基于熱流道技術(shù)的礦泉水瓶蓋注射模具設(shè)計(jì)注塑模含模流分析NX三維及15張CAD圖.zip,基于,熱流,技術(shù),礦泉水,瓶蓋,注射,模具設(shè)計(jì),注塑,模含模流,分析,NX,三維,15,CAD
基于熱流道技術(shù)的礦泉水瓶蓋注射模設(shè)計(jì)
摘要
本文是關(guān)于瓶蓋注塑模具的設(shè)計(jì)，針對的主要是模具成型中的自動(dòng)脫螺紋方法。在正確分析塑件工藝特點(diǎn)和材料的性能的基礎(chǔ)上，介紹了對螺紋型芯，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，選擇標(biāo)準(zhǔn)零件，設(shè)計(jì)非標(biāo)件的設(shè)計(jì)過程。涉及模具結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和壽命計(jì)算熔融塑料復(fù)雜的工程計(jì)算問題，如模具流量預(yù)測；運(yùn)用了（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助工程（CAE）等各種的軟件一一對模具的設(shè)計(jì)、制造和產(chǎn)物的質(zhì)量進(jìn)行分析。瓶蓋注塑模具設(shè)計(jì)，應(yīng)用一般精度，采用CAD、CAE、CAM來設(shè)計(jì)或分析注射模的成型零部件，澆注系統(tǒng)，導(dǎo)向部件和脫模機(jī)構(gòu)等等。綜合運(yùn)用了專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課知識設(shè)計(jì)，其核心知識是塑料成型模具、材料成型技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、塑料成型工藝、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模具CAD\CAM\CAE等。
關(guān)鍵詞：瓶蓋；脫螺紋；熔融塑料； 螺紋型芯；脫模機(jī)構(gòu)。
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Abstract
This paper is about the design of the injection mold for the bottle cap. It mainly focuses on the automatic thread removal method in the mold forming. Based on the correct analysis of the technological characteristics and material properties of plastic parts, the design process of screw core, die, pouring system, demoulding mechanism, selection of standard parts and design of non-standard parts are introduced. Complicated engineering calculation problems involving mold structure, strength and life calculation of molten plastics, such as mold flow prediction, are analyzed one by one with various softwares such as (CAD), auxiliary manufacturing (CAM) and auxiliary engineering (CAE). In the design of injection mold for bottle cap, the general precision is applied, and CAD, CAE and CAM are used to design or analyze the molding parts, gating system, guiding parts and demoulding mechanism of injection mold. The core knowledge is plastic molding mold, material forming technology foundation, mechanical design, plastic forming process, computer aided design, mold CAD CAM CAE and so on.
Keywords: bottle cap; thread removal; molten plastic; threaded core; ejection mechanism.
目 錄
前言 5
1塑料制件的分析 7
1.1 成型塑料件的工藝性分析 7
1.2 成型塑件的材料分析 8
2. 塑件成型的基本過程以及模擬分析 11
2.1塑件成型過程 11
2.2 moldflow分析 12
2.2.1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分 12
2.2.2型腔布局 13
2.2.3澆口流道設(shè)計(jì) 13
2.2.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
2.2.5 模擬分析結(jié)果 15
3 注塑設(shè)備的選擇 18
3.1估算塑件體積質(zhì)量 18
3.2 注塑機(jī)的選擇 18
4. 成型零件有關(guān)尺寸的計(jì)算 20
