刷座注塑模設(shè)計(jì)

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The analysis on the analog result can help effectively modify the design scheme and prevent the problems that may occur in the production And in the design of structure,The key points in designing the side core-pulling mechanism with gears and rack were stated in detail. The mould is compact in structure and effective in operation.Keywords: Injection Molding,Design of injection mould,Technique analysis.3目目 錄錄 第一章第一章 概述概述1.1.1 國際、國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況11.2 塑料模具設(shè)計(jì)方法主要發(fā)展方向31.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題資料查詢31.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)述7第二章第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.1 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析82.2 塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析92.3 根據(jù) CAE 分析結(jié)論進(jìn)行模具工藝設(shè)計(jì)14第三章第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核273.1 注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范273.2 注塑壓力的核核（可計(jì)算、可應(yīng)用 CAE 分析結(jié)論）283.3 鎖模力的校核29第四章第四章 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)304.1 確定標(biāo)準(zhǔn)注塑模架304.2 模具成型零件設(shè)計(jì)30第一章 概述44.3 型腔成型尺寸計(jì)算314.4 型腔壁厚計(jì)算和強(qiáng)度校核344.4 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)344.5 模具主要連接、定位、導(dǎo)向件設(shè)計(jì)374.6 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)40第五章第五章 繪制模具圖繪制模具圖415.1 繪制總裝結(jié)構(gòu)圖43 5.2 繪制重要零件圖435.3 校對(duì)、審圖435.4 模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化問題44第六章第六章 結(jié)論結(jié)論.45參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 46致謝致謝 47附件附件 A A48附件附件 B B49第一章 概述0第一章 概述1.1 國際、國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況模具在我國古代歷史上就有了記載，可以說發(fā)展的歷史非常悠久，但是如今，我國的模具技術(shù)卻滯后國外尤其是發(fā)達(dá)國家?guī)资炅?。繼美國之后，日本成為世界上第二大模具供應(yīng)國和世界上最大的模具出口國。如果在國際上分析模具統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看到根據(jù)數(shù)據(jù)的來源不同，相應(yīng)的定義與分類均有所不同。1996 年的一項(xiàng)國與國之間模具貿(mào)易的研究顯示了，美國以 29.86 億美元的貿(mào)易額排名第一，日本以 21.25 億美元排名第 2 位，德國以 13.2 億美元排名第 3 位。根據(jù) ISTMA 日本分部的報(bào)告（1998.5） ，日本模具貿(mào)易額在 1996 年達(dá)到 4401.4 億日元，1997 年達(dá)到 5447.44 億日元。近年來，中國塑料工業(yè)年均增長(zhǎng)速度達(dá)到 10%以上，塑料制品年產(chǎn)量位居世界第二。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、家電、電子、交通等領(lǐng)域發(fā)展迅猛，掀起了一股投資熱潮。 行業(yè)分析行業(yè)分析 塑料模具在高技術(shù)驅(qū)動(dòng)和支柱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的推動(dòng)下，形成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條，從上游的材料工業(yè)和加工、檢測(cè)設(shè)備到下游的機(jī)械、汽車、摩托車、家電、電子通信、建筑建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展方興未艾。 汽車、摩托車工業(yè)汽車、摩托車工業(yè) 汽車、摩托車工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一。2004 年中國汽車產(chǎn)銷量均已超過 500 萬輛，業(yè)界人士甚至用“井噴”來形容。從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律看，中國的人均GDP 水平正處于 1000 美元-3000 美元階段，經(jīng)濟(jì)學(xué)家稱之為“經(jīng)濟(jì)起飛期”，這種內(nèi)在強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)內(nèi)需使汽車模具潛在市場(chǎng)巨大。據(jù)估計(jì)，汽車、摩托車行業(yè)每年需要 100多億元的模具。而中國大型精密模具的制造能力不足，目前中高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進(jìn)口產(chǎn)品。大中型內(nèi)外飾件塑料模具也是需求的重點(diǎn)。發(fā)展科技含量高的大型精密汽車覆蓋件模具和大中型內(nèi)外飾件塑料模具是今后的重要工作。 隨著中國汽車時(shí)代的到來以及中國摩托車出口的快速增長(zhǎng)，以塑料替代木材和金屬，會(huì)使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量大增，尤其是新材料及新成型技術(shù)的出現(xiàn)，使得塑料制品在汽車工業(yè)中的消費(fèi)量日益增加。在一定意義上說，汽車塑料制品的用量能反映一個(gè)國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平。德國每輛汽車平均使用塑料制品已經(jīng)達(dá)到了近 300 公斤，占汽車總消費(fèi)材料的 22%左右，是世界上采用汽車塑料零部件最多的國家。日本每輛汽車平均使用塑料 100 公斤，約占汽車材料消費(fèi)總量的 7.5%。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1如日本一家公司開發(fā)銷售的新型汽車，除座椅外，車頂、裝潢材料、儀表盤等內(nèi)飾件全部采用塑料制造。當(dāng)前，汽車塑料制品的應(yīng)用趨勢(shì)已由普通裝飾件發(fā)展到結(jié)構(gòu)件、功能件，塑料原料的使用也由普通塑料（多用于汽車內(nèi)飾件）擴(kuò)展到強(qiáng)度更高、耐沖擊性更好的復(fù)合材料或塑料合金?？梢哉f，隨著塑料材質(zhì)及其成型技術(shù)與工藝的提高，塑料搭上飛馳的汽車，必然引來汽車塑料模具的大發(fā)展。