分類垃圾桶底座熱流道注射成型工藝及模具設(shè)計(jì)(doc 35頁).doc

1、分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計(jì)分類垃圾桶底座熱流道注射成型工藝及模具設(shè)計(jì)作者姓名：吳杰 專業(yè)名稱：機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：王二 講師30摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文詳細(xì)記錄了分類垃圾桶底座熱流道模具的設(shè)計(jì)全過程。本文主要內(nèi)容包括：垃圾桶的改進(jìn)方案、制品的選材、制品的工藝分析、注射機(jī)的選擇及校核、熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)以及相關(guān)尺寸的計(jì)算校核、排氣系統(tǒng)及溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模具材料的選擇等注射模設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。其中熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。此外，本文中還包括一篇文獻(xiàn)綜述。關(guān)鍵詞 ： 垃圾桶底座 熱流道 注射機(jī) 注射模具AbstractThe

2、 thesis of the graduate design notes the whole design processes of the hot runner mould for the rubbish bin pedestal in details.The thesis mainly includes: the improving method of the rubbish bin, the selecting material of the product, the technical analysis of the product, the option and check of t

3、he injector machine, the design of hot runner system, the design of the ejection mechanism, the design of the moulding， parts and makeup parts,as well as some key problem in injection mould design. Such as: the calculations of the related sizes, exhausting system and temperature control system, the

4、choices of the mould materials. And the emphasis of this design is the design of the hot runner system. Besides, this thesis includes a literature summary.Key words： rubbish bin pedestal hot runner system injector machine injection mould 目錄摘要IAbstractII目錄III引 言1第一章 塑件工藝分析及模具結(jié)構(gòu)方案21.1 塑件工藝分析21.2 確定模具結(jié)

5、構(gòu)方案41.3 選擇注塑成型設(shè)備并進(jìn)行校核5第二章 垃圾桶底座的Moldflow模流分析82.1 MOLDFLOW軟件簡介82.2垃圾桶底座塑件的有限元模型的建立82.3 塑料制件的選材92.4 Moldflow的流動(dòng)填充分析10第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和排溢系統(tǒng)的計(jì)133.1 澆注系統(tǒng)的選定133.2 流道的設(shè)計(jì)與定位圈的設(shè)計(jì)133.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16第四章 成型零部件尺寸的設(shè)計(jì)及校核174.1 塑件精度及影響因素174.2 成型零部件尺寸的計(jì)算17第五章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)215.1標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇215.2支撐板的強(qiáng)度21第六章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核236.1 模具對脫模機(jī)構(gòu)的要求236.2

6、脫模力的計(jì)算236.3 脫模力的具體計(jì)算246.5推板的設(shè)計(jì)26第七章 模具材料的選擇287.1 材料的選擇選擇原則287.2 成型零件的材料選擇287.3 其它模具零件材料的選擇29結(jié)束語30參考文獻(xiàn)31引 言近年來我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右。且隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，對模具工業(yè)提出了越來越高的要求。以前傳統(tǒng)的注塑模具及其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品已不能滿足當(dāng)前人民的需要了。于是一些新型的注塑模技術(shù)以其優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量、低的注射成本、高的生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)不斷應(yīng)用于當(dāng)今模具行業(yè)，興起了新一波的制造業(yè)高潮。熱流道技術(shù)正是其中的一種，且隨著科技的

7、進(jìn)步越來越廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)代模具行業(yè)中。熱流道成型是指從注射機(jī)噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài)，在每次開模時(shí)不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔。該系統(tǒng)一般由噴嘴、熱流道板、溫控器和加熱元件熱流道加熱元件等幾部分組成。第一章 塑件工藝分析及模具結(jié)構(gòu)方案1.1 塑件工藝分析1.1.1 塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝性 重量378 g密度 0.91g/cm3材料 PP（聚丙烯）體積 4153厚度2mm投影面積約為：500cm2該塑件為垃圾桶的底座?，F(xiàn)在市場上用于家庭或辦公室的垃圾桶均為單桶式，它的不足是不能將垃圾分類，最終造成環(huán)境的污染，及可回收材料的浪費(fèi)。因此，我們立足于

