模具-彎管接頭塑料模設(shè)計(DT有相同圖紙-待刪除),模具,彎管,接頭,塑料模,設(shè)計,dt,相同,圖紙,刪除 塑料彎管注射模設(shè)計 ［摘要］ 這個設(shè)計的關(guān)鍵是對管接頭注射模具的抽芯機構(gòu)設(shè)計，介紹了一種成型90°塑料彎管接頭注塑模的抽芯機構(gòu)，闡述了該機構(gòu)的工作原理，提出了主要零件的設(shè)計方法。通過對塑件材料，質(zhì)量 體積的分析與計算，合理選用注塑機，并對各個參數(shù)進行了校核，設(shè)計出一副合理，經(jīng)濟，適用的塑料注塑模具。 ［關(guān)鍵詞］ 塑料彎管接頭； 注塑模； 抽芯機構(gòu) Pipe Joint Injection Molding and Die Machining Process Design Abstract: The key to the design of pipe joints injection mold design core-pulling， An introduction is made on a special core-pulling mechanism which applied to the injection mould for the tie-in with 90°. And the working principle and the method of the design on the key components of the core-pulling mechanism are detailed analyzed. With the calculation of the plastics part, such as quantity and physical volume. Select the machine with reasonable method and adjust all of the parameter. The plastics inject molding will be design and keep with reasonable, economy and comfortable used. Key words: plastics tie-in; injection mould; core-pulling mechanism. 目 錄 引 言 1 1.成型工藝規(guī)程編制 2 1.1塑件的工藝性分析 2 1.1.1塑件原材料分析 2 1.1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 3 1.2計算制件的體積和質(zhì)量 4 1.3塑件注射工藝參數(shù)的確定 4 2.模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5 2.1分型面的選擇 5 2.2確定型腔的數(shù)量與排列方式 5 2.3澆注系統(tǒng)和澆口套的設(shè)計 6 2.3.1主流道設(shè)計 6 2.3.2主流道襯套的形式 7 2.3.3分流道的設(shè)計 8 2.3.4澆口的設(shè)計 9 2.3.5澆注系統(tǒng)的平衡 11 2.3.6冷料穴的設(shè)計 11 2.4抽芯機構(gòu)設(shè)計 12 2.4.1斜導柱抽芯機構(gòu) 12 3.模具成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 3.1定模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 3.2動模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 4.頂出系統(tǒng)設(shè)計 21 5.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 22 6.模具閉合高度與注射機有關(guān)參數(shù)的校核 26 7.模具的安裝 27 8．PROE在該模具的應(yīng)用 28 結(jié)論 30 致謝語 31 參考文獻 32 23 引 言 本人選的課題為塑料彎頭的模具設(shè)計，首先塑料彎管在日常生活中相當常見，證明其在生活中的作用相當明顯，但卻很少人了解塑料彎管是如何被生產(chǎn)出來，本次的選題目的是為了讓大家了解生產(chǎn)此類塑料彎頭的模具是如何設(shè)計出來的，并簡介此模具的工作過程。其次，由于此類塑件在生活中應(yīng)用相當廣泛，所以存在著許多形狀相似、功能相近的衍生塑件。盡管形狀相似，此類衍生的塑件的模具設(shè)計卻不盡相同，但總的卻是大同小異，只在細節(jié)上或?qū)嶋H尺寸上做出改變。本課題的塑件為90°塑料彎頭，并在兩端管頭處均有臺階接口，其內(nèi)部拐角處為90°。由于尺寸較小，所以設(shè)計方向偏向一模多腔，本模具采用的是一模四腔。本模具的設(shè)計難點在于其抽芯機構(gòu)的設(shè)計，由于是一模四腔，并每一個塑件均由兩根芯子來完成成形，所以在模具的四個方向都有抽芯機構(gòu)以保證順利分型。 1.成型工藝規(guī)程編制 1.1塑件的工藝性分析 1.1.1塑件原材料分析 塑件為彎管接頭，材料采用的是ABS。ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體的共聚物，屬熱塑性材料。，密度:1.2克/立方厘米 成型收縮率:0.4-0.7% 成型溫度：200-240℃ 干燥條件：80-90℃ 2小時。特點： 1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好. 2、與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理. 3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 4、流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 ABS的性能參數(shù): 2.玻纖含量(體積分數(shù)):20% 3.抗拉強度:72-90MPa 4.斷后伸長率:3% 5.抗壓強度:96MPa 6.抗彎強度:96-120MPa 7.沖擊韌性:2.3-3.9 KJ.M^2 8.拉伸彈性模量:5.1-6.1GPa 9.壓縮模量:5.5 GPa 10.彎曲模量:4.5-5.5GPa 11.洛氏硬度:85-98HRM 肖氏硬度:107HRR 12.線性膨脹系數(shù):2.1*10^-5 13.密度:1.18*10^3-1.22*10^3KG/M^3 14.介電強度:18 KV.MM^-1 1.1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 （1）結(jié)構(gòu)分析 從零件圖分析，該制件總體形狀比較簡單，抽芯距比較大，兩個方向都要抽。 圖1-1 制件圖 （2）尺寸精度分析 該零件重要尺寸如：φ23±0.05mm，查（1）書表3-7得精度為1～2級，次重要尺寸φ48mm，等的精度為3～4級（SJ1372-78）。 由以上分析可見：零件的尺寸精度較高，需提高對應(yīng)的模具相關(guān)零件的加工精度來保證。 從塑件的壁厚上來看，壁厚尺寸為2.mm，壁厚較均勻，有利于零件的成型。 （3）表面質(zhì)量分析 該塑件的表面要求平整，沒有缺陷，不允許有飛邊和收縮痕，過度弧圓滑，螺紋段要與配合件互配良好，其他沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證，以滿足客戶的需要。 1.2計算制件的體積和質(zhì)量 計算制件的體積和質(zhì)量是為了選注射機及確定型腔數(shù)。經(jīng)計算該制件的體積為V＝7432mm3,查（2）書表1-8得ABS的密度為ρ＝1.2g/cm3。 故制件的質(zhì)量M＝ρV=1.2×10-3×7432≈8.9g 考慮到該制件為批量生產(chǎn)，本模具采用一模4件的結(jié)構(gòu),考慮外型尺寸、注射時所需要的壓力和現(xiàn)有的設(shè)備等情況,初步選擇注射機型號為XS-ZY-500。