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削筆刀注塑模模具設(shè)計(jì)
學(xué)校代碼：XXXX
序 號(hào)：XXXX
XXX 設(shè) 計(jì)
題目： ?????削筆刀注塑模模具設(shè)計(jì) ????????
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摘要
本設(shè)計(jì)為削筆刀注塑模模具設(shè)計(jì)，削筆刀采用聚丙烯（PP）材料，用注塑機(jī)注塑成型。在模具設(shè)計(jì)中采用嵌入式凹模,組合式凸模，側(cè)澆注口，塑件的外表面為模具分型面，注塑經(jīng)過(guò)充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。注塑完成后動(dòng),定模座分開(kāi),動(dòng)模后移到指定位置，推桿推出塑件，復(fù)位桿復(fù)位好既完成一次注塑。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用CAD/CAM,PRO/E,等設(shè)計(jì)軟件。
關(guān)鍵詞: CAD/CAM, 塑料，注射模，注射機(jī)。
Abstract:
The design of injection mold die design for the card case, card case with polypropylene (PP) materials, used injection molding machine injection molding. Embedded in the mold die design, combined punch, direct casting port, outer surface of plastic parts for the mold parting line, injection molding after filling, compaction, packing, and cooling back five stages. Injection completed action, scheduled to die seat separately, the dynamic model specified location after the move, putting plastic pieces launched, the reset lever reset the completion of an injection well only. Used in the design process CAD / CAM, PRO / E, and other design software.
Key Words: CAD/CAM, Plastic, Plastic injection mold, Plastic injection
目 錄
1 緒論 1
1.1 塑料注射模具簡(jiǎn)介 1
1.2 我國(guó)塑料注射模具現(xiàn)狀 1
2 塑件成型的工藝性分析 3
2.1 塑件的分析 3
2.2 PP的性能分析 3
2.3 PP的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 4
2.3.1注射成型過(guò)程 4
2.3.2注塑工藝參數(shù) 4
3 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 5
3.1 分型面位置的確定 5
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 5
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 5
3.3.1 注射量的計(jì)算 5
3.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 5
3.3.3 選擇注塑機(jī) 5
3.3.4 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 6
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7
4.1 主流道的設(shè)計(jì) 7
4.1.1 主流道尺寸 7
4.1.2 主流道的凝料體積 7
4.1.3 主流道當(dāng)量半徑 7
4.1.4 主流道澆口套的形式 8
4.2 澆口的設(shè)計(jì) 8
4.3 校核主流道的剪切速率 8
4.3.1 計(jì)算主流道的體積流量 8
4.3.2 計(jì)算主流道的剪切速率 8
4.4 冷料穴的設(shè)計(jì) 8
5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 9
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
5.2 成型零件鋼材的選用 10
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 10
5.3.1 凹模寬度尺寸的計(jì)算 11
5.3.2 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算 11
5.3.3 凹模高度尺寸的計(jì)算 11
5.3.4 凸模寬度尺寸的計(jì)算 11
5.3.5 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算 11
5.3.6凸模高度尺寸的計(jì)算 12
5.4 成型零件尺寸及動(dòng)模板厚度的計(jì)算 12
5.4.1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 12
5.4.2 凹模底板厚度的計(jì)算 12
5.4.3 動(dòng)模厚度的計(jì)算 12
5.4.4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 13
5.4.5抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 14
6.1 各模板尺寸的確定 17
6.2 模架各尺寸的校核 18
6.3 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 19
7.2 推出方式的確定 20
7.3 脫模力的計(jì)算 20
7.4 推桿的直徑計(jì)算及強(qiáng)度校核 20
7.4.1 推桿的直徑計(jì)算 20
7.4.2 強(qiáng)度校核 20
