榨汁機內(nèi)支架塑料模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 榨汁機內(nèi)支架塑料模具設(shè)計plastic mould design of juice-extractor part 專業(yè)班級：機自0542學生姓名： 指導教師： 系 別：機械工程系2007年6月摘 要模具行業(yè)是國民經(jīng)濟的一項重要行業(yè)。近年來，模具一直朝著高質(zhì)量、高效率、低成本、短周期的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的模具設(shè)計中,模具設(shè)計者們是利用二維cad軟件來進行初步設(shè)計的。然而，現(xiàn)在，三維模具設(shè)計已經(jīng)被廣泛使用，它使設(shè)計過程接近標準化，使初步設(shè)計得以迅速實現(xiàn)。在本設(shè)計中，將對榨汁機內(nèi)支架的模具通過pro/engineer軟件進行三維設(shè)計，并對設(shè)計過程進行講解。在本設(shè)計中，首先對塑件結(jié)構(gòu)、材料特性、用途以及

2、參數(shù)進行分析，確定模具采用一模兩腔，并使用點澆口填充型腔的總體布局形式。在模具設(shè)計過程中，對側(cè)向抽芯機構(gòu)，分型面的設(shè)計，澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構(gòu)，進行了詳細的介紹。最后通過對注塑機參數(shù)校核和生產(chǎn)驗證，證明模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性。通過本次模具設(shè)計，可以看出，三維模具設(shè)計可以縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，大大的增加工作效率。關(guān)鍵字：榨汁機內(nèi)支架；注塑模具；一模兩腔；側(cè)向抽芯機構(gòu)abstractthe die and mould industry is an important industry of the national economy. in recent years, mould

3、is developing towards high quality, high efficient, low cost and short- period. in traditional mould design , mould designers was using 2d cad software & tools to proceed the preliminary design . however, 3d mould design already has been used extensively nowadays, which makes mould design approach t

4、o standardization and makes preliminary design quickly realize. in this article, it presents 3d mould design for juice-extractor part by pro/e, and explains its design process in detail.in this design, at first , it have analyzed the plastic part structure , material properties , use , and parameter

5、s , ascertained the mould layout form of one to two cavities , and adopted the general distribution form of pin-point gate filling with cavity. in this mould design process, it has introduced in detail for side core-pulling mechanism , the design of parting surface, gating system and venting system,

6、 cooling system, ejection mechanism. finally, through checking and production proofing for molding machine parameters , the mould structure is proved to be reasonability .through this mould design, it may find out that 3d mould design can shorten design cycle, raise design quality and largely increa

7、se the working efficiency.key words: juice-extractor part; plastic injection mould; one mould two cavities; side core-pulling mechanism目 錄第1章 緒論11.1我國模具發(fā)展的現(xiàn)狀11.2 主要發(fā)展方向1第2章 材料與塑件分析32.1 塑料及其工業(yè)32.2 塑件分析32.3 塑件材料的選擇及材料的工藝特性42.4 塑件體積和質(zhì)量的計算6第3章 模具設(shè)計73.1 確定型腔數(shù)及其排列方式73.2 分型面的設(shè)計73.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計83.4 成型零件的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計

8、93.4.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計93.4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計10第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計114.1 主流道的設(shè)計114.1.1 主流道襯套設(shè)計114.1.2 定位圈設(shè)計124.2 分流道設(shè)計134.3 澆口的設(shè)計144.4 冷料穴和拉料桿的設(shè)計154.4.1 拉料桿的設(shè)計16第5章 標準模架的選定175.1 注射模的標準模架175.2 支承零部件的設(shè)計175.2.1 固定板、支承板175.2.2 支承件185.2.3 動定模座板195.3 合模導向機構(gòu)設(shè)計205.3.1 導向機構(gòu)的作用205.3.2 導柱導向機構(gòu)20第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計226.1模具溫度與塑料成型的關(guān)系2262冷卻時間的確定236

9、.3冷卻參數(shù)計算23第7章 推出機構(gòu)設(shè)計277.1 推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成與分類277.1.1 推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成277.1.2 推出機構(gòu)的設(shè)計要求277.2 推出機構(gòu)28第8章 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計298.1 抽拔力與抽拔距的計298.2 斜導柱分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計30第9章 注塑機的選擇329.1 注射機的選擇329.2 注射機工藝參數(shù)的校核339.2.1 最大注射量的校核339.2.2 注射壓力的校核339.2.3 鎖模力校核349.2.4 開模行程較核349.2.5 模具安裝尺寸的校核34第10章 模具設(shè)計總圖36結(jié) 論38參考文獻39附錄1.英文資料40附錄2.中文翻譯51致 謝58三維

