模具-彎管接頭塑料模設計(DT有相同圖紙-待刪除)

模具-彎管接頭塑料模設計(DT有相同圖紙-待刪除),模具,彎管,接頭,塑料模,設計,dt,相同,圖紙,刪除 鍵入文字畢業(yè)設計說明書塑料彎管注射模具設計學生姓名： 張洪博 學號：0903034247 學 院： 材料科學與工程學院 專 業(yè)： 高分子材料與工程 指導教師： 王燕 2013年6月中北大學2013屆畢業(yè)設計說明書塑料彎管注塑模具設計摘要本文研究的是90帶螺紋的塑料彎管及其注射成型的總體設計過程。彎管成90直角，因此側(cè)向分型抽芯是研究的重點。塑料彎管上有一段螺紋，本研究采用的是比較簡單輕便的設計模式，因此采取了瓣合模的成型方式。因為不使用復雜的脫螺紋裝置，這一點對于螺紋類的制品具有指導意義。本文選擇了正確的注塑機型號，采用PROE進行模具的體積確定與分型面的選擇，決定采取一模四腔的方式，這將會快速的提高生產(chǎn)量與生產(chǎn)效率。本研究成功設計，將會為以后的彎管類塑料提供極高的參考價值，并且對于生產(chǎn)有很高的經(jīng)濟效益。關鍵詞：塑料彎管，側(cè)向分型抽芯，瓣合模Plastic pipe injection mold designAbrtractThis paper studies a 90-degree bend with thread and plastic injection mold of design process.The bend has a 90-degre .So the focus of the study is side parting core pulling.There was a thread on plastic pip.This study uses a simple design patterns.So flap spotting is the better method .Because which avoid the complex the installation of the unscrewing,which gives a guiding significance for the products of thread. By selecting the right injection molding machine type.Using PROE determine the volume of the mold and parting line selection.It is to decide taking a mold with a four cavity, which would rapidly increase the production capacity and production efficiency.Successful design of this study will be for the future of plastic pipe classes provide a high reference value, and for the production of high economic efficiency. Key words:plastic pipe,side parting core pulling,flapclamping目錄1 前言12塑件結(jié)構與原材料工藝分析32.1 帶螺紋塑料彎管的設計32.1.1 塑料彎管的立體示意圖32.1.2 塑料彎管的二維視圖32.1.3 塑料彎管的結(jié)構尺寸特征分析32.2 塑料彎管原材料的選擇分析42.2.1 塑料的原材料的選擇42.2.2 硬質(zhì)聚氯乙烯的性能指標43成型工藝方案的確定53.1 塑件分型面的確定53.2 型腔數(shù)量以及分布方式的確定63.3 注塑機的選擇與參數(shù)校核63.3.1 注塑量的計算63.3.2 注塑機型號的確定73.3.3 型腔數(shù)量的校核83.3.4 最大注射量的校核83.3.5 鎖模力的校核93.3.6 注射壓力的校核93.3.7 開模行程的校核93.3.8 噴嘴尺寸的校核103.3.9 定位孔直徑的校核114 澆注系統(tǒng)的設計124.1 主流道和主流道襯套以及定位環(huán)的設計124.2 分流道的設計134.2.1 分流道的設計原則134.2.2 分流道的形狀尺寸確定134.2.3 分流道的形狀尺寸以及分布144.3 澆口的設計154.3.1 澆口的設計原則154.3.2 澆口的形狀尺寸確定164.3.3 澆口的位置174.4 剪切速率的校核174.5 尺寸的優(yōu)化校核184.6 冷料井的設計194.7 排氣槽的設計205 成型零件的設計215.1 成型零件的三視圖215.2 成型零件工作尺寸的計算原則225.3 成型零件尺寸的計算245.3.1 型腔型芯尺寸的計算245.3.2 螺紋型環(huán)的計算265.4 型芯之間的中心距的計算285.5 型腔壁厚的設計296 側(cè)向分型抽芯機構的設計326.1 抽芯力的計算326.2 斜導柱的設計326.2.1 斜導柱的機構設計326.2.2 斜導柱傾斜角的確定336.2.3 斜導柱的尺寸計算336.2.4 斜導柱的示意圖356.3 側(cè)滑塊的設計356.4 導滑槽的設計366.5 楔緊塊的設計366.6 滑塊定位裝置的設計377 合模導向和定位機構388 塑件脫模機構的設計408.1 脫模機構的設計準則408.2 脫模力的計算418.3 推桿的設計428.3.1 推桿的設計原則428.3.2 推桿的尺寸的計算：428.3.3 推桿的形狀與尺寸438.4 復位桿的設計438.5 拉料桿的設計449 冷卻系統(tǒng)的設計459.1 模具溫度設計的原則459.1.1 模具溫度與制品質(zhì)量的關系459.1.2 冷卻效率對生產(chǎn)效率的影響及其提高的辦法469.1.3 冷卻系統(tǒng)設計原則469.1.4 降低入水與出水的溫差469.2 模具冷卻系統(tǒng)設計計算479.2.1 塑料注射量的計算479.2.2 制品所需冷卻時間的計算479.2.3 冷卻水體積流量的計算479.2.4 水孔直徑的選擇489.2.5 冷卻水在管道內(nèi)的流速489.2.6 冷卻水流動狀態(tài)的校核499.2.7 冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h499.2.7 計算冷卻水通道的導熱總面積A499.2.8 計算模具所需冷卻水管道的總長度L499.2.9 冷卻水路的根數(shù)x,4910.