5. 確定模具類型 24
5.1 參考方案 24
5.2 方案的確定 24
5.3型腔數(shù)目的確定 24
5.4 熱流道澆口設(shè)計(jì) 25
6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 27
6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 28
7 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30
8 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32
8.1排氣系統(tǒng) 32
8.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32
9 繪制裝配圖及零件明細(xì)表 34
10注射機(jī)的校核 36
10.1 注射量的校核 36
10.2 鎖模力的校核 36
10.3校核注射機(jī)安裝模具部分的尺寸 36
結(jié)束語 38
致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
前言
模具是重要的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，是國民經(jīng)濟(jì)的基本設(shè)備，是一個(gè)重要標(biāo)志產(chǎn)業(yè)的國家和區(qū)域?qū)用娴拇胧?。模具已在電子，汽車，電機(jī)，電器，儀器儀表，電子及通訊產(chǎn)品制造業(yè)不可替代的作用，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，被稱為“工業(yè)之母”和“磁業(yè)”。
模具是裝備制造業(yè)的重要基礎(chǔ)是工業(yè)化國家不可缺少的工具，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)。模具生產(chǎn)產(chǎn)品的高效率表現(xiàn)出，低消耗，高一致性，高精度和高落在任何其他生產(chǎn)方式的復(fù)雜性。換句話說，就沒有高水平的模具高水平的工業(yè)產(chǎn)品。是模具行業(yè)也體現(xiàn)出了強(qiáng)烈的民族工業(yè)實(shí)力。
塑料注塑成型和模具行業(yè)中的重要地位
塑料產(chǎn)品具有原料豐富，價(jià)格低廉，性能優(yōu)良特性的來源。它在電腦，手機(jī)，汽車，電子，汽車，電機(jī)，電器，儀器儀表，電子及通訊產(chǎn)品制造業(yè)不可替代的作用，應(yīng)用極為廣泛。
注射成型是成型熱塑性零件的主要方法，所以一個(gè)寬的應(yīng)用范圍。注塑是塑料材料成通過加熱和熔化筒，使得高粘度流體，具有一個(gè)柱塞或螺釘作為壓力工具，通過在高壓下進(jìn)入模腔的噴嘴熔體，冷卻冷凍階段后，再從模具中取出，并成為塑料制品。
塑料注塑成型過程中最重要的特征是復(fù)制可以復(fù)制任何所需數(shù)量的，可直接使用或略微加工產(chǎn)品準(zhǔn)備使用時(shí)，是適合于大量生產(chǎn)的方法。雖然設(shè)備投資大，但可以產(chǎn)生非常大的數(shù)量的產(chǎn)品，它是生產(chǎn)的一種經(jīng)濟(jì)和有效的方式，并且因此已被廣泛使用和迅速發(fā)展。
模具在我國的發(fā)展歷程
中國的工業(yè)歷史，模具長期被忽視。改革開放以來，塑料成型，家用電器，儀器儀表，汽車等行業(yè)進(jìn)入批量生產(chǎn)以來，模具行業(yè)有一定程度的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，在工業(yè)，農(nóng)業(yè)和生活越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高的各種領(lǐng)域中使用塑料制品。今天的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，使原來的產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足對物質(zhì)的需求，但部分制成品必須能夠依靠模具的生產(chǎn)和加工，因此，模具的發(fā)展和人民生活關(guān)系日益密切，例如如電腦，手機(jī)，汽車等產(chǎn)品，我們必須依靠模具的使用。在生產(chǎn)塑料制品，高品質(zhì)的模具設(shè)計(jì)，先進(jìn)的模具制造設(shè)備，合理的工藝，高品質(zhì)的材料和現(xiàn)代模具成型設(shè)備等都是高品質(zhì)模壓塑料部件的重要條件。
雖然中國模具工業(yè)有了長足的發(fā)展，我們已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但我們也必須清醒地看到，中國的模具行業(yè)整體水平比許多工業(yè)國家落后，這與中國制造業(yè)的發(fā)展的要求相比仍有差距大;我們的業(yè)務(wù)還比較落后的技術(shù)和設(shè)備，勞動(dòng)生產(chǎn)率低;模具生產(chǎn)專業(yè)化，商品化，標(biāo)準(zhǔn)化不夠高;模具產(chǎn)品主要以中低檔為主，技術(shù)含量低，高姿態(tài)的模具大多依賴進(jìn)口，結(jié)構(gòu)調(diào)整的重任;人才短缺，管理滯后的情況依然突出，等等。可見，中國的模具行業(yè)長期的發(fā)展方式去。
前景展望
