141 電風扇旋扭的塑料模具設計,電風扇,塑料,模具設計
前 言近 年 來 ， 由 于 模 具 技 術 的 迅 速 發(fā) 展 。 模 具 設 計 與 制 造 已 成 為一 個 行 業(yè) 越 來 越 引 起 人 們 的 關 注 。 成 為 生 產(chǎn) 各 種 工 業(yè) 產(chǎn) 品 不 可 缺少 的 工 藝 裝 備 。作 為 二 十 一 世 紀 的 大 學 生 ， 綜 合 方 面 的 素 質 越 來 越 顯 得 重要 ， 特 別 要 從 事 模 具 專 業(yè) ， 畢 業(yè) 設 計 是 培 養(yǎng) 綜 合 運 用 所 學 理論 知 識 和 技 能 解 決 實 際 問 題 的 一 個 重 要 環(huán) 節(jié) ， 這 是 對 我 們 大學 階 段 智 力 的 一 次 總 檢 驗 。 更 是 我 們 受 到 集 中 培 養(yǎng) 和 綜 合 設計 能 力 ， 科 研 能 力 ， 創(chuàng) 新 能 力 的 一 次 難 得 的 機 會 。畢 業(yè) 設 計 的 主 要 目 的 有 兩 個 ： 一 ， 讓 學 生 撐 握 查 閱 資 料 與手 冊 的 能 力 ， 能 夠 熟 練 運 用 CAD 進 行 模 具 設 計 ； 二 ， 掌握 模 具 設 計 方 法 和 步 驟 ， 了 解 模 具 的 工 藝 過 程 。此 次 本 人 設 計 的 課 題 是 ： 注 塑 模 的 設 計 。 此 注 塑 件 是 電 風扇 開 關 旋 紐 ， 體 積 小 ， 形 狀 復 雜 ， 在 設 計 過 程 中 ， 本 人 通 過了 參 考 實 際 產(chǎn) 品 ， 了 解 塑 件 的 特 點 。 在 設 計 過 程 中 查 了 很 多資 料 。 在 設 計 過 程 中 得 到 了 何曉明等 老 師 的 精 心 指 導 和 廣大 同 學 的 幫 助 ， 在 此 表 示 感 謝 。1X X 學 院畢業(yè)設計(論文)課 題 名 稱 電風扇旋扭的塑料模具設計 學 生 姓 名 學 號 0231120114 院( 系 )、專業(yè) 機械工程學院模具專業(yè) 指 導 教 師 2005 年 5 月 28 日目 錄第 1 章 設計任務書 .................................. ........... . ............... ........1第 2 章 塑件的工藝分析 .................................. ............... ................2第 3 章 注塑模的設計要點 ................................... ...........................3第 4 章 注塑模的設計 ..................................... .................................4第 4.1 節(jié) 成型零件的設計 ......................................... ............ .................4第 4.2 節(jié) 合模導向機構的設計 ................................... ..................... .....7第 4.3 節(jié) 推出機構的設計 .................................................. ....... .............8第 4.4 節(jié) 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設計 ..................................... ............11第 4.5 節(jié) 分型面的設計 ................................................................ ..... ......15第 4.6 節(jié) 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 .................................... . ................. ......16第 4.7 節(jié) 模架的設計 .................................................... ..... . . . .............. 18第 4.8 節(jié) 注射模與注射機的關系 ................................. ........... .............19第 5 章 設計總結 ........................ ........................... ...... .... ...........22致 謝 ............................. . ......... ................ ........... ......... .....................23參考文獻 ........................ ......................... . ........ ......... ..... . ................24XX 學院畢業(yè)設計（論文）1第 1 章 設計任務書此次畢業(yè)設計是電風扇旋扭，它所要達到的要求：要能耐高溫，絕緣性要好，耐氣候性強，剛性，韌性佳，通過對產(chǎn)品的各種性能分析，選用材料為 ABS，該塑件的厚度為 1mm,公差等級為 IT5 級。它是用來調節(jié)風速和定時的，能夠滿足人們的熱天對風力和吹風長短要求，同時也起到美觀的作用。設計要求：根據(jù)工件的實際形狀與尺寸，設計一副注塑模把它生產(chǎn)出來，要求它的外表面比較光滑即表面粗糙度要求高。通過對塑件外部造型、工藝結構的設計、對塑件進行計算仿真和生產(chǎn)驗證，也通過對分模線、塑件的壁厚、圓角、塑件的尺寸精度、脫模斜度進行了綜合的考慮，工件的尺寸和形狀如下圖:XX 學院畢業(yè)設計（論文）2第 2 章 塑件的工藝分析ABS 塑料是由丙烯、丁二烯、苯乙共聚而成。ABS 具有良好的綜合力學性能，ABS 成型塑件時有較好的光澤。其密度為 1.02～1.05g/cm 3 . ABS 還有很好的沖擊強度。ABS 在升溫時粘度增高。所以成型時壓力增高。塑件的脫模角度宜稍大。ABS 還易吸水，所以為了得到較好的塑件，在加工之前，還必須把它進行干燥處理。要求塑件精度較高時，可以控制模溫在 50~ 600 C 左右，熱水器的蓋要求它的外表面光澤，應控制模溫在 60~ 800C 左右。ABS 塑料的收縮率為 0.3%~0.8%，塑料的收縮率對塑件的質量和形狀是一個很重要的參數(shù)。取其制品精度 IT5 級，要得到良好的塑件，不但要控制好塑料的收縮率，而且還要對模具質量也很重要，一副較好的模具，模具加工容易，壽命較高，而且對產(chǎn)品的質量得到很好的保證。該工件是屬于薄壁塑件，且過渡角也不是很大，所以模具的型腔和型芯加工是比較難的。此塑件算是小型塑件，所以模架也不算大，并且精度也不是要求特別的高，所以采用一模多腔，這樣對提高生產(chǎn)效率是很有利的。XX 學院畢業(yè)設計（論文）3第 3 章 注塑模的設計要點ABS 塑料它是屬于熱塑性塑料，該產(chǎn)品是通過注塑成型的。它的原理是將顆?；蚍蹱钏芰蠌淖⑺軝C的料中送進加熱器中，經(jīng)加熱熔化，在受壓的情況下，把它注到成型的型腔中，再冷卻成型。注塑成型它的周期短，能成型復雜的、尺寸精確的制件。它的成型工藝過程包括如下：成型前的準備，注塑過程，塑件后處理。由于ABS 料它是屬于易濕的塑料，所以在加工前要把它進行充分的干燥。注塑過程它是一個比較關鍵的進程，各個步驟都要控制好，這對塑件的質量和形狀起著至關重要的作用。注塑成型的核心問題是：就是采用措施得到良好的塑料熔體，并把它注塑到型腔中去，在控溫下，使塑件達到所求的質量。溫度、注塑壓力、時間是其關鍵的工藝參數(shù)。注塑模按結構分為單分型、雙分型和多分型面，此塑件是采用側澆口工件較簡單，因此采用單分型面的模具，又因為該工件屬于薄壁塑件，當采用推桿，會把塑件容易頂壞。所以該工件采用推件板推出，容易保證塑件的質量。注塑模包括：成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件。只有處理好各個環(huán)節(jié)的制約關系，才能設計出一副較好的模具出來，一副模具設計出來，把它裝在注塑機上，還要通過校核，才能投入生產(chǎn)。因此注塑模與注塑機的關系也是至關重要。XX 學院畢業(yè)設計（論文）4第 4 章 注塑模的設計第 4.1 節(jié) 成型零件的設計成型零件是決定塑件的幾何尺寸和形狀的關鍵。成型零件它直接與高溫、高壓的塑料流接觸，因此成型零件要求具有較高的強度、剛度和耐磨性能。成型零部件，它包括：型腔、型芯、成型桿、和成型環(huán)等。該產(chǎn)品是 IT5 級精度制造的，產(chǎn)品外表面要求比較光滑，因此要求成型零件的拋光性能要好，表面應該光滑美觀。表面粗糙度要求 Ra0.4 以下。型腔的材料選 45 鋼。淬火處理，使其達到硬度 40HRC 以上。(1) 型腔的結構設計：由于該塑件結構比較簡單，但要求其精度也要較高，要求其塑件不充許產(chǎn)生拼接線痕跡，經(jīng)過仔細的參考，該型腔采用整體式較為合理。其結構和尺寸如下圖所示：查閱資料可得塑件的理想的外壁圓角半徑為塑件的壁厚的 1.5 倍。