PVC下水管直接頭注塑模設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計 課程名稱： 塑料成型模具課程設(shè)計 設(shè)計題目： PVC下水管直接頭注塑模設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 學(xué)院(系)： 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 曲寶龍 設(shè)計時間： 2014年2月17日至2014年2月23日 摘要近幾年，隨著機械工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，注塑成型技術(shù)在世界范圍內(nèi)也得到了迅猛發(fā)展。注塑模具應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，相應(yīng)的客戶群對注塑模具設(shè)計的快速性和可行性，以及產(chǎn)品質(zhì)量的要求也不斷提高。塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機、汽車、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用極其廣泛。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍

2、很廣。本課題是對集成下水管直接頭注塑模具設(shè)計，利用UG來完成制件的三維模型，利用CAD來完成注塑模的裝配圖和零件圖。模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、操作方便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、冷卻效果好、勞動強度低、生產(chǎn)效率高、精度高、生產(chǎn)成本低。通過對塑件進行工藝分析和比較，最終設(shè)計出一副注塑模。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性和模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、分型面的選擇、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細的分析設(shè)計說明。通過完成該課題設(shè)計，熟悉了塑料模具設(shè)計的一般方法和流程。本次設(shè)計分析了下水管直接頭的塑件的工藝特點，詳盡的介紹了下水管直接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和模具設(shè)計的注意點和整個過程。著重闡述下水管直接頭的

3、設(shè)計思路，注塑成型機的選擇，模腔數(shù)目和模架的確定，分型面以及模具排氣系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)等重要設(shè)計細節(jié)。用UG繪制了一份制件三維圖，用AutoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。同時，在設(shè)計中衡量了產(chǎn)品質(zhì)量和成本的關(guān)系，盡量做到模具的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易加工，使用性高。關(guān)鍵詞 : 下水管直接頭；塑料注塑模，模具結(jié)構(gòu)，點澆口25目 錄摘要I目錄II1.引言12.塑料工藝分析與模具方案確定22.1 制件的分析22.2 模具方案的初步確定32.3總裝圖33. 塑料的成型特性及工藝參數(shù)44. 注塑設(shè)備的選擇44.1 計算塑件的體積和重量44.2 選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)45. 澆注系統(tǒng)55.1 確定成

4、型位置55.2 分型面的選擇55.3 澆口套的選用65.4 流程比的校核76. 脫模機構(gòu)的設(shè)計86.1 頂出機構(gòu)86.2 脫模力的計算87. 側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計97.1 抽拔距與抽拔力的計算107.1.1抽芯距107.1.2抽芯力的計算107.2 抽芯機構(gòu)的設(shè)計117.2.1滑塊與滑塊槽的設(shè)計117.2.2定位裝置的設(shè)計127.2.3斜導(dǎo)柱的設(shè)計與計算128. 溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇138.1模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響138.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則138.3冷卻裝置的布置如下149塑件的Moldflow分析159.1 有限元法介紹159.2 下水管直接頭模型前處理159.3初始方案分析結(jié)果輸出17

5、9.4制定優(yōu)化方案2010. 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核2210.1 注射量的校核2210.2 鎖模力與注射壓力的校核2210.2.1鎖模力的校核2210.2.2注射壓力的校核2310.3 材料厚度與注射機開模行程的校核2411. 成型零部件的設(shè)計與計算機構(gòu)形式2411.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)形式2411.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計2411.1.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計2411.2成型零部件的工作尺寸的計算2512. 模架、支承與連接零件的設(shè)計與選擇2812.1定模座板（250mm×315mm×25mm）2812.2定模板（250 mm×250mm×25mm）2912.3

