糖果盒蓋模具設(shè)計

學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 論 文 題 目 ： 糖果盒蓋模具設(shè)計 作 者： XXX 指 導(dǎo) 教 師： XXX 所 學(xué) 專 業(yè)： XXXXXXXXXXXX 班 別： XXXXXXXXXXXX 學(xué) 號： XXXXXXXXXXXX 年 級： XXXXXXXXXXXXX 完 成 日 期： 201X - X - XX 目錄 摘要 1 一、 前言 1 二 、 塑件的工藝分析 2 (一 )、 塑件模型的建立 2 (二 )、 塑件參數(shù)的設(shè)計 3 1、塑件 的工藝分析 3 2、塑件的收縮率、塑件的壁厚、脫 模斜度 3 3、 分型面 的 設(shè)計 4 4、 確定型腔數(shù)量以及排列方式 5 三、 塑料工藝參數(shù)的編制 6 (一 )、 塑件注射工藝參數(shù)的確定 6 1、 查表填寫原材料的注射工藝參數(shù) 7 2、 查表填寫塑件模塑的工藝卡 7 四、 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 (一 )、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8 (二 )、 成型零件 的 設(shè)計 11 (三 )、 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 11 (四 )、 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 14 (五 )、 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 17 (六 )、 排氣系統(tǒng)設(shè)計 18 五、 注塑 成型設(shè)備的選擇 18 (一 )、 計算塑件、澆注系統(tǒng)的體積 18 (二 )、塑件質(zhì)量的計算 18 （三）、選擇注塑機(jī)的類型和型號 19 六、 模架的選擇及校核 20 七、 模具裝配圖和零件圖 23 致謝 24 參考文獻(xiàn) 24 摘要 本文是通過對 糖果盒蓋進(jìn)行 形狀尺寸分析、 工藝分析以及工藝方案的確定；根據(jù)這些分析來進(jìn)行注射 模具的設(shè)計，確定注塑方案和模具結(jié)構(gòu)形式，工作零件設(shè)計與模架選擇； 并對成型工藝等多方面分析，通過對 工藝計算 ，制定正確加工方案 ，并對模具的所有成型零部件進(jìn)行驗證及校核； 最后根據(jù)設(shè)計來進(jìn)行選擇注塑機(jī)以及繪制模具零件圖和裝配圖。 關(guān)鍵詞 注塑 模 成型工藝 形狀尺寸 注塑 一、 前言 中國是制造業(yè)大國，產(chǎn)品是制造業(yè)的主體， 模具是制造業(yè)的靈魂， 模具的發(fā)展水平?jīng)Q定了制造業(yè)的發(fā)展水平 。 隨著塑料的廣泛使用直接帶動了注塑模的飛速進(jìn)步和發(fā)展。從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場，發(fā)展出口模具。隨著世界的塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，塑料模具的發(fā)展 速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長率仍將保持上升的水平。 根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r，有關(guān)專家預(yù)測，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求 ；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場未來走勢的變化 由于塑模生產(chǎn)領(lǐng)域計算機(jī)應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢，以三維模型為基礎(chǔ)的以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為代表的模具計算機(jī)應(yīng)用的集成化生產(chǎn)模式獲得了快速的發(fā)展和進(jìn)步。模具 CAD/CAM/CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在 CAD的應(yīng)用方面，已超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前 3D 設(shè)計已達(dá)到 了 70 89。 PRO-E、 UG、 CIMATRON 等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成 2D 設(shè)計，同時可獲得 3D 模型，為 NC 編程和CAD/CAM/CAE 的集成提供了保證。