塑料衣架注塑模模具設(shè)計(jì)【c】[側(cè)澆口]【含10張CAD圖紙+文檔全套】

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……………………………………………………………………12 4.7 冷卻系統(tǒng) ……………………………………………………………………14 5.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核 ………………………………………………………15 5.1 最大注射量的校核 …………………………………………………………15 5.2 塑化能力的校核 ……………………………………………………………15 5.3 開模行程的校核 ……………………………………………………………15 5.4 模具外形尺寸的校核 ………………………………………………………16 5.5 模具厚度校核 ………………………………………………………………16 5.6 頂出部分的校核 ……………………………………………………………16 5.7 注射機(jī)定位孔與模具澆口套外圈配合的校核 ……………………………17 5.8 鎖模力的校核 ………………………………………………………………17 5.9 注射壓力的校核 ……………………………………………………………17 6.設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………………………………………18 謝辭 …………………………………………………………………………………19 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………2 1.引言 近年來,我國塑料模具行業(yè)發(fā)展相迅猛，當(dāng)前隨著模具制造行業(yè)的不斷發(fā)展，許多企業(yè)開始追求，縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占35%左右，而注塑模具在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)需求量最大。本課題研究的是手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)與加工！ 1.1 本課題研究的內(nèi)容和意義 隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，一些新興產(chǎn)業(yè)取得了長足的進(jìn)步。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基石，在機(jī)械、汽車、航空以及通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。伴隨著人民生活水平的提高，日常生活中使用的物品基本上都用到了模具。目前，模具生產(chǎn)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造水平高低的重要標(biāo)志。 當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了突破性的成就，模具技術(shù)的發(fā)展都離不開CAD/CAM/CAE技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)以及快速成型技術(shù)提供的有力的技術(shù)支持。在此同時(shí)，模具材料當(dāng)中的高分子塑料不斷的被開放出來，這些材料種類繁多，性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的幫助。 本設(shè)計(jì)主要是為讓讀者們能夠清楚地了解到塑料注射模的設(shè)計(jì)過程，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計(jì)過程中所使用的各種基本工具，例如3D，CAD等等，具有一個(gè)詳細(xì)的了解。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)我設(shè)計(jì)的手機(jī)的后蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)，從零件的尺寸確定，模具設(shè)計(jì)，模架設(shè)計(jì)，向讀者們展示手機(jī)塑料模具的整個(gè)設(shè)計(jì)過程。 借助于三維設(shè)計(jì)軟件，我們可以比較輕松地完成一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)也可以全面地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 1.2 模具工業(yè)國內(nèi)外發(fā)展的概況 在討論注塑模設(shè)計(jì)之前，先要對(duì)國內(nèi)外的塑料模具工業(yè)的狀況、塑料模具工業(yè)的發(fā)展方向有一個(gè)較清晰的了解，這也就使我們對(duì)本課題的意義有所了解。首先要對(duì)模具有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。模具成為當(dāng)今工業(yè)的最基本，它的使用壽命的長短，本身精密度的高低，以及質(zhì)量的好壞，會(huì)對(duì)其他行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，肯定也會(huì)對(duì)國家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一定的影響。 模具行業(yè)在世界各個(gè)發(fā)達(dá)國家的影響非常巨大，其中在美國被譽(yù)為工業(yè)上的基石，在德國被稱作為最主要的工業(yè)；在歐洲則更是被給予更高的價(jià)值，說是可以比金子還貴，簡(jiǎn)直可以是點(diǎn)塑成金。當(dāng)然在日本也擁有很高的地位，目前在日本就模具這一行業(yè)給其帶來14000億日元的年產(chǎn)值。因此日本將其放在及其高的位置。由上我們可以看到模具行業(yè)的魅力所在，它雖然是一最基本的行業(yè)，但價(jià)值不可小覷。它而且還可是一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。另外，在整個(gè)模具行業(yè)中，沖壓模具基本上占據(jù)了半壁江山，然后就是塑料模具了，差不多是三分之一，剩下的就是壓鑄模具，差不多6%，最后其他的剩9%。 塑膠這一行業(yè)它算是比較新的行業(yè)的，它的發(fā)展還會(huì)影響著其他一些行業(yè)的發(fā)展，其中就很大程度的影響著塑料模具行業(yè)的發(fā)展。塑料模具正是因?yàn)樗脑蟻碓磸V泛，而且便宜，此外制作又非常的方便快捷，所以現(xiàn)在他的地位越來越高，越來越受人們的青睞，現(xiàn)在在某種程度上已經(jīng)可以取代有色金屬了，以及其他的一些黑色金屬等等。當(dāng)今在各行各業(yè)發(fā)揮著不可或缺的作用，人們?cè)絹碓诫x不開它了。 現(xiàn)在這個(gè)社會(huì)在大多數(shù)部門，行業(yè)都使用者塑料制成的產(chǎn)品，小到學(xué)生用的筆，大到家里的家具，塑料制品在我們的生活中無處不在。同時(shí)它的工藝也越來越好，現(xiàn)在在航空行業(yè)也有大部分的塑料制品了，我們知道這一行業(yè)可是尖端高精密行業(yè)，由此可知，塑料制件的地位有何等的高，何等的重要。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在塑料制品的產(chǎn)量都已經(jīng)超過了金屬的總產(chǎn)量了。 現(xiàn)代社會(huì)，模具行業(yè)的生產(chǎn)總值，在內(nèi)地制造工業(yè)所占的比例相當(dāng)之大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，差不多在2000年，其在模具市場(chǎng)差不多需求為370億，而且還在不斷增長。當(dāng)今形勢(shì)下，社會(huì)已經(jīng)不滿足于以前的低精度，小質(zhì)量，短壽命，超簡(jiǎn)單的模具了，它趨于向其反方向發(fā)展。而且他的需求每年還在不斷的增長?，F(xiàn)在在我國家電這一行業(yè)，其市場(chǎng)份額相當(dāng)之大，比如家里的彩電，空調(diào)，冰箱，電話，插頭等等無一不跟其相關(guān)。他促使家電行業(yè)飛速發(fā)展，因?yàn)槠涫怪梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高的生產(chǎn)效率，還解放了大量的勞動(dòng)力。