其主要技術(shù)規(guī)范及特性如下： 最大理論注射容量 475 cm3 注射壓力 145Mpa 鎖模力 350t 最大注射面積 1000cm2 最大模具厚度 450mm 最小模具厚度 300mm 模板最大距離 950mm 模板行程 300mm 噴嘴圓弧半徑 3mm 噴嘴移動距離 280mm 1.3塑件注射工藝參數(shù)的確定 查（2）書表1-8得：ABS的成型工藝參數(shù)做如下選擇：成型溫度200～249°C，注射壓力為70～140Mpa。 必須說明的是上述工藝參數(shù)在試模時可作適當調(diào)整。 2.模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 該塑件的注射模具構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)的確定、型腔的排列方式、流道的布置、冷卻水道的布置及澆口的位置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計等。 2.1分型面的選擇 模具設(shè)計中，分型面的選擇很重要，它決定模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，需要考慮的因素也比較多，由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在分型面的選擇要綜合分析比較，從中選擇最佳的方案。選擇分型面一般要遵循以下幾項原則： （1） 分型面應(yīng)選在制件外形最大輪廓處。 （2） 分型面的選擇要便于制件順利脫模，盡量使制件在開模時留在動模一邊。 （3） 分型面的選擇要保證制件的精度要求，滿足模具加工制造工藝。 （4） 分型面的選擇不要影響模具排氣和抽芯機構(gòu)。 設(shè)計分型面應(yīng)根據(jù)設(shè)計原則和制件成型要求來選擇分型面。 圖2-1 分型面 2.2確定型腔的數(shù)量與排列方式 考慮該制件大批量生產(chǎn)、模具成型零件和抽芯機構(gòu)及出模方式以及注射機的型號，本塑件在注射時采用“一模四腔”，綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采取如圖2-2的型腔排列方式： 圖2-2 型腔布置方式 2.3澆注系統(tǒng)和澆口套的設(shè)計 2.3.1主流道設(shè)計 主流道是一端與注射機噴嘴相連接，另一端與分流道相連的一帶有錐度的流動通道。根據(jù)（2）書表8查得XS-ZY-500型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸為：前端孔徑d。=3mm，噴嘴前端球面半徑R。=15mm，考慮到塑件較小，注射量不大，因此選擇d。=3mm。 根據(jù)模具主流道與噴嘴R=R。+（0.5～1）mm，取主流道球面半徑R=16mm，小端直徑d=3.5mm。 為了便于將凝料從主流道拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其錐度為2o～6o，內(nèi)壁粗糙度Ra小于0.4μm，取錐度為2o，經(jīng)換算得主流道大端直徑D=7mm，為了使溶料順利進入分流道，可在主流道出料端設(shè)計r=1.5的圓弧過渡。 2.3.2主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬于易磨損件，對材料要有教高的耐磨度，還有是因為模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選擇較好的鋼材進行加工和熱處理。所以采用圖2-3所示澆口套： 圖2-3 主流道襯套 主流道襯套的固定 因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為Φ100mm，內(nèi)徑Φ36mm。具體固定形式如圖2-4所示： 圖2-4 主流道的襯套的固定 2.3.3分流道的設(shè)計 分流道的形狀及尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長度因素來確定，分流道應(yīng)使熔體較快地充滿整個型腔，流動阻力小熔體降溫少，并且能將熔體均衡地分配到各個型腔中。分流道的設(shè)計要注意以下幾個問題： a. 分流道與型腔的排列要緊湊，以減少模具尺寸和縮短流程，使熔體到達澆口時，溫度和壓力減小到最底。 b. 分流道對熔體流動阻力要小，流道凝料要少，以保證熔體充滿型腔，減少耗料，使材料的利用率達到最高。 c. 分流道的設(shè)計應(yīng)能保證各個行腔均衡進料，為此，同一模具成型同一制件時各流道截面面積和長度要相等；同一模具成型不同制件時各流道的截面面積和長度應(yīng)與制件應(yīng)相適應(yīng)，以保證各行腔成型條件相同。 d. 對于成型熱塑性塑料時，分流道表面不要修的很光滑，表面光潔度1.6μm就可以，這樣流道內(nèi)料的外層流速較低，容易冷卻而形成固定表面層，有利于流道保溫（相當與決熱層的作用）。 e. 在考慮型腔與分流道布置時，最好是制件和流道在分型面上總投影面積的幾何中心和鎖模力中心重合，這對于合模的可靠性和合模機構(gòu)均勻性都有利。 本制件的形狀不算復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易，考慮到動模設(shè)置滑塊的問題，為了便于加工及順利脫模，因此將分流道設(shè)置在定模，并且選用截面形狀為半圓形分流道，查（1）書表5-5取R=5mm，根據(jù)型腔的排列方式可知分流道較長，并且采用圓弧過渡的流道，因此將分流道設(shè)計成S型，如圖2-5所示： 圖2-5 分流道示意圖 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的表面粗糙度不要求很高，一般取1.6μm就好了，這樣的表面稍不光滑，有助與塑料熔體之間產(chǎn)生一定的速度差和剪切熱。 2.3.4澆口的設(shè)計 澆口也叫進料口，是連接分流道與型腔的通道，一般開設(shè)在分型面上。澆口是澆注系統(tǒng)中關(guān)鍵的部分，澆口的位置、形狀及尺寸對制件有很大的影響。 根據(jù)塑件的成型要求幾型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想，由上面分型面選擇可得，設(shè)計時考慮選擇從φ41.5mmx2.5mm的凸緣處進料，料由厚往薄處流。并且采用截面為矩形的側(cè)澆口，塑料熔體在型腔的側(cè)面充模，其截面形狀為矩形狹縫，調(diào)整截面的厚度和寬度可以調(diào)整熔體的充模速率和澆口的封閉時間，側(cè)澆口加工容易，調(diào)整方便，并且可以根據(jù)制件的形狀特性靈活地選擇進料位置，且對各種塑料適應(yīng)性較強。初選澆口尺寸為2.9mm×0.5mm×1.2mm（b×l×h），試模時可再修正。澆口的形式如圖2-6所示： 圖2-6澆口 模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需要進一步修改澆口的尺寸，無論采取那一種澆口，其開設(shè)的位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響都很大，因此合理選擇澆口的位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口的位置的不同還影響模具的結(jié)構(gòu)，總之：要使模具具有良好的性能和外表，一定要認真考慮澆口的位置，通常要考慮以下幾項原則： a. 盡量縮短流動距離。 b. 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 c. 必須盡量減少熔接痕。 d. 應(yīng)有利于型腔中氣體的排出。 e. 考慮分子的定向移動，避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 f. 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 g. 注意對塑件的外觀質(zhì)量影響。 根據(jù)本制件的特征，綜合考慮以上幾點原則，每個型腔設(shè)計一個側(cè)澆口。 