應(yīng)用 3D 設(shè)計，還可以在設(shè)計時進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計和工藝的合理性。 CAE技術(shù)在歐美已逐漸成熟。在塑料模設(shè)計中應(yīng)用 CAE 分析軟件，模擬塑料的充模過程，分析冷卻過程，預(yù)測成形過程中可能發(fā)生的缺陷。 因此，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具 。 1 二、塑件的工藝分析 (一 )、 塑件模型的建立 塑件 2D 如圖 1所示 ： 塑件名稱 糖果盒蓋 材料 PS 厚度 上壁 2 側(cè)壁 1 工件精度 5 圖 1 塑件 3D如圖 2所示 2 (二 )、 塑件參數(shù)的設(shè)計 1、塑件的工藝分析 （ 1）、塑件的質(zhì)量，不僅與模具結(jié)構(gòu)和成型工藝參數(shù)有很大的關(guān)系，而且還取決與塑件本身和結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合工藝要求。 該塑件規(guī)定 采用 PS材料， 化學(xué)和物理特性大多數(shù)商業(yè)用的 PS都是透明的、非晶體材料。PS 具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。 密度為 1.04g/cm3。 典型用途 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。 （ 2）、 塑件的尺寸分析 這里 尺寸是指塑件的總體尺寸，而不是指避厚，孔徑等結(jié)構(gòu)尺寸。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖中的尺寸行使程序，即所獲得的尺寸的準(zhǔn)確度。 塑料 尺寸 的大小與塑料的流動性有關(guān)。注射成型的塑件 尺寸 還要受到注射機(jī)的注射量、鎖模力和模板 模板 尺寸 的限制。 （ 3）、 塑件的精度分析 根據(jù)使用要求確定 尺寸 公差，一般配合部分 尺寸 精度高于非配合部分 尺寸 精度。該工件精度為 5，該標(biāo)準(zhǔn)塑件尺寸公差的代號為 M5 公差等級為 5級。 （ 4） 、塑件 的 表面粗糙度分析 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值越低。塑件表面粗糙的高低，主要取決于 模具 型腔表面粗糙度 。一般 來 模具表面 粗糙度值 比塑件 的粗糙度值 低 12級。塑 件的表面粗糙度可參照 GB/T14234-1993塑料件表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn) 選取， 一般 Ra1.60.2um之間， 而 PS 的粗糙度值 為 Ra3.2。 2、塑件的壁厚、塑件的收縮率、 脫 模斜度。 塑件 壁厚 大小主要取決于塑料品種、制品大小以及注塑工藝條件。熱塑性塑料易于成型薄壁制品，壁厚可小至 0.25mm，但一般不宜小于 0.60.9mm，常選取 24mm。 塑件要求厚 度：上 外壁 2， 側(cè)壁為 1。 查表可得 PS的收縮率為 1.0060。， PS的脫 模斜度為 35 1。 3 3、分型面 的 設(shè)計 為將塑件從密閉的模腔內(nèi)取出，以及為了安放嵌件或取出澆注系統(tǒng)等，必須將模具分成兩個或幾個部分，一般將分開模具能取出塑件的面稱為分型面。分型面的選擇是一個比較復(fù)雜 的問題，因為它受到塑件的形狀、壁厚、尺寸精度、表面粗糙度、嵌件位置幾其形狀、塑件在模具內(nèi)的成型位置、頂出方法、澆注系統(tǒng)的設(shè)計，模具排氣，模具制造及操作等各種因素的影響。因此，在選擇時要認(rèn)真分析、綜合比較，從幾個方案中找出一個比較合理的方案。 分型面是模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件最大形處，是為了塑件和凝料取出而設(shè)計的。分型面的方向盡量與注塑成型機(jī)開模方向垂直的方向，特殊情況下采用與注塑成型機(jī)開模方向平行的方向。 分型面有單分型面和雙分型面之分。 分型面選擇的原則：分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處；分型面的選 取應(yīng)有利于塑件的留模方式，便于塑件順利脫模 ，一般都應(yīng)盡可能留在動模部分 ；保證塑件的精度要求；滿足塑件外觀的要求；便于模具的制造；減少成形面積；增強(qiáng)排氣效果。 由于本產(chǎn)品的分型面簡單，所以采用單分型面。分型面如圖 3所示 圖 3 4 4、確定型腔數(shù)量以及排列方式。 本產(chǎn)品是要大量生產(chǎn)，設(shè)計是采用多型腔注射模具的，所以采用了一模兩 腔的方式。