其次，在其他行業(yè)如通訊，建筑，電子信息等行業(yè)所發(fā)揮的作用也越來越明顯，其對(duì)模具行業(yè)的需求也日益增長，相信對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展以及生產(chǎn)技術(shù)的提高會(huì)產(chǎn)生極其巨大的影響[1]。 1.4塑料模具發(fā)展趨勢(shì) 有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，隨著我國塑料模具行業(yè)日趨大型化，精度也將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5μｍ，現(xiàn)在已達(dá)2－3μｍ。不久，1μｍ精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些塑料模具的加工精度公差就要求在1μｍ以下，這就要求發(fā)展超精度加工。 專家認(rèn)為，我國的塑料模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種塑料模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后將在不同領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用。 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具發(fā)展開發(fā)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及企業(yè)管理等方面中國塑料模具工業(yè)已顯示出以下新的發(fā)展趨勢(shì)。 在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，越來越多的用戶將交貨周期放在首位。 大力增強(qiáng)主動(dòng)開發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進(jìn)行塑膠模具設(shè)計(jì)。目前，青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個(gè)概念，我還你一個(gè)產(chǎn)品”的一站式服務(wù)模式以及太倉求精模塑公司等企業(yè)主動(dòng)開發(fā)的辦法已被越來越多的企業(yè)所接受。 隨著模具企業(yè)的設(shè)計(jì)和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這一趨勢(shì)不但使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，而且使得模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進(jìn)了整個(gè)模具工業(yè)水平的提高，同時(shí)也要加強(qiáng)塑膠模具工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。 模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方向迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、PDM、CAPP、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其他許多先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 總之，中國塑料模具具有光輝燦爛的前景。只有那些能夠把握機(jī)遇、開拓市場(chǎng)、不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點(diǎn)的塑膠模具企業(yè)和能夠生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)，才能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占有一席之地[3]。 2.工藝分析 2.1材料性能分析 2.1.1 塑件材料特性分析 聚丙烯（PP）是一種熱塑性塑料。聚丙烯的熱穩(wěn)定性好，分解溫度可達(dá)300℃以上，與氧接觸的情況下，在260℃左右開始發(fā)黃。受紫外線照射易老化，為防止光降解，必須添加穩(wěn)定劑。它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，質(zhì)輕，無毒，無味，不吸水，不受周圍環(huán)境溫度的影響，具有優(yōu)良的高頻特性，其密度為0.90~0.91g/cm3左右，熔點(diǎn)是164~170℃，熔融時(shí)流動(dòng)性好。 2.1.2 塑件材料成型性能 聚丙烯成型時(shí)流動(dòng)性較好，質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。但成型流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感，加熱時(shí)間長易產(chǎn)生分解；聚丙烯的收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，產(chǎn)生縮孔，應(yīng)控制模具溫度。 2.2 注塑成型工藝分析 2.2.1 溫度 注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。聚丙烯的溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2-1所示。 表2-1 聚丙烯的溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度 /℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 1.82 MPa 0.45 MPa 150~210 170~230 190~250 240~250 20~60 56~67 102~115 2.2.2 壓力 注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像聚丙烯等流動(dòng)性好的材料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓力的使用范圍約為3.4~6.9MPa。 2.2.3 時(shí)間 完成一次注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3~5秒，保壓時(shí)間一般為20~120秒，冷卻時(shí)間一般為30~120秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表2-2所示。 表2-2 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表2-3所示。 表2-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類型 螺桿式 保壓時(shí)間(s) 20 ~ 60 噴嘴形式 直通式 注射時(shí)間(s) 0 ~ 5 噴嘴溫度(℃) 170 ~190 冷卻時(shí)間(s) 15 ~50 模具溫度(℃) 40 ~80 成型周期(s) 40 ~120 保壓力(MPa) 50 ~60 后段溫度(℃) 160 ~170 注射壓力(s) 70 ~120 中段溫度(℃) 180 ~200 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30 ~60 前段溫度(℃) 200~220 后處理溫度70℃，保溫時(shí)間2小時(shí)。 3.注塑機(jī)的選擇 單個(gè)零件體積：V=4845 6.053mm，質(zhì)量m=43.16 g 從實(shí)際注射量應(yīng)在額定注射量的20%~80%之間考慮，初步選擇額定注射量為100 cm的臥式注射機(jī)SZ－160/100。該設(shè)備的技術(shù)范圍見表3-1 表3-1注塑機(jī)有關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 SZ－160/100 最大模具厚度 300mm 結(jié)構(gòu)類型 臥 定位孔直徑 100mm 螺桿直徑 40 mm 定位子深度 10mm 理論注射容量 160 cm 噴嘴伸出量 20mm 注射壓力 150MPa 噴嘴球直徑 10mm 注射速度 95 g/s 頂出行程 80mm 塑化能力 45 kg/h 頂出力 15 KN 鎖模力 1000KN 加熱功率 6 KW 拉桿間距 345mm×345 mm 機(jī)器質(zhì)量 3.5t 螺桿轉(zhuǎn)速 0~200r/min 外形尺寸 4.2m×1.5m×1.7m 模板行程 325 mm 電動(dòng)機(jī)功率 11 KW 最小模具厚度 200mm 4.