建筑、建材工業(yè)建筑、建材工業(yè)建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，今后 5-10 年中國建筑業(yè)會(huì)有更大的發(fā)展，將成為中國市場(chǎng)新的消費(fèi)熱點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，并帶動(dòng)化學(xué)建材業(yè)的發(fā)展。由于國家已禁止使用鑄鐵管道，代之以塑料管材，預(yù)計(jì) 2010 年全國新建住宅室內(nèi)排水管的 80%及城市供水管的 50%將采用塑料管。同時(shí)國家正在大力發(fā)展塑料門窗，預(yù)計(jì) 2010 年塑料門窗的普及率將達(dá)到 30%-50%。20 世紀(jì) 80 年代以來，中國塑料門窗及給排水管件，在引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)消化與開發(fā)迅速發(fā)展起來。“十五”期間，塑料管道、塑料門窗、新型防水材料更成為化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。 塑料建材不僅能大量替代鋼、木和傳統(tǒng)建材，而且具有節(jié)能、節(jié)材、保護(hù)生態(tài)、改善居住環(huán)境、提高建筑功能與質(zhì)量、降低建筑自重、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，將在今后得到越來越多的應(yīng)用，預(yù)測(cè) 2005 年建筑用塑料制品將達(dá)到約 400 萬噸。化學(xué)建材擠出模具是用于生產(chǎn)新型化學(xué)建材的關(guān)鍵工藝裝備，主要包括塑料異型材擠出模具、塑料管件模具、低發(fā)泡成型擠出模具等。其技術(shù)性能的高低直接影響著新型化學(xué)建材的質(zhì)量與產(chǎn)量。塑料異型材擠出模具主要用于生產(chǎn)塑料門窗型材。據(jù)資料介紹，塑料門窗在德國門窗市場(chǎng)的份額高達(dá) 80%，其它西歐國家市場(chǎng)份額也達(dá)到30%40%，中國目前正在大力推廣塑料門窗。管件模具是加工難度較大的注塑模，用于生產(chǎn)城市建筑中塑料給排水管件。 預(yù)期塑料建材模具需求量將有較快增長(zhǎng)，各種異型材擠出模具、塑料管材管件模具將成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。家電行業(yè)家電行業(yè)家電行業(yè)所需模具量年增長(zhǎng)率約為 10。一臺(tái)電冰箱約需模具 350 副，價(jià)值約4000 萬元；一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)約需模具 200 副，價(jià)值 3000 萬元；一臺(tái)空調(diào)器僅塑料模具就有 20 副，價(jià)值 150 萬元；單臺(tái)彩電大約共需模具約 140 副，價(jià)值約 700 萬元，僅第一章 概述2彩電模具每年就有約 28 億元的市場(chǎng)。隨著家電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的白熱化，外殼設(shè)計(jì)成為重要的一環(huán)，對(duì)家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，大型、精密、設(shè)計(jì)合理（主要針對(duì)薄壁制品）的注塑模具將得到市場(chǎng)的歡迎。汽車工業(yè)近年來增長(zhǎng)速度驚人，因此汽車模具潛在市場(chǎng)巨大。每一種型號(hào)的汽車都需要幾千副模具，價(jià)值上億元，而我國大型精密模具的制造能力不足。據(jù)介紹，目前我國高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進(jìn)口產(chǎn)品。有專家預(yù)測(cè)，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將步提高，其發(fā)展速度將高于其他模具。專家預(yù)言，未來模具將向大型化、高精密度、多功能復(fù)合型等方向發(fā)展，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。同時(shí)，由于近年來中國每年用 10 億美元左右進(jìn)口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)。從減少進(jìn)口的角度出發(fā)，中國也應(yīng)加快高檔塑料模具的開發(fā)。1.2 塑料模具設(shè)計(jì)方法主要發(fā)展方向模具設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來依靠人的經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械制圖來完成。自從二十世紀(jì)八十年代中國發(fā)展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)以來，這項(xiàng)技術(shù)已獲得認(rèn)可，并且得到來快的發(fā)展。九十年代開始發(fā)展的模具計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）技術(shù)，現(xiàn)在也為許多企業(yè)應(yīng)用，它對(duì)縮短模具制造周期及提高模具質(zhì)量有顯著的作用。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具企業(yè)應(yīng)用 CAD 技術(shù)，已從二維設(shè)計(jì)發(fā)展到三維設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)已達(dá) 70%以上。中國大部分企業(yè)還停留在二維設(shè)計(jì)的水平上，能進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的企業(yè)還不到 20%。CAE 軟件在國外應(yīng)用已較普遍，國內(nèi)應(yīng)用還比較少，用於預(yù)測(cè)零件成形過程中可能發(fā)生缺陷的水平還比較低。除了模具 CAD/CAE 技術(shù)之外，模具工藝設(shè)計(jì)也非常重要。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）技術(shù)已開始在中國模具企業(yè)中應(yīng)用。由於大部分模具都是單件生產(chǎn)，其工藝規(guī)程有別於批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，因此應(yīng)用 CAPP 技術(shù)難度較大，也難以有適合各類模具和不同模具企業(yè)的 CAPP 軟件。為了較好地應(yīng)用 CAPP 技術(shù)，模具企業(yè)必須做好開發(fā)和研究。雖然 CAPP 技術(shù)應(yīng)用和推廣的難度比 CAD 和 CAE 為高，但也必須重視這一發(fā)展方向。1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題資料查詢四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31.3.11.3.1 分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求塑件二維工程圖 1-1由圖可知，塑件結(jié)構(gòu)屬于彎管件塑件為彎管件，需要采用組合式型芯來進(jìn)行抽芯工序。而且在凸臺(tái)上還分布有很多盲孔還需要抽芯，為了避免進(jìn)行多次斜抽芯而造成模具的復(fù)雜性，可以考慮將凸臺(tái)面水平放置。這樣，凸臺(tái)上面的孔的抽芯方向和脫模方向相同了。此外，塑件下半部分管面設(shè)計(jì)成 25的錐面，是為了脫模能順利完成。塑件的工藝技術(shù)要求包括：(1)塑料的材料為：硬 PVC；(2)尺寸公差按 sj1372-78，8 級(jí)處理；(3)大批量生產(chǎn)；1.3.2 了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格。