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計 算 內(nèi) 容 說 明 一 塑件的分析 1 二 分型面的選擇 5 三 型腔數(shù)目的確定及排布 6 四 注射機的初步選擇 7 五 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8 六 排氣槽設(shè)計 11 七 成形零件的設(shè)計 12 八 導向機構(gòu)的設(shè)計 21 九 推出機構(gòu)的設(shè)計 23 十 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 25 十一 注射機的參數(shù)校核 28 十二 設(shè)計小結(jié) 30 十三 參考文獻 31 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第一部分 塑件的分析 一 塑件的使用要求 耐用 耐磨 可以承受較大的沖擊力 不易摔壞 好看 有光澤表面較光滑 化學性質(zhì)穩(wěn)定 可以耐高溫 一般低 于 100oC 耐化學腐蝕 二 塑件的材料選擇及其材料的介紹 根據(jù)塑件的用途及其使用要求 選用 ABS 塑料 ABS 的介紹 1 名稱 中文名 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 英文名 Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer 2 基本特性 無毒無味 呈微黃色 成型的塑件有較好的 密度在 1 02 1 05g cm3 其收縮率為 0 3 0 8 ABS 吸濕性 很強成型前需要充分干燥 要求含水量小于 0 3 流動性 一般 溢料間隙約在 0 04mm ABS 有極好的抗沖擊強度 且在低溫下也 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 不迅速下降 有良好的機械強度和一定的耐磨性 耐 性 耐油性 耐水性 化學穩(wěn)定性和電氣性能 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 易產(chǎn)生熔接痕 模具設(shè)計時應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 60oC 要求塑件光澤和耐熱時 應控制在 60 80 oC 4 主要技術(shù)指標 比容 0 86 0 98cm 3 g 熔點 130 160 oC 吸水性 0 2 0 4 24h 熱變形溫度 4 6 10 5Pa 90 108oC 18 0 105Pa 83 103oC 屈服強度 50MPa 拉伸彈性模量 1 8GPa 抗彎強度 80MPa 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 5 ABS 的注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 30 60 噴嘴形式 直通式 噴嘴溫度 oC 180 190 料筒溫度 oC 前 200 210 中 210 230 后 180 200 模溫 oC 50 70 注射壓力 MPa 70 90 保壓力 MPa 50 70 注射時間 s 3 5 保壓時間 s 15 30 冷卻時間 s 15 30 成型周期 s 40 70 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 三 塑件的形狀及其尺寸 塑件的工作條件對精度要求較低 根據(jù) ABS 的性能可選擇其塑 件的精度等級為 5 級精度 查閱 塑料成型工藝與模具設(shè)計 P66 表 3 8 經(jīng)計算得塑件的底面積為 S 塑 2827 433mm 2 得塑件的體積為 V 塑 13 619cm3 塑件的質(zhì)量為 W 塑 V 塑 r 塑 13 7 g 塑件圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第二部分 分型面的選擇 分型面為定模與動模的分界面 合理地選擇分型面是使塑件能 完好的成形的先決條件 一 分型面的選擇原則 1 使塑件在開模后留在有動模上 2 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 3 澆注系統(tǒng) 特別是澆口能合理的安排 4 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上 5 使塑件易于脫模 二 分型面的設(shè)計 如下圖所示 分型面圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第三部分 型腔數(shù)目的決定及排布 已知的體積 V 塑或質(zhì)量 W 塑 又因為此產(chǎn)品屬大批量生 產(chǎn)的小型塑件 綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素 初 步確定采用一模四腔對稱性排布 排布圖如下圖示 型腔數(shù)目及排布圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第四部分 注射機的初步選擇 一 注射量的計算 Q 4x13 7 54 8 g 二 初步選擇 XS ZY 125 型注射機 三 XS ZY 125 型注射機的主要參數(shù) 額定注射量 cm 3 125 螺桿直徑 mm 42 注射壓力 MPa 120 注射行程 mm 115 注射時間 s 1 6 注射方式 螺桿式 合模力 kN 900 最大注射面積 cm 2 320 最大開 合 模行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最小厚度 mm 200 噴嘴圓弧半徑 mm 12 噴嘴孔徑 mm 4 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第五部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié) 它對注 射成形周期和塑件質(zhì)量 如外觀 物理性能 尺寸精度等 都直接影響 一 設(shè)計時須遵循如下原則 1 結(jié)合型腔布局考慮 2 熱量及壓力損失要小 3 確定均衡進料 4 塑料耗量要少 5 消除冷料 6 排氣良好 二 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道 分流道 澆口和冷料穴等 四部分組成 三 澆注系統(tǒng)設(shè)計 為使塑件去掉澆口方便 并結(jié)合物料特性 以及塑件的形狀 以采用點澆口為宜 1 主流道尺寸 根據(jù)該塑件體積及表 