模具課程設計說明書4

1、摘摘 要要本次課程設計是為了讓我們能綜合運用模具設計的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立的分析和解決工藝問題，具備設計一個簡單程度零件的能力和注塑模設計的基本原理和放法，完成結構設計的能力，也能熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統、模具成型部分的結構、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇及有關參數的校核、都有詳細的設計。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。也就是設計一副注塑模具來生產塑件產品，以實現自動化提高產量。針對塑件的具體結構，該模具是側澆口的單分型面注射模具。通過模

2、具設計表明該模具能達到的質量和加工工藝要求。關鍵詞：關鍵詞：模具，注塑模，塑料模具 目錄目錄摘摘 要要 .1 1PSTRACTPSTRACT .2 2目錄目錄 .3 3第第 1 1 章章 引言引言 .4 4第第 2 2 章章 塑件的材料及結構分析塑件的材料及結構分析 .6 62.1 塑件的原材料的分析 .62.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 .92.2.1 結構分析 .92.2.2 尺寸精度分析 .92.2.3 表面質量分析 .92.2.4 計算塑件的體積和重量 .92.2.5 塑件注射工藝參數的確定 .10第第 3 3 章章 注射模的結構設計注射模的結構設計 .1 10 03.1 型

3、腔數目的確定.113.2 型腔的分布.113.3 分型面的設計.113.4 澆注系統設計.123.4.1 主流道.123.4.2 分流道設計.133.4.3 澆口形式及位置的選擇.133.4.4 剪切速率的校核.143.4.5 主流道剪切速率校核.153.4.6 澆口剪切速率的校核.153.5 成型零件結構設計.153.5.1 定模的結構設計.153.5.2 動模的結構設計.16第第 4 4 章章 模具設計的有關計算模具設計的有關計算 .1 16 64.1 型腔和型芯工作尺寸計算 .164.2 型腔側壁厚度計算.174.3 模具加熱和冷卻系統的計算.184.3.1 塑料熔體釋放的熱量.194.

4、3.2 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱.194.3.3 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量.194.44.4 模具閉合高度的確定模具閉合高度的確定.21214.4.1 由鎖模力選定注射機.214.4.2 最大注塑量的校核.224.4.3 鎖模力的校核.224.4.4 塑化能力的校核.22 第 5 章 繪制模具總裝圖 .23第第 6 6 章章 抽芯系統設計抽芯系統設計 .2 24 46.1 側向分型與抽芯機構的分類.246.2 側向分型與抽芯機構的設計.25第第 7 7 章章 裝配運動過程裝配運動過程 .2 27 7總結與展望總結與展望 .2 27 7致謝致謝 .2 28 8參考文獻參考文獻 .2 29

5、9第第 1 1 章章 引言引言隨著中國國民經濟的高速發(fā)展，各相關行業(yè)對于塑料模具需求越來越多，要求也日益提高。預計到 2005 年底，僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料制品 36 萬噸；電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過 1000 萬臺。到 2010 年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為 30%，塑料管的普及率將達到 50%，這些都會大大增加對模具的需求量。雖然目前中國塑料模具工業(yè)的技術水平已取得了很大的進步，但總體上與發(fā)達工業(yè)國家相比仍有較大的差距。專家認為，制造理念陳舊是其發(fā)展滯后的直接原因。加快技術進步，調 整產品結構，增加高檔模具的比重，減少對進口模具的依賴，是塑料模具工業(yè)發(fā)展的方向。

6、且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。 未來模具設計行業(yè)的主要發(fā)展方向 近年來,全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向中國及亞太地區(qū)轉移，中國正成為世界制造業(yè)的重要基地。制造業(yè)模式的變化，必將產生對新技術的需求，也必將導致 CAD/CAM 技術的發(fā)展。從我國國情出發(fā)，認真面對模具工業(yè)發(fā)展的現狀，加快模具 CAD/CAM 技術的推廣，建立起一套軟件開發(fā)、使用評價維護體系，形成區(qū)域規(guī)模優(yōu)勢，相互交流與協作，組成行業(yè)集團，盡快與國際接軌，參與國際競爭。我們有理由相信，隨著中國經濟的不斷發(fā)展，模具行業(yè)將逐漸與國際 CAD/CAM 行業(yè)接軌，適應國 CAD/CAM