10、圖5958 第1章 緒論1.1我國模具發(fā)展的現(xiàn)狀模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型

11、模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在2934英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了c-mold氣輔軟件，取得較好的效果。 在制造技術(shù)方面，cad/cam/cae技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的cad/cam系統(tǒng)，如美國eds的ug、美國parametric technology公司的pro/emgineer、以色列公司的cimatron、美國ac-tech公司的c-mold及澳大利亞mol

12、dflow公司的mpa塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了cad/cam的集成，并能支持cae技術(shù)對成型過程，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具cad/cam技術(shù)的發(fā)展。1.2 主要發(fā)展方向1.提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。2.在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用cad/cam/cae技術(shù)。cad/cam技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具cad/cam技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件。3.推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技

13、術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。 4.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 5.提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 6.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。7.研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是

14、塑料模cad/cam的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。第2章 材料與塑件分析2.1 塑料及其工業(yè)塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，樹脂分為天然樹脂和合成樹脂兩大類，塑料大多采用合成樹脂。在一定溫度和壓力下，塑件具有可塑性，可以利用模具將其制成具有一定形狀和尺寸精度的塑料制件。塑料按樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其特性可以分成熱塑性和熱固性塑料兩類。熱塑性塑料是由可以多次反復加熱而仍具有可塑性的合成樹脂制得的塑料。熱固性塑料為一次成型塑料，不能反復加熱成型，廢品不能回收利用。塑料制件在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用，是由于它們具有一系列特殊的優(yōu)點。塑料密度小，質(zhì)量

15、輕，大多數(shù)塑料的密度在1.01.4 g/cm3。塑料的比強度高 (按單位質(zhì)量計算的強度稱比強度),絕緣性能好，介電損耗低。塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿等化學藥品都具有良好的耐腐蝕能力。此外，塑料的減振和隔音性能也好，因此，塑料已成為各行業(yè)不可缺少的重要材料。2.2 塑件分析圖1.1為榨汁機內(nèi)支架的三維立體圖,該產(chǎn)品用于榨汁機上，對榨汁機起支撐作用，該產(chǎn)品形狀比較復雜，精度較高，表面不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結(jié)構(gòu)分析：制品表面積較小、高度不大但是壁薄、零件的曲面復雜，型腔、型芯加工困難。從整體工藝性分析：根據(jù)

16、制品外觀要求與結(jié)構(gòu)要求選擇點澆口，制品冷卻必須均勻而充分，脫模力合理分布，要求頂出機構(gòu)頂出均勻。圖2.1 塑件三維立體圖榨汁機內(nèi)支架工藝參數(shù)表材料脫模斜度（） 尺寸精度壁厚（mm）圓角（mm）收縮率（）pvc1.5it63.5r0.5r30.5該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，有3處側(cè)凹現(xiàn)象，需要設(shè)置抽心機構(gòu)，另外考慮到制件的體積和形狀，應(yīng)采用一模兩腔，三板式結(jié)構(gòu)，塑料從4個點澆口進入行腔。2.3 塑件材料的選擇及材料的工藝特性塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進行生產(chǎn)，本次設(shè)計材料的選擇是根據(jù)材料特性進行選擇的。根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成

17、分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計為注塑設(shè)計，所以采用熱塑性塑料。通過對各種塑料的比較，選用聚氯乙烯（pvc）為塑件材料。下面將對聚氯乙烯（pvc）的特性、成型特點和成型條件進行詳細的介紹。1）基本特性：聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最大的塑料品種之一，其價格便宜，應(yīng)用廣泛。聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。根據(jù)不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑件可呈現(xiàn)出不同的物理性能和力學性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品。純聚氯乙烯的密度為1.4g/cm3,加入增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一