8、這一不足點(diǎn)，將垃圾桶進(jìn)行改進(jìn)，使其成為綠色環(huán)保性的雙桶式垃圾桶。兩桶成對稱分布，高度為65mm，壁厚2mm，其加強(qiáng)筋部分均為3，且高度均為1，最大投影面積為50000mm2。制件的外表面的光潔度要求比較高，內(nèi)表面的精度低些，塑件精度外表面選MT2級，內(nèi)表面選MT3級。該垃圾桶的底座只有兩個(gè)部位尺寸要求嚴(yán)格，即與桶身相配合的10個(gè)小凸臺(tái)、裝腳踏板的4個(gè)小孔。并且在安裝的過程中，均是強(qiáng)制壓入。其它部位可由設(shè)計(jì)者，根據(jù)材料的節(jié)省、模具加工的難易、模具設(shè)計(jì)的方便性自行進(jìn)行修改。從制件的結(jié)構(gòu)來看， 2厚的制品必須在工藝上考慮其充模能力。此外該制件的造型有點(diǎn)，這是一大難點(diǎn)，這可能會(huì)給后面的零件及模具圖的表

9、達(dá)帶來困難。1.1.2 塑件材質(zhì)及成型工藝性該塑件所采用材料為：聚丙烯（PP）。它來源廣泛，合成工藝較簡單、密度小、價(jià)格低、加工成型容易。拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度等都比低壓聚乙烯高，還有很突出的剛性和耐折疊性，以及優(yōu)良的耐腐蝕性和電絕緣性。但沖擊性能不足，低溫條件下易脆裂，且成型收縮率較大，熱變形溫度不高，但可以通過改性改善。它主要的成形特性如下：1. 結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬長期接觸易發(fā)生分解。2. 流動(dòng)性極好，溢邊值0.003mm左右。3. 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢。4. 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、方向性強(qiáng)。5. 注意控制成形溫度

10、，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于50以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90以上易發(fā)生翹曲、變形。6. 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應(yīng)力集中。表1.1聚丙烯成型條件塑料名稱聚丙烯料筒溫度（）后段160170中段200220前段180200縮寫PP注射壓力（MPa）70120注射成形機(jī)類型螺桿式注射時(shí)間（s）05密 度（g/cm3）0.900.91保壓時(shí)間（s）20 60比 容（ml/g ）1.92冷卻時(shí)間（s）1550收縮率（ % ）1.02.5總周期 （s）40120噴嘴溫度（）170190螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）48干燥溫度（）7085適用注射機(jī)類型螺桿式柱

11、塞式均可時(shí)間（h）2模具溫度（）4080后處理無 1.2 確定模具結(jié)構(gòu)方案1.2.1 參考方案方案一：普通的冷流道澆注系統(tǒng)，單分型面，直澆口設(shè)計(jì)。方案二：采用熱流道澆注系統(tǒng)。單分型面，點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)。1.2.2 方案的確定方案一：設(shè)計(jì)容易，成本低。但由于壁厚較薄，形狀復(fù)雜，可能有充不滿的情況發(fā)生。并且由于冷料穴及凝料的存在，不僅降低了原材料的使用率，而且大大降低生產(chǎn)效率，操作繁雜，實(shí)現(xiàn)不了自動(dòng)化生產(chǎn)，故淘汰此方案。方案二：采用熱流道澆注系統(tǒng),成本比傳統(tǒng)的冷流道澆注系統(tǒng)高。但由于熱流道系統(tǒng)消除了多余的廢料，也就消除了這些廢料給模具帶來的多余熱量，縮短制件成型周期，制件成型固化后便可及時(shí)頂出， 從而可

12、使生產(chǎn)效率提高10 左右。并且消除了后續(xù)工序，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化，制件經(jīng)熱流道模具成型后即為成品，無需修剪澆口及回收加工冷澆道等工序，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。經(jīng)過綜合考慮，采用方案二較好。 1.2.3 分型面的確定分開模具能取出塑件的面，稱作分型面。分型面的方向盡量采用與注塑機(jī)開模成垂直方向，并滿足分型面取在最大輪廓處，并且不影響制件外表面的光潔度。分析制件的結(jié)構(gòu)，最終將分型面選擇在沿加強(qiáng)筋布置的位置。1.2.4 型腔數(shù)目的確定為了使模具注塑機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)因合理確定型腔數(shù)目。模具型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)制品的投影面積、幾何形狀、制品精度、批