7.5 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 21
8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 22
8.2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 23
所以取4根冷卻水管 24
結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
1 緒論
1.1 塑料注射模具簡(jiǎn)介
中國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，產(chǎn)品是制造的主體，模具又是制造業(yè)的靈魂，模具的發(fā)展水平?jīng)Q定了制造的發(fā)展水平，模具又是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時(shí)又是原料和設(shè)備的“效益放大器”，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”，模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志。
如今塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和日常生活等方面獲得廣泛應(yīng)用。注塑成型是生產(chǎn)塑料制件最常用的制造方法之一，采用這種方法既可以生產(chǎn)小巧的電子器件和醫(yī)療用品，也可以生產(chǎn)大型的汽車(chē)配件和建筑構(gòu)件，生產(chǎn)的制件具有精度高、復(fù)雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點(diǎn)，有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。隨著塑料材料技術(shù)和注塑成型加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，塑料注塑加工行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展。塑料加工是將原材料變?yōu)橹破返年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有迅速的發(fā)展塑料加工業(yè)，才可能把各種性能優(yōu)良的高分子材料變成功能各異的制品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域發(fā)揮作用。
模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時(shí)又是原料和設(shè)備的“效益放大器”，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”，模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志。
1.2 我國(guó)塑料注射模具現(xiàn)狀
我國(guó)塑料注射模具的發(fā)展迅速。塑料注射模具的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、CAD 技術(shù)、CAPP 技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的確開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動(dòng)密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，是刻不容緩的。塑料注射成型是生產(chǎn)塑料制品的重要手段之一。在CAD技術(shù)引入注塑模設(shè)計(jì)領(lǐng)域后，模具設(shè)計(jì)發(fā)生了根本性的變革，同時(shí)也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，注射模采用CAD技術(shù)的比例約占所有不同模具CAD技術(shù)的75%，在我國(guó)，注塑模CAD技術(shù)也在不斷地應(yīng)用和推廣中。
1.3 削筆刀材料的選用
削筆刀如圖1-3，削筆刀既要小巧，精致，美光又要得體。因此塑料就具有這樣的性能，而塑料中的聚丙稀具有流動(dòng)性好，質(zhì)量輕，韌性好，耐化學(xué)性好，耐磨性好等特點(diǎn)。特別是聚丙烯的成行性能好，易制造出精致的削筆刀。所以本設(shè)計(jì)采用聚丙烯（PP）進(jìn)行注塑。
圖1-1
2 塑件成型的工藝性分析
2.1 塑件的分析
（1）外形尺寸17.00X26.40X12.00該模具壁厚1-3mm，塑件的尺寸不大，塑料的熔體流程不太長(zhǎng)，適合于注射成型。
（2）脫模斜度 PP屬于無(wú)定型塑料，成型收縮率較大，參考《模具成型與技術(shù)》選擇該塑件上型芯和凹模斜度為。
2.2 PP的性能分析
（1）PP塑料的使用性能
綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好，易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般的機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。
（2）成型性能
1）無(wú)定型塑料。其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來(lái)確定成型方法及成型條件。
2）吸濕性極弱。含水量小于0.3%（質(zhì)量），所以無(wú)需進(jìn)行干燥。
3）流動(dòng)性好。溢邊料0.03mm左右。
4）模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡。
（3）PP的主要性能指標(biāo)見(jiàn)下表2-1
表2-1 PP的性能指標(biāo)
密度/g·cm-3
0.851～0.935
屈服強(qiáng)度/Mpa
40
比體積/ cm3·g-1
1.069~1.175
拉伸強(qiáng)度/Mpa
9.39-36.7
吸水性/%
＜0.02%
拉伸彈性模量/Mpa
694-1980
熔點(diǎn)/℃
164~170
抗彎強(qiáng)度/Mpa
30
計(jì)算收縮率(%)
1.0~2.5
抗壓強(qiáng)度/Mpa
45
比熱容/kg·℃
1900
彎曲彈性模量/Mpa
694-1980
2.3 PP的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