7、 的要求，創(chuàng)造出具有中國特色的模具設計制造模式。 目前我國塑料模具存在的問題我國塑料模具存在六大問題：塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比，主要存在六個方面的問題。 （1）發(fā)展不平衡，產品總體水平較低。 （2）工藝裝備落后，組織協調能力差。 （3）多數企業(yè)開發(fā)能力弱。一方面是技術人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少，更重要的是觀念落后，對開發(fā)不夠重視。 （4）管理落后。 （5）供需矛盾一時還難以解決。 （6）體制和人才問題的解決尚待時日。 塑料模具分類及常見類型塑料模具分類 塑料最常見的成型方法一般分為熔體成型和固相成型兩大類。 熔體成型的模具主要有注射成型、壓塑成型、擠出成

8、型等。固相成型的模具主要有真空成型、壓縮空氣成型和吹塑成型等。 按照上述成型方法的不同，可以劃分出對應不同工藝要求的塑料加工模具類型,主要有注射成型模具、擠出成型模具、壓塑成型模具、吹塑成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。 塑料注射模具：它主要是熱塑性塑料件產品生產中應用最為普遍的一種成型模具塑料注射成型模具對應的加工設備是塑料注射成型機，塑料首先在注射機底加熱料筒內受熱熔融，然后在注射機的螺桿或柱塞推動下經注射機噴嘴和模具的澆注系統進入模具型腔塑料冷卻硬化成型脫模得到制品。它是塑料制品生產中應用最廣的一種加工方法。塑料擠出模具：是用來成型生產連續(xù)形狀的塑料產品的一類模具。塑料壓

9、縮模具：壓縮成型方法是根據塑料特性將模具加熱至成型溫度后將計量好的壓塑粉放入模具型腔和加料室閉合模具塑料在高熱、高壓作用下呈軟粘流經一定時間后固化定型，成為所需制品形狀。塑料吹塑模具：是用來成型塑料容器類中空制品的一種模具。塑料吸塑模具：是以塑料板、片材為原料成型某些較簡單塑料制品的一種模具。 高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具：是應用可發(fā)性聚苯乙烯原料來成型各種所需形狀的泡沫塑料包裝材料的一種模具。 塑料模的常用類型注塑模具種類很多，常見的有：注射模、壓塑模、擠出模等。但以注射模最為常用。 注射模是安裝在注射機上，完成注射成形工藝所使用的模具。第第 2 2 章章 塑件的材料及結構分析塑件的材料及結構分析

10、2.1 塑件的原材料的分析塑件的原材料的分析聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物，英文 聚苯乙烯名稱為 Polystyrene，日文名稱為,簡稱 PS。玻璃化溫度8090，非晶態(tài)密度 1.041.06 克/立方厘米，晶體密度 1.111.12 克/立方厘米，熔融溫度 240，電阻率為 10201022 歐厘米。導熱系數 30時0.116 瓦/(米開)。通常的聚苯乙烯為非晶態(tài)無規(guī)聚合物，具有優(yōu)良的絕熱、絕緣和透明性，長期使用溫度 070，但脆，低溫易開裂。此外還有全同和間同立構聚苯乙烯。全同聚合物有高度結晶性。 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，發(fā)泡聚苯乙烯（EPS)，高抗沖聚苯

11、乙烯（HIPS）及間規(guī)聚苯乙烯（SPS） 。普通聚苯乙烯樹脂為無毒，無臭，無色的透明顆粒，似玻璃狀脆性材料，其制品具有極高的透明度，透光率可達 90%以上，電絕緣性能好，易著色，加工流動性好，剛性好及耐化學腐蝕性好等。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆，沖擊強度低，易出現應力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。 普通聚苯乙烯樹脂屬無定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子鏈的側基為苯環(huán)，大體積側基為苯環(huán)的無規(guī)排列決定了聚苯乙烯的物理化學性質，如透明度高.剛度大.玻璃化溫度高，性脆等?？砂l(fā)性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點的物理發(fā)泡劑制成，加工過程中受熱發(fā)泡，專用于制作泡沫塑料產品。高抗沖聚苯乙烯為苯乙烯和丁二

