic mold in our country, the basic structure and the injection mold injection mold and molding process and the basic principles of mold design.Keywords: CAD; CAM; injection mold; Technology目 錄摘 要IABSTRACTII目 錄III第1章 緒 論11.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)11.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向1第2章 塑件的工藝分析32.1塑件的工藝性分析32.1.1塑件的原材料分析32.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù)52.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析52.2.1結(jié)構(gòu)分析52.2.2尺寸精度分析52.2.3表面質(zhì)量分析52.3計算塑件的體積和質(zhì)量5第3章 注射機的選擇及校核63.1 注射機的選擇63.2 型腔數(shù)目的確定及校核73.3 鎖模力的校核83.4 開模行程的校核8第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計94.1 分型面的選擇94.2 主流道的設(shè)計104.3 澆口設(shè)計104.3.1 剪切速率的校核114.3.2 主流道剪切速率校核114.3.3 澆口剪切速率的校核12第5章 成型零部件設(shè)計135.1 型腔和型芯工作尺寸計算135.2 型腔側(cè)壁厚度計算14第6章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計16第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計177.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求177.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計177.2.1 設(shè)計原則177.2.2 冷卻時間的確定177.2.3 塑料熔體釋放的熱量187.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱187.2.5 注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量197.2.6 冷卻系統(tǒng)的計算207.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計算20第8章 模具工作原理說明22結(jié) 論23參考文獻24致 謝25主要符號表第1章 緒 論1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)從20世紀80年代初開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。在隨后隨著模具技術(shù)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)也被廣泛的被投用于汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料以及日用品等工業(yè)部門中。在發(fā)達國家人們認為，沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。并且模具享有“發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“一個企業(yè)的心臟”；“富裕社會的一種動力”等之美譽。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，迅速萌生，蓬勃發(fā)展。隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術(shù)水平也有較大的提高已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設(shè)計制造水平的大型、負責(zé)、精密的模具，部分模具達到了國際先進水平。雖然我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已經(jīng)到達了國際先進水平，但是無論是數(shù)量上還是在質(zhì)量上仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的大型、精密、復(fù)雜模具。為了縮小與發(fā)達國家的模具行業(yè)的差距，我國的模具正積極的向著開發(fā)大型、精密、復(fù)雜模具；加強模具標準件的應(yīng)用；推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)等幾方面進行大力發(fā)展。1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向（1）現(xiàn)狀近年來國外塑料模的發(fā)展速度也迅速增長，在諸多國家中（日本、德國、瑞士等）其塑料模工業(yè)的發(fā)展都高于了沖壓模，塑料模生產(chǎn)的經(jīng)濟經(jīng)額占據(jù)了整個模具產(chǎn)業(yè)的1/2。國外大量生產(chǎn)的塑料模主要采用多腔模、多層模和多層多腔、多工位多腔等類型模具，多層模已發(fā)展到6464腔，還研制了多層模專用的注射成形機，各試飲料塑料瓶、杯子幾鞋模多采用多工位多腔模，飲料瓶模多達32腔。日本和歐美一些國家用鋁材制作注塑模，由于鋁導(dǎo)熱性比鋼好，是鋼的三倍，注射周期可縮短2530%，并且模具重量也大為減輕。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國,起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績。我國在塑料模的發(fā)展中用30年的時間就走過了國外90年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已具備相當規(guī)模。在1987年我過塑料產(chǎn)量已達297萬噸，位居世界第5位。如今我國塑料產(chǎn)業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系，塑料模的設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAABS技術(shù)已有相應(yīng)的設(shè)計和開發(fā)應(yīng)用。塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機械設(shè)備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。（2）發(fā)展趨勢隨著人類社會的不斷進步和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這就促使了我們必須大力研發(fā)模具設(shè)計技術(shù)。