圖2-7 進膠點 2.3.5澆注系統(tǒng)的平衡 由于本模具采用一模多腔的形式，設(shè)計時要盡量保證所有的型腔同時得到均衡的填充和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等，形狀截面尺寸相同的形式，否則就要通過調(diào)節(jié)澆口的流量及成型工藝條件達到一致。由上面分流道的設(shè)計及澆口的選擇可知，本模具從主流道到各型腔的分流道的長度相等，形狀及截面完全相同。 2.3.6冷料穴的設(shè)計 在完成一次注射循環(huán)的時間間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段的熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體溫度，從噴嘴端部到注射機料筒內(nèi)約10～20mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料溶體溫度。在于這一區(qū)域內(nèi)的塑料流動性能和成型性能不好，如果這里的成型溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品，為了避免這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，用一個井穴將主流道延長以接受冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴開設(shè)在主流道對面的鑲塊上，其標稱直徑與主流道大端直徑相等，深度是直徑的1-1.5倍。 2.4抽芯機構(gòu)設(shè)計 該塑件包含倒扣部分，這會阻礙成型后塑件從模具中脫出，因此須設(shè)置抽新芯機構(gòu)。 2.4.1斜導柱抽芯機構(gòu) （1） 確定抽芯距 因該塑件側(cè)向分型時采用二等分側(cè)滑塊，查（1）書得滑塊的抽芯距應(yīng)為： S抽=　　　　　　　　　　　　　(2.1) 由產(chǎn)品圖可得抽芯距S抽=35mm （2） 確定斜導柱傾角 斜導柱的傾角是斜抽芯機構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它于抽拔力以及抽芯距有直接關(guān)系，一般取α=15o-23o，因此選擇α=22o。 （3） 確定斜導柱的尺寸 斜導柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度，考慮到成型外螺紋的滑塊的長度較大，因此在一個滑塊上設(shè)置兩根斜導柱，取斜導柱的直徑d=12mm，斜導柱的長度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小確定。 L＝δ/cosα+ S抽/sinα (2.2) 其中 L----斜導柱總長 δ----斜導柱安裝板厚度 S抽----抽芯距 α---斜導柱傾角 考慮到結(jié)構(gòu)合理，因些我們?nèi)=152mm。(包括倒圓角部分) 直徑為12mm,臺肩直徑D＝17mm。 其完成抽芯時所需要的開模行程： H= S抽 x ctgα 計算可得：至少開模行程H > 35mm。 （4） 滑塊與導滑槽的設(shè)計 ①滑塊的形式 考慮到模具采用一出四的結(jié)構(gòu)，因此側(cè)型芯須成型四個外螺紋，同時也作為型腔成型制件的外側(cè)壁，因此見側(cè)型芯與滑塊做成整體式結(jié)構(gòu)。 ②滑塊的導滑方式 為了確?；瑝K可靠地抽出和復(fù)位，保證滑塊在移動過程中平穩(wěn)，上下竄動和卡死現(xiàn)象，滑塊與導滑槽必須很好地配合和導滑?；瑝K與導滑槽的配合一般采用H7/f7，為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體導向槽的形式，同時考慮到經(jīng)濟性問題，可將導滑槽的厚度設(shè)計得小一些，在導滑槽的側(cè)面加一固定塊。為提高滑塊的導向精度，裝配時可對導向槽或滑塊采用配磨，配研的裝配方法。 ③ 滑塊的導滑長度和定位裝置設(shè)計 由于側(cè)抽芯距較短，故導滑長度只要符合滑塊在開模時的定位要求即可，滑塊采用彈簧及鋼球的定位方式。 ④其成型的關(guān)鍵部位的形狀如圖2-8所示： 圖2-8 側(cè)抽芯 ⑤整個行位截面形狀設(shè)計成圖2-9所示的樣子，總長94mm，總高60mm，由于我們設(shè)計的斜導柱的傾斜角α為22°，所以行位的鎖緊角α＝α+20°～30°＝22°+2°＝24°。 圖2-9 行位截面 ⑥圖2-10是芯子的連接方式。 圖2-10 芯子固定 圖2-11是滑塊與芯子固定板的連接方式 圖2-11滑塊與芯子固定板的連接 滑塊這部分結(jié)構(gòu)的最終結(jié)構(gòu)如圖2-12： 圖2-12 滑塊結(jié)構(gòu)圖 更詳細的情況請參見零件圖紙 3.模具成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具中決定塑件的幾何形狀稱為成型零件，包括型芯、凹模、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時，直接與塑件接觸，塑件熔體的高壓、高溫、料流的沖刷、脫模時還和塑件摩擦，因此成型零件要求要有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較底的表面粗糙度，此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、硬度及耐磨性。 設(shè)計成型零件時，要根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)選擇分型面的位置和澆口的位置、確定脫模的方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件需要進行強度和剛度校核。 3.1定模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖3-1 定模仁結(jié)構(gòu) 圖3-2 定模仁相關(guān)尺寸 3.2動模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖3-3動模仁結(jié)構(gòu) 動模仁的長度方向的情況與總體尺寸如圖3-4所示，其中兩條運水直徑為φ8mm，4個螺絲孔為M10用來將動模仁固定在動模板上，深度從底面上來22.5mm。流道尺寸前面已論述，中間直徑為φ6mm，兩邊為φ6mm。 圖3-4動模仁相關(guān)尺寸 4.頂出系統(tǒng)設(shè)計 模具的頂出方式主要有①頂針頂出②頂出塊頂出③頂出板頂出，根據(jù)產(chǎn)品的外形，尺寸大小，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，我決定采用頂針的頂出方式。頂針直徑為7mm，圖3-5中綠色為頂針位置. 圖4-1 頂針分布 5.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 不論是熱塑性材料還是熱固性材料的模塑成型，模具溫度對塑料制件的質(zhì)量和生產(chǎn)率的影響都很大。主要表現(xiàn)在以下兩個方面： （1） 模具溫度對塑料制品質(zhì)量的影響 模具溫度極其波動對制品的收縮率、尺寸穩(wěn)定性、力學性能、變形、應(yīng)力開裂和表面質(zhì)量均有很大的影響。模具溫度過底，熔體流動性差，制品輪廓不清晰，甚至充不滿型腔或形成熔接痕，制品表面不光澤，缺陷多，力學性能降低。對于熱固性材料，模具溫度過底造成固化程度不足，降低了制品的物理化學性能。對于熱塑性的材料注射成型時，模具溫度過底，在充模速度不高的情況下，容易引起曲翹變形和應(yīng)力開裂，成型收縮率大，影響形狀及尺寸精度。所以，要保證制品的質(zhì)量，模具溫度必須適當、穩(wěn)定、均勻。 （2） 模具溫度對模塑周期的影響 縮短模塑周期就是提高模塑效率。對于注射模塑，注射時間約占成型周期的 5%，冷卻時間約占80%，推出時間約占15%?？梢娍s短模塑周期的關(guān)鍵在于縮短冷卻硬化時間，可以通過調(diào)節(jié)塑料和模具的溫差。因此保證制品的質(zhì)量和成型工藝順利的前提下，適當降低模具溫度有利于縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。 