2.3.1注射成型過(guò)程
1） 成型前的準(zhǔn)備。對(duì)PP的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢測(cè)，由于PP吸水性極小，成型前無(wú)需進(jìn)行干燥。
2） 注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。
3） 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60~70℃，處理時(shí)間為16~20s。
2.3.2注塑工藝參數(shù)
1） 注塑機(jī)：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min。
2） 料筒溫度（℃）：后段160~190；
中段170~200；
前段200~240。
3） 噴嘴溫度（℃）：170~180。
4） 模具溫度（℃）：40~80（50）。
5） 注射壓力（MPa）：35~80。
6） 成型時(shí)間（S）：24.6（注射時(shí)間取1.6，冷卻時(shí)間15，輔助時(shí)間8）。
3 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
3.1 分型面位置的確定
通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的底平面上。
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定
型腔數(shù)量的確定 該塑件為小批量，專業(yè)化生產(chǎn)，可采取一模四腔的結(jié)構(gòu)形式。
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
3.3.1 注射量的計(jì)算
通過(guò)三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得
注塑體積：V塑=1.627cm3
塑件質(zhì)量：m塑=ρV塑 =1.6270.9=1.5g，公式中密度參考《模具成型與技術(shù)》可取。
3.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不是能準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按塑件體積的0.5~1倍來(lái)估算。由于采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.5倍來(lái)計(jì)算，本次設(shè)計(jì)采用PROE全3D設(shè)計(jì)，可以實(shí)際測(cè)量流道體積,故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為
V總=V塑+ V流=4x1.627+3.188=9.69cm3
3.3.3 選擇注塑機(jī)
根據(jù)第二步計(jì)算出來(lái)的一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總 = 9.7cm3，并結(jié)合《模具成型與技術(shù)》公式V公=V總/0.8得V公=12.12 cm3.。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為104 cm3 ，注射機(jī)型號(hào)為SZ-104/100臥式注射機(jī)如圖3-3，
其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表3-1
表3-1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量/ cm3
104
移模行程/mm
300
螺桿柱塞直徑/mm
30
最大模具厚度/mm
300
V注射壓力/Mpa
150
最小模具厚度/mm
200
注射速率/g·s-1
54
鎖模形式
雙曲肘
塑化能力/g·s-1
42
模具定位孔直徑/mm
100
螺桿轉(zhuǎn)速/r·min-1
10
噴嘴球半徑/mm
12
鎖模力/kN
900
噴嘴口孔徑/mm
4
拉桿內(nèi)間距/mm
345X345
3.3.4 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核
1）注射壓力校核。PP所需要的注射壓力為70~100Mpa，這里取P0=80Mpa，該注塑機(jī)的公稱注射壓力P公=150Mpa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.1~1.3，這里取1.2，則：
k1 P0 =1.280=96＜P公，所以，注塑機(jī)注射壓力合格。
2）鎖模力校核
① 塑件在分型面上的投影面積A塑，則
A塑=3669mm2（忽略倒角投影面積）
② 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆數(shù)值，可以按照單型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定。A澆是塑件在分型面上的投影面積A澆的0.1~0.3倍。這里取A澆=0.2 A塑 。
③ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積A總，此處由于采用側(cè)澆口，則需要測(cè)量流道投影面積
④ 模具型腔內(nèi)的膨脹力F脹
P模為型腔的平均計(jì)算壓力值。P模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%~40%，大致范圍為30~60Mpa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值。PP屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取50Mpa
F脹=A總P模鎖模力F鎖=900kN，鎖模力的安全系數(shù)為k2 =1.1~1.2這里取1.2，則
k2F脹=1.2 F脹=1.21968x30x0.001=70.8＜F鎖=900，所以該注射機(jī)鎖模力合格。
對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 主流道的設(shè)計(jì)
圖4-1
主流道設(shè)計(jì)如圖4-1通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝體的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。