12、烯的共聚物，丁二烯為分散相，提高了材料的沖擊強度，但產品不透明。間規(guī)聚苯乙烯為間同結構，采用茂金屬催化劑生產，是近年來發(fā)展的聚苯乙烯新品種，性能好，屬于工程塑料。 特點PS 一般為頭尾結構，主鏈為飽和碳鏈，側基為共軛苯環(huán)，使分子結構不規(guī)整，增 聚苯乙烯材料性能大了分子的剛性，使 PS 成為非結晶性的線型聚合物。由于苯環(huán)存在，PS 具有較高的 Tg（80105） ，所以在室溫下是透明而堅硬的，由于分子鏈的剛性，易引起應力開裂。 聚苯乙烯無色透明，能自由著色，相對密度也僅次于PP、PE，具有優(yōu)異的電性能，特別是高頻特性好，次于 F-4、PPO。另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹脂，但抗放射線能

13、力是所有塑料中最強的。聚苯乙烯最重要的特點是熔融時的熱穩(wěn)定性和流動性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產。成型收縮率小，成型品尺寸穩(wěn)定性也好。 熱性能：最高工作溫度為 6080。當加熱至 Tg 以上，PS 轉變?yōu)楦邚棏B(tài)，且保持這種狀態(tài)在較寬的范圍內，這就使其熱成型提供方便。PS 的熱變形溫度為 7080，脆化溫度為-30，PS 在高真空和 330380下劇烈降解。機械性能PS 的分子量過高，加工困難，所以通常聚苯乙烯的分子量為 520 萬。PS的機械性能，隨溫度升高，剛性（彈性模量、抗拉強度、沖擊強度等下降，而斷裂伸長率較大。PS 的透明性好，透光率達 8892%，僅次于丙

14、烯酸類聚合物，折射率為 1.591.60。故可用作光學零件，但它受陽光作用后，易出現發(fā)黃和混濁。PS 有主要缺點是性脆和耐熱性低。對 PS 進行改性，如橡膠改性的高抗沖PS（HIPS） ；MMA-丁二烯-苯乙烯（MBS） ；A（丙烯腈）B（丁二烯）S ，在工業(yè)上應用最廣泛的是 ABS 塑料。 優(yōu)異、持久的隔熱保溫性：擠塑板，導熱系數為0.028w/mk,具有高熱阻、低線性膨脹率的特性。其導熱系數遠遠低于其它 的保溫材料如：EPS 板、發(fā)泡聚氨酯、保溫砂漿、水泥珍珠巖等。同時由于本材料具有穩(wěn)定的化學結構和物理結構，確保本材料保溫性能的持久和穩(wěn)定。優(yōu)越的抗水、防潮性擠塑板具有緊密的閉孔結構。聚苯乙

15、烯分子結構本身不吸水，板材的正反面又都沒有縫隙，因此，吸水率極低，防潮和防滲透性能極佳。 高強度抗壓性：擠塑板由于發(fā)泡結構緊密相連且壁間無縫隙，所以其抗壓強度極高，即使長時間水泡仍維持不變。因此用作泊車平臺、機場跑道、高速公路等領域能受到良好的抗沖擊性。 防腐蝕、經久耐用性：一般的硬質發(fā)泡保溫材料使用幾年后易產生老化，隨之導致吸水造成性能下降。而擠塑板因具有優(yōu)異的防腐蝕、防老化性、保溫性，在高水蒸汽壓力下，仍能保持其優(yōu)異性能，使用壽命可達到 30-40 年。輕質、高硬度擠塑板完全的閉孔發(fā)泡結構形成輕質，而均勻的蜂窩結構造成高硬質，但又不像聚氨酯發(fā)泡、酚醛發(fā)泡那樣發(fā)脆，因此不易破損，不僅搬運、安

16、裝輕便，切割容易，用作屋頂保溫時不會影響結構的承受能力。 高品質環(huán)保型：擠塑板不會發(fā)生分解和霉變，不會有有害物質揮發(fā)，化學性質穩(wěn)定。同時在生產過程中，利用環(huán)保型原料，不產生有害氣體，沒有廢水產生，所形成的固體下腳料，可回收處理再利用，是高品質環(huán)保型產品。成型性能無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數大，易產生內應力。流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型。宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔、變形.。 可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件。脫模斜度大，頂出均勻。塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應預熱。編輯本段聚苯乙烯

17、化學性能特點塑料檢測是將塑料原料或塑料制品通過多種分離技術，利用高科技分析儀器進行檢測，而后將塑料檢測的結果通過經過技術人員的逆向推導，最終對完成對樣品未知成分進行定性、定量判斷的過程。在這個過程中技術人員除了依靠先進設備支持外，同時還必須具有豐富的行業(yè)知識和理論知識。 聚苯乙烯（PS）是一種熱塑性樹脂，由于其價格低廉且易加工成型，因此得以廣泛應用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韌接枝共聚物或與彈性體的共混體（抗沖擊聚苯乙烯 IPS）形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和熱性能上比均聚物有所提高。這幾類聚苯乙烯有多種品級，如標準 IPS 和標準透明品級、抗環(huán)境應力開裂品級（ESCR） 、耐紫外線級

