氣壓瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì)
氣壓瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì),氣壓,瓶蓋,注塑,模具設(shè)計(jì)
（2014 屆）
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料
題 目 名 稱：
氣壓瓶蓋注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院（部）：
專 業(yè)：
學(xué) 生 姓 名：
班 級(jí)：
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師姓名：
職稱
職稱
最終評(píng)定成績(jī)：
XX大學(xué)教務(wù)處
摘 要
本設(shè)計(jì)是氣壓瓶蓋塑料零件的注塑模具設(shè)計(jì)，在結(jié)合了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)后把CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在注塑模具的設(shè)計(jì)上，在CAD系統(tǒng)實(shí)行了模型和注塑模具的設(shè)計(jì)。本文介紹了我國(guó)當(dāng)前模具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及CAD/CAM在模具上的應(yīng)用，其中包括AUTOCAD。主要的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注塑機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，動(dòng)、定模，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)等方面。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。
關(guān)鍵詞：CAD；CAM；注塑模；工藝
VI
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
ABSTRACT
It is to design the holder injection mould, references to the traditional mechanical design, focus on the CAD/CAM application in the plastic mould design, that is to say to apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This artic introduces the mould technology and the CAD/CAM application of mould in china nowadays. Including AUTOCAD，MASTERCAM. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards. The calculation of the plastic mould design concerns about the mould construction design, choosing Injection Molding Machine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould organ, the goring organ, the cooling system’s design and so on.
The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould.
Keywords: CAD;CAM;PLASTIC INJECTION;MOULD
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
目 錄 IV
第1章 緒 論 1
1.1模具的作用與地位 1
1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義 1
1.3 CAD發(fā)展概況 1
1.4 注塑模CAD內(nèi)容 2
第2章 塑件的工藝分析 4
2.1塑件的工藝性分析 4
2.1.1塑件的原材料分析 4
2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 5
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 5
2.2.1結(jié)構(gòu)分析 5
2.2.2尺寸精度分析 5
2.2.3表面質(zhì)量分析 6
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 6
第3章 注射機(jī)的選擇及校核 7
3.1 注射機(jī)的選擇 7
3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 8
3.3 鎖模力的校核 9
3.4 開(kāi)模行程的校核 9
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.1 分型面的選擇 10
4.2 主流道的設(shè)計(jì) 10
4.3 澆口設(shè)計(jì) 11
4.3.1 剪切速率的校核 12
4.3.2 主流道剪切速率校核 12
4.3.3 澆口剪切速率的校核 12
第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 13
5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 13
5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 14
第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18
7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 18
7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18
7.2.1 設(shè)計(jì)原則 18
7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 18
7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 19
7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 19
7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 20
7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 21
7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 21
第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23
8.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 24
8.2 滑槽的設(shè)計(jì) 26
8.3 楔緊設(shè)計(jì) 26
8.4 滑塊定位設(shè)計(jì) 27
第9章 模具工作原理說(shuō)明 28
總 結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 31
主要符號(hào)表
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒 論
1.1注塑模具研究?jī)?nèi)容
本文以氣壓瓶蓋為研究對(duì)象，主要通過(guò)以下幾方面來(lái)研究：
1.注塑制品的幾何造型
2.模腔面形狀的生成
3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)
4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇
5.部裝圖及總裝圖的生成
6.模具零件圖的生成
7.常規(guī)計(jì)算和校核。
在模具設(shè)計(jì)中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國(guó)標(biāo)。對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統(tǒng)中建立模架、零件庫(kù)，以被設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。對(duì)于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計(jì)算方法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，可設(shè)置這些計(jì)算公式的模塊，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行快速計(jì)算。