中國已進(jìn)入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的十一五規(guī)劃，模具行業(yè)的發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。在此期間，主要任務(wù)是模具行業(yè)，對把中國建設(shè)成為創(chuàng)新型國家，為進(jìn)一步推進(jìn)改革，重組，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升層次的戰(zhàn)略思想指導(dǎo)下，中共中央政治局委員，所以中國的模具業(yè)再上一個(gè)全新的水平。不斷完善模具制造，中國的裝備制造業(yè)振興的水平，實(shí)現(xiàn)中國建設(shè)成為一個(gè)制造業(yè)大國奮斗的宏偉目標(biāo)。
1塑料制件的分析
1.1 成型塑料件的工藝性分析
工件的尺寸和形狀如下圖:
圖1-1塑件圖
從塑件來看，在一般均勻，塑件壁厚變化厚的塑料部件，有利于成型件。
當(dāng)模制芯緊包后通過塑料的角度分析草案收縮塑料件，如塑料部件更復(fù)雜的形狀，多個(gè)緊密接觸表面和芯的塑料部件，從而釋放出更大的阻力。同時(shí)防止塑料零件表面的釋放是檫傷了彈出變形，需要設(shè)置脫模斜度。
一般情況下，塑料件為25mm或更少時(shí)間的高度來考慮脫模斜度。然而，如果塑料部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使只有幾毫米的釋放高度，它必須仔細(xì)地設(shè)計(jì)脫模斜度。
①斜度作用： 為了方便塑料件，塑料件的釋放，同時(shí)防止劃痕的釋放應(yīng)允許在脫模塑件內(nèi)外表面的所謂脫模斜度方向具有足夠的斜率。
②脫模斜度選取:收縮的形狀，這取決于厚度和塑料的塑料部件，并且通常為30'?1°30'。
塑料件的選擇應(yīng)遵循以下原則：
1 塑性收縮大，壁厚，坡度值過大要采取，反之取較小值。
2 塑料結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的，釋放性是比較大的，應(yīng)使用較大的拔模角度。
3 當(dāng)小塑料零件的高度（通常小于2mm），你不能設(shè)置斜坡;核心長或深腔塑料件，拿小斜率值。但通常為了方便的釋放，以滿足使用的尺寸公差的部件和需要傾斜值前提可以得到更大的。
4 在正常情況下，該塑料部件比內(nèi)表面更小的外表面的斜率值，有時(shí)基于塑料占位符（左上?；蛲鼓＃?，以確定該部件的內(nèi)表面和外表面的斜坡。
5 收縮熱固性塑料一般比熱塑性塑料更小，它也有相應(yīng)的草案是采取少數(shù)。
6 在一般情況下，草案中不包括塑料部件的公差范圍。根據(jù)上述原則，因?yàn)樗芰狭慵母叨炔皇呛艽?，收縮在一般情況下，在設(shè)計(jì)上采用30'脫模斜度。
塑料件，表面粗糙度的表面粗糙度分析除了來自外部的模制工藝，以避免冷疤，云紋等傻點(diǎn)成為可能，這取決于模制部件的表面粗糙度。 1?2下一般模具表面粗糙度比塑料件，塑料件表面粗糙度Ra值一般為1.6?0.2um，模具的使用，自從離開腔磨損的表面粗糙度不斷加大，要經(jīng)常給打磨修復(fù)。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除了塑料件具有比表面粗糙度值等特殊要求的外表面通常比腔芯低。此外，塑料部件和塑料各種表面粗糙度。在一般情況下，模腔表面粗糙度達(dá)到0.2?0.4毫米。
1.2 成型塑件的材料分析
PP的材料名稱是聚丙烯（百折膠）。百折膠質(zhì)輕，可浮于水，它具有高的結(jié)晶度，高耐磨性，高溫沖擊性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，衛(wèi)生性能好，無毒，耐熱性高，可在100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能。可應(yīng)用于微波爐、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業(yè)元件。PP的最大缺點(diǎn)就是容易氧化老化。可用添加抗氧化劑與紫外光吸收劑等加以克服。
收縮率：1.0～2.5% 熔融溫度：230～275 成型溫度：15～65度
比重：0.902～0.906 成型壓力：100～130Mpa 流比長：100～200
結(jié)晶性：半結(jié)晶性 射速：高速注射
注塑模工藝條件：
注塑機(jī)選用：對注塑機(jī)的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結(jié)晶性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機(jī)。鎖模力一般按3800t/m2來確定，注射量20%-85%即可。
干燥處理：如果儲(chǔ)存適當(dāng)則不需要干燥處理。
熔化溫度：PP的熔點(diǎn)為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時(shí)溫度設(shè)定不能超過275℃。熔融段溫度最好在240℃。
模具溫度：模具溫度50-90℃，對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上。
注射壓力：采取較高注塑壓力（1500-1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時(shí)轉(zhuǎn)保壓，用較長的保壓時(shí)間。
注射速度：為了減少內(nèi)應(yīng)力和變形，應(yīng)選擇高速注射，但一些牌號PP和模具不適用（氣泡，氣體管線）。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴(kuò)散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。