13、量以及經(jīng)濟(jì)效益來確定的。該塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且流程比較長，兩邊成對稱分布。根據(jù)分析與經(jīng)驗(yàn)，選擇兩邊的中心位置進(jìn)澆。所以我們選用一模一件。1.3 選擇注塑成型設(shè)備并進(jìn)行校核 各種型號的注塑機(jī)安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。設(shè)計(jì)磨具時(shí)應(yīng)校核的主要項(xiàng)目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安裝用螺釘孔位置尺寸等。1.3.1 塑件制品體積的計(jì)算塑件的體積與注塑機(jī)的選擇密切相關(guān)，通常我們先通過塑件體積來計(jì)算來初選注塑機(jī)，然后通過鎖模力等對所選的注塑機(jī)進(jìn)行校核。塑件體積為4153，預(yù)選1000cm3的注射機(jī)，其型號為XS-ZY-1000。1.3.2 選擇注射機(jī)根據(jù)V注及T計(jì)，并

14、綜合考慮注射機(jī)的塑化能力，公稱注射量，公稱注射壓力，工程鎖模力，安裝模具的有效空間，頂出形式及頂出行程，移模行程等等，選用型號為XS-ZY-1000的注塑機(jī)。國產(chǎn)注塑機(jī)XS-ZY-1000技術(shù)規(guī)格標(biāo)稱注射量 cm3 1000螺桿直徑 mm 85注射壓力 MPa 121注射行程 mm 260螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 21、27、35、40、45、65、83注射時(shí)間 s 3注射方式 螺桿式合模力 104N 450最大成型面積 cm 1800模板最大行程 mm 700模具最大厚度 mm 700模具最小厚度 mm 300拉桿空間 mm 650550合模方式 兩次動(dòng)作液壓式推出形式 中心及兩側(cè)推出（350）

15、電動(dòng)機(jī)功率 KW 22螺桿驅(qū)動(dòng)功率 KW 13加熱功率 KW 40噴嘴球半徑 mm 18噴嘴孔半徑 mm 7.5定位圈尺寸 mm 150 機(jī)器外形尺寸 m 7.671.742.38設(shè)備產(chǎn)地 上海塑機(jī)廠1.3.3 注塑機(jī)校核1.3.3.1 注射壓力的計(jì)算及較核注射壓力的較核是檢驗(yàn)注射成型機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的要求，因此注射機(jī)的最大注射壓力要大于制件所要求的注射壓力。由以上PP的性能可知PP的注射壓力為70100MPa，而我們所選擇的注射機(jī)的注射壓力為121 MPa。因此我們可得所選的注射機(jī)滿足制件的要求。1.3.3.2 鎖模力的計(jì)算及較核當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，在模具型腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生

16、一個(gè)沿注射機(jī)軸向的很大的推力，力圖使模具沿分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。這個(gè)力應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力F。否則在注射成型時(shí)會(huì)因鎖模不緊而產(chǎn)生溢邊跑料的現(xiàn)象。型腔內(nèi)的塑料熔體的推力T推（N）可按下式計(jì)算T推AP平均Akp0式中 T推型腔內(nèi)塑料熔體沿注射機(jī)軸向的推力 N；A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積mm2；P平均型腔（及流道）內(nèi)塑料熔體的平均壓力，MPa；（中小型制件一般取2040 Mpa）P0 注射壓力，MPak壓力損耗系數(shù)，隨塑料的品種、注射機(jī)的形式、噴嘴的阻力、流道阻力等因素變化，取值范圍為0.20.4。經(jīng)計(jì)算塑件和流道系統(tǒng)的投影面積約為500

17、00 mm2F05000030=1500000N=150104N450104N（合模力）因此，我們可得所選的注射機(jī)滿足制件成型的要求。1.3.3.3 開模行程的校核開模行程與塑件推出距離的校核取出制件所需的開模距離，必須小于注塑機(jī)的最大開模距離。塑件的總厚度約為65mm左右，頂出距離最大為20mm左右即可，加上模具的總厚度526，而注塑機(jī)的最大開模行程為700 mm，該模具又為熱流道（無凝料）。所以，開模行程與塑件推出距離相匹配。第二章 垃圾桶底座的Moldflow模流分析2.1 MOLDFLOW軟件簡介Moldflow 公司為一家專業(yè)從事塑料計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）的跨國性軟件和咨詢公司

18、。自從1978年美國Moldflow公司發(fā)行了世界上第一套流動(dòng)分析軟件，幾十年來以不斷的技術(shù)改革和創(chuàng)新一直主導(dǎo)著CAE軟件市場。Moldflow以市場占有率87及連續(xù)五年17的增長率成為全球主流分析軟件。公司有遍布全球60個(gè)國家超過8000家用戶,在世界各地都有Moldflow的研發(fā)單位及分公司。Moldflow擁有自己的材料測試檢驗(yàn)工廠，為分析軟件提供多達(dá)8000余種材料選擇，極大提高分析準(zhǔn)確度。從設(shè)計(jì)到加工Moldflow提供全套解決方案，讓用戶輕松擁有高品質(zhì)產(chǎn)品，是企業(yè)面向世界的必經(jīng)之路。Moldflow的產(chǎn)品用于優(yōu)化制件和模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程, 提供了一個(gè)整體解決方案。 Moldflow

