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1、 29 目 錄 第1章 塑料成型工藝性分析 1.1 塑料的分析 1.2 ABS塑料的性能分析 1.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 第2章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 2.1 分型面位置的確定 2.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定 2.3 注塑機(jī)型號(hào)的確定 第3章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 主流道的設(shè)計(jì) 3.2 分流道的設(shè)計(jì) 3.3 澆口的設(shè)計(jì) 3.4 校核主流道的剪切速率 3.5 冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算 第4章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2 成型零件鋼材的選用 4.3 成型零

2、件工作尺寸的計(jì)算 4.4 成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 第5章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1 脫模力的計(jì)算 5.2 推出方式的確定 第6章 模架的確定 6.1 各模板尺寸的確定 6.2 模架各尺寸的校核 第7章 排氣槽和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第8章 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 結(jié) 論 參考文獻(xiàn) 第1章 塑料成型工藝性分析 1.1 塑件的分析 （1）外形尺寸 如圖1.1所示，該塑件壁厚為2.5mm處處相等，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長(zhǎng)，塑件材料為熱塑性塑料，流動(dòng)性較好，適合于注射成型。 （2）精度等級(jí) 任務(wù)書中塑件未注公差，未

3、注尺寸公差按所用塑料的高精度級(jí)查取。 （3）脫模斜度 ABS的成型性能良好，化學(xué)穩(wěn)定性較好，成型時(shí)收縮大，易變形翹曲。參考文獻(xiàn)[1]表2-10選擇塑件上的型芯與凹模的統(tǒng)一脫模斜度為45ˊ。 （4）塑件尺寸如圖1.1所示。 圖1.1 塑件尺寸 1.2 ABS塑料的性能分析 （1）使用性能 ABS（高密度聚乙烯）是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃，相對(duì)密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較

4、高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。原態(tài)ABS的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。ABS具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。ABS具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級(jí)ABS的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的ABS品級(jí)；在性能上達(dá)到最佳的平衡。常用于電纜、軟管、管材和型材、日用品和食品薄壁包裝物等。 （2）?成型性能 1）、ABS吸水率很小（

5、<0.01%），而成型水分允許含量可達(dá)0.1%左右，因此加工前不必要進(jìn)行干燥處理。? 2）、ABS熔點(diǎn)不高，料筒溫度對(duì)熔體流動(dòng)性的影響不如壓力。由于結(jié)晶晶核的熔融需要吸收大量的熱量，故料筒溫度的選擇點(diǎn)應(yīng)比熔點(diǎn)高，通常要高出十多度。提高熔體的流動(dòng)性。一般為108～204℃。? 3）ABS的流動(dòng)性能好，較低壓力下既能成型大多數(shù)制品。薄壁件、長(zhǎng)流程、窄澆口的制品一般用120MPa；一般制品用100MPa。? 4）、模具溫度對(duì)ABS制品的質(zhì)量有較大的影響，模具溫度大概為50～80℃以保證側(cè)壁的易變性問題。以提高其韌性及尺寸穩(wěn)定性。 （3）ABS的主要性能指標(biāo) 其性能指標(biāo)見表1.1。 詳細(xì)

6、的純ABS性能指標(biāo)見表1.1。 密度ρ/ (kg/dm3) 1.02-1.16 抗拉屈服強(qiáng)度 22~39 吸水率24h/% <0.01 拉伸彈性模量 0.84~0.95× 收縮率S ％ 0.4-0.7（%） 彎曲強(qiáng)度 20.8~40 熱變形溫度t/℃ 80 熔點(diǎn)t/℃ 105~137 表1.1 ABS的性能指標(biāo) 1.3 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 對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于DHPE不吸濕并具有好的防水蒸汽性，如果存儲(chǔ)恰當(dāng)則無須干燥。? （2）注射過程 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)

7、到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔成型，其過程可分為沖模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。 （3）塑件的后處理（退火）。?塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過程中變形或開裂。因此需要退火處理以消除存在的內(nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。退火處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為75度，處理時(shí)間是2-4小時(shí)。 2）注射工藝參數(shù) （1）注射機(jī)：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為48r/min。 （2）料筒溫度(t/℃)：前段180-190；中段180-200；后段140

