本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目名稱 基于三維軟件的插座卡套模具設(shè)計學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號題目來源■教師科研 □社會實踐□實驗室建設(shè) □其它題 目 類 型□理論研究 ■應(yīng)用研究□設(shè)計開發(fā) □其它工作任務(wù)與要求1、主要內(nèi)容與基本要求：(1) 根據(jù)產(chǎn)品的功能與應(yīng)用場合，選擇合適的材料，產(chǎn)品如圖所示；(2) 對產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝分析，并選擇合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；(3) 根據(jù)產(chǎn)品的成型特點、生產(chǎn)批量、模具方案選擇合適的成型設(shè)備；(4) 利用 UGNX 三維軟件及其模具設(shè)計模塊對產(chǎn)品進(jìn)行三維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計；(5) 通過模具三維裝配結(jié)構(gòu)，完成模具的二維裝配圖。2、成果清單(1) 產(chǎn)品零件圖一張；(2) 模具二維裝配圖一張 (A1)；(3) 模具非標(biāo)件零件圖若干張；(4) 模具三維裝配數(shù)字化模型電子檔；(5) 產(chǎn)品零件圖、模具二維裝配圖及其所有非標(biāo)件零件圖電子檔。以上內(nèi)容由指導(dǎo)教師填寫指導(dǎo)教師簽 字教師姓名：年 月 日系部審核審核意見： 組長簽字： 年 月 日學(xué)生接受任務(wù)簽字接受任務(wù)時間： 年 月 日 學(xué)生簽名：寧畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )插座卡套注塑模具設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日II摘 要本文主要介紹了插座卡套注塑模設(shè)計，塑料成形工藝以及注塑的過程，也對注塑機也進(jìn)行了一些簡單的介紹。注塑模設(shè)計的主要過程有：塑料制品的工藝分析，型腔數(shù)目的確定，注塑機的選擇以及模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：澆注系統(tǒng)的設(shè)計，成型零件設(shè)計，導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計，側(cè)面分型機構(gòu)設(shè)計，脫模機構(gòu)設(shè)計，冷卻機構(gòu)設(shè)計以及排氣系統(tǒng)設(shè)計。本文設(shè)計的是一模兩腔三板式模具。由于特殊形狀，無法直接脫模，需設(shè)置側(cè)面分型機構(gòu)，本套模具是通過斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)面分型，本文對模具的各部分零件進(jìn)行了設(shè)計與計算。本文給出了詳細(xì)的設(shè)計過程及裝配圖。關(guān)鍵詞：插座卡套；成型；注塑模；工藝AbstractThis paper describes the socket card sets of injection mold design, plastic injection molding technology and processes, but also on the injection molding machine also made some simple introduction. The main injection mold design process are: process analysis design of plastic products, the determination of the number of cavities, the choice of the injection molding machine and mold. Structural design of the mold comprising: gating system design, molded part design, guide mechanism design, side parting mechanism design, mold release mechanical design, mechanical design cooling and exhaust system design. This design is a three-plate mold two cavity mold. Because of the special shape, you can not directly release, set side parting mechanism, the set mold by Bevel column side typing paper various parts of the mold is designed and calculated. This article gives a detailed design process and assembly drawings.Key Words: card socket sets; molding; injection molding; ProcessIV目 錄摘 要 IIAbstract.III目 錄 IV第 1 章 緒 論.11.1 模具的作用與地位 11.2 注射成形基本過程 .11.3 注射模的基本結(jié)構(gòu) .2第 2 章 塑件的工藝分析.32.1 塑件的工藝性分析 .42.1.1 塑件的原材料分析 42.1.2 ABS 的注塑工藝參數(shù) 52.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 .52.2.1 結(jié)構(gòu)分析 52.2.2 尺寸精度分析 52.2.3 表面質(zhì)量分析 52.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 .6第 3 章 注射機的選擇及校核.73.1 注射機的選擇 73.2 型腔數(shù)目的確定及校核 93.3 鎖模力的校核 93.4 開模行程的校核 10第 4 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計.114.1 分型面的選擇 114.2 主流道的設(shè)計 124.3 澆口設(shè)計 124.3.1 剪切速率的校核 .134.3.2 主流道剪切速率校核 .134.3.3 澆口剪切速率的校核 .14第 5 章 成型零部件設(shè)計.155.1 型腔和型芯工作尺寸計算 155.2 型腔側(cè)壁厚度計算 16第 6 章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計.18第 7 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計.207.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 207.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)： 207.2.1 設(shè)計原則 .207.2.2 冷卻時間的確定 .217.2.3 塑料熔體釋放的熱量 .217.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 .217.2.5 注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 .227.2.6 冷卻系統(tǒng)的計算 .237.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計算 .23第 8 章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計.268.