19、軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、注塑生產(chǎn)等整個(gè)過程提供了非常有價(jià)值的信息和建議。Moldflow系列產(chǎn)品主要包括：MPA： Moldflow Plastic Advisers(快速試模分析)MPI： Moldflow Plastic Insight(高級成型分析) 2.2垃圾桶底座塑件的有限元模型的建立Moldflow作為成功的注塑產(chǎn)品成型仿真及分析軟件，采用的基本思想也是工程領(lǐng)域中最為常見的有限元方法。簡單說來，有限元方法就是利用假想的線或面將連續(xù)介質(zhì)的內(nèi)部和邊界分割成有限大小的，有限數(shù)目的，離散的單元來研究。這樣，就把原來一個(gè)連續(xù)的整體簡化成有限個(gè)單元的體系，從而得到真實(shí)結(jié)構(gòu)的近視模型，最

20、終的數(shù)值計(jì)算就是在這個(gè)離散化的模型上進(jìn)行的。2.2.1 有限元網(wǎng)格劃分將三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Moldflow中，由于本制件尺寸為42429065mm，網(wǎng)格的單位格不能太大或太小，因?yàn)榫W(wǎng)格太大則模擬不夠準(zhǔn)確，網(wǎng)格太小則計(jì)算機(jī)模擬時(shí)間非常長甚至模擬不成功。這里劃分網(wǎng)格的Global edge lenth選10mm，劃分后很好的保證了模擬的精度，并且使電腦計(jì)算量不大。劃分網(wǎng)格后，經(jīng)過網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)后，一般網(wǎng)格都會(huì)出現(xiàn)各種問題，尤其是大型制件。大型制件網(wǎng)格的好壞直接影響模擬的精度，不好的網(wǎng)格甚至模擬錯(cuò)誤或模擬不成功。網(wǎng)格經(jīng)修復(fù)后，網(wǎng)格示意圖如下： 圖2.1Moldflow有限元網(wǎng)格模型其中網(wǎng)格的三角形（Sur

21、face triangles）數(shù)量為26538，節(jié)點(diǎn)（Nodes）數(shù)量為13577，自由邊與非重疊邊全部為零，網(wǎng)格匹配率為92.6%，三角形最大縱橫比為5.93，最小縱橫比為1.15，滿足流動(dòng)分析、翹曲分析及冷卻分析對網(wǎng)格的要求。2.3 塑料制件的選材材料選擇Borealis公司的PP，產(chǎn)品代號為HJ320P，產(chǎn)品無其他添加劑。其固體密度0.89912 g/cm3,熔體密度0.73379 g/cm3,彈性模量1340Mpa，泊松比0.392，剪切模量481.3Mpa。最大剪切應(yīng)力：0.26Mpa,最大剪切速率24000S-1。本材料推薦的加工工藝為：模具表面溫度：50,溫度范圍20-80。熔體

22、溫度: 230，溫度范圍200-280。聚丙烯不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖圖2.2不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖2.4 Moldflow的流動(dòng)填充分析對于塑料注射成型來說，最重要的是控制塑料在模具中的流動(dòng)方式。制品的許多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時(shí)間等，都與樹脂在模具中的流動(dòng)方式有關(guān)。MPI/Flow通過對熔體在模具中的流動(dòng)行為進(jìn)行模擬，可以預(yù)測和顯示熔體流動(dòng)前沿的推進(jìn)方式、填充過程中的壓力和溫度變化、氣穴和熔接痕的位置等，幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進(jìn)，提高一次試模的成功率。（1）填充和保壓轉(zhuǎn)換分析圖2.3 填充時(shí)間如圖所

23、示：填充時(shí)間為2.029秒，等高線的在各塊區(qū)域間距都相等，說明料流前鋒的前進(jìn)速度有階段性的一致，填充基本平衡。而且當(dāng)填充平衡時(shí)，產(chǎn)品末端的填充時(shí)刻一致，都在2s左右。具體填充過程如下： 表2.1 填充過程 Filling phase: Status: V = Velocity control P = Pressure control V/P= Velocity/pressure switch-over|-| Time | Volume| Pressure | Clamp force|Flow rate|Status | (s) | (%) | (MPa) | (tonne) |(cm3/s)