3 10 可得體積流率 Q 13 7x4 1 6 35cm 3 s 取主流道中熔體流動 rs 5x103s 1 由圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 3 56r Q Rn 關(guān)系曲線圖 可得 Rn 2mm 故得主流道大端尺寸 D 2Rn 4mm 小端尺寸由注射機噴嘴尺寸 取 d 4mm SR 12 2 14mm 主流道的形狀和尺寸如圖所示 澆口套圖 2 分流道尺寸 為使四澆口能同時進料 各分流道按平衡式 布置 故熔體在各分流道中的流速 QR 35 4 8 5cm3 s 取 rR 5x102s 1 由圖 3 56 得 R n 2 5mm 取 3mm 為使分流道易于加 工和頂出凝料系統(tǒng)容易 采用設(shè)在模具一邊的 U 形分流道 3 點澆口尺寸 根據(jù) QG QR 8 5cm3 s 并取 rG 105s 1 由圖 3 56 可得 Rn 0 5mm 故得 dG 2Rn 1 0mm 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 4 冷料穴 底部設(shè)計成帶有球頭形拉料桿的冷料穴 目的是捕集料流前鋒 的 冷料 防止 冷料 進入型腔而影響塑件質(zhì)量 該模具澆注系統(tǒng)的尺寸如圖所示 模具澆注系統(tǒng)圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第六部分 排氣槽設(shè)計 一 排氣槽設(shè)計 當塑料熔體填充型腔時 必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的 空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體 如果型腔內(nèi)因 各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈 一方面將會在塑件上形成 氣泡 接縫 表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷 另一方面 氣體受壓 體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦 褐色斑紋 同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模 速度 因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題 有時在注射成型過 程中 為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的 熔接強度 還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容 納余料 也可容納一定量的氣體 通常中小型模具的簡單型腔 可利用推桿 活動型芯以及 雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣 其間隙為 0 03 0 05mm 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第七部分 成形零件設(shè)計 一 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 凹模 采用整體式凹模 2 凸模 由于塑件帶有螺紋 為了簡化模具的加工工藝 凸模設(shè)計成活 動鑲塊的形式 活動鑲塊的固定方式如下圖所示 活動鑲塊的固定方式 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 二 成型零件工作尺寸的計算 1 產(chǎn)生偏差的原因 塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的 原因有 預定收縮率 設(shè)計算成型零部件工作尺寸所用的收縮 率 與制品實際收縮率之間的誤差 成型過程中 收縮率可能 在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動 s Smax Smin 制品尺寸 s 成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差 Smax S min 分別是制品的最大收縮率和最小收縮率 成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工 偏差和裝配偏差 成型零部件的磨損 本產(chǎn)品為抗沖 制品 屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件 預 定的收縮率的最大值和最小值分別取 8 和 3 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 此產(chǎn)品采用 級精度 屬于低精度制品 因此 凸凹模徑向 尺寸 高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可 在 0 5 0 75 的范圍之間 凸凹模各處工作尺寸的制造公差 因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 IT IT 級 綜合參考 相關(guān)計算具體如下 型腔徑向尺寸的計算 LM1 1 Smax Smin 2 s l 0 5 Z 0 1 0 55 36 2 0 5 0 36 0 36 30 36 22 0 120 mm LM2 1 Smax Smin 2 s 2 0 5 Z 0 1 0 55 46 0 5 0 40 0 40 30 46 03 0 130 mm 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 LM3 1 Smax Smin 2 s 3 0 5 Z 0 1 0 55 60 0 5 0 46 0 46 30 60 1 0 150 mm 型腔深度尺寸的計算 HM1 1 Smax Smin 2 Hsl 0 5 Z 0 1 0 55 18 0 5 0 28 0 28 30 17 88 0 090 mm HM2 1 Smax Smin 2 Hs2 0 5 Z 0 1 0 55 16 0 5 0 24 0 24 30 15 87 0 080 mm 型腔工作尺寸圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 型芯的徑向尺寸的計算 lM1 1 Smax Smin 2 lsl 0 5 0 Z 1 0 55 46 0 5 0 40 0 0 40 3 46 430 0 13 mm lM2 1 Smax Smin 2 ls2 0 5 0 Z 1 0 55 