在接收客戶訂貨時(shí)，客戶必須對(duì)所用注射機(jī)提出明確的規(guī)格。在所提供的注射機(jī)規(guī)格中應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)注射機(jī)型號(hào)及生產(chǎn)廠家；(2)注射機(jī)最大注射容積(最大注射量)；(3)注射機(jī)鎖模力；第一章 概述4(4)注射機(jī)噴嘴球面半徑及噴嘴孔徑；(5)注射機(jī)定位孔直徑；(6)注射機(jī)拉桿內(nèi)間炬；(7)注射機(jī)容模量(允許的模具最大、最小閉合高度)；(8)注射機(jī)的頂出方式(液壓頂出或機(jī)械頂出以及頂出點(diǎn)位置、頂桿直徑)(9)注射機(jī)開模行程及最大開距；(10)必要時(shí)還要提供注射機(jī)頂出行程及頂出力。1.3.31.3.3 了解塑件的加工性能和工藝性能、塑料熔體流動(dòng)行為，塑料在模具了解塑件的加工性能和工藝性能、塑料熔體流動(dòng)行為，塑料在模具內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力。PVC 材料是一種非結(jié)晶性材料。PVC 材料在實(shí)際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。PVC 材料具有不易燃性、高強(qiáng)度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。PVC 對(duì)氧化劑、還原劑和強(qiáng)酸都有很強(qiáng)的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場(chǎng)合。PVC 在加工時(shí)熔化溫度是一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)，如果此參數(shù)不當(dāng)將導(dǎo)致材料分解的問題。PVC 的流動(dòng)特性相當(dāng)差，其工藝范圍很窄。特別是大分子量的 PVC 材料更難于加工（這種材料通常要加入潤滑劑改善流動(dòng)性），因此通常使用的都是小分子量的PVC 材料。PVC 的收縮率相當(dāng)?shù)?，一般?0.20.6。它應(yīng)用于供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機(jī)器殼體，電子產(chǎn)品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。材料主要性能分述：(1).PVC 是一種分子對(duì)熱不穩(wěn)定的樹脂，純 PVC 在空氣中 100 時(shí)就開始降解，隨著溫度的升高降解加劇分解出 HCL，HCL 又進(jìn)一步促進(jìn) PVC 分解，所以在 PVC 加工中必須加入熱穩(wěn)定劑方可使加工得以順利(2).PVC 耐熱性差，粘度大、流動(dòng)性差，容易滯留于死角中造成分解、燒焦，此外，由于熔體粘結(jié)力差，難于得到理想表面，必須加入高分子助劑。(3).PVC 抗沖擊強(qiáng)度差，加入改性劑要求是在室溫下能有高強(qiáng)性的高聚合物，且必須與 PVC 有一定互容能力形成兩項(xiàng)結(jié)構(gòu)共混物，從而改善制品的沖擊強(qiáng)度、加工性能、耐候性能及焊接角的強(qiáng)度等。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5PVC 材料性質(zhì)英文名字：poly vingl chloride密度： 1.351.45g/cm3成型收縮率：0.50.7%成型溫度：180210C干燥條件：70 C 1 小時(shí)比熱容： 1260J/(kg.k)導(dǎo)熱率： 0.210W/(m.k)注射壓力： 30160Mpa注射速度：一般取中低速螺桿轉(zhuǎn)速：最大速度折合線速度為 0.25m/s模具溫度：3060C保壓力： 為注射壓力的 40%60%冷卻時(shí)間：10.1S制件公差等級(jí)： SJ137278，8 級(jí)噴嘴孔孔徑：大與 5mm1.3.41.3.4 塑件收縮及補(bǔ)縮問題，盡量減少殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形。塑件收縮及補(bǔ)縮問題，盡量減少殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形。 (1).由于 PVC 塑料中的氯乙烯極性分子易吸水，會(huì)造成充型后收縮較大，因此原料必須進(jìn)行干燥，干燥溫度 85左右, 時(shí)間 2 小時(shí)以上; (2).充型過程中，若充型壓力和速度較大，模具各部位溫度剃度變化比較大都會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力的增加，因此，需選用合適的充型壓力和速度，且加熱，冷卻系統(tǒng)要設(shè)置合理以減小殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形。1.3.51.3.5 塑料對(duì)模具溫度的要求塑料對(duì)模具溫度的要求 (1).由于材料的成型溫度接近分解溫度，故必須控制盡可能用較低的溫度進(jìn)行注射，同時(shí)也應(yīng)盡可能的縮短注塑周期，以減少熔料在料筒內(nèi)的滯留時(shí)間由于 PVC 本身耐熱性差, 料在料筒內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間受熱, 會(huì)降解析出氯化氫使膠件變黃甚至產(chǎn)生黑點(diǎn), 并且氯化氫對(duì)模腔有腐蝕作用, 所以要經(jīng)常清洗模腔及機(jī)頭死角位;(2).模具溫度盡可能低(通常運(yùn)凍水, 控制模溫在 30-45), 以縮短成型周期以及減小膠件出模后變形, 必要時(shí)借助定型模 縮水模來較正控制變形;1.3.61.3.6 模具材料模具材料第一章 概述6 塑料模具鋼的選用應(yīng)根據(jù)所成型的塑料種類，被成型塑料制品的形狀、尺寸、精度、質(zhì)量及數(shù)量的不同要求，同時(shí)要考慮創(chuàng)造模具的條件和加工方法，選用不同類型的鋼材，如滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、高碳工具鋼、耐蝕鋼、低碳馬氏體時(shí)效鋼等。根據(jù)塑料注射模具設(shè)計(jì)使用手冊(cè)表 6.1，選擇滲碳鋼 12GrNi2。1.3.71.3.7 模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率模具型腔中的溫度是注塑成型中重要的因素之一，它在很大程度上決定著注塑成型周期，即生產(chǎn)效率。如果模具熱量損耗大，則熔融塑料在型腔中的表關(guān)粘度增加，也就是流動(dòng)阻力加大，這就使成型周期增加；若模具損耗熱量很小，而冷卻水的循環(huán)又不能使模具溫度降低至熔融塑料的分解溫度之下，此時(shí)，塑料將會(huì)分解，對(duì)于一些塑料分解出的氣體還會(huì)對(duì)模具型腔表面腐蝕等損壞。因此，必須根據(jù)具體模具的熱量損耗情況決定冷卻水用量，以提高注塑成型的生產(chǎn)效率。1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)述 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是利用已學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來進(jìn)行塑料注塑模具設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)要求獨(dú)立完成任務(wù)，達(dá)到能基本獨(dú)立完成一套簡(jiǎn)單模具的設(shè)計(jì)的目的。其主要內(nèi)容是注射模的成型零部件，澆注系統(tǒng)，導(dǎo)向部件，脫模機(jī)構(gòu)和分型抽芯機(jī)構(gòu)等等的設(shè)計(jì)。同時(shí)，在這個(gè)過程中，需要通過各種途徑進(jìn)行查閱有關(guān)模具的各種參數(shù)，如結(jié)構(gòu)參數(shù)，成型參數(shù)，熱平衡等等。然后充分利用計(jì)算機(jī)輔助工具 CAD/CAE 進(jìn)行塑件的造型和流體模擬分析。