6、動模板（250mm×250mm×50mm）2912.4 動模座板（250mm×315mm×25mm）2913. 合模導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計2913.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)3013.2 導(dǎo)向孔、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)及要求3013.3 導(dǎo)柱布置3014. 排氣與引氣系統(tǒng)3114.1.1排氣系統(tǒng)的作用及氣體來源3114.1.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計要點31結(jié) 論33謝辭34參考文獻351.引言近幾年來我國塑料工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展很快，塑料的應(yīng)用正普及到國名經(jīng)濟領(lǐng)域的各個部門。采用塑料成型模具加工的塑件也很多，如各種管材、板材、異型材、復(fù)合管材、發(fā)泡型材及棒材等，都廣泛用于紡織品、醫(yī)藥品、化學(xué)

7、物品、精密儀器、日用品及機械工業(yè)中的齒輪、軸承等機械零件，在汽車、飛機、造船業(yè)中的儀表、車門、內(nèi)襯，化學(xué)工業(yè)的貯槽、貯罐、填料等，電子及電信工業(yè)中的電線、電纜絕緣層及護套層等也得到廣泛應(yīng)用，特別是在建筑工業(yè)中應(yīng)用更為廣泛，“以塑代木，以塑代金屬”，為人類在尋求解決替代有限的木材和貴重金屬材料開辟了新途徑。注塑模具在注射制品成型中起著極其重要的作用，除了塑料制品的表面質(zhì)量、成型精度完全由模具決定之外，塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量、成型效率也受模具左右，所以如何高質(zhì)量、簡明、快捷、規(guī)范化地設(shè)計注塑模具，成為發(fā)揮注塑成型工藝的優(yōu)越性，擴大注塑制品的首要問題。傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計，主要是依賴設(shè)計人員的經(jīng)驗，設(shè)計的

8、速度、質(zhì)量及可靠性的程度，因設(shè)計人員的經(jīng)驗而異。又因模具是單品或極少批量的產(chǎn)品，采用傳統(tǒng)設(shè)計方法，每一張圖紙都需要手工繪制，設(shè)計人員的工作強度大，設(shè)計工作難以達到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。目前世界上工業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū)都已相繼采用計算機技術(shù)進行注塑模具設(shè)計，其主要是采用計算機輔助設(shè)計即CAD及計算機輔助工程CAE。隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展。超大型、超精密、長壽命、高效模具；多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。更高性能及滿足特殊用途的

9、模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的、更為先進的加工方法。各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。2.塑料工藝分析與模具方案確定2.1 制件的分析如下圖所示，該制件為下水管直接頭，使用材料為PVC。圖2-1制件圖圖2-2制件三維圖2.2 模具方案的初步確定 2.3總裝圖總裝圖如圖2-3所示。圖2-3總裝圖15.水嘴 16.螺塞 17.彈簧 18.鋼珠 19.薄壁水管 20.右滑塊 21.水嘴 22.定模座板 23.澆口套 24.定位環(huán) 25. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 26.楔緊塊 27.斜導(dǎo)柱28.左滑塊 29.水嘴 30.型芯 31.封水膠墊 32.水嘴

10、 33.螺塞 34.氣壓泵接口3. 塑料的成型特性及工藝參數(shù)2.1 零件分析2.1.1 分析材料性能 材料：PVC（硬質(zhì)）（1）基本特征：PVC為白色或淺黃色粉末，由于其分子結(jié)構(gòu)中含有氯原子，因此PVC通常不易燃燒，離火既滅，火焰呈黃色，燃燒時塑料可變軟，同時發(fā)出刺激性氣味，滴下膠質(zhì)，且膠質(zhì)可拉絲。常用的PVC有軟硬質(zhì)之分。硬質(zhì)PVC不含或含有少量的增塑劑，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨做結(jié)構(gòu)材料。其催化溫度低于-5060，在7580之間變軟。PVC是無定形高聚物，沒有明顯的熔點，加熱到120150是具有可塑性，它的熱穩(wěn)定性較差，在一定溫度下會有少量的HCL氣體放出，促使其進一步

