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學生畢業(yè)論文（設(shè)計） 論 文 題 目： 《糖果盒蓋模具設(shè)計》 作 者： XXX 指 導 教 師： XXX 所 學 專 業(yè)： XXXXXXXXXXXX 班 別： XXXXXXXXXXXX 學 號： XXXXXXXXXXXX 年 級： XXXXXXXXXXXXX 完 成 日 期： 201X - X - XX 目錄 摘要……………………………………………………………………………………………1 一、前言………………………………………………………………………………………1 二、塑件的工藝分析…………………………………………………………………………2 (一)、 塑件模型的建立………………………………………………………………………2 (二)、 塑件參數(shù)的設(shè)計………………………………………………………………………3 1、塑件的工藝分析……………………………………………………………………………3 2、塑件的收縮率、塑件的壁厚、脫模斜度…………………………………………………3 3、分型面的設(shè)計………………………………………………………………………………4 4、確定型腔數(shù)量以及排列方式………………………………………………………………5 三、塑料工藝參數(shù)的編制………………………………………………………………………6 (一) 、塑件注射工藝參數(shù)的確定………………………………………………………………6 1、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)…………………………………………………………7 2、查表填寫塑件模塑的工藝卡………………………………………………………………7 四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………………………8 (一) 、澆注系統(tǒng)的設(shè)計……………………………………………………………………………8 (二) 、成型零件的設(shè)計……………………………………………………………………………11 (三) 、頂出機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………………………11 (四) 、冷卻系統(tǒng)設(shè)計………………………………………………………………………………14 (五) 、導向機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………………………17 (六) 、排氣系統(tǒng)設(shè)計………………………………………………………………………………18 五、注塑成型設(shè)備的選擇……………………………………………………………………………18 (一)、計算塑件、澆注系統(tǒng)的體積………………………………………………………………18 (二)、塑件質(zhì)量的計算……………………………………………………………………………18 （三）、選擇注塑機的類型和型號…………………………………………………………………19 六、模架的選擇及校核……………………………………………………………………………20 七、模具裝配圖和零件圖…………………………………………………………………………23 致謝…………………………………………………………………………………………………24 參考文獻……………………………………………………………………………………………24 摘要 本文是通過對糖果盒蓋進行形狀尺寸分析、工藝分析以及工藝方案的確定；根據(jù)這些分析來進行注射模具的設(shè)計，確定注塑方案和模具結(jié)構(gòu)形式，工作零件設(shè)計與模架選擇；并對成型工藝等多方面分析，通過對工藝計算，制定正確加工方案，并對模具的所有成型零部件進行驗證及校核；最后根據(jù)設(shè)計來進行選擇注塑機以及繪制模具零件圖和裝配圖。 關(guān)鍵詞 注塑模 成型工藝 形狀尺寸 注塑 一、 前言 中國是制造業(yè)大國，產(chǎn)品是制造業(yè)的主體，模具是制造業(yè)的靈魂，模具的發(fā)展水平?jīng)Q定了制造業(yè)的發(fā)展水平。 隨著塑料的廣泛使用直接帶動了注塑模的飛速進步和發(fā)展。從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場，發(fā)展出口模具。隨著世界的塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預見，塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長率仍將保持上升的水平。 根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關(guān)專家預測，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導致的模具市場未來走勢的變化 由于塑模生產(chǎn)領(lǐng)域計算機應(yīng)用的獨特優(yōu)勢，以三維模型為基礎(chǔ)的以CAD/CAM/CAE技術(shù)為代表的模具計算機應(yīng)用的集成化生產(chǎn)模式獲得了快速的發(fā)展和進步。