注塑成型模具設(shè)計(jì) 4.1確定型腔數(shù)目 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 由于該塑件的尺寸適中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且采用大批量的生產(chǎn)方式。所以本課題選用一模一腔成型，型腔中央分布在定模板上，這樣可以大大提高生產(chǎn)效率。 4.2分型面選擇 選擇分型面的一般原則： 1.分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模； 3.保證塑件的精度要求； 4.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； 5.便于模具加工制造； 6.有利于排氣； 7.對(duì)成型面積的影響； 8.對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),采用單分型面結(jié)構(gòu)，這樣有利于塑件與凝料的分離。該產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單，直接分模就可以了。 4.3澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)一般有主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。其作用是使來自注塑機(jī)噴嘴的塑料熔體，穩(wěn)定而順利地流入并充滿全部型腔，同時(shí)，在充模的過程中將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以保證塑件的完整成型。 4.3.1主流道 主流道呈圓錐形，其錐度為2°，內(nèi)表面粗糙度Ra為0.63 μm，凹坑深度取3 mm。模具澆口套主流道球面半徑R與注射機(jī)噴嘴球面半徑R的關(guān)系為：R=R+（1~2）=10+2=12mm。模具澆口套主流道小端直徑d與噴嘴出口直徑d的關(guān)系為：d= d+（0.5~1）=4+1=5mm。 4.3.2分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道。在多型腔中，一般均設(shè)置分流道。為了便于制造，本模具分流道取半圓形，設(shè)置在定模座板上，半徑R=4mm。 4.3.3澆口 聚丙烯流動(dòng)性好，可適用于各種澆口，為了不影響外觀，簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu)，確定使用點(diǎn)澆口。 點(diǎn)澆口直徑尺寸d的確定： d= n K（A）1/4 = 0.206n（t）1/2（V/ t）1/4 =0.206×0.7×（2）1/2（10776/ 2）1/4 =1.8 mm 式中 n——塑料系數(shù)PP料取0.7； K——系數(shù)，塑件壁厚的函數(shù)，K=0.206（t）1/2； t——塑件在澆口位置處的壁厚， t=2 mm； A——型腔表面積； V——塑件體積，V=10776mm。 4.3.4澆口套及定位環(huán) 根據(jù)注塑機(jī)的要求，選取定位環(huán)直徑為Φ100mm，澆口套公稱直徑為Φ16mm。其他尺寸根據(jù)相關(guān)情況選定。 4.4成型零部件 4.4.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到加工的工藝性，型腔采用整體式，強(qiáng)度高、剛性好，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡，便于模具裝配，并縮小整個(gè)模具的外型尺寸；型芯采用整體，其優(yōu)點(diǎn)是方便加工和熱處理，強(qiáng)度高，不容易變形。 4.4.2成型零件工作尺寸的計(jì)算 1.型腔徑向尺寸的計(jì)算 （72+0.76） AM=[(1+)AS－χΔ]= [(1+0.015) ×72－1/2×0.76]+0.76×1/3 =72.7+0.253 （60-0.64） AM=[(1+) AS－χΔ]= [(1+0.015) ×60－1/2×0.64]+0.64×1/3 =60.58+0.213 （50-0.64） AM=[(1+) AS－χΔ]= [(1+0.015) ×50－1/2×0.64]+0.64×1/3 =56.43+0.213 2.型腔深度尺寸的計(jì)算 （12-0.36） HM=[(1+)HS－2/3Δ]= [(1+0.015) ×12－2/3×0.36]+0.36×1/3 =11.94+0.12 （8+0.32） HM=[(1+)HS－2/3Δ]= [(1+0.015) ×8－2/3×0.32]+0.32×1 =7.9+0.106 式中 AM——型腔徑向工作尺寸； 　　　——塑料的平均收縮率，PP的平均收縮率=1.5%； 　　　AS——塑件的徑向尺寸； HS——塑件的深度尺寸； 　　　△——塑件的尺寸公差； 　　　χ——修正系數(shù)，取值范圍為1/2~3/4。 4.4.3型腔壁厚的計(jì)算 1.型腔側(cè)壁厚 （1）從剛度的觀點(diǎn)出發(fā)，型腔最小壁厚為 Sc=1.15×[(ph4／E[δ])1/3] =1.15×[(30×124／2.1×105×0.03)1/3] =5.3 mm 式中 h——塑件的高度，h=12 mm； p——型腔壓力取30MPa； r——型腔內(nèi)徑，r=36mm； E——模具材料的彈性模量（MPa），E取2.1×105； [δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量，取[δ]=0.03mm。 2.型腔底板厚 （1）從剛度的觀點(diǎn)出發(fā)，型腔最小壁厚為 Sh=[(0.74pr4／Eδ)1/3] =[(0.74×30×364／2.1×105×0.03)1/3] =18.09 mm （2）從強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，型腔最小壁厚為 Sh=[(1.22pr2／[δ])1/2] = [(1.22×30×362／156)1/3] =17.4 mm 4.5導(dǎo)向及定位機(jī)構(gòu) 注射模導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，主要用來保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確配合和可靠的分開，以避免模內(nèi)個(gè)零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要形式有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種。這里選用的是運(yùn)用極為廣泛的導(dǎo)柱導(dǎo)向。 4.5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔之間的間隙配合來保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)柱應(yīng)合理布置在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離以保證模具強(qiáng)度。為了確保動(dòng)模和定模只能按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置，或不等直徑導(dǎo)柱的對(duì)稱布置方式。導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/m6。另外，導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模也可設(shè)置在定模，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。 綜上所述，選用公稱直徑為Φ30mm的帶頭導(dǎo)柱共4根，將其不對(duì)稱布置在定模一邊；導(dǎo)套選用直導(dǎo)套，公稱直徑也為Φ30mm，它與定模固定板的配合精度為H7/m6。 4.5.2導(dǎo)柱導(dǎo)套材料的選擇和熱處理 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度因此采用碳素工具鋼（T8A）經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合部分的表面粗糙度要求為R0.8μm。 4.6 脫模機(jī)構(gòu) 4.6.1脫模力計(jì)算 脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力一般來自注塑機(jī)的推出機(jī)構(gòu)，故脫模機(jī)構(gòu)一般設(shè)置在注塑模的動(dòng)模內(nèi)。開始脫模時(shí)的瞬間所要克服的阻力最大，稱為初始脫模力，以后脫模所需的力為相繼脫模力，后者要比以者小，所以計(jì)算脫模力的時(shí)候，總是計(jì)算初始脫模力。