最終設(shè)計(jì)出一副能達(dá)到使用要求的模具。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析尺寸精度度分析：由 1.1 節(jié)可知，塑件尺寸精度等級(jí)按尺寸公差按 sj1372-78，8 級(jí)處理。而模具的制造精度等級(jí)比塑料制品的精度高 23 等級(jí)，因此，模具的尺寸精度等級(jí)取 6 級(jí)進(jìn)行制造。粗糙度：由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度，查得此材料的加工粗糙度的范圍為（0.23.2）,考慮到分型時(shí)，將塑件留在動(dòng)模內(nèi)，因此分型面下方即凹模型腔的粗糙度比上模的粗糙度低一級(jí)可取下模型腔的粗糙度為 Ra0.8mm,上模粗糙度取Ra0.4mm。塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：塑件為彎管件，因此不可避免側(cè)向分型和抽芯，只能采用組合式型芯，并用齒輪，齒條機(jī)構(gòu)進(jìn)行斜抽芯，使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。斜度設(shè)計(jì)：為了便于脫模，選擇中心線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在塑件的下半部分采用了一段斜度的錐面，由于硬 PVC 屬于硬材料，其斜度設(shè)為 1.75，而上模凸臺(tái)部分脫模高度尺寸為（610）mm,因此選用斜度為 2.5。壁厚：查得 PVC 材料的壁厚最大和最小允許值為（1.55.0mm）,塑件壁厚屬均勻，在強(qiáng)度無法滿足其強(qiáng)度時(shí)，可適當(dāng)增加薄壁的厚度以增加起強(qiáng)度。由計(jì)算機(jī)輔助軟件PRO/E 可以檢測(cè)厚度，其圖見下 2-2。從上圖可知，藍(lán)色表示壁厚小于1.5mm,因此需要適當(dāng)增加其厚度以滿足工藝需要，而紅色代表壁厚大于 5mm,需要說明的是，雖然圖中凸臺(tái)有幾處大大超過了 5mm,但細(xì)心觀察紅色是由于切片面切住了圓周面而形成的，因此對(duì)出現(xiàn)紅色的凸臺(tái)可不作修改。另外，此結(jié)構(gòu)需要對(duì)一些邊進(jìn)行圓角設(shè)計(jì)，以防止產(chǎn)生流動(dòng)死角，在死角處會(huì)形成氣泡，縮孔。第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.2塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析2.2.12.2.1 三維三維 CADCAD 建模：建模： 圖 2-1上圖即為塑件的三維造型圖。2.2.22.2.2 塑件塑件 CAECAE 分析分析利用軟件 PRO/E 對(duì)塑件進(jìn)行了三維造型后，再進(jìn)行對(duì)塑件注塑過程進(jìn)行模擬，在模擬過程中，采取了兩個(gè)方案進(jìn)行結(jié)果對(duì)比，分析注塑工藝參數(shù)如下：2.2.2.1 最佳澆口位置分布分析由左圖右邊漸變色圖可知，藍(lán)色代表澆口最佳位置，而紅色表示澆口不適合在這些位置進(jìn)行設(shè)置。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）92.2.2.2 最佳充型質(zhì)量分布分析方案 1方案 2由上圖，右邊漸變色，從上到下，顏色由紅色變?yōu)榫G色，表示充型質(zhì)量逐漸變好，圖左一處拐角處出現(xiàn)紅色，說明此處充型質(zhì)量中等。上圖右顯示漸變色代表意義與方案 1 相同，從圖中可知，黃色和紅色所占比例差不多，說明充型質(zhì)量中等。2.2.2.3 溫度分布分析：方案 1方案 2從上圖可知，充型時(shí)整個(gè)模腔的溫度差為：170-149=21C從上圖可知，充型時(shí)整個(gè)模腔的溫度差為：170-147.9=22.1C2.2.2.4.成型壓力分析：第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10方案 1方案 2從上圖可知，充型是整個(gè)模腔的壓力差63.77-0=63.77mpa從上圖可知，充型是整個(gè)模腔的壓力差67.83-0=67.83mpa2.2.2.5 注射壓力損失分布分析方案 1方案 2由上圖：注射壓力損失為：50.04mpa由圖：注射壓力損失為：53.99mpa2.2.2.6 充型時(shí)間分析：方案 1方案 2四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11從上圖可知：充型時(shí)間為：1.91s從上圖可知：充型時(shí)間為：2.11s2.2.2.7 注射熔接痕分布分析方案 1方案 2由上兩個(gè)方案的熔接痕分布可知，熔接痕都分布在澆口對(duì)面的塑件表面上，且數(shù)量也差不多。2.2.2.8 注射氣泡分布分析方案 1方案 2第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12從上圖注射氣泡分布圖可看出：兩個(gè)方案的氣泡都集中在凸緣周邊的孔中，且對(duì)比可知，方案 2 孔中的氣泡明顯比方案 1 氣泡少。結(jié)論：由以上熔融塑料在模具型腔中的流動(dòng)行為分析可知：1充型質(zhì)量的分析：方案 1 出現(xiàn)紅色缺陷，而方案 2 也有，說明兩種方案的充型質(zhì)量差不多。2 充型溫度分析： 方案 1 的溫度差為 21,方案 2 的溫度差為 22,兩種方案的溫度差比較相當(dāng)。3 充型壓力分析：方案 1 和方案 2 的充型壓力分別為：63，67mpa可知方案 1 所需成型壓力較小。4充型時(shí)間分析：方案 1 和方案 2 的充型時(shí)間分別為：1.9，2.1s,可知兩種方案充型時(shí)間相差較小。5充型出現(xiàn)的熔接痕和氣泡分析：從圖中可知，兩個(gè)方案出現(xiàn)的熔接痕數(shù)量和位置分布都較相似；而對(duì)于氣泡的分布圖可明顯看出，方案 1 的氣泡數(shù)量稍多于方案 2。 通過以上比較可知，方案 2 的充型效果較好，特別是考慮到若采取一模多腔進(jìn)行充型，那么方案 1 則需要的流道將會(huì)更長(zhǎng)，不利與充型。因此決定選擇方案 2。2.3根據(jù) CAE 分析結(jié)論進(jìn)行模具工藝設(shè)計(jì)根據(jù) 2.2 節(jié)對(duì)塑件的流動(dòng)性分析，確定了澆口的位置在塑件圓周上，并采用澆口直接與主流道直接相接的澆注系統(tǒng)。由上節(jié)繪出的塑件三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，經(jīng)分析可知：此類結(jié)構(gòu)屬于彎管件，因此需采用組合式型芯，上半部分型芯與上模板連接，下部分四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13斜管道型芯留在動(dòng)模上，并采用齒輪，齒條進(jìn)行斜抽芯，以使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2.3.1.2.3.1.型腔數(shù)量的決定型腔數(shù)量的決定（型腔數(shù)必需同時(shí)滿足：交貨期、注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量、注塑機(jī)的塑化能力、鎖模力和模板尺寸）2.3.1.1由交貨期計(jì)算型腔數(shù) mohcttttNn360005. 1式中 1.05故障系數(shù)（以 5計(jì)） N一副模具定貨量（件） 52 10 tc成型周期（20s） （包括注射時(shí)間 2.5s、冷卻時(shí)間 10.1s，開模取制件時(shí)間 7s） th從定貨到交貨時(shí)間（5 月） tm模具制造時(shí)間（2 月） to所在廠的每月工作時(shí)間計(jì)(600h)所以代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：n = 2)25(60036006510205. 