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設(shè)計已達到了70％～89％。PRO-E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計，同時可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM/CAE的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計，還可以在設(shè)計時進行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計和工藝的合理性。CAE技術(shù)在歐美已逐漸成熟。在塑料模設(shè)計中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的充模過程，分析冷卻過程，預測成形過程中可能發(fā)生的缺陷。 因此，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。 1 二、塑件的工藝分析 (一)、 塑件模型的建立 塑件2D如圖1所示： 塑件名稱 糖果盒蓋 材料 PS 厚度 上壁2側(cè)壁1 工件精度 5 圖1 塑件3D如圖2所示 2 (二)、 塑件參數(shù)的設(shè)計 1、塑件的工藝分析 （1）、塑件的質(zhì)量，不僅與模具結(jié)構(gòu)和成型工藝參數(shù)有很大的關(guān)系，而且還取決與塑件本身和結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合工藝要求。 該塑件規(guī)定采用PS材料，化學和物理特性大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。密度為1.04g/cm3。典型用途 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。 （2）、塑件的尺寸分析 這里尺寸是指塑件的總體尺寸，而不是指避厚，孔徑等結(jié)構(gòu)尺寸。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖中的尺寸行使程序，即所獲得的尺寸的準確度。 塑料尺寸的大小與塑料的流動性有關(guān)。注射成型的塑件尺寸還要受到注射機的注射量、鎖模力和模板模板尺寸的限制。 （3）、塑件的精度分析 根據(jù)使用要求確定尺寸公差，一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。該工件精度為5，該標準塑件尺寸公差的代號為M5公差等級為5級。 （4）、塑件的表面粗糙度分析 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值越低。塑件表面粗糙的高低，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般來模具表面粗糙度值比塑件的粗糙度值低1~2級。塑件的表面粗糙度可參照《GB/T14234-1993塑料件表面粗糙度標準》選取，一般 Ra1.6~0.2um之間，而PS的粗糙度值為Ra3.2。 2、塑件的壁厚、塑件的收縮率、脫模斜度。 塑件壁厚大小主要取決于塑料品種、制品大小以及注塑工藝條件。熱塑性塑料易于成型薄壁制品，壁厚可小至0.25mm，但一般不宜小于0.6~0.9mm，常選取2~4mm。塑件要求厚度：上外壁2，側(cè)壁為1。查表可得PS的收縮率為1.0060。，PS的脫模斜度為35’～ 1°。 3 3、分型面的設(shè)計 為將塑件從密閉的模腔內(nèi)取出，以及為了安放嵌件或取出澆注系統(tǒng)等，必須將模具分成兩個或幾個部分，一般將分開模具能取出塑件的面稱為分型面。分型面的選擇是一個比較復雜的問題，因為它受到塑件的形狀、壁厚、尺寸精度、表面粗糙度、嵌件位置幾其形狀、塑件在模具內(nèi)的成型位置、頂出方法、澆注系統(tǒng)的設(shè)計，模具排氣，模具制造及操作等各種因素的影響。因此，在選擇時要認真分析、綜合比較，從幾個方案中找出一個比較合理的方案。 分型面是模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件最大形處，是為了塑件和凝料取出而設(shè)計的。分型面的方向盡量與注塑成型機開模方向垂直的方向，特殊情況下采用與注塑成型機開模方向平行的方向。分型面有單分型面和雙分型面之分。 分型面選擇的原則：分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處；分型面的選取應(yīng)有利于塑件的留模方式，便于塑件順利脫模，一般都應(yīng)盡可能留在動模部分；保證塑件的精度要求；滿足塑件外觀的要求；便于模具的制造；減少成形面積；增強排氣效果。 由于本產(chǎn)品的分型面簡單，所以采用單分型面。分型面如圖3所示 圖3 4 4、確定型腔數(shù)量以及排列方式。 本產(chǎn)品是要大量生產(chǎn)，設(shè)計是采用多型腔注射模具的，所以采用了一模兩腔的方式。多型腔模具型腔的分布有平衡式排布和非平衡式排布兩種，其中平衡式排布的要求是從主流道到各個型腔分流道的長度、形狀、斷面尺寸分布對稱性對應(yīng)相等，可實現(xiàn)各型腔均勻進料和達到同時充滿型腔的目的；而非平衡式與之相反，一般以平衡式排布。