模板尺寸的選擇5112.裝配圖的設計52參考文獻55致謝56V1 前言我國的模具行業(yè)將會在“十二五”期間迎來有一個蓬勃發(fā)展階段1?！笆濉币?guī)劃中曾明確提出，未來要走綠色智能環(huán)保的新型工業(yè)化道路，而對我國模具行業(yè)來說，在“以塑代鋼”、“以塑代木”的大力倡導下，塑料模具產(chǎn)品的市場需求量將快速增長。 據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，我國目前人均塑料消費量僅為發(fā)達國家的1/3，在提倡綠色環(huán)保發(fā)展的大背景下，未來市場需求空前廣闊。專家預計，“十二五”期間我國塑料模具制品行業(yè)仍將會保持高速發(fā)展，會維持年均15%的市場增長率。毋庸置疑，塑料模具的蓬勃發(fā)展，這將給我國模具產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級帶來新的動力?！笆濉逼陂g，我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)智能模具制造裝備發(fā)展的總目標是以發(fā)展智能化模具來帶動高效、精密、高性能模具總體水平的提高，以滿足“智能制造”配套要求來帶動模具為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)服務總體水平的提高，使智能模具水平得到大幅度的提升，為我國模具行業(yè)到2020年步入世界模具強國奠定堅實的基礎。據(jù)悉，具體目標為：第一，要以智能化模具為主要代表的高效、精密、高性能模具的水平，中長期目標是要達到國際先進水平，“十二五”期末首先要使智能化模具水平能基本滿足智能制造所需。第二，以智能化模具為主要代表的高效、精密、高性能模具占模具總量的比例從目前的約35%，達到“十二五”期末的40%以上，進而達到50%以上的中長期目標。第三，不斷縮短模具生產(chǎn)周期、提高模具使用壽命和穩(wěn)定性，首先達到“十二五”期末生產(chǎn)周期比現(xiàn)在縮短20%30%，使用壽命比現(xiàn)在提高20%30%，用模具制造精細化來提高可靠性和穩(wěn)定性。第四，要不斷提高數(shù)字化、信息化水平?！笆濉逼谀┦股a(chǎn)高效、精密、高性能模具的企業(yè)基本實現(xiàn)CAD/CAM/CAE/PDM一體化，并有40%以上企業(yè)基本實現(xiàn)信息化管理。第五，模具自動化生產(chǎn)是重要的發(fā)展方向，目前尚處于試驗實踐階段，到“十二五”期末爭取有5家以上的模具企業(yè)可實現(xiàn)模具自動化生產(chǎn)，并在模具智能網(wǎng)絡化制造技術、管理方面有重大突破。注塑模具在國外的發(fā)展也進入到了一個更加高級的發(fā)展階段2。國外在高速集成，智能化，小型化，個性化和基于環(huán)保的理念方面有重大的突破。第一，在CDA，CAE，CAM等3方面外國擁有更加成熟的技術和培訓，國外的工業(yè)化更加成熟信息化的成都也更高。這些只能軟件的運用使得模具朝向智能化集成化發(fā)展。第二，模具設計從低精度，簡單形狀向高精度，復雜形狀以及高性能方面進行發(fā)展。這也是未來模具發(fā)展的重要方向。第三，模具的標準化，系列化以及專業(yè)化將會更加完善。第四，全面質(zhì)量管理在日本等發(fā)達國家已經(jīng)完全實施。質(zhì)量管理可以對產(chǎn)品的設計，制作以及注塑成型工藝方面有很重要的運用。第五，國外已經(jīng)從單純的模具設計本身延生到對模具的結(jié)構優(yōu)化設計方面，試圖通過結(jié)構的優(yōu)化達到高性能的產(chǎn)品。國外已經(jīng)從注塑模具的工藝性分析從實踐經(jīng)驗階段發(fā)展到理論分析。國外更加專注于運用Moldflow等4軟件進行模具的提前分析。解決了原料的浪費和避免耗費資源的問題。我們國家的模具設計方面在“十二五”規(guī)劃結(jié)束后將會在模具的高效高精度高性能方面取得進步。因此本研究的重心也在于實踐“十二五”規(guī)劃的發(fā)展目標。并且基于國際視野設計的90直角彎管來進行模具設計。2 塑件結(jié)構與原材料工藝分析2.1 帶螺紋塑料彎管的設計2.1.1 塑料彎管的立體示意圖本課題研究了90直角彎管并且?guī)饴菁y的塑料彎管的設計。彎管的立體PROE圖如圖2.1。圖2.1 塑件結(jié)構示意圖2.1.2 塑料彎管的二維視圖本研究設計的90直角彎管的二維主視圖如圖2.2。圖2.290塑料彎管主視圖2.1.3 塑料彎管的結(jié)構尺寸特征分析本研究設計的是90塑料彎管5。彎管呈現(xiàn)直角的構型，在成型的過程中應該進行側(cè)向分型抽芯機構來進行分型，塑料彎管有一段外螺紋，螺紋的參數(shù)是M5025gSLH6。螺紋的成型用瓣合模來進行成型。因此本研究將會使用到側(cè)向分型抽芯機構以及瓣合模。設計有一定的難度。2.2 塑料彎管原材料的選擇分析2.2.1 塑料的原材料的選擇選擇硬質(zhì)聚氯乙烯作為塑料彎管的原材料7，簡稱UPVC。作為具有較好的抗拉抗壓強度,耐腐蝕性優(yōu)良,價格在各類塑料管中最便宜但低溫下較脆。廣泛應用在用于住宅生活、工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)的供排水、灌溉、供氣、排氣用管、電線導管、雨水管、工業(yè)防腐管等方面。