18、般為1.152.00 g/cm3。硬聚氯乙烯的密度為1.381.42 g/cm3，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨用做結(jié)構(gòu)材料，但軟化點低。軟聚氯乙烯的柔軟性、斷裂伸長率、耐寒性會增加，但脆性、硬度、拉伸強度回降低。聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料，其化學穩(wěn)定性也較好。聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性和耐光性較差。它的軟化溫度接近分解溫度，因此在加工時要加穩(wěn)定劑和增塑劑。聚氯乙烯在7080軟化，150170時呈熔融態(tài)，190以上分解并放出有毒的氯化氫。2）主要用途：硬聚氯乙烯制品有有管及棒、板、焊條、離心泵、通風機、輸油管、容器。軟聚氯乙烯制品有貯槽、薄板、日用品、電線絕緣層、

19、密封蓋等。在日常生活中，聚氯乙烯還用于制造玩具、人造革、日用品、零件等。3）成型特點：聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫。因此，在成型時必須加入穩(wěn)定劑和增塑劑，并嚴格控制溫度及熔料的滯留時間。不能用一般的注塞式注射成型機成型聚氯乙烯塑料，因為聚氯乙烯耐熱性和導熱性不好，而用注塞式注射機需要將料筒內(nèi)的物料溫度加熱到166 193，會引起聚氯乙烯分解。所以，應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機注射成型，模具澆注系統(tǒng)也應(yīng)粗短，進料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置。表2.1 聚氯乙烯（pvc）技術(shù)指標pvc技術(shù)指標密度（g/cm3）1.152.00比容(cm3/g)0.860.98吸水率0.10.4%收縮

20、率0.40.8%熔點150170沖擊強度120mpa拉伸強度218mpa馬丁耐熱5060表2.2 pvc注射工藝參數(shù)注射機類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速200 30r/min噴嘴形式直通式噴嘴噴嘴溫度150170模具溫度30 60注射壓力80 130mpa保壓壓力40 60 mpa冷卻時間15 40s周期40 90s后處理方法紅外線烘箱溫度70時間0.3 1h備注原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上2.4 塑件體積和質(zhì)量的計算設(shè)計中，材料選用聚氯乙烯（pvc），密度為1.152g/cm3，此處取1.5g/cm3。通過pro/e軟件的分析計算功能，分別計算出塑件、澆口的體積v和質(zhì)量m。通過計算得:v件=18.06cm

21、3；質(zhì)量為m=18.06x1.5=27.1g。通過計算得:v澆=12.97cm3；質(zhì)量為m=12.97x1.5=31.0g。第3章 模具設(shè)計3.1 確定型腔數(shù)及其排列方式根據(jù)塑件的三維結(jié)構(gòu)形式，考慮了一模一腔和一模具兩腔的兩套方案。介紹如下：1如果采用一模一腔，可以通過點澆口上端進料，容易保證零件的質(zhì)量；同時，模具尺寸小，降低了模具成本，但塑件壁厚較厚，造成塑件充型不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量無法保證；充型時間常，不能適應(yīng)大批量的生產(chǎn)要求，大大降低了生產(chǎn)效率。 2如果采用一模兩腔的布置，雖然模具的尺寸增大，制造成本有所提高，但是保證產(chǎn)品的精度，而且生產(chǎn)效率較高，適應(yīng)大批量生產(chǎn)的要求。經(jīng)過對以上兩套方案進行

22、比較，由于塑件本身的形狀尺寸較小，而且本身結(jié)構(gòu)特殊，考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計，所以采用一模兩腔的形式。模具的型腔排列方式如下圖所示： 圖3.1模具的型腔排列方式3.2 分型面的設(shè)計為了塑件及澆注系統(tǒng)凝料的脫模和安放嵌件的需要，將模具型腔適當?shù)胤譃閮蓚€或者多個部分，這些可以分離部分的接觸表面,即為分型面。分型面形式由塑件的具體情況而定，常見的有水平分型面、斜分型面、階梯形分型面、曲面分型面及垂直分型面。分型面對制品的表面質(zhì)量，尺寸精度，脫模，型腔型芯結(jié)構(gòu)和排氣以及進料澆口和模具制造都有直接影響。因此，在選擇和確定分型面的時候，應(yīng)該全面分析、比較和考慮，選擇較為有利的方案。分