排布如圖4所示。 圖4 5 三、塑料工藝參數(shù)的編制 （一）、塑件注射工藝參數(shù)的確定 （1）、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)（以下參數(shù)是根據(jù)《注塑模具設(shè)計》表1-1） 塑 料 項 目 ` ABS 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 30~60 噴嘴 形式 直通式 溫度/oC 170~180 料筒溫度/oC 前段 150~170 中段 165~180 后段 180~200 模具溫度/oC 50~80 注射壓力/Mpa 60~100 保壓壓力/Mpa 50~70 注射時間/s 20~90 保壓時間/s 0~5 冷卻時間/s 20~120 總周期/s 50~220 6 （2）、查表填寫塑件模塑的工藝卡 塑料注射成型工藝卡 資料編號 車 間 共 頁 第 頁 零件名稱 橢圓瓶蓋 材料牌號 ABS 設(shè)備型號 裝配圖號 材料定額 每模件數(shù) 零件圖號 單件重量 4.54 g 工 裝 號 材料干燥 設(shè)備 溫度/oC 80~85 時間/h 2~3 料筒溫度 (oC) 后段/oC 180~200 中段/oC 165~180 前段/oC 150~170 噴嘴/oC 170~180 模具溫度/oC 50~80 時間 注射 20~90 保壓 0~5 冷卻 20~120 壓力 注射壓力 /Mpa 60~100 背壓 /Mpa 后處理 溫度/oC 70 時間定額 輔助/min 時間/h 2~4 單件/min 檢驗 編制 校對 審核 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 7 四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （一）、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動通道。它的作用是將塑料溶體順利地充滿到型腔的各個深處，并在填充及凝固過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰的內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)其組成部分有：主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分。注射模澆注系統(tǒng)的組成如圖5所示。 圖5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模設(shè)計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型的效率和塑件質(zhì)量都有直接的影響，因此，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時必須注意幾項原則。 1. 了解塑料的成型特性； 2. 防止型芯和塑件的變形； 3. 排氣良好； 4. 減少流程及塑料消耗； 5. 修整方便，保證塑件外觀質(zhì)量。 主流道是指從噴嘴起至分流道入口處止的一段通道，它與注塑機噴嘴在同一軸心線上，熔料在主流道中并不改變方向。主流道是熔體最先經(jīng)流模具的部分，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。其作用是其截面尺寸直接影響到塑件的流動速度和填充時間。 8 為了便于塑料從主流道中拉出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角a=2°~6°,內(nèi)壁粗糙度Ra應(yīng)為0.36，主流道大端處呈圓角，其半徑常取r=1~3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過度時的阻力。主流道要和注塑機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，其半徑R2=R1+（1~2mm），其小端直徑d1=d2+(0.5~1mm)，凹坑深度常取3~5mm.所以需對塑件的成形過程及對選用的模架分析，選擇主流道。其襯套的固定用定位圈配合固定在模具的定模座板上。 主流道襯套和注塑機噴嘴的配合如圖6所示。 圖6 分流道是指主流道與澆口之間的部分，是指塑料熔體從主流道進入多腔模的各個型腔多處進料的通道，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道的要求是塑料熔體在流動中熱量和壓力損失最小，同時是流道中的塑料量最小。分流道的長度應(yīng)盡量可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗。常用的分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、和六邊形等。流道的截面積越大，壓力的損失越??；流道的表面積越大，熱量的損失越小?？芍孛嫘螤顬閳A形的分流道熱量損失小、流動阻力小、效果最佳。 圓形截面分流道的直徑一般在2~12mm的范圍內(nèi)變動，但對多數(shù)塑料來說，分流道直徑在5~6mm以下時，對流動性影響較大。ABS的流動性屬于中等，受溫度變化較大，分流道直徑取5mm。