4.1.1 主流道尺寸
1） 主流道的長(zhǎng)度：小型模具L主應(yīng)盡量小于100mm，本次設(shè)計(jì)中初取93mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2） 主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5~1）mm=4mm
3） 主流道大端直徑：d′=d+2L主tan(α/2)≈6.9mm，式中α=2°
4） 主流道球面半徑：SR。=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2)mm=(12+2）mm= 14 mm
5） 球面的配合高度：h=3mm
4.1.2 主流道的凝料體積
V主=π/3L主（R2+r2+R主r主）=3188mm3
4.1.3 主流道當(dāng)量半徑
Rn=（d+d′)/4mm= 4mm
4.1.4 主流道澆口套的形式
主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料要求嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為53~57HRC。
4.2 澆口的設(shè)計(jì)
該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模四腔注射。
4.3 校核主流道的剪切速率
上面分別求出了塑件的體積，主流道的體積，分流道的體積（澆口的體積太小可以忽略不計(jì)）以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣可以校核主流道熔體的剪切速率。
4.3.1 計(jì)算主流道的體積流量
Q主=（V主+n·V塑）/t=1.625cm3/s
4.3.2 計(jì)算主流道的剪切速率
γ主=3.3q主/π·R3主== 0.9103s-1
主流道的剪切速率校核合格。
4.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量，本設(shè)計(jì)僅有主流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒(méi)有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開(kāi)模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。
5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5-1
圖5-2
（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型制品的外表面的成型零件。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)采用
整體嵌入式凹模如圖5-1。
（2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，選用組合式凸模如圖5-2。
5.2 成型零件鋼材的選用
根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析，該塑件的成型塑件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性以及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗切∨可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用45號(hào)鋼。
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
此塑件未注上下偏差，所以以下公差都是查表所得。
5.3.1 凹模寬度尺寸的計(jì)算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：相應(yīng)的塑件制造公差，
LM1=[(1хSCP)]+LS1+X1ХP1]00.22=[(1Х0.015)]+58.35+0.6Х0.7]00.22=12000.22mm
式中，是塑件的平均收縮率，聚丙烯的收縮率為1%~2%,所以平均收縮率；、是系數(shù)， 一般在0.5~0.8之間，此處?。环謩e是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）；是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差對(duì)于中小型零件?。ㄏ峦?
5.3.2 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：LS1=26.4±0.6=26.4-1.20MM，相應(yīng)的塑件制造公差Δ3=1.2MM
LS2=26.4±0.45=26.4-O.90MM，相應(yīng)的塑件制造公差Δ4=0.9MM.
LM1=[(1+SCP)+LS1+X3ХP1]00.2=[(1+0.015)+92.6+0.5х1.2]00.2=14000.2MM
式中，是系數(shù)，一般在0.5~0.8之間，此處取。
5.3.3 凹模高度尺寸的計(jì)算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：HS1=17±0.2=17-0.40MM
，相應(yīng)的塑件制造公差0.4mm2=0,6+0.05=0.65-0.10MM,應(yīng)的塑件制造公差0.1mm
HM1=[(1+SCP)+HS1+X1ХP1]=[(1+0.015)+20.2+0.7х0.4]00.067=3500.067MM
式中，是系數(shù)，一般在0.5~0.7之間，此處取。
5.3.4 凸模寬度尺寸的計(jì)算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：LS=26.4±0.35=1200.7MM，相應(yīng)的塑件制造公差0.7mm
LM=[(1+SCP)+LS+XХP]= [(1+0.015)+55.65+0.6х0.7]0.1170 =1000.1170 MM
式中，是系數(shù)，一般在0.5~0.7之間，此處取。
5.3.5 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換LS=140±0.51=89.4901.02MM：，相應(yīng)的塑件制造公差1.02mm
LM=[(1+SCP)+LS+XХP]= [(1+0.015)+89.49+0.65х1.02]-0.170 =140-0.170 MM
