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南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 作 者： 董思建 學(xué) 號：088810202014 學(xué) 院： 江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計 題 目： 多功能筆架盒塑料件注射模具設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 2012 年 4 月 南 京 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） I 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要 本文詳細(xì)地闡述了多功能筆盒架注射模具的設(shè)計過程。設(shè)計了注射模具 中的各個系統(tǒng)，如澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向與定位機構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)，并對 塑料材料性能進(jìn)行了分析，選擇合適的注射機。根據(jù)塑件的產(chǎn)品數(shù)量要求， 以及結(jié)構(gòu)要求，該模具采用一模二腔。整個設(shè)計過程使用 UG 軟件進(jìn)行參數(shù)化 設(shè)計，使整個模具設(shè)計過程簡單明了。利用 Mlodflow 軟件進(jìn)行模流分析，為 模具設(shè)計和成型工藝的確定提供參照依據(jù)。使用 UG 軟件設(shè)計成型零件以及非 標(biāo)零件，從而進(jìn)行全方面的參數(shù)化設(shè)計，即對模具進(jìn)行分模、生成元件、裝 配、試模、開模、模架的選擇等設(shè)計工作。同時應(yīng)用 UG 軟件可快捷地將三維 圖轉(zhuǎn)化為二維工程圖，直接指導(dǎo)生產(chǎn)。針對塑件的特點，本模具設(shè)計了側(cè)抽 芯滑塊機構(gòu)，也構(gòu)成了本次模具設(shè)計的主要內(nèi)容。 關(guān) 鍵 詞 塑 料 模 具 側(cè) 抽 芯 注 射 模 注 射 機 模 架 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） II 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要 Title: Multifunctional pen rack box of injection mold design Abstract This paper expatiates a multi-function pen boxes frame injection mould design process. The design of injection mould includes pouring system, orientation and the position of the institutions, side parting and core-pulling mechanism. The plastic material properties are analyzed, and the injection machine is choosed appropriately. According to the number of plastic parts product requirements, and the structural requirements, the mould cavity with the two. The whole mould is designed by UG software, it makes the whole mold design process more simpler and clearer. Mlodflow software mold flow analysis can provides reference basis for the design and forming technology. Using UG software design molding parts and non-standard parts, and thus for all aspects of the parametric design, includes mold parting, and the formation of components, assembling, mode testing, mold opening, choice of formwork. At the same time using UG can easily transfer a 3d figure into a 2d engineering graphics, which can directly be used in producing. According to the characteristics of the plastic parts, the mould includes a side core-pulling slider mechanism, and this forms the main content of the design. Keywords plastic mold injection mold injection side core pulling machine mold 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） III 目 錄 前言 ...................................................................1 第一章 塑料模的功能 .................................................2 第二章 塑件成型工藝分析 ............................................3 2.1 擬定制品成型工藝 ..................................................3 2.2 熱塑性塑料聚丙烯的注射成型工藝 ....................................3 2.2.1 聚丙烯的注射成型工藝參數(shù) ......................................3 2.2.2 聚丙烯材料綜合性能分析 ........................................4 第三章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 ............................................5 3.1 分型面位置的確定 .................................................5 3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 ............................................6 第四章 注塑機型號的確定 ............................................7 4.1 注射量的計算 ......................................................7 4.