分流道表面粗糙度一般為1.25即可，分流道只設(shè)計在型腔的一面，故采用截面形狀為對半圓形的分流道。對半圓分流道其深度為0.45d=0.45×5=2.25mm。 9 分流道如圖7所示。 圖7 澆口是指流道末端與型腔之間的細短通道，亦稱內(nèi)澆口，它是澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小且最短的部分。其作用是：澆口通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過澆口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的減切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的；澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用；澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，還有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。 設(shè)計里使用側(cè)澆口，側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件側(cè)面進料。它方便的調(diào)整沖模的剪切速率和澆口封閉時間，因此國外稱之為標準澆口，它是廣泛使用的澆口形式。側(cè)澆口使用于一模多件，能大大提高效率，減少澆注系統(tǒng)的消耗量。側(cè)澆口是典型的矩形澆口，一般取寬1.5~5mm，厚0.5~2mm，長0.7~2mm。 冷料穴是用來儲藏注塑間隔期內(nèi)由于噴嘴端部溫度低造成的冷料，因冷料進入型腔會影響塑件質(zhì)量。注塑模的冷料穴，一般都設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對面的模板上，直徑宜稍大于主流道大端直徑，以利于冷料流入。冷料穴并非所有注塑模都需要開設(shè)。有時由于塑料的性能和注塑工藝的控制，很少產(chǎn)生冷料，或是塑件要求不高，以及模具本身結(jié)構(gòu)即澆注系統(tǒng)的不同形式，可以不設(shè)置冷料穴。 10 （二）、成型零件的設(shè)計 構(gòu)成模腔的成型零件包括型腔和型芯以及各種活動鑲件等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與制品間還要發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度；此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 (1）型腔 型腔是成型塑件制品外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩類。所以，此處采用式組合式凹模。 型腔設(shè)計見凹模零件圖附件 (2）型芯 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。主要有主型芯和小型芯。對于簡單的容器，如殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主要部分內(nèi)表面的零件稱主型芯，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。此處采用組合式。 型芯設(shè)計見凸模零件圖附件 (三)、頂出機構(gòu)設(shè)計 在塑料成型模具中,完成將塑件從模具型腔或型芯上完整的取出的裝置稱為頂出機構(gòu),即脫模機構(gòu)。 頂出機構(gòu)一般由頂出、復位和頂出導向等三大零部件組成。 頂出機構(gòu)的設(shè)計規(guī)則： 1、盡量設(shè)法使塑件留于動模； 2、保證塑件不變形不損壞完整脫出； 3、盡量不損壞塑件的外觀； 4、結(jié)構(gòu)可靠； 5、每副模具的推桿的直徑相同，方便加工； 6、塑件推出模具10mm左右，對型腔斜度較大者，頂出塑件深度2/3即可。 11 頂出力的計算： 將塑件從抱緊的芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力。脫模力主要是由于塑件收包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力，而對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時，大氣壓力也是脫模阻力的一大組成部分，而本次設(shè)計有通孔，故可不計 大氣壓力。單個塑件所需的脫模力為： F=AP（cos-sin） =0.013x1.2x107x(0.2-0.017) =28548 N 所以兩個塑件所需的脫模力為57096N 式中： F——脫模力（N）； ——塑料對模具鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3,此處取0.2 ——脫模斜度，為30′～1°，此處取1°； A——塑件包容型芯的面積（m）； P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻 塑件P約取(2.4～3.9)×10Pa；模內(nèi)冷卻的塑件P約取(0.8～1.2)×10Pa。 