式中，是系數(shù)，知一般在0.5~0.7之間，此處取。
5.3.6凸模高度尺寸的計(jì)算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換HS=12±0.2=18.90O.4MM，相應(yīng)的塑件制造公差o.4mm
HM=[(1+SCP)+H S+XХP]= [(1+0.015)+30+0.6х0.4]-0.170 =300.0670 MM
式中，是系數(shù)，可知一般在0.5~0.7之間，此處取。
5.4 成型零件尺寸及動(dòng)模板厚度的計(jì)算
5.4.1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算
凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔布置，模架初選230x300的標(biāo)準(zhǔn)模架，其厚度計(jì)算如下：
T===30mm
式中：a=29.49mm（型腔內(nèi)高度）
E=2.1105MPa
p=35MPa
c查表所得
5.4.2 凹模底板厚度的計(jì)算
TH===39.06mm
式中：b=27.74mm（型腔內(nèi)寬度）
E=2.1105MPa
p=35MPa
查表所得
5.4.3 動(dòng)模厚度的計(jì)算
動(dòng)模板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在230mmx300mm這個(gè)范圍之內(nèi)，墊塊之間的跨度大約為144mm。那么，根據(jù)型腔布置及凸模對(duì)動(dòng)模板的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模板的厚度，即
T=0.54L()=67.4mm
為了墊板不因彎曲應(yīng)力過(guò)大而變形 ，所以動(dòng)模板70mm。
式中，是動(dòng)模板剛度計(jì)算的需用變形量，；L是兩墊塊之間的距離，約為144mm；L1為動(dòng)模板的長(zhǎng)度，取270mm，A是型芯投影到動(dòng)模板上的面積A=1968.
5.4.4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
一般指的模具的行位機(jī)構(gòu)，即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作來(lái)拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機(jī)構(gòu)。
下圖列出模具的常用行位結(jié)構(gòu)。
從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂）
從動(dòng)力來(lái)分，為機(jī)動(dòng)側(cè)向行位機(jī)構(gòu)和液壓（氣壓）側(cè)向行位機(jī)構(gòu)
1. 滑塊的設(shè)計(jì)
滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種?；瑝K材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。
2. 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8?；瑝K的滑動(dòng)配合長(zhǎng)度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長(zhǎng)度的2/3，導(dǎo)滑槽材料通常用45鋼制造，調(diào)質(zhì)至HRC 28～HRC32，
3. 滑塊定位裝置設(shè)計(jì)
由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導(dǎo)向作用。
4. 楔緊塊設(shè)計(jì)
楔緊角β應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角α大2°～3°。
5. 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式
斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。
1）斜導(dǎo)柱在定模上、滑塊在動(dòng)模上的結(jié)構(gòu)
A、設(shè)計(jì)時(shí)必須注意，滑塊與推桿在合模復(fù)位過(guò)程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動(dòng)側(cè)向型芯與推桿相碰撞，造成活動(dòng)側(cè)向型芯或推桿損壞。
B、如果發(fā)生干涉，常用的先復(fù)位附加裝置有彈簧先復(fù)位、楔形滑塊先復(fù)位、擺桿先復(fù)位等多種形式。
2）斜導(dǎo)柱在動(dòng)模上、滑塊在定模上的結(jié)構(gòu)
3）斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模上
4）斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模上
5.4.5抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定
1. 抽芯距S
型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動(dòng)的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見(jiàn)，實(shí)際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大2～3mm，即
S′= S +（2～3）mm
本次設(shè)計(jì)中有頭尾兩端凹槽都需側(cè)抽芯出模, 因深度不同因而設(shè)定抽芯距也不同. 有
S1=15.2mm，所以取S′1 =15.2+2.8=18mm
2. 斜導(dǎo)柱傾斜角
導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開(kāi)模行程和斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度，而且對(duì)斜導(dǎo)柱的受力狀況有著重要影響。決定傾斜角大小時(shí)，應(yīng)從抽芯距、開(kāi)模行程和斜導(dǎo)柱受力幾個(gè)方面綜合考慮。實(shí)際生產(chǎn)中，一般取=12°～22°。
本次設(shè)計(jì)取=18°。