即 R=1.5Xt,即R=1.5mm,該型腔的加工，先下料一塊為 400X400X50mm 的 45 鋼，然后在磨床上進行磨削，使其達到應有的光潔度，然后熱處理，使其達到硬度達到 40HRC 以上。成型的型腔可以在電火花機上加工得到所要的尺寸和精度，最后通過精磨和拋光，得到所要的型腔。(2)型腔的工作尺寸計算：所謂工作尺寸就是指成型零件上直接用以成形塑件部位的尺寸。它主要包括型腔的徑向尺寸、型腔的深度、中心距等尺寸。它受到塑件XX 學院畢業(yè)設計（論文）5的尺寸精度的影響。型腔的計算公式如下：型腔的徑向尺寸計算 (L M)0δz =[(1+Scp)Ls-3/4△] 0δz=[(1+0.55/100)x52-3/4x0.013]0δz=[52.286-0.00975]0δz=[52.2765]0δz 。(L)0δz =[(1+Scp)Ls-3/4△] 0δz=[(1+0.55/100)x15-0.75x0.008]0δz=[15.0765]0δz其中 LM是型腔的徑向尺寸，S cp是塑料的平均收縮率，△是塑件的公差值。查表得 ABS 塑料的最小收縮率為 0.3%，最大的收縮率為 0.8%，由公式得 Scp=(0.3%+0.8%)/2 得 Scp為 0.55，至于塑件的精度，在此到△的系數(shù)為 0.75，當塑件的精度不同時會有變化。型腔的深度尺寸計算：（H M） 0δz =[(1+Scp)Hs-2/3△] 0δz=[(1+0.55/100)x26-0.009x2/3]0δz=[26.143-0.006]0δz = [26.136]0δz其中 HM為型腔的深度尺寸，△的系數(shù)取 2/3。塑件的字體是通過在型腔上做相反的字，它的深度為 0.3mm,它是通過金雕工藝，把它雕到上的，因此在這里不詳細說明是怎么樣生產(chǎn)出來的。(3）型芯的結構設計：型芯是成型塑件的內表面的的零件。此塑件它有兩個小孔，它是用小型芯來成型，主型是用來成型塑件的內壁，塑件的內表面精度要求要稍微低一些，因此型芯的加工可以稍稍粗糙點。該芯采用整體式，它結構牢固，它固定在動模固定板上。其形狀和尺寸如下圖：所示：XX 學院畢業(yè)設計（論文）6其工件角度都是通過核算而得到的。型芯選 45 鋼，淬火處理，使其硬度達到40HRC 以上，以保證其硬度，不使它在加工時，變彎、變軟。它的加工過程是，先取一段 φ60x40 的一塊圓棒料，開始在車床上車削，然后進行熱處理，再進行電火花加工，使其達到所要求的形狀和尺寸，最后進行磨和拋光。型芯的尺寸計算：型芯的徑向尺寸：(L M)-δz 0=[(1+Scp)Ls+3/4△] -δz 0=[(1+0.55)x50+0.75x0.011]-δz 0=[50.2835]-δz 0(LM)-δz 0=[(1+Scp)Ls+3/4△] -δz 0=[(1+0.55/100)x13+0.75x0.008)]-δz 0=[13.0775]-δz 0其上面字母所表示的意義和型芯的字母是一樣的。型芯的高度尺寸計算如下：（H M）=[(1+Scp)Hs+2/3△] -δz 0=[(1+0.55/100)25+2/3x0.006]-δz 0=[25.1425]-δz 0塑件中心距的尺寸計算：（L M） -δz 0=(1+Scp)Ls ±δ/2=(1+0.55/100)x26±δ/2塑件理想的內角圓半徑應為塑件壁厚的 1/3 以上。所以取內角圓半徑為 0.5mm.型腔由于受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度。如果型腔側壁和厚度過下，則會引起溢料和出現(xiàn)飛邊，這樣就降低了塑件的精度，嚴重時還會影響脫模。因此還要計算側壁和底板的厚度。模具型腔的壁厚的計算，應以最大的壓力為準。此塑件是屬于小尺寸塑件，為XX 學院畢業(yè)設計（論文）7了防止其彈性變形，其內應力超過許用應力，強度不足是主要原因，因此應以強度計算。這個零件可以近似看作圓形件。型腔側壁的計算如下：S=r{{([σ]/([σ]-2P))} 1/2}S 是側壁厚度。P 是型腔壓力，[σ]模具材料的許用應力。r 型腔半徑。經(jīng)算得，圖中型腔的壁厚已經(jīng)足夠。型腔的厚度計算公式如下：h=1.1rx(p/[σ]) 1/2其中：h 型腔的高度，r 型腔的半徑。經(jīng)算得 15mm 已經(jīng)滿足要求了。型腔動模支承板的厚度的計算。因為該型腔是采用整體式型腔，動模墊塊厚度的選擇顯得較為自由。 S=3.14xR2=3.14x26x26=21.22cm2由教材上的書 161 頁的表 5-18 查得墊塊為 20~25mm.本副模具選厚度為 25mm.第 4.2 節(jié) 合模導向機構的設計導向機構是保證動?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。本副模具是采用導柱、導套導向。導向機構它起到的作用有：定位作用、導向作用、承載作用、保持運動平穩(wěn)的作用。導柱導向通常是由導柱和導套的間隙配合而組成的。