推出機構(gòu)的類型分為一級頂出機構(gòu)、二級頂出機構(gòu)。 其中一級頂出機構(gòu)又可分為頂桿頂出機構(gòu)、頂管頂出機構(gòu)、推板頂出機構(gòu)、頂塊頂出機構(gòu)、氣壓頂出機構(gòu)、成型鑲件和型腔頂出。 本次設(shè)計是使用單分型面，且塑件可一次推出，所以采用一級頂出機構(gòu)中的頂桿頂出機構(gòu)。頂桿頂出機構(gòu)是頂出機構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于頂桿截面多為圓形，制造、修配方便、頂出效果好，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。有于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時阻力小，推出動作靈活可靠。而推出零件固定板即推桿固定板，則與推桿一起運動，將塑件頂出型芯。 12 單個塑件推桿的根數(shù)及直徑可通過以下公式計算并校核。 D=K[64F脫（uL）2/Nπ2E] 0.25 式中： D——推桿直徑，mm； K——安全系數(shù)，可取1.4～1.8,此處取1.6； F脫——脫模力，N； u——摩擦系數(shù)，一端固定時u為0.7，兩端固定時u為0.5，此處取0.7； L——推桿長度，mm； N——推桿根數(shù)； E——穩(wěn)定系數(shù)，此處取5×106。 若N為2，則 D=K[64F脫（uL）2/Nπ2E] 0.25 =1.6×[64×28548×（0.7×128）2/2×3.142×5×106] 0.25 =4.6mm 所以本設(shè)計中推桿直徑采用5mm符合要求。 若D為5，則 N= 64F脫（uL）2/[(D/K)4π2E] =64×28548×（0.7×128）2/[(5/1.6)4×3.142×5×106] =1 所以本設(shè)計中單個塑件所需的推桿根數(shù)為2符合要求，所以總共有4根推桿。 推桿應(yīng)力校核： [б]= 4K2F脫/D2Nπ=4×1.62×28548/62×2×3.14=1293N/cm2。 而推桿的許用應(yīng)力為32000 N/cm2。故符合要求。 13 推出機構(gòu)的導向與復位 為了保證推出機構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，推出機構(gòu)需要設(shè)計導向裝置；而在每次合模后，推出機構(gòu)要回到原來的位置上，以組成完整的型腔，推出機構(gòu)需要設(shè)計復位裝置。 導向機構(gòu)可以保證推板在座板和動模墊板之間的推出和復位，防止推板的重量全由推桿來承受而使推桿變形和折斷。 設(shè)計復位裝置是因為推出機構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型座準備，以便恢復完整的模腔。復位裝置的類型有復位桿復位裝置和彈簧復位裝置。本次設(shè)計采用復位桿復位裝置。 (四)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計 模具冷卻裝置的設(shè)計與使用的的冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。冷卻介質(zhì)最普遍的是用水冷卻，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低廉。冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導的熱量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通，無泄留部位。 （1）、冷卻回路所需的總表面積計算 冷卻回路所需總面積可按下式計算 A=Mq/3600(θ1-θ2) 式中 ——冷卻回路總表面積， ——單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，kg /h ； ——單位質(zhì)量樹脂在模具所內(nèi)釋放的熱量， J·kg，值查表得4×105J·kg ； ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， /(·k) ； θ1——模具成形表面的溫度，oC ； θ2——冷卻水的平均溫度，oC 。 14 （2）、冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可以以下公式計算 =(pv)0.8/d0.2 式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，/(·k) ； ——冷卻水在該溫度下的密度，kg/ m3 ； v——冷卻水的流速，m/s ； d——冷卻水孔直徑，m ； ——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)。 經(jīng)查表及計算可得, 單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量為77.76 kg /h，模具成形表面的溫度θ1為50 oC,冷卻水的平均溫度為25 oC, 冷卻水在該溫度下的密度為1000 kg/ ，冷卻水的流速v 為2m/s, 冷卻水孔直徑d 為0.006m,為7.95。 