44 0 5 0 40 0 0 40 3 44 420 0 13 mm lM3 1 Smax Smin 2 ls3 0 5 0 Z 1 0 55 40 0 5 0 40 0 0 40 3 40 420 0 13 mm 型芯深度尺寸的計算 hM1 1 Smax Smin 2 hsl 0 5 0 Z 1 0 55 14 0 5 0 24 0 0 24 3 14 270 0 08 mm 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 hM2 1 Smax Smin 2 hs2 0 5 0 Z 1 0 55 15 0 5 0 40 0 0 24 3 15 280 0 08 mm 型芯工作尺寸圖 計算螺紋型芯的工作尺寸 螺紋型芯大徑 dM 大 0 z 1 s ds 大 中 0 z 螺紋型芯中徑 dM 中 0 z 1 s ds 中 中 0 z 螺紋型芯小徑 dM 小 0 z 1 s ds 小 中 0 z 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 dM 大 dM 中 dM 小 分別為螺紋型芯的大 中 小徑 ds 大 ds 中 d s 小 分別為塑件內(nèi)螺紋大 中 小徑基本尺寸 中 塑件螺紋中徑公差 z 螺紋型芯的中徑制造公差 其值取 5 則 dM 大 0 z 1 0 55 56 0 03 0 0 03 5 56 3380 0 006 dM 中 0 z 1 0 55 55 0 03 0 0 03 5 55 3320 0 006 dM 小 0 z 1 0 55 54 0 03 0 0 03 5 54 3270 0 006 三 成型零件的強度 剛度計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力 如注射壓力 保壓 力 合模力和脫模力等 如果外力過大 注射模及其成型零部 件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞 或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形 引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙 由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象 從而導致整個模具失效或無法達 到技術(shù)質(zhì)量要求 因此 在模 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 具設(shè)計時 成型零部件的強度和剛度計算和較核是必不可少的 一般來說 凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計 算決定 但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定 設(shè)計時只能對它們進行強度校核 因在設(shè)計時采用的是整體式圓形型腔 因此 計算參考公式如下 側(cè)壁 按強度計算 按剛度計算 底部 按強度計算 按剛度計算 凸模 型芯計算公式 按強度計算 12 mpcrt 1 urPEtmpc 3 41758 0 pmhErPt pmPLr 2 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 按剛度計算 由公式分別計算出相應的值為 按強度計算得 t c 11 1mm th 14 8mm r 18 5mm 按剛度計算得 tc 2 83mm th 1 91mm r 3 97mm 參數(shù)符號的意義和單位 Pm 模腔壓力 MPa E 材料的彈性模量 MPa 查得 2 06 105 材料的許用應力 MPa 查得 176 5 u 材料的泊松比 查表得 0 025 成型零部件的許用變形量 mm 查得 0 05 采用材料為 45 調(diào)質(zhì) 200HBS 34pmELPr p p 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第八部分 導向機構(gòu)的設(shè)計 導柱導向機構(gòu)是保證動定模或上下模合模時 正確定位和導向 的零件 一 導柱導向機構(gòu)的作用 1 定位件用 模具閉合后 保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_ 保 證型腔的形狀和尺寸精確 在模具的裝配過程中也起定位作用 便 于裝配和調(diào)整 2 導向作用 合模時 首先是導向零件接觸 引導動定?；蛏?下模準確閉合 避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞 3 承受一定的側(cè)向壓力 二 導柱導套的選擇 1 導柱導套結(jié)約形式及尺寸如下圖 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 導柱的結(jié)構(gòu)形式 其材料采用 T8A 經(jīng)淬火處理 硬度為 50 55HRC 導柱 導套 固定部分表面粗糙度 Ra 為 08 m 導向部分表面粗糙度 Ra 為 0 8 0 4 m 具體尺寸如上圖所示 導柱 導套用 H7 k6 配合鑲?cè)肽?板 2 導柱的布置采用等徑導柱不對稱布置 如圖所示 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 導柱的布置形式 第九部分 推出機構(gòu)的設(shè)計 一 推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機構(gòu)的導 向與復位部件組成 即推件板 推件板緊固螺釘 推板固定板 推 桿墊板 頂板導柱 頂板導套以及推板緊固螺釘 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 二 設(shè)計原則 1 推出機構(gòu)應盡量設(shè)在動模一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 機構(gòu)簡單動作可靠 4 合模時的正確復位 三 推出機構(gòu)的設(shè)計 此塑件帶有螺紋 它的型芯是設(shè)計成活動鑲塊的形式 所以 可以利用活動鑲塊來推塑件 開模時 塑件和鑲塊一起脫模 在模外 用手將塑件旋出 四 復位零件 利用彈簧的彈力使推出機構(gòu)復位 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 第十部分 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 一 注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計 