多型腔模具 型腔的分布有平衡式排布和非平衡式排布兩種，其中平衡式排布的要求是 從主流道到各 個型腔分流道的長度、 形狀、 斷面尺寸分布對稱性對應(yīng)相等 ，可實 現(xiàn)各型腔均勻進(jìn)料和達(dá)到同時充滿型腔的目的；而非平衡式與之相反，一般以 平衡式排布 。 排布如圖 4所示。 圖 4 5 三、塑料工藝參數(shù)的編制 （一）、塑件注射工藝參數(shù)的確定 （ 1）、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù) （以下參數(shù)是根據(jù)注塑模具設(shè)計表 1-1） ABS 注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 3060 噴嘴 形式 直通式 溫度 /oC 170180 料筒溫度/oC 前段 150170 中段 165180 后段 180200 模具溫度 /oC 5080 注射壓力 /Mpa 60100 保壓壓力 /Mpa 5070 注射時間 /s 2090 保 壓時間 /s 05 冷卻時間 /s 20120 總 周期 /s 50220 6 塑 料 項 目 （ 2）、查表填寫塑件模塑的工藝卡 塑料注射成型工藝卡 資料編號 車 間 共 頁 第 頁 零件名稱 橢圓瓶 蓋 材料牌號 ABS 設(shè)備型號 裝配圖號 材料定額 每模件 數(shù) 零件圖號 單件重量 4.54 g 工 裝 號 材料干燥 設(shè)備 溫度 /C 8085 時間 /h 23 料筒溫度 (C) 后段 /C 180200 中段 /C 165180 前段 /C 150170 噴嘴 /C 170180 模具溫度 /C 5080 時間 注射 2090 保壓 05 冷卻 20120 壓力 注射壓力 /Mpa 60100 背壓 /Mpa 后處理 溫度 /C 70 時間定額 輔 助 /min 時間 /h 24 單件 /min 檢驗 編制 校對 審核 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 7 四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （一）、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從 噴嘴 開始 到型腔 為止 的 塑料熔體的流動通道。它的作用是將 塑料溶體 順利地充滿到型腔的各個深處，并在填充及 凝固過程中 ，將注射壓力 傳遞到 型腔的 各個部位，以獲得外形清晰 的內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的 塑件。 澆注系統(tǒng) 其組成部分有：主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分。 注射模澆注系統(tǒng)的組成如 圖 5所示。 圖 5 澆注系統(tǒng) 的設(shè) 計是注塑模設(shè)計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型的效率和塑件質(zhì)量都有直接的影響，因此，在設(shè)計 澆注系統(tǒng) 時必須注意幾項 原則 。 1. 了解塑料的成 型特性 ； 2. 防止型芯和塑件的變形 ； 3. 排氣良好 ； 4. 減少流程及塑料消耗 ； 5. 修整方便，保證塑件外觀質(zhì)量。 主流道是指從 噴嘴 起至分流道入口處止的一段通道，它與注塑機(jī) 噴嘴 在同一軸心線上，熔料在主流道中并不改變方向 。主流道是熔體最先經(jīng)流模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。其作用是其截面尺寸直接影響到塑件的流動速度和填充 時間 。 8 為了便于塑料從主流道中拉出，主流道設(shè)計成 圓錐 形，其 錐 角 a=2 6 ,內(nèi)壁粗糙度Ra應(yīng)為 0.36，主流道大端處呈圓角，其半徑常取 r=13mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過度時的阻力。主流道要和注塑機(jī)的噴嘴緊密對接，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，其半徑 R2=R1+（ 12mm），其小端直徑 d1=d2+(0.51mm)，凹坑深度常取 35mm.所以需 對塑件的成形過程及對選用的模架分析，選擇主流道。 其襯套的固定 用定位圈配合固定在模具的定模座板上。 主流道 襯套 和 注塑機(jī)噴嘴的配合如 圖 6所示。 圖 6 分流道是指主流道 與澆口之間 的部分，是指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模的各個型腔多處進(jìn)料的通道，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道的要求是塑料 熔體 在流動中熱量和壓力損失最小，同時是流道中的塑料量最小。 分流道的長度應(yīng)盡量可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗。常用的分流道的截面形狀有圓形、梯形、 U形、和六邊 形等。流道的截面積越大，壓力的損失越小；流道的表面積越大，熱量的損失越小?？芍孛嫘螤顬閳A形的分流道熱量損失小、流動阻力小、效果最佳。 圓形截面分 流道 的直徑一般在 212mm 的范圍內(nèi)變動，但對多數(shù)塑料來說，分流道直徑在 56mm以下時，對流動性影響較大。 ABS的流動性屬于中等，受溫度變化較大，分流道直徑取 5mm。分流道表面粗糙度一般為 1.25 即可，分流道只設(shè)計在型腔的一面， 故采用截面形狀為 對半 圓形的分流道。 對半圓分流道其深度為 0.45d=0.45 5=2.25mm。 9 分流道 如圖 7所示。 圖 7 澆口 是指流道末端與型腔之間的細(xì)短通道， 亦稱 內(nèi)澆 口， 它是澆注 系統(tǒng)中斷面尺寸最小且最短的部分 。其作用是：澆口通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過澆口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的減切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時進(jìn)料的目的 ； 澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用 ； 澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，還有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。 設(shè)計里使用側(cè)澆口，側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件側(cè)面進(jìn)料。它方便的調(diào)整 沖模的剪切速率和澆口封閉時間，因此國外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口，它是廣泛使用的澆口形式。側(cè)澆口使用于一模多件，能大大提高效率，減少澆注系統(tǒng)的消耗量。側(cè)澆口是典型的矩形澆口，一般取寬 1.55mm，厚 0.52mm，長 0.72mm。 冷料穴 是用來儲藏注塑間隔期內(nèi)由于噴嘴端部溫度低造成的冷料，因冷料進(jìn)入型腔會影響塑件質(zhì)量。注塑模的 冷料穴 ，一般都設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對面的模板上，直徑宜稍大于主流道大端直徑，以利于冷料流入。 冷料穴 并非所有注塑模都需要開設(shè)。有時由于塑料的性能和注塑工藝的控制，很少產(chǎn)生冷料，或是塑件 要求不高，以及模具本身結(jié)構(gòu)即澆注系統(tǒng)的不同形式，可以不設(shè)置 冷料穴 。 10 （二）、成型零件 的 設(shè)計 構(gòu)成模腔的 成型零件 包括 型腔和型芯 以及各種活動鑲件 等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與制品間還要發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度；此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 (1）型腔 型腔是成型塑 件制品外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩類 。所以，此處采用式 組合式 凹模。 型腔設(shè)計見 凹模零件圖附件 (2）型芯 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。主要有主型芯和小型芯。對于簡單的容器，如殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主要部分內(nèi)表面的零件稱主型芯，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。此處采用組合式。 型 芯 設(shè)計見凸模零件圖附件 (三 )、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 在塑料成型模具中 ,完成將塑件從模具型腔或 型芯 上完整的取出的裝置稱為 頂出機(jī)構(gòu) ,即脫模 機(jī)構(gòu) 。 頂出機(jī)構(gòu) 一般由頂出、復(fù)位和頂出導(dǎo)向等三大零部件組成。 頂 出機(jī)構(gòu)的設(shè)計規(guī)則： 1、盡量設(shè)法使塑件留于動模 ； 2、保證塑件 不變形不損壞完整脫出 ； 3、盡量不損壞塑件的外觀 ； 4、結(jié)構(gòu) 可靠； 5、 每副模具的推桿的直徑相同，方便加工； 6、 塑件推出模具 10mm 左右，對型腔斜度較大者，頂出塑件深度 2/3即可。 11 頂出 力的計算： 將 塑 件從 抱 緊 的芯上推出所需克服的阻力 稱為脫 模力。 