8、-160。 （3）模具溫度(t/℃)：50-80。 （4）注射壓力（p/Mpa）：70-100。 （5） 成型時(shí)間（τ/s）：注射時(shí)間0-5；保壓時(shí)間15-60；冷卻時(shí)間15-60；總周期40-140。 第2章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 2.1 分型面位置的確定 通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面的選擇有圖2.1與圖2.2所示的兩種方案 圖2.1 方案1

9、 圖2.2 方案2 分型面應(yīng)選在利于開模取出塑件的平面即選擇圖2.2的方案2。 2.2 型腔數(shù)目和排位方式的確定 （1）型腔數(shù)量的確定 由于該塑件的精度要求較高，塑件的尺寸較小，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件的尺寸、模具結(jié)構(gòu)的尺寸的關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本的費(fèi)用等因素，初步定為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列的形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模兩腔，故采用直線對(duì)稱排列，如圖2.3所示。 （3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定

10、 圖2.3 型腔數(shù)量的排列布置 由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，對(duì)稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選推件板推出或推桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)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、支撐板或者推件板。由上綜合分析可確定采用帶推件板的單分型面注射模。 2.3注射劑型號(hào)的確定 1）注射量的計(jì)算 通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖2.3所示。 塑件體積：V塑=21.303cm3 塑件質(zhì)量：m塑 3=ρV塑=21.303×1=21.

11、303g 式中，可根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表9-6取1g/cm3 2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計(jì)算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件提及的0.2倍~1倍來估算。由于本次設(shè)計(jì)采用流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積0.3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4個(gè)塑件體積之和）為 V總=1.3nV塑=1.3×2×21.303=111.18cm3 圖2.4 體積分析 3) 選擇注射機(jī) 根據(jù)以上計(jì)算得出在一次過程中注入模具型腔的總體積為V總=

12、121.18cm3，由參考文獻(xiàn)[1]式(4-18)V公 =V總/0.8=111.18/0.8=141.47cm3。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱注射量200cm3，注射劑型號(hào)SZ-200/120臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)參見表2.1 表2.1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量/cm 200 移模行程/mm 350 螺桿柱塞直徑/mm 42 最大模具厚度/mm 400 注射壓力/MPa 150 最小模具厚度/mm 230 螺桿轉(zhuǎn)速/r · 0~220 噴嘴孔直徑/mm 4 塑化能力/kg·h 70 噴嘴球半徑/mm 15 鎖模力/kN 1200

13、拉桿內(nèi)間距/mm 355×385 4）注射劑的相關(guān)參數(shù)的校核 （1）注射壓力校核 參考文獻(xiàn)[1]表4—1可知，PP所需注射壓力為70MPa~100MPa，這里取p0=90Mpa，該注射機(jī)的公稱注射壓力p公=150MPa，注射壓力安全系數(shù)k1 這里取1.25~1.4,這里取k1=1.3。 k1 p0=1.3×100=130Mpa

14、以按照多型腔模具的統(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。由于本設(shè)計(jì)的流道簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)簡(jiǎn)單，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小些。這里取A澆=0.2A塑。 ③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則 A總=n(A澆+ A塑)=4×1.2 A塑=16992.28mm2 ④模具型腔內(nèi)的脹型力F脹，則 F脹=A總×p模=16992.28×35=619.73kN 式中，p模是型腔的憑平均計(jì)算壓力值。p模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%~40%，大致范圍為20MPa~40MPa。對(duì)于黏度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較

15、大值。PP屬中等黏度的塑料且塑件有精度要求，故p模取30MPa。 由表2.1可知該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=1200kN鎖模力安全系數(shù)為k2=1.1~1.2，這里取k2=1.2，則取 k2F脹=1.2 F脹=1.2×629.73=755.67kN< F鎖 ，所以注射機(jī)鎖模力滿足要求。 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。 第3章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于建模中心塑料熔體的入口處，它將注射劑噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為橢圓形。以便熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利

16、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，由于主流道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）主流道的設(shè)計(jì) （1）主流道的長(zhǎng)度。一般有模具結(jié)構(gòu)確定，對(duì)于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取50mm進(jìn)行計(jì)算。 （2）主流道小端直徑。d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5~1）mm=4.5mm。 （3）主流道大端直徑。D=d+L主tanα=8mm，式中α≈4°。 （4）主流道球面半徑。SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2）mm=15+2=17mm。 2）主流道的凝料體積 V主=L主（R主2+r主2+ R主r主）π/3=50×(