24、| |-| 0.10 | 2.48 | 16.75 | 0.05 | 216.17 | V | 0.19 | 7.56 | 16.77 | 0.14 | 217.82 | V | 0.29 | 12.52 | 16.95 | 0.33 | 217.53 | V | 0.38 | 17.67 | 17.13 | 0.55 | 217.51 | V | 0.48 | 22.72 | 17.41 | 0.98 | 217.23 | V | 0.57 | 27.60 | 17.70 | 1.54 | 216.99 | V | 0.67 | 32.30 | 18.07 | 2.30 | 217.06 |

25、 V | 0.76 | 37.20 | 18.51 | 3.25 | 217.13 | V | 0.86 | 42.03 | 18.99 | 4.53 | 217.06 | V | 0.95 | 46.92 | 19.47 | 6.08 | 217.10 | V | 1.05 | 51.75 | 19.87 | 7.36 | 217.44 | V | 1.15 | 56.87 | 20.29 | 8.95 | 217.49 | V | 1.24 | 61.71 | 20.66 | 10.38 | 217.76 | V | 1.33 | 66.28 | 20.97 | 11.66 | 217.8

26、5 | V | 1.43 | 70.90 | 21.40 | 13.73 | 217.84 | V | 1.53 | 75.92 | 21.77 | 15.53 | 217.99 | V | 1.62 | 80.46 | 22.11 | 17.21 | 218.05 | V | 1.71 | 85.18 | 22.57 | 19.91 | 217.97 | V | 1.81 | 89.72 | 23.71 | 27.13 | 218.14 | V | 1.90 | 94.21 | 25.07 | 37.24 | 218.25 | V | 2.00 | 98.54 | 28.40 | 60.61

27、 | 218.32 | V | 2.01 | 98.99 | 28.54 | 61.85 | 217.78 | V/P | 2.02 | 99.44 | 22.84 | 56.89 | 111.25 | P | 2.03 | 99.82 | 22.84 | 51.98 | 113.38 | P | 2.03 |100.00 | 22.84 | 51.91 | 113.28 |Filled |-| 從這個(gè)填充過程來看，在t=2.01秒之前，隨著時(shí)間的增加，垃圾桶底座制件體積逐漸的增加，注塑壓力，鎖模力及熔體流動(dòng)速率也逐漸增大，當(dāng)t=2.01秒時(shí)，制件體積達(dá)到98.99%，這時(shí)注塑壓力，鎖模力及熔

28、體流動(dòng)速率達(dá)到最大，隨著時(shí)間繼續(xù)增加，制件體積從98.99%逐漸增大到100%,但注塑壓力，鎖模力及熔體流動(dòng)速率已經(jīng)在慢慢減小了。所以稱V/P狀態(tài)為填充率保壓切換點(diǎn)。第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和排溢系統(tǒng)的計(jì)3.1 澆注系統(tǒng)的選定澆注系統(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，它具有傳質(zhì)傳壓和傳熱的功能，對制品質(zhì)量影響很大 。它的設(shè)計(jì)合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易。傳統(tǒng)的冷流道模具，熔融的塑料原料在被注入型腔前就已在流道中降溫，致使其粘度增高，流動(dòng)性降低，導(dǎo)致注塑壓力較大，增大了產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力，從而出現(xiàn)產(chǎn)品變形、表面性能和力學(xué)性能降低等方面的問題。而熱流道模具具有改善產(chǎn)品

29、質(zhì)量 、節(jié)省塑料原材料能 、節(jié)約能源、 提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。并且隨著科技的不斷進(jìn)步，熱流道模具將越來越廣泛地應(yīng)用在塑料模具行業(yè)當(dāng)中。因此我們采用熱流道模具。3.2 流道的設(shè)計(jì)與定位圈的設(shè)計(jì)3.2.1 主流道設(shè)計(jì)主流道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。此模具為一模一件，且主流道直接開在塑件幾何中心，但由于它兩邊對稱，我們另開分流道。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和流道的清理。主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1） 主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角24度，對流動(dòng)性較差的塑料可取36度，以便于凝料從主流道中拔出。內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)在Ra0.8m以下，拋光時(shí)沿軸向進(jìn)