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影及所需鎖模力的計算 ..................7 4.3 選擇注射機 ........................................................8 4.4 有關(guān)參數(shù)的校核 ...................................................10 第五章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計 ..................................12 5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................12 5.1.1 主流道設(shè)計 ...................................................14 5.1.2 分流道的設(shè)計 .................................................16 5.2 澆口的設(shè)計 .......................................................18 5.2.1 澆 口 設(shè) 計 的 技 術(shù) 要 求 .........................................18 5.2.2 澆口尺寸的確定 ...............................................20 5.3 冷料穴的設(shè)計 .....................................................21 5.4 拉料桿的設(shè)計 .....................................................22 5.5 澆注系統(tǒng)的平衡 ...................................................22 5.5.1 分流道平衡 ...................................................23 5.5.2 澆口平衡 .....................................................23 第六章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 ..................................24 6.1 模具各個板料尺寸的確定 ...........................................24 6.1.1 定模座板 .....................................................24 6.1.2 定模板 .......................................................25 6.1.3 動模板 .......................................................25 6.1.4 動模墊板 .....................................................25 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） IV 6.1.5 墊塊 .........................................................25 6.1.6 動模座板 .....................................................26 第七章 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 .........................................27 7.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計 ...............................................27 7.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 ...................................................27 7.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計 ...................................................28 第八章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 .........................................29 8.1 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計原則 ...........................................29 8.2 制品推出的基本方式 ...............................................29 8.3 塑件的推出機構(gòu) ...................................................29 8.4 推桿推出機構(gòu)的設(shè)計要點 ...........................................30 8.5 復(fù)位機構(gòu)設(shè)計 .....................................................31 第九章 抽芯機構(gòu)設(shè)計 ................................................32 9.