綜上所述：模具溫度對塑料成型、制品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。 冷卻裝置的設(shè)計一般要遵循以下幾項原則： 1.在滿足冷卻所需要的傳熱面積和模具結(jié)構(gòu)的條件下，冷卻回路盡量多，冷卻孔徑要盡量大。 2.冷卻通道的布置要合理。冷卻通道要盡量避免靠近可能產(chǎn)生熔接痕的部位。 3.冷卻回路應(yīng)有利于減小冷卻水進、出口水溫度的差值。 4.冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和清理，其孔徑一般取8—12mm。 由于本塑件注射成型時模溫低于80℃，并且流道流程短，因而在模具可不設(shè)置加熱系統(tǒng)。 是否需要冷卻系統(tǒng)可做如下設(shè)計計算： 假設(shè)模具工作的平均溫度是50度，用常溫20度的水作為模具的冷卻介質(zhì)。其出口溫度為35度，產(chǎn)量初算0.5min/套。查（1）書P140可得，塑料注射模冷卻時所需的冷卻水量可按下式計算： m=nm1h/C（t1-t2） (5.1) 式中 m-----所需冷卻水的質(zhì)量Kg/min m1----------包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的每次注入模具的塑料質(zhì)量Kg h-----熱焓量KJ/Kg C-----冷卻水的比熱容KJ/Kg℃ t1----冷卻水出口溫度 t2---------冷卻水出口溫度 帶入公式計算得 m=32.2Kg/h 由上述計算可知，因為模具所要的水體積較小，查（1）書表4-15選擇冷卻水道的直徑為8mm。最后根據(jù)注射模結(jié)構(gòu)及加工工藝性，合理布置冷卻水回路。型芯、滑塊的冷卻回路見模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其它板冷卻回路排列方式如圖5-1： 圖5-1 定模座板冷卻水道布置示意圖 圖5-2 定模座板冷卻水道分布 圖5-3 動模仁冷卻水道布置示意圖 6.模具閉合高度與注射機有關(guān)參數(shù)的校核 根據(jù)支撐與固定零件的設(shè)計中提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定墊塊與支撐板的高度，最后根據(jù)模具總裝配圖測量得：模具閉合高度為360mm，模具總長為400mm，寬度為350mm，所以本模具外形尺寸為400mm×350mm×360mm。查（3）書可得，XS-Z-500型注射機模板的最大距離為450mm×280mm，注射機允許模具最小厚度是Hmin＝300mm，最大厚度是Hmax＝450mm。所以該注射機可以滿足使用要求。即模具滿足Hmin≤H≤Hmax。XS-Z-500型注射機的最大開模行程S＝300mm。而模具的開模距離為85mm。 經(jīng)驗證，XS-Z-500型注射機能夠滿足使用要求，可以使用。 7.模具的安裝 a. 模具安裝前要清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺等雜質(zhì)。 b. 因為模具外形尺寸不大，所以可以采用整體法安裝。先在機器下面兩根導軌上墊好墊板，模具從側(cè)面進入機架，定模入定位孔，并放置正確，在慢慢閉合模板，壓緊模具，然后用螺母鎖緊定模，再慢慢開閉模具，找正動模，應(yīng)保證開閉模具時平穩(wěn)、靈活、無卡滯現(xiàn)象，最后固定動模。 c. 調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu)，保證有足夠的開模距離及鎖模力，使模具閉合適當。 d. 慢慢開啟模板到模板停止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離開啟模具觀察頂出機構(gòu)運動情況，動作是否平穩(wěn)、靈活、協(xié)調(diào)。 e. 模具安裝好以后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預(yù)定溫度20—30度的時候，就可校正澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸情況，必須松緊合適，校正好后擰緊注射機定位螺釘緊固定位。 f. 開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否正常，然后可以注射試模。 ８．PROE在該模具的應(yīng)用 我使用PROE 軟件的實體建模，特征建模，裝配建模功能進行模具設(shè)計。 這次畢業(yè)設(shè)計主要通過設(shè)計模具分型面及所有三維零件，裝配成總裝圖。然后通過PROE轉(zhuǎn)變二維圖形并導入AUTOCAD中進行編輯修改，把要加工的零件尺寸標注好。 圖8-1　模具三維裝配圖 模具脫模得到的制件＋凝料如圖8-2： 圖8-2　制件半成品 [鍵入文字] 畢業(yè)設(shè)計說明書 塑料彎管注射模具設(shè)計 學生姓名： 張洪博 學號：0903034247 學 院： 材料科學與工程學院 專 業(yè)： 高分子材料與工程 指導教師： 王燕 2013年6月 中北大學2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 塑料彎管注塑模具設(shè)計 摘要 本文研究的是90°帶螺紋的塑料彎管及其注射成型的總體設(shè)計過程。彎管成90°直角，因此側(cè)向分型抽芯是研究的重點。塑料彎管上有一段螺紋，本研究采用的是比較簡單輕便的設(shè)計模式，因此采取了瓣合模的成型方式。因為不使用復(fù)雜的脫螺紋裝置，這一點對于螺紋類的制品具有指導意義。本文選擇了正確的注塑機型號，采用PROE進行模具的體積確定與分型面的選擇，決定采取一模四腔的方式，這將會快速的提高生產(chǎn)量與生產(chǎn)效率。本研究成功設(shè)計，將會為以后的彎管類塑料提供極高的參考價值，并且對于生產(chǎn)有很高的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞：塑料彎管，側(cè)向分型抽芯，瓣合模 Plastic pipe injection mold design Abrtract This paper studies a 90-degree bend with thread and plastic injection mold of design process.The bend has a 90-degre .So the focus of the study is side parting core pulling.There was a thread on plastic pip.This study uses a simple design patterns.So flap spotting is the better method .Because which avoid the complex the installation of the unscrewing,which gives a guiding significance for the products of thread. By selecting the right injection molding machine type.Using PROE determine the volume of the mold and parting line selection.It is to decide taking a mold with a four cavity, which would rapidly increase the production capacity and production efficiency.Successful design of this study will be for the future of plastic pipe classes provide a high reference value, and for the production of high