在管件方面UPVC有著非常好的性能。（1）物理性能優(yōu)良，UPVC管材、管件耐腐蝕，抗沖擊強度高，流體阻力小，不會結(jié)垢 ，內(nèi)壁光滑，不易堵塞，并達到建筑材料難燃性能的要求，耐老化，使用壽命長。室內(nèi)以及埋地使用壽命可達50年以上，戶外使用達50年。（2）重量輕，便于運輸、儲存和安裝，有利于加快工程進度和降低施工費用。（3）節(jié)省建筑費用，使用UPVC管材、管件比使用同樣規(guī)格的鑄鐵管道系統(tǒng)造價低，且便于維修。2.2.2 硬質(zhì)聚氯乙烯的性能指標聚氯乙烯的性能參數(shù)如表2.1。表2.1UPVC的性能參數(shù)性能參數(shù)UPVC性能參數(shù)UPVC密度g/cm31.4氧指數(shù)42吸水率0.070.4收縮率%0.10.5比熱容/（KJ/kg）1.842脫模度數(shù)3050抗拉強度/MPa4550玻璃化轉(zhuǎn)變溫度/85折射率硬質(zhì)成型品1.521.55成型溫度/160190熱導率/104kw/（m.）黏流態(tài)溫度/1.59180熱擴散系數(shù)/107（m2/r）拉伸模量/GPa0.613.33 成型工藝方案的確定3.1 塑件分型面的確定分開模具取出塑件的面，通稱為分型面8。注塑模有一個分型面和多個分型面的模具，分型面的位置有垂直于開模方向，平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。分型面的形狀有曲面和平面。分型面的設計是否恰當，對制件，操作難易，模具的復雜性有很大的影響，主要考慮三點：（1）塑件從模內(nèi)取出，一般只采用一個與注射機開模運動方向相垂直的分型面，特殊情況下才采用較多的分型面。應該設法避免與開模方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和側(cè)向抽芯，因為這會增加模具結(jié)構的復雜程度。為此安排塑件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模方向相垂直或傾斜的方向有側(cè)凹或側(cè)孔。（2）分型面形狀的決定：分型面的形狀一般是與注射機開模方向相互垂直的平面。（3）分型面位置的選擇：除了必須開設在斷面輪廓最大的地方才能使塑件順利地從型腔中脫出外還要考慮四個因素：第一，因為分型面處不可避免的留下溢料痕跡，或拼合不準確的痕跡，故分型面最好不要選在制品表面光滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。第二：從制件的推出裝置方面考慮，分型面要盡可能留在動模邊。第三：從保證同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好把同心度的部分放在模具分型面的同一側(cè)。第四：有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當采用自動側(cè)向分型抽芯的時候，除了液壓抽芯能獲得較大的側(cè)向抽芯距離外，一般的分型側(cè)向抽芯機構都比較小。分析本塑件的結(jié)構與特征，確定它的分型面的位置處于平面所在的位置如圖3.1。圖3.1 塑件的分型面3.2 型腔數(shù)量以及分布方式的確定注射模具型腔數(shù)目的確定，與現(xiàn)有注塑機的規(guī)格、所要求的塑件質(zhì)量、塑件的幾何形狀（有無側(cè)抽芯）、塑件成本及交貨期等因素有關。從經(jīng)濟角度出發(fā)，訂貨量大時可選用大型機、多型腔模具，對于小型制件，型腔數(shù)量可由經(jīng)驗決定。當尺寸精度和重復性精度要求很高時，應盡量減少型腔數(shù)目，在滿足其它要求的前提下盡量采用單型腔模具。針對于本設計的塑件，由于尺寸精度和重復性精度要求不高，而且是大量生產(chǎn)，因而擬采用一模多腔，同時考慮到塑件上有側(cè)向抽芯，為使模具結(jié)構簡單，采用一模四腔較為合適。型腔的布置涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機構的設計、模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計及模具在開合模時的受力平衡等問題，因此在設計中應根據(jù)各方面的情況進行綜合考慮，并在設計中進行必要的修改，已達到較為完善的結(jié)果。在本設計中，由于塑件需側(cè)向抽芯，并且是一模四腔，著重考慮抽芯機構的結(jié)構，因而采用平衡式排列布置,如圖3.2。圖3.2型腔的分布3.3 注塑機的選擇與參數(shù)校核3.3.1 注塑量的計算注射模具是安裝在注射機上使用的。在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選用的注射機有關技術參數(shù)有全面了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。注射機為塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種。注射成型時注射模具安裝在注射機的動模板和定模板上，由鎖模裝置進行合模并且鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。本模具采用一模四腔的結(jié)構進行設計。澆注系統(tǒng)的凝料體積一般按照實際情況選取，該模具設計選擇四個塑件的總體積容量的20%進行預估計算。將設計好的塑件通過PROE軟件的測量。單個塑件的體積為47734.8mm3。取UPVC的密度為1.4g/cm3。那么單個塑件的質(zhì)量可以進行如下計算。m=47.7348cm31.4g/cm3=66.8g。四個塑件需要的總共注塑容量是V：V=447.7348cm3=190.9cm3。