脫 模力主要是由于塑件收 包 緊 型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力，而 對 于不 帶 通 孔的殼體類 塑件，脫 模 時 ，大 氣壓力 也是 脫 模阻力的一大 組 成部分，而本次設(shè)計有通孔，故可不計 大 氣壓力 。單個塑件所需的脫模力為： Ft=AP（ cos -sin ） =0.013x1.2x107x(0.2-0.017) =28548 N 所以 兩 個塑件所需的脫模力 為 57096N 式中： Ft 脫 模力（ N）； 塑料 對 模具 鋼的 摩擦系 數(shù)，約為 0.1 0.3,此處 取 0.2 脫模斜度， 為 30 1，此處取 1； A 塑件包容型芯的面 積 （ m2 ）； P 塑件 對 型芯 單 位面 積 上的包 緊 力，一般情 況 下，模外冷 卻 塑件 P約 取 (2.4 3.9) 107Pa；模 內(nèi)冷卻 的塑件 P約 取 (0.8 1.2) 107 Pa。 推出機(jī)構(gòu)的 類 型 分為一級頂出機(jī)構(gòu)、二級頂出機(jī)構(gòu)。 其中 一級頂出機(jī)構(gòu) 又可分為 頂桿頂出機(jī)構(gòu)、頂管頂出機(jī)構(gòu)、推板頂出機(jī)構(gòu)、頂塊頂出機(jī)構(gòu)、氣壓頂出機(jī)構(gòu)、成型鑲件和型腔頂出。 本次設(shè)計是使用單分型面，且塑件可一次推出， 所以采用一級頂出機(jī)構(gòu)中的頂桿頂出機(jī)構(gòu) 。 頂桿頂出機(jī)構(gòu) 是 頂出機(jī)構(gòu) 中最簡單、最常見的一種形式。 由于頂桿截面多為圓形，制造、修配方便、頂出效果好， 因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用 。 有于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模 板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時阻力小，推出動作靈活可靠 。而推出零件固定板即推桿固定板 ，則與推桿一起運(yùn)動，將塑件頂出型芯。 12 單個塑件推桿的根數(shù)及直徑可通過以下公式計算并校核。 D=K64F脫（ uL） 2/N 2E 0.25 式中： D 推桿直徑， mm； K 安全系數(shù)，可取 1.4 1.8,此處取 1.6； F脫 脫模力， N； u 摩擦系數(shù)，一端固定時 u為 0.7，兩端固定時 u為 0.5，此處取 0.7； L 推桿長度， mm； N 推桿根數(shù)； E 穩(wěn)定系數(shù)，此處取 5 106。 若 N為 2，則 D=K64F脫（ uL） 2/N 2E 0.25 =1.6 64 28548（ 0.7 128） 2/2 3.142 5 106 0.25 =4.6mm 所以本設(shè)計中推桿直徑采用 5mm符合要求。 若 D為 5，則 N= 64F脫（ uL） 2/(D/K)4 2E =64 28548（ 0.7 128） 2/(5/1.6)4 3.142 5 106 =1 所以本設(shè)計中單個塑件所需的推桿根數(shù)為 2符合要求，所以總共有 4根推桿。 推桿應(yīng)力校核： = 4K2F脫 /D2N =4 1.62 28548/62 2 3.14=1293N/cm2。 而推桿的許用應(yīng)力為 32000 N/cm2。故符合要求。 13 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 為 了保 證 推出機(jī)構(gòu)在工作 過 程中 靈 活、平 穩(wěn) ，推出機(jī)構(gòu)需要 設(shè)計導(dǎo) 向 裝 置；而在每次合模后，推出機(jī)構(gòu)要回到原 來 的位置上，以 組 成完整的型腔，推出機(jī)構(gòu)需要 設(shè)計 復(fù)位 裝 置。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證推板在座板 和動模墊板之間的推出和復(fù)位，防止推板的重量全由推桿來承受而使推桿變形和折斷。 設(shè)計復(fù)位裝置是因為推出機(jī)構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型座準(zhǔn)備，以便恢復(fù)完整的模腔。復(fù)位裝置的類型有復(fù)位桿復(fù)位裝置和彈簧復(fù)位裝置。本次設(shè)計采用復(fù)位桿復(fù)位裝置。 (四 )、冷卻系統(tǒng)設(shè)計 模具冷卻裝置的設(shè)計與使用的的冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。冷卻介質(zhì)最普遍的是用水冷卻，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低廉。 冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的 溫度范圍內(nèi)，并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通，無泄留部位。 （ 1）、冷卻回路所需的總表面積計算 冷卻回路所需總面積可按下式計算 A=Mq/3600 ( 1- 2) 式中 A 冷卻回路總表面積， 2m M 單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量， kg /h ； q 單位質(zhì)量樹脂在模具所內(nèi)釋放的熱量， J kg， q 值查表得 4 105J kg ； 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， W /( 2m k) ； 1 模具成形表面的溫度， C ； 2 冷卻水的平均溫度， C 。 14 （ 2）、冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可以以下公式計算 = (pv)0.8/d0.2 式中 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， W /( 2m k) ； 冷卻水在該溫度下的密度， kg/ m3 ； v 冷卻水的流速， m/s ； d 冷卻水孔直徑， m ； 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)。 經(jīng)查表及計算可得 , 單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量 M 為 77.76 kg /h，模具成形表面的溫度 1 為 50 C,冷卻水的平均溫度為 25 C, 冷卻水在該溫度下的密度 為 1000 kg/ 3m ，冷卻水的流速 v 為 2m/s, 冷卻水孔直徑 d 為 0.006m, 為 7.95。 所以 = ( v)0.8/ d0.2 =7.95 X (1000 X 2） 0.8/0.0060.2 =9673 W /( 2m k) A (77.76 X 4 X 105)/3600 X 9673 X (50-25) 0.0357 2m 3）、冷卻回路的總長度計算 冷卻回路總長度可用下式計算 L =1000A/ d =1000x0.0357/3.14x6 =1.895 m 在設(shè)計和制造冷卻系統(tǒng)的時候一般大于理論數(shù)值就可以了 ,而無需按照計算出來的尺寸來制造。 15 在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下原則 ： 經(jīng)驗算，冷卻水道的的直徑能滿足冷卻要求。 16 序號 原則 簡圖及說 明 1 冷 卻 水道可 設(shè)計成單回 路或多回路 冷 卻 水道必 須 是一 個 回路，使水道中的水循 環(huán) 。 當(dāng) 水 道較長時 ，隨著 水 溫 的升高，模具的 溫 度不均 勻 ，可 設(shè)計成 多 個 回路 2 冷 卻 水道 應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡 量大 圖 a的冷 卻 水道 為 五 個 ，直 徑較 大，型腔的表面 溫 度 較 均 勻 ， 溫 度在 6060.5 C之間；圖 b的冷 卻 水道 為兩個 ，直 徑較 小，型腔的表面 溫 度不均 勻 ， 溫度在 53.33 58.38 C 之間 3 冷 卻 水道與型腔表面 之間 的距離 應(yīng)盡 量相等 當(dāng) 塑件壁厚 較 均 勻時 ，冷 卻 水道與型腔表面 之間 的距離 應(yīng) 相等； 當(dāng)塑件壁厚不均 勻時 ，厚的地方，冷 卻 水道與型腔表面 之間 的距離 應(yīng)近些，冷 卻 水道的 間 距也 應(yīng) 小些。冷 卻 水道的孔 邊 與型腔表面 之間 的距離一般 應(yīng) 大于 10mm，常用 1215mm 4 冷 卻 水道的入口宜 選在澆 口附近 塑料熔體在填充型腔 時 ，模 具的 澆 口處 是最 熱 的部分，距 澆 口越 遠(yuǎn) 的地方溫 度越低， 為 了得到等 溫 的型腔表面，冷 卻 水的入口宜 選在澆 口附近，出口 選在 熔體流 動 的末端 5 冷 卻 水道的出、入 口溫 差 應(yīng)盡量小 圖 a 的冷 卻 水 道較長 ，其出、入 口溫 差 會 加大； 圖 b 的冷 卻 水 道較 短，其出、入 口溫 差 會減 小。 為 了 減 小出、入口的 溫 差，必要 時 ，要在模具上 設(shè) 置多 對 冷 卻 水道的出口和入口 （五）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 為 了保 證 注射模的準(zhǔn)確 開 模和合模，注射模具必 須設(shè)置導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)。合模 導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo) 柱和 錐 面定位 兩 種形式 。 本次設(shè)計采用導(dǎo)柱定位 的 形式。 