所以 =(v)0.8/ d0.2 =7.95 X (1000 X 2）0.8/0.0060.2 =9673 /(·k) A＝(77.76 X 4 X 105)/3600 X 9673 X (50-25)＝0.0357 3）、冷卻回路的總長度計算 冷卻回路總長度可用下式計算 =1000A/πd =1000x0.0357/3.14x6 =1.895 m 在設(shè)計和制造冷卻系統(tǒng)的時候一般大于理論數(shù)值就可以了,而無需按照計算出來的尺寸來制造。 15 在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下原則： 序號 原則 簡圖及說明 1 冷卻水道可設(shè)計成單回路或多回路 冷卻水道必須是一個回路，使水道中的水循環(huán)。當水道較長時，隨著水溫的升高，模具的溫度不均勻，可設(shè)計成多個回路 2 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 圖a的冷卻水道為五個，直徑較大，型腔的表面溫度較均勻，溫度在60～60.5°C之間；圖b的冷卻水道為兩個，直徑較小，型腔的表面溫度不均勻，溫度在53.33～58.38°C之間 3 冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)盡量相等 當塑件壁厚較均勻時，冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)相等；當塑件壁厚不均勻時，厚的地方，冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)近些，冷卻水道的間距也應(yīng)小些。冷卻水道的孔邊與型腔表面之間的距離一般應(yīng)大于10mm，常用12~15mm 4 冷卻水道的入口宜選在澆口附近 塑料熔體在填充型腔時，模具的澆口處是最熱的部分，距澆口越遠的地方溫度越低，為了得到等溫的型腔表面，冷卻水的入口宜選在澆口附近，出口選在熔體流動的末端 5 冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量小 圖a的冷卻水道較長，其出、入口溫差會加大；圖b的冷卻水道較短，其出、入口溫差會減小。為了減小出、入口的溫差，必要時，要在模具上設(shè)置多對冷卻水道的出口和入口 經(jīng)驗算，冷卻水道的的直徑能滿足冷卻要求。 16 （五）、導向機構(gòu)設(shè)計 為了保證注射模的準確開模和合模，注射模具必須設(shè)置導向機構(gòu)。合模導向機構(gòu)主要有導柱和錐面定位兩種形式。本次設(shè)計采用導柱定位的形式。 導向機構(gòu)作： 定位作用 模具合模時，導向機構(gòu)可以保證動模和定模的位置正確，以便使型腔的形狀和尺寸精確；另外，導向機構(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。 導向作用 合模時，模具的導向零件首選接觸，引導動、定模準確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯誤接觸而造成的損壞。 承受一定的測向壓力 塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計成非平衡進料形式，就會產(chǎn)生單邊的測向壓力，設(shè)置導向結(jié)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。 設(shè)計導柱導向機構(gòu)式必須注意： 1. 導柱應(yīng)合理均勻地分布在模具分型面的四角，導柱至模具的尺寸來選取，關(guān)于導柱的直徑的選取和布置的位置可參考標準模架來選取。為了不使模具在裝配或合模時將方向搞錯，導柱的布置方式常采用等直徑導柱不對稱布置或不等直徑導柱的對稱布置方式 2. 導柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出6～8mm，以免在錯誤定位時，型芯進入凹模型腔相碰而損壞。 3. 導柱設(shè)置在動模一側(cè)可以起到保護型芯及塑件脫模時，支撐推件板的作用，設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用，在設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)具體情況，來選擇導柱的設(shè)置，但一般設(shè)置在動模一側(cè)。 4. 導柱的導滑部分的配合為H8/f7，導柱、導套固定部分的配合都按H8/f7 5. 除了在動模和定模之間設(shè)置導柱，導套以外，還需要在推板與動模座之間設(shè)置導柱、導套，以保證推板的順利推出。 17 （六）、排氣系統(tǒng)設(shè)計 當塑件熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利的排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點；甚至固氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。 注射模的排氣通常采取以下四種方式： 1. 利用配合間隙排氣； 2. 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣； 3. 