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廣東石油化工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 題 目 貯油杯蓋塑料制件的工藝規(guī)程及成型模具設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 班 級(jí)： 材料成型及控制工程 學(xué) 生： 黃 丹 丹 學(xué) 號(hào)： 09024180103 指導(dǎo)教師： 陶 筱 梅 完成時(shí)間：2013年 1 月 7 日至2013 年 1 月 18 日 《塑料成型模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 機(jī)電工程學(xué)院 材料成型及控制工程 專業(yè) 12-1 班 學(xué)生 肖靜 一、課程設(shè)計(jì)題目：制訂貯油杯蓋2塑料制件的工藝規(guī)程并設(shè)計(jì)其成型模具 二、原始設(shè)計(jì)資料：按附圖及要求 給定生產(chǎn)批量：大批量 三、設(shè)計(jì)工作起止日期： 2015 年09 月 08 日——2013 年 10 月 08 日 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容要求： 1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，確定成型工藝，選擇成型設(shè)備； 2. 確定成型模具的結(jié)構(gòu)方案； 3. 計(jì)算成型模具零件的工作尺寸，關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算及校核； 4. 繪制成型模具的結(jié)構(gòu)總裝圖（0?；?＃圖）； 5. 繪制三～四張主要零件圖（非標(biāo)準(zhǔn)件）； 6. 圖紙應(yīng)符合制圖標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范； 7. 按進(jìn)度要求分階段呈交指導(dǎo)教師檢查設(shè)計(jì)工作； 8. 設(shè)計(jì)圖紙及計(jì)算說明書必須經(jīng)指導(dǎo)教師審查后方能參加答辯。 五、進(jìn)度要求： 1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料。 1天 2. 分析塑件結(jié)構(gòu)，方案設(shè)計(jì)。 1天 3. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3天 4. 零件設(shè)計(jì)。 2天 5. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 2天 6. 答辯。 1天 六、應(yīng)交的設(shè)計(jì)資料（裝入檔案袋）： 1. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（要求打印）； 2. 模具結(jié)構(gòu)總裝圖一張； 3. 零件圖三～四張。 七、主要參考資料 1. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).《手冊(cè)》編寫組編. 機(jī)械工業(yè)出版社 2. 實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造. 陳萬林等編. 機(jī)械工業(yè)出版社 3. 塑料注射成型模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 上海市第二輕工協(xié)會(huì) 4. 典型注射模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè). 中南工業(yè)大學(xué)出版社 5. 機(jī)械制造工藝師手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社 6. 李秦蕊主編. 塑料模具設(shè)計(jì). 西北工業(yè)大學(xué)出版社 教研室負(fù)責(zé)人 指導(dǎo)教師 接受設(shè)計(jì)任務(wù)開始執(zhí)行日期 年 月 日 學(xué)生簽名 一、塑件成型 材料：ABS 尺寸和形狀：貯油杯蓋 1）脫模斜度：0.5°～1°； 2）未注圓角：R0.5mm～R1mm。 工藝性分析 本設(shè)計(jì)實(shí)例為一貯油杯蓋。脫模斜度30'~1°。塑件的質(zhì)量要求是不允許有裂紋和變形缺陷的;塑件材料ABS，生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 1.塑件的分析 (1)外形尺寸 該塑件壁厚為0.5 mm，底部蓋面壁厚2.5mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型，如圖所示。 (2)精度等級(jí) 低精度MT7 (3) 脫模斜度 ABS塑料作為一種無定型材料,收縮率要低于半結(jié)晶材料。一般來講，保壓壓力越高、持續(xù)時(shí)間越長，則收縮率也就越小。 參考表3-1選擇該塑件上型芯脫模斜度為30’和凹模的脫模斜度均為1°。 2. ABS的性能分析 (1)使用性能 ABS性能 塑料ABS無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱?。密度為1.05~1.18g/㎝3,收縮率為0.4%~0.9%,彈性模量值為0.2Gpa,泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217~237℃，熱分解溫度>250℃。 力學(xué)性能 塑料ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；塑料ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 熱學(xué)性能 塑料ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 電學(xué)性能 塑料ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 環(huán)境性能 塑料ABS不受水、無機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。 (2) 成型性能 1.無定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥80-90度,3小時(shí). 