1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義
(1).調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力；
(2).綜合運(yùn)用專業(yè)理論和知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力；
(3).設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括使用計(jì)算機(jī)的能力；
(4).掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的加工工藝過(guò)程；
(5).邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力；
(6).撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）的能力；
(7).養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
1.3 瓶蓋模具加工的發(fā)展
據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)21世紀(jì)機(jī)械零部件中60%的粗工，80%的精加工要由模具來(lái)完成。所以模具工業(yè)對(duì)今后國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展將起到越來(lái)越重要的作用。模具的制造技術(shù)和成型技術(shù)未來(lái)有如下的發(fā)展趨勢(shì)：
1） CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用
經(jīng)過(guò)多年的推廣應(yīng)用。模具設(shè)計(jì)“軟件化”和模具制造“數(shù)控化”已經(jīng)在我國(guó)模具企業(yè)中成為現(xiàn)實(shí).采用CAD技術(shù)是模具生產(chǎn)的一次革命,是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。近年來(lái)，CAD技術(shù)發(fā)展主要有以下特點(diǎn)：模具CAD技術(shù)及其應(yīng)用日趨成熟；
基于網(wǎng)絡(luò)化的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪；CAD/CAM軟件的智能化程度正在逐漸提高。
2）大力發(fā)展快速原型制造
快速成型制造(RPM)技術(shù)是一種綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展成果,采用分層增材制造的新概念取代了傳統(tǒng)的去材或變形法加工,是當(dāng)代最具有代表性的制造技術(shù)之一。利用快速成型技術(shù)不需要任何工裝,可快速制造出任意復(fù)雜的工件,這樣大大減少了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和加工費(fèi)用,縮短了研制周期。
3）研究和應(yīng)用模具的快速測(cè)量技術(shù)與逆向工程
在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中,設(shè)計(jì)與制造者往往面對(duì)的并非是CAD模型描述的復(fù)雜曲面實(shí)物樣件,這就必須通過(guò)一定的三維數(shù)據(jù)采集方法,將這些實(shí)物原型轉(zhuǎn)化為CAD模型,從而獲得零件幾何形狀的數(shù)學(xué)模型,使之能利用CAD、CAM、RPM等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行處理或管理。這樣從實(shí)物樣件獲取產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型的相關(guān)技術(shù),稱為逆向工程。
4）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和采用先進(jìn)的熱處理和表面處理技術(shù)
模具材料的選用在模具設(shè)計(jì)與制造中是涉及模具加工工藝、模具使用壽命、塑料制件成型質(zhì)量和加工成本等的重要問(wèn)題。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法外,應(yīng)發(fā)展設(shè)備昂貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積、等離子噴涂等技術(shù)。
5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率
模具標(biāo)準(zhǔn)化的水平在某種意義上體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家模具工業(yè)發(fā)展的水平。采用標(biāo)準(zhǔn)模架和使用標(biāo)準(zhǔn)零件,可以滿足大批量制造模具和縮短模具制造周期的需要。
6）模具的復(fù)雜化、精密化與大型化
為了滿足塑料制件在各種工業(yè)產(chǎn)品中的使用要求,塑料成型技術(shù)正朝著復(fù)雜化、精密化與大型化方向發(fā)展。
我們現(xiàn)在處在信息化的時(shí)代，現(xiàn)在人們都在研究信息的數(shù)字化，受到各行各業(yè)的重視，對(duì)于數(shù)字化模具技術(shù)，指的就是使用計(jì)算機(jī)技術(shù)或者是使用計(jì)算機(jī)的輔助技術(shù)CAX進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)制作中進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)于瓶蓋模具也正在向著數(shù)字化技術(shù)走進(jìn)。
對(duì)于數(shù)字化技術(shù)就是根據(jù)數(shù)字的生成進(jìn)行加工，傳輸和使用，進(jìn)行修改和存儲(chǔ)，這些做法都是基礎(chǔ)，根據(jù)數(shù)字技術(shù)的取樣作為核心，對(duì)于單一的數(shù)據(jù)源進(jìn)行管理，在 進(jìn)行設(shè)計(jì)制作和管理的過(guò)程中根據(jù)數(shù)字量的取樣進(jìn)行模擬，用現(xiàn)代的技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的技術(shù)，將數(shù)字量作為技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，制造和管理，這也是唯一的依據(jù)。
對(duì)于瓶蓋模具的生產(chǎn)制作過(guò)程中，已經(jīng)是向著數(shù)字化的行業(yè)進(jìn)行發(fā)展，對(duì)于瓶蓋模具的制造主要以數(shù)字化為核心，進(jìn)行數(shù)字化的制造，現(xiàn)在的數(shù)字化制作有著很多技 術(shù)的支持，對(duì)于現(xiàn)在虛擬的顯示，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速瓶蓋模具的成型，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體進(jìn)行操控，可以根據(jù)客戶的不同要求，能夠迅速的手記資源信息，之后對(duì) 產(chǎn)品的信息和工藝的信息還有資源的信息進(jìn)行分析，規(guī)劃和重組，這樣的產(chǎn)品對(duì)于設(shè)計(jì)和功能的制作能夠進(jìn)行快速的生產(chǎn)進(jìn)而能夠達(dá)到客戶的要求，這就是制造的整個(gè)過(guò)程。
瓶蓋模具的發(fā)展方向就是向著數(shù)字化的生產(chǎn)，對(duì)于瓶蓋模具的制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)還有相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理的科學(xué)進(jìn)行交叉融合，這也是進(jìn)行發(fā)展和應(yīng)用的主要結(jié)果，當(dāng)然也是瓶蓋模具的制作企業(yè)和瓶蓋模具的制造系統(tǒng)進(jìn)行模具的生產(chǎn)系統(tǒng)在不斷的向著數(shù)字化發(fā)展前進(jìn)。
1.4研究路線分析
精度等級(jí)：采用一班精度4級(jí)?