23、型面確定的要點如下：1應(yīng)選在制品的最大外形尺寸之處，否則，制品無法脫模。同時還應(yīng)選在使制品留在動模之處，有利于脫模。2不能影響制品外觀，尤其是對表面質(zhì)量有要求的制品。3便于澆口進料，利于成型，易于排氣。4利于型腔加工，從而使制品的精度易于得到保證。5利于嵌件的安裝以及活動鑲件和彈性活動螺紋型芯的安裝。在本模具設(shè)計當中，分析塑件的結(jié)構(gòu)特點，并根據(jù)澆口形式，采用雙分型面，三板式注射模具。第一分型面分型取出澆注系統(tǒng)凝料，為輔助分型面；第二分型面為主分型面，分型后取出塑件。在一模兩腔的模具布局形式下，首先以塑件的最大面，即中心面為第二分型面，這樣分開上下型腔；在定模部分增加一塊中間板為第一分型面，取出

24、凝料；塑件外表有凸臺和側(cè)孔，增加兩個側(cè)抽機構(gòu)，因為塑件有羅紋和凹槽，制作兩個鑲件。 圖3.2塊的形狀示意圖3.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計當塑料熔體充填模具型腔時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模具外邊。如果型腔內(nèi)的氣體不能被排出干凈，塑件上就會形成氣孔、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外，氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此設(shè)計模具時必須考慮行腔的排氣問題。注射模通常有三種排氣方法，即在分型面上開設(shè)排氣槽、利用配合間隙排氣以及利用排氣塞排氣。排氣系統(tǒng)的設(shè)計要點：1保證迅速、有序、通暢，排氣速度應(yīng)與注射速度相適應(yīng)。2

25、 排氣槽設(shè)在塑料流末端。3應(yīng)設(shè)在主分型面凹模一側(cè)：便于加工和修整；若產(chǎn)生氣體起邊，容易脫模和去除。4 盡量設(shè)在塑件較厚的部位。5設(shè)在便于清理的位置以免積存冷料6排氣方向應(yīng)避開操作區(qū)，以防高溫熔料濺出傷人。7 其深度與塑料流動性及注射壓力、溫度有關(guān)。在本模具設(shè)計中，并不需要另開設(shè)排氣槽，而是利用分型面和側(cè)向滑塊的間隙、頂桿配合間隙進行排氣。由于這些間隙是客觀存在的，并不需要刻意加工，故叫自然排氣。由于這種方式需另設(shè)排氣裝置，因此結(jié)構(gòu)比較簡單，也是注塑模中經(jīng)常采用的一種排氣形式。3.4 成型零件的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計成型零件是直接成型塑件的零件，在本設(shè)計中主要包括凹模、凸模、型芯、鑲塊等。成型零件形狀復

26、雜、精度高，表面粗糙度低。3.4.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件。它一般裝在定模固定板上，根據(jù)塑件成型的需要和加工與裝配的工藝要求，凹模有整體式和組合式兩類。而且組合式凹模的組合方式也是多種多樣的，常見的有組合方式有以下幾種：1.整體嵌入式組合凹模2.局部鑲嵌式凹模3.鑲拼組合式凹模4.瓣合式凹模在本模具設(shè)計中因為是一模兩腔，而且有鑲件，所以使用的是組合式中的整體嵌入式凹模，凹模的三維圖如下圖片所示：圖3.3凹模的設(shè)計示意圖 圖3.4 鑲塊的位置示意圖3.4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模亦稱型芯，是成型塑件外表面的成型零件。凸模同樣分為整體式和組合式。跟凹模的設(shè)計一樣，在

27、本設(shè)計中使用的同樣是組合式中的整體嵌入式凹模，凸模的三維設(shè)計如下圖所示： 圖3.5凸模設(shè)計示意圖圖3.6鑲塊的形狀示意圖 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴到型腔之間的的進料通道。澆注系統(tǒng)的作用：澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位，并在充填保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制品。對澆注系統(tǒng)設(shè)計的具體要求是：1腔的填充迅速有序:2時充滿各個型腔;3量和壓力損失較小;4能消耗較少的塑料;5使型腔順利排氣:6系統(tǒng)凝料容易與塑料分離或切除;7使冷料進入型腔;8痕跡對塑件外觀影響很小;澆注系統(tǒng)的基本組成是四部分：主流道，分流道

28、，澆口，冷料穴。4.1 主流道的設(shè)計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)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。4.1.1 主流道襯套設(shè)計在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常設(shè)計在模具的澆口套中，如圖。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，錐角a為16。由于小端的前面是球面，其深度為35mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大12mm。在本模具設(shè)計中，澆口套和定位圈設(shè)計成兩