加上澆注系統(tǒng)的凝料的設計注塑量V1：V1=1.2190.9cm3=229cm3。四個塑件總共需要的塑料質(zhì)量M：M=466.8g=267.3加上凝料系統(tǒng)總共的注塑質(zhì)量M1：M1=1.2M=1.2267.3g=320.7g。模具設計的時候。塑件成型的塑料熔體總量或質(zhì)量在需要在注射機額定量的0.5倍到0.8倍。由此可以確定注射機的體積應該在286.4cm3到458.2cm3。3.3.2 注塑機型號的確定在體積容量足夠的前提下，還需要依靠鎖模力來進行綜合的選擇注塑機的型號9。塑件在分型面上的投影面積約為A塑件=4200mm2。流道凝料在分型面上的投影面積可以按照塑件的0.2倍到0.5倍來取得，因此本澆注系統(tǒng)的投影面積按照0.2倍約為A澆注=840mm2。在分型面上的投影：A分=A塑件+A流道=4200mm2+840mm2=5040mm2A總=45040mm2=20160mm2F額F脹=A分P型分=20160mm232MPa=645.1KN式中：F額注射機的公稱鎖模力（N）；A分塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和；P型為型腔內(nèi)熔體壓力，取P型=32MPa；結(jié)合上述的情況，選擇注射機的型號為：海天HTF200X/1。該注射機的主要技術參數(shù)如表3.1。表3.1注射機HTF200X/1的技術參數(shù)技術參數(shù)內(nèi)容技術參數(shù)內(nèi)容結(jié)構類型理論注射量/cm3臥式412拉桿間距/mm移模行程/mm510510470螺桿直徑/mm50最大模具厚/mm550注射壓力/MPa170最小模具厚/mm200注射速率/g/r152鎖模形式雙曲肘鎖模力/KN2000定位孔直徑/mm160螺桿轉(zhuǎn)速/r/min0-150噴嘴球半徑/mm10塑化能力/g/r24噴嘴孔直徑/mm33.3.3 型腔數(shù)量的校核為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證精度，模具設計前應合理的確定型腔的數(shù)目。按照注射機的最大注射量校核型腔的數(shù)量：n0.8Vg-VjVn （式3.1） 其中：Vg注射機最大注射量/cm3；Vj-澆注系統(tǒng)凝料量/cm3；Vn單個塑件的容積/cm3；通過上面的計算知道單個塑件的體積為47.7cm3；澆道凝料的體積為38.1cm3。而凝料的容量和最小注射量應不小于注射機額定最大注射量的20%，故可得,n=6.1，所以型腔的數(shù)目取：n=4。3.3.4 最大注射量的校核在注射中，塑件的總重量加上澆注系統(tǒng)的重量不應該超過注射機規(guī)定的克數(shù)。在額定注射量的80%以內(nèi)。V實際=229.1cm3V注射機=412cm3=V實際V注射機=229.1412=55.63% （式3.2）由此可見，最大的注射量滿足要求。3.3.5 鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向方向的很大推力，其大小等于制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應小于注射機的額定鎖模力T合，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：FA分P型分 （式3.3）式中：F注塑機額定鎖模力，F(xiàn)=2000KN； P型為型腔內(nèi)熔體壓力（MPa），P型=32MPa； 代入數(shù)據(jù)得:A總P型分=20160mm232MPa=645.1KNP （式3.4）式中：PmaxP注塑機的最大壓力Pmax=170MPaP-塑件需要的成型壓力；制品成型時所需的注射壓力一般很難確定，它與塑料品種，注射機類型，噴嘴形式制品的形狀的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素相關。在確定制品的注射壓力的時候，一般采取類比法。UPVC的注射壓力要小于140Mpa。由此可知，注塑機符合要求。3.3.7 開模行程的校核注射機的開模行程是有限制的，取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機的最大開模距離。開模距離分為兩種情況。本設計按照注塑機最大開模行程與模厚無關的時候進行校核，開模行程按照下面進行校核：S=H1+H2+510（mm）式中：H1-塑件頂出距離，mm；H2-塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，mm；S-注射機的最大開模行程，mm；對于帶有側(cè)向抽芯機構的模具，分型抽芯動作是由斜導柱完成的，這時模座行程S的計算還必須考慮分型抽芯機構的抽拔距離，當HeH1+H2，模座行程可由公式SHe+510（mm）進行計算。本塑件采取的是側(cè)向分型抽芯機構。最小開模行程是指抽出側(cè)滑塊所必須的開模運動距離。由于本模具設計的滑塊與開模運動方向一致。因此根據(jù)公式：S=Hetan式中：S-為滑塊移動的距離；He-為所需要的開模行程；-是傾斜角，在本設計中選擇為20；S=54.5mm；計算出He=136mm；根據(jù)H1+H2=25mm+80mm149.73mm；因此He+510（mm）=136mmS=470mm；3.3.8 噴嘴尺寸的校核為了使注塑模具能夠合理的安裝在注塑機上并且生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設計模具時候必須校核注塑機上與模具安裝有關的尺寸。因為不同型號和規(guī)格的注塑機，其安裝模具部分的形狀與尺寸各不相同。一般情況下設計模具時候應該校核的部分包括噴嘴尺寸，定位圈尺寸，最大模具厚度，最小模具厚度，模具板上的螺孔尺寸等。這里先對噴嘴尺寸進行校核。其他的校核需要在模具結(jié)構設計完成以后進行校核。