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計 268.2 滑槽的設(shè)計 298.3 楔緊設(shè)計 298.4 滑塊定位設(shè)計 29第 9 章 模具工作原理說明.30總 結(jié).31參考文獻(xiàn).32致 謝.331第 1 章 緒 論1.1 模具的作用與地位模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展1.2 注射成形基本過程注射成形是現(xiàn)在成形熱塑性塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。所使用的成形機稱為注射機。注射成形是把塑料原料（一般為經(jīng)過造粒、染色、加入添加劑等處理后的顆粒料）放入料筒中，經(jīng)過加熱融化，使之成為高粘度的流體——稱為“溶體” ，容柱塞或螺桿作為加壓工具，使溶體通過噴嘴以較高的壓力（約為 25~80Mpa）注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。注射成形的全過程可以分為：（1） 塑化過程 現(xiàn)代的注射機基本上是采用螺桿式的塑化設(shè)備。塑料原料（稱為“物料” ）自送料斗以定容方式送入料筒。通過料筒外的電加熱和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱使物料熔化，達(dá)到一定的溫度后即開始注射。注射動作是由螺桿的推進(jìn)完成的。(2) 充模過程 熔體自注射機的噴嘴噴出后，進(jìn)入模具的形腔，把形腔內(nèi)的空氣排2除，并充滿形腔，然后升壓到一定的壓力，使熔體的密度增加，充實形腔的各部位。(3) 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成形過程是熱交換的過程。即： 塑化 注射充模 固化成形加熱 （理論上絕熱） 散熱? 熱交換效果的優(yōu)劣，覺得塑件的質(zhì)量——外表面質(zhì)量和內(nèi)在的質(zhì)量。因此，模具設(shè)計對熱交換也要做充分的考慮?，F(xiàn)代的設(shè)計方法中也采用了計算機。(4) 脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須用機械的方式把它從形腔中取出。這個動作要由“脫模機構(gòu)”來完成。不合理的脫模機構(gòu)對塑件的質(zhì)量有很大的影響；但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，所以必然采用最有效的和最適當(dāng)?shù)拿撃７绞健Ｓ桑?）到（4）形成了一個循環(huán)。每一次循環(huán)，就完成一次成形——一個乃至數(shù)十個塑件。1.3 注射模的基本結(jié)構(gòu)注射模的基本結(jié)構(gòu)依使用的目的而不同，大致上可以作如下的分類：單腔二板式結(jié)構(gòu)二板式結(jié)構(gòu) 多腔二板式結(jié)構(gòu)普通模具 單腔三板式結(jié)構(gòu)三板式結(jié)構(gòu)多腔三板式結(jié)構(gòu)滑動型心式結(jié)構(gòu)瓣合式結(jié)構(gòu)特殊模具 脫螺紋結(jié)構(gòu)多層結(jié)構(gòu) 3第 2 章 塑件的工藝分析該塑件是插座卡套產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。4圖1 插座卡套圖2.1 塑件的工藝性分析2.1.1 塑件的原材料分析殼體是人們用手接觸相當(dāng)頻繁的部件，對其有著較高的外觀要求，要求表面色澤均勻，成型收縮率小，制件成型后不能有明顯色差、縮痕、熔接痕、污點、銀絲等缺陷，還需要有一定的手感。綜合考慮選擇ABS。選擇材料：ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物塑料分析：(１)、基本特性:ＡＢＳ是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ＡＢＳ具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ＡＢＳ有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ＡＢＳ堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.02~1.05/cm。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、5堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70度左右，熱變形溫度約為93度左右。耐氣侯性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。（2） 、主要用途 ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池、冷藏庫和冰霜襯里等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、電器零部件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。（3）成型特點:ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60度，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60~80度。2.1.2 ABS 的注塑工藝參數(shù)1、注塑機類型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MPa2、噴嘴形式 直通式 8、注射時間 3~5s3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）30~60 9、保壓時間 15~30s4、噴嘴溫度 180~190 C?10、模具溫度 50~705、成型溫度 C?料筒：前 200~210中 210~230后 180~20011、冷卻時間 15~30s66、注射壓力 70~90 MPa12、成型周期 40~70s2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析2.2.1 結(jié)構(gòu)分析從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在凸臺上,一個帶有孔對稱分布,因此,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度.2.2.2 尺寸精度分析從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為3mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3 表面質(zhì)量分析該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。計算塑件的體積：V=17.78cm （單個）3計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 3?塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過3D軟件測量得到)采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。7第 3 章 注射機的選擇及校核3.1 注射機的選擇設(shè)計模具時，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。公稱注塑量；指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注塑成型過程所需要的時間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力。注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表所示。表 1 注射速率注射量/CM125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開.8合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間.