所以，脫模力的計(jì)算公式為： F脫=（F4-F′3）cosα =（μF1cosα－F1sinα）cosα =F1×cosα（μcosα－sinα） 式中 F1——制件對(duì)型芯的包緊力（N）； F2、F3——F1的垂直和水平分量（N）； F′3——F3的反作用力（N）； F4——沿凸模表面的脫模力（N）； F脫——沿制件出模方向所需的脫模力（N）； α——脫模斜度（℃）； μ——塑件在熱塑狀態(tài)下對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約取 0.2左右。 其中 F1=LchP包 =DhP包 =3.14×57×10-3×12×10-3×10×106 =21477.6 N 式中 Lc——凸模成型型部分的截面周長； H——模被制件包緊部分的高度； P包——制件對(duì)凸模的單位包緊力，其數(shù)值與制件的幾何特點(diǎn)及塑料的性質(zhì)有關(guān)，一般可取8~12MPa； D——塑件的平均直徑，D=（68+46）/2=57mm。 ∴F脫=F1×cosα（μcosα－sinα） =21477.6×（0.2×1-0） =4295.52 N 4.6.2脫模機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì) 由于推桿加工簡(jiǎn)單，更換方便，脫模效果好，適合中小型塑件，所以這里選擇推桿脫模機(jī)構(gòu)。在推桿的眾多形式中選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單作用面積最大，應(yīng)用最廣泛的圓推桿。 圓推桿直徑不宜過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度來承擔(dān)推力，一般推桿直徑為Φ2.5 ~ Φ12 mm，盡量避免Φ2 mm以下的推桿。推桿直徑d的確定可根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式求得： d=Ψ (L2F/En) =1.5×(1052×8591/(2.1×105×6)) = 6mm 式中 d——推桿直徑； n——推桿的數(shù)量； L——推桿長度； E——推桿材料的彈性模量，取E=2.1×105MPa； Ψ——安全系數(shù)，取Ψ=1.5； F——脫模力，F(xiàn)脫=8591（N）。 為了安全起見，再對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核公式為： d≥（4F/nπ[σ]）1/2≥ =（4×8591/6×3.14×150）1/2 =3.5 mm 式中 [σ]—推桿材料的許用壓應(yīng)力，[[σ] =150Mpa。 實(shí)際推桿直徑為Φ8mm，故滿足強(qiáng)度要求 4.6.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí)，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱，并安裝有與之配合的導(dǎo)套。根據(jù)所需選擇公稱直徑為Φ25mm導(dǎo)柱、導(dǎo)套，導(dǎo)柱與模板的配合精度為H7/m6，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合精度為H7/f7，導(dǎo)套與推板的配合精度為H8/f9，導(dǎo)套與推板固定板的配合精度為H7/f7。 4.6.4推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿復(fù)位較彈簧復(fù)位更加可靠，一般為4根，對(duì)稱分布在推板的四周，其基本尺寸為Φ25mm，與動(dòng)模的配合精度為H7/f7。 4.7冷卻系統(tǒng) 4.7.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1. 冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)。 2. 合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及型腔壁的距離。 3. 降低進(jìn)出水的溫度差。 4. 澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻。 5. 應(yīng)避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔接痕處，并注意干涉及密封等問題。 6. 冷卻水道應(yīng)便于加工和清理。 4.7.2冷卻回路的設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)溫度分布及澆口位置等情況，選擇Φ10 mm為孔的直徑，在型腔設(shè)置冷卻回路。采用直流循環(huán)式冷卻回路。冷卻水道基本上圍繞型腔分布，冷卻較均勻。 5.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核 5.1最大注射量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注射模內(nèi)的塑件及澆注系統(tǒng)凝料的總?cè)哿浚ㄈ莘e或質(zhì)量）應(yīng)在注射機(jī)額定注射量的35%~75%以內(nèi)，最大可達(dá)80%，最小應(yīng)不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。即： n Vs + Vj ≤0.8 Vg 式中 Vs——單個(gè)塑件的容積（cm）； n——模具的型腔數(shù)目； Vj——澆注系統(tǒng)和飛邊所需塑料的容積（cm）； Vg——注射機(jī)額定注射量（cm）。 兩個(gè)塑件和澆注系統(tǒng)凝料：總體積V總=50 cm﹤160 cm 經(jīng)過計(jì)算核對(duì)知：本次設(shè)計(jì)內(nèi)容中塑件與澆注系統(tǒng)的總?cè)莘e與注射機(jī)最大注射量之間的關(guān)系滿足上述要求。 5.2塑化能力的校核 按初定的成型周期40秒計(jì)算，實(shí)際要求的塑化能力為每次實(shí)際注塑量與成型周期的比值，即： 100/40=2.5（g/s）﹤注塑機(jī)的塑化能力40（g/s） 說明注射機(jī)能完全滿足塑化要求。 5.3開模行程的校核 最大開模行程受模具厚度影響，此時(shí)最大開模行程等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。 ≥++ a+ (5~10)mm 305≥20+12+55+10 305≥97 滿足要求 式中 ——注塑機(jī)移模行程305 mm； ——推出距離20 mm； ——塑件高度12 mm； a——定模板與定模固定板的分離距離55 mm。 5.4模具外形尺寸的校核 該模具的外形尺寸為350×550，注射機(jī)模板最大安裝尺寸為345×345，故能滿足安裝要求； 模具上澆口套定位圈直徑Φ100=注射機(jī)定位孔徑Φ100，故能滿足安裝要求； 澆口套的球面半徑R12大于注射機(jī)噴嘴球頭的半徑R10。 5.5模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： HminHmHmax 170250300 滿足要求 式中 Hm——所設(shè)計(jì)的模具厚度 250 mm； Hmin——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度170 mm； Hmax——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度300 mm。 5.6頂出部分的校核 注射機(jī)最大頂出距離80mm>模具上所需要的最小頂出距離20mm，符合要求。所以選用的注射機(jī)能夠滿足使用要求。 5.7注射機(jī)定位孔與模具澆口套外圈配合的校核 為了使模具安裝在注射機(jī)上，其主流道中心線與注射機(jī)噴嘴中心線相重合。其模具的澆口套外圈與注射機(jī)定模板上的定位孔呈較松的間隙配合H7/f7。 5.8鎖模力的校核 注射模從分型脹開的力應(yīng)小于注射機(jī)額定鎖模力，即 F≥ 式中 F——注射機(jī)額定鎖模力（N）； 、——分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm）； ——塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力； ——型腔個(gè)數(shù)。 SZ－100/80型注射機(jī)的鎖模力為800KN； 澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積=654 mm； 代入以上各數(shù)據(jù)，利用上述式子最后可以知道鎖模力符合要求。 5.9注射壓力的校核 所選用注射機(jī)的最大壓力應(yīng)大于塑件成型所需的壓力。成型所需的注射壓力與塑料品種、塑件形狀及尺寸、注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。