17、42+2.252+4×2.25) π/3=1573.3mm2 3）主流道當(dāng)量半徑 Rn= =3.125mm 4) 主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)可選購(gòu)。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?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常任然將其分開來設(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。本設(shè)計(jì)中澆口套采用碳素工具鋼T10A,熱處理淬火表面硬度為50HRC~55HRC。如圖3.1所示。定位圈的結(jié)構(gòu)由總裝圖來確定。 3.2分流道的設(shè)計(jì) 1）分流道的布置形式 為了盡量減少在

18、流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡。因此采用平衡式分流道，如圖3.2所示。 2）分流道的長(zhǎng)度 由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道長(zhǎng)度較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小些，單邊分流道長(zhǎng)度L分取35，如圖3.2所示 圖3.1 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式 圖3.2 分流道布置形式 3）分流道的當(dāng)量直徑 流過一級(jí)分流道塑料的質(zhì)量 m=ρV塑=23.303×0.905×2=42.18g<200g 但該塑件壁厚為2.5mm

19、，按參考文獻(xiàn)[2]圖2-3的經(jīng)驗(yàn)曲線查得Dˊ=4.7，再根據(jù)單向分流道長(zhǎng)度60mm由參考文獻(xiàn)[2]圖2-5查得修正系數(shù)fL=1.05，則分流到執(zhí)行經(jīng)修正后為 D= DˊfL=4.7×1.05=4.94≈5mm 4) 分流道的截面形狀 本設(shè)計(jì)采用梯形截面，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) 分流道界面尺寸 設(shè)梯形的上底寬度為B=6mm（為了便于選擇道具），底面圓角的半徑R=1mm，梯形高度取H=2B/3=4mm，設(shè)下底寬度為b，梯形面積應(yīng)滿足如下關(guān)系式。 H= D2 代值計(jì)算得b=3.813mm，考慮到梯形地

20、步圓弧對(duì)面積的減小及脫模斜度等因素，取b=4.5mm。通過計(jì)算梯形斜度α=10.6°，基本符合要求，如圖3.3所示。 6) 凝料體積 圖3.3 分流道截面形狀 （1） 分流道的長(zhǎng)度為 L分=（55+7.5+42.5）×2=210mm （2） 分流道截面積 A分= ×4=21mm2 （3） 凝料體積 V分=L分A分=210×21=4410mm3=4.41cm3 考慮到圓弧的影響取V分=4.2cm3 7） 校核剪切速率 （1）確定注

21、射時(shí)間：參考文獻(xiàn)[2]表2-3，可取t=2s。 （2）計(jì)算單邊分流道體積流量 q分= =（2.1+23.303×2）/2 =24.353cm3/s （3）參考文獻(xiàn)[2]式（2-22）可得剪切速率 γ分= =3.3×24.353/(3.14×2.5×2.5×2.5×10-3) =1.638×103 s-1 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道德最佳剪切速率在5×102 s-1 ~ 5×103 s-1之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 8）分流道的表

22、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Ra1.25μm~2.5μm即可。此處取Ra1.6μm。另外其脫模斜度一般在5°~10°，通過上述計(jì)算脫模斜度為10.6°，脫模斜度足夠。 3.3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，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)增沖模時(shí)間的剪切速率和封閉時(shí)間美因茨采用側(cè)澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修正，且開設(shè)在分型面上，從型腔邊緣進(jìn)料。 1）側(cè)澆口尺寸的確定 （1）計(jì)算側(cè)澆口的深度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表2-6，可得側(cè)澆口的深度h計(jì)算公式為 h=nt=0.6×2.5=1.