流道和澆口：流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm。邊形澆口長度越短越好，約為0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性，排氣孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免出現(xiàn)收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強(qiáng)筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。均聚PP制造的產(chǎn)品，厚度不能超過3mm，否則會(huì)有氣泡（厚壁制品只能用共聚PP）。
熔膠背壓：可用5bar熔膠背壓，色粉料的背壓可適當(dāng)調(diào)高。
制品的后處理：為了防止收縮后結(jié)晶生產(chǎn)的產(chǎn)品一般需要浸泡在熱水。
2. 塑件成型的基本過程以及模擬分析
2.1塑件成型過程
注塑是塑料原料材料置于它們之間，使得（一般造粒，染色，加工添加劑，如粒狀后）它通過加熱流體熔化-----高熔融粘度作為柱塞或螺絲按壓工具，以便通過在高壓（約20?85mpa）噴嘴冷卻，固化階段之后熔融，溶解在鑄模腔體，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
a 塑化過程
現(xiàn)代風(fēng)格的螺桿注塑機(jī)由于料斗到卷方式設(shè)置到桶采取基本上塑化設(shè)備，塑料原料粒（稱作材料），由外點(diǎn)的加熱裝置螺筒和產(chǎn)生的摩擦熱筒的旋轉(zhuǎn)注入，使后到達(dá)的物理熔化一定溫度，注射動(dòng)作是由螺桿的推進(jìn)來完成的。
b 充模過程
從注射機(jī)噴嘴到后，到模具的空腔中的熔化物，從空腔中的空氣，并填充所述空腔，然后上升到一定的壓力，從而使熔體的密度增加，以使每一個(gè)角腔。
填充過程是注塑成型的最重要的過程，因?yàn)樗芰先垠w非牛頓流動(dòng)的流動(dòng)，且粘度大，所以壓力損失小，在粘度變化，更像一個(gè)總線等有關(guān)的質(zhì)量塑料件，因此灌裝過程------澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題已成為注塑模具設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)，已經(jīng)采用了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)解決澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題。
c 冷卻凝固過程
熱塑性塑料注塑成型過程中是一個(gè)熱交換過程，即：
塑化——注射充?！袒尚?
加熱——理論上絕熱——散熱
熱交換效果判定是否塑料零件，模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量，熱交換應(yīng)充分在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法被認(rèn)為在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也可用來解決該問題。
d 脫模過程
在固化后空腔塑料件，必須采取從空腔機(jī)械移除，此操作通過釋放機(jī)構(gòu)來完成。不合理的彈射裝置上的塑料件，塑料件的質(zhì)量，但幾何形狀變化的影響很大，必須使用最有效和釋放的最佳途徑。因此，釋放機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)主要部分的注塑模具的設(shè)計(jì)，由于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化的，釋放機(jī)構(gòu)的許多零件的標(biāo)準(zhǔn)化也有商品供應(yīng)。
由a至d形成了一個(gè)循環(huán)，完成了塑件一次成型乃至很多。
2.2 moldflow分析
Moldflow是專業(yè)從事注塑CAE軟件和咨詢公司的公司，自1976年世界上第一套流動(dòng)分析軟件，一直領(lǐng)先的塑料成型CAE軟件市場。近年來在汽車，家電，電子通訊，化工，日用品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。模塑仿真分析有大量的專業(yè)仿真分析工具,絕大多數(shù)的熱塑性和熱固性塑料注射成型過程模擬,不僅可以模擬灌裝,塑料成型保壓和冷卻過程中的階段,也可以預(yù)測缺陷成型后,產(chǎn)品,甚至分析纖維增強(qiáng)材料的流動(dòng)過程,推測纖維取向的流動(dòng),改善成型工藝,提高產(chǎn)物質(zhì)量提供了科學(xué)依據(jù)。模塑仿真分析仿真分析工具主要是MPI /流模塊,MPI /冷卻模塊,MPI /經(jīng)模塊,MPI /壓力模塊,MPI /縮小模塊,MPI / Optim模塊,MPI /氣體模塊,MPI /纖維模塊和MPI /反應(yīng)成型模塊。本文采用模塑仿真分析軟件的模具設(shè)計(jì)相關(guān)方面的設(shè)計(jì)和成型工藝優(yōu)化分析。
2.2.1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分