11、分解變色，因此需要加入堿性穩(wěn)定劑防止其裂解，它的使用溫度范圍也較窄，一般在-1555之間。（2）主要用途：硬質(zhì)PVC因其化學(xué)穩(wěn)定性高，耐酸堿能力極強，力學(xué)性能，電性能優(yōu)良，一般適于制造棒、管、板、焊條、輸油管以及耐酸堿零件等。（3） 成型特性：無定形料,吸濕小,流動性差.為了提高流動性,防止發(fā)生氣泡,塑料可預(yù)先干燥.模具澆注系統(tǒng)宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻；由于其腐蝕性和流動性特點，最好采用專用設(shè)備和模具。所有產(chǎn)品須根據(jù)需要加入不同種類和數(shù)量的助劑；極易分解,在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍?。徊捎寐輻U式注射機噴嘴時,孔徑

12、宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱（4）PVC的主要技術(shù)指標(biāo)密度：1.35g/cm3 1.45g/cm3比容：0.69g/cm3 0.74g/cm3收縮率（硬質(zhì)）：0.61.0%模具溫度：2050成型溫度：1601904. 注塑設(shè)備的選擇4.1 計算塑件的體積和重量體積：通過proe軟件的“質(zhì)量屬性”分析塑件，得到塑件的體積為=體積 = 895982.22mm3=895.98222cm3。質(zhì)量：材料PVC的密度取=1.38g/ cm3，則單個塑件的質(zhì)量m=V=1236.45g。4.2 選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)根據(jù)以上所計算的結(jié)果，可選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)。注射機的額定

13、注射量為V理，注射機一次所要注射熔融塑料的體積為V=n(V件+V凝)=2867.136cm3式中，n=2，V凝=0.6V件=537.588cm3由于該塑件外形較大，為了提高生產(chǎn)率，因此采用一模二腔，即n=2則注射機的理論注射量V理=V/0.8=3583.92cm3根據(jù)所計算的各項參數(shù)，查課本附表選用國產(chǎn)SZ-4000/800型注塑機，注塑機的參數(shù)如下：表4-1注塑機主要參數(shù)標(biāo)稱注射量(cm3)4000注射行程(mm)1200注射壓力(Mpa)150合模力/KN800螺桿直徑(mm)110噴嘴孔直徑（mm）50模板厚度/mm最大1100螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)080最小600噴嘴球半徑（mm）35

14、5. 澆注系統(tǒng)5.1 確定成型位置由于塑件中間有側(cè)凸環(huán)，我們使用中間一分型面來成型，利用推管組合形式來推出。5.2 分型面的選擇選擇分型面的原則：(1)有利于脫模；(2)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造；(4)分型面數(shù)目與形狀通常采用平行分型面，即采用一個與注射機開模運動方向垂直的分型面；(5)型腔方位的確定：在決定型腔在模具內(nèi)的方位時，分型面的選擇應(yīng)盡量防止形成側(cè)孔或側(cè)凹，以避免采用比較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)；(6)有利于側(cè)向抽芯；(7)考慮側(cè)向抽拔距；(8)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距作為側(cè)向分型芯或抽芯，并注意將側(cè)抽芯放在動

15、模邊，避免定模抽芯；(9)鎖緊模具的要求；(10)有利于排氣；(11)分型面的選擇應(yīng)考慮注射機的技術(shù)參數(shù)。綜上所述，結(jié)合本塑件實際情況，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，分型面選在塑件的最大輪廓處，將分型面定為如圖5-1所示圖5-1 分型面為了避免A板和滑塊有尖角產(chǎn)生，分型面應(yīng)在邊倒圓底端。3 模具澆注系統(tǒng)設(shè)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(nèi)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

16、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(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑件制件。澆注系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計應(yīng)該有利于良好的排氣，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。確保均勻進料。3.1 主流道設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機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，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中常