選擇螺桿式注塑機的型號為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表 2 注射機參數(shù)注塑機型號 XS-ZY-125額定注射量 500cm3螺桿（柱塞）直徑 85mm注射壓力 121Mpa注射行程 260mm注射方式 螺桿式鎖模力 4500KN最大成型面積 1800cm2最大開合模行程 700mm模具最大厚度 700mm模具最小厚度 300mm噴嘴圓弧半徑 R18mm噴嘴孔直徑 Φ7.5mm頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機械頂出動、定模固定板尺寸 900X1000mm拉桿空間 650X550mm合模方式 中心液壓、兩側(cè)機械頂桿液壓泵 流量 200、18L/min壓力 614Mpa電動機功率 40KW加熱功率 14KW9機器外形尺寸 7670X1740X2380mm3.2 型腔數(shù)目的確定及校核根據(jù)市場經(jīng)濟及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模 4 腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此4?n有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機料筒塑化速率確定型腔數(shù)量 ； mKnp1??式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8；——注射機最大注塑量，g；p——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量， ；1mg——單個塑件的質(zhì)量， 。式中 、 、 也可以為注射機最在注射體積（cm 3） 、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm 3） 、p1單個塑件的體積（cm 3） 。故取 n=4 滿足我們設(shè)計要求。3.3 鎖模力的校核注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模離，即：（式中符號同前）pFAn??)(110式中 為單個塑件在分型面上的投影面積，mm 2;A為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm 2；1P 為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;為注塑機的額定銷模力,N。pF3.4 開模行程的校核注射機開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式：（4-3）??10~521??aHS式中 —模具開模行程；—推出距離（脫模距離）1—塑件高度；（H 2）2—定模板與中間板之間的分開距離。a則 =291mm500mm??10~521??aS小于注射機最大開合模行程，故滿足要求。11第 4 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計時要使型腔布置和澆口開始部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說來，需要注意以下問題：1.適應(yīng)塑料的工藝性；2.流程要短；3.排氣良好；4.避免料流直沖型芯或嵌件；5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量?。?.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱；7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；8.防止塑件變形。4.1 分型面的選擇分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時通常考慮如下有關(guān)問題：1 根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動模和定模上的配置；2 塑件的生產(chǎn)批量；3 結(jié)合塑件的流動性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；4 型腔的溢流和排氣條件；5 模具加工的工藝性。124.2 主流道的設(shè)計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計成圓錐形，主流道通常設(shè)計在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計的比噴嘴孔直徑大 0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑 D 應(yīng)盡量選得小些。如果D 過大模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。4.3 澆口設(shè)計澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應(yīng)性。在模具設(shè)計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項原則來參考：13盡量縮短流動距離；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處；必須盡量減少或避免熔接痕；應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；考慮分子定向的影響；避免產(chǎn)生噴射和蠕動；不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。4.3.1 剪切速率的校核生產(chǎn)實踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5.8×10 ~5×10S 、231?澆口的剪切速率 R=10 ~10 S 時，所成型的塑件質(zhì)量最好。對一般熱塑性塑料，451?將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示：R=3.nvRq?式中 q ——體積流量（ CM /S） ；R ——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（ CM） 。v 33n4.3.2 主流道剪切速率校核Q =0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM /S）主 v公 3T 注射時間：T=2.5（S） ； R 主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R = =0.538（CM） n n421d?d 主流道小端直徑 ， d =0.63 （CM） ； d 主流道大端直徑，1 2d =1.2（CM）2R = = 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S主 3.nvq? 31?145×10 ＜1.47×10 ＜5×10 (滿足條件)2334.3.3 澆口剪切速率的校核R = =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S澆 3.nvq? 1?其中：澆口面積 S= /4×(D22-D12),當(dāng)量面積 S= R 所以 R =7mm。 ?2當(dāng)n當(dāng)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 1 腔，無分流道，壓力損失少，進(jìn)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(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。15第 5 章 成型零部件設(shè)計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(jìn)行計算。查表得 PP 收縮率為 Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。5.1 型腔和型芯工作尺寸計算型腔徑向尺寸 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(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為 Ls-△，模具型腔的基本尺寸 Lm 是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為 Lm+δz/2。