18、。阻燃級、耐磨級、制輕質制件的高撓性品級、可發(fā)泡品級、超初級以及低殘余揮發(fā)分品級等。聚苯乙烯樹脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽車部件、包裝材料、玩具、建筑材料、電器和家庭用品等。 化學和塑料檢測性能： 透明 PS 粒料它是通過苯乙烯單體的加成聚合反應得到的無定形聚合物。無色、透明，光學性能極好，并有高剛性。性脆易裂、經過雙軸拉伸后才較柔軟和有韌性，透明 PS 的代表性能如下： 密度 105 g/cm3 拉伸強度 483MPa 彎曲強度 827MPa 典型收縮率 00045 in/in 熱膨脹系數 58 X 10-5in/（inc） 伸長率 23% 維卡軟化點 225F 聚苯乙烯本身耐 y

19、射線，因此 y 線照射滅菌對制品性能沒有影響。聚苯乙烯溶于芳香族溶劑和某些酮類，能溶解于甲基乙基酮。透明 PS 顆粒的熔體指數范圍是 125 g/10 min 或高于 25 g/10 min。它有耐熱高的品級（維卡軟化點達 223F） ，也有殘余單體含量低的品級。2.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析2.2.12.2.1 結構分析結構分析見零件圖，該零件總體形狀為圓形。尺寸如圖；上表面有一個圓滑曲面。就此看來，模具設計時無須設置復雜機構，該零件屬于中等復雜程度。2.2.22.2.2 尺寸精度分析尺寸精度分析技術要求中提出該塑件的尺寸公差 IT3（SJ137

20、2-78） 。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。2.2.32.2.3 表面質量分析表面質量分析該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤，沒有特別高的表面質量要求，所以比較容易實現。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。2.2.42.2.4 計算塑件的體積和重量計算塑件的體積和重量計算塑件重量是為了選用注射機及確定模具型腔數。根據設計手冊可查得 PS 的密度為 =1.05g/cm成型收縮率成:0.30.8% 成型溫度：180200。計算塑件的體積：V=9.262cm（通過三維軟件計算得到）計算塑

21、件重量：W=V9.262cm1.05g/cm=9.7g考慮到塑件結構不太復雜，需求量中等固采用一模 2 件的模具結構，考慮其外形尺寸、注射時所需壓力和工廠現有的設備等情況，初步選用注射機為 SZ-200/60。2.2.52.2.5 塑件注射工藝參數的確定塑件注射工藝參數的確定查找塑料模設計手冊和參考工廠的實際應用的情況，PS 的成型工藝參數可作如下選擇。試模時，可根據實際的情況作適當的調整。注塑機類型螺桿式 螺桿轉速/(r/min)400噴嘴形式/溫度 直通式170180料筒溫度/78前段180200中段 165180后段150170模具溫度/5080注射壓力/mpa 60100保壓力/mpa

22、3050注射時間/s2090高壓時間/s 05冷卻時間/s20120成型周期/s50200第第 3 3 章章 注射模的結構設計注射模的結構設計注射模結構設計主要包括：分型面選擇、模具型腔數目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置設置、模具工作零件的結構設計、側向分型與抽芯機構的設計、推出機構的設計等內容。3.1 型腔數目的確定型腔數目的確定該塑件精度要求不高，但需求量中等，固應選多腔模更為合適。它可以提高生產效率，降低塑件的整體成本。生產經驗表明，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度將降低 4%。按注射機的最大注射量計算型腔數目 型腔數目 nn(Kmp-m1)/m式中 K:注射機最大注射量

23、的利用系數，取 0.8mp：注射機最大注射量，gm1：澆注系統凝料量，gm：單個塑件的質量，g經過估算得 n 取 2，采用一模 2 件的形式。3.2 型腔的分布型腔的分布由于型腔的排布與澆注系統密切相關的，所以在模具設計時應綜合加以考慮。型腔的排布應使每個型腔都能通過澆注系統從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻地充填每個型腔，從而使各個型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定。3.3 分型面的設計分型面的設計模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。分型面與模具的整體結構、澆注系統的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，因此分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵步驟。應根據