17、設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。    3.1.1 主流道尺寸主流道的設(shè)計如圖5所示：根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為 d=注射機噴嘴孔直徑+(0.51)=6+1=7mm R=噴嘴主流道球面半徑+（12）=35+2=37mm主流道垂直與分型面，為便于脫模，主流道應(yīng)設(shè)計成圓錐形，錐度過大會造成熔體壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進時易混進空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使熔體流動阻力增大，熱量損耗大，塑料表面粘度變大，造成注射困難。這里錐度取3°。 圖5 主流道襯套 3.1.23.1.3 主流道襯套形式主流道襯套如圖5所示，材料為T8A鋼，熱處理淬火后表面硬度53H

18、RC57HRC。 3.2  分流道設(shè)計 6.3分流道的設(shè)計 分流道設(shè)計的原則多型腔模設(shè)計時型腔布置和分流道不止應(yīng)同時加以考慮，有：a) 盡量保證個型腔同時充滿，并均衡的補料，保證個塑件的性能、尺寸盡可能一致。b) 各型腔的距離恰當(dāng)，應(yīng)有足夠的空間排布冷卻水道、螺釘?shù)?，并有足夠的面積承受注射壓力。c) 在滿足以上的情況下盡量縮短流道的長度，降低澆注系統(tǒng)的凝料重量。d) 型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心盡量在注射機鎖模力的中間。6.3.1分流道截面形狀分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比表面積最小（流道表面積與體積之比稱為比表面積），塑料熔

19、體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。梯形的上底寬度為B=6mm，底面圓角半徑R=1mm，梯形的高度為寬度的2/3左右,取H=4mm設(shè)梯形的下底寬度為b，則有（B+b）H/2=D2/4故b=5mm.分流道如圖3.3所示。圖33分流道截面分流道截面面積 A=（6+5）/2×4=22mm 6.3.2分流道的尺寸 分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及長度確定。對于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面經(jīng)驗公式計算分流道的直徑，如式。 D=0.2654W1/2 L1/4 （6-1） 式中

20、：D-分流道的直徑，mm; W-塑件的質(zhì)量，g； L-分流道的長度，mm. 此式計算的分流道直徑限于3.2mm9.5mm.對于HPYC和PMMA。應(yīng)將計算結(jié)果增加25。對于梯形分流道，H=2D/3；對于U形分流道，H=1.25R，R=0.5D。D算出后一般取整數(shù)；對于半圓形H=0.45R 對于流動性極好的塑料（如PE，PA等），當(dāng)分流道很短時，其直徑可小到2mm左右；對于流動性差的塑料（如PC，HPVC及PMMA等），分流道直徑可以大到13mm;大多數(shù)塑料所用分流道的直徑為6mm10mm。6.4分流道的布置（1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面面積與長度盡量取小值

21、，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)圓弧過度。（2）分流道較常時，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井。（3）分流道的位置可單獨開設(shè)在定模板上或動模板上，也可以同時開設(shè)在動、定模板上，合模后形成分流道截面形狀。（4）分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過度。在單腔模中，常不設(shè)分流道，而在多腔模中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，流動中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。從前兩點出發(fā)，分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的加回料量，分流道亦不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還倒增長模塑的周期。而該設(shè)計中使用了圓形斷面形狀的分流道。 為了盡量減少分流道內(nèi)的

22、壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道，如圖所示。 圖6 分流道的設(shè)計示意圖3.3 澆口設(shè)計澆口設(shè)計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應(yīng)根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)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(diào)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

23、表面質(zhì)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。設(shè)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(shè)，對成型性能及成型質(zhì)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(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜合分析。一般要滿足以下原則：4 盡量縮短流動距離。5 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚。6 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。7 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。8 考慮分子定向的影響。9 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。10 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。11 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件的外觀質(zhì)量。澆口的形狀和尺寸對制品質(zhì)量影響很大，澆口在多