29、個零件的形式，并以臺階的形式固定在定模板上。圖4.1道形狀及澆口套形狀設(shè)計效果如下圖所示： 圖4.2澆口套形狀及主流道形狀4.1.2 定位圈設(shè)計定位環(huán)主要是用來固定澆口套，并且是連接模架和注塑機的零部件。澆口套與定位圈采用h7/f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時應(yīng)插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。在本模具設(shè)計中，定位環(huán)的設(shè)計效果如下圖所示： 圖4.3定位形狀圈示意圖4.2 分流道設(shè)計在設(shè)計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)置分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道開設(shè)在動定模分型面

30、的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，在溫度較高的塑料熔體和溫度相對較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。常見分流道的截面形狀有圓形、梯形、u形、半圓形及矩形等幾種形式。其尺寸大小要根據(jù)澆口套和注塑機的尺寸進行確定。分流道的布置取決于型腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。1平衡式布置 平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應(yīng)相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡

31、進料。2非平衡式布置非平衡式布置的主要特點是主流道至各個型腔的分流道長度各不相同。為了使各個型腔同時均衡進料，各個型腔的澆口尺寸必定不相同。在本模具設(shè)計當中，分流道采用u形平衡式布置，而且本模具的一次分流道長85mm,二次分流道長為28.7mm，一次和二次分流道的直徑為7mm，其分流道的布置如下圖所示： 圖4.4 分流道的設(shè)計示意圖4.3 澆口的設(shè)計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計與位置的選擇的恰當與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好地高質(zhì)量的注射成型。也是注射模具澆注系統(tǒng)的最后部分，熔融的塑料經(jīng)過澆口進入型腔。澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩大類。限制性澆口是整個澆注系

32、統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體產(chǎn)生突變的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。另外，限制性澆口還起著較早固化防止型腔中熔體倒流的作用。非限制性澆口是整個澆口系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對大中型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。澆口的位置選擇：如前所述，澆口開設(shè)的位置對塑件的成型性能和成型質(zhì)量影響都很大，因此，合理選擇澆口位置是提高塑件質(zhì)量的一個重要設(shè)計環(huán)節(jié)。選擇時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)與工藝特性和成型的質(zhì)量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內(nèi)的流動狀態(tài)、成型的工藝條件，綜合進行考慮。1盡

33、量縮短流動距離；2避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；3澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處；4減少熔接痕提高熔接強度；5初始值應(yīng)取較小，為試模時必要的修正留有余地。時必要的修正留有余地。澆口的結(jié)構(gòu)形式較多。按照澆口形狀、大小、位置的不同，澆口的形式是多種多樣的，但通常的澆口，其種類大致分為以下幾種：（1）直接澆口 （2）盤形澆口（3）分流式澆口（4）輪輻式澆口 （5）爪形澆口（6）點澆口（7）側(cè)澆口 （8）環(huán)形澆口 （9）潛狀式澆口 在本模具設(shè)計當中，根據(jù)塑件的使用材料和形狀尺寸以及厚度要求，采用點澆口。因為這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致熔

34、體的表觀粘度下降，流動性增強，有利于型腔的充填。而且在制品成型后，在頂出時會與塑件自動拉斷，易于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。設(shè)計中的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4.5 澆口的設(shè)計示意圖4.4 冷料穴和拉料桿的設(shè)計當注射機未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，為了防止這些冷料進入型腔而影響塑件的質(zhì)量，在進料口的末端的動模板上開設(shè)一洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個洞穴就叫冷料穴。冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還有便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注

35、射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。需要指出，點澆口形式澆注系統(tǒng)的三板式模具，在主流道末端是不允許設(shè)置拉料桿的，否則模具無法分型。三板式模具的拉料桿一般回設(shè)置在中間板上。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，也就是塑料流動的轉(zhuǎn)向處，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11.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為z字形和拉料桿的形式相同，具體形式要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如圖中所示：圖4.6 冷料穴的設(shè)計示意圖4.4.1