世界各國對塑料模設(shè)計技術(shù)也給予了高度的重視和關(guān)注并投入重金進行研究和開發(fā)。在國際上塑料模具未來的發(fā)展主要向著以下幾方面進行：在模具設(shè)計制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。注射模CAD的實用化塑料模MoldFlow或CFlow軟件和塑料模MoldCool或CCool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向?qū)嵱没较蜻~進。我國政府對注射模CAD實用化進程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點技術(shù)攻關(guān)項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計人員用專家的知識解決注射模的問題。塑料模專用材料研究和開發(fā)目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預(yù)硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進一步擴大和完善塑料模鋼材。塑料模加工程控化機械技術(shù)與電子技術(shù)的密切結(jié)合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。激光成型技術(shù)也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。模具研磨拋光自動化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的1/3),且工人勞動強度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機,可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。26第2章 塑件的工藝分析該塑件是方孔襯套產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。圖1 方孔襯套圖2.1塑件的工藝性分析2.1.1塑件的原材料分析該材料為ABSABS是一種沒有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。ABS是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40-100C溫度范圍內(nèi)長期使用。它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過氧化物性能。很不耐酸，不耐強堿和不耐太陽光紫外線的輻射。ABS為高度結(jié)晶的樹脂，在熱塑性樹脂中是最堅韌的。具抗熱強度，彎曲強度，耐疲勞性強度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。ABS的分子結(jié)構(gòu)式為毛CHZ-0矢，是一種沒有側(cè)鏈的高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物。由于C-0鍵的鍵長小于C-C鍵，因此ABS鏈軸方向的填充密度大。與聚乙烯相比，ABS的碳氧鍵短，內(nèi)聚能密度高，密度大。按其分子鏈中化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為均ABS和共ABS兩種。兩者的重要區(qū)別是：均ABS密度、結(jié)晶度、熔點都高， 但熱穩(wěn)定性差，加工溫度范圍窄（約10），對酸堿穩(wěn)定性略低；而共ABS密度、結(jié)晶度、熔點、強度都較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解，加工溫度范圍寬（約 50），對酸堿穩(wěn)定性較好。是具有優(yōu)異的綜合性能的工程塑料。有良好的物理、機械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能。俗稱賽鋼或奪鋼，為第三大通用 塑料。 適于制作減磨耐磨零件,傳動零件,以及化工,儀表等零件。ABS分子鏈的柔順性大，鏈的結(jié)構(gòu)規(guī)整性高，因而結(jié)晶度高，結(jié)晶能力強。均ABS的結(jié)晶度為75%一85 %，共ABS為70%一75 %，即使快速淬火，結(jié)晶度也能達到65%以上。完全非晶態(tài)的ABS只有在一100時才能得到。高密度和高結(jié)晶度是ABS具有優(yōu)良勝能的主要原因，如硬度大和模量高，尺寸穩(wěn)定性好，耐疲勞性突出，不易被化學(xué)介質(zhì)腐蝕等。盡管ABS分子鏈中C-。鍵有一定的極性，但由于高密度和高結(jié)晶度束縛了偶極矩的運動，從而使其仍具有良好的電絕緣性能和介電性能。ABS端基中含有半縮醛結(jié)構(gòu)。當加熱至100左右時，可從其端基的半縮醛處逐漸解聚，因此其耐熱性較低。當加熱到 170左右時，可從分子鏈的任何一處發(fā)生自動氧化反應(yīng)而放出甲醛，甲醛在高溫有氧時會被氧化成為甲酸，甲酸對ABS的降解反應(yīng)有自動加速催化作用，因此 常在均ABS樹脂中加人熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、甲醛吸收劑等，以滿足成形加工的需要。由于共ABS分子鏈中含有一定量的C-C鍵，它可以阻止ABS分子鏈的 氧化降解，因而共ABS比均ABS的熱穩(wěn)定性能要好得多。但是無論是均ABS還是共ABS，在加工和應(yīng)用時應(yīng)充分重視其熱穩(wěn)定性和熱氧穩(wěn)定差的缺點。注塑工藝參數(shù)料筒溫度喂料區(qū)3050(50)區(qū)1160250(200)區(qū)2200300(220)區(qū)3220300(240)區(qū)4220300(240)區(qū)5220300(240)噴嘴220300(240)比重 1.43熔點 175C伸強度（屈服） 70MPa伸長率（屈服） 15%（斷裂） 15%沖擊強度（無缺口） 108KJ/m2（帶缺口） 7.6KJ/m2均ABS的合成一般以甲醛的水溶液在酸的存在下縮合聚合。得到聚合度為100以上的a-ABS，然后將其加熱分解成甲醛氣體，經(jīng)精制和脫水后，通常利用部分預(yù)聚合的方法純化單體，然后通入含少量引發(fā)劑的干燥溶劑中進行聚合。因為水的存在，使分子量顯著降低。引發(fā)劑可用路易斯酸或堿等。但大多用叔胺進行負離子加成聚合，反應(yīng)如下：ABS的端基為半縮醛（CH2OH），當溫度高于 100 時，端基易斷裂，一般需經(jīng)端基處理使之穩(wěn)定化。穩(wěn)定化處理后可耐熱到230 。多ABS可在 170200 的溫度下加工，如注射、擠出、吹塑等。主要用作工程塑料，用于汽車、機械部件等。POM是一種堅韌有彈性的材料，即使在低溫下仍有很好的抗蠕變特性、幾何穩(wěn)定性和抗沖擊特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展強度、抗疲勞強度，但不易于加工。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工。無論均聚物材料還是共聚物材料，都是結(jié)晶性材料并且不易吸收水分。