導柱分帶頭導柱和有肩導柱。因為該產(chǎn)品是成批量的生產(chǎn)，導柱經(jīng)常運動，容易磨損，所以采用導套，這樣導套壞了，可以隨時更換。小型模具采用帶頭導柱。導柱的技術要求包括：導柱的長度、形狀、材料、數(shù)量及布置。此副模具把導柱設在動模一側，這樣有利于推桿的運動。導柱固定端與模板之間采用 H7/m6，而導柱與導套采用 H7/f7 的間隙配合。導套也分直導套和芾頭導套。其用法與導柱的用法一樣。導套的技術要求的技術要求包括：導套的形狀、導套的材料、及固定形式及配合精度。導套采用 H7/r6 配合鑲入模板。導柱結構和尺寸如下圖所示：XX 學院畢業(yè)設計（論文）8取導柱的長度為 100mm,導柱的材料選 T8A,淬火處理到 55~60HRC,導柱的前端做成錐臺形，這樣是為了導柱順利進入導套，導柱固定端粗糙度 Ra 為 0.8，導向部分 Ra為 0.4 該導柱的布置采用等直徑導柱對稱分布，但是為了在合模時要注意。導套采用直導套，這樣簡單易制作，而且也適用。其結構和形狀如圖所示： 其 余 導套的前端倒圓角，是為了讓導柱順利進入導套。材料通常也采用 T8A，熱處理，使其硬度達到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度為 Ra 為 0.8，固定采用 H7/r6 配合鑲入模板。XX 學院畢業(yè)設計（論文）9第 4.3 節(jié) 推出機構的設計使塑件從成型零件上脫出的機構稱之為推出機構。本副模具是通過注塑機的合模機構，把力傳給推板，然后通過通過固定板，再通過推桿，最后傳給推件板，把塑件推出的。推出零件常分為推件板、推桿、推管、成型推桿等。此副模具所設計的塑件是屬于薄壁塑件，而且在推出時不允許有推出痕跡，所以該模具采用推件板推出，這樣有利于保證塑件的精度。此模具的設計也要滿足一般推出機構的設計原則：塑件滯于動模一側，這樣有利于設計推出推出機構，以致于使模具結構簡單、防止塑件變形、力求良好的塑個外觀、結構可靠、脫模時工作可靠，運動平穩(wěn)，制造方便，更換容易。脫模力的計算： Ft=FbFb=AP=3500x10-9x3x107=105N其中 Ft 是脫模力，F(xiàn)b 是塑件對型芯的包緊力，P 為塑件對型芯的單位面積的包緊力。模外冷卻取 P 約為 2.4~3.9x107Pa,模內冷卻約取 0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，當塑件越大，對型芯的包緊面也越大，因此脫模力也越大，在模內脫出所需的脫模力要少于模外脫出的脫模力。但模內脫模容易使塑件容易變形，因此該模選用模外脫模。此副模具采用簡單推出機構。它需要設計推桿、推件板、推桿固定板、推板等的設計。 推桿的設計：此模具由于塑件是圓形件，各處的脫模力是一樣的，為了各處平衡，設計推桿時應均勻布置推桿。這樣使系統(tǒng)就顯得比較平衡了，增加了推桿的壽命。推桿的直徑的設計，其尺寸和結構如下圖: 推桿在推推件板時，應具有足夠的剛性，以承受推出力，條件充許的話，盡可以把推桿的直徑設得大一點。經(jīng)過仔細的推算，選推桿的直徑為 10，為了保持推桿在工作時具有一定的穩(wěn)定性，把它進行校核。由公式:XX 學院畢業(yè)設計（論文）10直徑 d=φ(L 2Q/nE)1/4=1.5(1202105/4x2.2x105)<10取直徑為 10mm,已經(jīng)足夠了。進行強度校核：σ=4Q/nx3.14d 2≤σ s=4x105/4x3.14x102=410/1256<σ s說明它的強度是滿足的。其中 d 是推桿直徑，φ 是安全系數(shù)，通常取 1.5，L 是推桿長度，Q 是脫模阻力，E 彈性模量，n 是推桿的根數(shù)，σ s是推桿的屈服極限，推桿的材料選用 T8A，淬火處理。推桿的固定形式，推桿直徑與模板上的推桿孔采用 H8/f7r 的間隙配合。推桿的工作端面的配合部分的表面粗糙度 Ra 為 0.8。推件板的由一塊與型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周邊端面上進行推出，因此，作用面積大，推出力大，且均勻，運動平穩(wěn)，并且在塑件上沒有推出痕跡。推件應與型芯呈錐面配合，這樣可以降低運動磨擦，推件板與型芯的配合，以不產(chǎn)生溢料為準，否則推件板復位困難，并且有可能造成模具損壞。推件板復位后，推板與動模座板之間應有 2~3mm 的空隙。推件板的厚度計算：對于筒形或圓形，推件板受力狀況可以簡化為“圓環(huán)形平板周界到集中的載荷。 ”按強度計算可得厚度為：h=(K2Q/[σ]) 1/2=(0.1x105/220)1/2<20mm所以對推件板采用 20mm，已經(jīng)足夠了。其中 h 是推件板的厚度，K 2是系數(shù)，Q 是脫模阻力。對于推件板，雖然推出的效果要比推桿好，但是當型芯和推件板的配合不好，則在塑件上會出現(xiàn)毛刺，而且塑件還有可能會滯在推件板上。