36、拉料桿的設(shè)計為了使主流道凝料能夠順利地從主流道襯套中脫出，往往使冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用，根據(jù)拉料的方式的不同，常見的冷料穴和拉料桿結(jié)構(gòu)形式有下列幾種：1帶鉤形拉料桿的冷料穴2帶球形拉料桿的冷料穴3無拉料桿的冷料穴由于本模具在設(shè)計中，采用的是點澆口形式澆注系統(tǒng)的三板式模具，因此在主流道末端是不能夠設(shè)置拉料桿的，而將拉料桿設(shè)計在中間板上。拉料桿的形式如下圖所示：圖4.7 拉料桿的設(shè)計示意圖第5章 標準模架的選定注射模具由成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件組成。結(jié)構(gòu)零部件主要包括注射模的標準模架、注射模的支承零部件和合模導向機構(gòu)。支承零部件主要由固定板（動、定模板）、支承板

37、、墊板和動、定座板組成。5.1 注射模的標準模架模架是注射模的骨架和基體，其他部件的設(shè)計與制造均依賴于它，通過它將模具的各個部分有機地聯(lián)系成為一個整體。標準模架一般由定模座板、定模板、動模座板、動模板、動模支承板、墊塊、推桿固定板、推板、導柱、導套以及復位桿等組成。選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小，同時考慮注射機的參數(shù)。本次設(shè)計參照生產(chǎn)實例，采用工廠中常用的上海龍記公司的模架。模架基本尺寸為400330mm，定模固定板尺寸為400400mm。模架鋼材統(tǒng)一參照國標。其具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖5.1 模架的結(jié)構(gòu)示意圖5.2 支承零部件的設(shè)計模具的支承零部件主要指用來安裝固定或支承成型零件及其他結(jié)構(gòu)零件

38、的零部件。支承零部件主要包括固定板、墊板、支承件及模座。5.2.1 固定板、支承板固定板（動模板、定模板）在模具中起安裝和固定成型零件、合模導向機構(gòu)以及推出脫模機構(gòu)等零部件的作用。為了保證被固定零件的穩(wěn)定性，固定板應(yīng)具有一定的厚度和足夠的剛度和強度，一般采用碳素結(jié)構(gòu)剛制成，當對工作條件要求較嚴格或?qū)δ＞邏勖筝^長時，可采用合金結(jié)構(gòu)剛制造。固定板的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 圖5.2定模固定板 圖5.3 動模固定板支承板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止固定板固定的零件脫出固定板，并承受固定部件傳遞的壓力，因此它要具有較高的平行度、剛度和強度。一般用45剛制成，經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)至28

39、32hrc（230 270hbs）。在固定方式不同或只需固定板的情況下，支承板可以省去。5.2.2 支承件常見的支承件有墊塊和支承柱。1.墊塊（支承塊）墊塊的作用主要是在動模支承板與動模座板之間形成推出機構(gòu)所需的動作空間。另外，也起到調(diào)節(jié)模具總厚度，以適應(yīng)注射機模具安裝厚度要求的作用。常見的墊塊結(jié)構(gòu)形式如圖所示。該結(jié)構(gòu)為平行墊塊，使用比較普遍，適用于大中型模具，在本模具設(shè)計中也是采用該形式。墊塊一般用中碳鋼制造，也可以用q235鋼制造，或用ht200等。在模具組裝時，應(yīng)注意所有墊塊高度須一致，否則由于負荷不均勻會造成相關(guān)模板的損壞，墊塊與動模支承板和動模板之間一般用螺栓連接，要求高時可用銷釘定

40、位。對于大型模具或墊塊間跨距較大的情況，要保證動模支承板的剛度和強度，動模板厚度必將大大增加。這時，通常在動模支承板下面加設(shè)圓柱形的支柱（空心或?qū)嵭模?，以減小墊板的厚度，有時，支承柱還能起到對推出機構(gòu)導向的作用。圖5.4墊塊示意圖5.2.3 動定模座板與注射機的動定固定模板相連接的模具底版稱為動定模座板，如圖所示： 圖5.5動模座板 圖5.6定模座板 設(shè)計或選用標準動定模座板時，必須要保證它們的輪廓形狀和尺寸與注射機上的動定固定模板相匹配，另外，在動定模板上開設(shè)的安裝結(jié)構(gòu)（如螺栓孔、壓板臺階等）也必須與注射機動定模固定板上安裝螺孔的大小和位置相適應(yīng)。動定模座板在注射機成型過程中起著傳遞合模力并