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類 .........................................32 9.2 斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的設(shè)計 .............................................32 9.2.1 斜導(dǎo)柱的傾斜角的確定 .........................................33 9.2.2 側(cè)向抽心力的計算 .............................................33 9.2.3 斜導(dǎo)柱的彎曲力的計算 .........................................33 9.2.4 斜導(dǎo)柱直徑的計算 .............................................34 9.2.5 斜導(dǎo)柱的長度計算 .............................................34 9.2.6 鎖緊楔的設(shè)計 .................................................35 第十章 成型零部件的設(shè)計 ...........................................36 10.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................36 10.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................36 10.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................37 10.2 成型零件工作尺寸的計算 ..........................................38 10.2.1 響工作尺寸的因素 ............................................38 10.2.2 成型零件工作尺寸的計算 ......................................39 10.3 成型零件強度計算 ................................................41 10.3.1 型腔側(cè)壁厚度計算 ............................................41 第十一章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 ...........................................43 11.1 排氣設(shè)計的要點 ..................................................43 11.2 排氣系統(tǒng)的幾種方式 ..............................................43 第十二章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 .........................................45 12.1 加熱系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................45 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） V 12.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................45 12.2.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 ..........................................45 12.2.2 冷卻回路的布置: .............................................46 12.3 型芯的冷卻 ......................................................47 12.4 冷卻系統(tǒng)的有關(guān)計算： ............................................47 結(jié)束語 ...............................................................49 致 謝 ................................................................50 參考文獻(xiàn) .............................................................51 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 1 前言 模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn) 品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。目前，塑料模具 在整個模具行業(yè)中約占 30%左右。二十一世紀(jì)世界制造加工業(yè)的競爭更加激烈，對 注塑產(chǎn)品與模具的設(shè)計制造提出了新的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品需求的多樣性要求塑件設(shè)計的多 品種、復(fù)雜化，市場的快速變化要求發(fā)展產(chǎn)品及模具的快速設(shè)計制造技術(shù)，全球性 的經(jīng)濟(jì)競爭要求盡可能地降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)新、精密、復(fù)雜、高附 加值已成為注塑產(chǎn)品的發(fā)展方向，必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產(chǎn)品與 模具設(shè)計制造系統(tǒng)。 