導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)作 ： 定位作用 模具合模 時 ， 導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)可以保 證動 模和定模的位置正確，以便使型腔的形 狀 和尺寸精確；另外， 導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)在模具的 裝配過 程中也起定位作用，方便模具的 裝配 和 調(diào) 整。 導(dǎo) 向作用 合模 時 ，模具的 導(dǎo) 向零件首 選 接觸，引 導(dǎo)動 、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔 錯誤 接觸而造成的 損 壞。 承受一定 的測 向 壓力 塑料熔體是以一定的注射 壓力 注入型腔的，型腔的各 個 方向都承受壓力 ，如果塑件是 非 對稱結(jié) 構(gòu)或模具 設(shè)計成 非平衡 進(jìn) 料形式，就 會產(chǎn) 生 單邊的測 向 壓力 ， 設(shè)置導(dǎo) 向 結(jié) 構(gòu)可以承受一定 的側(cè) 向 壓力 。 設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)式必須注意： 1. 導(dǎo)柱應(yīng) 合理均 勻 地分布在模具分型面的四角， 導(dǎo) 柱至模具的尺寸 來選 取 ，關(guān)于導(dǎo) 柱的直徑 的 選 取和布置的位置可 參考標(biāo) 準(zhǔn)模 架來選 取。 為 了不使模具在 裝配 或合模 時將 方向搞錯 ， 導(dǎo) 柱的布置方式常采用等直 徑導(dǎo) 柱 不對稱 布置或不等直 徑導(dǎo) 柱的 對稱 布置方式 2. 導(dǎo) 柱的 長 度 應(yīng) 比型芯端面的高度高出 6 8mm，以免在 錯誤 定位 時 ，型芯 進(jìn) 入凹模型腔相碰而 損 壞。 3. 導(dǎo) 柱 設(shè) 置在 動 模一 側(cè) 可以起到保 護(hù) 型芯及塑件 脫 模 時 ，支 撐推 件板的作 用， 設(shè) 置在定模一 側(cè) 可以起到方便塑件 脫 模支 撐澆 道板的作用，在 設(shè)計 中， 應(yīng)根 據(jù)具體情 況 ， 來選擇導(dǎo)柱的 設(shè) 置，但一般 設(shè) 置在 動 模一 側(cè) 。 4. 導(dǎo) 柱的 導(dǎo) 滑部分的配合 為 H8/f7， 導(dǎo) 柱、 導(dǎo) 套固定部分的配合都按 H8/f7 5. 除了在 動 模和定模 之間設(shè)置導(dǎo) 柱， 導(dǎo) 套以外 ，還 需要在推板與 動 模座 之間設(shè)置導(dǎo) 柱、 導(dǎo)套，以保 證 推板的 順 利推出。 17 （六）、排氣系統(tǒng)設(shè)計 當(dāng) 塑件熔體充填型腔 時 ，必 須順 序地排出型腔及 澆 注系 統(tǒng)內(nèi) 的空氣及塑料受 熱 而 產(chǎn) 生的氣體。如果氣體不能被 順 利的排出，塑件 會 由于填充不足而出 現(xiàn) 氣泡、接 縫 或表 面輪 廓不清等缺 點 ；甚至固氣體受 壓 而 產(chǎn) 生高 溫 ，使塑料焦化。 注射模的排氣通常采取以下四種方式： 1. 利用配合 間 隙排氣； 2. 在分型面上 開設(shè) 排氣槽排氣； 3. 利于排氣塞排氣； 4. 強(qiáng) 制性排氣 本 設(shè)計 采用利用配合間隙排氣 五、注塑成型設(shè)備的選擇 （一）、計算塑件、澆注系統(tǒng)的體積 根據(jù)畫出來塑件的 三維模型 圖 ，利用 CAD軟件的 查詢 /面域 /質(zhì)量特性可以查詢 到塑件的體積為 V 塑 =10.4616450，取 值 10.461cm3。而澆注系統(tǒng)的體積 應(yīng) 為塑件的 0.6 倍，所以澆注系統(tǒng)的體積為 V 澆 =0.6 10.461cm3=6.275cm3 。又由于是一 模 兩腔 結(jié)構(gòu)，故一次注射 所需地塑料為 V V塑 Ni V澆 10.461 2 6.275=27.198cm3。 （二）、塑件的質(zhì)量 計算 本產(chǎn)品采用 PS材料，其密度為 1.04-1.06g/cm3，此處取密度為 1.04g/cm3。則一個塑件的質(zhì)量 M1 V塑 1.04 10.461 10.87g。而一次注射所需塑料地總質(zhì)量為 M2 V1.04 27.198 28.285g。 18 （三）、 選擇注射機(jī)的類型和型號 注射成型機(jī)是成型熱塑性塑料的主要設(shè)備，其類型和規(guī)格和多，分類方法也很多。 本設(shè)計根據(jù)塑件的形狀，取一模四件的模 具結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)成型設(shè)備和注射的塑 件的質(zhì)量，選擇臥式螺桿式的注射成型機(jī)設(shè)備，查 注塑模具設(shè)計表 3-1選擇 螺桿注射機(jī)的型號為： J54-S200/400 的國產(chǎn)注塑機(jī)。 