24、情況下，系整個流道斷面尺寸最小的部分（除主流道型的澆口外），一般匯報口的斷面積與分流道的斷面積之比約為0.030.09。斷面形狀如圖4.3所示，澆口臺階長11.5左右雖然澆口長度比分流道的長度短的多，但因為其斷面積甚小，澆口處的阻力與分流道相比，澆口的阻力仍然是主要的，故在加工澆口時，更應(yīng)注意其尺寸的準(zhǔn)確性。然而，根據(jù)塑件的樣品圖、生產(chǎn)的批量等，采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。澆口采用截面形狀為矩形，開設(shè)在分型面上的側(cè)澆口。由于制件比較大我們設(shè)四個入澆點，具體尺寸見總裝圖。3.4 冷料井設(shè)計冷料井位于主流道的正對面的動模板上，或處于分流道的末端。其主要作用是聚集開始注射時候的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而

25、影響塑件的質(zhì)量開模是又能將主流道的凝料拉出。本設(shè)計的冷料井如圖8所示：圖8 冷料穴6. 脫模機構(gòu)的設(shè)計 2.5 設(shè)計推出機構(gòu)2.5.1 推管推出機構(gòu)由于塑件為管件且壁厚較薄，使用推板或推件桿推出機構(gòu)變得不可能，所以采用與推管進行推出。使用推管推出塑件力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。針對塑件結(jié)構(gòu)，采用的推管固定在推桿固定板上，而中間型芯固定在動模座板上的形式，這這結(jié)構(gòu)定位準(zhǔn)確，推管強度高，型芯維修和更換方便。2.5.2 確定推管位置尺寸為了保證推管在推出時不擦傷型芯及相應(yīng)的成型表面，推管的外徑應(yīng)比塑件外壁尺寸小0.5mm；推管的內(nèi)徑應(yīng)比塑件的內(nèi)徑每邊大0.5mm；推管與成型模板

26、的配合長度為推管直徑的1.5倍，與型芯的配合長度應(yīng)比推出行程大約5mm。推管的厚度取2mm，否則難以保證其剛性。2.5.3 推管安裝、固定及配合推管通過頭部階梯固定在推管固定板與擋板之間，推管與型芯之間的配合為H8/f7。推管與模板上孔采用H8/f8的配合。推管外側(cè)與推管固定板以及支撐板之間采用單邊0.5mm的大間隙配合。2.5.4 推出機構(gòu)復(fù)位方式的確定模具在合模時候，利用復(fù)位桿復(fù)位。詳細見裝配圖。2.6 導(dǎo)向機構(gòu)的確定零件為大批量生產(chǎn)，且零件材料為PVC，相對與其他材料的塑料零件其零件精度一般，又考慮便于設(shè)計制造及維修方便，所以選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機構(gòu)，為使模具在開模時頂桿能順利頂出零件，提

27、高模具壽命，使用用四根導(dǎo)柱進行導(dǎo)向。為保證塑料注射模具的動模與定模的正確定位和導(dǎo)向，所以選用普通的導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機構(gòu)。設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項有：1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。2）導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6-8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/n7，低精度時可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5-

28、2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動?；蚨?，設(shè)在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。閱參考文獻模具設(shè)計與制造簡明手冊（第二版）P377 表2-105，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱GB4169.4-1984，導(dǎo)套采用GB4169.2-1984與GB4169.4-1984.本設(shè)計采用帶頭導(dǎo)柱和直導(dǎo)套，材料均選用T10A淬硬到HRC5055；導(dǎo)柱與導(dǎo)套孔之間采用H7/n7間隙配合；導(dǎo)柱和導(dǎo)套與模板的固定段采用過渡配合H7/k6。 2.9 成型零件設(shè)計零件材料為PVC，根據(jù)模具設(shè)計與制造簡明手冊（第二版）P357 表（2-18）及設(shè)計任務(wù)書要求，制品重要尺寸精

29、度為塑件4級。查閱塑料成型工藝與模具設(shè)計附錄B地PVC收縮率為0.6%-1.0%。所以平均收縮率S=0.8%。型腔各段尺寸由計算機用UG在制造模具型腔得到所有型芯和型腔的尺寸。型腔尺寸計算：（L代表徑向尺寸，h代表深度）= =(1+0.8%)203-0.75×0.26=204.429=(1+0.8%)205-0.75×0.26=206.445=(1+0.8%)150-0.5×0.24=151.08型芯尺寸計算：(L代表徑向尺寸，h代表深度)= = =(1+0.8%)200+0.75×0.26=201.795=(1+0.8%)400+0.5×0.