POM的高結(jié)晶程度導(dǎo)致它有相當高的收縮率，可高達到2%3.5%。對于各種不同的增強型材料有不同的收縮率。2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù)1、注塑機類型：螺桿式7、保壓力5070MP2、噴嘴形式直通式8、注射時間35s3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）30609、保壓時間1530s4、噴嘴溫度180190C10、模具溫度50705、成型溫度 C料筒：前200210中210230后18020011、冷卻時間1530s6、注射壓力7090 MP12、成型周期4070s2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析2.2.1結(jié)構(gòu)分析從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在凸臺上,孔對稱分布,因此,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度.2.2.2尺寸精度分析從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為9mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3表面質(zhì)量分析該零件的表面除要求沒有缺陷毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.2.3計算塑件的體積和質(zhì)量計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。計算塑件的體積：V=17.78cm（單個）計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得ABS的密度為=1.06kg/dm塑件質(zhì)量：M=V19g(通過3D軟件測量得到)采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機XSZY500型。第3章 注射機的選擇及校核3.1 注射機的選擇設(shè)計模具時，應(yīng)詳細地了解注射機的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。公稱注塑量；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,注塑成型過程所需要的時間稱為裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力。注射壓力；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,我們將這種壓力稱為注射壓力。注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表所示。表1注射速率注射量/CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射時間/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)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(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；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開.合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間.選擇螺桿式注塑機的型號為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表2注射機參數(shù)注塑機型號XS-ZY-500額定注射量500cm3螺桿（柱塞）直徑85mm注射壓力121Mpa注射行程260mm注射方式螺桿式鎖模力4500KN最大成型面積1800cm2最大開合模行程700mm模具最大厚度700mm模具最小厚度300mm噴嘴圓弧半徑R18mm噴嘴孔直徑7.5mm頂出形式兩側(cè)設(shè)有頂桿，機械頂出動、定模固定板尺寸900X1000mm拉桿空間650X550mm合模方式中心液壓、兩側(cè)機械頂桿液壓泵流量200、18L/min壓力614Mpa電動機功率40KW加熱功率14KW機器外形尺寸7670X1740X2380mm3.2 型腔數(shù)目的確定及校核根據(jù)市場經(jīng)濟及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；式中注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；注射機最大注塑量，g；澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；單個塑件的質(zhì)量，。式中、也可以為注射機最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、單個塑件的體積（cm3）。故取滿足我們設(shè)計要求。3.3 鎖模力的校核注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模離，即：（式中符號同前）式中為單個塑件在分型面上的投影面積，mm2;為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;為注塑機的額定銷模力,N。3.4 開模行程的校核注射機開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式：（4-3）式中模具開模行程；推出距離（脫模距離）塑件高度；（H2）定模板與中間板之間的分開距離。則=291mm500mm小于注射機最大開合模行程，故滿足要求。第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計時要使型腔布置和澆口開始部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說來，需要注意以下問題：1.適應(yīng)塑料的工藝性；2.流程要短；3.排氣良好；4.避免料流直沖型芯或嵌件；5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量??；6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱；7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；8.防止塑件變形。4.1 分型面的選擇分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準面，選擇模具分型面時通?？紤]如下有關(guān)問題：1根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動模和定模上的配置；2塑件的生產(chǎn)批量；3結(jié)合塑件的流動性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；4型腔的溢流和排氣條件；5模具加工的工藝性。