23、5mm 式中：t為塑件壁厚，這里t=2.5mm；n為塑料成型系數(shù)，對(duì)于ABS其成型系數(shù)取n=0.6。為了便于今后試模時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行修模處理，并根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表4-9中推薦的側(cè)澆口的厚度，故此處澆口深度h取1mm。 （2）計(jì)算側(cè)澆口的寬度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表2-6，可得側(cè)澆口的寬度B的計(jì)算公式為 B= = =2.6mm≈3mm 式中：n為塑料成型系數(shù)，對(duì)于PP取0.7；A為凹模的內(nèi)表面積（約等于塑件的外表面積）。 （3）計(jì)算側(cè)澆口的長(zhǎng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表2-6，可取側(cè)澆口的長(zhǎng)度L澆=0.75mm。 2

24、）側(cè)澆口剪切速率的校核 （1）確定注射時(shí)間：查參考文獻(xiàn)[2]表2-3，可取t=2s； （2）計(jì)算澆口的體積流量 q澆= = 9L =31.615cm2/s （3）計(jì)算交口的剪切速率：對(duì)于矩形澆口可得γ= ≤4×104s-1； γ分= = ≈3.32×103 s-1＜4×104s-1 式中：Rn為矩形交口的當(dāng)量半徑，即Rn= = =0.1cm 該矩形側(cè)澆口的剪切速率比較大，首先把澆口面積適當(dāng)做小一點(diǎn)，通過試模

25、根據(jù)塑件成型情況來調(diào)整。 3.4校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積，主流道的體積，分流道的體積（澆口的體積大小可以忽略不計(jì)）以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 1）計(jì)算主流道德體積流量 q分= = =61.79cm3/s 2） 計(jì)算主流道德剪切速率 γ分= = =2.231×103s-1 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5×102s-1~5×103s-1之間，所以，主

26、流道的剪切速率合格。 3.5冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算 冷料穴位于主流道正對(duì)面的模板上，其作用是儲(chǔ)存熔體前鋒的冷料，防止冷料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，初定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。 第4章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1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) 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對(duì)蘇建德結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)采用整體嵌入式凹模，如圖4.1所示。

27、 圖4.1 凹模嵌件結(jié)構(gòu) 圖4.2 凸模結(jié)構(gòu) （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，通常可以分為整體式和組合式兩種類型。該塑件采用整體式型芯，如圖4.2所示，因塑件的包緊力，所以設(shè)在動(dòng)模部分。 4.2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，同時(shí)考慮他的機(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P

28、20。對(duì)于成型零件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用P20鋼。進(jìn)行滲氮處理。 4.3成型零件工作尺寸的計(jì)算 采用參考文獻(xiàn)[1]式（2-26）~式（2-30）相應(yīng)公式中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照ABS高精度取MT5的公差計(jì)算。 （1） 凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換： 相應(yīng)的塑件制造公差Δ1=1.0mm 相應(yīng)的塑件制造公差Δ2=0.44mm 式中：Scp為塑件的平均收縮率，查參考文獻(xiàn)[2]表6-1可得ABS的收縮率為1

29、.5%~3%，所以其平均收縮率 ，χ1、χ2為系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]表2-10可知χ1=0.56，χ2=0.56；Δ1、Δ2分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）； 是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對(duì)于中小型塑件?。ㄏ峦?。 （2） 凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件高度方向尺寸的換算： 塑件高度的最大尺寸Hs1=65±0.47=65.47 。 Hs2=55±0.47=55.47 式中：χ1，χ2為系數(shù)，由參

30、考文獻(xiàn)[2]表2-10可知χ1=0.54,χ2=0.54。 （3） 型芯徑向尺寸計(jì)算 塑件內(nèi)部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換： 相應(yīng)的塑件制造公差Δs1=1.0mm 相應(yīng)的塑件制造公差Δs2=0.74mm 式中χ1，χ2為系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]表2-10取χ1=0.56，χ2=0.56。 （4） 型芯高度尺寸計(jì)算 塑件內(nèi)腔高度尺寸轉(zhuǎn)換： 相應(yīng)的塑件制造公差Δ1=0.94mm 相應(yīng)的塑件制造公差Δ2=0.94mm

31、 式中χ1、χ2為系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]表2-10取χ1=0.54、χ2=0.54 （5） 型芯徑向尺寸φ10的計(jì)算 φ10、φ13自由公差按MT5查得： ， 不需要轉(zhuǎn)換，因此得 （6） 成型孔的高度 4×φ10，φ13的成型芯是與凹模碰穿，所以高度應(yīng)取正公差，以利于修模。 （7） 成型孔間距計(jì)算 塑料凹模