24、分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件表面質量無特殊要求，結構也比較簡單，固選平直分型面。如圖 3 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：（1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處。（2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。（3）保證塑件的精度要求。（4）滿足塑件的外觀質量要求。（5）便于模具加工制造。（6）對排氣效果的影響。3

25、.4 澆注系統設計澆注系統設計澆注系統是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。普通澆注系統一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四個部分組成。澆注系統的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、內外部質量及模具結構、塑料的利用率等有較大的影響。對澆注系統進行設計時，一般應遵循如下基本原則。(1).了解塑件的成型性能(2).盡量避免或減少產生熔接痕(3).有利于型腔中氣體的排出(4).防止型芯的變形和嵌件的位移(5).盡量采用較短的流程充滿型腔(6).流動距離比和流動面積比的校核3.4.13.4.1 主流道主流道主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的

26、塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，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。根據設計手冊查得注射機噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端孔徑：；mmd40噴嘴前端球面半徑：；mmR120根據模具主流道與噴嘴的關系R=mmR10mmdd5 . 00取主流道球面半徑 R=13mm；取主流道的小端直徑 d=4.5mm.為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其錐度為，02經換算得大端直徑 D=8.5mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑 r=3mm 的圓弧過渡。3.4.23.4.2 分流道設計分流道設計分流道是指主流道

27、末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道的作用是改變熔體流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。設計時應注意盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。分流道的形狀及尺寸，應根據塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀不算太復雜，熔料填充型腔比較容易。根據型腔的放置方式可知分流道的長度不長，為了便于加工起見，選用形狀為圓形分流道，查塑料模設計手冊得 R=3mm。塑料迅速冷卻，只有內布的熔體流動比較理想，因此分流道表面粗糙度一般取1.6mmaR3.4.33.4.3 澆口形式及位置的選擇澆口形式及位置的選擇澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。

28、澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否完好、高質量地注射成型。澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩大類。按澆口的結構形式和特點，常用的澆口可分為以下幾種形式。(1).直接澆口(2).中心澆口(3).側澆口(4).環(huán)形澆口(5).輪輻式澆口(6).爪形澆口(7).側澆口(8).側澆口按此零件對外表面的要求:該零件的表面要求沒有明顯的缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤。模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊?/p>

29、塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：(1)澆口應開設在塑件壁厚最大處。(2)必須盡量減少熔接痕。(3)應有利于型腔中氣體排出。(4)考慮分子定向影響。(5)避免產生噴射和蠕動。(6)澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。(7)盡量縮短流動距離。綜合以上分析，澆口選擇側澆口位置見圖 4。圖 4 澆口的位置3.4.43.4.4 剪切速率的校核剪切速率的校核生產實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率 R=、澆口的剪切速率 R=時，所成型的塑件質量最132105108 . 5S5410101S好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據，可用以下經驗公

30、式表示： 33 . 3RqRv式中 q 體積流量（CM /S） ；R 澆注系統斷面當量半徑v33n（CM） 。3.4.53.4.5 主流道剪切速率校核主流道剪切速率校核Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5 （CM /S）主v公3 T 注射時間：T=2.5（S） ； R 主流道的平均當量截面半徑：R =0.538（CM） nn421dd d 主流道小端直徑 ， d =0.63 （CM） ； d主流道大端直徑，112d=1.2（CM）2R= 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S主33 . 3nvRq31510 1.4710 510 (滿足條件)2333.4.63

31、.4.6 澆口剪切速率的校核澆口剪切速率的校核R= =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S澆33 . 3nvRq1其中：澆口面積 S=/4(D22-D12),當量面積 S=R 所以 R=7mm。 2當n當n單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模 2 腔，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易， ，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。從以上的計算結果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。3.5 成型零件結構設計成型零件結構設計3.5.13.5.1 定模的結構設計定模的結構設計根據模具的結構形式，考慮加

32、工的難易程度和材料的價值利用等因素，定模的結構很簡單，加工沒有特別的困難，所以定模芯采取整體式結構，其結構見總裝圖。3.5.23.5.2 動模的結構設計動模的結構設計成型塑件內表面的零件稱凸?；蛐托?，主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯和螺紋型環(huán)等。對于結構簡單的容器、殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主體部分內表面的零件稱主型芯或凸模，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。主型芯的結構設計按結構主型芯可分為整體式和組合式兩種組合式結構：為了便于加工，形狀復雜型芯往往采用鑲嵌組合式結構。這種構是將型芯單獨加工后，再鑲入模板中。所以我們采取動模型芯采取組合式結構，將型芯割開以便加工。其凸模型芯凹模的結構