30、行。在這里我們采用2度。2） 為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對接處應(yīng)制成半球形凹坑，其半徑R2=R1+（12）mm，其小端直徑d1=d2+（0.51）mm。凹坑深取h=35mm。根據(jù)我們所選注射機(jī)的型號我們?nèi)2=20，d1=9.29，h=3。3） 為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑r=13mm。4） 在保證塑料良好成型的前提下，主流道L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑件降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取L60mm。其結(jié)構(gòu)見下圖，具體尺寸見零件圖3.2.2 定位環(huán)的設(shè)計(jì)圖3-1定位圈根據(jù)所選注射機(jī)確定

31、出大端外徑D=150mm，且安裝后大端要高出定模端面H=510mm，這里H=7mm，起定位作用。 3.2.3 熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.3.1 澆口位置的確定澆口位置需根據(jù)塑件的幾何形狀結(jié)構(gòu)特征技術(shù)和質(zhì)量要求及塑件的流動(dòng)性能等因素綜合加以考慮。根據(jù)這個(gè)塑件本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其定在塑件兩邊中心的位置上。3.2.3.2熱流道尺寸計(jì)算熔體在高溫時(shí)的比熔較固體時(shí)高，而且隨熔體的溫度而變化。澆道內(nèi)的靜壓力因塑料品種而異，此值可用斯賓塞方程計(jì)算。即：（P1+P2）（V-）=RT因此 式中 P1熔體在澆道中所首的外部壓力，取P1=121 Mpa； P2熔體的內(nèi)壓，查表得P2=25.3 MPa； V熔體在澆

32、到中的比容cm3/g；熔體在絕對溫度為零度時(shí)的比容，查表得=0.992cm3/g；R修正的氣體常數(shù)，查表得R=0.229 Mpa cm3/(gk)；T熔體的絕對溫度220+273=493K；將以上各參數(shù)代入上式得：取注射時(shí)間為3S,塑料制件質(zhì)量W為4150.9=373.5g其容積流率 為 主流道容積流率分流道容積流率和澆口容積流率 主流道直徑 分流道直徑 點(diǎn)澆口直徑 3.2.3.3 噴嘴的選擇熱噴嘴是熱流道系統(tǒng)最末端的部分，它與型腔直接相連，連接處稱為澆口。采用上海文莎電氣系統(tǒng)有限公司的，開放式噴嘴。如下圖所示 圖3-23.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣是注射模設(shè)計(jì)不可忽視的問題。在注射模成型中。，若

33、模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠Ｍ瑫r(shí)氣體壓縮產(chǎn)生的熱量能使塑料燒焦。排氣的形式有兩種，通常是利用模具零件間的配合間隙及分型面之間的間隙進(jìn)行排氣，在必要時(shí)可特采用排氣槽排氣。本模具的設(shè)計(jì)中，因?yàn)槌朔中兔孢€有推桿可以很好的排氣，而且塑件的厚度還比較均勻，所以不必另開排氣槽來排氣。第四章 成型零部件尺寸的設(shè)計(jì)及校核4.1 塑件精度及影響因素模具的成型尺寸是指型腔上直接用來成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形或異形型芯的長和寬），型腔或型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須根據(jù)制品的尺寸和精度要求來確定零件的相應(yīng)尺寸和精度要求

34、，一般來說工業(yè)配件、電子電器產(chǎn)品塑件的尺寸精度要求較高。就同一塑件來說，塑件上各個(gè)尺寸精度要求也有很大的差別，在使用和安裝過程中，一配合要求的尺寸，其精度要求較高應(yīng)作詳細(xì)計(jì)算。影響塑件尺寸精度的因素較為復(fù)雜，主要有以下幾個(gè)方面。1、 成型零件的制造公差，顯然成型零件的精度越低，所生產(chǎn)塑件的尺寸或形狀精度也越低；2、 設(shè)計(jì)磨具時(shí)所估計(jì)的塑件收縮率與實(shí)際收縮率的差異和生產(chǎn)制品時(shí)收縮率的波動(dòng)；3、 型腔在使用過程中不斷磨損，使得同一模具在新的時(shí)候和用舊磨損以后所生產(chǎn)的制件尺寸各不相同；4、 模具可動(dòng)成型零件配合間隙變化值。4.2 成型零部件尺寸的計(jì)算根據(jù)該垃圾桶底座與桶身的配合關(guān)系，我們分析得出該塑