3. 斜導(dǎo)柱直徑d
斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算公式為
式中：——斜導(dǎo)柱直徑，mm；
——脫模力，N；
——側(cè)型芯滑塊受的脫模力作業(yè)線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板的距離，mm；
——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa；
——斜導(dǎo)柱傾斜角。
本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下：
=12.13mm
取d為12mm。
4. 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度
斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度計(jì)算公式為
（5～10）mm
式中：——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm；
——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，mm；
——斜導(dǎo)柱傾斜角；
——斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm；
——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm；
——抽芯距，mm。
本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下：
（5～10）mm≈129mm
另一側(cè),（5～10）mm≈109mm
6 模架的確定與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖6-1為CI典型的模架結(jié)構(gòu)圖。
圖6-1
根據(jù)本設(shè)計(jì)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸100mm×140mm，又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的布局等，再同時(shí)參考中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式可確定選用模架序號(hào)CI2330-A70-B70-C80，模架結(jié)構(gòu)為CI型。
6.1 各模板尺寸的確定
1)A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為12mm，凹模嵌件深度12mm，又考慮在模板上還要開(kāi)設(shè)冷卻水道，還需要留出足夠的距離，故A板厚度取70mm。
2)B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚度取70mm。
3)C板（墊塊）尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（5~10）mm=78~83mm，初步選定C為80mm。
經(jīng)上述尺寸的計(jì)算，模架尺寸為230mm×300mm，模架結(jié)構(gòu)形式為CI型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其形外尺寸：寬×長(zhǎng)×高=300mm×280mm×270mm。
6.2 模架各尺寸的校核
根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。
1） 模具平面尺寸為300mm×280mm＜345mm×345mm（拉桿距離），校核合格。
2） 模具高度尺寸270mm，200mm＜270mm＜300mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。
3） 模具的開(kāi)模行程S=H1+H2+（5~10）mm=20+32+（5~10）mm=57~62mm＜300mm（開(kāi)模行程），校核合格。
6.3 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過(guò)定位圈使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精度定位;而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過(guò)導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精度定位。本模具所形成型的塑件比較簡(jiǎn)單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模具本身多帶的定位機(jī)構(gòu)。
7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
（1）保證塑件不變形損壞，正確分析塑件對(duì)凹?；蛐托镜母街Φ拇笮〖捌渌诓课?，有針對(duì)性的選擇合適的脫模方法和脫模位置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。型芯由于塑件收縮時(shí)對(duì)其包緊力最大，因此推出的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)該作用于塑件剛度和強(qiáng)度最大的部位，作用面也應(yīng)該盡可能大一些。
（2）力求保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，在采用推桿脫模時(shí)尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
7.2 推出方式的確定
本塑件采用推桿脫模機(jī)構(gòu)。推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推桿直接與塑件接觸，開(kāi)模后將塑件推出。塑件中心用4根推桿。推桿端面應(yīng)和塑件成型表面在同一平面或比塑件成型表面高出0.05~0.10。
7.3 脫模力的計(jì)算
因?yàn)榫匦嗡芗?nèi)壁長(zhǎng)寬尺寸與壁厚之比>10mm，所以此塑件為薄壁矩形塑件。
F=х0.1A=х0.1х388=10393.4mm