對塑件的區(qū)分采取表面網(wǎng)格，表面網(wǎng)模子是由三角形單元構(gòu)成的，與中面不同，中面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中心處，而表面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下表面，相對一般的薄壁塑件，都采取表面網(wǎng)格進(jìn)行劃分。而該制件采用表面網(wǎng)格進(jìn)行區(qū)分。
圖2-1 網(wǎng)格劃分
2.2.2型腔布局
Moldflow軟件提供了型腔復(fù)制向?qū)磉M(jìn)行型腔的布置設(shè)計(jì)，我們也可以利用移動(dòng)鏡像功能來設(shè)計(jì)型腔布置：
圖2-2 型腔布局
2.2.3澆口流道設(shè)計(jì)
Moldflow軟件提供了流道設(shè)計(jì)向?qū)?，可以根?jù)模型自動(dòng)設(shè)計(jì)流道，但是在本例中，我們使用手工方式設(shè)計(jì)流道，手工設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是可以根據(jù)自己的需求設(shè)計(jì)主流道和分流道的長度、直徑、角度等。流道設(shè)計(jì)見下圖
圖2-3 流道創(chuàng)建
2.2.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建
圖2-4 冷卻系統(tǒng)
2.2.5 模擬分析結(jié)果
圖2-5 充填時(shí)間
圖2-5 模具總體溫度
圖2-6氣穴位置
圖2-7熔接痕
圖2-8 所有因素引發(fā)的變形
3 注塑設(shè)備的選擇
3.1估算塑件體積質(zhì)量
建模，三維零件設(shè)計(jì)
利用PROE軟件。三維實(shí)體造型可直接由軟件來測量
圖3-1體積說明
V=2194.5mm3
3.2 注塑機(jī)的選擇
許多注塑機(jī)的類型和尺寸，不同的分類，按結(jié)構(gòu)類型可分為立式，臥式，傾斜的國內(nèi)三大臥式注塑機(jī)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。是各注塑機(jī)的功能這三種不同的結(jié)構(gòu)形式如下：
立式注射成型機(jī)注射柱塞（或螺釘）垂直安裝，夾持裝置，以促進(jìn)模板也沿垂直方向，在注塑機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，安裝或拆卸小型模具非常方便，容易活動(dòng)模具（低級 模子）
放置插入，插入容易翹起或下降。缺點(diǎn)是產(chǎn)品不能在重力作用下從模具的頂部落下以后。需要手動(dòng)刪除，妨礙全自動(dòng)運(yùn)行，但額外的機(jī)械手取本品，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，比如注塑機(jī)注射量一般在60克以下。
臥式注塑機(jī)是安裝在水平方向上的最廣泛使用的，在注射成形機(jī)的最大輸出，注射柱塞或螺釘和夾緊運(yùn)動(dòng)，并且在一條直線上（或彼此平行）最多。它的優(yōu)點(diǎn)是下半身，便于機(jī)動(dòng)和另外一部分經(jīng)過注模自動(dòng)下降，它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，低重心和安全安裝的加工中心，普通，中型注塑機(jī)都采用這種形式。缺點(diǎn)是太麻煩，安裝模具鑲嵌件到模具可傾斜或下降，機(jī)器大面積。
傾斜的機(jī)注塑柱塞或螺釘和垂直夾緊運(yùn)動(dòng)方向向彼此，主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易自適于單生產(chǎn)者，柵極標(biāo)記的中心部分不允許離開工件的平面上，而經(jīng)常使用當(dāng)模具旋轉(zhuǎn)時(shí)拖動(dòng)螺紋芯或環(huán)旋轉(zhuǎn)起飛的塑料零件打開。的缺點(diǎn)是，沒有機(jī)械傳動(dòng)精確和可靠的注射和保壓壓力和夾緊力，模具通過的大的沖擊振動(dòng)。
根據(jù)實(shí)際情況，注塑機(jī)的實(shí)際量是噴射的理論量的約80％的。即有
V s ≦a V1式中： V1——理論注塑容量，cm3 ;
VS——實(shí)際注塑容量，g ;
a——注塑系數(shù)，一般取值為0.8。
經(jīng)計(jì)算可得 實(shí)際注塑量V=2×1.2×2194.5mm3≈5266.8mm3
按照以上計(jì)算，因?yàn)槲覀冊O(shè)計(jì)的是熱流道模具設(shè)計(jì)，因此模架相對較高，根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-40選擇注射機(jī)XS—ZY—250螺桿式注塑機(jī)，其參數(shù)如下：
型號
XS—ZY—250
螺桿（柱塞）直徑／mm
50
最大注射容量/ cm3
250
注射壓力/( 105Pa)
130
鎖模力/(kN)
1800
最大注射面積/ cm2
500
模具厚度
最大/mm
350
最小/mm
200
模板行程/mm
500
噴嘴
孔直徑/mm
4
球半徑/mm
12
定位孔直徑/mm
100
注射時(shí)間s
1.6
頂出形式
機(jī)械頂出、兩側(cè)頂桿
4. 成型零件有關(guān)尺寸的計(jì)算
PP的塑料材料是范圍廣泛的塑料的收縮，因此，根據(jù)計(jì)算出的平均模制部分的尺寸。查手冊得的收縮率為1%~2.5 %,故平均收縮率為1.75%。
公差數(shù)值表[5.9-11]
基本尺寸
精 度 等 級
公 差 數(shù) 值
-
-
-
-
-
精度等級表,
精度尺寸的選用[2-3、5]
類別
塑件種類
建議采用的精度等級
高精度
一般精度
低精度
PP