型腔的平均磨損量為 δc/2，如以 Lm +Z 表示型腔尺寸, PP 平均收縮率 S=2%.Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)SX-修正系數(shù)，取 0.5-0.75Δ-塑件公差,取 MT7=0.6δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S1）徑向計算公式：L = ( L + L ·S％ - 3△/4 ) （7）MS 0Z??式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；---- 成型零件的制造公差， =( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；Z? Z?S---- 塑件的成型收縮率，取平均值；L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜ ；S型腔尺寸：[28×（1＋0.02）－3/4×0.56] 3/56.0[30×（1＋0.02）30.6－3/4×0.56] /.[18×（1＋0.02）－3/4×0.56] 3/56.02）型腔深度計算公式：H = ( H + H ·S％- 2△/3 ) （8）MS 0Z??16式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；---- 成型零件的制造公差， =( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；Z? Z?S---- 塑件的成型收縮率， （取平均值） ；H ---- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：㎜；MH ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜；S凹模深度尺寸計算：H＝[H （1＋k）－(2/3) △]塑 ??＝[22.5×(1＋0.02)22.95－2/3×0.34] 3/4.02、型芯尺寸的計算公式：型芯長度的計算公式：L = ( L + L ·S％ + 3△/4 ) （9）MS 0Z??式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；---- 成型零件的制造公差， =( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；Z?S---- 塑件的成型收縮率，取平均值 ；L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；ML ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜；S5.2 型腔側(cè)壁厚度計算(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計算凹模型腔為組合式型腔，按強度條件計算公式S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 進(jìn)行計算。式中各參數(shù)分別為：p=50Mpa(選定值)；[δ]=0.05mm；[σ]=160MPar=28mmS≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1=28[(160/160-2×50)1/2]-1≈16.8mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為 17。(2)凹模底板厚度計算17按強度條件計算，型腔地板厚為：p=50 Mpar=28mm[σ]=160MPah≥{1.22pr 2/[σ]} 1/2≥{1.22×50×28 2/160}1/2≥17.3mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。18第 6 章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫Γ蛘哂捎诔尚驮O(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長度比凸模端面高出 8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用 T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0.8μm，導(dǎo)向部分 Ra 為 0.8～0.4μm，本設(shè)計采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用 H7/m6 導(dǎo)套常采用 T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用 H7/m6 配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項有：（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的 1/3 處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。（2）導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出 6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取 H7/k6。配合長度通常取配合直徑的 1.5~2 倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動?；蚨＃O(shè)在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設(shè)置四個標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動模上，以保護型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強度校核。19導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。20第 7 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計模具成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。PP 推薦的成型溫度為 160-220℃，模具溫度為 40~80℃ 。7.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；（2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉；(5)從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)：7.2.1 設(shè)計原則（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；（2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距 B 大約為 2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為 0.8~1.5B。最小不要小于 10。（4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；（5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過 5℃（6）冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。217.2.2 冷卻時間的確定在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間 3S，開模時間 3S，頂出時間 2S，冷卻時間 30S，保壓時間 20S，總周期為 60S。其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算：t = ㏑[ · ]冷2S??28SMET?=62/(3.142×0.07)㏑[8/3.14 2×(200-50)/(80-50)]= 73（S）式中：S——塑件平均壁厚，S 取 6mm； ——塑料熱擴散系數(shù)(mm /s)， =0.07；2?T ——成型溫度 160-220℃，T 取 200℃；S ST ——平均脫模溫度，T 取 80℃；EET ——模具溫度 40~80℃ ，T 取 50℃。