economic efficiency. Key words:plastic pipe,side parting core pulling,flapclamping 目錄 1 前言 1 2塑件結(jié)構(gòu)與原材料工藝分析 3 2.1 帶螺紋塑料彎管的設(shè)計 3 2.1.1 塑料彎管的立體示意圖 3 2.1.2 塑料彎管的二維視圖 3 2.1.3 塑料彎管的結(jié)構(gòu)尺寸特征分析 3 2.2 塑料彎管原材料的選擇分析 4 2.2.1 塑料的原材料的選擇 4 2.2.2 硬質(zhì)聚氯乙烯的性能指標 4 3成型工藝方案的確定 5 3.1 塑件分型面的確定 5 3.2 型腔數(shù)量以及分布方式的確定 6 3.3 注塑機的選擇與參數(shù)校核 6 3.3.1 注塑量的計算 6 3.3.2 注塑機型號的確定 7 3.3.3 型腔數(shù)量的校核 8 3.3.4 最大注射量的校核 8 3.3.5 鎖模力的校核 9 3.3.6 注射壓力的校核 9 3.3.7 開模行程的校核 9 3.3.8 噴嘴尺寸的校核 10 3.3.9 定位孔直徑的校核 11 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12 4.1 主流道和主流道襯套以及定位環(huán)的設(shè)計 12 4.2 分流道的設(shè)計 13 4.2.1 分流道的設(shè)計原則 13 4.2.2 分流道的形狀尺寸確定 13 4.2.3 分流道的形狀尺寸以及分布 14 4.3 澆口的設(shè)計 15 4.3.1 澆口的設(shè)計原則 15 4.3.2 澆口的形狀尺寸確定 16 4.3.3 澆口的位置 17 4.4 剪切速率的校核 17 4.5 尺寸的優(yōu)化校核 18 4.6 冷料井的設(shè)計 19 4.7 排氣槽的設(shè)計 20 5 成型零件的設(shè)計 21 5.1 成型零件的三視圖 21 5.2 成型零件工作尺寸的計算原則 22 5.3 成型零件尺寸的計算 24 5.3.1 型腔型芯尺寸的計算 24 5.3.2 螺紋型環(huán)的計算 26 5.4 型芯之間的中心距的計算 28 5.5 型腔壁厚的設(shè)計 29 6 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計 32 6.1 抽芯力的計算 32 6.2 斜導柱的設(shè)計 32 6.2.1 斜導柱的機構(gòu)設(shè)計 32 6.2.2 斜導柱傾斜角的確定 33 6.2.3 斜導柱的尺寸計算 33 6.2.4 斜導柱的示意圖 35 6.3 側(cè)滑塊的設(shè)計 35 6.4 導滑槽的設(shè)計 36 6.5 楔緊塊的設(shè)計 36 6.6 滑塊定位裝置的設(shè)計 37 7 合模導向和定位機構(gòu) 38 8 塑件脫模機構(gòu)的設(shè)計 40 8.1 脫模機構(gòu)的設(shè)計準則 40 8.2 脫模力的計算 41 8.3 推桿的設(shè)計 42 8.3.1 推桿的設(shè)計原則 42 8.3.2 推桿的尺寸的計算： 42 8.3.3 推桿的形狀與尺寸 43 8.4 復(fù)位桿的設(shè)計 43 8.5 拉料桿的設(shè)計 44 9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 45 9.1 模具溫度設(shè)計的原則 45 9.1.1 模具溫度與制品質(zhì)量的關(guān)系 45 9.1.2 冷卻效率對生產(chǎn)效率的影響及其提高的辦法 46 9.1.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 46 9.1.4 降低入水與出水的溫差 46 9.2 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算 47 9.2.1 塑料注射量的計算 47 9.2.2 制品所需冷卻時間的計算 47 9.2.3 冷卻水體積流量的計算 47 9.2.4 水孔直徑的選擇 48 9.2.5 冷卻水在管道內(nèi)的流速 48 9.2.6 冷卻水流動狀態(tài)的校核 49 9.2.7 冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h 49 9.2.7 計算冷卻水通道的導熱總面積A 49 9.2.8 計算模具所需冷卻水管道的總長度L 49 9.2.9 冷卻水路的根數(shù)x, 49 10.模板尺寸的選擇 51 12.裝配圖的設(shè)計 52 參考文獻 55 致謝 56  V 1 前言 我國的模具行業(yè)將會在“十二五”期間迎來有一個蓬勃發(fā)展階段[1]?！笆濉币?guī)劃中曾明確提出，未來要走綠色智能環(huán)保的新型工業(yè)化道路，而對我國模具行業(yè)來說，在“以塑代鋼”、“以塑代木”的大力倡導下，塑料模具產(chǎn)品的市場需求量將快速增長。 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國目前人均塑料消費量僅為發(fā)達國家的1/3，在提倡綠色環(huán)保發(fā)展的大背景下，未來市場需求空前廣闊。專家預(yù)計，“十二五”期間我國塑料模具制品行業(yè)仍將會保持高速發(fā)展，會維持年均15%的市場增長率。毋庸置疑，塑料模具的蓬勃發(fā)展，這將給我國模具產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級帶來新的動力。 “十二五”期間，我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)智能模具制造裝備發(fā)展的總目標是以發(fā)展智能化模具來帶動高效、精密、高性能模具總體水平的提高，以滿足“智能制造”配套要求來帶動模具為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)服務(wù)總體水平的提高，使智能模具水平得到大幅度的提升，為我國模具行業(yè)到2020年步入世界模具強國奠定堅實的基礎(chǔ)。 ??據(jù)悉，具體目標為： ??第一，要以智能化模具為主要代表的高效、精密、高性能模具的水平，中長期目標是要達到國際先進水平，“十二五”期末首先要使智能化模具水平能基本滿足智能制造所需。 ??第二，以智能化模具為主要代表的高效、精密、高性能模具占模具總量的比例從目前的約35%，達到“十二五”期末的40%以上，進而達到50%以上的中長期目標。 ??第三，不斷縮短模具生產(chǎn)周期、提高模具使用壽命和穩(wěn)定性，首先達到“十二五”期末生產(chǎn)周期比現(xiàn)在縮短20%～30%，使用壽命比現(xiàn)在提高20%～30%，用模具制造精細化來提高可靠性和穩(wěn)定性。 ??第四，要不斷提高數(shù)字化、信息化水平?！笆濉逼谀┦股a(chǎn)高效、精密、高性能模具的企業(yè)基本實現(xiàn)CAD/CAM/CAE/PDM一體化，并有40%以上企業(yè)基本實現(xiàn)信息化管理。 第五，模具自動化生產(chǎn)是重要的發(fā)展方向，目前尚處于試驗實踐階段，到“十二五”期末爭取有5家以上的模具企業(yè)可實現(xiàn)模具自動化生產(chǎn)，并在模具智能網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)、管理方面有重大突破。 注塑模具在國外的發(fā)展也進入到了一個更加高級的發(fā)展階段[2]。國外在高速集成，智能化，小型化，個性化和基于環(huán)保的理念方面有重大的突破。 第一，在CDA，CAE，CAM等[3]方面外國擁有更加成熟的技術(shù)和培訓，國外的工業(yè)化更加成熟信息化的成都也更高。這些只能軟件的運用使得模具朝向智能化集成化發(fā)展。 第二，模具設(shè)計從低精度，簡單形狀向高精度，復(fù)雜形狀以及高性能方面進行發(fā)展。這也是未來模具發(fā)展的重要方向。 第三，模具的標準化，系列化以及專業(yè)化將會更加完善。 第四，全面質(zhì)量管理在日本等發(fā)達國家已經(jīng)完全實施。質(zhì)量管理可以對產(chǎn)品的設(shè)計，制作以及注塑成型工藝方面有很重要的運用。 