（1）脫模斜度：改塑件件壁厚2.5mm，其脫模斜度查表得到塑件材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料ABS,其型腔脫橫斜度為：25~45.其型蕊脫橫斜度為：20~45.由于該塑件沒(méi)有狹小部位，所以脫橫斜度取1。?注射成型過(guò)程。注射成型工藝進(jìn)程包括：成型前的準(zhǔn)確、注射成型過(guò)程以及塑件的最后處理三個(gè)階段。
（2）成型前的準(zhǔn)確
1.分析檢驗(yàn)成型物料質(zhì)量：根據(jù)塑料工藝性能要求，檢驗(yàn)其性能各種指標(biāo)，如含水量等，對(duì)于該塑件材料pp?查表8-6-1的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料ABS吸水率0.2%，由于該塑料易吸水，故應(yīng)進(jìn)行干燥處理。
2.料筒的清洗在注射成型過(guò)程中，當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對(duì)空注射清洗。
（3）注射過(guò)程。注射過(guò)程是塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芗闹饕A段。它包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻定型、脫模等步驟。?
（4）塑件后的處理。塑件經(jīng)注射成型后出去澆口凝料，修飾澆口處余料及飛邊毛刺外，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚斫枰愿纳坪吞岣咚芗男阅埽芗暮筇幚碇饕竿嘶鸷驼{(diào)濕處理。
33
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第2章 塑件的工藝分析
該塑件是氣壓瓶蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖1 氣壓瓶蓋工件圖
2.1塑件的工藝性分析
2.1.1塑件的原材料分析
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3種單體合成。每種單體都具有不同的性能；丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性，苯乙烯具有易加工、高光潔度、高強(qiáng)度的特性。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶型材料。
三種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯—丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的組成比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)，這在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上具有不同品質(zhì)ABS材料。不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫?zé)崆阅艿取?
ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性、外觀特性、低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的沖擊強(qiáng)度。
干燥處理：ABS材料具有吸濕性，在注塑成型之前要進(jìn)行干燥。建議干燥條件：80～90℃下最少干燥2小時(shí)，且材料溫度波動(dòng)應(yīng)保證小于 0.1﹪。
熔化溫度：210～280℃；建議：245℃
模具溫度：25～70℃
注射壓力：50～100MPa
注射速度：中高速度
2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù)
1、注塑機(jī)類型：
螺桿式
7、保壓力
50~70MP
2、噴嘴形式
直通式
8、注射時(shí)間
3~5s
3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30~60
9、保壓時(shí)間
15~30s
4、噴嘴溫度
180~190C
10、模具溫度
50~70
5、成型溫度 C
料筒：
前200~210
中210~230
后180~200
11、冷卻時(shí)間
15~30s
6、注射壓力
70~90 MP
12、成型周期
40~70s
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
2.2.1結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。對(duì)稱分布,因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度.
表面質(zhì)量：
1.分析檢驗(yàn)成型物料質(zhì)量：根據(jù)塑料工藝性能要求，檢驗(yàn)其性能各種指標(biāo)，如含水量等，對(duì)于該塑件材料ABS查表8-6-1的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料ABS材料具有吸濕性，在注塑成型之前要進(jìn)行干燥。2.料筒的清洗在注射成型過(guò)程中，當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對(duì)空注射清洗。
結(jié)構(gòu)分析：該塑件為氣壓瓶蓋，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單且維度和鋼管應(yīng)滿足需要，塑件的頂部沒(méi)有兩個(gè)對(duì)稱的孔，用于安裝提手，內(nèi)部有簡(jiǎn)單的螺紋，用于和罐子連接緊密。
2.2.2尺寸精度分析
從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為3mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒(méi)有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：V=17.78cm（單個(gè)）
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm
塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到)
采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。
湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第3章 注射機(jī)的選擇及校核
3.1 注射機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開(kāi)模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。
公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。
注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。
注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表所示。
表1注射速率
注射量/CM
125
250
500
1000
2000
4000
6000
10000
注射速率/CM/S
125
200
333
570
890
1330
1600
2000
注射時(shí)間/S
1
1.25
1.5
1.75
2.25
3
3.75
5
塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期.
鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi).
合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍.
開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停.
空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間.
選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
表2注射機(jī)參數(shù)
注塑機(jī)型號(hào)
XS-ZY-
額定注射量
500cm3
螺桿（柱塞）直徑
85mm
注射壓力
121Mpa
注射行程
260mm
注射方式
螺桿式
鎖模力
4500KN
最大成型面積
1800cm2
最大開(kāi)合模行程
700mm
模具最大厚度
700mm
模具最小厚度
300mm
噴嘴圓弧半徑
R18mm
噴嘴孔直徑
Φ7.5mm
頂出形式
兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
動(dòng)、定模固定板尺寸
900X1000mm
拉桿空間
650X550mm
合模方式
中心液壓、兩側(cè)機(jī)械頂桿
液壓泵
流量
200、18L/min
壓力
614Mpa
電動(dòng)機(jī)功率
40KW
加熱功率
14KW
機(jī)器外形尺寸
7670X1740X2380mm
3.2 型腔數(shù)目的確定及校核
根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；
式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)最大注塑量，g；
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。
式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、
單個(gè)塑件的體積（cm3）。
故取滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。
3.3 鎖模力的校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即：
（式中符號(hào)同前）
式中為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2;
為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；
P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;
為注塑機(jī)的額定銷模力,N。
3.4 開(kāi)模行程的校核
注射機(jī)開(kāi)模行程是有限的，開(kāi)模行程應(yīng)該滿足分開(kāi)模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開(kāi)模距離必須大于取出塑件所需的開(kāi)幕距離。為了保證開(kāi)模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿足下式：
（4-3）
式中—模具開(kāi)模行程；
—推出距離（脫模距離）
—塑件高度；（H2）
—定模板與中間板之間的分開(kāi)距離。
則=291mm<500mm
小于注射機(jī)最大開(kāi)合模行程，故滿足要求。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開(kāi)始部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說(shuō)來(lái)，需要注意以下問(wèn)題：
1.適應(yīng)塑料的工藝性；
2.流程要短；
3.排氣良好；
4.避免料流直沖型芯或嵌件；
5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量??；
6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱；
7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；
8.防止塑件變形。
4.1 分型面的選擇
分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通?？紤]如下有關(guān)問(wèn)題：
1根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置；
2塑件的生產(chǎn)批量；
3結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；
4型腔的溢流和排氣條件；
5模具加工的工藝性。
選擇塑料件最大投影處,
4.2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過(guò)大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。
4.3 澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來(lái)參考：
盡量縮短流動(dòng)距離；
澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁最厚處；
必須盡量減少或避免熔接痕；
應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
考慮分子定向的影響；
避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
4.3.1 剪切速率的校核
生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：
R=
式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。
4.3.2 主流道剪切速率校核
Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S）
T注射時(shí)間：T=2.5（S）；
R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R==0.538（CM）
d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM）
R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S
5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件)
4.3.3 澆口剪切速率的校核
R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S
其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當(dāng)量面積S=R 所以R=7mm。
單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模1腔，無(wú)分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。
從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第5章 成型零部件設(shè)計(jì)
本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。查表得PP收縮率為Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。
5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收縮率S=2%.
