《瓶蓋注塑模具各個系統(tǒng)的設(shè)計》9800字（論文）

在此式中,H作為型腔深度尺寸(mm)，H作為塑件高度公稱尺寸(mm)，其它的符號意義同（1）所訴。3.2.4型芯成型零件尺寸計算（1）型芯徑向尺寸計算此次型芯徑向尺寸的計算應(yīng)該采用平均尺寸法，其公式如下：（3-5）在此式中，L作為型芯徑向尺寸(mm)，δ作為型芯制造公差(mm),其他符號意義同上所訴。由此，型芯徑向尺寸計算為：（2）型腔模具深度的尺寸計算此次型芯深度尺寸應(yīng)該采用平均尺寸法，其公式如下：（3-6）在此式中，H作為塑件孔深度尺寸(mm),H作為型芯深度尺寸，其他的符號意義同上所訴。3.2.6模具成型零件的強(qiáng)度校核（1）強(qiáng)度和剛度的校核要素傳統(tǒng)的意義上模具的強(qiáng)度就是指模具的剛度還有強(qiáng)度。在模具加工產(chǎn)品過程中，這些產(chǎn)品都是有剛度和強(qiáng)度等技術(shù)要求的，只有在確保模具的強(qiáng)度和剛度之后，它才能夠進(jìn)行正常生產(chǎn)工作的。（2）模具型腔側(cè)壁以及底板厚度的計算實際生產(chǎn)中，在對加工的塑料產(chǎn)品注塑成型的時候，型腔里面承受最大的是塑料熔體的壓力，所以此時模具的型腔里面的強(qiáng)度以及剛度是非常大的。如果底板和型腔的厚度不足，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)里超過型腔材料本身的許用力[σ]的時候，就會出現(xiàn)非常嚴(yán)重的質(zhì)量問題。因此我們必須校核型腔的剛度和強(qiáng)度。因為本模具采用的是模仁結(jié)構(gòu)，所以模仁的力學(xué)計算應(yīng)該按組合式矩形型腔來進(jìn)行計算，但是設(shè)計目標(biāo)是異性，即使是計算也不可能得到完全準(zhǔn)確的計算出結(jié)果來，所以我們按照最大可能不滿足條件的區(qū)域來計算。再經(jīng)過分析本模具屬于中小型模具，所以就按強(qiáng)度條件來設(shè)計，然后再按剛度條件來校核。此模仁側(cè)壁厚度強(qiáng)度計算采用組合式型腔側(cè)壁厚度以長邊為計算對象(3-7)這個模仁是采用預(yù)硬化鋼718H的，此式中σ=290~330Mpa，P作為型腔壓力，一般都取值25~40Mpa,而在本設(shè)計計算中取P=35Mpa；H作為模仁的總高度，S作為模仁側(cè)壁厚度。此模仁側(cè)壁厚度的剛度校核：(3-8)式中此模具中，主要采用了包夾滑塊的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計，因為滑塊有斜度，不便于計算。但是所有的力都是由外面的動模板以及定模板所承受，所以這次計算校核本質(zhì)上是對定模板以及動模板的側(cè)壁計算的校核。在經(jīng)以上的計算后，得到側(cè)壁厚度必須要達(dá)到68.86mm以上，而我們這次設(shè)計中的側(cè)壁厚度達(dá)到102mm，因此本模側(cè)壁厚度的剛度完全足夠滿足要求。3.2.7塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計在上訴設(shè)計中，塑件在經(jīng)過充填冷卻成型收縮以后，就會對型芯產(chǎn)生一種包裹力，會包緊在型芯的上面，所以就需要采用頂出機(jī)構(gòu)來進(jìn)行脫模。一般來說，脫模力指的就是在頂出機(jī)構(gòu)的瞬時的頂出作用力。所以說脫模機(jī)構(gòu)需要滿足塑件的頂出要求。（1）塑件脫模機(jī)構(gòu)的選用原則塑件推出機(jī)構(gòu)在注塑模具設(shè)計中是非要重要的一點。而且旋轉(zhuǎn)脫螺紋機(jī)構(gòu)是依賴著旋轉(zhuǎn)力來使塑件可以順利脫出的，一般來說它的動力來源分為以下幾種：1）機(jī)動推出機(jī)構(gòu)，是依靠著注塑機(jī)開模以及合模時運動方向的橫向拉力或者推力，再通過傳動裝置來使橫向力變化成旋轉(zhuǎn)力以此來實現(xiàn)塑件的自動脫模。設(shè)計的時侯一定要考慮清楚注塑機(jī)的行程是否滿足以上條件。