該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示 ： 額定的注射量 / cm3 200400 螺桿的直徑 /（ mm） 55 注射壓力 /MPa 109 注射行程 /mm 160 注射方式 螺桿式 鎖模力 /KN 2540 最大成形面積 / c 645 最大的開合模行程 /mm 260 模具最大厚度 /mm 406 模具的最小厚度 /mm 165 噴嘴圓弧半徑 /mm 18 噴嘴孔直徑 /mm 4 模板尺寸 /mm 532 634 19 六 、模架的選擇及校核 模架是設(shè)計、制造塑料注射模具的基礎(chǔ)部分。 經(jīng)過對塑件的成型特點及型腔數(shù)目等的分析，本次設(shè)計采用龍記 /LKM 大水口模架，規(guī)格為 2330，型號為 AI 型。其中A 板為 60， B 板為 35。 （一）、 注射機(jī)最大注射量校核 塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的重量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的 80%，注射機(jī)多以公稱容量來校核 在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容 量之和，即 V nV1 V2 式中： V 一個成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積（ cm3）； n 型腔數(shù)目； V1 單個塑件的容量（ cm3）； V2 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量（ cm3）。 V2 0.6 V1 故有 V nV1 V2 0.8 Vg 式中： Vg 注塑機(jī)額定注射量（ 400cm3）。 V nV1 V2 2 27.198 0.6 27.198 70.7148 cm3 V 70.7148 cm3 0.8 400=320 （ 滿足要求 ） 20 （二）、注射壓力的校核 注射機(jī)的公稱壓力要大于成型 的壓力， 即 P 公 P 注 式中 P 公 注射機(jī)的最大注射壓力 ； P 注 塑件成形所需的實際注射壓力； P 注 = KP0； K-安全系數(shù) ,常取 K 為 1.25 1.4，此處取 1.3； P0 成型時所需的注射壓力 P0；在實際生產(chǎn)中 P0 通常取 70 100MPa 范圍，此處取 80MPa。 根據(jù)注射機(jī)的類型，可得注射機(jī)最大注射壓力為 109 MPa，又塑件成形所需的實際注射壓力P 注 = KP0 1.3 80 104 MPa 故可知 P 公 =109 MPa P 注 =104 MPa，滿足要求。 （三）、 鎖模力的校核 由于高壓塑料熔體充滿型腔時會產(chǎn)生一個很大的推力，這個力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，即： F鎖 pA分 式中： F鎖 注射機(jī)公稱鎖模力（ N） ,查表得 F鎖為 2.54 106 N； p 注射時型腔內(nèi)注射的壓力，它與塑料品種和塑件有關(guān)（ MPa）查表得 p 為30 MPa； A分 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（ m3） 。 流道凝料（包括澆口）在分型 面上的投影面積為 A2，在模具設(shè)計前還是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔的統(tǒng)計分析， A2 是每個塑件在分型面上的投影面積 A1 的 0.20.5 倍，因此可用0.35A1來進(jìn)行估算，所以 A分 nA1 A2 nA1 0.35 A1 0.037 m2 F= pA分 30 106 0.037 1.11 106 N F鎖 2.54 106 N 故滿足要求 21 （四）、模具安裝部分得尺寸校核 （ 1） 、噴嘴尺寸 注射機(jī)的噴嘴頭部的球面半徑 R1 應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑 R2 吻合，以免高壓熔體從縫隙處溢出。一般球面半徑 R2 應(yīng)比噴嘴頭半徑 R1 大 1 2mm，否則主流道內(nèi)的塑件凝料無法脫出。 此模具 主流道始端的球面半徑 R=20mm注射機(jī)的噴嘴頭部球面半徑 R 18mm， 因此符合要求 （ 2） 、定位圈尺寸 為了使模具主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合 ，同時其大端的圓盤凸出 定 模端面高度 510mm。本次設(shè)計模具定模板上的定位圈直徑為 60mm，與所選注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動