在 此 次 設(shè) 計 中 ， 主 要 用 到 所 學(xué) 的 注 射 模 設(shè) 計 ， 以 及 機 械 設(shè) 計 等 方 面 的 知 識 。 著 重 說 明 了 一 副 注 射 模 的 設(shè) 計 流 程 ， 即 注 射 成 型 的 分 析 、 注 射 機 的 選 擇 及 相 關(guān) 參 數(shù) 的 校 核 、 模 具 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 注 射 模 具 設(shè) 計 的 有 關(guān) 計 算 、 模 具 總 體 尺 寸 的 確 定 與 結(jié) 構(gòu) 草 圖 的 繪 制 、 模 具 結(jié) 構(gòu) 總 裝 圖 和 零 件 工 作 圖 的 繪 制 、 全 面 審 核 投 產(chǎn) 制 造 等 。 其 中 模 具 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計 既 是 重 點 又 是 難 點 ， 主 要 包 括 成 型 位 置 的 及 分 型 面 的 選 擇 ， 模 具 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 、 型 腔 的 排 列 布 局 、 流 道 布 局 以 及 澆 口 位 置 的 選 擇 ， 模 具 工 作 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ， 側(cè) 向 分 型 及 抽 芯 機 構(gòu) 的 設(shè) 計 ， 推 出 機 構(gòu) 的 設(shè) 計 ， 拉 料 桿 的 形 式 選 擇 ， 排 氣 方 式 設(shè) 計 等 。 通 過 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 ， 使 我 更 加 了 解 模 具 設(shè) 計 的 含 義 ， 以 及 懂 得 如 何 查 閱 相 關(guān) 資 料 和 怎 樣 解 決 在 實 際 工 作 中 遇 到 的 實 際 問 題 ， 這 為 我 們 以 后 從 事 模 具 行 業(yè) 相 關(guān) 工 作 打 下 了 良 好 的 基 礎(chǔ) 。 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 也 得 到 了 廣 大 老 師 和 同 學(xué) 的 幫 助 ， 特 別 是 指 導(dǎo) 老 師 的 悉 心 指 導(dǎo) ， 在 此 表 示 感 謝 ！ 由 于 實 踐 經(jīng) 驗 的 缺 乏 ， 且 水 平 有 限 ， 時 間 倉 促 。 設(shè) 計 過 程 中 難 免 有 錯 誤 和 欠 妥 之 處 ， 懇 請 各 位 老 師 和 同 學(xué) 批 評 指 正 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 2 第一章 塑料模的功能 模 具 是 利 用 其 特 定 形 狀 去 成 型 具 有 一 定 形 狀 和 尺 寸 的 制 品 的 工 具 ， 按 制 品 所 采 用 的 原 料 不 同 ， 成 型 方 法 不 同 ， 一 般 將 模 具 分 為 塑 料 模 具 ， 金 屬 沖 壓 模 具 ， 金 屬 壓 鑄 模 具 ， 橡 膠 模 具 ， 玻 璃 模 具 等 。 因 人 們 日 常 生 活 所 用 的 制 品 和 各 種 機 械 零 件 ， 在 成 型 中 多 數(shù) 是 通 過 模 具 來 制 成 品 ， 所 以 模 具 制 造 業(yè) 已 成 為 一 個 大 行 業(yè) 。 在 高 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 ,是 當(dāng) 代 高 分 子 材 料 加 工 領(lǐng) 域 中 的 重 大 課 題 。 塑 料 制 品 已 在 工 業(yè) 、 農(nóng) 業(yè) 、 國 防 和 日 常 生 活 等 方 面 獲 得 廣 泛 應(yīng) 用 。 為 了 生 產(chǎn) 這 些 塑 料 制 品 必 須 設(shè) 計 相 應(yīng) 的 塑 料 模 具 。 在 塑 料 材 料 、 制 品 設(shè) 計 及 加 工 工 藝 確 定 以 后 ， 塑 料 模 具 設(shè) 計 對 制 品 質(zhì) 量 與 產(chǎn) 量 ， 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 、 進(jìn) 澆 與 排 氣 位 置 選 擇 、 脫 模 方 式 以 及 定 型 方 法 的 確 定 等 ， 均 對 制 品 （ 或 型 材 ） 尺 寸 精 度 形 狀 精 度 以 及 塑 件 的 物 理 性 能 、 內(nèi) 應(yīng) 力 大 小 、 表 觀 質(zhì) 量 與 內(nèi) 在 質(zhì) 量 等 ， 起 著 十 分 重 要 的 影 響 。 其 次 ， 在 塑 件 加 工 過 程 中 ， 塑 料 模 結(jié) 構(gòu) 的 合 理 性 ， 對 操 作 的 難 易 程 度 ， 具 有 重 要 的 影 響 。 再 次 ， 塑 料 模 對 塑 件 成 本 也 有 相 當(dāng) 大 的 影 響 ， 除 簡 易 模 外 ， 一 般 來 說 制 模 費 用 是 十 分 昂 貴 的 ， 大 型 塑 料 模 更 是 如 此 。 現(xiàn) 代 塑 料 制 品 生 產(chǎn) 中 ， 合 理 的 加 工 工 藝 、 高 效 的 設(shè) 備 和 先 進(jìn) 的 模 具 ， 被 譽 為 塑 料 制 品 成 型 技 術(shù) 的 “三 大 支 柱 ”。 尤 其 是 加 工 工 藝 要 求 、 塑 件 使 用 要 求 、 塑 件 外 觀 要 求 ， 具 有 十 分 重 要 的 意 義 。 高 效 全 自 動 化 設(shè) 備 ， 也 只 有 裝 上 能 自 動 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 更 新 均 以 模 具 制 造 和 更 新 為 前 提 。 塑 料 模 是 塑 料 制 品 生 產(chǎn) 的 基 礎(chǔ) 之 深 刻 含 意 ， 正 日 益 為 人 們 理 解 和 掌 握 。 當(dāng) 塑 料 制 品 及 其 成 形 設(shè) 備 被 確 定 后 ， 塑 件 質(zhì) 量 的 優(yōu) 劣 及 生 產(chǎn) 效 率 的 高 低 ， 模 具 因 素 約 占 80%。 