2）液壓推出機(jī)構(gòu)，通常都是采用液壓馬達(dá)、液壓油缸又或者來福桿通過齒輪或鏈條的方式，將橫向的力轉(zhuǎn)換為塑件所需要的旋轉(zhuǎn)力。而且這種方式不需要考慮注塑機(jī)行程，所以說這種方式實際應(yīng)用時范圍更廣。（2）塑件自動脫螺紋機(jī)構(gòu)具體設(shè)計1）來福桿傳動裝置的布置要綜合模具來設(shè)計頂出系統(tǒng)，而且要結(jié)合塑件自身的結(jié)構(gòu)特點來合理的設(shè)計脫螺紋裝置，它的具體的分布如圖3-6所示。 圖3-6來福桿及傳動裝置2）模具中螺紋機(jī)構(gòu)的原理如圖3-6所示，來福桿固定在定模部分，開模的時候來福桿帶動著直齒輪2一起轉(zhuǎn)動，所以直齒輪橫向旋轉(zhuǎn)，又將恒向力通過直齒輪2轉(zhuǎn)變成為旋轉(zhuǎn)力。主傳動軸和直齒輪跟直齒輪1同軸，這實現(xiàn)了相同角度旋轉(zhuǎn)，而且又同時帶動了直齒輪1的轉(zhuǎn)動，所以直齒輪1與螺旋型芯同軸固定，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)自動脫螺紋。3）模具中螺紋型芯的設(shè)計如圖3-6所示，采用了圓形截面的螺紋型芯，零部件的加工精度直接影響著一個完整配合一般為H9/f9或者H8/f8，PS塑料的溢料間隙在0.04?0.06mm之間。3.3模具溫度系統(tǒng)的設(shè)計3.3.1模具中溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的注意事項（1）如果在注塑成型的時候發(fā)生材料溫度不夠的情況，這時就需要增加一個模具的加熱裝置。（2）如果發(fā)生成型塑件的壁厚過大的情況，為了防止收縮，就要考慮增加一個加熱裝置。（3）如果發(fā)現(xiàn)成型溫度超過了材料要求的溫度，這時就必須要增加一個模具冷卻裝置。（4）在一般的情況下，做熱塑性材料成型的時候，都需要設(shè)計一個冷卻系統(tǒng)，用來快速降低模溫，從而縮短它的生產(chǎn)周期，以提高生產(chǎn)效率。3.3.2模具中冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要求（1）冷卻水管之間的距離需要基本保持一致，而且塑件與水管之間的間距也要盡量的保持一致，保持排布均勻，形狀也盡最大可能的保持一致。（2）冷卻水管的直徑一般都在6-14mm之間取值，而且冷卻水管和產(chǎn)品之間的間距需要保證在15-30mm之間，因為如果間距太近的話，產(chǎn)品冷卻會過快，但是如果太遠(yuǎn)的話，冷卻效果又不理想。（3）冷卻水管首先就要避開那些澆注系統(tǒng)的澆口和流道，這樣可以避免因為澆注系統(tǒng)過快的冷卻而損失部分壓力以及射速。（4）冷卻水管還要考慮塑件成型的時候熔接線的位置，而且盡量不要設(shè)置在有熔接線的位置。（5）冷卻水管的整體要形成一個閉合的回路，而且還需要重點實現(xiàn)不同零件之間的聯(lián)通，以保證不同零件之間的密封性，這種通?？梢允褂梅浪磉B接，可以用水道止水栓來實現(xiàn)水道末端的封閉。（6）為了不影響員工的調(diào)試與操作，冷卻水嘴的接頭端要盡最大可能的設(shè)置在操作人員的背面。（7）為了方便注塑工藝的調(diào)試以及優(yōu)化、控制注塑工藝生產(chǎn)時所造成的產(chǎn)品缺陷和不良，定模部分與動模部分最好能夠分別的、獨立的設(shè)計冷卻水道。（8）在設(shè)計模具的冷卻水管方面，一定要考慮到加工的便利性。因為一般都是采用麻花鉆、深孔鉆等來加工，所以一定要考慮到機(jī)床的加工性以及麻花鉆的直徑等等因素。3.3.3模具中冷卻水道的形式類型在模具中，冷卻水道最后肯定要形成一個完整的閉合回路，這是因為要讓各個區(qū)域都要冷卻均勻。在日常生產(chǎn)中，最常見的方式有串聯(lián)式、直通式、并聯(lián)式、環(huán)繞式、水塔式（水井式）、噴泉式、多層循環(huán)式、側(cè)面環(huán)繞式以及平面螺旋式。