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
X-修正系數(shù)，取0.5-0.75
Δ-塑件公差,取MT7=0.6
δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
1）徑向計(jì)算公式：
L = ( L + L·S％ - 3△/4 ) （7）
式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；
L---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；
---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；
S---- 塑件的成型收縮率，取平均值；
L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜ ；
型腔尺寸：
[28×（1＋0.02）－3/4×0.56]
＝27.6
2）型腔深度計(jì)算公式：
H = ( H + H·S％- 2△/3 ) （8）
式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；
---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；
S---- 塑件的成型收縮率，（取平均值）；
H---- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：㎜；
H ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜；
凹模深度尺寸計(jì)算：
H＝[H（1＋k）－(2/3) △]
＝[22.5×(1＋0.02)22.95－2/3×0.34]
＝22.4
2、型芯尺寸的計(jì)算公式：
型芯長(zhǎng)度的計(jì)算公式：
L = ( L + L·S％ + 3△/4 ) （9）
式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；
---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；
S---- 塑件的成型收縮率，取平均值 ；
L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；
L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜；
5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。
式中各參數(shù)分別為：
p=50Mpa(選定值)；
[δ]=0.05mm；
[σ]=160MPa
r=28mm
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1
=28[(160/160-2×50)1/2]-1
≈16.8mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。
(2)凹模底板厚度計(jì)算
按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為：
p=50 Mpa
r=28mm
[σ]=160MPa
h≥{1.22pr2/[σ]}1/2
≥{1.22×50×282/160}1/2
≥17.3mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長(zhǎng)度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6
導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖6-1所示：
圖6-1 導(dǎo)向合模機(jī)構(gòu)
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。
（2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)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。
（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，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。本書(shū)模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過(guò)大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。
7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
（2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
(5)從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.2.1 設(shè)計(jì)原則
（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
（6）冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
7.2.2 冷卻時(shí)間的確定
在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開(kāi)模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。
其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
t=㏑[·]
=62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)]
= 73（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm；
——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07；
T——成型溫度160-220℃，T取200℃；
T——平均脫模溫度，T取80℃；
T——模具溫度40~80℃，T取50℃。
由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。
7.2.3 塑料熔體釋放的熱量
Q =nG C(t－t)
= 60×217.6×10×1.9×（220－60）
= 3969.02KJ/h
式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）；
G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10；
C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220；
t——塑件脫模溫度℃，t=60。
7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱
Q=3.6A(t－t)
=3.6×4069×10×140×（220－50）
=348.63 KJ/h
式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑，）；
——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m℃)；
t——模具平均溫度℃ t=50 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t=220。
7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量
（1）對(duì)流傳熱
Q=hA( t－t)
=5.35×0.203×（50－20）
=112 KJ/h
式中：h——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187×（0.25+）= 5.35）；
A——兩個(gè)分型面和四個(gè)側(cè)面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n
= 0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097 m； A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長(zhǎng)度m m，L=220，開(kāi)模率n= =（60-31.5）/60=0.48】；
t——模具平均溫度℃，t=50；