30、28=403.34具體尺寸位置見型芯、型腔零件圖。4.4 型腔壁厚的計算4.4.1 型腔底壁厚度計算根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，查表得th=6.72mm，而設(shè)計的底壁厚為20mm,符合要求。4.4.2 型腔側(cè)壁厚度計算根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)公式tc=0.20t+17=60x0.2+17=29mm，而設(shè)計的的壁厚為40mm,符合要求。 2.10 模架的確定我國目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國家標(biāo)準(zhǔn)有12個；另外還制訂了塑料注射模具的標(biāo)準(zhǔn)模架，分中小型模架（GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）兩種。中小型模架標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：，并規(guī)定模架的形式為品種型號，即基本型，、和

31、四個品種。表2-1 四種模架的組成、功能及用途型號組成、功能及用途型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機。型動、定模均采用兩塊模板，與推件機構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機，可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。型動、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。模具的大小主要取決與塑件制品的大小和結(jié)構(gòu)，對于模具而言，在保證足夠強度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊就越好。根據(jù)以上四種模架

32、的組成，功能及用途可以看出，型模型適用于本次模具的設(shè)計，固選用模架。模具的結(jié)構(gòu)如圖所示根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸，以及產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)可以確定鑲件的外形尺寸，確定好鑲件的大小后，可大致確定模架的大小了。模具各支承零件如：定模座板、動模座板、墊塊等，都可通過查閱模具設(shè)計與制造簡明手冊（第二版）P359表2-87獲得。大致歸納為下表:名稱數(shù)量尺寸或厚度（mm）長度B×L（mm×mm）定模座板1H=16180×200定模板1H=25125×200動模墊塊2H=50125×25支承板1H=25125×200墊塊2H=6325×200推桿固定板1

33、H=12.573×200推板1H=1673×200動模座板1H=16180×200表 2-1具體尺寸規(guī)格見裝配圖。6.2 脫模力的計算脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。塑件在模具冷卻定型時，由于體積收縮，其尺寸逐漸縮小，而將型芯或凸模包緊，在塑件脫模時必須克服這一包緊力。對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時還要克服大氣壓力；此外，尚需克服機構(gòu)本身運動的摩擦阻力幾塑料和鋼材之間的粘附力。一般而論，制品剛剛開始脫模之瞬間的摩擦力最大。由于=2.5mm，d=90mm；/d=0.0278<0.05所以該塑件為薄壁塑件，又因為塑件的斷面為圓環(huán)形，根據(jù)參考知其計

34、算公式： F=+0.1A （6-1）式中，S是塑料平均成型收縮率（%）；E是塑料的彈性模量（MPa）; 是塑件對型芯的包容長度（mm）;是模具型芯的脫模斜度（°）；是塑料的泊松比；是塑件的平均壁厚；f是塑件與型芯之間的靜摩擦力，常取0.10.2;A是盲孔塑件型芯在脫模方向上的投影面積，=1+fsincos1。本塑件的材料選擇為PP（百折膠），有關(guān)參數(shù)為S=1.75%,E=950MPa, =40mm，=0.392，A=276.46mm2，=3°；代入求得：脫模力F=81.65kN。8. 溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇8.1模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響(1)尺寸精度 對一般塑件,必須使模溫