33、形式另見模具總裝圖。第第 4 4 章章 模具設計的有關計算模具設計的有關計算本成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。查表得 PS 收縮率為 Q=0.30.8%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=0.55%，考慮到工廠模具制造的現有條件，模具制造公差取 z=/3。4.1 型腔和型芯工作尺寸計算型腔和型芯工作尺寸計算（1）型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率 S，塑件的基本尺寸 Ls 是最大的尺寸，其公差為負偏差。塑件基本尺寸，查表得mmLs361，即故：09. 0103. 01zzcpssMSLLL431 =03. 009. 0

34、430055. 03636 =03. 00134.36（2）型芯的徑向尺寸 塑件基本尺寸，查表得mmLs10203. 0,09. 0z2故 zcpssmSLLL432 =03. 0343.10 4.2 型腔側壁厚度計算型腔側壁厚度計算 (1)凹模型腔側壁厚度計算凹模型腔為組合式型腔，按強度條件計算公式SR-r=r(/-2p)1/2-1 進行計算。式中各參數分別為：p=50Mpa(選定值)；=0.05mm；=160MPar=28mmSR-r=r(/-2p)1/2-1=28(160/160-250)1/2-116.8mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數，所以凹模型腔側壁厚度為 17。(2

35、)凹模底板厚度計算按強度條件計算，型腔地板厚為：p=50 Mpar=28mm=160MPah1.22pr2/1/21.2250282/1601/217.3mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數，所以凹模型腔側壁厚度為 18mm。4.3 模具加熱和冷卻系統的計算模具加熱和冷卻系統的計算本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統,是否需要冷卻系統可作如下設計計算。設定模具平均工作溫度為 60C，用常溫 20C 的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為 25C，產量為（初算每 1min1 套）1.05kg/h。塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空

36、氣中的模具熱量及模具傳給注射機熱量的差值，即為用冷卻水擴散的模具熱量。假如塑料樹脂在模內釋放的熱量全部由冷卻水傳導的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計算。根據體積流量的公式得：qv=Mq/60c（1-2）=（1.252.5）/604.451（25C-20C）=0.35m3/minQv：冷卻水體積流量，m3/minM：單位時間注射入模具內的樹脂質量，kg/hQ：單位時間內樹脂在模具內釋放的熱量，J/kgC：冷卻水的比熱容，J/(kg.k)：冷卻水的密度，kg/m31：冷卻水出口處溫度，C2：冷卻水入口處溫度，C由體積流量 qv 查設計手冊可知所需的冷卻水管直徑為 6

37、mm。4.3.14.3.1 塑料熔體釋放的熱量塑料熔體釋放的熱量Q =nG C (t t )1S10=60236.2101.65（22060）3=3365.02KJ/h式中：n每小時注射次數， n=60 （次） ；G每次的注射量(KG)， G=217.610；3C 塑料的比熱容(KJ/KG)，C =1.9；SSt 熔融塑料進入型腔的溫度，t =220；11t 塑件脫模溫度，t =60。004.3.24.3.2 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱高溫噴嘴向模具的接觸傳熱Q =3.6A(t t )2Z12=3.6415310130（22050）6=325.12 KJ/h式中：A 注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面

38、積（m ） ，Z2A =406910m （A =4R =43.1418 =406910m ，R=18mm 注塑機Z62Z2262噴嘴球半徑， ） ；金屬傳熱系數 =140(W/ m)；2t 模具平均溫度 t =50 ；22t 熔融塑料進入型腔的溫度 t =220。114.3.34.3.3 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量注射模通過自然冷卻傳導走的熱量Q=hA ( t t )對1m2343=5.760.12（5020）43=104KJ/h 式中：h 傳熱系數（KJ/ m h ） ，h =4.15（h =4.27(0.25+1211)= 4.27（0.25+）= 6.15） ；2360300t 36

39、050300A 兩個分型面和四個側面的面積 m2，A =0.203【A =（A）+ (A)mmm1m2mnk = 0.075+0.350.78=0.41，A=2BL=225023010=0.081m ； A1m62=4BH =422025010=0.22m ） ；2m62t 模具平均溫度，t =50；22t 室溫，t =20。33Q=20.8 A() () 輻2m2273100t43273100t4=20.80.220.8（） （） 273501004273201004=128.7 KJ/h式中: 輻射率，一般表面=0.80.9；A=0.22； 2mQ=hA( t t )h臺2接232= 51