t——室溫℃，t=20。
（2）輻射散發(fā)的熱量
Q=20.8 A[()－()]
=20.8×0.22×0.8×[（）－（）]
=128.7 KJ/h
式中: ——輻射率，一般表面=0.8~0.9；
A=0.22；
（3）工作臺(tái)散發(fā)的熱量
Q=hA( t－t) h
= 502×0.0484×（50—30）
=485.94 KJ/h
式中:傳熱系數(shù)——h=502KJ/(mh℃)；
A ——模具與工作臺(tái)的接觸面積m，A=0.0484；
[A=bl= 220×220×10=0.0484;b模具與工作臺(tái)接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺(tái)接觸長(zhǎng)度m m,l=220。]
從計(jì)算的結(jié)果看，工作臺(tái)散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說(shuō)明了Q的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。這是因?yàn)橛嘘P(guān)Q的計(jì)算參考資料很少，計(jì)算中有很多地方不規(guī)范。簡(jiǎn)單的計(jì)算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：
Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q）
由于現(xiàn)在無(wú)法得到Q的正確值，所以計(jì)算以簡(jiǎn)單計(jì)算原則，取Q= Q。
7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：
Q= n G Q
=60× 217.6×10×300
=3916.8
（1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10
（2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60
（3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300
（4）每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。
7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
（1）凹模的冷卻水體積流量
q=
= 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]
= 0.61×10 m/min
式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h
——水的密度10KG/m；
C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃；
T——水管出口溫度，T取25℃；
T——水管入口溫度，T取20℃。
（2）冷卻水管的平均流速：
V=
=4×0.61×10/（3.14×0.0082）
=12.14 m/min =0.202 m/s
式中：d——冷卻水管直徑，取d=8 mm
查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。
（3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)
=
=7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2
=1395 (w/mk)
式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。
（4）凹模冷卻管的傳熱面積
A=
=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]
=5.52×10 m
式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。
（5）冷卻水孔總長(zhǎng)L
L=
=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]
=0.22m
（6）模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)
n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。
式中：B為開(kāi)一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。
（7）冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核
R=
=0.202×0.008/（1×10）
=1616＜10
式中：R——雷諾數(shù)；
——水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）。
（8）進(jìn)出口溫差校核
T－T=
=763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202）
=4.99℃
預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用正確。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料制品側(cè)壁帶有通孔凹槽，凸臺(tái)時(shí)，塑料制品不能直接從模具內(nèi)脫出，必須將成型孔，凹槽及凸臺(tái)的成型零件做成活動(dòng)的，稱為活動(dòng)型芯。完成活動(dòng)型抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫做抽苡機(jī)構(gòu)。
抽芯機(jī)構(gòu)的分類
1.機(jī)動(dòng)抽芯 開(kāi)模時(shí)，依靠注射檢的開(kāi)模動(dòng)作，通過(guò)抽芯機(jī)來(lái)帶活動(dòng)型芯，把型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯具有脫模力大，勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)率高和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中廣泛采用。按其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為以下幾種：斜導(dǎo)柱抽芯，斜滑塊抽芯，齒輪齒條抽芯等。
2. 手動(dòng)抽芯 開(kāi)模時(shí)，依靠人力直接或通過(guò)傳遞零件的作用抽出活動(dòng)型芯。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且由于受到限制，故難以得到大的抽芯力、其優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制 造方便，制造模具周期短，適用于塑料制品試制和小批量生產(chǎn)。因塑料制品特點(diǎn)的限制，在無(wú)法采用機(jī)動(dòng)抽芯時(shí)，就必須采用手動(dòng)抽芯。手動(dòng)抽芯按其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又可 分為以下幾種：螺紋機(jī)構(gòu)抽芯，齒輪齒條抽芯，活動(dòng)鑲塊芯，其他抽芯等。
3．液壓抽芯 活動(dòng)型芯的，依靠液壓筒進(jìn)行，其優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)脫模力的大小和抽芯距的長(zhǎng)短可更換芯液壓裝置，因此能得到較大的脫模力和較長(zhǎng)的抽芯距，由于使用高壓液體為動(dòng) 力，傳遞平穩(wěn)。其缺點(diǎn)是增加了操作工序，同時(shí)還要有整套的抽芯液壓裝置，因此，它的使用范圍受到限制，一般很小采用。
本文采用的是斜導(dǎo)柱抽芯.
抽芯距s=s1+5mm
S1為空深度在這里空深度為壁厚所以 s=10mm
抽芯力的計(jì)算:
Fc=ChP(cos(a)-sin(a))(4-9)
=37.68×20×0.9×107(0.15cos(180)-sin(180))
=31.7×103N
Fc-抽芯力 C-側(cè)型芯成行部分的截面的平均周長(zhǎng)(m)= X12=36.78 mm
h-側(cè)型芯成行部分的高=20 mm
p-塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力(包緊力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷
塑件p=(2.4-3.9)×107pau=0.15,a-側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角=180
8.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
(1) 在確定斜滑塊結(jié)構(gòu)尺寸之前，應(yīng)了解其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
① 斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取18 o，斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長(zhǎng)的2/3。
② 斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動(dòng)必須順利。
③ 內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。
(2) 斜導(dǎo)柱尺寸的確定
① 斜導(dǎo)柱的形狀如圖4-12所示:其工作端的端部設(shè)計(jì)成半球形。
圖4-12 斜導(dǎo)柱的形狀
其材料選用45碳素工具鋼,熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度為Ra0.8nm,斜導(dǎo)柱與固定板之間采用過(guò)渡配合H7/m6,滑塊上斜導(dǎo)柱之間采用間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.5mm間隙。
②. 斜導(dǎo)柱傾斜角度的確定
a為傾斜角L=s/sin（a）經(jīng)查資料得 a取18o比較理想。
(3) 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度如圖4-13所示
其工作長(zhǎng)度Lz=s×cos（）/sin（a）(4-10)
為滑動(dòng)定向模一側(cè)的傾角因=0o所以L=s/sin（a）=6.5/sin（18 o）=21mm
Lz 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度（mm）；d1 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑（12mm）；h 斜導(dǎo)柱固定板厚度（20mm）；d 斜導(dǎo)柱工作部分直徑（16mm）；S 抽芯距（10mm）。
=
81.5mm
斜導(dǎo)柱安裝固定部分長(zhǎng)度斜導(dǎo)柱固定部分的直徑（40mm）斜導(dǎo)柱固定部板的厚度（20mm）a 斜導(dǎo)柱的傾角
(4) 斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計(jì)算
受力分析如下圖所示：
圖4-16 斜導(dǎo)柱的受力分析
在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等,方向相反,方向相反，F(xiàn)k是開(kāi)模力，它通過(guò)導(dǎo)滑槽施加于滑塊F是斜導(dǎo)柱通過(guò)斜導(dǎo)柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱受的彎曲力Fw相等，F(xiàn)1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導(dǎo)滑槽間的摩擦力．另外斜導(dǎo)柱與滑塊，滑塊與導(dǎo)滑模之間的摩擦系數(shù)為0.5
側(cè)(4-11)
側(cè)(4-12)
式中F1=F2=
由式解得：
(4-13)
因摩擦力太小所以可以省略既（=0）
所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N
Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N
由Fc斜導(dǎo)柱的傾斜角在有關(guān)資料中可查到最大彎曲力Fw=1000KN 然后根據(jù)Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導(dǎo)柱直徑d=12mm。
(5)滑塊的設(shè)計(jì)
滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一重要零部件，它上面安裝有側(cè)向型芯式側(cè)向型芯塊，注射成形時(shí)塑件尺寸的準(zhǔn)確和移動(dòng)的可靠性都需要靠它的運(yùn)動(dòng)精度保證，滑塊的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)根據(jù)具體塑件和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)可分為整體式和組合式在這里采用整體式
8.2 滑槽的設(shè)計(jì)
滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過(guò)程中，必須沿一定的方向平穩(wěn)的往復(fù)移動(dòng)這一過(guò)程是在導(dǎo)滑槽內(nèi)完成的?；瑝K與壓塊的配合形式采用T形槽導(dǎo)滑其配合采用H8/f7間隙配合材料選用T12硬度HRC52。其結(jié)構(gòu)形式如圖4-18所示，其配合長(zhǎng)度L=1.5B（塑件寬度）這里導(dǎo)槽可在動(dòng)模上直接加工出來(lái)。
圖4-18 滑塊與導(dǎo)滑槽的配合形式
8.3 楔緊設(shè)計(jì)
(1) 楔緊塊（鏟雞）的形式
在注射過(guò)程中側(cè)向成形零件，受到熔融塑料斜導(dǎo)柱為一組長(zhǎng)桿件受力后容易變形導(dǎo)致滑塊后移因此必須設(shè)計(jì)楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側(cè)向成形零件的推力。楔緊塊與模具的連接形式如圖4-19所示。
圖4-19 楔緊塊與滑塊的連接形式
(2) 楔緊角的選擇
楔緊塊的工作部分是斜面，一般比大一些，當(dāng)滑塊向動(dòng)模側(cè)傾斜b角度時(shí)，在這里
8.4 滑塊定位設(shè)計(jì)
滑塊定位裝置在開(kāi)模過(guò)程中來(lái)保證滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置在發(fā)生移動(dòng)以避免合模時(shí)斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確的插入滑塊的斜導(dǎo)孔內(nèi)造成模具的損快。此設(shè)計(jì)采用彈簧+擋塊定位。如圖4-20：
圖4-20 滑塊
湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第9章 模具工作原理說(shuō)明
工作原理：
制品的側(cè)面深孔和小孔由滑塊上的型芯成型，中間內(nèi)腔的兩處內(nèi)側(cè)凸筋由斜滑塊（件15）成型。
開(kāi)模時(shí)，制品被帶往動(dòng)模一側(cè)，同時(shí)斜導(dǎo)柱（件3和件10）分別帶動(dòng)滑塊（件1和件8）完成對(duì)兩側(cè)斜向型芯的抽芯。
頂出過(guò)程中，推桿（件17）推動(dòng)由導(dǎo)滑塊（件16）導(dǎo)滑的斜滑塊（件15）沿型芯（件11）的斜面移動(dòng)，從而完成制品內(nèi)側(cè)凸筋處的抽芯，同時(shí)頂出制品。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
總 結(jié)
通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。
畢業(yè)設(shè)計(jì)從測(cè)繪塑件，進(jìn)行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。
完成了注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)，但由于缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在這些設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多困難，但在老師的指導(dǎo)下，問(wèn)題都迎刃而解。
大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
參考文獻(xiàn)
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