在塑料件指出，從以上兩表的要求也可查：塑料零件可以精確精度等級為一般。
該產(chǎn)品使用了四種精度，一般的精密產(chǎn)品。因此，制造和校正系數(shù)的作用沖床徑向尺寸，高度尺寸及深度尺寸的x值在0.5至0.75的范圍內(nèi)，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級，綜合參考，相關(guān)計(jì)算具體如下：
型腔凹模尺寸計(jì)算：
(一)、型腔徑向尺寸的計(jì)算：
LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
LＭ————凹模徑向尺寸（mm）
LS————塑件徑向公稱尺寸（mm）
Scp————塑料的平均收縮率（％）
Δ—————塑件公差值（mm）
δz ————凹模制造公差（mm）
由：LS1=28 mm
又查表知4級精度時(shí)塑件公差值
Δ1= 0.24mm
實(shí)踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時(shí)可取塑件公差的1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。
由于：δz= 1/4Δ
得：δz1=1/4×0.24=0.06 mm
則：LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+1.75%）×28-3/4×0.24]+0.06
=27.96+0.06 mm
(二)、型腔深度尺寸的計(jì)算：
凹模深度尺寸同樣運(yùn)用平均收縮率法：
HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz
HＭ————凹模深度尺寸（mm）
δz————凹模深度制造公差（mm）
其余符號同上
由：HS1=9.5 mm
取4級精度時(shí)Δ1=0.16 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.04mm
則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+1.75%）×9.5-2/3×0.16]+0.04
=14.62 +0.04 mm
型芯凸模尺寸計(jì)算：
(一) 型芯徑向尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz
LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）
δz———— 型芯徑向制造公差（mm）
其余符號同上
由：LS1=18mm LS2=22 mm
取4級精度時(shí)Δ1=0.2 mm Δ2=0.20 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.05 mm δz2= 0.05 mm
則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+1.75%）×18+3/4×0.2]–0.05
=18.25–0.08 mm
LＭ2–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+1.75%）×22+3/4×0.20]–0.05
=22.271–0.05 mm
(二) 型芯高度尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
HＭ————型芯高度尺寸（mm）
δz————型芯高度制造公差（mm）
其余符號同上
由：HＳ1=3.5 mm HＳ1=8 mm
取4級精度時(shí) Δ1=0.14 mm Δ2=0.16 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.035mm δz2=0.04 mm
則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+1.75%）×3.5+2/3×0.14]–0.035
=3.61–0.035 mm
HＭ2–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+1.75%）×8+2/3×0.16]–0.04
=8.15–0.04 mm
5. 確定模具類型
5.1 參考方案
方案一：常見的冷流道澆注系統(tǒng)，雙分型面，點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)。
方案二：采用熱流道澆注系統(tǒng)。單分型面，澆口設(shè)計(jì)。
5.2 方案的確定
方案一：
設(shè)計(jì)容易，成本低。然而，由于薄的壁厚，形狀復(fù)雜，有可能是足夠的不滿發(fā)生。而由于冷料和冷凝材料不僅降低了原材料的使用，同時(shí)也大大降低了生產(chǎn)效率，操作復(fù)雜，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，所以這種淘汰計(jì)劃。
方案二：
熱流道澆注系統(tǒng)，成本比傳統(tǒng)的冷流道澆注系統(tǒng)更高。然而，由于熱流道系統(tǒng)消除多余的廢物，多余的熱量將消除這些廢物以使模具和縮短成型周期份，固化后成型部件可以及時(shí)噴射，其可以通過10％左右提高生產(chǎn)率。并且消除了后續(xù)工序，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化，制件經(jīng)熱流道模具成型后即為成品，無需修剪澆口及回收加工冷澆道等工序，有利于生產(chǎn)自動(dòng)化，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
經(jīng)過綜合考慮，采用方案二較好。