40、20.0274（5030）=453.94 KJ/h式中:傳熱系數h =502KJ/(mh )；22 A 模具與工作臺的接觸面積 m ，A=0.0484；接2接從計算的結果看，工作臺散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說明了 Q的計算結果錯誤。這是因為有關 Q的計算參考資料很臺臺少，計算中有很多地方不規(guī)范。簡單的計算以塑料熔體釋放出的熱量 Q 為總熱1量，這些熱量全部由冷卻介質帶走，這些熱量應分別由凹模和型芯的冷卻系統帶走，實驗表明，約 1/3 的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應由冷卻系統帶走的熱量：Q=（Q + Q ）（Q+ Q+ Q）冷12對輻臺由于現在無法得到 Q的

41、正確值，所以計算以簡單計算原則，取 Q= Q 。臺總14.44.4 模具閉合高度的確定模具閉合高度的確定圖 8 總裝圖因而模具的閉合高度：H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7331mm4.4.14.4.1 由鎖模力選定注射機由鎖模力選定注射機F鎖F脹=A分P型 =P型24D=1/43286.22 （KN）式中 F鎖:注射機的鎖模力（N） ； A分:塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和；P型:型腔壓力，取P型=25MP ； D取的是塑件的最大直徑。a結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為國產注射機SZ-200/60，其主要技術參數如下表所示。表 2-1 注射機參

42、數型號SZ-200/60螺桿直徑（mm）35注射容量（cm3或 g）200注射壓力（N/cm3）150鎖模力 （KN）600最大注射面積（cm2）14.05模具厚度（mm）170300模板行程（mm）300噴嘴球半徑（mm）10噴嘴孔直徑（mm）4噴嘴伸出量（mm）20頂出行程（mm）80外形尺寸（m * m * m）3.9 X 1.3 X 1.84.4.24.4.2 最大注塑量的校核最大注塑量的校核為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的 35%75%范圍內，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在 50%

43、80%。 滿足要求。4.4.34.4.3 鎖模力的校核鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： FK AP分型 1.351/43288.22KN因此鎖模力滿足要求。式中 :F 注塑機額定鎖模力：1600KN； K 安全系數，取 K=1.2； 4.4.44.4.4 塑化能力的校核塑化能力的校核由初定的成型周期為 60 秒計算，實際要求的塑化能力=成型周期每次實際注射量即：226.3/60=7.5（g/s） ，遠小于注塑機的塑化能力 22.2（g/s） ，說明注射機能完全滿足塑化要求。 第第 5 5 章章 繪制模具總裝圖繪制模具總

44、裝圖本模具的總裝圖如圖所示，其工作原理：模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模部分固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將熔料經流通注入型腔，經保壓，冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動板一起運動漸漸將分型面打開，當分型面打開完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機頂桿的作用下，頂桿通過推件板將塑件和凝料系統頂出，與此同時由于采用的是側澆口，在頂出的瞬間，塑件和凝料分開。此時塑件自動脫落，實現全自動脫模。合模時，隨著分型面的閉合復位桿將頂桿復位，模具閉合，等待下一次的動作。圖 9 總裝圖第第 6 6 章章 抽芯系統設計抽芯系統設計側向分型與抽芯機構用來成形制品側壁的內外側孔和

45、凹槽，該類機構活動零件多，動作復雜，為保證該機構能可靠，靈活和高效地工作，它們應具有以下基本功能：a.在保證不引起塑件變形的情況下準確的抽芯和分型；b.運動靈活，動作可靠；c.具有必要的強度和剛度；d.配合間隙和拼縫線不溢料；這樣既保證塑件必要的尺寸精度，又可以保證模具具有較長的工作壽命。此外，側向分型和抽芯機構結構比較復雜，設計時應充分考慮制造和裝配的難易程度。6.1 側向分型與抽芯機構的分類側向分型與抽芯機構的分類側向分型與抽芯機構類型很多，按動力來源可分為三種：a.機動側抽芯借助注塑機的開模力或頂出力進行模具的側向分型與抽芯，該機構經濟性好，實用性強，效率高，動作可靠，故應用最廣泛。機動