41、承受成型力，為保證動定模座板具有足夠的剛度和強度，動定模座板也應(yīng)具有一定的厚度，一般對于小型模具，其厚度不小于15mm，而一些大型模具的動定模座板，厚度可達75mm以上。動定模座板的材料多用碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)達2832hrc（230270hbs）。對于生產(chǎn)批量小或鎖模力和成型力不大的注射模，其動定模座板有時也可采用鑄鐵材料。5.3 合模導向機構(gòu)設(shè)計再模具進行裝配或成型時，合模導向機構(gòu)主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其它零件準確對合，以確保塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零件發(fā)生碰撞和干涉。合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。5.3.1 導向機構(gòu)的作用1定位作用

42、模具裝配或閉合過程中，避免模具動、定模的錯位，模具閉合后保證型腔形狀和尺寸的精度。2導向作用 動、定模合模時，首先導向零件相互接觸，引導動定模正確閉合，避免成型零件先接觸而可能造成成型零件的損壞。3承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在注入型腔過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)向壓力，或由于注射機精度的限制，會使導柱在工作中不可避免受到一定的側(cè)向壓力。當側(cè)向壓力很大時，不能僅靠導柱來承擔，還需加設(shè)錐面定位裝置。5.3.2 導柱導向機構(gòu)導柱導向機構(gòu)是比較常見的一種形式，其主要零件是導柱和導套。1導柱（1）導柱的結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖5.7 導柱示意圖這種形式是有肩導柱形式，用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具。導柱與導套相配

43、合，導套的外徑與導柱的固定軸肩直徑相等，也即導柱的固定孔徑與導套的固定孔一樣大小，這樣兩孔可同時加工，以保證同軸度要求。導柱的導滑部分設(shè)計加工出導滑槽，以便潤滑和集塵，提高使用壽命。（2）導柱的技術(shù)要求導柱的端面一般制成錐形或半球形的先導部分，以使導柱能順利地進入導向孔。導柱的長度需比凸模端面高出68mm。以免導柱未導準方向而型芯先進入型腔與其可能相碰撞而損壞。導柱的表面應(yīng)具有較好的耐默性，而芯部堅韌，不易折斷。因此，多采用低碳鋼（20鋼）經(jīng)滲碳淬火處理，或碳素工具鋼（t8、t10）經(jīng)淬火處理（硬度為5055hrc）。導柱固定部分表面粗糙度ra一般為0.8m，導柱配合部分的表面粗糙度ra一般為

44、0.80.4m。導柱固定部分與模板之間一般采用h7/m6或h7/k6的過度配合。根據(jù)注射模具具體結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，導柱一般可設(shè)置4個，小型模具可以設(shè)置2個，圓形模具可設(shè)置3個。導柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強度。2導套導套的結(jié)構(gòu)形式如圖所示： 圖5.8定模導套 圖5.9動模導套這種導套結(jié)構(gòu)形式較復雜，用于精度要求高的場合，導套的固定孔便于與導柱的固定孔同時加工。為使導柱順利進入導套，在導套的前端應(yīng)倒圓角。導套孔最好作成通孔，否則會由于孔中的氣體無法逸出而產(chǎn)生反壓，造成導柱導向困難。導套一般采用淬火鋼或青銅等耐磨材料制造，其硬度應(yīng)比導柱低，以改善摩擦

45、，防止導柱或?qū)桌坠潭ú糠直砻娲植诙萺a一般為0.8m。導套與模板固定部分采用h7/m6或h7/k6的過度配合。導柱與導套的配合精度通常采用h7/f7或h8/f7。第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計6.1模具溫度與塑料成型的關(guān)系一、模具溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。模具的溫度是否合適、均一與穩(wěn)定，對塑料熔體的沖模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響。因此，通過控制模具的溫度，能夠使成型塑件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。1.對制品質(zhì)量有很大影響模溫不均勻及波動和模溫的不合適都會使制品的質(zhì)量下降。模溫直接影響制品的成型收縮率。模溫的波動會使批量生產(chǎn)的制品尺寸不穩(wěn)定