4.2 主流道的設(shè)計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計成圓錐形，主流道通常設(shè)計在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機的噴嘴圓弧半徑大12mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計的比噴嘴孔直徑大0.51mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過大模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達一定程度澆口套容易從模體中彈出。4.3 澆口設(shè)計澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應(yīng)性。在模具設(shè)計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根據(jù)下述幾項原則來參考：盡量縮短流動距離；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處；必須盡量減少或避免熔接痕；應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；考慮分子定向的影響；避免產(chǎn)生噴射和蠕動；不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。4.3.1 剪切速率的校核生產(chǎn)實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.810510S、澆口的剪切速率R=1010S時，所成型的塑件質(zhì)量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示：R= 式中 q體積流量（CM/S）；R澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（CM）。4.3.2 主流道剪切速率校核Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5 （CM/S） T注射時間：T=2.5（S）； R主流道的平均當量截面半徑：R=0.538（CM） d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM）R= 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S5101.4710510 (滿足條件)4.3.3 澆口剪切速率的校核R= =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S其中：澆口面積S=/4(D22-D12),當量面積S=R 所以R=7mm。 單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模1腔，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。從以上的計算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。第5章 成型零部件設(shè)計本成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。查表得PP收縮率為Q=12.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=/3。5.1 型腔和型芯工作尺寸計算型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差為負偏差，因此塑件平均尺寸為Ls-，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為Lm+z/2。型腔的平均磨損量為c/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收縮率S=2%.Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)SX-修正系數(shù)，取0.5-0.75-塑件公差,取MT7=0.6-模具制造公差取(1/3-1/4) =0.15-0.2Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)S1）徑向計算公式：L = ( L + LS - 3/4 ) （7）式中： - 塑件的尺寸公差，單位：；L- 成型零件的徑向尺寸，單位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S- 塑件的成型收縮率，取平均值；L - 塑件的徑向基本尺寸，單位： ；型腔尺寸： 28（10.02）3/40.56 30（10.02）30.63/40.5618（10.02）3/40.562）型腔深度計算公式：H = ( H + HS- 2/3 ) （8）式中： - 塑件的尺寸公差，單位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ； S- 塑件的成型收縮率，（取平均值）； H- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：；H - 塑件的深度方向基本尺寸，單位：；凹模深度尺寸計算：HH（1k）(2/3) 22.5(10.02)22.952/30.34 2、型芯尺寸的計算公式：型芯長度的計算公式：L = ( L + LS + 3/4 ) （9）式中： - 塑件的尺寸公差，單位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S- 塑件的成型收縮率，取平均值 ；L - 成型零件的徑向尺寸，單位：；L - 塑件的徑向基本尺寸，單位：；5.2 型腔側(cè)壁厚度計算(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計算凹模型腔為組合式型腔，按強度條件計算公式SR-r=r(/-2p)1/2-1進行計算。式中各參數(shù)分別為：p=50Mpa(選定值)；=0.05mm；=160MPar=28mmSR-r=r(/-2p)1/2-1=28(160/160-250)1/2-116.8mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。(2)凹模底板厚度計算按強度條件計算，型腔地板厚為：p=50 Mpar=28mm=160MPah1.22pr2/1/21.2250282/1601/217.3mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。第6章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長度比凸模端面高出812，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC5055，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8m，導(dǎo)向部分Ra為0.80.4m，本設(shè)計采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6 導(dǎo)套常采用T10A，型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：導(dǎo)柱：國家標準規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進行強度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項有：（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。