由 此 可 知 ， 推 動 模 具 技 術(shù) 的 進(jìn) 步 應(yīng) 是 刻 不 容 緩 的 策 略 。 尤 其 大 型 塑 料 模 的 設(shè) 計 與 制 造 水 平 ， 標(biāo) 志 一 個 國 家 工 業(yè) 化 的 發(fā) 展 程 度 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 3 第二章 塑件成型工藝分析 2.1 擬定制品成型工藝 該 制 品 是 筆 盒 架 ， 如 圖 2.1 所 示 ， 生 產(chǎn) 批 量 大 。 材 料 為 絕 緣 性 能 較 好 的 聚 丙 烯 ， 成 型 工 藝 性 能 好 ， 可 以 注 射 成 型 。 一 般 情 況 下 ， 脫 模 斜 度 不 包 括 在 塑 件 的 公 差 范 圍 內(nèi) 。 當(dāng) 要 求 開 模 后 塑 件 留 在 型 腔 內(nèi) 時 ， 塑 件 內(nèi) 表 面 的 脫 模 斜 度 應(yīng) 不 大 于 塑 件 外 表 面 的 脫 模 斜 度 。 圖 2.1 塑件 2.2 熱塑性塑料聚丙烯的注射成型工藝 注 射 成 型 工 藝 過 程 : （ 1） 預(yù) 烘 干 裝 入 料 斗 預(yù) 塑 化 注 射 裝 置 準(zhǔn) 備 注 射 注 射 保 壓 冷 卻 脫 模 塑 件 送 下 工 序 （ 2） 預(yù) 熱 、 清 理 模 具 涂 脫 模 劑 合 模 注 射 2.2.1 聚丙烯的注射成型工藝參數(shù) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 4 表 2.1 塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 內(nèi)容 工藝參數(shù) 內(nèi)容 溫度 80100 注射時間 2060預(yù)熱和干燥 時間 12 h 保壓時間 03 后段 160180 冷卻時間 2090 中段 180200 成型時間/s 總周期 50160料筒溫度/ 前段 200220 螺桿轉(zhuǎn)速 48 r/ min 噴嘴溫度/ 190200 方法/ 水或油 模具溫度/ 8090 溫度/ 90100 注射壓力 7001000 后處理 時間/h 410 2.2.2 聚丙烯材料綜合性能分析 （ 1） 結(jié) 晶 料 ， 吸 濕 性 小 ， 可 能 發(fā) 生 熔 體 破 裂 ， 長 期 與 熱 金 屬 接 觸 易 發(fā) 生 分 解 。 （ 2） 流 動 性 極 好 （ 溢 邊 值 為 0.03mm 左 右 ） ， 但 成 型 收 縮 范 圍 和 收 縮 值 大 ， 易 發(fā) 生 縮 孔 、 凹 痕 、 變 形 ， 方 向 性 強 。 。 （ 3） 冷 卻 速 度 快 ， 澆 注 系 統(tǒng) 及 冷 卻 系 統(tǒng) 應(yīng) 緩 慢 散 熱 ， 并 注 意 控 制 成 型 溫 度 。 料 溫 低 ， 方 向 性 明 顯 ， 低 溫 高 壓 時 尤 其 明 顯 。 模 具 溫 度 低 于 50 時 ， 塑 件 無 光 澤 ， 易 產(chǎn) 生 熔 接 不 良 、 流 痕 ， 90 以 上 已 發(fā) 生 翹 曲 變 形 。 （ 4） 塑 件 壁 厚 應(yīng) 均 勻 ， 避 免 缺 口 、 尖 角 ， 以 防 止 應(yīng) 力 集 中 。 （ 5） 聚 丙 烯 熱 容 量 大 ， 注 射 成 型 模 具 必 須 設(shè) 計 能 充 分 進(jìn) 行 冷 卻 的 冷 卻 回 路 。 表 2.2 聚丙烯綜合性能 性能名稱 數(shù) 值 性能名稱 數(shù) 值 密度 g/cm 0.900.91 彈性模量 MPa 0.840.95 比容 cm/g 1.101.11 彎曲強度 MPa 67.5 吸水率%（24h） 0.010.03 硬度 HB 9.65 R95105 收縮率% 1.03.0 體積電阻率 .cm 1016 熔點C 170176 擊穿電壓 Kv/mm 30 熱變形溫度C 0.46MPa 1021151.85MPa 5667 沖擊強度 kJ/m 無缺口 78缺口 3.54.8 抗拉屈服強度 MPa 37 介電系數(shù) 60Hz 10 Hz2.32.46 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 5 第三章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 3.1 分型面位置的確定 分 型 面 即 打 開 模 具 取 出 塑 件 或 取 出 澆 注 系 統(tǒng) 凝 料 的 面 ， 分 型 面 的 位 置 影 響 著 成 型 零 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 ， 型 腔 的 排 氣 情 況 也 與 分 型 面 的 開 設(shè) 密 切 相 關(guān) 。 分 型 面 的 選 擇 應(yīng) 注 意 以 下 幾 點 ： A 不 影 響 塑 件 外 觀 ， 尤 其 是 對 外 觀 有 明 確 要 求 的 制 品 ； B 有 利 于 保 證 塑 件 的 精 度 要 求 ； C 有 利 于 模 具 加 工 ， 特 別 是 型 腔 的 加 工 ； D 有 利 于 澆 注 系 統(tǒng) 、 排 氣 系 統(tǒng) 、 冷 卻 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 ； E 便 于 制 件 的 脫 模 ， 盡 量 使 塑 件 開 模 時 留 在 動 模 一 邊 。 （ 1） 多 型 腔 單 分 型 面 模 具 ： 塑 件 外 觀 質(zhì) 量 要 求 不 高 ， 尺 寸 精 度 要 求 一 般 的 小 型 塑 件 ， 可 采 用 此 結(jié) 構(gòu) 。 （ 2） 多 型 腔 多 分 型 面 模 具 ： 塑 件 外 觀 質(zhì) 量 要 求 高 ， 尺 寸 精 度 要 求 一 般 的 小 型 塑 件 ， 可 采 用 此 結(jié) 構(gòu) 。 該 塑 件 外 觀 質(zhì) 量 要 求 較 高 ， 并 可 以 看 出 ： 分 型 面 的 位 置 、 塑 件 推 出 機 構(gòu) 的 痕 跡 、 澆 口 為 側(cè) 澆 口 。 可 初 步 擬 定 雙 型 腔 單 分 型 面 的 結(jié) 構(gòu) 。 根 據(jù) 塑 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 分 型 面 選 在 筆 架 盒 上 下 面 的 最 大 輪 廓 處 為 分 型 面 ， 如 圖 3.1 所 示 。 