在此次模具的設(shè)計中，結(jié)合了模具的結(jié)構(gòu)形式以及塑件的結(jié)構(gòu)特點，又考慮到了澆注系統(tǒng)和成型系統(tǒng)，所以采用了環(huán)繞式冷卻水道，如下圖3-7所示。圖3-7模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計3.3.4模具中冷卻水道的計算校核經(jīng)過查注塑模具設(shè)計指導(dǎo)手冊，又結(jié)合熱平衡公式得到：在額定的時間內(nèi)，在塑料材料固化時候，其釋放出來的熱量約等于冷卻水道整體流動過程中其增加的熱量,由此校核公式：（3-9）在此公式中，qv是冷卻水的體積流量（M/Min），單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料重量（㎏/Min）為W，Q1作為單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量（KJ/kg），冷卻水密度為r，冷卻水的比熱容為c1，q1作為冷卻水出口溫度，冷卻水入口溫度為q2。（1）校核這個塑料產(chǎn)品在型腔中冷卻成型，其一個小時內(nèi)放出來的熱量Q根據(jù)正常的注塑條件，其取值如下：注塑時間t=2s；當(dāng)冷卻水道進(jìn)入型腔得到時間t=20s；模具注塑成型保壓時間為t=15s；而人工或者機(jī)械臂取出產(chǎn)品的時間為t=3s；所以一個完整的注塑周期的總時間應(yīng)該為t=40s；我們假設(shè)，在一般恒溫的條件下，其進(jìn)入模具型腔的冷卻水初始溫度是20攝氏度，其從模具型腔出來之后的冷卻水溫度為28攝氏度，而且冷卻水是連續(xù)不間斷的流動狀態(tài)，那么其一個小時內(nèi)的成型次數(shù)次；由此可以得到：（3-10）其根據(jù)材料在單位時間內(nèi)所釋放出來的熱量為Q=5.9×10KJ/H，所以可以得到：(2)模具中冷卻水的流出體積量根據(jù)以上結(jié)論校核公式：（3-11）(3)校核冷卻水管的直徑通過查閱塑模具設(shè)計指導(dǎo)手冊，以及結(jié)合冷卻水的流出體積量，可以得到冷卻水管的直徑為8mm。4模具的標(biāo)準(zhǔn)模架與注塑機(jī)的選用4.1模具標(biāo)準(zhǔn)模架的選用4.1.1選用模具的標(biāo)準(zhǔn)模架的方式可以按照以下方法進(jìn)行（1）一定要考慮到澆注系統(tǒng)的特點，從而可以確定模架的基本類型。（2）一定要結(jié)合型芯、型腔的外部長寬高的尺寸。首先來確定模板的長寬高尺寸。（3）一定要考慮到塑件的頂出行程，以此來確定墊塊的高度。最后，綜合以上的幾點因素，經(jīng)過查表來確定標(biāo)準(zhǔn)模架的型號以及規(guī)格。在實際生產(chǎn)過程中，還需要考慮到整套模具的實際結(jié)構(gòu)形式來綜合選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的型號。4.1.2模架型號的確定可以根據(jù)以下的方式來進(jìn)行選擇模架型號模架長度=型腔長度+（50-80）mm≈400mm模架寬度=型腔寬度+（50-80）mm≈350mm定模板高度=型腔高度+（30-50）mm≈70mm動模板考慮=型芯高度+（40-60）mm≈80mm墊塊高度=頂出行程/0.8+面針板厚度+底針板厚度+垃圾釘高度≈90mm經(jīng)過綜合上述的數(shù)據(jù)，以及結(jié)合澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，選擇了一個FAI3540-A70-B80-C90-L340型號的標(biāo)準(zhǔn)模架，但是由于本次設(shè)計結(jié)構(gòu)的特殊性，所以模架有了一定的變動，變動后的模架的簡圖如圖4-1所示。圖4-1模架基本結(jié)構(gòu)形式4.2注塑機(jī)的選擇與校核4.2.1初選注塑機(jī)型號為了讓注塑機(jī)和注塑模具能夠相互的配合，做了大量的準(zhǔn)備工作，其中既有相關(guān)的安裝尺寸的校核，也有包括了注塑量、注塑壓力、頂出脫模行程等等參數(shù)的校核。