必須滿足下式： > 式中 ——注射機(jī)最大注射壓力（MPa）； ——塑件成型所需的注射壓力（MPa）。 這里所選用的注射機(jī)的最大注射壓力為＝170MPa>＝PP塑件的注射壓力70~120 MPa，滿足要求。 6.設(shè)計(jì)小結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的體會(huì)到：科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，來不得半點(diǎn)虛假。但是同時(shí)，對(duì)于每一個(gè)問題，各種參考書又有很大差異。在生產(chǎn)實(shí)際中，肯定也會(huì)有同樣或者類似的問題困擾著模具設(shè)計(jì)人員。在設(shè)計(jì)的過程中，通過查閱資料，分析制件的結(jié)構(gòu)工藝性，初步確定方案，計(jì)算、分析比較從而確定最佳方案。另一方面，本著力求模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模具零件易于加工和耐用等原則，我多次對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)。在查閱資料和反復(fù)思考分析的過程中，我對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)有了較深層次的認(rèn)識(shí)和理解，也懂得了如何查閱自己所需的資料和如何將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中！在模具設(shè)計(jì)過程中也遇到了很多問題，老師均給予我詳細(xì)的解答，使我少走了許多彎路。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是短暫的，模具設(shè)計(jì)的道路卻是漫長的，所以我自始至終保持著嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的態(tài)度,一步一個(gè)腳印。本次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到：嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的態(tài)度對(duì)于一位設(shè)計(jì)人員的重要性,科學(xué)容不得半點(diǎn)虛假, 更不能憑空想象、任意拼湊。這對(duì)我以后的工作大有裨益。 致謝 經(jīng)過三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)忙碌之后，設(shè)計(jì)最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計(jì)過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心里，保證按質(zhì)按量的完成。還要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過程中互幫互助，使我的CAD操作水平比以前有了很大提高，同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能。 參考文獻(xiàn) [1]申開智.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[Ｍ]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. 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ENHANCE MORALITY AND FOSTER TALENTS 目錄 1.引言…………………………………………………………………………………4 2.工藝分析……………………………………………………………………………5 2.1 材料性能分析…………………………………………………………………5 2.2 注塑成型工藝分析……………………………………………………………5 3.注塑機(jī)的選擇………………………………………………………………………7 4.注塑成型模具設(shè)計(jì) ………………………………………………………………8 4.1 確定型腔數(shù)目 ………………………………………………………………8 4.2 分型面選擇 …………………………………………………………………8 4.3 澆注系統(tǒng) ……………………………………………………………………9 4.4成型零部件 ………………………………………………………………………10 4.5 導(dǎo)向及定位機(jī)構(gòu) ……………………………………………………………11 4.6 脫模機(jī)構(gòu) ……………………………………………………………………12 4.7 冷卻系統(tǒng) ……………………………………………………………………14 5.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核 ………………………………………………………15 5.1 最大注射量的校核 …………………………………………………………15 5.2 塑化能力的校核 ……………………………………………………………15 5.3 開模行程的校核 ……………………………………………………………15 5.4 模具外形尺寸的校核 ………………………………………………………16 5.5 模具厚度校核 ………………………………………………………………16 5.6 頂出部分的校核 ……………………………………………………………16 5.7 注射機(jī)定位孔與模具澆口套外圈配合的校核 ……………………………17 5.8 鎖模力的校核 ………………………………………………………………17 5.9 注射壓力的校核 ……………………………………………………………17 6.設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………………………………………18 謝辭 …………………………………………………………………………………19 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………20 1.引言 塑料工業(yè)是當(dāng)今極具活力的一門產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的注塑成型工藝、先進(jìn)的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑設(shè)備是當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個(gè)重要因素，缺一將一事無成。尤其是注塑成型模具對(duì)完成塑料加工工藝要求、塑料制件使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的、全自動(dòng)的設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具制造和創(chuàng)新為前提的。 現(xiàn)在考察某個(gè)國家的科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)水平，塑料的生產(chǎn)與應(yīng)用情況是重要標(biāo)志之一。塑料的加工與應(yīng)用和塑料工業(yè)發(fā)展的快慢，對(duì)國家技術(shù)與生產(chǎn)，以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大影響是不言而喻的。 縱觀世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具的制造技術(shù)能跟上。目前，世界模具市場(chǎng)仍供不應(yīng)求，可見研究和發(fā)展模具技術(shù)、提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。在日本模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。可以斷言，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展，人們生存在“塑料世界”中，注塑模在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中將處于十分重要的地位。 本次設(shè)計(jì)，我的課題是板狀制品注塑模具設(shè)計(jì)，經(jīng)過閱讀了大量相關(guān)書籍之后，我便開始了設(shè)計(jì)工作。