第五，國外已經(jīng)從單純的模具設(shè)計本身延生到對模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面，試圖通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化達到高性能的產(chǎn)品。 國外已經(jīng)從注塑模具的工藝性分析從實踐經(jīng)驗階段發(fā)展到理論分析。國外更加專注于運用Moldflow等[4]軟件進行模具的提前分析。解決了原料的浪費和避免耗費資源的問題。 我們國家的模具設(shè)計方面在“十二五”規(guī)劃結(jié)束后將會在模具的高效高精度高性能方面取得進步。因此本研究的重心也在于實踐“十二五”規(guī)劃的發(fā)展目標。并且基于國際視野設(shè)計的90°直角彎管來進行模具設(shè)計。 2 塑件結(jié)構(gòu)與原材料工藝分析 2.1 帶螺紋塑料彎管的設(shè)計 2.1.1 塑料彎管的立體示意圖 本課題研究了90°直角彎管并且?guī)饴菁y的塑料彎管的設(shè)計。彎管的立體PROE圖如圖2.1。 圖2.1 塑件結(jié)構(gòu)示意圖 2.1.2 塑料彎管的二維視圖 本研究設(shè)計的90°直角彎管的二維主視圖如圖2.2。 圖2.290°塑料彎管主視圖 2.1.3 塑料彎管的結(jié)構(gòu)尺寸特征分析 本研究設(shè)計的是90°塑料彎管[5]。彎管呈現(xiàn)直角的構(gòu)型，在成型的過程中應(yīng)該進行側(cè)向分型抽芯機構(gòu)來進行分型，塑料彎管有一段外螺紋，螺紋的參數(shù)是M50×2—5g—S—LH[6]。螺紋的成型用瓣合模來進行成型。因此本研究將會使用到側(cè)向分型抽芯機構(gòu)以及瓣合模。設(shè)計有一定的難度。 2.2 塑料彎管原材料的選擇分析 2.2.1 塑料的原材料的選擇 選擇硬質(zhì)聚氯乙烯作為塑料彎管的原材料[7]，簡稱UPVC。作為具有較好的抗拉抗壓強度,耐腐蝕性優(yōu)良,價格在各類塑料管中最便宜但低溫下較脆。廣泛應(yīng)用在用于住宅生活、工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)的供排水、灌溉、供氣、排氣用管、電線導管、雨水管、工業(yè)防腐管等方面。在管件方面UPVC有著非常好的性能。（1）物理性能優(yōu)良，UPVC管材、管件耐腐蝕，抗沖擊強度高，流體阻力小，不會結(jié)垢 ，內(nèi)壁光滑，不易堵塞，并達到建筑材料難燃性能的要求，耐老化，使用壽命長。室內(nèi)以及埋地使用壽命可達50年以上，戶外使用達50年。（2）重量輕，便于運輸、儲存和安裝，有利于加快工程進度和降低施工費用。（3）節(jié)省建筑費用，使用UPVC管材、管件比使用同樣規(guī)格的鑄鐵管道系統(tǒng)造價低，且便于維修。 2.2.2 硬質(zhì)聚氯乙烯的性能指標 聚氯乙烯的性能參數(shù)如表2.1。 表2.1UPVC的性能參數(shù) 性能參數(shù) UPVC 性能參數(shù) UPVC 密度g/cm3 1.4 氧指數(shù) 42 吸水率 0.07~0.4 收縮率% 0.1~0.5 比熱容/（KJ/kg?℃） 1.842 脫模度數(shù) 30'~50' 抗拉強度/MPa 45~50 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度/℃ 85 折射率硬質(zhì)成型品 1.52~1.55 成型溫度/℃ 160~190 熱導率/×104[kw/（m.℃）] 黏流態(tài)溫度/℃ 1.59 180 熱擴散系數(shù)/×107（m2/r） 拉伸模量/GPa 0.61 3.3 3 成型工藝方案的確定 3.1 塑件分型面的確定 分開模具取出塑件的面，通稱為分型面[8]。注塑模有一個分型面和多個分型面的模具，分型面的位置有垂直于開模方向，平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。分型面的形狀有曲面和平面。分型面的設(shè)計是否恰當，對制件，操作難易，模具的復(fù)雜性有很大的影響，主要考慮三點：（1）塑件從模內(nèi)取出，一般只采用一個與注射機開模運動方向相垂直的分型面，特殊情況下才采用較多的分型面。應(yīng)該設(shè)法避免與開模方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和側(cè)向抽芯，因為這會增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。為此安排塑件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模方向相垂直或傾斜的方向有側(cè)凹或側(cè)孔。（2）分型面形狀的決定：分型面的形狀一般是與注射機開模方向相互垂直的平面。（3）分型面位置的選擇：除了必須開設(shè)在斷面輪廓最大的地方才能使塑件順利地從型腔中脫出外還要考慮四個因素：第一，因為分型面處不可避免的留下溢料痕跡，或拼合不準確的痕跡，故分型面最好不要選在制品表面光滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。第二：從制件的推出裝置方面考慮，分型面要盡可能留在動模邊。第三：從保證同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好把同心度的部分放在模具分型面的同一側(cè)。第四：有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當采用自動側(cè)向分型抽芯的時候，除了液壓抽芯能獲得較大的側(cè)向抽芯距離外，一般的分型側(cè)向抽芯機構(gòu)都比較小。 分析本塑件的結(jié)構(gòu)與特征，確定它的分型面的位置處于平面所在的位置如圖3.1。 圖3.1 塑件的分型面 3.2 型腔數(shù)量以及分布方式的確定 注射模具型腔數(shù)目的確定，與現(xiàn)有注塑機的規(guī)格、所要求的塑件質(zhì)量、塑件的幾何形狀（有無側(cè)抽芯）、塑件成本及交貨期等因素有關(guān)。從經(jīng)濟角度出發(fā)，訂貨量大時可選用大型機、多型腔模具，對于小型制件，型腔數(shù)量可由經(jīng)驗決定。當尺寸精度和重復(fù)性精度要求很高時，應(yīng)盡量減少型腔數(shù)目，在滿足其它要求的前提下盡量采用單型腔模具。針對于本設(shè)計的塑件，由于尺寸精度和重復(fù)性精度要求不高，而且是大量生產(chǎn)，因而擬采用一模多腔，同時考慮到塑件上有側(cè)向抽芯，為使模具結(jié)構(gòu)簡單，采用一模四腔較為合適。 型腔的布置涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機構(gòu)的設(shè)計、模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計及模具在開合模時的受力平衡等問題，因此在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)各方面的情況進行綜合考慮，并在設(shè)計中進行必要的修改，已達到較為完善的結(jié)果。在本設(shè)計中，由于塑件需側(cè)向抽芯，并且是一模四腔，著重考慮抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，因而采用平衡式排列布置,如圖3.2。 圖3.2型腔的分布 3.3 注塑機的選擇與參數(shù)校核 3.3.1 注塑量的計算 注射模具是安裝在注射機上使用的。在設(shè)計模具時，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對所選用的注射機有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。注射機為塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種。注射成型時注射模具安裝在注射機的動模板和定模板上，由鎖模裝置進行合模并且鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。 