32、嵌件及型芯的成型尺寸的標(biāo)注見零件圖所示。 4.4成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 （1）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 主要考慮其強(qiáng)度，因此在此只做強(qiáng)度計(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)，其厚度根據(jù)本節(jié)參考文獻(xiàn)[1]表4-19中強(qiáng)度公式計(jì)算。 式中：p為型腔壓力（MPa）在第2章已求得為30MPa；h=W，W為影響變形的最大尺寸，而h=65mm；δp為模具強(qiáng)度計(jì)算許用變形量。根據(jù)注射塑料品種查看參考文獻(xiàn)[1] 表4-20得 式中。 凹模嵌件初定單邊厚選15mm。壁厚滿足要求。根據(jù)型腔的布

33、置，初步計(jì)算模板平面尺寸選用230mm×400mm,它比型腔的尺寸大得多，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230mm×400mm這個(gè)范圍之內(nèi)，墊塊之間的跨度大約為230－2×43=144mm。 根據(jù)本節(jié)參考文獻(xiàn)[1]表4-20中強(qiáng)度公式計(jì)算 式中：。 。 L1是動(dòng)模墊板的長(zhǎng)度，取400，A是兩個(gè)型芯投影到動(dòng)模墊板的面積。 單件型芯所受壓力的面積為 兩個(gè)型芯的面積 動(dòng)模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚

34、度取45mm，顯然不符合要求，可采用支撐柱的形式來增加支撐板的剛度?？梢栽黾?根支撐柱，且布置在支撐板的正中間，根據(jù)力學(xué)模型認(rèn)為n=1，墊板的厚度計(jì)算為 第5章 脫模推出機(jī)構(gòu)的計(jì)算 本塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可采用推件板推出、推桿推出、或推件板加推桿的綜合推出方式。根據(jù)脫模力計(jì)算來決定。 5.1脫模力的計(jì)算 （1）φ95主型脫模力 因?yàn)?，所以此處視為薄壁圓筒塑件，根據(jù)。根據(jù)本節(jié)參考文獻(xiàn)[1]式4-26脫模力為 ， 其中， （2）φ55主型脫模力 因?yàn)?，所以此?/p>

35、視為薄壁圓筒塑件，根據(jù)。根據(jù)本節(jié)參考文獻(xiàn)[1]式4-26脫模力為 ， 其中， （3）4-φ10小型芯脫模力 因?yàn)? ， 所以是厚壁圓筒的受力狀態(tài)，根據(jù)本節(jié)參考文獻(xiàn)[1]式4-26脫模力為 =490.8N （4）φ13小型芯脫模力。通過計(jì)算得脫模力為F4=159.5N 其中， 式中 E 塑料的拉伸彈性模量（MPa）取0.9×103MPa； S 塑料

36、成型的平均收縮率（%）為2.25%； t 塑件的壁厚（mm）為2.5mm； L 被包型芯長(zhǎng)度（mm）； μ 塑料的泊松比為0.38； 脫模斜度（°）； f 塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)取0.23； r 型芯的平均半徑（mm）； A 塑件在與開模方向垂直的平面的投影面積（mm2）； 由λ和決定的無因次數(shù)

37、 ； 由f 和決定的無因次數(shù) ； （3） 總脫模力 F=F1+F2+F3+F4=7480.5N 5.2推出方式的確定 因?yàn)楸诤褫^薄所以采用推件板推出。

38、

39、 （1） 推件板推出時(shí)的面積 （2） 推件板推出應(yīng)力 通過計(jì)算，應(yīng)力滿足要求，但考慮到變形，采用推板推出的同時(shí)采用一根推桿進(jìn)行脫模，以保證塑件質(zhì)量。 推件板推出時(shí)為了減少推件板與型芯的摩擦，設(shè)計(jì)時(shí)在推件板與型芯之間留出0.2mm的間隙并采用錐面配合。 本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，充模時(shí)容易形成封閉氣囊，型芯上設(shè)置1根直徑8mm的推桿，同時(shí)利于供排氣，另外推出更加平穩(wěn)。 第6章

40、模架的確定 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310mm×140mm，型腔所占平面尺寸為270mm×100mm，利用經(jīng)驗(yàn)公式（7-1）進(jìn)行計(jì)算，即W3=W+10=100+10=110mm，查參考文獻(xiàn)[2]表7-4得W=230mm，因此需采用230mm×400mm的模架。但又考慮是采用推件板和推桿綜合方式，且推桿布置在靠近凸模的中心，這樣推桿邊緣與推桿固定板邊緣距離較大，因此為降低模具成本可適當(dāng)減少模具架尺寸，同時(shí)又考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套、水路的布置等因素，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表7-1可確定選用帶推件板的直澆口B型模架，查參考文獻(xiàn)[2]表7-4得W×L=23