我的設(shè)計(jì)思路是：首先要分析、消化原始資料，確定模具的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算，再繪制結(jié)構(gòu)草圖、繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖，最后編寫設(shè)計(jì)說明書。 2.工藝分析 2.1材料性能分析 2.1.1 塑件材料特性分析 聚丙烯（PP）是一種熱塑性塑料。聚丙烯的熱穩(wěn)定性好，分解溫度可達(dá)300℃以上，與氧接觸的情況下，在260℃左右開始發(fā)黃。受紫外線照射易老化，為防止光降解，必須添加穩(wěn)定劑。它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，質(zhì)輕，無毒，無味，不吸水，不受周圍環(huán)境溫度的影響，具有優(yōu)良的高頻特性，其密度為0.90~0.91g/cm3左右，熔點(diǎn)是164~170℃，熔融時(shí)流動(dòng)性好。 2.1.2 塑件材料成型性能 聚丙烯成型時(shí)流動(dòng)性較好，質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。但成型流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感，加熱時(shí)間長易產(chǎn)生分解；聚丙烯的收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，產(chǎn)生縮孔，應(yīng)控制模具溫度。 2.2 注塑成型工藝分析 2.2.1 溫度 注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。聚丙烯的溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2-1所示。 表2-1 聚丙烯的溫度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度 /℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 1.82 MPa 0.45 MPa 150~210 170~230 190~250 240~250 20~60 56~67 102~115 2.2.2 壓力 注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像聚丙烯等流動(dòng)性好的材料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓力的使用范圍約為3.4~6.9MPa。 2.2.3 時(shí)間 完成一次注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3~5秒，保壓時(shí)間一般為20~120秒，冷卻時(shí)間一般為30~120秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表2-2所示。 表2-2 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表2-3所示。 表2-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類型 螺桿式 保壓時(shí)間(s) 20 ~ 60 噴嘴形式 直通式 注射時(shí)間(s) 0 ~ 5 噴嘴溫度(℃) 170 ~190 冷卻時(shí)間(s) 15 ~50 模具溫度(℃) 40 ~80 成型周期(s) 40 ~120 保壓力(MPa) 50 ~60 后段溫度(℃) 160 ~170 注射壓力(s) 70 ~120 中段溫度(℃) 180 ~200 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30 ~60 前段溫度(℃) 200~220 后處理溫度70℃，保溫時(shí)間2小時(shí)。 3.注塑機(jī)的選擇 單個(gè)零件體積：V=4845 6.053mm，質(zhì)量m=43.16 g 從實(shí)際注射量應(yīng)在額定注射量的20%~80%之間考慮，初步選擇額定注射量為100 cm的臥式注射機(jī)SZ－160/100。該設(shè)備的技術(shù)范圍見表3-1 表3-1注塑機(jī)有關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 SZ－160/100 最大模具厚度 300mm 結(jié)構(gòu)類型 臥 定位孔直徑 100mm 螺桿直徑 40 mm 定位子深度 10mm 理論注射容量 160 cm 噴嘴伸出量 20mm 注射壓力 150MPa 噴嘴球直徑 10mm 注射速度 95 g/s 頂出行程 80mm 塑化能力 45 kg/h 頂出力 15 KN 鎖模力 1000KN 加熱功率 6 KW 拉桿間距 345mm×345 mm 機(jī)器質(zhì)量 3.5t 螺桿轉(zhuǎn)速 0~200r/min 外形尺寸 4.2m×1.5m×1.7m 模板行程 325 mm 電動(dòng)機(jī)功率 11 KW 最小模具厚度 200mm 4.注塑成型模具設(shè)計(jì) 4.1確定型腔數(shù)目 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 由于該塑件的尺寸適中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且采用大批量的生產(chǎn)方式。所以本課題選用一模一腔成型，型腔中央分布在定模板上，這樣可以大大提高生產(chǎn)效率。 4.2分型面選擇 選擇分型面的一般原則： 1.分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模； 3.保證塑件的精度要求； 4.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； 5.便于模具加工制造； 6.有利于排氣； 7.對(duì)成型面積的影響； 8.對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),采用單分型面結(jié)構(gòu)，這樣有利于塑件與凝料的分離。該產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單，直接分模就可以了。 4.3澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)一般有主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。其作用是使來自注塑機(jī)噴嘴的塑料熔體，穩(wěn)定而順利地流入并充滿全部型腔，同時(shí)，在充模的過程中將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以保證塑件的完整成型。 4.3.1主流道 主流道呈圓錐形，其錐度為2°，內(nèi)表面粗糙度Ra為0.63 μm，凹坑深度取3 mm。模具澆口套主流道球面半徑R與注射機(jī)噴嘴球面半徑R的關(guān)系為：R=R+（1~2）=10+2=12mm。模具澆口套主流道小端直徑d與噴嘴出口直徑d的關(guān)系為：d= d+（0.5~1）=4+1=5mm。 4.3.2分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道。在多型腔中，一般均設(shè)置分流道。為了便于制造，本模具分流道取半圓形，設(shè)置在定模座板上，半徑R=4mm。 4.3.3澆口 聚丙烯流動(dòng)性好，可適用于各種澆口，為了不影響外觀，簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu)，確定使用點(diǎn)澆口。 點(diǎn)澆口直徑尺寸d的確定： d= n K（A）1/4 = 0.206n（t）1/2（V/ t）1/4 =0.206×0.7×（2）1/2（10776/ 2）1/4 =1.8 mm 式中 n——塑料系數(shù)PP料取0.7； K——系數(shù)，塑件壁厚的函數(shù)，K=0.206（t）1/2； t——塑件在澆口位置處的壁厚， t=2 mm； A——型腔表面積； V——塑件體積，V=10776mm。 4.3.4澆口套及定位環(huán) 根據(jù)注塑機(jī)的要求，選取定位環(huán)直徑為Φ100mm，澆口套公稱直徑為Φ16mm。其他尺寸根據(jù)相關(guān)情況選定。 4.4成型零部件 4.4.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到加工的工藝性，型腔采用整體式，強(qiáng)度高、剛性好，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡，便于模具裝配，并縮小整個(gè)模具的外型尺寸；型芯采用整體，其優(yōu)點(diǎn)是方便加工和熱處理，強(qiáng)度高，不容易變形。 4.4.2成型零件工作尺寸的計(jì)算 1.