在推出過程中，由于推件板和型芯有磨擦，所以推件板也必須進行淬火處理，以提高其耐磨性。推件板的材料選用 T8A，淬火處理，使其硬度達到 55~60HRC，提高其耐磨性。此副模具是采用潛伏式澆口，開模時，塑件包在動模型芯上，并且隨動模一起移動，所以它采用單分型面，這樣當動模移動，潛伏澆口被切斷，而分流道、澆口和主流道凝料在冷料井倒錐穴的作用下，拉出定模而隨動模移動。推桿固定板的設計，其結構和尺寸如圖：XX 學院畢業(yè)設計（論文）11推桿固定板它只要滿足它的強度和剛度則就可以滿足需要。它的粗糙度要求可以比較低。它是起到固定推桿的作用。推板的設計主要從它的強度和剛度去考慮，只要滿足了，則就可以了。經(jīng)核算推桿固定板和推板它們的厚度均為 20mm,都采用 T8A，淬火處理，使其硬度達到50~55HRC.第 4.4 節(jié) 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)它是獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。此塑件采用普通流道系統(tǒng)，它是主由流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內容之一。從總體來說，它的作用可以作如下歸納：它是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時使型腔的氣體能及時順利排出，在塑件熔體填充凝固的過程中，將注塑壓力有效地傳遞到型的各個部位，以獲得形完整、內外在質量優(yōu)良的塑件制件。澆注系統(tǒng)的設計的一般原則：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流動特性。采用盡量短的流程，以降低熱量與壓力損失。澆注系統(tǒng)的設計應該有利于良好的排氣，澆注系統(tǒng)應能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質量。確保均勻進料。主流道的設計：主流道是澆注系統(tǒng)中從注塑機噴嘴與模具的部位開始，到分流道為止的塑件熔XX 學院畢業(yè)設計（論文）12體的流通通道。在注塑機上，主流道垂直分型面。為了使凝料從其中順利推出，需設計成圓錐形，錐角為 20~60，表面粗糙度 Ra<0.8μm,主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注塑機及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替反復接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆。一般采用碳素工具鋼即T8A、T10A 等。把它熱處理到 53~57HRC。取主流道的球面半徑為 15.5mm.分流道的設計：分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用圓形的截面形狀，對于壁厚小于 3mm,質量在 200g 以下的塑件，截面的直徑可采用如下的的經(jīng)驗公式：D=0.2654W1/2L1/4=0.2654x15x61/4 =1.6mm其中 D 是分流道的直徑，L 是分流的長度，W 是塑件的質量，此副模具選分流道的截面積為 D=2mm,由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料的熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內表面粗糙度 Ra 要求比較高，一般取1.6um 左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必須遵循以下兩方面的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面的尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡，該模具采用平衡式的分流道。分流道的布置：分流道的布置也根據(jù)型腔的位置而定，型腔位置確定要考慮模具在分型面上力的平平衡問題，它的要求是反作用力，以及鎖模力就作用于主流道中心。根據(jù)流體力學和熱力學原理可知，圓形橫截面流動陰力最小，熱量損失小，熔體降溫最慢，因此分流道選用圓柱形，設計是一模四穴平衡式布局，保證各型腔均勻地進料。澆口的設計： 由塑料、橡膠成型模具設計手冊中查得澆口的各尺寸如下:b=（0.6～0.9）A 1/2/30=0.6×55001/2/30=1.4mmt=(1/3)b=0.45mm XX 學院畢業(yè)設計（論文）13澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量， ，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。