本模具采用一模四腔的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。澆注系統(tǒng)的凝料體積一般按照實際情況選取，該模具設(shè)計選擇四個塑件的總體積容量的20%進行預(yù)估計算。 將設(shè)計好的塑件通過PROE軟件的測量。單個塑件的體積為47734.8mm3。取UPVC的密度為1.4g/cm3。那么單個塑件的質(zhì)量可以進行如下計算。 m=47.7348cm3×1.4g/cm3=66.8g。 四個塑件需要的總共注塑容量是V： V=4×47.7348cm3=190.9cm3。 加上澆注系統(tǒng)的凝料的設(shè)計注塑量V1： V1=1.2×190.9cm3=229cm3。 四個塑件總共需要的塑料質(zhì)量M： M=4×66.8g=267.3 加上凝料系統(tǒng)總共的注塑質(zhì)量M1： M1=1.2M=1.2×267.3g=320.7g。 模具設(shè)計的時候。塑件成型的塑料熔體總量或質(zhì)量在需要在注射機額定量的0.5倍到0.8倍。由此可以確定注射機的體積應(yīng)該在286.4cm3到458.2cm3。 3.3.2 注塑機型號的確定 在體積容量足夠的前提下，還需要依靠鎖模力來進行綜合的選擇注塑機的型號[9]。 塑件在分型面上的投影面積約為A塑件=4200mm2。流道凝料在分型面上的投影面積可以按照塑件的0.2倍到0.5倍來取得，因此本澆注系統(tǒng)的投影面積按照0.2倍約為A澆注=840mm2。 在分型面上的投影： A分=A塑件+A流道=4200mm2+840mm2=5040mm2 A總=4×5040mm2=20160mm2 F額≥F脹=A分×P型分=20160mm2×32MPa=645.1KN 式中： F額—注射機的公稱鎖模力（N）； A分—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和； P型—為型腔內(nèi)熔體壓力，取P型=32MPa； 結(jié)合上述的情況，選擇注射機的型號為：海天HTF200X/1。 該注射機的主要技術(shù)參數(shù)如表3.1。 表3.1注射機HTF200X/1的技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 內(nèi)容 技術(shù)參數(shù) 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 理論注射量/cm3 臥式 412 拉桿間距/mm 移模行程/mm 510×510 470 螺桿直徑/mm ?50 最大模具厚/mm 550 注射壓力/MPa 170 最小模具厚/mm 200 注射速率/g/r 152 鎖模形式 雙曲肘 鎖模力/KN 2000 定位孔直徑/mm ?160 螺桿轉(zhuǎn)速/r/min 0-150 噴嘴球半徑/mm 10 塑化能力/g/r 24 噴嘴孔直徑/mm ?3 3.3.3 型腔數(shù)量的校核 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證精度，模具設(shè)計前應(yīng)合理的確定型腔的數(shù)目。 按照注射機的最大注射量校核型腔的數(shù)量： n≤0.8Vg-VjVn （式3.1） 其中： Vg—注射機最大注射量/cm3； Vj-澆注系統(tǒng)凝料量/cm3； Vn—單個塑件的容積/cm3； 通過上面的計算知道單個塑件的體積為47.7cm3；澆道凝料的體積為38.1cm3。而凝料的容量和最小注射量應(yīng)不小于注射機額定最大注射量的20%，故可得,n=6.1，所以型腔的數(shù)目?。簄=4。 3.3.4 最大注射量的校核 在注射中，塑件的總重量加上澆注系統(tǒng)的重量不應(yīng)該超過注射機規(guī)定的克數(shù)。在額定注射量的80%以內(nèi)。 V實際=229.1cm3 V注射機=412cm3 α=V實際V注射機=229.1412=55.63% （式3.2） 由此可見，最大的注射量滿足要求。 3.3.5 鎖模力的校核 當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向方向的很大推力，其大小等于制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)小于注射機的額定鎖模力T合，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。 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： F>A分×P型分 （式3.3） 式中： F—注塑機額定鎖模力，F(xiàn)=2000KN； P型—為型腔內(nèi)熔體壓力（MPa），P型=32MPa； 代入數(shù)據(jù)得: A總×P型分=20160mm2×32MPa=645.1KN<2000KN； 由此可見，滿足鎖模力的要求。 3.3.6 注射壓力的校核 注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要。為此注射機的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時所需要的注射壓力，即 Pmax>P （式3.4） 式中： Pmax>P 注塑機的最大壓力Pmax=170MPa P-塑件需要的成型壓力； 制品成型時所需的注射壓力一般很難確定，它與塑料品種，注射機類型，噴嘴形式制品的形狀的復(fù)雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素相關(guān)。在確定制品的注射壓力的時候，一般采取類比法。UPVC的注射壓力要小于140Mpa。 由此可知，注塑機符合要求。 3.3.7 開模行程的校核 注射機的開模行程是有限制的，取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機的最大開模距離。開模距離分為兩種情況。本設(shè)計按照注塑機最大開模行程與模厚無關(guān)的時候進行校核，開模行程按照下面進行校核： S=H1+H2+5~10（mm） 式中： H1-塑件頂出距離，mm； H2-塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，mm； S-注射機的最大開模行程，mm； 對于帶有側(cè)向抽芯機構(gòu)的模具，分型抽芯動作是由斜導柱完成的，這時模座行程S的計算還必須考慮分型抽芯機構(gòu)的抽拔距離，當He>H1+H2，模座行程可由公式S≥He+5~10（mm）進行計算。 本塑件采取的是側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。最小開模行程是指抽出側(cè)滑塊所必須的開模運動距離。由于本模具設(shè)計的滑塊與開模運動方向一致。因此根據(jù)公式： S=Hetanα 式中： S-為滑塊移動的距離； He-為所需要的開模行程； α-是傾斜角，在本設(shè)計中選擇α為20°； S=54.5mm；計算出He=136mm； 根據(jù)H1+H2=25mm+80mm<149.73mm； 因此He+5~10（mm）=136mm>規(guī)定： ?z=a?i =a（0.453D+0.001D） 式中: ?z—成型零件制造公差值，um； D—成型零件的尺寸，mm； a—常數(shù)，由加工精度等級決定； 組合式型腔的制造公差應(yīng)根據(jù)尺寸鏈決定。實踐證明制造公差約占塑件總公差的1/3左右，因此在確定成型零件工作尺寸公差時可取塑件總公差的1/3。通常取GB1800-79中IT7~IT10級精度作模具制造公差。 2.型腔成型零件的磨損量 磨損的形成：（1）塑料在型腔中的流動；（2）塑件脫模時與型腔壁的摩擦（主要）；（3）重新打磨、拋光。 3.影響磨損量大小的因素：（1）與脫模方向垂直的面不計磨損；（2）磨損量隨模具使用壽命的增加而增加；（3）考慮塑料特性對磨損的影響；（4）模具材料的耐磨性與熱處理狀況的影響；（5）中小型塑件的模具，最大磨損量可取制件總公差的1/6（0.02mm~0.05mm），對于大型塑件應(yīng)取1/6以下。