41、0mm×400mm及各板的厚度尺寸。 6.1各模板尺寸的確定 （1） A板尺寸 A板是定模板型腔板，塑件高度為65mm，考慮到模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離，故A板厚度取100mm。 （2） B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚度取40mm。 （3） C板尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（5~10）mm=（40+20+15+5~10）mm=80mm~85mm,初步選定C為80mm 經(jīng)上述尺寸計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定，標(biāo)記：C2340-100×40s×80GB/T 12555--2006。其他尺寸按標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，如圖6.1所示。

42、 圖6.1 B型模架結(jié)構(gòu) 6.2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230mm×400mm＜448mm×370mm(拉桿間距)，模具從一側(cè)吊如，校核合格。 （2） 模具高度尺寸325mm，200mm＜325mm＜350mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。 （3）模具的開模行程S=推出距離+包括澆注系統(tǒng)的塑件的高度＋(5~10)<開模行程 S=40mm+80mm＋(5~10)=125~130<500mm，校驗(yàn)合格。 第7章 排氣槽和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7.1 排氣槽的設(shè)計(jì) 該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料熔體

43、經(jīng)塑件下方的臺(tái)階上向上充滿型腔，每個(gè)型芯上有1根推桿，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會(huì)在頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。同時(shí)，底面的氣體會(huì)沿著分型面，型芯和推板件之間的間隙向外排出。 7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很麻煩，在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對(duì)流，輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所散發(fā)的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。 ABS屬流動(dòng)性中等的材料，其成型溫度及模具溫度分別為220℃和50~80℃，熱變形溫度為80℃。所以模具的溫度初步選定為65℃，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)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

44、）塑料制品的體積 （2）塑料制品的質(zhì)量 （3）塑件壁厚為t=3mm，查參考文獻(xiàn)[1]表4-34得 。取注射時(shí)間，脫模時(shí)間 ，則注射周期 。由此得每小時(shí)注射次數(shù)N=120次。 （4）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量： 。 2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 查參考文獻(xiàn)[1]表4-35直接可知PP的單位熱流量的值 。 3）計(jì)算冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 ，出水口的水溫為 ，取水的密度 ，水的比熱容 ，則根據(jù)公式可得：

45、 4）確定冷卻水路的直徑d 當(dāng) ，查參考文獻(xiàn)[1]表4-30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=12mm。 5）冷卻水在管內(nèi)的流速 6）求冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 因?yàn)槠骄疁貫?3.5℃，查參考文獻(xiàn)[1]表4-31可得 ，則有 7） 計(jì)算冷卻水通道的

46、導(dǎo)熱總面積 8）計(jì)算模具冷卻水管的總長(zhǎng)度 9）冷卻水路的根數(shù) 設(shè)每條水路的長(zhǎng)度 ，則冷卻水路的根數(shù)為 由上述計(jì)算可以看出，一條冷卻水道對(duì)于模具來說顯然已經(jīng)足夠了，為了使效果更好本設(shè)計(jì)中采用定模兩條冷卻水道對(duì)型芯和凹模嵌件進(jìn)行冷卻，成型零件的冷卻水道開設(shè)見零件圖。 第8章 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。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈與注射機(jī)配合，

47、使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位則用于動(dòng)定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn)單，模具定位精度要求不是很高，因此采用模架本身所帶的定位機(jī)構(gòu)。 結(jié) 論 參考文獻(xiàn) [1] 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。2007。 [2] 伍先明，王群．塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)［Ｍ］．北京：國(guó)防工業(yè)出版社。2007。 [4] 李冰輝，鄧志久．模具工程技術(shù)基礎(chǔ)［Ｍ］．北京：北京理工大學(xué)出版社。2009。 [10] 馮炳堯．模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)［Ｍ］．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。1985。 [11] 李學(xué)鋒．塑料模具設(shè)計(jì)與制造［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2002。 [12] 何忠保．典型零件模具圖冊(cè)［Ｍ］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2000。