35、較低,并保持恒定溫度,以減少塑件成型收縮率的波動,提高塑件尺寸穩(wěn)定性；(2)形狀精度 模具型芯和型腔的各部分溫差太大,會使塑件收縮不均勻?qū)е侣N曲變形,特別是對于壁厚不一致和形狀復(fù)雜的塑件,常常會出現(xiàn)因收縮不均勻而變形的情況,因此,必須設(shè)計合適的冷卻回路,使模具型腔、型芯各個部分的溫度基本一致，從而使塑件各部分的冷卻速度相同；(3)力學(xué)性能 對于結(jié)晶型塑料冷卻速度影響其結(jié)晶度，而結(jié)晶度又影響其力學(xué)性能。冷卻速度快，結(jié)晶度低，應(yīng)力開裂的傾向小。一般可采用較高的熔體溫度、較低的模具溫度、較短的保壓時間和快速填充，這樣成型條件來減少塑件應(yīng)力開裂的傾向。(4)表面質(zhì)量 當(dāng)模具的溫度過低時，會使塑料熔體粘

36、度提高，流動阻力增大，從而出現(xiàn)填充不滿，塑件輪廓不清，或者產(chǎn)生熔接痕或振動痕；提高模具溫度即可改善塑件表面狀態(tài)，使塑件表面粗糙度降低。8.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則(1)冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機構(gòu)(2)合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離(3)降低進出水的溫度差，普通模具的進出水溫差不應(yīng)超過5(4)澆口處應(yīng)加強冷卻(5)應(yīng)避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔接痕處(6)冷卻水路應(yīng)便于加工和清理。8.3冷卻裝置的布置如下圖8-1型腔冷卻系統(tǒng) 圖8-2滑塊冷卻系統(tǒng)10.1 注射量的校核本塑件采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，由上面的計算結(jié)果可知： =46.813；=0.78故每次注射需要的塑料為：G=0.78+4

37、6.813=47.593由于注射機J54-S200/400的標(biāo)稱注射量為400，大于47.593，所以滿足要求。10.2 鎖模力與注射壓力的校核10.2.1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)小于注射機的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象即： （10-1）式中 注射機的公稱鎖模力（N），本次設(shè)計中，=900KN；P注射時型腔內(nèi)注射壓力，由下表10-1得： p =25MPa；表10-1 常用塑料注射成型時型腔平均壓力 單位：MPa塑件特點舉例容易成型的塑件一般塑件中等粘度及有精度要求的塑件高粘度及高精度、難充模塑料25303540PE、PP、PS等壁厚均勻的日用品、

38、容器類在模溫較高的情況下，成型薄壁容器類ABS、POM等有精度要求的零件、如殼類高精度的機械零件，如齒輪、凸輪等塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（mm2）。 則 = nA1+A2 (10-2)其中單個塑件在分型面上的投影面積（mm2）流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（mm2）本模具采用一模一腔，因此= =602.74mm2 則=1506.9KN (10-3)得知N所以注塑機的鎖模力能夠滿足要求。10.2.2注射壓力的校核J54-S200/400注射機的最大注射壓力為109MPa，能夠滿足ABS塑料成型所需要T的注射壓力80140MPa的要求。10.3 材料厚度與注射機開模行程

39、的校核材料厚度的校核查文獻17得材料校核的公式： (10-4) 式中 注射機允許的最小厚度（J54-S200/400注射機的165mm）；注射機允許的最大厚度(J54-S200/400注射機的406mm)。則 H=204mm所以能夠滿足上面的要求。注射機開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件(包括澆注系統(tǒng))所需要的開模距，即滿足下式： (10-5) 式中 Sk注射機的行程(J54-S200/400注射機的Sk160mm)；H1脫模距離(頂出距離),H140mm；H2塑件高度+澆注系統(tǒng)高度，H2(46+52)mm=98mm則 H1+ H2+10mm148mm<160mm所以能夠滿足要求。圖11-

40、1 制件圖 12. 模架、支承與連接零件的設(shè)計與選擇注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機構(gòu)組裝，便可構(gòu)成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結(jié)構(gòu)，因此，在設(shè)計注射模時，必須保證各種支承零部件有足夠的強度和剛度。12.1定模座板（250mm×315mm×25mm）定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為45鋼。通過8個16的斜導(dǎo)柱與定模固定板連接，定位圈通過4個M4的內(nèi)六角螺釘與其連接，定模座板與澆口套為H6/f5配合。12.2定模板（250 mm×250mm×25mm）用于固定型腔、導(dǎo)