注射機噴嘴前端的球面半徑r和孔徑d與模具澆口套的球面半徑R及小孔徑D應該吻合，以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。它們一般應該滿足下列關系：R=r+(12)mm；D=d+(0.51)mm；如果Rr，將會出現(xiàn)死角，而積存塑料，使得主流道的塑料凝料將無法脫出。所以注射機噴嘴尺寸是標準。模具的制造以它為準則。該模具r=10mm取R=11mm，符合要求。該模具d=3mm，取D=3.5mm，符合要求。選擇主流道的單邊斜度=1.5。3.3.9 定位孔直徑的校核澆口套與為了保證模具主流道中心線與注射機噴嘴中心線相重合，注射機固定模板上設計有定位孔，模具的定模板上應該設計凸起的定位圈，兩者按照H9/f9間隙配合。為了讓定位圈直徑與注射機定位孔配合，應該按選用注射機的定位孔直徑確定。定位環(huán)與注射機定模固定?？紫嗯浜?，配合精度為H11/b11，以便于裝模。定位圈用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上。注射機的定位孔直徑為160mm。因此定位圈的直徑也選取160mm；4 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)控制著塑件在注塑過程中充模和補料兩個重要的階段，對塑件的質(zhì)量關系影響極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔人口為止那一段流道。澆注系統(tǒng)包括：主流道,分流道,澆口,冷料井幾部分組成。澆注系統(tǒng)的設計原則主要有六條：（1）對模腔的填充迅速有序；（2）可同時充滿各個型腔；（3）壓力和熱量損失最??；（4）可能消耗較少的塑料；（5）夠使型腔順利排氣；（6）注系統(tǒng)凝料容易與塑件分離或切除；（7）不會使冷料進入型腔；口痕跡對塑件外觀影響小。4.1 主流道和主流道襯套以及定位環(huán)的設計主流道是指注機噴嘴在同一軸心線上，物料在流道中不改變方向，主流道形狀一般為圓錐形或圓柱形。由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰觸，所以設計成獨立的主流道襯套，選用優(yōu)質(zhì)的剛才制作并提高硬度。主流道襯套要求承受交變應力，主流道應專門開設在主流道襯套上。由于主流道要與高溫的塑料和噴嘴反復接觸和碰撞，所以模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。當主流道貫穿幾塊模板時，若無主流道襯套，則模板間的拼合縫可能溢料，以至主流道凝料無法脫出，有時將主流道襯套大端的圓盤凸出定模板端面510mm，并與注射機定模板的定位孔成間隙配合，起定位環(huán)作用。也常有將模具定位環(huán)與主流道襯套分開設計的。本模具的定位環(huán)與主流道襯套分開設計。主流道以及定位圈的尺寸確定。按照選用的注塑機設計主流道的小端直徑d=3.5mm；主流道小端球面半徑r=11mm；主流道的斜度選擇=1.5；定位環(huán)的外徑根據(jù)注射機的定位環(huán)的大小選擇160mm的標準件，如圖4.1。圖4.1流道襯套4.2 分流道的設計4.2.1 分流道的設計原則分流道是主流道與澆口之間的一段將塑料熔體沿分型面引入各個型腔的那一段流道，因此它開設在分型面上，分流到的斷面可以呈圓形、半圓形、梯形、矩形、U字形，它可以由動模和定摸兩邊的溝槽組成，如圓形，也可單開在定?；騽幽Ｒ粋?cè)，如梯形、矩形等。設計原則：（1）充模要保證融合線最?。唬?）對熔體流動的阻礙盡可能?。唬?）所占注射重量比盡可能?。唬?）易于脫模；（5）分流道長度在工藝條件允許下應盡可能短，以保證將壓力溫度以及材料的損耗為最??；（6）分流道橫截面所選的尺寸應使冷卻時間等于或略大于塑件的冷卻時間，只有這樣才能在塑件固化前保證足夠的保壓壓力。4.2.2 分流道的形狀尺寸確定 長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。從輸送熔體時減少壓力損失和熱量損失出發(fā)應力求縮短。 斷面尺寸視制品大小、塑料品種、注射速率以及分流道的長度而定。圓形分流道的直徑一般在510mm之間變動；但對于流動性特別好的PP、PA等，當分流道很短時，可小到2；對于流動性特別差的塑料，可大于10。實驗證明，對多數(shù)塑料，分流道直徑在56mm以下時，對流動性影響較大。但在8以上時，再增大其直徑對流動性的影響就很小了。因為塑件的質(zhì)量小于200g。因此用以下公式進行計算：D=0.2654W4L （式4.1） 式中：W-塑件的質(zhì)量，g;L-流道的長度，mm；分流道的設計分為兩部分，第一部分為主分流道，第二部分分流道為直接連接塑件的分流道。形狀為梯形。底面為w，h=23w，x=34w； （1）第一部分分流道D1=0.265480.5493mm=7.4mm按照當量面積相等D122=（34w1+w1）23w1w1=8.6mm；h1=5.7mm；x1=6.5mm；（2）第二部分分流道D2=0.265480.5429mm=5.5mm按照當量面積相等D222=（34w2+w2）23w2w1=6.4mm；h1=4.3mm；x1=4.8mm；4.2.3 分流道的形狀尺寸以及分布分流道的分布如圖4.1。分流道的尺寸如圖4.2，4.3。圖4.1 分流道的分布圖4.2 第一部分分流道的截面尺寸圖4.3 第二部分分流道的截面尺寸4.3 澆口的設計4.3.1 澆口的設計原則澆口指流道末端將塑料引入型腔的狹窄部分，是進入型腔的門戶，一般說來，其斷面尺寸比分流道斷面尺寸小，長度也短，起著控制料流速度，補料時間的作用，其斷面形狀常見的有圓形、矩形。澆口是連接分流道和型腔或者說是塑件的橋梁，是整個澆注系統(tǒng)的最薄點。其形狀和安放位置應根據(jù)各種實際需要來確定。澆口在塑件上開設的位置與數(shù)目，對制品的質(zhì)量影響很大。