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度. 2.如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā? 3.如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。 (3) ABS的主要性能指標(biāo) 密度 （g/cm3） 1.05 彈性模量GPa 0.2 比容（cm3/g ）0.86~0.98 彎曲強(qiáng)度MPa 180 吸水率%（24h）0.3 抗拉屈服強(qiáng)度Pa 830~1030 收縮率（% ）0.3~0.8 熔點(diǎn)°C 217~237 3. ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) (1)注射成型過程 ①成型前的準(zhǔn)備。ABS的吸水性比較高，加工前需進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為70~85℃，干燥時(shí)間為2~6h。 ②注射過程。ABS注塑成型溫度160~220℃之間，注射壓力在70~130Mpa之間，模具溫度為55~75℃。 塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型。其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)階段。 ③塑件的后處理。ABS制品在加工中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，如應(yīng)力太大，致使產(chǎn)品開裂，應(yīng)進(jìn)行退火處理，把制件放于70~80℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)2~4h，再冷卻至室溫即可。 (2)注射工藝參數(shù) 注射機(jī)：螺桿式 噴嘴形式:直通式 噴嘴溫度（°C ）:180 ~ 190 料筒溫度（°C ）： 前段 180~ 190 中段 （°C ）210-230 注射壓力（MPa ）：70~ 90 后段（°C ） 180 ~ 200 保壓力（MPa ）：50~ 70 模具溫度（°C ）：50~ 70 成形時(shí)間（ s ）：注射 0 ~ 5 保壓時(shí)間 （ s ）15~ 30 成形周期（ s ） 40 ~ 70 冷卻時(shí)間（ s ）15 ~ 30 二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 1. 分型面位置的確定 通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上。 2. 型腔數(shù)量和排列方式的確定 (1)型腔數(shù)量的確定 該塑件的精度要求一般在2~3級(jí)之間，且為大批量生產(chǎn)，可采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步定為一模八腔結(jié)構(gòu)形式。 (2)型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且力求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模四腔，故采用直線對(duì)稱排列，如下圖。 (3)模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模八腔，呈直線對(duì)稱排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用矩形澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由以上綜合分析可確定選用帶脫模板的單分型面注射模。 3. 注射機(jī)型號(hào)的確定 (1)注射量的計(jì)算 通過三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得 塑件體積:V塑=6.12573cm 塑件質(zhì)量: M塑=ρ V塑=1.05×6.12573=6.4320165g 式中，ρ取1.05g/cm3 。 (2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0. 2~ 1倍來估算。由于本次采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.8倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積(即澆注系統(tǒng)的凝料和四個(gè)塑件體積之和)為： V總= V塑（1+0.8）×4=44.105256cm3 (3)選擇注射機(jī) V總=44.105256 cm3，依公式(V公=V總/0. 8)，則有: V總/0. 8=44.105256/0. 8 cm3=55.13157cm3 初步選定公稱注射量為30cm3，注射機(jī)型號(hào)為XS-Z-30 臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見下表 理論注射量/㎝ 100 移模行程/mm 260 螺桿柱塞直徑/mm 28 最大模具厚度/mm 180 V注射壓力/ MPa 119 最小模具厚度/mm 60 注射速率/g·s 鎖模形式 螺桿轉(zhuǎn)速/r·min 模具定位孔直徑/mm 塑化能力/g·s 噴嘴球半徑/mm 12 鎖模力/kN 250 噴嘴口孔徑/mm 4 拉桿內(nèi)間距/mm 235 (4)注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 ①注射壓力校核。查下表可知，ABS所需注射壓力為130～150MPa，這里取p0=150 MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力p公= 119MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.1~1.3，這里取k1=1.3，則 KP=1.3×150=195MPa 所以，注射機(jī)注射壓力合格 ②鎖模力校核 a.塑件在分型面上的投影面積A塑，則 A塑=27.5×27.5×3.14=2374.625cm b.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積，可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定。