（2）導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出68 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.52倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動?；蚨?，設(shè)在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設(shè)置四個標準帶頭導(dǎo)柱配合標準直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動模上，以保護型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：導(dǎo)柱：國家標準規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進行強度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計模具成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220，模具溫度為4080 。7.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；（2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉；(5)從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計7.2.1 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)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.53.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.81.5B。最小不要小于10。（4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；（5）應(yīng)降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5（6）冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。7.2.2 冷卻時間的確定在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間30S，保壓時間20S，總周期為60S。其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算：t=62/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50)= 73（S）式中：S塑件平均壁厚，S取6mm； 塑料熱擴散系數(shù)(mm/s)，=0.07；T成型溫度160-220，T取200；T平均脫模溫度，T取80；T模具溫度4080，T取50。 由計算結(jié)果得冷卻時間需要73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強。參照經(jīng)驗推薦值，冷卻時間取30S即可。7.2.3 塑料熔體釋放的熱量Q =nG C(tt)=60217.6101.9（22060）=3969.02KJ/h式中：n每小時注射次數(shù)， n=60 （次）；G每次的注射量(KG)，G=217.610； C塑料的比熱容(KJ/KG)，C=1.9；t熔融塑料進入型腔的溫度，t=220；t塑件脫模溫度，t=60。7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱Q=3.6A(tt)=3.6406910140（22050）=348.63 KJ/h式中：A注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=406910m（A=4R =43.1418=406910m，R=18mm注塑機噴嘴球半徑，）；金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m)； t模具平均溫度 t=50 ；t熔融塑料進入型腔的溫度 t=220。7.2.5 注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量（1）對流傳熱Q=hA( tt)=5.350.203（5020）=112KJ/h 式中：h傳熱系數(shù)（KJ/ m h ），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187（0.25+）= 5.35）； A兩個分型面和四個側(cè)面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.220.48=0.203，A=2BL=222022010=0.097 m； A=4BH =422025010=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長度m m，L=220，開模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t模具平均溫度，t=50；t室溫，t=20。 （2）輻射散發(fā)的熱量Q=20.8 A()()=20.80.220.8（）（）=128.7 KJ/h式中: 輻射率，一般表面=0.80.9；A=0.22； （3）工作臺散發(fā)的熱量Q=hA( tt)h= 5020.0484（5030）=485.94 KJ/h式中:傳熱系數(shù)h=502KJ/(mh)； A 模具與工作臺的接觸面積m，A=0.0484；A=bl= 22022010=0.0484;b模具與工作臺接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺接觸長度m m,l=220。從計算的結(jié)果看，工作臺散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說明了Q的計算結(jié)果錯誤。這是因為有關(guān)Q的計算參考資料很少，計算中有很多地方不規(guī)范。簡單的計算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實驗表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：Q=（Q+ Q）（Q+ Q+ Q）由于現(xiàn)在無法得到Q的正確值，所以計算以簡單計算原則，取Q= Q。