利于排氣塞排氣； 4. 強制性排氣 本設(shè)計采用利用配合間隙排氣 五、注塑成型設(shè)備的選擇 （一）、計算塑件、澆注系統(tǒng)的體積 根據(jù)畫出來塑件的三維模型圖，利用CAD軟件的查詢/面域/質(zhì)量特性可以查詢到塑件的體積為V塑=10.4616450，取值10.461cm3。而澆注系統(tǒng)的體積應(yīng)為塑件的0.6倍，所以澆注系統(tǒng)的體積為V澆=0.6×10.461cm3=6.275cm3 。又由于是一模兩腔結(jié)構(gòu)，故一次注射所需地塑料為V＝V塑×Ni＋ V澆＝10.461×2 ＋6.275=27.198cm3。 （二）、塑件的質(zhì)量計算 本產(chǎn)品采用PS材料，其密度為1.04-1.06g/cm3，此處取密度為1.04g/cm3。則一個塑件的質(zhì)量M1＝ρV塑＝1.04×10.461＝10.87g。而一次注射所需塑料地總質(zhì)量為M2＝ρV＝1.04×27.198＝28.285g。 18 （三）、選擇注射機的類型和型號 注射成型機是成型熱塑性塑料的主要設(shè)備，其類型和規(guī)格和多，分類方法也很多。 本設(shè)計根據(jù)塑件的形狀，取一模四件的模具結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)成型設(shè)備和注射的塑件的質(zhì)量，選擇臥式螺桿式的注射成型機設(shè)備，查《注塑模具設(shè)計》表3-1選擇螺桿注射機的型號為：J54-S200/400的國產(chǎn)注塑機。 該注射機的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示： 額定的注射量/ cm3 200~400 螺桿的直徑/（mm） 55 注射壓力/MPa 109 注射行程/mm 160 注射方式 螺桿式 鎖模力/KN 2540 最大成形面積/ c㎡ 645 最大的開合模行程/mm 260 模具最大厚度/mm 406 模具的最小厚度/mm 165 噴嘴圓弧半徑/mm 18 噴嘴孔直徑/mm 4 模板尺寸/mm 532×634 19 六、模架的選擇及校核 模架是設(shè)計、制造塑料注射模具的基礎(chǔ)部分。經(jīng)過對塑件的成型特點及型腔數(shù)目等的分析，本次設(shè)計采用龍記/LKM大水口模架，規(guī)格為2330，型號為AI型。其中A板為60，B板為35。 （一）、注射機最大注射量校核 塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的重量一般不應(yīng)大于注射機公稱注射量的80%，注射機多以公稱容量來校核 在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量之和，即 V＝nV1＋V2 式中： V— 一個成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積（cm3）； n—型腔數(shù)目； V1—單個塑件的容量（cm3）； V2—澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量（cm3）。V2＝0.6 V1 故有 V＝nV1＋V2≤0.8 Vg 式中： Vg—注塑機額定注射量（400cm3）。 V＝nV1＋V2 ＝2×27.198＋0.6×27.198 ＝70.7148 cm3 V＝70.7148 cm3 ≤ 0.8×400=320 （滿足要求） 20 （二）、注射壓力的校核 注射機的公稱壓力要大于成型的壓力， 即 P公≥P注 式中 P公——注射機的最大注射壓力； P注——塑件成形所需的實際注射壓力；P注= KP0； K---安全系數(shù),常取K為1.25～1.4，此處取1.3； P0——成型時所需的注射壓力P0；在實際生產(chǎn)中P0通常取70～100MPa范圍，此處取80MPa。 根據(jù)注射機的類型，可得注射機最大注射壓力為109 MPa，又塑件成形所需的實際注射壓力P注= KP0＝1.3×80＝104 MPa 故可知P公=109 MPa≥P注=104 MPa，滿足要求。 （三）、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： F鎖≥pA分 式中：F鎖——注射機公稱鎖模力（N）,查表得F鎖為2.54×106 N； p——注射時型腔內(nèi)注射的壓力，它與塑料品種和塑件有關(guān)（MPa）查表得p為30 MPa； A分——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（m3）。 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積為A2，在模具設(shè)計前還是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔的統(tǒng)計分析，A2是每個塑件在分型面上的投影面積A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35A1來進行估算，所以 A分＝nA1＋A2＝nA1＋0.35 A1＝0.037 m2 F= pA分＝30×106×0.037＝1.11×106 N < F鎖＝2.54×106 N 故滿足要求 21 （四）、模具安裝部分得尺寸校核 （1）、噴嘴尺寸 注射機的噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓熔體從縫隙處溢出。