5.3型腔數(shù)目的確定
為了模注射機(jī)，以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，保證塑料零件的精度匹配，模具設(shè)計(jì)合理，由于腔的數(shù)目確定。模腔的數(shù)目確定的主要基于文章，幾何，精密產(chǎn)品，和體的確定的經(jīng)濟(jì)效率的投影面積。塑料結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且處理是比較長，兩邊對稱分布。根據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)，選邊倒入的中心位置。所以我們選用一模二件。
5.4 熱流道澆口設(shè)計(jì)
由于本次設(shè)計(jì)的是熱流道類型的模具。因此我們在設(shè)計(jì)過程中必定要設(shè)計(jì)熱流道的系統(tǒng)，熱流道系統(tǒng)包括：分流板，主流道襯套，支撐釘。中心釘?shù)鹊取Ｋ栽O(shè)計(jì)如圖所示：
圖5-1 熱流道系統(tǒng)
6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
在導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，下列要求必須考慮：
（1）導(dǎo)向柱的長度為比一些沖端面更高。無導(dǎo)柱，以便不導(dǎo)致正方向和沖頭到空腔和損害其碰撞。在這里我設(shè)計(jì)的是把導(dǎo)柱裝在定模那邊。
（2）形狀 兩端是錐形或球形的先導(dǎo)部分指路牌，指路牌因此順利進(jìn)入導(dǎo)銷孔。
（3）材料 導(dǎo)向柱應(yīng)該有一個(gè)堅(jiān)硬，耐磨表面，堅(jiān)韌和難以打破內(nèi)芯，因此，通過滲碳用低碳鋼的。或碳工具鋼（T8，T10）淬火硬度HRC50-55后。
（4）配合精度 列式多功能模板7級精度過渡配合。
（5）光潔度 完成與第7部分的要求，除了要選擇導(dǎo)柱應(yīng)注意模具確定。
加工導(dǎo)柱，導(dǎo)套筒當(dāng)孔應(yīng)固定模板，推板，可動(dòng)臺板一起，進(jìn)行一次性處理，以確?？椎耐亩?，然后在模板上的給定軸頸處理。導(dǎo)柱導(dǎo)套的具體結(jié)構(gòu)見圖。
圖6-1 導(dǎo)柱
6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
1）分類
襯套直線襯套和鉛導(dǎo)套，簡單的直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，易于處理，導(dǎo)套背后有無備份場合簡單的模具;帶頭引導(dǎo)套筒結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的，高精度的場合，引線固定孔套管和用于同時(shí)處理容易導(dǎo)柱固定孔。您也可以設(shè)置直接在模板導(dǎo)向孔，而不是一個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)向套，這種類型的孔加工的簡單，適合小批量生產(chǎn)，精度要求不高的模具。在兩個(gè)襯套的設(shè)計(jì)已經(jīng)使用。
（2）形狀
使導(dǎo)銷插入導(dǎo)向套比較順利，導(dǎo)向套筒輪的前端，最好導(dǎo)向柱孔打開，或以其他方式導(dǎo)柱插入導(dǎo)銷孔未打通，空穴無法逃避的空氣壓力產(chǎn)生，以引導(dǎo)到列引起電阻。
（3）長度
導(dǎo)向套長度應(yīng)根據(jù)模板的厚度來確定的，它的長度通常大于2-3毫米的厚度小
（4）材料
可用的制造硬化耐磨材料如銅或銅，但其硬度應(yīng)小于導(dǎo)柱的硬度，從而可以提高摩擦，以防止引導(dǎo)銷導(dǎo)向套筒或小睡。襯套選擇應(yīng)根據(jù)模板材料T8A的厚度來確定，很難HRC50?55，或20滲碳鋼0.5?0.8厚，硬化到HRC56?60導(dǎo)套固定部和滑動(dòng)導(dǎo)向部的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。
（5）導(dǎo)套的選擇
襯套選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度和每一個(gè)上述因素來確定，在設(shè)計(jì)過在板，固定臺板和可動(dòng)臺板的轉(zhuǎn)輪和各板設(shè)置一個(gè)頂針導(dǎo)向套，導(dǎo)向套可以分為典型線性導(dǎo)套合引線導(dǎo)向套，簡單的直引導(dǎo)套筒結(jié)構(gòu)，易于加工，對導(dǎo)套的后面或沒有背襯的場合簡單裸片，引線引導(dǎo)套筒結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的，高精度的場合，由于導(dǎo)套配合導(dǎo)柱使用其具體結(jié)構(gòu)與布局如圖所示：
圖6-2導(dǎo)套
7 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
模具由螺紋型芯、動(dòng)模、定模、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，通過注塑機(jī)注塑成型。在脫芯時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的形狀要求，產(chǎn)品屬于罩殼形，且由于制品本身的螺紋較深且材料彈性不高，所以設(shè)制自動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊選用[7]