在此次設(shè)計之中，我們結(jié)合注塑模具的尺寸大小以及注塑量等要求進(jìn)行了初步的選擇注塑機(jī)。然后再對注塑機(jī)中的參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的校核。在此次設(shè)計中，初選注塑機(jī)的型號為HT120X2B，這個注塑機(jī)的參數(shù)表如下表4-1注塑機(jī)參數(shù)型號單位160×2C160×2B160×2A參數(shù)螺桿直徑mm484540理論注射容量cm3364320253注射重量PSg331291230注射壓力Mpa140159202料筒加熱功率kW9.3螺桿轉(zhuǎn)速r/min0~230注射行程mm201允許最大模具厚度mm500拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)mm455×455鎖模力KN1600移模開距(最大)mm920移模行程mm420允許最小模具厚度mm180液壓頂出桿數(shù)量PC5液壓頂出力kN33液壓頂出行程mm140機(jī)器尺寸(長×寬×高)m5.4×1.45×2.05油箱容積l240油泵電動機(jī)功率KW18.5最小模具尺寸(長×寬)mm320×320機(jī)器重量t54-2.2校核模具中的注塑機(jī)數(shù)據(jù)（1）校核模具中的注塑機(jī)注塑量：查閱資料可以知道，其需要滿足以下公式：（4-1）經(jīng)過查閱注塑機(jī)參數(shù)表，可以確定注塑機(jī)的額定注塑量是320cm3，所以足夠滿足注塑量的要求。（2）校核壓力：經(jīng)過查閱注塑機(jī)參數(shù)表，可以知道注塑機(jī)的額定注射壓力為159Mpa，而且此次選擇的材料，其注塑壓力范圍值在100-130Mpa之間，也滿足了注塑壓力的要求。（3）校核模具安裝尺寸：經(jīng)過查閱注塑機(jī)參數(shù)表，可以知道注塑機(jī)的拉桿內(nèi)間距尺寸為455x455mm，而且此次設(shè)計的模具外形尺寸是400x400mm，完全滿足長寬尺寸的要求。經(jīng)過查閱注塑機(jī)參數(shù)表，可以知道注塑機(jī)的容模厚度在之間取值，而且此次設(shè)計的模具總高度是400mm，完全滿足高度要求。綜上所訴，模具長寬高的安裝尺寸要求在注塑機(jī)的安裝尺寸的范圍內(nèi)。（4）校核移模行程在注塑機(jī)生產(chǎn)的時候，不僅要頂出塑件，還要把模具給打開來，讓機(jī)械臂或者人工可以取出塑件，其根據(jù)以下公式校核，又查表注塑機(jī)總的開模行程為420mm；（4-2）在此式中,H作為推出距離，包括澆筑系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度為H，所以，所以其完全滿足開模行程的要求。（5）校核注塑機(jī)鎖模力公式如下（4-3）在此式中，F(xiàn)作為注塑機(jī)的額定鎖模力，型腔數(shù)量為n，P作為平均型腔成型的壓力，取值范圍查表后，取為30Mpa，A作為塑件在其分型面上的投影面積，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A。經(jīng)過校核計算，此數(shù)據(jù)完全滿足注塑機(jī)鎖模力的要求。附圖模具二維總裝圖參考文獻(xiàn)[1]高源熙,杜武青,王瑩,詹世景.基于Moldflow的生物儀器蓋板注塑模具優(yōu)化設(shè)計[J].塑料工業(yè),2019,47(01):64-68.[3]李凱,潘天奇,李野.高跟鞋鞋底的注塑模具設(shè)計[J].科技風(fēng),2019(01):3.[4]董振來,楊天朔,左強(qiáng),干旭浩.心型臺燈底座注塑模具設(shè)計[J].科技風(fēng),2019(01):8.[5]朱秀芳,楊旭宇,劉平濤.塑料液壓油箱總成結(jié)構(gòu)優(yōu)化及模具設(shè)計[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,2018,30(06):57-60.[6]孫忠剛,胡智清,熊建武,周全,陳黎明,劉