圖 3.1 分型面位置 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 6 3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 一 般 來 說 ， 精 度 要 求 高 的 小 型 塑 件 和 中 大 型 塑 件 優(yōu) 先 采 用 一 模 一 腔 的 結(jié) 構(gòu) ， 對 于 精 度 要 求 不 高 的 小 型 塑 件 （ 沒 有 配 合 精 度 要 求 ） ， 形 狀 簡 單 ， 又 是 大 批 量 生 產(chǎn) 時 ， 若 采 用 多 型 腔 模 具 可 提 供 獨 特 的 優(yōu) 越 條 件 ， 使 生 產(chǎn) 效 率 大 為 提 高 ， 多 功 能 筆 盒 架 塑 件 屬 于 中 型 塑 件 ， 大 批 量 生 產(chǎn) 。 考 慮 到 模 具 制 造 費 用 低 一 點 ， 設(shè) 備 運 轉(zhuǎn) 費 用 小 一 點 ， 初 定 為 一 模 兩 腔 的 模 具 型 式 。 根 據(jù) 塑 件 的 形 狀 ， 以 及 塑 件 材 料 聚 丙 烯 的 綜 合 性 能 ， 本 設(shè) 計 采 用 一 模 兩 腔 的 形 式 。 圖 3.2 型腔布局 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 7 第四章 注塑機型號的確定 注 射 機 規(guī) 格 的 確 定 主 要 是 根 據(jù) 塑 件 的 大 小 及 型 腔 的 數(shù) 目 和 排 列 方 式 ， 在 確 定 模 具 結(jié) 構(gòu) 型 式 及 初 步 估 算 外 形 尺 寸 的 前 提 下 ， 設(shè) 計 人 員 應(yīng) 對 模 具 所 需 的 注 射 量 、 鎖 模 力 、 注 射 壓 力 、 拉 桿 間 距 、 最 大 、 最 小 模 具 厚 度 、 推 出 型 式 、 推 出 位 置 、 推 出 行 程 、 開 模 距 離 等 進(jìn) 行 計 算 。 根 據(jù) 這 些 參 數(shù) 選 擇 一 臺 和 模 具 相 匹 配 的 注 塑 機 ， 倘 若 用 戶 已 提 供 了 注 射 機 的 型 號 和 規(guī) 格 ， 設(shè) 計 人 員 必 須 對 其 進(jìn) 行 校 核 ， 若 不 能 滿 足 要 求 ， 則 必 須 自 己 調(diào) 整 或 與 用 戶 取 得 商 量 調(diào) 整 。 4.1 注射量的計算 通過 UG 建模 moldflow 分析，可得出塑件質(zhì)量為 111.445 克，塑件體積 V 為 140.5 ，曲面表面積為 302 。流道凝料 m 3.24 克，可按塑件質(zhì)量的 0.6 倍來計算。3cm2c 從上述分析中確定型腔為一模兩腔，所以注射量為： 按 體 積 算 ： V= 2V1+V 廢料 (4.1) =140.52+140.520 = 309.1 3cm 按 質(zhì) 量 算 ： M=2M1+M 廢料 (4.2) =222.89+111.44520 =245.179 g 4.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影及所需鎖模力的計算 經(jīng) moldflow 分 析 注 射 過 程 鎖 模 力 如 圖 所 示 ： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 8 圖 4.1 鎖 模 力 分 析 圖 經(jīng) 上 圖 分 析 注 射 過 程 所 需 的 最 大 鎖 模 力 為 8.08 。MPa 流 道 凝 料 （ 包 括 澆 口 ） 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 A 在 模 具 設(shè) 計 前 是 個 未 知 數(shù) ， 根 據(jù) 多 型 腔 模 的 統(tǒng) 計 分 析 ， 大 概 是 每 個 塑 件 在 分 型 面 上 的 投 影 的 0.2-0.5 倍 。 因 此 可 以 采 用 0.4nA1 來 進(jìn) 行 估 算 。 所 以 A= nA1+0.4 nA1 (4.3) =1.4 nA1 =2027360 2m 4.3 選擇注射機 塑 件 成 型 所 需 要 的 注 射 量 應(yīng) 小 于 所 選 注 射 機 的 注 射 容 量 。 可 按 注 射 容 量 、 鎖 模 力 、 模 具 閉 合 時 的 厚 度 等 來 確 定 注 射 機 的 型 號 ， 還 可 以 參 照 moldflow 分 析 的 壓 力 圖 ， 如 下 圖 所 示 ： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 9 圖 4.2 壓力分析圖 根 據(jù) 每 一 生 產(chǎn) 周 期 的 注 射 量 和 鎖 模 力 的 計 算 值 ， 確 定 選 用 SZY300 臥 射 機 （ 上 海 塑 機 廠 ） 。 其 參 數(shù) 如 表 4.1 所 示 ： 表 4.1 SZY300 臥式注射機主要技術(shù)參數(shù) 名 稱 單 位 數(shù) 值 名 稱 單 位 數(shù) 值 公稱注射 量 3cm320 模板尺 寸 mm 620520 螺桿（柱 塞）直徑 mm 60 拉桿空 間 mm 400300 注射壓力 MPa 47 合模方 式 液壓機械 注射行程 mm 150 油泵流 量 L/min 103.9、12.1 注射時間 s 2.5 油泵壓 力 Mpa 7 螺桿轉(zhuǎn)數(shù) R/min 1590 機器外形尺寸 m 6.51.320 注射方式 螺桿式 螺桿驅(qū)動功率 kW 7.8 合模力 kN 1500 加熱功 率 kW 6.5 最大成型 面積 3cm機器重 量 t 4.5 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 （續(xù)） 4.4 有關(guān)參數(shù)的校核 1. 型 腔 數(shù) 量 的 校 核 （1）由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) n n= (4.4)21(/360)/KMtm = .81.7-3.45 = 16.7 2 所 以 ， 所 設(shè) 定 的 型 腔 數(shù) 符 合 要 求 ， 合 格 。 上 式 中 ， k------注 射 機 最 大 注 射 量 的 利 用 系 數(shù) ， 一 般 取 0.8 M------注 射 機 的 額 定 塑 化 量 ， 取 20g/s t-------成 型 周 期 ， 取 116.77s 其 它 的 安 裝 尺 寸 的 校 核 要 待 模 架 選 定 ， 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 確 定 之 后 方 可 進(jìn) 行 。 （ 2） 按 注 射 機 的 最 大 注 射 量 校 核 型 腔 數(shù) 量 n： =3.6 (4.5)21()/nKm 上式右邊=3.6 2（符合要求） 式中 M n注射機允許的最大注射量（g 或 cm） （ 3） 按 注 射 機 的 額 定 鎖 模 力 校 核 型 腔 數(shù) 量 n： =2.8 (4.6)21()/FPAp 上式右邊=2.8 2 （符合要求） 模板最大 行程 mm 340 電動機 功率 kW 17 模具最大 厚度 mm 355 資料提 供單位 上海塑機廠 模具最小 厚度 mm 285 噴嘴球半 徑 mm 18 噴嘴孔直 徑 mm 4 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 式中 F注射機的額定鎖模力（N） A1單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm） A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm） p塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）一般是注射壓力的 80% 2. 注 射 機 的 校 核 （ 1） 注 射 壓 力 的 校 核 ： 該 注 射 機 的 注 射 壓 力 為 47MPa， 經(jīng) 分 析 聚 丙 烯 的 注 射 壓 力 為 7 Mpa， 所 以 能 夠 滿 足 要 求 。 （ 2） 注 射 量 以 及 鎖 模 力 在 上 面 已 經(jīng) 校 核 ， 符 合 要 求 。 模 具 厚 度 的 校 核 ： 模 具 厚 度 H 必 須 滿 足 ： Hminmax 該 模 具 厚 度 為 H=30+45+90+30+80+30 (4.7) =305mm（符合要求） 式中 Hmin注射機允許的最小模厚，即動、定模板之間的最小開距 Hmax注射機允許的最大模厚 （ 3） 開 模 行 程 的 校 核 ： Smax S=H1+H2+（510） (4.8) 上式右邊 S=20+85+10 =115mm（符合要求） 式中 Smax注射機最大開模行程（mm） H1推出距離（脫模距離） （mm） H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 第五章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計 澆 注 系 統(tǒng) 是 塑 料 熔 體 從 注 射 機 噴 嘴 射 出 后 達(dá) 到 型 腔 之 前 在 模 具 內(nèi) 流 經(jīng) 的 通 道 。 它 分 為 普 通 流 道 澆 注 系 統(tǒng) 和 無 流 道 凝 料 （ 熱 流 道 ） 澆 注 系 統(tǒng) 。 該 模 具 采 用 普 通 流 道 澆 注 系 統(tǒng) ， 其 包 括 ： 主 流 道 、 分 流 道 、 冷 料 井 、 澆 口 。 5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆 注 系 統(tǒng) 是 指 從 注 射 機 的 噴 嘴 到 模 具 型 腔 的 澆 口 這 一 段 塑 料 流 動 的 信 道 稱 為 澆 注 系 統(tǒng) 。 澆 注 系 統(tǒng) 由 主 澆 道 、 分 流 道 、 冷 料 穴 、 澆 口 等 組 成 。 經(jīng) moldflow 分 析 澆 注 系 統(tǒng) 如 下 圖 所 示 ， 圖 5.1 澆注系統(tǒng)分析圖 1.澆 注 系 統(tǒng) 設(shè) 計 原 則 ： （ 1） 重 點 考 慮 型 腔 布 局 。 （ 2） 熱 量 及 壓 力 損 失 要 小 ， 為 此 澆 注 系 統(tǒng) 流 程 應(yīng) 盡 可 能 短 ， 截 面 尺 寸 應(yīng) 盡 可 能 大 ， 彎 折 盡 量 少 ， 表 面 粗 糙 度 要 低 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 圖 5.2 溫 度 分 析 圖 （ 3） 均 衡 進(jìn) 料 ， 即 分 流 道 盡 可 能 采 用 平 衡 式 布 置 。 （ 4） 塑 料 耗 量 要 少 ， 滿 足 各 型 腔 充 滿 的 前 提 下 ， 澆 注 系 統(tǒng) 容 積 盡 量 小 ， 以 減 少 塑 料 耗 量 。 （ 5） 消 除 冷 料 ， 澆 注 系 統(tǒng) 應(yīng) 能 收 集 溫 度 較 低 的 “冷 料 ”。 （ 6） 排 氣 良 好 。 （ 7） 防 止 塑 件 出 現(xiàn) 缺 陷 ， 避 免 熔 體 出 現(xiàn) 充 填 不 足 或 塑 件 出 現(xiàn) 氣 孔 、 縮 孔 、 殘 余 應(yīng) 力 。 圖 5.3 氣 穴 分 析 圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 （ 8） 保 證 塑 件 外 觀 質(zhì) 量 。 （ 9） 減 少 熔 接 痕 。 圖 5.4 熔 接 痕 分 析 圖 （ 10） 塑 料 熔 體 流 動 特 性 （ 充 分 利 用 熱 塑 性 塑 料 熔 體 的 假 塑 性 行 為 ） 。 5.1.1 主流道設(shè)計 1 主 流 道 是 噴 嘴 熔 融 狀 態(tài) 的 塑 料 進(jìn) 入 模 具 型 腔 時 的 首 段 信 道 ， 它 的 形 狀 和 尺 寸 直 接 影 響 塑 料 的 流 動 速 度 及 填 充 時 間 。 主 流 道 一 般 呈 圓 錐 形 ， 錐 度 一 般 為 2 6 度 ， 其 小 端 直 徑 應(yīng) 大 于 噴 嘴 直 徑 0.5 1mm， 以 便 補 償 與 噴 嘴 對 中 的 誤 差 。 主 流 道 的 最 佳 長 度 一 般 為 30 60mm。 根 據(jù) 所 選 注 射 機 ， 小 端 尺 寸 直 徑 應(yīng) 為 ： d=注射機噴嘴尺寸+（0.51） (5.1) = 4 + （0.5 1） = 4.5 5 mm 主 流 道 球 面 半 徑 應(yīng) 為 ： R=噴嘴球面半徑+（12） (5.2) = 18 + 2 = 20 mm 球 面 配 合 高 度 h=35 取 h=5（mm） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 15 2 主 流 道 襯 套 的 設(shè) 計 主 流 道 小 端 入 口 處 與 注 射 機 噴 嘴 反 復(fù) 接 觸 ， 屬 易 損 件 ， 對 材 料 要 求 較 嚴(yán) ， 因 而 模 具 主 流 道 部 分 常 設(shè) 計 成 可 拆 卸 更 換 的 主 流 道 襯 套 形 式 即 澆 口 套 ， 以 便 有 效 的 選 用 優(yōu) 質(zhì) 鋼 材 單 獨 進(jìn) 行 加 工 和 熱 處 理 ， 一 般 采 用 碳 素 工 具 鋼 ， 如 ： T8A、 T10A 等 ， 熱 處 理 硬 度 為 53 57HRC。 