因此在選擇澆口位置與數(shù)目時，應對塑料熔體在流道和型腔中的流動狀況，填充順序、排氣、補縮等作全面考慮，以獲得盡可能好的制品質(zhì)量。設計的原則有六個：避免在制件上產(chǎn)生缺陷；有利于流動、排氣和補縮；減少熔接痕，增加熔接牢度；取向方位對制品性能的影響；考慮流動距離比；防止料流將型芯或嵌件擠歪變形。4.3.2 澆口的形狀尺寸確定本模具的設計采用邊緣澆口10，邊緣澆口一般開設在分型面上，從制件的邊緣進料，邊緣澆口具有矩形或接近矩形的形狀，其優(yōu)點是便于機械加工，且易于保證加工的精度，而且試模的時候尺寸易于調(diào)整，適于各種塑料，其最大的優(yōu)點是可以調(diào)整充模的剪切速率和澆口的封閉時間。澆口封閉時間即補料時間，主要由澆口的厚度決定。當厚度決定后，根據(jù)塑料的流動性能選擇適當?shù)募羟兴俾屎土鲃铀俣?，再依?jù)制品的重量確定澆口的寬度。澆口的深度h為：h=k式中：-制品厚度，mm；k-材料系數(shù)，UPVC的系數(shù)選擇0.9。h=k=0.94=3.6mm；澆口的寬度可按下式進行計算:=kA30式中：A-凹模邊型腔表面積，即塑件外表面積，mm2。本模具的澆口的尺寸計算為：=kA30=0.912777.930=3.39mm塑件邊緣澆口的典型尺寸為深度0.52.0mm，寬1.55mm，澆口臺階長度0.52.0mm。按照塑件易于修模以及經(jīng)驗確定澆口的深度尺h=1.5mm；寬度w=2；長度L=1mm。澆口的截面如圖4.4。圖4.4 澆口的截面尺寸4.3.3 澆口的位置澆口的位置如圖4.5所示。圖4.5 澆口的位置4.4 剪切速率的校核（1）確定注塑的時間一次注入模具的總體積V1：V1=1.2190.9cm3=230cm3；實際注射質(zhì)量M1：M1=1.4M=1.4230g=322g；由此確定T=3s。（2）主流道剪切速率的校核主流道的體積流量的計算：Qv主=229.1cm33=77cm3/r主流道的剪切速率的計算：=3.3qvRn3 （式4.2）主=3.6103（3）分流道剪切速率的校核第一部分分流道的剪切速率的計算：q1分=V分+V澆口+2V塑件3=35.3cm3分流道的當量直徑的計算（B11+B12）h/2=R1分流道2R1分當量=3.7mm1分=7.32102第二部分分流道當量計算q2分=V分+V澆口+V塑件3=17cm3（B21+B22）h/2=R2分流道2R2分當量=2.75mm2分=8.59102（4）澆口的剪切速率的計算：q澆=V澆口+V塑件3=16cm3澆口的當量直徑wl=R澆口2R澆口=0.97mm澆口=1.931044.5 尺寸的優(yōu)化校核按照允許流動阻力優(yōu)化分流道尺寸，在型腔模具中要降低流動阻力，應該使分流道盡量短而且轉(zhuǎn)彎少。此外分流道的斷面尺寸要足夠大，以降低壓力損失和溫度損失，縮短充模時間，使得能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。但是粗大的流道也會增加冷卻時間和增加澆注系統(tǒng)的凝料。比較合理的方法是根據(jù)塑件的大小和形狀設置一定的充模時間，通常在型腔入口處設定一適當?shù)膲毫1，根據(jù)注塑機壓力p確定澆注系統(tǒng)的壓力降p2，（p2=p-p1），本注塑機給出的注塑壓力是170MPa，中型塑件的入口處大壓力大概需要50MPa。通過示差法可以得出最小的尺寸。根據(jù)本塑件的澆注澆注系統(tǒng)的形狀分布。根據(jù)公式：p=i=14pi=i=148aiLiqviRi4p2 （式4.3）式中：Li-流道各段長度；Ri4-各段流道半徑；qvi-各段流道體積流量；ai-各段流道中的體積流量；壓力降的校核：根據(jù)壓力降的公式：p=i=14pi=i=148aiLiqviRi4p2當剪切速率在163時候的表觀粘度依次是：90Par；1000Par；1100Par；32Par11。p=(890880.1772.825410-4+8100090.90.135.33.7410-4+81100290.1172.75410-4+8321.50.1160.97410-4)Pa=94.4Mpa120MPa由此可見分流道的布置以及大小的選擇符合壓力降的需求。4.6 冷料井的設計臥式或立式注射機用模具的冷料井，設在主流道正對面的動模上，直徑稍大于主流道大端直徑，以利冷料流入。冷料井底部常作成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料井兼有分模時將主流道凝料從主流道中拉出附在動模邊的作用。在分流道的末端，為了防止冷料進入模具，因此也需要開設冷料井。本模具的設計采用的是冷料井底部帶有推料桿的設計模式。設計的樣式是倒錐形冷料井，冷料的推桿固定在推板上，分模的時候依靠倒錐起拉料作用，然后再強制脫出。這是基于主流道不需要左右移動，容易實現(xiàn)自動脫模。冷料井的示意圖如圖4.6所示。圖4.6 冷料井4.7 排氣槽的設計當塑料熔體注入型腔時候，如果型腔里面原有氣體，蒸汽等不能順利排出，將在制品上形成氣孔,銀絲,灰霧,接縫,表面輪廓不清晰，型腔不能完全充滿等弊病，同時還會因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動前沿物料溫度過高，黏度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕。而且型腔內(nèi)氣體產(chǎn)生的反壓力會降低充模速度，影響周期和產(chǎn)品數(shù)量。因此設計產(chǎn)品的時候排氣系統(tǒng)的設計是必須考慮的問題。排氣槽的設計一般采取四種方法進行。（1）利用分型面或配合間隙排氣：對于一般的小型塑件，當不采用特殊的高速注射時，可利用分型面或利用推桿與孔，推管與孔，脫模板與型芯，活動型芯與孔的配合間隙排氣。（2）開設專用的排氣槽：對于大型塑件或告訴注塑模，應開設專用的排氣槽，最常見的是在型腔周邊的分型面上開設排氣槽，槽深在0.010.03mm之間變化，寬約0.020.03mm。對于具體塑料還需要按照實際情況進行分析。