MM由計算結(jié)果得冷卻時間需要 73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體（如下圖） ，使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強。參照經(jīng)驗推薦值，冷卻時間取 30S 即可。7.2.3 塑料熔體釋放的熱量Q =nG C (t －t )1S10= 60×217.6×10 ×1.9×（220－60）3?= 3969.02KJ/h式中：n——每小時注射次數(shù)， n=60 （次） ；G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10 ；3?C ——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C =1.9 ；S St ——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t =220；1 1t ——塑件脫模溫度℃， t =60。0 07.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱Q =3.6A (t －t )2Z??12=3.6×4069×10 ×140×（220－50）6?=348.63 KJ/h22式中：A ——注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積（m ） ，Z 2A =4069×10 m （A =4 R =4×3.14×18 =4069×10 m ，R=18mm 注塑機噴6?2Z?2 6?2嘴球半徑， ） ；——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m ℃)；??2?t ——模具平均溫度℃ t =50 ；2t ——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t =220。1 17.2.5 注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量（1）對流傳熱Q =h A ( t －t )對 ?m234=5.35×0.203×（50－20） 3=112 KJ/h式中：h ——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃） ，h =5.35（h =4.187(0.25+1 2?11)= 4.187×（0.25+ ）= 5.35） ；2360t?3605?A ——兩個分型面和四個側(cè)面的面積 m2，A =0.203【A =（A ）+ m m1(A ) nm?k= 0.097+0.22×0.48=0.203，A =2BL=2×220×220×10 =0.097 m ； A =4BH 1m6?22=4×220×250×10 =0.22m ） ；B 模具寬度 m m，B=220； L 模具長度 m 6?2m，L=220，開模率 n = =（60-31.5）/60=0.48】 ；k(tt?注 冷 ）t ——模具平均溫度℃，t =50；2 2t ——室溫℃，t =20。33（2）輻射散發(fā)的熱量Q =20.8 A [( ) －( ) ]輻 m??2710t?43710t?4=20.8×0.22×0.8×[（ ） －（ ） ]524=128.7 KJ/h式中: ——輻射率，一般表面 =0.8~0.9；??A =0.22； 2m（3）工作臺散發(fā)的熱量Q =h A ( t －t ) h臺 2?接 232= 502×0.0484×（50—30）23=485.94 KJ/h式中:傳熱系數(shù)——h =502KJ/(m h ℃)； 22AA ——模具與工作臺的接觸面積 m ，A =0.0484；接 接[A =bl= 220×220×10 =0.0484;b 模具與工作臺接觸寬度 m m，b=220;模具與接 6?工作臺接觸長度 m m,l=220。]從計算的結(jié)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(jié)果錯誤。這是因為有關(guān) Q 的計算參考資料很少，計臺 臺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 為總熱量，這些1熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)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(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：Q =（Q + Q ）－（Q + Q + Q ）冷 12對 輻 臺由于現(xiàn)在無法得到 Q 的正確值，所以計算以簡單計算原則，取 Q = Q 。臺 總 17.2.6 冷卻系統(tǒng)的計算型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q = n G Q總 s=60× 217.6×10 ×3003?=3916.8（1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 3?（2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60（3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q =280~350； 取 Q =300s s（4）每小時的注射次數(shù)——n=60從計算結(jié)果看，Q 與 Q 相差不多但不相等，這是因為 Q 涉及的因素較多，所總 1 1以應(yīng)該應(yīng)該取 Q 來計算。 總7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計算（1）凹模的冷卻水體積流量q =(60CT???凹出 進(jìn) ）v= 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]= 0.61×10 m /min?24式中： Q =1/3 Q =1/3×2289=763 KJ/h凹 總——水的密度 10 KG/m ；?3C ——水的比熱容 4.187×10 J/KG ℃；1 AT ——水管出口溫度，T 取 25℃；出 出T ——水管入口溫度，T 取 20℃。進(jìn) 進(jìn)（2）冷卻水管的平均流速：V =平 均 24dqv??=4×0.61×10 /（3.14×0.008 2）3?=12.14 m/min =0.202 m/s式中：d——冷卻水管直徑，取 d=8 mm查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為 8mm 的冷卻水管所對應(yīng)的最低流速為 1.66 m/s 時才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動未達(dá)到湍流。（3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù) ?=?2.08(dV）平 均??=7.6×（1000×0.202） 0.8/0.0080.2=1395 (w/m k)式中： 是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 取 7.6。??（4）凹模冷卻管的傳熱面積A= )(360???TQ?凹=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]=5.52×10 m?2式中：T ——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T =27.5℃（T = T －（T +T ）/2 ? ??M出 進(jìn)=50－（20+25）/2 =22.5 ℃） 。（5）冷卻水孔總長 LL= )()3608.0?????TdVQ?平 均 凹（=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008） 0.8×（50-22.5）]=0.22m（6）模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位 1 根（如下圖） 。