41、套、楔緊塊、斜導(dǎo)柱。厚度經(jīng)計算校核應(yīng)大于12，取標(biāo)準(zhǔn)值25。采用45鋼制成，調(diào)質(zhì)230HB270HB。其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用H7/r6配合，另一端采用H8/h7配合；定模板與澆口套采用H6/f5配合。注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機構(gòu)組裝，便可構(gòu)成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結(jié)構(gòu)，因此，在設(shè)計注射模時，必須保證各種支承零部件有足夠的強度和剛度。12.3動模板（250mm×250mm×50mm）用于固定型芯，厚度經(jīng)計算采用50mm12.4 動模座板（250mm×315mm×

42、25mm）模座是與注射機相聯(lián)的模具底板，其作用是支承所有零部件、傳遞合模力及承受成型力。設(shè)計要點：(1)應(yīng)有一定厚度；(2)輪廓形狀和尺寸應(yīng)與注射機上的動定模固定板相匹配；(3)模座上開設(shè)的安裝結(jié)構(gòu)（螺栓孔、壓板臺階等）必須與設(shè)備上安裝的螺孔的大小和位置相適應(yīng)；(4)材料：碳鋼、45鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)230270HBS。13. 合模導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計注射模在工作中周期性地開模、合模。當(dāng)動、定模完全分開時，可依靠注射成型機的拉桿導(dǎo)向，但僅靠注射成型機的拉桿導(dǎo)向并不能保證注射模具正常工作，注射模本身必須設(shè)置導(dǎo)向與定位機構(gòu)。導(dǎo)向機構(gòu)的作用是：(1)定位作用：為了避免模具裝配時方位搞錯而損壞模具，

43、并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至于因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失效；另外，導(dǎo)向機構(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；(2)導(dǎo)向作用：在動定合模時，首先導(dǎo)向機構(gòu)接觸，引導(dǎo)動模、定模正確閉合，避免凸模或型芯撞擊型腔，損壞零件；(3)承受一定側(cè)壓力：塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機精度的限制，使導(dǎo)柱在工作中承受了一定的側(cè)壓力；(4)保持運動平穩(wěn)作用：對于大、中型模具的脫模機構(gòu)，有保持機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。13.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)考慮到塑件的精度要求和生產(chǎn)批量大小，故導(dǎo)柱要有導(dǎo)套配合，導(dǎo)套的外徑與導(dǎo)柱的相等，也就是導(dǎo)柱的固定孔與導(dǎo)套的固定孔同

44、徑，兩孔可以一刀加工，以保證位置精度。導(dǎo)柱同導(dǎo)套的配合都是間隙配合H7/h6或H8/f8，間隙小于0.04mm，導(dǎo)柱裝入模板多用過渡配合H7/m6或H7/r6。導(dǎo)柱的端部做成錐形或半球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進入導(dǎo)向孔。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼（T8A、T10A）經(jīng)淬火處理，硬度為5055HRC18，以保證導(dǎo)柱具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。13.2 導(dǎo)向孔、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)及要求考慮到裝配方便，把導(dǎo)套的前面倒一個圓角，內(nèi)孔有一定錐度；為避免孔內(nèi)空氣無法排出而產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱的進入造成阻力，合模時有較大噪聲，設(shè)計時把導(dǎo)柱孔打通。該設(shè)計中，采用了有肩導(dǎo)柱和帶頭導(dǎo)套。13.3 導(dǎo)柱布置根據(jù)模具的大小，選用了四根等直徑導(dǎo)柱，它們合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣有足夠的距離，以保證模具的強度。14. 排氣與引氣系統(tǒng)14.1.1排氣系統(tǒng)的作用及氣體來源為了防止塑件出現(xiàn)氣泡，疏松等