此副模具，開模時，澆口即被自動切斷，流道凝料自動脫落，模具采用二板式的結構。ABS 具有良好的力學性能，它適用于采用側澆式澆口，塑件從邊緣進料，能夠提高生產(chǎn)率，并去除澆口方便，有利于熔體流動和補縮口，有利于型腔內氣體的排出，減少塑件熔接痕，增加熔接強度。它在推出時，由于澆口及分流道成一定角度，形成了能切斷澆口切口，這一切口所形成的剪切力可以將澆口自動切斷。澆口的位置的確定：設計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設，對成型性能及成型質量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結構工藝及特征，成型質量和技術要求，綜合分析。一般要滿足以下原則：(1) 盡量縮短流動距離。(2) 澆口應開設在塑件的壁厚。(3) 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。(4) 應有利于型腔中氣體的排除。(5) 考慮分子定向的影響。(6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。(7) 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設置澆口。(8) 澆口位置的選擇應注意塑件的外觀質量。經(jīng)過仔細的考慮，該塑件是等壁塑件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用側澆口，它能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔。而且還有利于氣體的排除。澆注系統(tǒng)的平衡：該塑件是屬于小型塑件，采用一模多腔，這樣有利于提高生產(chǎn)效率。但是在設計時是否能同時達到充滿型腔的目的。這就要對澆注系統(tǒng)的平衡。若澆口平衡則可XX 學院畢業(yè)設計（論文）14以得到良好的物理和較精度尺寸的塑件。分流道的布置分平衡式和非平衡式。平衡式是指從主流道到各分流道，其長度、截面形狀和尺寸均對應相等。非平衡式即上述的參數(shù)不相等。澆口的平衡的經(jīng)驗公式如下：BGV=AG/(LR)1/2LG其中： A G澆口的截面面積；LR從主流道中心至澆口的流動通道的長度；LG澆口的長度；此副模具是采用平衡式的，其上面的數(shù)據(jù)是一樣的，所以澆口是平衡的。為了更加精確得到澆口的平衡，可以采用以下公式：k=s/(lXe1/2)=3.14x(2.5/2)2/(0.8Xe1/2) 由式得：K1/K2=M1/M2=(s1l2e1/2)/(s2l1e1/2)其中：k 是澆口平衡系數(shù)；S 澆口的橫截面面積；L 是澆口的長度，e 是主流道至型腔澆品的距離；分流的平衡的計算：l1/l2=d1/d2=Q1/Q2=1.6/1.6=15/15=1由于采用是一模兩腔的，且采取的是平衡式的澆口，所以分流道的長度、和分流道的截面積尺寸也是一樣的。上式的式子它沒有考慮到分流道轉彎部分阻力的影響，以及模具濕度不均勻的影響。其中：L 1、 L2是流道 1 和 2 的長度。D1,d2 是流道 1 和 2 的直徑。Q1 、Q 2 別是塑料熔體在流道 1 和 2 的流量。澆注系統(tǒng)的設計后，還要對澆口平衡進行試模。其步驟如下：(1) 首先將各澆口的長度和厚度加工成對應相等的尺寸。(2) 試模后檢查每個型腔的塑件的質量。(3) 將后充滿的型腔的澆口的寬度略為修大一點，盡可能不改變澆口厚度，因為澆 口厚度不一，則澆口冷凝封固時間也就不一樣。XX 學院畢業(yè)設計（論文）15(4)用同樣的工藝條件重復上述步驟直到滿意為止。冷料穴的設計：用一個井穴將主流道延長以按收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔產(chǎn)生的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般設計在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些。深度約為直徑的 1~1.5 倍。冷料穴除了具有容納冷料的作用外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷料勾住，使其保留在動模一側，便于脫模。排溢系統(tǒng)的設計：ABS 料在熔化時，會產(chǎn)生氣體，所以當塑料在充滿型腔時及澆注系統(tǒng)內的空氣，如果在型腔中不及時排除干凈，可以會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面氣體的受壓產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，還可能造成塑件碳化或燒焦。