1)(3600.50mhcttttN2.3.1.2 根據(jù)注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)預(yù)選注塑機(jī)型號(hào)為：SZ-500/1200非聚苯乙烯塑料其最大注塑量計(jì)算： ssoomm實(shí)際注塑量：（注人模具時(shí)由于流o%85mm 動(dòng)阻力增加，加大了沿螺桿逆流量，再考慮安全系數(shù)取為機(jī)器最大注塑能力的 85。 ） 。型腔數(shù)量計(jì)算：ssoqm0.85qmn式中 常溫下某塑料的密度 g/3s常溫下聚苯乙烯的密度 g/3第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14：1 個(gè)塑件與均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量質(zhì)量之和，當(dāng)不到 1 時(shí)則應(yīng)改用較qn大的機(jī)器。（g）：是指注塑在常溫下密度為 1.05g/3的普通聚苯乙烯的對(duì)空注塑量som因此將數(shù)據(jù)代入公式可得： sos0.85 m0.85 525 1.4013.2q45 1.05mnq考慮到模具結(jié)構(gòu)的尺寸，取 n=22.3.1.3 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的注塑容量還必須與注塑機(jī)的塑化能力相匹配。型腔數(shù)：xqGqtGnc61006 . 3式中 G塑化能力，kg/h- 每分鐘的注塑次數(shù)， xctx/60tc成型周期（s）將數(shù)據(jù)代入公式可得：200 3.6 5.61.923.63.6 45cG tnq結(jié)論：根據(jù)交貨期、注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量、以及塑化能力的計(jì)算，決定采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)。2.3.1.4 鎖模力的校核型腔壓力計(jì)算： opkp-模具型腔及流道內(nèi)塑料融體平均壓力 ，paMP-注塑機(jī)料簡(jiǎn)內(nèi)螺桿或柱塞施于塑料用體的壓力， opaMP -損耗系數(shù)。隨塑料品種、注塑機(jī)形式、噴嘴阻力、模具流道阻力而不同，k其值在 1/2 一 1/3 范圍內(nèi)選取。螺桿式注塑機(jī)的 k 值較柱塞式為大，直通噴嘴比彈簧噴嘴的大。k代入公式進(jìn)行計(jì)算得：01153513apk pmp型腔壓力的經(jīng)驗(yàn)值確定：通用塑料生產(chǎn)中小型制品，2040 ；在作ppaMP較詳細(xì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況由經(jīng)驗(yàn)決定流程愈長(zhǎng)，壁愈薄的塑件則需要較大的注四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15塑壓力，即需要更大的鎖模力。鎖模力計(jì)算： ApF1 . 0F注塑機(jī)的額定鎖模力，kNA制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，2將數(shù)據(jù)代入公式可得：F=2000KN6-630.1 51 10 4215 101021.49KN2.3.22.3.2 型腔布置型腔布置2.3.2.1 采用一模兩腔，型腔位置的排布。 圖 2-3-12.3.2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)三維圖第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-圖 2-3-22323 利用 PRO/E 分析軟件對(duì)上圖 2-3-2 進(jìn)行 CAE 分析：1）. 充型質(zhì)量分析：充型質(zhì)量圖分析結(jié)論紅色代表質(zhì)量相對(duì)較差，綠色代表質(zhì)量較好，黃色為過度色可知：充型質(zhì)量為中等圖 2-3-32）充型時(shí)間分析：充型時(shí)間圖結(jié)論分析從左圖可知：流體充型通過主流倒、分流道、以及澆口所需要的時(shí)間為 2.5s、2s、0.6s圖 2-3-43)充型溫度分析：四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17充型溫度圖結(jié)論分析從圖可知：塑料流體通過各流道時(shí)的溫度圖 2-3-54)壓力分析：壓力圖結(jié)論分析從圖可看出：流道及澆口各處注塑時(shí)所需的壓力分別為：77.1、68.2、62.3mpa圖 2-3-62.3.32.3.3 確定分型面（有分形面的圖，滿足充型質(zhì)量圖形說明、模具最簡(jiǎn)化：確定分型面（有分形面的圖，滿足充型質(zhì)量圖形說明、模具最簡(jiǎn)化：抽芯）抽芯）分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。2.3.3.1 型腔分型面位置的設(shè)計(jì)考慮主要如下問題：外表質(zhì)量：分型面優(yōu)選在塑件接觸面最大的地方。方便脫模：由于塑件結(jié)構(gòu)為筒形，故需要進(jìn)行較長(zhǎng)距離的抽拔型芯。因此將制件留在動(dòng)模邊?？紤]側(cè)向抽芯距離和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性：由于此結(jié)構(gòu)屬于彎管類的結(jié)構(gòu)，因此需要進(jìn)行斜向抽芯，并且需要采用組合式型芯，使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。排氣：由 2.2.2.8 氣泡分析圖可知，大部分氣泡聚集在孔內(nèi)部，因此，可以考慮第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18將分型面設(shè)置在孔口處，即能夠使料流在孔的末端，達(dá)到排氣的作用，從而能減小充型時(shí)的氣泡數(shù)量。因此，選擇的分型面位置如下：圖 2-3-72.3.3.2 分型面形狀的決定下圖為分型面的三維形狀：圖 2-3-8 2.3.3.3 確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)（以氣泡分析圖為基礎(chǔ)）在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。注射機(jī)安裝模板的大?。涸谒芗队懊娣e比較大時(shí)，設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止模具偏單邊開設(shè)進(jìn)料口，造成注射時(shí)受力不勻。成型效率：在大量生產(chǎn)時(shí)設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時(shí)間，縮短成型周期，同時(shí)減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施。2.3.4 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)主流道固化時(shí)間要求：為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化。臥式注塑機(jī)主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：錐角、粗糙度加工劃痕方向要求：圓錐形主流道，錐角=；內(nèi)壁粗糙度值24Ra0.4m 以下；機(jī)械加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應(yīng)將流道的內(nèi)孔鍍鉻。主流道與噴嘴結(jié)構(gòu)：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑 R2應(yīng)比噴嘴球頭半徑 R1大 l2mm。主流道小端直徑：應(yīng)比注塑機(jī)噴出孔直徑約大 0.5lmm 常取。mm84 主流道大端直徑：應(yīng)比分流道深度大 15mm 以上，錐角一般取 2O一 6O。主流道村套結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)成獨(dú)立的具體要求如下： 撓口套與注射機(jī)噴嘴的接觸部分有兩種形式，一種為平面接觸，另一種為球面接觸。平面接觸的主要優(yōu)點(diǎn)是接觸面積較大，密封較好，塑料不易外溢。