35、件的尺寸精度要求不高，除了內(nèi)表面的上端部分及與腳踏板的配合部分。另外，其它加強(qiáng)筋部位尺寸精度要求不高，且這些部位都是位于垃圾桶的底端或內(nèi)側(cè)，是一般用戶所看不到的。所以在這里采用平均值法計(jì)算，簡單方便。其計(jì)算公式如下：型腔尺寸: 型芯徑向尺寸：型腔深度尺寸：型腔高度尺寸：模具成型零件的中心距：計(jì)算結(jié)果列入下表中： 表4.1塑件尺寸 塑件公差 型腔尺寸 制造公差 20.321.790.107 30.322.810.107 40.364.210.12 60.365.820.12 70.406.810.133 100.409.820.133 150.4814.870.16 160.4815.880.1

36、6 170.4816.870.16 200.5619.880.187 340.7233.970.24 400.7240.060.24 500.8050.150.267 921.292.780.4 1201.4122.850.467 1421.7148.230.567 2042.2205.410.7333983.6401.271.2421.84.0431.131.333表4.2塑件尺寸塑件公差型腔高度尺寸制造公差10.320.800.10720.321.820.10750.364.860.12100.49.880.133120.4411.890.147240.5623.990.187250.64

37、24.950.213380.7238.570.24表4.3塑件尺寸塑件公差型芯徑向尺寸制造公差100.410.450.133200.5620.780.187861.288.190.4460.847.290.2671201.4122.850.467421.54.0431.131.3333963.6403.341.2表4.4塑件尺寸 塑件公差型芯高度尺寸制造公差50.365.320.1260.366.330.12100.410.420.133250.6425.800.213200.5620.670.178塑件尺寸 塑件公差中心距尺寸制造公差25 0.64 25.39 0.3242 0.842.63

38、0.460.2 0.9260.640.30768 1.0 69.020.5 80 1.2 81.20.6 120 1.5 121.8 0.75 200 2.0 203 1.0 280 4.2284.2 1.4 320 4.8324.8 1.6 第五章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇根據(jù)黃虹、陳元芳主編塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)輔助教材，結(jié)合本次設(shè)計(jì)模具特點(diǎn)及特殊要求，塑件的大小，及注射機(jī)的型號最終選定500630的模架。由于注射模具的工作狀態(tài)是長時(shí)間的承受交變負(fù)荷，同時(shí)也伴有冷熱的交替?，F(xiàn)代的注射模使用壽命至少幾十萬次，多至幾百萬次。因此，模具必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。5.2支撐板的強(qiáng)度支承板厚

39、度H的計(jì)算式如下：式中 H-支承板的厚度,；L-支承板在墊塊之間的跨度 ,34cm；P-型腔內(nèi)壓力,15MPa；l1-凹模型腔長度(cm)24cm；l2-凹模型腔寬度(cm) 12cm； B-支撐板在l1方向上的長度 ，63； E-鋼材的彈性模量，2.1105MPa； y-支撐板允許最大彎曲變形量 ，0.005。將以上各參數(shù)代入公式得：為了配合標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇，綜合考慮模具的整體設(shè)計(jì)，在模具的兩側(cè)分別有2根斜滑桿（用于內(nèi)側(cè)抽芯），其長為70，寬最薄處為25，再加上選用優(yōu)質(zhì)的材料，可以替代支撐柱，從而可以減小支撐板的厚度。最終確定，支撐板的厚度為63。第六章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確

40、可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動(dòng)地脫出模外，本課題選用簡單的推桿脫模機(jī)構(gòu)，以及斜滑桿內(nèi)側(cè)抽芯時(shí)，起到推出塑件的作用。6.1 模具對脫模機(jī)構(gòu)的要求（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行可靠，機(jī)構(gòu)盡可能簡單，零件制造方便，配換容易。機(jī)構(gòu)動(dòng)作要準(zhǔn)確可靠、運(yùn)行靈活、機(jī)構(gòu)本身具有足夠的剛度合強(qiáng)度，以抵抗脫模阻力。（2）不影響制件外觀，不造成塑件變形破壞，推塑件的位置盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱蔽處，以免損壞塑件外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、不擦傷。因此本課題在正確分析脫模力的大小和集中的部位，從而選擇脫模方式和推頂位置如圖，使脫模力得到均勻合理的分布。（3）脫出機(jī)構(gòu)應(yīng)便于使塑件留在動(dòng)模，模具的結(jié)構(gòu)