型腔徑向尺寸的計(jì)算 （72+0.76） AM=[(1+)AS－χΔ]= [(1+0.015) ×72－1/2×0.76]+0.76×1/3 =72.7+0.253 （60-0.64） AM=[(1+) AS－χΔ]= [(1+0.015) ×60－1/2×0.64]+0.64×1/3 =60.58+0.213 （50-0.64） AM=[(1+) AS－χΔ]= [(1+0.015) ×50－1/2×0.64]+0.64×1/3 =56.43+0.213 2.型腔深度尺寸的計(jì)算 （12-0.36） HM=[(1+)HS－2/3Δ]= [(1+0.015) ×12－2/3×0.36]+0.36×1/3 =11.94+0.12 （8+0.32） HM=[(1+)HS－2/3Δ]= [(1+0.015) ×8－2/3×0.32]+0.32×1 =7.9+0.106 式中 AM——型腔徑向工作尺寸； 　　　——塑料的平均收縮率，PP的平均收縮率=1.5%； 　　　AS——塑件的徑向尺寸； HS——塑件的深度尺寸； 　　　△——塑件的尺寸公差； 　　　χ——修正系數(shù)，取值范圍為1/2~3/4。 4.4.3型腔壁厚的計(jì)算 1.型腔側(cè)壁厚 （1）從剛度的觀點(diǎn)出發(fā)，型腔最小壁厚為 Sc=1.15×[(ph4／E[δ])1/3] =1.15×[(30×124／2.1×105×0.03)1/3] =5.3 mm 式中 h——塑件的高度，h=12 mm； p——型腔壓力取30MPa； r——型腔內(nèi)徑，r=36mm； E——模具材料的彈性模量（MPa），E取2.1×105； [δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量，取[δ]=0.03mm。 2.型腔底板厚 （1）從剛度的觀點(diǎn)出發(fā)，型腔最小壁厚為 Sh=[(0.74pr4／Eδ)1/3] =[(0.74×30×364／2.1×105×0.03)1/3] =18.09 mm （2）從強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，型腔最小壁厚為 Sh=[(1.22pr2／[δ])1/2] = [(1.22×30×362／156)1/3] =17.4 mm 4.5導(dǎo)向及定位機(jī)構(gòu) 注射模導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，主要用來保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確配合和可靠的分開，以避免模內(nèi)個(gè)零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要形式有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種。這里選用的是運(yùn)用極為廣泛的導(dǎo)柱導(dǎo)向。 4.5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔之間的間隙配合來保證模具的對(duì)合精度。導(dǎo)柱應(yīng)合理布置在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離以保證模具強(qiáng)度。為了確保動(dòng)模和定模只能按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置，或不等直徑導(dǎo)柱的對(duì)稱布置方式。導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/m6。另外，導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模也可設(shè)置在定模，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。 綜上所述，選用公稱直徑為Φ30mm的帶頭導(dǎo)柱共4根，將其不對(duì)稱布置在定模一邊；導(dǎo)套選用直導(dǎo)套，公稱直徑也為Φ30mm，它與定模固定板的配合精度為H7/m6。 4.5.2導(dǎo)柱導(dǎo)套材料的選擇和熱處理 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度因此采用碳素工具鋼（T8A）經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合部分的表面粗糙度要求為R0.8μm。 4.6 脫模機(jī)構(gòu) 4.6.1脫模力計(jì)算 脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力一般來自注塑機(jī)的推出機(jī)構(gòu)，故脫模機(jī)構(gòu)一般設(shè)置在注塑模的動(dòng)模內(nèi)。開始脫模時(shí)的瞬間所要克服的阻力最大，稱為初始脫模力，以后脫模所需的力為相繼脫模力，后者要比以者小，所以計(jì)算脫模力的時(shí)候，總是計(jì)算初始脫模力。所以，脫模力的計(jì)算公式為： F脫=（F4-F′3）cosα =（μF1cosα－F1sinα）cosα =F1×cosα（μcosα－sinα） 式中 F1——制件對(duì)型芯的包緊力（N）； F2、F3——F1的垂直和水平分量（N）； F′3——F3的反作用力（N）； F4——沿凸模表面的脫模力（N）； F脫——沿制件出模方向所需的脫模力（N）； α——脫模斜度（℃）； μ——塑件在熱塑狀態(tài)下對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約取 0.2左右。 其中 F1=LchP包 =DhP包 =3.14×57×10-3×12×10-3×10×106 =21477.6 N 式中 Lc——凸模成型型部分的截面周長； H——模被制件包緊部分的高度； P包——制件對(duì)凸模的單位包緊力，其數(shù)值與制件的幾何特點(diǎn)及塑料的性質(zhì)有關(guān)，一般可取8~12MPa； D——塑件的平均直徑，D=（68+46）/2=57mm。 ∴F脫=F1×cosα（μcosα－sinα） =21477.6×（0.2×1-0） =4295.52 N 4.6.2脫模機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì) 由于推桿加工簡(jiǎn)單，更換方便，脫模效果好，適合中小型塑件，所以這里選擇推桿脫模機(jī)構(gòu)。在推桿的眾多形式中選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單作用面積最大，應(yīng)用最廣泛的圓推桿。 圓推桿直徑不宜過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度來承擔(dān)推力，一般推桿直徑為Φ2.5 ~ Φ12 mm，盡量避免Φ2 mm以下的推桿。推桿直徑d的確定可根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式求得： d=Ψ (L2F/En) =1.5×(1052×8591/(2.1×105×6)) = 6mm 式中 d——推桿直徑； n——推桿的數(shù)量； L——推桿長度； E——推桿材料的彈性模量，取E=2.1×105MPa； Ψ——安全系數(shù)，取Ψ=1.5； F——脫模力，F(xiàn)脫=8591（N）。 為了安全起見，再對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核公式為： d≥（4F/nπ[σ]）1/2≥ =（4×8591/6×3.14×150）1/2 =3.5 mm 式中 [σ]—推桿材料的許用壓應(yīng)力，[[σ] =150Mpa。 實(shí)際推桿直徑為Φ8mm，故滿足強(qiáng)度要求 4.6.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí)，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱，并安裝有與之配合的導(dǎo)套。根據(jù)所需選擇公稱直徑為Φ25mm導(dǎo)柱、導(dǎo)套，導(dǎo)柱與模板的配合精度為H7/m6，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合精度為H7/f7，導(dǎo)套與推板的配合精度為H8/f9，導(dǎo)套與推板固定板的配合精度為H7/f7。 4.6.4推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿復(fù)位較彈簧復(fù)位更加可靠，一般為4根，對(duì)稱分布在推板的四周，其基本尺寸為Φ25mm，與動(dòng)模的配合精度為H7/f7。 4.7冷卻系統(tǒng) 4.7.