基本原則 熔體熱量 95 由冷卻介質(zhì) 水 帶走 冷卻時間占 成型周期的 2 3 A 冷卻系統(tǒng)從模具中帶走熱量 Q KA Tt 3600 J A 冷卻介質(zhì)傳熱面積 m 2 A dL 冷卻管道直徑 m L 冷卻管長度 m K 冷卻管壁與介質(zhì)間的傳熱膜系數(shù) J m 2hC K 0 032x d vd 0 8 gC 0 4 W W 冷卻水的平均導熱系數(shù) w mk W f 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù) g 重力加速度 m s 2 v 冷卻介質(zhì)在管中流速 m s 冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度 kg m 3 水在 30 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 時取為 0 996 103kg m3 d 冷卻管直徑 T 模溫與冷卻介質(zhì)的平均溫差 t 冷卻時間 水溫與 f 關(guān)系 平均水 溫 20 25 30 35 40 45 f 6 45 6 84 7 22 7 60 7 98 8 31 二 冷卻管尺寸 直徑 d 長度 L 面積 A dL 1 忽略其他散熱 冷卻介質(zhì)流量 V WQ t t m min 1C 123 C 介質(zhì)比熱 J kg C 水為 4 187x10 1 o 3 W 單位時間內(nèi)注入模具中塑料重量 kg min Q 塑料熔體的單位熱量 J kg 1 冷卻介質(zhì)密度 kg m 水為 10 kg m 333 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 2 經(jīng)驗確實管道直徑 3 冷卻水對其通道表壁傳熱系數(shù)的簡化公式 當冷卻水平均溫度在 0 C 以上 e 6 x10 時 其計算結(jié)果o 4 3 產(chǎn)生誤差在 以內(nèi) K 2041x 1 0 015 v d 87 013 為冷卻水平均溫度 4 計算 流量 V W Q 1 21tC 2 62x10 6 min3 初步確定冷卻水道 d 8mm 流速為 Q d 2 1 31x10 m s 管子的長度 L 60WQ k1t 直徑 d mm 最低流速 v m s 流量 m min 3 8 1 66 5 0 x10 10 1 32 6 2 x10 3 12 1 10 7 4 x10 15 0 87 9 2 x10 3 20 0 66 12 4 x10 25 0 53 15 5 x10 3 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 熱傳導面的平均溫度與冷卻水平均溫度的差值 其中冷卻的平t 均溫度為冷卻水在進口處和出口處溫度的平均值 第十一部分 注射機的參數(shù)校核 一 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 注射成型時 塑件在模分型面的投影面積是影響鎖模力的主 要因素 其數(shù)值越大 需鎖模力也就越大 若超過注射機的允許最 大成型面積 則在成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象 因此有 塑件總的投影面積 nA 與澆注系統(tǒng)的投影面積 之和要小1 A2 于最大成型面積 A nA A A2 4x28 27 4x0 6x6 127 48mm 320 mm 滿足要求 應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力 nA A P F12 T 127 48x3500 446180N 446 18kN 900kN 滿足要求 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 計 算 內(nèi) 容 說 明 i 模具厚度校核 模具厚度 H 必須滿足 H min H Hmax 式中 Hmin 注射機允許的最小模厚 即動 定模板之間的最小 開距 Hmax 注射機允許的最大模厚 H 210mm H 200mm M 300mm 符合條件 minmax 三 開模行程校核 由于注射模最大開模行程 S 與模厚無關(guān) 因此有 max S H 1 H2 a 5 10 mm 式中 H1 推出距離 脫模距離 mm H2 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 mm a 取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度 mm H1 40mm H2 40mm a 24mm 所以 s 114mm 遠小于注射機的最大開模行程 300mm 合適 綜上所述 所選擇的注射機滿足注射要求 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 第十二部分 設(shè)計總結(jié) 通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計 我更進一步的了解了注射模的 結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點 了解了注射模具設(shè)計 的一般程序 進行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進行分析 再考慮澆注系 統(tǒng) 型腔的分布 導向推出機構(gòu)等后續(xù)工作 通過制品的零件圖就可 以了解制品的設(shè)計要求 對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品 有必要 了解制品的使用目的 外觀 湖南工學院畢業(yè)設(shè)計 第十二部分 參考文獻 參考資料 1 鐘疏斌主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2 沖模設(shè)計手冊編寫組編著 沖模設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè) 出版社 3 李天佑主編 沖模圖冊 北京 機械工業(yè)出版社 4 品成型與模具設(shè)計 葉久新 王群主編 湖南科學技術(shù) 出版社 5 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計 楊占堯主編 清華大學出版 社 6 注塑模具設(shè)計經(jīng)驗點評 王永平主編 機械工業(yè)出版 社 7 注塑模具典型結(jié)構(gòu) 100 例 蔣繼宏主編 中國輕工業(yè) 出版社