A澆 是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0. 2 ~0. 5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些。這里取A澆=0. 2A塑。 c.塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總，則 A總==4×1.2×2374.625=11398.2 cm d.模具型腔內(nèi)的脹型力F脹，則 =11398.2 ×35.7=406915.74N=406.9KN 式中，p模是型腔的平均計(jì)算壓力值，通常取注射壓力的20% ~40%，大致范圍為23.8~47.6MPa。對(duì)于強(qiáng)度要求較大且精度不高的塑料制品可取較小值。ABS屬中等強(qiáng)度塑料及有精度要求的塑件，故p模取35.7Mpa。 查注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表，可得該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=250kN,鎖模力安全系數(shù)為k2=l.l~1.2,這里取k2=1. 2，則 1.2×406.9=488.28KN 所以，注射機(jī)鎖模力合格。 對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。 三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1. 主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。 (1) 主流道尺寸 1） 主流道的長度，小型模具L主取110mm。 2） 主流道的小端直徑：d=3.5mm。 3） 主流道的大端直徑：D=6.5mm。 4） 主流道球面半徑：SR=16mm。 5） 球面的配合高度：h=3mm。 （2）主流道的凝料體積 =3.14××110×（3.25+1.75+3.25×1.75）=19.3125mm =0.02cm （3）主流道當(dāng)量半徑 Rn=2.5mm (4)主流道澆口套形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料的要求較嚴(yán)格，因而盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼(T8A或T10A)，熱處理淬火表面硬度為50~55 HRC。 2. 分流道的設(shè)計(jì) (1)分流道的布置形式 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失并盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式流道。 (2)分流道的長度 由于流道設(shè)計(jì)簡單，根據(jù)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小一些。分流道長度L分取110mm，如圖所示。 (3)分流道的當(dāng)量直徑 初步確定主流道尺寸后，一級(jí)分流道當(dāng)量直徑D分可按D1分=（0.8～0.9）D計(jì)算。所以 D分=0.86.5=5.2mm (4)分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設(shè)計(jì)在分型面上。本設(shè)計(jì)采用圓形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力均不大。 (5)分流道截面尺寸 A1分=3×3×3.14=28.26mm (6)凝料體積 ①分流道的長度 L總=40×6=350mm ②凝料體積 V1總=28.26×350=9891mm=9.9cm (7)校核剪切速率 ①確定注射時(shí)間:查下表，可取t=1 s ②計(jì)算分流道體積流量 q==34.4cm /s ③由公式可得剪切速率為 1=1339.0s 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 (8)分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1. 25～. 5 ? m即可，此處取Ra1. 6 ? m。另外，其脫模斜度一般在5 °～0 °之間，這里取脫模斜度為8°。 3. 澆口的設(shè)計(jì) 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模四腔注射，為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用矩形測澆口。其截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進(jìn)料。 (1)側(cè)澆口尺寸的確定 ①計(jì)算側(cè)澆口的深度。依據(jù)側(cè)澆口的深度h計(jì)算公式為 h=nt=0.6×2=1.2mm 在工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，澆口深度常常先取小值，以便在今后試模時(shí)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行修模處理，并根據(jù)表中推薦的側(cè)澆口的厚度1.2～1.4mm，故此處澆口深度h取1.3mm。 ②計(jì)算側(cè)澆口的寬度。依據(jù)側(cè)澆口的寬度B計(jì)算公式為 B==1.45mm≈1mm 式中，n是塑料成型系數(shù)，對(duì)于ABS來說n=0.7；A是凸模內(nèi)表面積（約等于塑件的外表面積）。 ③計(jì)算側(cè)澆口的長度。側(cè)澆口的長度L澆一般選用0.7~2.5mm，這里取L澆=0.7mm。 (2)側(cè)澆口剪切速率的校核 ①計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑。由面積相等可得 R澆=Bh ，由此矩形澆口的當(dāng)量半徑 R澆= ②校核澆口的剪切速率。 a.確定注射時(shí)間:查表，可取t=1s b.計(jì)算澆口的體積流量: q澆=V塑/t=6.126/1=6.126cm /s=6.13×10mm/s c.計(jì)算澆口的剪切速率: 由下面公式可得, =27.29×10S 該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。 4. 校核主流道的剪切速率 求出塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積(澆口的體積太小可以忽略不計(jì))以及主流道的當(dāng)量半徑之后，對(duì)主流道熔體的剪一切速率進(jìn)行校核。 (1)計(jì)算主流道的體積流量 =34.42 cm/s (2)計(jì)算主流道的剪切速率 = =1053.77 S 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。 5.冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)僅有主流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。 四、 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式4種。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模。 (2)凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(型芯) 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件的型芯有一個(gè)：成型零件的內(nèi)表面的大型芯，因塑件包緊力較大，所以設(shè)在動(dòng)模部分，如圖。 2. 成型零件鋼材的選用 根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)要考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P12 (美國牌號(hào))。對(duì)于成型型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼Cr12MoV。 3. 成型零件工作尺寸的計(jì)算 采用表平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計(jì)算。 (1)凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件外部徑向的轉(zhuǎn)換: l=220.44mm=22.44mm =【（1+0.02）×22.44-0.6×0.88】=22.4mm Scp是塑料的平均收縮率，Scp=×0.01=0.02； X 1是系數(shù)，一般在0.5～0.8之間，取0.6 ； △ ； 相應(yīng)的塑件制造公差△1 =0.88 mm; (2)凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換 塑件高度的最大尺寸：H1=150.54mm=15.55mm 相應(yīng)的 =15.7mm (3)型芯徑向尺寸的計(jì)算 ①動(dòng)模型芯徑向尺寸的計(jì)算。 塑件內(nèi)部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換 ls=200.44mm=19.56mm ,△=0.88mm =[(1+0.02)×19.56+0.7×0.3]mm=20.2mm (4)型芯高度的計(jì)算 型芯塑件內(nèi)腔型芯高度的計(jì)算塑件尺寸轉(zhuǎn)換: hs=140.54=13.47mm =[(1+0.02)×13.47+0.63×0.2]mm=13.9mm 塑件凹模及型芯的成型尺寸的標(biāo)注 4. 成型零件尺寸及動(dòng)模墊塊厚度的計(jì)算 (1)凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布置，模架初選160 mm X315 mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，其厚度按下列剛度公式計(jì)算。 =（）=15.71mm 式中，P : 凹模型腔內(nèi)塑料熔體的最大壓力（MPa），為40 Mpa； E : 鋼的彈性模量，取2.10×105 MPa : 凹模的允許變形量（㎜），根據(jù)塑料品種確定=15i=15×0.607=9.11m=0.009mm； h : 塑件的高度（㎜），為15㎜，h=w,w是影響變形的最大尺寸。 凹模側(cè)壁采用嵌件，結(jié)構(gòu)緊湊，這里凹模嵌件單邊厚選15 mm。由于型腔采用直線、對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置，故兩個(gè)型腔之間壁厚滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以了。型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺寸來確定，根據(jù)估算模板平面尺寸選用160 mm×180 mm，它比型腔布置的尺寸大得多，所以完全滿足強(qiáng)度和剛度要求。 (2)動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 動(dòng)模墊板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在200 mm ×300 mm這個(gè)范圍之內(nèi)。 T=40 根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸為235mm×134mm，又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置等可確定選用模架序號(hào)為5號(hào)(WXL= 200 mm ×300 mm)，模架結(jié)構(gòu)為A4型。 五、模架的確定 1.各模板尺寸的確定 ①A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為15 mm，凹模嵌件深度為35 mm，又考慮在模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離，故A板厚度取50 mm. ②B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)，板厚取35 mm. ③C板(墊塊)尺寸。墊板一推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(5~10) mm=[35+20+15+(5~10)] mm=75~80 mm，初步選定C為80 mm. 經(jīng)上述尺寸的計(jì)算，模架尺寸已確定為模架序號(hào)為5號(hào)，板面為200 mm ×300 mm，模架結(jié)構(gòu)形式為A4型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸:寬X長X高=200 mm ×300 mm ×255mm。 