（3）用多孔燒結(jié)金屬排氣：如果制品形狀特殊，型腔最后充滿的部位遠離分型面和推桿而無法排氣時，可在型腔表面氣體聚集處鑲嵌圓形的燒結(jié)金屬排氣。（4）負壓及真空排氣：通過冷卻水道排氣是在負壓冷卻技術基礎上發(fā)展起來的新技術。模具內(nèi)冷卻水通過特殊的容積泵抽吸流動，因此整個冷卻水道在負壓下操作，型腔內(nèi)的氣體通過排氣間隙從冷卻水道中隨水帶出，其中最好的辦法就是通過推桿間隙排氣，推桿穿過冷卻水道而與型腔相通。本塑件由于比較小型，不需要開設專門的排氣槽。因此依靠分型面的粗糙程度進行排氣。5 成型零件的設計構成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括凹模,凸模,型芯,鑲塊以及各種成型桿，各種成型環(huán)。由于型腔直接與高溫高壓塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強度,剛度,硬度以及耐磨性，以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4m以下），以保證塑料制品表面的光亮美觀,容易脫模。對于容易產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯乙烯，還應該選用腐蝕性的鋼材或者表面鍍鉻。本模具的凹模形狀簡單，容易加工，并且為了保證模具的精確尺寸，因此選擇整體式凹模。型芯采用組合式進行成型的設計。5.1 成型零件的三視圖本模具采用的型芯的設計是整體式型芯。型芯的主視圖如圖5.1。俯視圖如圖5.2。本設計是整體型腔，型腔的俯視圖如圖5.3。圖5.1 型芯的主視圖圖5.2 型芯的俯視圖圖5.3 動模型腔的俯視圖5.2 成型零件工作尺寸的計算原則所謂工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸12。主要有型芯和型腔的徑向尺寸（包括矩形或異形型芯的長和寬），型芯和型腔的深度尺寸，中心距尺寸等。任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安裝中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度要求較高。在設計模具時，必須根據(jù)制品的尺寸和精度要求來確定相應的成型零件的尺寸和精度等級。影響塑料制品精度的因素較為復雜，主要有以下四個方面：第一：與成型零件制造公差有關，顯然成型零件的精度越低，生產(chǎn)的制品的尺寸精度也越低。第二：設計模具時，估計的塑料收縮率與實際收縮率的差異和生產(chǎn)制品時收縮率的波動值。第三：型腔在使用過程中不斷磨損，使得同一模具在新和舊的時候生產(chǎn)的制品尺寸各不相同。第四：模具可動成型零件配合間隙變化值。模具固定成型零件安裝尺寸變化值。塑件所可能出現(xiàn)的最大公差值為這些誤差值的總和。=z+c+r+j+a式中:塑件成型公差；z成型零件制造誤差；c型腔使用過程中的總磨損量；r塑料收縮率波動引起塑件尺寸變化值（包括工藝波動和材料批號變化所引起的波動和設計時收縮率估計的誤差）;j可動成型零件因配合間隙變化而引起制件尺寸變化值；a固定成型零件因安裝誤差而引起制件尺寸變化值。制品規(guī)定公差值應大于或等于以上各項因素帶來的累積誤差。1.成型零件制造公差的影響絕大多數(shù)的模具成型尺寸都是機械加工得到的，其加工誤差直接影響制品尺寸，精度相同的模具零件其制造公差數(shù)值與零件尺寸大小有一定關系。在0500mm以內(nèi)，按國家標準規(guī)定規(guī)定：z=ai=a（0.453D+0.001D）式中:z成型零件制造公差值，um；D成型零件的尺寸，mm；a常數(shù)，由加工精度等級決定； 組合式型腔的制造公差應根據(jù)尺寸鏈決定。實踐證明制造公差約占塑件總公差的1/3左右，因此在確定成型零件工作尺寸公差時可取塑件總公差的1/3。通常取GB1800-79中IT7IT10級精度作模具制造公差。2.型腔成型零件的磨損量磨損的形成：（1）塑料在型腔中的流動；（2）塑件脫模時與型腔壁的摩擦（主要）；（3）重新打磨、拋光。3.影響磨損量大小的因素：（1）與脫模方向垂直的面不計磨損；（2）磨損量隨模具使用壽命的增加而增加；（3）考慮塑料特性對磨損的影響；（4）模具材料的耐磨性與熱處理狀況的影響；（5）中小型塑件的模具，最大磨損量可取制件總公差的1/6（0.02mm0.05mm），對于大型塑件應取1/6以下。對于小型塑件來說，成型零件磨損對制件總公差影響較大，而大型制件則影響較小。4.成型收縮率的影響（1）設計選取的計算收縮率與實際收縮率的差異（系統(tǒng)誤差）；（2）生產(chǎn)制品時由于工藝條件波動，材料批號發(fā)生變化而造成制件收縮率的波動。（偶然誤差）。 收縮率波動引起尺寸變化值：r=(Smax-Smin)Lr式中：Smax塑料的最大收縮率；Smin塑料的最小收縮率；Lr塑料制件的名義尺寸；本設計按照平均收縮率進行計算。5.3 成型零件尺寸的計算5.3.1 型腔型芯尺寸的計算1.型腔徑向工作尺寸的計算型腔的徑向尺寸一共分為四個基本尺寸50mm，48.9mm，20mm，105.6mm。根據(jù)公式：LM=Lr+LrScp-34+z （式5.1）式中：LM型腔的基本尺寸（mm）；Scp塑料的平均收縮率，UPVC的收縮率取0.005；Lr塑件外形基本尺寸(mm)；z模具制造公差，這里取z=13；塑件尺寸公差值。L50=50+500.005-340.30+0.10mm=50.025+0.10mmL48.9=48.9+48.90.005-340.30+0.10mm=48.920+0.10mmL20=20+200.005-340.20+0.007mm=19.95+0.007mmL105.6=105.6+105.60.005-340.42+0.14mm=105.813+0.14mm2.型芯徑向尺寸型芯的徑向尺寸分為:20mm，9mm，54.51mm，97.6mm。