7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計算型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q=60 217.610300=3916.8（1）每次需要的注射量（KG）G=217.610（2）確定生產(chǎn)周期（S）t=60（3）塑料單位熱流量（KJ/h）Q=280350；取Q=300（4）每小時的注射次數(shù)n=60從計算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因為Q涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來計算。 7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計算（1）凹模的冷卻水體積流量q= 763103/1034.187103（25-20）60= 0.6110 m/min式中： Q=1/3 Q=1/32289=763 KJ/h 水的密度10KG/m；C水的比熱容4.18710 J/KG；T水管出口溫度，T取25；T水管入口溫度，T取20。（2）冷卻水管的平均流速：V=40.6110/（3.140.0082）=12.14 m/min =0.202 m/s式中：d冷卻水管直徑，取d=8 mm 查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時才能達到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動未達到湍流。（3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)=7.6（10000.202）0.8/0.0080.2=1395 (w/mk)式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。（4）凹模冷卻管的傳熱面積A=763103/36001395（50-22.5）=5.5210 m式中：T模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5（T= T（T+T）/2 =50（20+25）/2 =22.5 ）。（5）冷卻水孔總長LL=763103/36003.147.6（10000.2020.008）0.8（50-22.5）=0.22m（6）模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔圈數(shù) n=L/B=0.22（40.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。式中：B為開一圈冷卻水道時冷卻水道長度。（7）冷卻水流動狀態(tài)校核R=0.2020.008/（110）=161610式中：R雷諾數(shù)；水的運動粘度，=110（m/s）。（8）進出口溫差校核TT=763103/（9003.140.008210341870.202）=4.99預(yù)期溫差為5，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說明實際應(yīng)用正確。第8章 模具工作原理說明模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模部分固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動板一起運動漸漸將分型面打開，當分型面打開完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機頂桿的作用下，頂桿通過推桿將塑件和凝料系統(tǒng)頂出，與此同時由于采用的是側(cè)膠口，在開模的瞬間，塑件和凝料分開。此時塑件自動脫落，實現(xiàn)全自動脫模。合模時，隨著分型面的閉合復(fù)位桿將頂桿復(fù)位，模具閉合，等待下一次的動作。 結(jié) 論一、結(jié)論經(jīng)過我們多月的學(xué)習(xí)研究，并在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下，順利完成了骨架塑件的選擇、方案論證到具體設(shè)計和調(diào)試等整個過程中，無不凝聚著心血和汗水，在此向XX老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，同時也歸功于各位任課老師的認真負責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。另外，在學(xué)習(xí)和生活期間，各位老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，使我受益匪淺。也是有了他們的悉心幫助和永遠的支持，才使的我的畢業(yè)設(shè)計工作順利完成，在此向XXX大學(xué)，機械學(xué)院的全體老師以及我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師，表示由衷的謝意。參考文獻1.馮愛新，戴亞春，袁定國，等著.塑料成型技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,20042.高錦張塑性成型工藝與模具設(shè)計.機械工業(yè)出版社 2001.83.李海梅，申長雨，等著注塑成型及模具設(shè)計實用技術(shù)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.54.許發(fā)樾.實用模具設(shè)計與制造手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001-25.李建軍，李德群，等著.模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具CAD 北京：機械工業(yè)出版社 2005.96.張增紅，熊小平，等著.塑料注射成型化學(xué)工業(yè)出版社 2005.47.王旭塑料模結(jié)構(gòu)圖冊機械工業(yè)出版社 1994.18.黃虹塑料成型加工與模具化學(xué)工業(yè)出版社 2003.39.屈華昌塑料成型工藝與模具設(shè)計高等教育出版社 2005.510.石安富，龔云表，等著.實用塑料成型技術(shù)手冊上?？萍冀逃霭嫔?1999.811.美T.A 奧斯瓦德 L.特恩格等著吳其曄譯 注射成型手冊化工出版社 2005.312. F.-S. Chen, P.-Y. Lee, M.-C. Yeh, Mater. Chem. Phys. 53 (1998)1927.13. P. Luo, P.R. Strutt, Mater. Sci. Eng. A 104 (1995) 181185.致 謝在本論文的完成過程中，導(dǎo)師給予了我悉心指導(dǎo)和熱情鼓勵，使我順利完成了論文工作。他嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識和執(zhí)著的敬業(yè)精神給我留下了深刻印象。激勵我克服困難，廣泛涉獵新思想、新理論，不斷地探求新的科學(xué)發(fā)展。同時，也讓我懂得如何去踏踏實實地工作、勤勤懇懇地做人。論文工作量十分大，沒有試驗條件，加之我的模具設(shè)計實踐操作知識很少，在做課題的過程中遇到了很多困難，論文在XX老師的熱心幫助下才得以順利完成，在此，謹向?qū)O老師表示衷心的感謝和誠摯的敬