注射成型時的排氣可采用如下四種方式排氣：（1） 利用配合間隙排氣；（2） 在分型面上開設排氣槽排氣；（3） 利用排氣守排氣；（4） 強制性排氣；該模具是采用利用配合間隙排氣。其間隙值約為 0.03~0.05mm.它常用于中小型的簡單模具。 第 4.5 節(jié) 分型面的設計打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面的設計它受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。型腔數(shù)目的確定及布置。根據(jù)塑件的精度確定型腔的數(shù)目：根據(jù)經(jīng)驗每增加一個型腔，塑件的精度就要下降 4%左右，該塑件它要求它的精度比較高，根據(jù)《塑料模具技術手冊》 ，得到經(jīng)驗公式：n=(x-δL/100)÷[(δL/100)x(4/100)]=2500x/δL-24=(2500x0.013)/（0.05x25）-24=26-24=2XX 學院畢業(yè)設計（論文）16所以確定模具的型腔為 2。其中 x 是塑件尺寸的公差，δ%是料的收縮率，ABS料取 0.05%，L 是塑件的基本尺寸。型腔的布局：由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在設計中加以綜合考慮。型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從壓力中等分所得的足夠壓力，以保證塑件熔體同時均勻地充滿每個型腔。該模具采用的平衡式，其結構裝配圖所示。分型面設計：該模具采用的是單分型面的模具，其分型分面的設計原則就滿足以下幾項原則：（1） 塑件的脫模；（2） 保證的塑件的質量。該模具采用在最大圓周上，保證了塑件的外觀；（3） 便于模具加工，該模具采用在圓周上分型，模具的型腔容易在電火花上加上，型芯也易于加工；（4） 對成型面積的影響；（5） 對排氣效果的影響；該模具的成型面的設計可以見裝配圖，它基本符合上述要求。第 4.6 節(jié) 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計注射模具的溫度設計是否恰當，不僅影響塑件的質量，而且對生產(chǎn)效率、充模流動、固化定型都有重要影響。模具對塑件質量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、改善成形性 2、成形收縮率 3、塑件變形 4、尺寸穩(wěn)定性 5、力學性能 6、外觀質量。當大批量的生產(chǎn)時，而且又要滿足塑件的質量要求時，增多型腔是不現(xiàn)實的。這時提高生產(chǎn)率顯得尤其重要了。而提高生產(chǎn)率又與模具溫度的控制有密切關系。生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關鍵。根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質從模具帶走的熱量為：Q=αA△Tθ ’=8.2x4.45x10-2x40x6XX 學院畢業(yè)設計（論文）17=88J其中：α 是冷卻管道孔壁與冷卻介質間的傳熱系數(shù)；A 冷卻管道壁的傳熱面積；△T 模具與冷卻介質溫度之差值；θ ’冷卻時間。 （s） 。由上述式子可得，當需傳遞熱量不變時，可通過以下三條途徑來縮短冷卻時間。（1） 高傳熱系數(shù) α。α=φ（ρv） 0.8/d0.2=7.5x(1x2)0.8/100.2=8.2φ 是冷卻介質，ρ 是冷卻介質在該溫度下的密度，d 是冷卻管道直么，v 是冷卻介質的流速。由上式得，只有提高冷卻介質的流速，便可達到傳熱系數(shù)。（2） 高模具與冷卻介質間的溫差△T△T=T w-Tθ=60-20=40℃式中 Tw是模具溫度。T θ 是冷卻介質的溫度。一般模溫是一定，為了提高溫差△T，有利于縮短冷卻時間。從而提高生產(chǎn)率。（3） 增大冷卻介質的傳熱面積 A。A=nx3.14dL=4x3.14x10x355=44588mm2L 模具上一根冷卻水孔的長度。d 是冷卻通道的直徑。n 是模具開設冷卻通道孔數(shù)。顯然，應在模具上開盡可能多的冷卻通道，以增大傳熱面積，縮短冷卻時間，達到提高生產(chǎn)生產(chǎn)效率。冷卻時間的計算：影響冷卻時間的因素有如下：1、模具材料 2、冷卻介質溫度和及流動狀態(tài) 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷卻回路的設計 6、模具溫度。冷卻時間指塑料熔體從充滿型腔時起到可以取出塑件時止這一段時間。