其缺點(diǎn)是，若注射機(jī)的精度不高，容易造成噴嘴孔與澆口套孔不同軸。球面接觸噴嘴與澆口套的接觸面積較小，若配合不當(dāng)，容易造成塑料外溢，但由于它能自動(dòng)調(diào)整注射機(jī)的偏差，第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20所以在注射機(jī)精度不高的情況下亦能正常應(yīng)用。球面接觸的澆口套，在正常情況下，澆口套端部的球面半徑應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴的球面半徑，澆口套錐孔的小端直徑應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴孔徑， ，球面深度 35mm。澆口套上有關(guān)主流道部分的設(shè)計(jì)及其參數(shù)，可參照 73 主流道設(shè)計(jì)。同時(shí)要考慮到在注射過程中，為了能充分保壓及補(bǔ)縮，主流道部分的塑料應(yīng)最后固化。表 2.3.1計(jì)算公式符號(hào)物理意義出處計(jì)算結(jié)果SQ主流道的體積流率（）scm3pQ模具成型塑件體積，通常取=（0.50.8）pQnQnQ注射機(jī)的公稱注射量注射時(shí)間（）pSQQ scm3剪切速率查塑料模具技術(shù)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社1997.6 表 310查塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版=46.8SQ75根據(jù)以上要求可以選擇主流道襯套結(jié)構(gòu)如下： 圖 2-3-5具體尺寸參照下表：表 2.3.2四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21根據(jù)具體的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以下尺寸： L1=26mm，L2=36mm， d=26mm。定位圈和澆口套的固定方式：圖 2-3-6D=84mm，d=70mm，螺釘孔距 L=55mm 冷料井類型和結(jié)構(gòu)冷料井功用： 使冷料不進(jìn)人分流道和型腔。冷料井結(jié)構(gòu)： 冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽 使冷料井在分模時(shí)能將主流道凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模上。2.3.5 主流道、分流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.5.1 主流道、分流道斷面尺寸：主流道橫截面計(jì)算：由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算橫截面：I 主流道小端直徑：注塑機(jī)噴孔直徑 0.5lmm 常??；mm84 取 =4mm主流道大端直徑：經(jīng)驗(yàn)公式 式中 K4VDV 流經(jīng)主流道的熔體體積，cm3K 因熔體材料而異的常數(shù)，PS 類 K2.5，PE、PP 的 K4，PA 的 K5，因此：將 V=33.94 ,K=1.5 代入公式得3cm第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22D= 4V/ K4 33.94/3.14 1.55.4mm取 D=6mm由 PRO/E 繪圖并計(jì)算出制品體積、主流道體積、分流道及澆口體積分別為：3132333428.4533.8628.455.4133.94133.8640.07733.94533.9410.003VcmVcmVcmVcm因此1234()(28.455.410.0770.003) 1.4533.94 1.4549.2gmVVVVg.分流道斷面尺寸：按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 4gLm0.27dd: 分流道的直徑() , m:流經(jīng)的塑料熔體重量(g) , L: 分流道的長(zhǎng)度()適用：壁厚小于 3，塑件重量小于 200g;一般分流道直徑在 310之間，高粘度物料在 316之間341()(28.450.0770.003) 1.4528.53 1.4541.37gmVVVgL=13mm代入公式得：440.270.2741.37133.29gdmLmm按經(jīng)驗(yàn)取值：分流道的直徑（或相當(dāng)直徑）一般應(yīng)大于制品壁厚（特厚制品除外） ，取 d=6mm。校核剪切速率: 校核主流道剪切速率：31345 10viqsR 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23由 PRO/E 流體分析圖 2-3-4 可得 t=2.5s33333.94 10113133/0.3vivqmmst代入公式校核：/S313344 113113672.85.3 103.14 3viqsR 315 10 s 校核分流道剪切速率 34viqR 21515 1010ss 其中，由 PRO/E 流體分析圖 2-3-4 可得 t=2s33328.52 10755700/0.3vivqmmst代入公式校核：/S=313344 755703.5 103.14 3viqsR 2315 1010 s流道總損失計(jì)算： =77.1mpa41iiPp4148iviiaiRqL表 2-3-2計(jì)算公式符號(hào)物理意義出處結(jié)果nR當(dāng)量半徑A流道斷面積L流道長(zhǎng)度Q流道的體積流率322LARn33 . 3nRQ剪切速率查塑料模具技術(shù)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社 1997.6 表310查塑料設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版=3.51310s主流道的剪切速率在=的132105105S范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求2.3.5.2 分流道截面形狀設(shè)計(jì)在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能將塑料熔體均圖 2-3-7 衡地塑分配到各個(gè)型腔。根據(jù)料成型特性，可以初步確定分流道為圓形，其相應(yīng)的形式和尺寸如圖 2-3-7 所示。2.3.5.3 澆口 設(shè) 計(jì)澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。根據(jù)塑料成型特性，可以初步選擇澆口形式如圖 2-3-8 所示。圖 2-3-8澆口斷面積：其斷面積約為分流道斷面積的 39%；澆口長(zhǎng)度約 0.52.5mm；根據(jù)計(jì)算結(jié)果所設(shè)計(jì)的澆口的剪切速率符合要求，那么可以確定澆口的尺寸長(zhǎng)為 1mm，寬為 1mm，高為 1mm。澆口斷面尺寸：按各類型澆口的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算澆口位置設(shè)計(jì)說明（根據(jù) CAE 分析結(jié)論）第二章第 2 節(jié)圖 2-2-2。澆口的設(shè)計(jì)需要滿足一下條件：1.有利于減小制品翹曲變形四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）252.有利于改善注塑制品的力學(xué)性質(zhì)3.有利于避免注塑成型時(shí)的噴射現(xiàn)象 4.有利于充模流動(dòng)、排氣和補(bǔ)料5.有利于減少熔接痕，增加熔接牢度：6.