主 流 道 襯 套 和 定 位 圈 設(shè) 計 成 分 體 式 ， 用 于 中 型 模 具 。 小 型 模 具 設(shè) 計 成 分 體 式 。 但 由 于 該 模 具 主 流 道 較 長 ， 設(shè) 計 成 分 體 式 較 宜 。 為 了 便 于 加 工 和 縮 短 主 流 道 長 度 ， 襯 套 和 定 位 圈 設(shè) 計 成 分 體 式 。 主 流 道 長 度 取 50mm， 約 等 于 定 模 板 （ 型 腔 板 ） 的 厚 度 。 （ 見 模 架 的 確 定 和 裝 配 圖 ） 圖 5.5 主流道襯套 主 流 道 襯 套 材 料 采 用 45 鋼 ， 熱 處 理 淬 火 或 表 面 硬 度 為 53 55HRC。 本 設(shè) 計 中 ， 主 流 道 與 定 模 座 板 采 用 H7/k6 過 度 配 合 ， 與 定 位 圈 的 配 合 采 用 H9/f9 間 隙 配 合 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 16 圖 5.6 定位圈 主 流 道 的 固 定 見 裝 配 圖 3. 主 流 道 凝 料 有 關(guān) 計 算 主 流 道 凝 料 體 積 為 ： V= dL (5.2) 4 = （ ）587+102 =3289.54 mm 主 流 道 剪 切 速 率 校 核 ： 由 經(jīng) 驗 公 式 : = =3092.9 (5.3)3.nRq3.5.918421s 在 500 --5000 之間1s1s 式中， + (5.4)塑 件澆 道 q主 =3.4566+222.89 =225.918 R= (5.5)(710)/2 =4.25 mm 生產(chǎn)實踐表明，當(dāng)注射模具主流道的剪切速率在 500 --5000 之間，所成1s1s 型的塑件的質(zhì)量較好。所以本設(shè)計的主流道剪切速率符合要求。 5.1.2 分流道的設(shè)計 1. 分 流 道 布 置 形 式 ： 分 流 道 是 主 流 道 與 澆 口 之 間 的 通 道 ， 一 般 開 設(shè) 在 分 型 面 上 ， 起 分 流 和 轉(zhuǎn) 向 的 作 用 。 本 設(shè) 計 屬 于 多 型 腔 模 具 ， 必 須 設(shè) 置 分 流 道 。 分 流 道 應(yīng) 能 滿 足 良 好 的 壓 力 傳 遞 和 保 持 理 想 的 填 充 狀 態(tài) ， 使 塑 料 熔 體 盡 快 地 經(jīng) 分 流 道 均 衡 的 分 配 到 各 個 型 腔 ， 因 此 ， 本 設(shè) 計 采 用 平 衡 式 分 流 道 。 分 流 道 尺 寸 及 各 級 分 流 道 的 尺 寸 如 圖 5-3 所 示 2 分 流 道 的 形 狀 及 截 面 尺 寸 本 課 題 采 用 半 圓 形 斷 面 分 流 道 ， 在 一 塊 模 板 上 ， 切 削 加 工 容 易 實 現(xiàn) ， 且 表 面 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 積 不 大 ， 熱 量 損 失 和 阻 力 損 失 不 太 大 。 查相關(guān)資料，取標(biāo)準(zhǔn)值，半徑為 4 的半圓。 流道截面形狀及尺寸如圖 5.7 所示 圖 5.7 流道截面圖 從 理 論 上 第 二 級 分 流 道 的 截 面 尺 寸 可 比 第 一 級 分 流 道 截 面 尺 寸 小 10%， 但 為 了 刀 具 的 統(tǒng) 一 和 加 工 方 便 ， 在 分 型 面 上 和 分 流 道 采 用 一 樣 的 截 面 。 3分流道的有關(guān)計算： 分流道凝料體積 分流道長度 L=（20+20） 2=80 mm (5.6) 分流道截面積 A=3.1442 /2=25.12 (5.7)2m 分流道凝料體積 q=80 25.12=2009.6 (5.8)3 分流道剪切速率校核： 根據(jù)經(jīng)驗公式： = 600.6 (5.9)3.nRq1S 在 500 --5000 ，剪切速率校核合理11 其中，q= 225.918+6 = 231.918 3cm R= =159.5mm=15.95cm (5.10)3 2cF 其中 F 為鎖模力，F(xiàn)=8080 KN c 為半圓截面周長（10.28cm） 分 流 道 的 表 面 粗 糙 度 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 18 分 流 道 的 表 面 粗 糙 度 要 求 不 是 很 低 ， 一 般 取 0.8um 1.6um 即 可 ， 因 此 ， 本 設(shè) 計 取 1.5um。 分 流 道 的 布 置 形 式 分 流 道 在 分 型 面 上 的 布 置 與 前 面 所 述 型 腔 排 列 密 切 相 關(guān) ， 有 多 種 不 同 的 布 置 形 式 ， 但 應(yīng) 遵 循 兩 方 面 原 則 ： 即 一 方 面 排 列 緊 湊 、 縮 小 模 具 板 面 尺 寸 ； 另 一 方 面 流 程 盡 量 短 、 鎖 模 力 力 求 平 衡 。 本 模 具 的 流 道 布 置 形 式 采 用 平 衡 式 ， 采 用 定 模 部 分 開 有 分 流 道 。 5.2 澆口的設(shè)計 澆 口 ， 又 稱 進(jìn) 料 口 ， 是 分 流 道 與 型 腔 之 間 的 狹 窄 部 分 ， 也 是 澆 注 系 統(tǒng) 中 最 小 部 分 。 它 使 塑 料 熔 體 的 流 速 產(chǎn) 生 加 速 度 ， 以 利 于 迅 速 充 滿 型 腔 ， 同 時 還 起 封 閉 型 腔 防 止 熔 體 倒 流 的 作 用 ， 并 在 成 型 后 使 澆 口 凝 料 與 塑 件 易 于 分 離 。 根 據(jù) 塑 件 的 外 部 特 征 ， 外 觀 表 面 質(zhì) 量 要 求 比 較 高 ， 要 求 看 不 到 澆 口 的 痕 跡 ， 塑 件 的 外 表 面 是 光 滑 的 ， 而 且 塑 件 的 體 積 相 對 較 大 ， 因 此 本 設(shè) 計 采 用 側(cè) 澆 口 ， 在 開 模 時 澆 口 自 行 剪 斷 ， 從 外 面 看 不 到 澆 口 。 側(cè) 澆 口 的 優(yōu) 點 ： 側(cè) 澆 口 加 工 容 易 ， 修 整 方 便 ， 并 且 可 以 根 據(jù) 塑 件 的 形 狀 特 征 靈 活 地 選 擇 進(jìn) 料 位 置 ， 因 此 它 是 廣 泛 使 用 的 一 種 澆 口 形 式 ， 普 遍 使