式中 E--塑料的彈性模量（1300MPa）；L --型芯或凸模被包緊部分的長(zhǎng)度（119）；--脫模斜度（）；S --塑料成型的平均收縮率（1.5%）；f--摩擦系數(shù)，一般取0.5；t--塑件的壁厚(1.5)；--由與f決定的無(wú)因次數(shù)，；--塑料的泊松比（0.32）；A--塑件在與開(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積（388）。
7.4 推桿的直徑計(jì)算及強(qiáng)度校核
7.4.1 推桿的直徑計(jì)算
D1=K()1/4=1/4=7.394mm
取D1=7.4mm；
式中--推桿長(zhǎng)度（133.5）；--推桿數(shù)量，取4；E--推桿材料的彈性模量（）；k是安全系數(shù)，取k=1.5。
7.4.2 強(qiáng)度校核
所以合格。
式中，是推桿材料的許用壓應(yīng)力（），查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
7.5 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。
7.6 推桿與模體的配合
推桿和模體的配合性質(zhì)一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。配合長(zhǎng)度一般為直徑的1.5~2倍，至少大于15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對(duì)于固定板是浮動(dòng)的。
8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）動(dòng)、定模要分別冷卻，保持冷卻平衡。
（2）孔徑與位置，一般塑件的壁厚越厚，水管孔徑越大。
（3）冷卻水孔的數(shù)量越多，模具內(nèi)溫度梯度越小，塑件冷卻越均勻。
（4）冷卻通道可以穿過(guò)模板與鑲件的交界面，但是不能穿過(guò)鑲件與鑲件的交界面，以免漏水。
（5）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，壁厚處應(yīng)強(qiáng)化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔，距離要小。
（6）澆口處加強(qiáng)冷卻。
（7）應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。
（8）標(biāo)記出冷卻通道的水流方向。
（9）合理確定冷卻水管接頭的位置。
（10）冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)要通盤(pán)考慮。
8.2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算
（1）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量W
1）塑料制品的體積
2）塑料制品的質(zhì)量
3）由于塑件80%部分的壁厚為1 mm，20%部分的壁厚為1.6mm，可查表，取綜合冷卻時(shí)間t冷=15s，取注塑時(shí)間t注=1.6s，脫模時(shí)間t脫=8s，則注塑周期：t= t冷+ t注+ t脫=15+1.6+8=24.6s。
由此得每小時(shí)注射次數(shù)：N=(3600/24.6)次=146次
4）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：
（2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量Q5
查表4-35直接可知聚乙烯的單位熱流量Q5的值的范圍在（590-690）KJ/kg 之間。故可取=590KJ/kg。
（3）計(jì)算冷卻水的體積流量qv
設(shè)冷卻水道入口的水溫為,出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容為C=4.187/(kg),則根據(jù)公式可得：
Q===3.84х10-5
（4）確定冷卻水路的直徑d
當(dāng)Q=3.8410-3m3/min時(shí)，，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水管的直徑 d=6mm。
（5）冷卻水在管內(nèi)的流速
V===1.715m/s
（6）求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) h 因?yàn)槠骄疁貫?.5，查手冊(cè)可得，則有
===2.85KJ/m
（7）計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A
A===0.0038
（8）計(jì)算模具所需冷卻水管的總長(zhǎng)度 L
L===0.202M=202mm
（9）冷卻水路的根數(shù)X
設(shè)每條水路的長(zhǎng)度為=125mm.則冷卻水路的根數(shù)為 X==4
所以取4根冷卻水管
結(jié)論
通過(guò)這次的塑料模具設(shè)計(jì)，使我對(duì)于塑料模具有了更加深入的了解，對(duì)模具的設(shè)計(jì)過(guò)程有了清晰的認(rèn)識(shí)。塑料模具的設(shè)計(jì)過(guò)程就是一次在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新的過(guò)程。
在具體操作設(shè)計(jì)的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)有很多需要的理論、數(shù)據(jù)、參數(shù)等都是在課本上找不到的，很多情況下都只能憑借設(shè)計(jì)者自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，由此可見(jiàn)實(shí)踐對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)人員的重要性。并且通過(guò)具體的操作，不僅讓我學(xué)到了許多新知識(shí)，還讓我重新拾起了許多已經(jīng)淡忘的知識(shí)，如CAD、機(jī)械制圖、公差等?？傊@次課程設(shè)計(jì)讓我獲益良多。
首先，感謝院領(lǐng)導(dǎo)和XXXX老師對(duì)我們畢業(yè)生的高度關(guān)注和支持，以及對(duì)畢業(yè)答辯的精心安排。最后，感謝楊老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程給我的鼓勵(lì)和幫助。
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