41、應(yīng)保證塑件在開模過程中留在具有脫模裝置的半模即動(dòng)模上。 6.2 脫模力的計(jì)算將制件從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱為脫模力。計(jì)算脫模力時(shí)應(yīng)考慮以下方面；（1）由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值由試驗(yàn)決定；（2）由大氣造成的阻力；（3）由塑件的粘附力造成的脫模阻力；（4）推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦阻力以上各項(xiàng)中，（1）與（2）兩項(xiàng)起決定作用，（3）與（4）兩項(xiàng)可用修正系數(shù)的形式包括在脫模力的計(jì)算公式中。此外，脫模力的 大小還與制品的厚薄及幾何形狀由關(guān)系，因此將制品所需脫模力，按厚壁和薄壁兩類加以區(qū)別，在本課題中，對脫模力作粗略估算。6.3 脫模力的具體計(jì)算 屬于薄壁制件，且為矩形斷面。根據(jù)黃

42、虹主編的塑料成型加工與模具，制件為矩形斷面所需的脫模力為K2無量綱系數(shù)，其值隨f和而異；K2可從表8-2中選??；t/d壁厚與直徑之比；2矩形制件的平均壁厚，；a,b矩形型芯的斷面尺寸，；S塑料平均成型收縮率；E塑料的彈性模量，MPa；L制件對型芯的包容長度，mm；f制件與型芯之間的摩擦系)；脫模斜度0塑料的泊松比；A盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，mm2，通孔制件的A等于0。根據(jù)黃虹主編的塑料成型加工與模具查表得PP的相關(guān)參數(shù)為： 的范圍為0.4-0.8，取0.6；E 的范圍為11001600 MPa,取1350MPa；取0.32f取0.30查表8-2，脫模斜度取14023S1.5L

43、100+204=180mm該制件為通孔，所以A=06.4 推桿的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)推桿脫模時(shí)應(yīng)注意：1. 推桿的截面應(yīng)有不少于1/2的面積承受脫模力，否則易于彎曲。2. 推桿的直徑的選擇，依塑件具體情況而定，原則上寧多勿少，直徑寧小勿大。3. 推桿外周距型芯應(yīng)留有不小于0.20.5的距離（依型芯大小而定），以免推桿觸及型芯。另外推桿孔磨損時(shí)，有更換較大截面推桿的余地。從投影面上看，應(yīng)位于陰影部位范圍之內(nèi)有深槽、深孔的部位局部壁厚部位加強(qiáng)筋部位機(jī)構(gòu)復(fù)雜部位6.4.1 矩形推桿一根推桿所能承受的最大負(fù)荷已知 H=2 B=10 E=2.1107 MPa l=194總共有14根，所以Q總=2570N總的脫模力

44、減去矩形推桿所承受的脫模力為圓形推桿所承受的脫模力。6.4.2 圓形推桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）圓形推桿直徑公式為：式中： d 圓形推桿的最小直徑，； 安全系數(shù)，可取=0.7；l 推桿的長度,;Q 脫模力（N），8537-2570=5967Nn 推桿數(shù)目, 7個(gè)； E 鋼材的彈性模量,2.1107 MPa。取為d=8m，尺寸可修配，根據(jù)需要獲得最終適合尺寸。（2） 強(qiáng)度校核推桿直徑確定后還應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度校核，公式為： （N/2） 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于推桿鋼材的屈服強(qiáng)度32000（N/2） 滿足強(qiáng)度要求。6.5推板的設(shè)計(jì)式中 H推板厚度 L推桿間距離 ，30； Q總的脫模力，8537N； E鋼的彈性模量，2.110

45、7；B推板的寬度，630；Y推板允許最大變形量，0.003；將以上各參數(shù)代入上式為了配合標(biāo)準(zhǔn)模架制造，我們?nèi)=40。第七章 模具材料的選擇7.1 材料的選擇選擇原則 1）具有必要的強(qiáng)度和硬度； 2）要有良好的切削加工性； 3）要有良好的拋光性； 4）要有良好的照相腐蝕加工性； 5）要有良好的電加工性； 6）要有良好的耐腐蝕性； 7）要有良好的淬透性； 8）要有良好的可焊性；7.2 成型零件的材料選擇成型零件的材料選擇的要求如下：1 機(jī)械加工性能良好，要選用易于切削，且在加工后能得到較高精度零件的鋼種；2 拋光性能優(yōu)良，注射成型零件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面，Ra0.05um，要求鋼材硬度3540HRC為宜，過硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，較少雜質(zhì)，無瑕疵和針點(diǎn)。3 耐磨性和抗疲勞性能好，所選用鋼種應(yīng)使注射模具能減少拋光修模的次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到批量生產(chǎn)的使用壽命期限。4 具有耐腐蝕性能?？傊?，要求在達(dá)到使用要求的前提下應(yīng)盡量選用價(jià)格低廉，易于成型加工和比較常見的鋼