本副模具采用塑件截面內平均溫度達到規(guī)定的脫模溫度時，所需冷卻時間的簡化計算公式：θ ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)]XX 學院畢業(yè)設計（論文）18=[12/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)]=4s其中：式中 θ ’是塑件所需冷卻時間；t 是塑件的厚度 t=1mm；k 是塑件的熱擴散率；k=2.7x10 -7m2/s。T m是塑料熔體溫度；T s塑件脫時的截面內平均溫度；T w是模具溫度,ABS 料時模具溫度為 60℃。冷卻水的進出口溫差由下式校核：t1-t2=Gx△ i/900×3.14x102Cρv冷卻系統(tǒng)的設計原則：(1) 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大；(2) 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等；(3) 澆口處加強冷卻；(4) 冷卻水道出、入口溫差應盡量??；(5) 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置；(6) 冷卻水道盡量避免在塑件的熔接痕處；(7) 合理確定冷卻水接頭位置。第 4.7 節(jié) 模架的設計模架技術的標準，是指在模具設計中和制造中所應遵循的技術規(guī)范、基準、和準則。它具有以下定義：（1） 減少了模具設計者的重復性工作；（2） 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉為專業(yè)生產(chǎn)；（3） 模具的標準化是采用 CAD/CAM 技術的先決條件；（4） 有利于模具技術的國際交流和模具出口。該模具的模架采用 A3 型，它適應于單分型面的模具的推件板的推出機構，且可以用潛伏式澆口。其圖可見其裝配圖。根據(jù)《塑料模具技術手冊》表 9-16 的中小型模架的尺寸組合系列：選 A3 型中的編號為 17 號的它的各個參數(shù)如下：采用 A3-355459-17-Z1 GB/T 12556-90：模寬 B=355mm,模長 L=459mm；模板 A=40mm ,材料 45 鋼；模板 B=25mm，材料 Q235 鋼；XX 學院畢業(yè)設計（論文）19墊塊 C=100mm ，材料 T8A；推件板的厚度為 20mm,T8A，前面已經(jīng)說明了，型芯固定板的厚度為 20mm，采用 45鋼。 動模座板的高度為 32mm,它的材料為 40Cr 鋼，定模座板的高度為 32mm,它的材料也為 40Cr 鋼。 模架的總高度計算得：H=32+32+20+20+A+B+C=32+32+20+20+40+25+100=269mm經(jīng)校核模具的強度和剛度都是足夠的。且模架的大小也適中，經(jīng)核算選用該模架是較為合理的。第 4.8 節(jié) 注射模與注射機的關系型腔的數(shù)量的確定和校核：此副模具選用的是 SZ-320/1250 的注射機。其中技術規(guī)格見《塑料模具設計手冊》中的 235 頁?，F(xiàn)詳述如下：這是由上海第一塑料機械廠生產(chǎn)的：理論注射量為 335cm3,螺桿直徑 D=48mm,注射壓力 145Mpa,注射速率 v=140g/s,塑化能力 19g/s,螺桿轉速 v=10 ~200r/min,鎖模力 F=1250KN，拉桿內間距 d=415x415mm,移模行程 s=360mm,最大模具厚度 d=550mm,最不模具厚度 d=150mm,鎖模形式為雙曲肘，模具定位孔直徑為 D=φ160mm,噴嘴球半徑 d=SR15。XX 學院畢業(yè)設計（論文）20由注射機料筒塑化速率確定型腔數(shù)量 n 得：n=2≤(KMt/3600-m 2)/m1≤(0.8x19x3600x6/3600-40)/15≤3.4其中 n 是型腔數(shù)目，K 是注射機的最大注射量的利用系數(shù)，取 0.8，M 是注射機的額定塑化量，t 是成型周期，此時取 6s(因為在上面算了塑件的冷卻時間為 4s,它占整個周期的 2/3.)m2 是澆注系統(tǒng)的塑料的質量體積。型腔數(shù)為 2 符各要求。注射量的校核：由公式得: nm 1+m2≤80%m2x15+40≤80%x335/1.0270≤262其中：m 是注射機充許的最大注射量，1.02 是 ABS 的密度。所以能保證注射模內所需熔體總量在注射機的最大注射范圍內。塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核；經(jīng)算得，塑件在分型面的投影面積和澆注系統(tǒng)在模具分型面的投影面積之和最多不超過 5500mm2,在此就作 5500mm2。由鎖模力的校核公式得：(nA1+A2)P
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