對于小型塑件來說，成型零件磨損對制件總公差影響較大，而大型制件則影響較小。 4.成型收縮率的影響 （1）設(shè)計選取的計算收縮率與實際收縮率的差異（系統(tǒng)誤差）；（2）生產(chǎn)制品時由于工藝條件波動，材料批號發(fā)生變化而造成制件收縮率的波動。（偶然誤差）。 收縮率波動引起尺寸變化值： δr=(Smax-Smin)Lr 式中： Smax—塑料的最大收縮率； Smin—塑料的最小收縮率； Lr—塑料制件的名義尺寸； 本設(shè)計按照平均收縮率進行計算。 5.3 成型零件尺寸的計算 5.3.1 型腔型芯尺寸的計算 1.型腔徑向工作尺寸的計算 型腔的徑向尺寸一共分為四個基本尺寸50mm，48.9mm，20mm，?105.6mm。 根據(jù)公式： LM=[Lr+LrScp-34?]+δz （式5.1） 式中： LM—型腔的基本尺寸（mm）； Scp—塑料的平均收縮率，UPVC的收縮率取0.005； Lr—塑件外形基本尺寸(mm)； δz—模具制造公差，這里取δz=13?； ?—塑件尺寸公差值。 L50=[50+50×0.005-34×0.30]+0.10mm =50.025+0.10mm L48.9=[48.9+48.9×0.005-34×0.30]+0.10mm =48.920+0.10mm L20=[20+20×0.005-34×0.20]+0.007mm =19.95+0.007mm L105.6=[105.6+105.6×0.005-34×0.42]+0.14mm =105.813+0.14mm 2.型芯徑向尺寸 型芯的徑向尺寸分為:20mm，9mm，54.51mm，?97.6mm。 根據(jù)公式： LM=[Lr+LrScp+34?]+δz （式5.2） 式中： LM—塑件的內(nèi)徑尺寸(mm)； Scp—塑料的平均收縮率,Scp=0.005； Lr—塑件內(nèi)徑基本尺寸(mm)； δz—模具制造公差，這里取δz=13?； ?—塑件尺寸公差。 L20=[20+20×0.005+34×0.30]-0.1mm =20.325-0.1mm L9=[9+9×0.005+34×0.24]-0.08mm =9.225-0.08mm L54.51=[54.51+54.51×0.005+34×0.40]-0.13mm =55.082-0.13mm L97.6=[97.6+97.6×0.005+34×0.48]-0.16mm =98.448-0.13mm 3.型腔深度尺寸 根據(jù)公式： HM=[Hr+HrScp-2?3]+δz （式5.3） 式中： Hr—型腔的基本尺寸尺寸；25mm,22.87mm。 HM—型腔深度尺寸； δz—模具制造公差δz=13?； ?—塑件尺寸公差； Scp—塑料的平均收縮率,取0.005。 H25=[25+25×0.005-23×0.22]+0.07mm =24.98+0.07mm H22.87=[22.87+22.87×0.005-23×0.20]+0.07mm =22.85+0.07mm 4.型芯高度尺寸 型芯高度的基本尺寸42mm，36.07mm。 式中： HM=[Hr+HrScp+2?3]-δz （式5.4） Hr—型芯的基本高度尺寸； HM—型芯高度尺寸； δz—模具制造公差，這里取δz=13?； ?—塑件尺寸公差； Scp—塑料的平均收縮率,取0.005。 H42=[42+42×0.005+23×0.26]-0.08mm =42.38-0.08mm H36.07=[36.07+36.07×0.005+23×0.24]-0.08mm =36.410-0.08mm 5.3.2 螺紋型環(huán)的計算 1.螺紋型環(huán)的尺寸計算 螺紋塑件從模具中成型出來后，徑向和螺距尺寸都要縮小。為了使螺紋塑件與標準金屬螺紋較好的配合，提高成型后塑件螺紋的旋入性能，成型塑件的螺紋型芯或型環(huán)的徑向尺寸都應(yīng)考慮收縮率的影響，即適當縮小螺紋型環(huán)的徑向尺寸和增大螺紋型芯的徑向尺寸。由于螺紋中徑是決定螺紋配合性質(zhì)的最重要參數(shù)，所以計算模具螺紋大，中，小的徑向尺寸，均以塑件螺紋中徑公差△中為依據(jù)。 螺紋型環(huán)大徑尺寸計算公式： Dm大=[（1+Scp）Dr大-?中]+δz（式5.5） 螺紋型環(huán)中徑尺寸計算公式： Dm中=[（1+Scp）Dr中-?中]+δz （式5.6） 螺紋型環(huán)小徑尺寸計算公式： Dm小=[（1+Scp）Dr小-?中]+δz （式5.7） 式中: Dm大—螺紋型環(huán)大徑基本尺寸。 Dm中—螺紋型環(huán)中徑基本尺寸； Dm小—螺紋型環(huán)小徑基本尺寸； Dr大—塑件外螺紋大徑基本尺寸；在此處鍵入公式。 Dr中—塑件外螺紋中徑基本尺寸； Dr小—塑件外螺紋小徑基本尺寸； Scp—塑料平均收縮率。 ?中—塑件螺紋中徑公差，由于目前我國尚無專門的塑件螺紋公差標準，故可參照金屬螺紋公差標準中精度最低者選用。本模具查表GB/T197—1981； δz—螺紋型環(huán)中徑制造公差，其值取15?。 本塑件有一個M50的外螺紋，設(shè)計的小徑為46.54mm，經(jīng)過計算其中徑為48.27mm，通過查詢，取其最小值公差值，得到中徑公差為0.09mm。由此進行如下計算： Dm大=[（1+0.005）×50-0.09]+0.018mm =50.16+0.018mm Dm中=[1+0.005×48.27-0.09]+0.018mm =48.42+0.018mm Dm小=[（1+0.005）×46.54-0.09]+0.018mm =46.68+0.018mm 2.螺距的計算 塑件成型之后，螺距也會進行收縮，因此有必要對螺距的長度進行計算： 根據(jù)公式： PM=（P+PScp）-δz+δz （式5.8） 式中： PM-螺紋型環(huán)的螺距尺寸； P-塑件螺紋的螺距尺寸； δz-螺紋型環(huán)的制造公差，取0.03； Scp-塑料的收縮率。 經(jīng)過計算，得到PM=2.016-0.03+0.03mm。 5.4 型芯之間的中心距的計算 模具上型芯的中心距對應(yīng)著制件上孔的中心距，模具上成型孔的中心距對應(yīng)著制件上突出部分的中心距。 制件上中心距尺寸公差標注一般采用雙向等值公差±表示，模具上中心距的公差也用雙向等值公差表示。 影響模具中心距的因素由有：⑴制造誤差δz，在坐標鏜床上加工孔時，軸線位置尺寸偏差不會超過±0.015~0.02mm，并與名義尺寸無關(guān)。⑵若型芯與模具呈動配合，配合間隙會影響模具的中心距尺寸，對于一個成型桿來說，當偏移到極限位置時引起中心距的偏差為0.5δj。 型芯或成型孔中心距尺寸的計算根據(jù)公式： LM=Lr+LrScp 標注上制造偏差后，得： LM=[Lr+LrScp]-δz+δz （式5.9） 制造公差δz應(yīng)根據(jù)模具的精度，加工方法確定或取制件公差?的四分之一。 式中： LM-型芯之間的基本尺寸； Lr-型芯之間的尺寸； Scp-塑料的平均收縮率； δz-模具制造公差，這里取δz=13?。 LM=[110+110×0.005]-0.14+0.14 =110.55-0.14+0.14mm 5.5 型腔壁厚的設(shè)計 型腔應(yīng)具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓。如果壁厚不夠，可表現(xiàn)為剛度不足，即產(chǎn)生過大的彈性變形值；也可表現(xiàn)為強度不夠，即型腔產(chǎn)生塑性變形甚至破裂。型腔壁厚計算以最大壓力為準。理論分析和實踐證明：對于大尺寸的型腔，剛度不足是主要矛盾，應(yīng)按剛度計算；而小尺寸的型腔在發(fā)生大的彈性形變前，其內(nèi)應(yīng)力就超過許用應(yīng)力。因此應(yīng)按強度進行計算。強度計算的條件是各種形式下的許用應(yīng)力（如拉伸許用應(yīng)力、彎曲許用應(yīng)力）；剛度計算的條件則由于模具內(nèi)的特殊性，可以從以下三個方面加以考慮：⑴從模具型腔不發(fā)生溢料的角度出發(fā)；⑵從保證制件精度的角度出發(fā):最大彈性變形值可以取制件允許公差的五分之一左右，常見中小型制件公差為0.13～0.25mm（非自由尺寸）。因此允許彈性變形量為0.025～0.05mm，視制件大小和精度等級而定；⑶從保證制件順利脫模出發(fā)：塑料的收縮率較大