一般球面半徑R2應(yīng)比噴嘴頭半徑R1大1～2mm，否則主流道內(nèi)的塑件凝料無法脫出。 此模具主流道始端的球面半徑R=20mm＞注射機的噴嘴頭部球面半徑R＝18mm，因此符合要求 （2）、定位圈尺寸 為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸應(yīng)與注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合，同時其大端的圓盤凸出定模端面高度5~10mm。本次設(shè)計模具定模板上的定位圈直徑為60mm，與所選注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合，因此符合要求。 （3）、最大、最小模厚 在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注射機可安裝模具的最大模厚和最小模厚之間。同時應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具能從注射機拉桿之間裝入。而注射機可安裝模具的最大厚度是406mm，最小厚度是165mm，本次設(shè)計模具的總厚度為在這個范圍內(nèi)，故滿足要求。 （4）、螺孔尺寸 注射模具的動模板、定模板應(yīng)分別與注射機動模板、定模板上的安裝方法有螺孔相適應(yīng)。模具在注射機上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定兩種形式。本此設(shè)計采用螺釘固定。 （5）、開模行程和頂出裝置的校核 注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況：一是當注射機采用液壓、機械聯(lián)合作用的鎖模機構(gòu)時，最大開模行程由連桿機構(gòu)的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度無關(guān)；二是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構(gòu)時，最大開模行程由連桿機構(gòu)的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度有關(guān)。 因為選用的注射機的合模方式為液壓－機械式合模方式，模具為單分型面，而注射機最大開模行程與模具厚度無關(guān)，它的行程大小由連桿機構(gòu)的最大沖程決定。 22 對于單分型面注射模，開模行程可按下式校核： S≥H1 + H2 +（5~10） 式中： S——注射機的最大開模行程（mm），查表得S＝260 mm； H1——塑件推出距離，mm； H2——制品高度，mm。 塑件推出距離H1一般等于型芯高度H1=20，H2=65 mm。 則： S＝260 mm≥H1 + H2 +（5~10）＝20＋65＋（5~10）＝90～95（mm） 故符合要求。 七、模具裝配圖和零件圖 (一)、模具零件圖 見零件圖附件。 （二）、模具裝配圖 見裝配圖附件。 23 致謝 為了鞏固自己所學的知識，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計思路、方向，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)實際的工作能力；根據(jù)生產(chǎn)實際要求和設(shè)計方法、步驟，參照各種設(shè)計有關(guān)資料，基本上獨立地完成了該注塑模的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 在現(xiàn)實生產(chǎn)中，模具工作性能的好壞，影響到生產(chǎn)制作的效率、質(zhì)量、成本、直接關(guān)系到企業(yè)的利益。因此對于模具的設(shè)計和對生產(chǎn)設(shè)備的選擇或依據(jù)現(xiàn)在設(shè)備進行量身定做模具，更是占有舉足輕重的地位。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，在工藝分析、工藝方案論證、工藝計算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、編寫技術(shù)文件和查閱文獻方面受到一次綜合訓練，增強了我的實際工作能力。 由于編寫水平有限，時間倉促，如果文中有欠妥之處，懇請各位老師指點。謝謝指導老師和同學對我這次畢業(yè)設(shè)計的幫助。 參考文獻 1、許德珠：機械工程材料，北京:高等教育出版社，2001； 2、王樹勛 朱亞林 梅伶 龍國梁：典型模具結(jié)構(gòu)圖冊，廣州: 華南理工大學出版社，2005； 3、胡容華 甘澤新：公差配合與測量，北京:清化大學出版社，2005； 4、屈華昌：壓鑄成型工藝與模具設(shè)計，北京: 高等教育出版社，2008； 5、王樹勛 朱亞林 梅伶 龍國梁：注塑模具設(shè)計，廣州: 華南理工大學出版社，2005； 6、孫鳳勤 閻亞林：沖壓與塑壓成型設(shè)備，北京: 高等教育出版社，2007 24