46、，從而降低了制品的尺寸精度。模具型腔溫度分布不均勻，如模具型芯壁與型腔壁有明顯的過大溫差，會導致塑件厚壁的截面上殘余應(yīng)力分布不均勻，固化后會出現(xiàn)翹曲變形。塑件中局部范圍殘余應(yīng)力過大會導致開裂。2.對生產(chǎn)效率的影響冷卻時間占整個注塑周期的50%80%的時間。在保證塑件質(zhì)量的前提下限制和縮短冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。而模具內(nèi)熔體的散熱量絕大部分都是由冷卻水帶走的。二、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要點1. 冷卻水道與分型面各處距離相等，且其排列與成型面形狀相符。2.冷卻水道應(yīng)使成型零件表面冷卻均勻，模具的溫差不大。3. 水道直徑取得要適當，太小不易加工，太大對冷卻效果有不良的影響。4. 水道與成型面的距離要適

47、當，太遠冷卻效果差；太近則冷卻不均且影響成型零件強度。5. 水道應(yīng)首先通過澆口部位并沿熔融料流方向流動。6. 防漏水，特別不能滲透到成型區(qū)域，當水道必須通過鑲件、模板縫必密封。7. 動、定模分別單獨設(shè)置冷卻系統(tǒng)，特別是成型平板類塑件時，動、定模冷卻需均衡。8.循環(huán)式的冷卻水道中，冷卻介質(zhì)的冷卻路線應(yīng)相等。9. 應(yīng)避開塑件可能出現(xiàn)熔接痕的部位，以免該部位形成低溫區(qū)，產(chǎn)生熔接痕。10. 進出水口設(shè)在不影響操作的方位，通常設(shè)在注射機操作對面或模具下方。11. 在模具總體設(shè)計過程中應(yīng)給冷卻水道留出足夠的空間。12. 本著節(jié)約用水原則，必要時應(yīng)設(shè)冷卻水的循環(huán)裝置如冷卻塔。62冷卻時間的確定確定恰當?shù)臒峤?/p>

48、換（冷卻）時間，是模具設(shè)計者的重要任務(wù)。為此，首先分析影響冷卻時間的因素。1模具材料本次設(shè)計選用的模具材料為鋼材。如只考慮材料的冷卻效果時，則熱率越高，從熔融塑料吸收熱量越迅速，冷卻得越快。2冷卻介質(zhì)溫度及流動狀態(tài)本塑件采用冷卻水做冷卻介質(zhì)。我們知道水的比熱大，以冷卻水出、入水嘴處溫差小為好，一般控制在5以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡可能高為好，其流動狀態(tài)以湍流為佳，即雷諾準數(shù)re104為宜。3模塑材料（塑料）塑料的熱性能，對冷卻時間有重大影響。絕大多數(shù)塑料的熱導率和熱擴散率都很低，但可通過加入添加劑、改性劑加以改善。根據(jù)表6-1確定冷卻時間（表6-1見塑料模具技術(shù)手冊221頁表3-42）表

49、6-1塑件壁厚與冷卻時間的關(guān)系制件厚度（mm）冷卻時間 （s）abspahdpeldpepppspvc0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.11.513.414.712.814.711.512.32.513.715.917.515.217.513.714.73.520.523.425.522.525.520

50、.521.7根據(jù)上表，本塑件材料為pvc，壁厚為3.5mm，故冷卻時間為21.7s。6.3冷卻參數(shù)計算1.計算所需冷卻水體積流量：應(yīng)用公式：= （6-1） 式中： 冷卻水的體積流量(m3/min)單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）塑料成型時在模內(nèi)釋放的熱量（j/kg）冷卻水的比熱容(j/kgk)冷卻水的密度（kg/m3）冷卻水的出口溫度（）冷卻水的進口溫度（）塑件質(zhì)量m塑=11.004g,用pro/e作出澆注系統(tǒng)的三維圖，計算出澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為7.287g，每小時注射240次，=（54.2+31.0）240/1000=20.4kg；計算得 =20.43105/60/103/4200/（25-20）=4.910-3(m3/min)參考塑料模具技術(shù)手冊，選定冷卻水道直徑為8mm 。2.求冷卻水在水孔內(nèi)的傳熱速度=44.9x0-3/3.14/(4/1000)2/60=6.5(m/s)3.求冷卻水孔與冷卻水間的傳熱系數(shù) =8.4(9966.5)0.8/0.0080.2 =2.47104（w/m2k） (=8.4)4.傳熱水孔總傳熱面積的計算：公式 a= （6-2）式中： a冷卻水孔總傳熱面積(m2) g單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h） 冷卻水的傳熱系數(shù)（w/m2k） c冷卻水的比熱容(j/