澆口位置應(yīng)防止料流將型芯或嵌件擠歪變形 第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核26第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核3.1 注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范：3.1.13.1.1 注塑機(jī)規(guī)格：注塑機(jī)規(guī)格：SZ-500/1200SZ-500/1200注塑機(jī)的最大注塑量：3525cm最大注塑壓力：153Mpa最大鎖模力：2000KN最大成型面積：460460 模具最大厚度和最小厚度:450mm、180mm最大開模行程 450mm注塑機(jī)噴嘴孔直徑:160mm噴嘴球頭半徑:R15mm3.1.23.1.2 型腔壓力型腔壓力的經(jīng)驗(yàn)值確定：的經(jīng)驗(yàn)值確定：p通用塑料生產(chǎn)中小型制品，2040 ；在作較詳細(xì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體paMP情況由經(jīng)驗(yàn)決定流程愈長(zhǎng)，壁愈薄的塑件則需要較大的注塑壓力，即需要更大的鎖模力。鎖模力計(jì)算：ApF1 . 0F注塑機(jī)的額定鎖模力，kNA制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，2將數(shù)據(jù)代入公式可得：F=2000KN6-630.1 51 10 4215 101021.49KN3.2注塑壓力的核核（可計(jì)算、可應(yīng)用 CAE 分析結(jié)論）jcemaxpppp0.7：注塑機(jī)的最大注塑壓力maxpZzeR2L2.25p2.25p四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27：注塑裝置的壓力損失cp：成型需要的壓力，一般取 2040 cpaMP：澆注系統(tǒng)的壓力損失jp將數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行校核：max0.70.7200014022.253051ecjzppppLR 3.3 鎖模力的校核：校核項(xiàng)目:額定鎖模力的計(jì)算；6631.11.1 51 104215 101023.64FPAMPa模板的接觸應(yīng)力強(qiáng)度校核對(duì)于鑄鋼模板，安全許用壓力 55MPa因此，進(jìn)行校核： 6655 10450400 109900APaKNF額支架的接觸應(yīng)力進(jìn)行校核對(duì)于低炭鋼支架，其許用應(yīng)力 100MPa因此進(jìn)行校核： 662100 10245062 105580sAPaKNF 額第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核2834 開模行程和塑件推出距離校核由于此注塑機(jī)為雙曲肘鎖模機(jī)構(gòu)，因此注塑機(jī)最大開模行程與模厚無關(guān)開模行程可按下式校核：14505 10801090SHmmmm四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29第四章. 模具設(shè)計(jì)4.1 確定注塑模架 圖 4-1由于根據(jù)塑料件所設(shè)計(jì)的模具形狀和結(jié)構(gòu)尺寸的特殊性，不能夠選出標(biāo)準(zhǔn)模架，但是可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架類型進(jìn)行設(shè)計(jì)符合所設(shè)計(jì)模具的具體結(jié)構(gòu)和尺寸，因此，決定選擇上圖 4-1A1 型模架。4.2 模具成型零件設(shè)計(jì)4.2.14.2.1 成型零件設(shè)計(jì)成型零件設(shè)計(jì)凹模（陰模）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于塑料件具有彎管件的特殊形狀，因此凹模必須設(shè)計(jì)為瓣合凹模，以利于模具分型，同時(shí)也簡(jiǎn)化模具的復(fù)雜性。型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)，需要采用三套型芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行成型第四章 模具設(shè)計(jì)30需要斜抽芯的型芯采用齒輪齒條進(jìn)行抽芯選擇凹、凸模模具材料，確定模具零件厚度及外形尺寸。由于塑料熔體為 PVC，具有腐蝕性，需要采用具有抗腐蝕能力的材料，因此，決定模具材料采用 2Gr13。排氣方式及排氣槽的設(shè)計(jì)由于此塑件為小型件，不采用特殊的高速注射，因此，可利用分型面排氣或利用推桿與孔配合間隙排氣。為了增加分型面的排氣效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕順著排氣方向。4.3 型腔成型尺寸計(jì)算圖 4-24.3.14.3.1塑件精度影響誤差值的確定塑件精度影響誤差值的確定.成型零件制造誤差。m.收縮率波動(dòng)值；s.型腔成型零件磨損量的影響 w4.3.4.3.2 2按平均收縮率計(jì)算成型尺寸按平均收縮率計(jì)算成型尺寸型腔徑向尺寸計(jì)算四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31表 4-1型腔徑向尺寸計(jì)算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPLLLLmMMCPmLL+（）塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計(jì)算尺寸430.060.640.0060.0642.87600.060.740.0060.0659.92320.060.560.0060.0631.85型芯徑向尺寸計(jì)算尺寸、偏差規(guī)定：型芯（軸）的最大尺寸為名義尺寸，制造偏差為負(fù)值；MLm塑料件的內(nèi)表面（孔）的最小尺寸為名義尺寸，偏差為正值；PL型芯徑向尺寸計(jì)算：型芯徑向平均尺寸按平均收縮率計(jì)算：（考慮了型芯允許磨損之后）：w表 4-2型芯徑向尺寸計(jì)算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPLLLLmMMCPmLL（）塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計(jì)算尺寸380.060.560.0060.0638.57300.060.500.0060.0630.49型腔深度尺寸計(jì)算尺寸、偏差規(guī)定： 型腔深度最小尺寸為名義尺寸，同時(shí)有正公差，標(biāo)注為，型腔深度平均尺mMH第四章 模具設(shè)計(jì)32寸（不考慮脫模磨損）： 2pMcpHH塑件上的高度名義為最大尺寸、 （尺寸公差）偏差為負(fù)偏差PH塑件平均尺寸2pPcpHH型腔深度平均尺寸+McpHPcpHscpMcpH表 4-3型腔徑向尺寸計(jì)算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPHHHHmMMCPHH塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計(jì)算尺寸80.0520.280.0060.0527.91型芯高度尺寸的計(jì)算型芯高度尺寸設(shè)計(jì)：假設(shè)型芯尺寸便于修表 4-4型腔徑向尺寸計(jì)算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPHHHHmMMCPHH塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計(jì)算尺寸750.0430.860.0060.04375.88290.0430.50.0060.04329.6150.0430.240.0060.0435.15成型孔間中心距尺寸計(jì)算模具與塑件的尺寸對(duì)應(yīng)關(guān)系：尺寸、偏差規(guī)定：四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33塑件上中心距尺寸公差標(biāo)柱:一般采用雙向等值公差士表示；2模具上的中心距尺寸的公差:采用雙向等值公差士表示；2名義尺寸也就是平均尺寸 不考慮修模余量的方向性，型芯間或成型孔間中心距尺寸計(jì)算：模具上中心距尺計(jì)算：尺寸 6：+MLpLscppLPscpL22m260.006 60.00660.16.030.14.4 型腔壁厚計(jì)算和強(qiáng)度校核 模具材料選用 2Gr13,本模具型腔采用組合式圓形型腔：側(cè)壁厚度為： 式中： S壁厚（mm） 內(nèi)半徑（mm） （30）r 許用應(yīng)力（MPa） （800MPa） 型腔內(nèi)壓力（MPa） （60）由 2.3.2.3 節(jié)利用 CAE 分析所得。