46、抽芯按結構形式可分為下列幾種：(1)斜導柱分型抽芯分型抽芯；(2)彈簧分型抽芯；(3)斜滑塊分型抽芯；(4)彎銷分型抽芯；(5)齒輪齒條分型抽芯；(6)其他形式抽芯機構；其中尤以斜導柱分型抽芯機構最為常用。b.液壓側抽芯借助液壓裝置進行模具的側向分型與抽芯及其復位，特點是抽拔距離長，但動作靈活，常在大型注塑模具中使用。c.手動側抽芯采用手動側抽芯的模具結構簡單，其效率低，勞動強度大，抽拔力有限，只在特殊情況下使用。6.2 側向分型與抽芯機構的設計側向分型與抽芯機構的設計本設計采用斜導柱分型斜導柱抽芯機構由斜導柱，滑塊，側型芯，壓緊塊及滑塊定位裝置等組成，其特點是結構緊湊，制造方便，動作安全可靠

47、。故其應用較廣，特別是在抽芯距離較短和抽拔力不太大的情況下更為適用。斜導柱抽芯機構主要由開模力通過斜導柱作用于滑塊上的分力驅動其朝一定的方向運動。a.斜導柱設計：計算抽拔力:（5-1）09.8QuChP式中 Q抽拔力（N） ；u塑料對金屬的摩擦系數，u=0.3；C型芯成型部分斷面的平均周長（） ；h型芯被塑料包緊部分的長度（） ；P0塑料對型芯單位面積的包緊力（/2） ；一般取 P0=80120/2。代入數據得：Q=698(N)計算抽芯距：S=S1+23式中 S抽芯距（）S1取出塑件的最小尺寸（）代入數據得 S=16.5+2=18.5斜導柱傾角:斜導柱的傾角越小，斜導柱受力狀況越好,由于抽芯距

48、大，因此取傾斜角 a=20。斜導柱直徑：根據抽拔力 Q 和傾斜角 a 由表查得斜導柱直徑 d=16。斜導柱長度: costan(10 15)11822sinDdSLTanahaamma （5-2）斜導柱其固定的模板之間采用過渡配合 H7/m6。斜導柱與滑塊上斜道孔之間可以采用較松的間隙配合 H11/b11。b.導滑槽設計斜導柱驅動滑塊是沿著導滑槽移動的，故對導滑槽提出如下要求：1)滑塊在導滑槽內運動要平穩(wěn)，無上下竄動和卡緊現象；2)滑塊與導滑槽間應上，下與左，右各有一對平面呈過度配合，配合精度可選 H7/e6，其余各面均應留有間隙；3)導滑槽應有足夠的硬度（HRC52HRC56）c.楔緊塊設計

49、：楔緊塊的作用:1)注射時，型腔里的塑料熔體以很高的壓力作用在側型芯上，特別是當側型芯的面積較大時，將產生一個很大的側推力。這個力通過滑塊傳給斜導柱，會使斜導柱產生彎曲變形。因為計算斜導柱直徑時只考慮了抽拔力的影響并未將這個側推力的影響估計在內，因此必須另加閉鎖裝置即壓緊塊來承受這個側推力。2)由于斜導柱與滑塊的配合間隙較大，故合模后靠斜導柱不能保證滑塊的精確位置。側型芯的準確位置要靠精確加工的壓緊塊來保證。設計要點：壓緊塊的斜角應略大于斜導柱的傾斜角，一般 a 大于斜導柱傾斜角 2030.d.滑塊設計滑塊分為整體式和組合式，本設計采用的是整體式，即在滑塊上直接制出側向型芯,整體式結構簡單,配

50、合精度高.第第 7 7 章章 裝配運動過程裝配運動過程模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模部分固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將熔料經流通注入型腔，經保壓，冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動板一起運動漸漸將分型面打開,同時斜導柱帶動滑塊側向運動，當分型面打開完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機頂桿的作用下，通過推板將塑件和凝料系統頂出，與此同時由于采用的是側澆口，在開模的瞬間，塑件和凝料分開。此時塑件自動脫落，實現全自動脫模。合模時，隨著分型面的閉合復位桿將頂桿復位，模具閉合，等待下一次的動作。 總結與展望總結與展望當今制造業(yè)正向著數字化、全球化、網絡化的方向發(fā)展，產品的生命周期越來越短，新產品的上市速度越來越快。模具是制造業(yè)的基本工藝設備，模具設計及制造效率對產品的開發(fā)效率有著決定性的影響