螺紋型芯不后退式：螺紋型芯不作后退運(yùn)動(dòng)，而只做旋動(dòng)。轉(zhuǎn)移到外輪廓塑料塞子，慢慢退出空腔。
本次設(shè)計(jì)中采用液壓缸（氣缸)做動(dòng)力源可以方便地完成模內(nèi)脫螺紋工作，而且脫模位置不受模具打開位置的限制。如圖為液壓缸脫螺紋機(jī)構(gòu)。開模后，液壓缸5的活塞桿推動(dòng)齒條4，通過齒紋1、3的傳動(dòng)使螺紋型芯2按旋出方向旋轉(zhuǎn)，從而脫出塑件。塑料零件依靠旋轉(zhuǎn)停止?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料。
圖7-1 脫螺紋機(jī)構(gòu)
8 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1排氣系統(tǒng)
當(dāng)熔融塑料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣體，所以當(dāng)填充腔和澆口系統(tǒng)時(shí)，如果在一個(gè)干凈的空腔可以形成對塑料部件，關(guān)節(jié)氣泡不除去在塑料中的空氣，表面輪廓不清和充填缺陷如缺乏的材料。另一方面反向加壓氣體填充壓力和降低的速度，也可能會(huì)導(dǎo)致塑料部件碳化或燃燒。排氣可以是在注射模制排氣四種方式：
（1） 利用配合間隙排氣；
（2） 在分型開放式排氣口的凹槽；
（3） 利用排氣守排氣；
（4） 強(qiáng)制性排氣；
該模具是采用利用配合間隙排氣。差距約為0.03?0.05毫米。它常用于中小型簡易模具使用。
8.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
目的冷卻裝置，主要是為了防止塑料件變形而發(fā)生的釋放，縮短周期時(shí)間，提高塑件的質(zhì)量。一般型腔，型芯和冷卻水的其他部分設(shè)置合理，通過調(diào)節(jié)冷卻水的流速和溫度控制方式的流程。
冷卻水孔開孔的原則：
（1）冷卻水孔應(yīng)該盡可能的數(shù)目，直徑應(yīng)盡可能大；
（2） 每個(gè)冷卻水孔到腔表面應(yīng)相等的距離，通常為0?為15mm的范圍內(nèi)維持，該冷卻是不從低效率容易甚至太近，太遠(yuǎn)。水孔直徑一般保持在8~12mm。
（3）當(dāng)水通過該孔插入，插入套管以防止泄漏。
（4）冷卻回路通常不應(yīng)設(shè)在空腔塑料焊接的地方，以便不影響塑料部件的強(qiáng)度。
（5）管接頭應(yīng)在不影響側(cè)的操作來提供
該注塑模的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)為直運(yùn)水，具體分布方式見總裝圖。
圖8-1 運(yùn)水系統(tǒng)
9 繪制裝配圖及零件明細(xì)表
模具的整體設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的主題，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化已接近設(shè)計(jì)主題，可以從市場上購買相應(yīng)的主題。包括固定的標(biāo)準(zhǔn)幽靈船模板，動(dòng)態(tài)模板，墊片，頂桿固定板，頂板，導(dǎo)柱，導(dǎo)套，復(fù)位桿等等。有12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模具結(jié)構(gòu)，15876種規(guī)格。在這種設(shè)計(jì)中，柵極套，導(dǎo)柱，導(dǎo)套筒，千斤頂，水龍頭標(biāo)準(zhǔn)件可以購買。總裝圖如圖所示
圖9-1 總裝圖
模具零件的材料選定 大部分零件材料為45 具體的材料明細(xì)表如下圖所示：
圖9-2 材料明細(xì)表
10注射機(jī)的校核
10.1 注射量的校核
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》可知：體積注塑應(yīng)小于注射機(jī)的容量，檢查其公式如下公式：
0.8=0.8250=200
式中：——塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和
——注射機(jī)的注射量（）
0.8——最大注射量的利用系數(shù)
經(jīng)估計(jì)算得：V≈5.3cm3
所以=5.3cm3<200 故合格
10.2 鎖模力的校核
由
查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表6-5塑料成型時(shí)的注射壓力=30~50Mp
pF
式中 p——塑料成型時(shí)型腔壓力 塑料的型腔壓力p=50Mpa
F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
在投影區(qū)域的分型面的空腔與流道系統(tǒng)F=（3.14×142×2）=1231
pF=501231≈61.55KN
因?yàn)?1800KN> pF=61.55KN 故合格
10.3校核注射機(jī)安裝模具部分的尺寸
噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應(yīng)，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來設(shè)計(jì)的；
定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合）；
模具厚度：Hmin=200mm
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