p將上式代入值得：可知，模具型腔壁厚大于 4.8mm，就能滿足其強(qiáng)度4.5 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5.1.4.5.1.簡(jiǎn)單脫模簡(jiǎn)單脫模由于此模具結(jié)構(gòu)的特殊性，在開模后，進(jìn)行了瓣合模的側(cè)向分型，齒輪齒條的斜抽芯，及開模方向的抽芯后，塑件就已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)脫離模具，因此，此結(jié)構(gòu)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)脫模結(jié)構(gòu)。4.5.2.4.5.2.側(cè)向分型，抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。側(cè)向分型，抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (1) 2Srp80060 (1)4.88002 60Smm 第四章 模具設(shè)計(jì)341）側(cè)向分型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：本結(jié)構(gòu)的側(cè)向分型是利用所設(shè)計(jì)的前后瓣合模在推桿的作用下，向前后方向，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)向外分開。由于瓣合模的前后面設(shè)計(jì)為斜面，為了運(yùn)動(dòng)的精確度，還需設(shè)計(jì)一燕尾槽進(jìn)行導(dǎo)向作用。具體結(jié)構(gòu)見下圖： 圖 4-3（2）抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：本結(jié)構(gòu)的型芯需設(shè)計(jì)三套，其中的兩套型芯所涉及的抽芯是在開模方向進(jìn)行的，機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，這里不做詳述。需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)的是其中一套需要進(jìn)行斜抽芯的機(jī)構(gòu)。由于此斜抽芯的所需抽拔距離比較大，因此決定采用齒輪齒條進(jìn)行抽芯。如圖所示，齒形通常采用漸開線短齒。模數(shù)在 1-3.5mm 之間選取，較多采用 2-3mm 傳動(dòng)齒條裝于模外時(shí)，齒條前端應(yīng)有壓緊裝置，以防受力變形。傳動(dòng)齒條裝于模內(nèi)時(shí)，齒條應(yīng)設(shè)有止轉(zhuǎn)定位銷，防止齒條和齒輪錯(cuò)位。合模后，齒條應(yīng)與齒輪軸脫開，齒輪滑塊由定位銷定位。 圖 4-4齒輪齒條的設(shè)計(jì)：齒輪模數(shù)取 m=2；齒數(shù) Z=20分度圓直徑為：220=40齒頂圓直徑為：40+2m=40+4=44齒條齒頂高為：ha=mh=21=2齒根高為：hf=ha+cm=2+0.252=2.5軸承的設(shè)計(jì)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35根據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)軸承套基本尺寸為 d=30mm標(biāo)記：GB/T 276-94 圖 4-5銷形定位裝置設(shè)計(jì)：決定選用銷釘基本尺寸 d=8mm 圖 4-6彈簧參數(shù)為 1.5x11x50 x8型號(hào)：GB/T1973.3-1989 小型圓柱螺旋壓縮彈簧以上參數(shù)代表：鋼絲直徑平均直徑自由長(zhǎng)度圈數(shù)由此可計(jì)算得出節(jié)距為 P=7mm后給予一個(gè)預(yù)緊力，使彈簧壓縮后的長(zhǎng)度為 40 圖 4-7第四章 模具設(shè)計(jì)36軸用彈性擋圈：用彈性擋圈：軸徑：d=28;材料：65Mn;熱處理：44-51HRC標(biāo)記：擋圈 GB894.1-86 28圖 4-8軸和軸承及個(gè)零件的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖：圖 4-94.6 模具主要連接、定位、導(dǎo)向件設(shè)計(jì)。4.6.14.6.1 模具主要連接件選擇或設(shè)計(jì)模具主要連接件選擇或設(shè)計(jì)1螺釘四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37圖 4-10連接推桿固定板內(nèi)六角螺釘GB/T70-85 M12X26 連接動(dòng)模板，支架以及動(dòng)模固定板內(nèi)六角圓柱頭螺釘螺紋規(guī)格GB70-85 M16X140連接定模板，以及定模固定板的內(nèi)六角螺釘規(guī)格：GB70-85 M16X37連接定位圈，定模固定板的內(nèi)六角螺釘規(guī)格：GB70-85 M6X20.螺栓：.連接齒輪固定板和動(dòng)模板的螺栓 4 個(gè)：規(guī)格：GB27-88 M835.連接定模固定板和齒條的螺栓 2 個(gè)：規(guī)格：GB27-88 M870 圖 4-11第四章 模具設(shè)計(jì)384.6.24.6.2 模具主要定位件選擇或設(shè)計(jì)模具主要定位件選擇或設(shè)計(jì)銷釘：連接定模固定板和定模板的銷釘選擇（兩個(gè)） GB/T119-86A12X40 圓柱銷材料：35 鋼；公稱直徑為 d=12；長(zhǎng)度 l=40連接齒輪固定板的銷釘（兩個(gè)）GB/T119-86A8X30 材料：35 鋼圖 4-12.支承釘：起支承推板作用，同時(shí)對(duì)推板限位的作用選擇 D=18mm名稱：A 型支承釘標(biāo)準(zhǔn)： JB/T8028.2-1999材料：T8 熱處理：HRC55-60圖 4-13 備注：其他技術(shù)條件按 JB/T84.6.34.6.3 模具主要導(dǎo)向件選擇或設(shè)計(jì)模具主要導(dǎo)向件選擇或設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)套的組合形式：圖 4-141導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)：四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）39圖 4-152導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)：定模導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇 d 基本尺寸為 32，導(dǎo)柱 L 為 180；導(dǎo)柱：GB4169.4-84 導(dǎo)套：GB4169.3-84 推板動(dòng)模板導(dǎo)柱導(dǎo)套 d 基本尺寸為 16，導(dǎo)柱 L 為 160 規(guī)格與 1）相同。圖 4-164.74.7 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)1被傳導(dǎo)進(jìn)模腔的總熱量：由 2.3.4.2 節(jié)可知：塑件的體積為 345.28cmV塑澆道系統(tǒng)的體積為 349.5cmV澆考慮模具為一模兩腔，因此，總的質(zhì)量為 + ）（總M塑V澆V =g2.4945.194.33可得每次注射量為 G=0.05Kg由表查得 PVC 材料的潛熱為kgkji/25.163設(shè)注射時(shí)間為，冷卻時(shí)間為，開模取塑件的時(shí)間為s5 . 2s1 .10s7第四章 模具設(shè)計(jì)40由此得到塑件的注塑周期為s20 因此，每小時(shí)的注塑次數(shù)為次180203600n將以上數(shù)據(jù)代入公式maxmin()180 1.047(18020)163 0.052947.8PEQniGnCttLGkj 2通過自然冷卻傳導(dǎo)傳出的熱量：通過由 PRO/E 對(duì)其模具面積的計(jì)算可得模具側(cè)面的面積，對(duì)合面積20.14Fmm 20.0067Fmm 再由設(shè)定的得開模率為：、202.510.1)/ 200.37（故得散熱面積：0.140.370.0060.1