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1. 冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)。 2. 合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及型腔壁的距離。 3. 降低進(jìn)出水的溫度差。 4. 澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻。 5. 應(yīng)避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔接痕處，并注意干涉及密封等問題。 6. 冷卻水道應(yīng)便于加工和清理。 4.7.2冷卻回路的設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)溫度分布及澆口位置等情況，選擇Φ10 mm為孔的直徑，在型腔設(shè)置冷卻回路。采用直流循環(huán)式冷卻回路。冷卻水道基本上圍繞型腔分布，冷卻較均勻。 5.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核 5.1最大注射量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注射模內(nèi)的塑件及澆注系統(tǒng)凝料的總?cè)哿浚ㄈ莘e或質(zhì)量）應(yīng)在注射機(jī)額定注射量的35%~75%以內(nèi)，最大可達(dá)80%，最小應(yīng)不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。即： n Vs + Vj ≤0.8 Vg 式中 Vs——單個(gè)塑件的容積（cm）； n——模具的型腔數(shù)目； Vj——澆注系統(tǒng)和飛邊所需塑料的容積（cm）； Vg——注射機(jī)額定注射量（cm）。 兩個(gè)塑件和澆注系統(tǒng)凝料：總體積V總=50 cm﹤160 cm 經(jīng)過計(jì)算核對(duì)知：本次設(shè)計(jì)內(nèi)容中塑件與澆注系統(tǒng)的總?cè)莘e與注射機(jī)最大注射量之間的關(guān)系滿足上述要求。 5.2塑化能力的校核 按初定的成型周期40秒計(jì)算，實(shí)際要求的塑化能力為每次實(shí)際注塑量與成型周期的比值，即： 100/40=2.5（g/s）﹤注塑機(jī)的塑化能力40（g/s） 說明注射機(jī)能完全滿足塑化要求。 5.3開模行程的校核 最大開模行程受模具厚度影響，此時(shí)最大開模行程等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。 ≥++ a+ (5~10)mm 305≥20+12+55+10 305≥97 滿足要求 式中 ——注塑機(jī)移模行程305 mm； ——推出距離20 mm； ——塑件高度12 mm； a——定模板與定模固定板的分離距離55 mm。 5.4模具外形尺寸的校核 該模具的外形尺寸為350×550，注射機(jī)模板最大安裝尺寸為345×345，故能滿足安裝要求； 模具上澆口套定位圈直徑Φ100=注射機(jī)定位孔徑Φ100，故能滿足安裝要求； 澆口套的球面半徑R12大于注射機(jī)噴嘴球頭的半徑R10。 5.5模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： HminHmHmax 170250300 滿足要求 式中 Hm——所設(shè)計(jì)的模具厚度 250 mm； Hmin——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度170 mm； Hmax——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度300 mm。 5.6頂出部分的校核 注射機(jī)最大頂出距離80mm>模具上所需要的最小頂出距離20mm，符合要求。所以選用的注射機(jī)能夠滿足使用要求。 5.7注射機(jī)定位孔與模具澆口套外圈配合的校核 為了使模具安裝在注射機(jī)上，其主流道中心線與注射機(jī)噴嘴中心線相重合。其模具的澆口套外圈與注射機(jī)定模板上的定位孔呈較松的間隙配合H7/f7。 5.8鎖模力的校核 注射模從分型脹開的力應(yīng)小于注射機(jī)額定鎖模力，即 F≥ 式中 F——注射機(jī)額定鎖模力（N）； 、——分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm）； ——塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力； ——型腔個(gè)數(shù)。 SZ－100/80型注射機(jī)的鎖模力為800KN； 澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積=654 mm； 代入以上各數(shù)據(jù)，利用上述式子最后可以知道鎖模力符合要求。 5.9注射壓力的校核 所選用注射機(jī)的最大壓力應(yīng)大于塑件成型所需的壓力。成型所需的注射壓力與塑料品種、塑件形狀及尺寸、注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。必須滿足下式： > 式中 ——注射機(jī)最大注射壓力（MPa）； ——塑件成型所需的注射壓力（MPa）。 這里所選用的注射機(jī)的最大注射壓力為＝170MPa>＝PP塑件的注射壓力70~120 MPa，滿足要求。 6.設(shè)計(jì)小結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的體會(huì)到：科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模瑏聿坏冒朦c(diǎn)虛假。但是同時(shí)，對(duì)于每一個(gè)問題，各種參考書又有很大差異。在生產(chǎn)實(shí)際中，肯定也會(huì)有同樣或者類似的問題困擾著模具設(shè)計(jì)人員。在設(shè)計(jì)的過程中，通過查閱資料，分析制件的結(jié)構(gòu)工藝性，初步確定方案，計(jì)算、分析比較從而確定最佳方案。另一方面，本著力求模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模具零件易于加工和耐用等原則，我多次對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)。在查閱資料和反復(fù)思考分析的過程中，我對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)有了較深層次的認(rèn)識(shí)和理解，也懂得了如何查閱自己所需的資料和如何將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中！在模具設(shè)計(jì)過程中也遇到了很多問題，老師均給予我詳細(xì)的解答，使我少走了許多彎路。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是短暫的，模具設(shè)計(jì)的道路卻是漫長的，所以我自始至終保持著嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的態(tài)度,一步一個(gè)腳印。本次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到：嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的態(tài)度對(duì)于一位設(shè)計(jì)人員的重要性,科學(xué)容不得半點(diǎn)虛假, 更不能憑空想象、任意拼湊。這對(duì)我以后的工作大有裨益。 致謝 經(jīng)過三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)忙碌之后，設(shè)計(jì)最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計(jì)過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心里，保證按質(zhì)按量的完成。還要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過程中互幫互助，使我的CAD操作水平比以前有了很大提高，同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能。 參考文獻(xiàn) [1]申開智.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[Ｍ]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. 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