根據(jù)公式：LM=Lr+LrScp+34+z （式5.2）式中：LM塑件的內(nèi)徑尺寸(mm)；Scp塑料的平均收縮率,Scp=0.005；Lr塑件內(nèi)徑基本尺寸(mm)；z模具制造公差，這里取z=13；塑件尺寸公差。L20=20+200.005+340.30-0.1mm=20.325-0.1mmL9=9+90.005+340.24-0.08mm=9.225-0.08mmL54.51=54.51+54.510.005+340.40-0.13mm=55.082-0.13mmL97.6=97.6+97.60.005+340.48-0.16mm=98.448-0.13mm3.型腔深度尺寸根據(jù)公式：HM=Hr+HrScp-23+z （式5.3）式中：Hr型腔的基本尺寸尺寸；25mm,22.87mm。HM型腔深度尺寸；z模具制造公差z=13；塑件尺寸公差；Scp塑料的平均收縮率,取0.005。H25=25+250.005-230.22+0.07mm=24.98+0.07mmH22.87=22.87+22.870.005-230.20+0.07mm=22.85+0.07mm4.型芯高度尺寸型芯高度的基本尺寸42mm，36.07mm。式中：HM=Hr+HrScp+23-z （式5.4）Hr型芯的基本高度尺寸；HM型芯高度尺寸；z模具制造公差，這里取z=13；塑件尺寸公差；Scp塑料的平均收縮率,取0.005。H42=42+420.005+230.26-0.08mm=42.38-0.08mmH36.07=36.07+36.070.005+230.24-0.08mm=36.410-0.08mm5.3.2 螺紋型環(huán)的計算1.螺紋型環(huán)的尺寸計算螺紋塑件從模具中成型出來后，徑向和螺距尺寸都要縮小。為了使螺紋塑件與標準金屬螺紋較好的配合，提高成型后塑件螺紋的旋入性能，成型塑件的螺紋型芯或型環(huán)的徑向尺寸都應考慮收縮率的影響，即適當縮小螺紋型環(huán)的徑向尺寸和增大螺紋型芯的徑向尺寸。由于螺紋中徑是決定螺紋配合性質(zhì)的最重要參數(shù)，所以計算模具螺紋大，中，小的徑向尺寸，均以塑件螺紋中徑公差中為依據(jù)。螺紋型環(huán)大徑尺寸計算公式：Dm大=（1+Scp）Dr大-中+z（式5.5）螺紋型環(huán)中徑尺寸計算公式：Dm中=（1+Scp）Dr中-中+z （式5.6）螺紋型環(huán)小徑尺寸計算公式：Dm小=（1+Scp）Dr小-中+z （式5.7）式中:Dm大螺紋型環(huán)大徑基本尺寸。Dm中螺紋型環(huán)中徑基本尺寸；Dm小螺紋型環(huán)小徑基本尺寸；Dr大塑件外螺紋大徑基本尺寸；在此處鍵入公式。Dr中塑件外螺紋中徑基本尺寸；Dr小塑件外螺紋小徑基本尺寸；Scp塑料平均收縮率。中塑件螺紋中徑公差，由于目前我國尚無專門的塑件螺紋公差標準，故可參照金屬螺紋公差標準中精度最低者選用。本模具查表GB/T1971981； z螺紋型環(huán)中徑制造公差，其值取15。本塑件有一個M50的外螺紋，設計的小徑為46.54mm，經(jīng)過計算其中徑為48.27mm，通過查詢，取其最小值公差值，得到中徑公差為0.09mm。由此進行如下計算：Dm大=（1+0.005）50-0.09+0.018mm=50.16+0.018mmDm中=1+0.00548.27-0.09+0.018mm=48.42+0.018mmDm小=（1+0.005）46.54-0.09+0.018mm=46.68+0.018mm2.螺距的計算塑件成型之后，螺距也會進行收縮，因此有必要對螺距的長度進行計算：根據(jù)公式：PM=（P+PScp）-z+z （式5.8）式中：PM-螺紋型環(huán)的螺距尺寸；P-塑件螺紋的螺距尺寸；z-螺紋型環(huán)的制造公差，取0.03；Scp-塑料的收縮率。經(jīng)過計算，得到PM=2.016-0.03+0.03mm。5.4 型芯之間的中心距的計算模具上型芯的中心距對應著制件上孔的中心距，模具上成型孔的中心距對應著制件上突出部分的中心距。制件上中心距尺寸公差標注一般采用雙向等值公差表示，模具上中心距的公差也用雙向等值公差表示。影響模具中心距的因素由有：制造誤差z，在坐標鏜床上加工孔時，軸線位置尺寸偏差不會超過0.0150.02mm，并與名義尺寸無關。若型芯與模具呈動配合，配合間隙會影響模具的中心距尺寸，對于一個成型桿來說，當偏移到極限位置時引起中心距的偏差為0.5j。型芯或成型孔中心距尺寸的計算根據(jù)公式：LM=Lr+LrScp標注上制造偏差后，得：LM=Lr+LrScp-z+z （式5.9）制造公差z應根據(jù)模具的精度，加工方法確定或取制件公差的四分之一。式中：LM-型芯之間的基本尺寸；Lr-型芯之間的尺寸；Scp-塑料的平均收縮率；z-模具制造公差，這里取z=13。LM=110+1100.005-0.14+0.14=110.55-0.14+0.14mm5.5 型腔壁厚的設計型腔應具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓。如果壁厚不夠，可表現(xiàn)為剛度不足，即產(chǎn)生過大的彈性變形值；也可表現(xiàn)為強度不夠，即型腔產(chǎn)生塑性變形甚至破裂。型腔壁厚計算以最大壓力為準。理論分析和實踐證明：對于大尺寸的型腔，剛度不足是主要矛盾，應按剛度計算；而小尺寸的型腔在發(fā)生大的彈性形變前，其內(nèi)應力就超過許用應力。因此應按強度進行計算。強度計算的條件是各種形式下的許用應力（如拉伸許用應力、彎曲許用應力）；剛度計算的條件則由于模具內(nèi)的特殊性，可以從以下三個方面加以考慮：從模具型腔不發(fā)生溢料的角度出發(fā)；從保證制件精度的角度出發(fā):最大彈性變形值可以取制件允許公差的五分之一左右，常見中小型制件公差為0.130.25mm（非自由尺寸）。因此允許彈性變形量為0.0250.05mm，視制件大小和精度等級而定；從保證制件順利脫模出發(fā)：塑料的收縮率較大