2.模架各尺寸的校核 根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。 ①模具平面尺寸200 mm ×300 mm <440mm×340mm (拉桿間距)，校核合格。 ②模具高度尺寸255 mm，因?yàn)?00mm(模具的最小厚)< 255mm<340 mm(模具的最大厚度)，校核合格。 ③模具的開模行程S=H1+H2+(5~10)mm=(26+26)+(5～0)mm=25～62<260mm(開模行程)，校核合格。 六、 排氣槽的設(shè)計(jì) 該塑件由于采用矩形側(cè)澆口進(jìn)料，其配合間隙可作為氣體排出的方式，不會(huì)在頂部產(chǎn)生憋氣的現(xiàn)象。同時(shí)，底面的氣體會(huì)沿著推桿的配合間隙、分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排出。 七、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.推出方式的確定 本塑件采用圓周為脫模板、中心為推桿的綜合推出方式。脫模板推出時(shí)為了減小脫模板與型芯的摩擦，設(shè)計(jì)中在脫模板與型芯之間留出0. 2 mm的間隙，并采用錐面配合，如下圖，可以防脫模板因偏心而產(chǎn)生溢料，同時(shí)避免了脫模板與型芯產(chǎn)生摩擦。 2. 脫模力的計(jì)算 (1)圓柱型芯脫模力 因?yàn)? =20/1=20＞10， 所以，此處視為薄壁圓筒塑件，根據(jù)脫模力計(jì)算公式得（查表3-9） =+0.1×3.14×11 =1003.5N 2、校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力 (1)推出面積 A=3.14×11=379.94mm (2)推出應(yīng)力 =3.17MP 八、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.冷卻介質(zhì) PE屬中等強(qiáng)度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200℃和40 ~ 60℃ 。所以，模具溫度初步選定為50℃，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。 2. 冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算 (1)單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W ①塑料制品的體積 =0.72+4.4+8×1.288=15.42 cm ②塑料制品的質(zhì)量 M=V=15.42×0.94=14.50g=0.145kg ③塑件壁厚為1 mm可以查表得t冷=4s。取注射時(shí)間t注= 2 s，脫模時(shí)間t脫=8s，則注射周期: 則注射周期： t=14s 由此得每小時(shí)注射次數(shù): V=3600/14=257次 ④單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量： W=mg=257×0.145=37.27kg/h (2)確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量Qs 查表直接可知PE的單位熱流量Qs的值的范圍在590-810 kJ/kg，故可取QS =700 kJ/kg. (3)計(jì)算冷卻水的體積流量qv 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為θ1= 20 ℃ ，出水口的水溫為θ2= 25 ℃ ，取水的密度ρ=1 000 kg/m3，水的比熱容c=4. 187 kJ/(kg .℃)，則根據(jù)公式可得 =m/min=0.02 m/min (4)確定冷卻水路的直徑d 當(dāng)qv =0.02 m3/min時(shí)，查表可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=0. 008 m. (5)冷卻水在管內(nèi)的速度v V= m/s=0.567m/s (6)求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h 因?yàn)槠骄疁貫?2. 5℃，查表可得f=6. 65，則有 =KJ/(m ·h·℃) =1.2×10 KJ/(m ·h·℃) (7)計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積A A==0.00753m (8)計(jì)算模具所需冷卻水管的總長度L L=m=0.300m=300 (9)冷卻水路的根數(shù)x 設(shè)每條水路的長度為L=200 mm，則冷卻水路的根數(shù)為 X==1.5根 由上述計(jì)算可以看出，一條冷卻水道對(duì)于模具來說顯然是不合適的，因此就根據(jù)具體情況加以修改。為了提高生產(chǎn)效率，凹模和型芯都應(yīng)得到充分的冷卻。 3. 凹模嵌件和型芯冷卻水道的設(shè)置 型芯冷卻系統(tǒng)的計(jì)算與凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算方法基本上是一樣的，因此不再重復(fù)。設(shè)計(jì)時(shí)凹模嵌件擬采用四條冷卻水道進(jìn)行冷卻。 9、 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)定、模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。 本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不高，因此采用模架本身所 帶的定位機(jī)構(gòu)就可以滿足使用要求了。 參考文獻(xiàn)： [1]覃鵬翱.圖標(biāo)詳解塑料模具設(shè)計(jì)技巧[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.1 [2]黃鎮(zhèn)昌.互換性與測量技術(shù)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2010.1 [3]葉久新，王群.塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.8 [4]沈蓮.機(jī)械工程材料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8 25