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鎖蓋 塑料模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè) 計(jì) 者： 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 摘 要 論文根據(jù)工程實(shí)際的需要完成鎖蓋的注射模設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用塑料注射成型論文中具體分析了產(chǎn)品的工藝性,確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備,確定了模具制作的總體方案,分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了一些必要的尺寸計(jì)算和強(qiáng)度的校核。論文中還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了工件工程圖設(shè)計(jì)，圓滿完成了模具設(shè)計(jì)所要求的各項(xiàng)工作。 本文中針對(duì)鎖蓋注射模具制定出合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。根據(jù)分析，設(shè)計(jì)了一套塑料注射模具，并對(duì)模具以及主要零件進(jìn)行了CAD繪圖。 關(guān)鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng) 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 前言 1 第2章 塑件的工藝分析 2 2.1塑件的工藝性分析 2 材料：黑色酚醛樹脂（PF） 2 一、 PF性能分析 2 固體酚醛樹脂為無(wú)色或黃褐色透明物，市場(chǎng)銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍(lán)等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強(qiáng)酸發(fā)生分解，遇強(qiáng)堿發(fā)生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機(jī)溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括：線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。工藝條件 2 注射機(jī)類型：柱塞式 3 螺桿轉(zhuǎn)速：40-80r/min 3 噴嘴溫度：90-100℃ 3 料筒前端溫度：70-100℃ 3 料筒后端溫度：40-50℃ 3 模具溫度：160-169℃ 3 注射壓力：98-147MPa 3 背壓：0-0.49MPa 3 注射時(shí)間2-10s 3 保壓時(shí)間：3-15s 3 硬化時(shí)間：15-50s 3 成型周期：45-120s 3 成型收縮率：0.006% 3 成型溫度：146-180℃ 3 成型壓力：7-42MPa 3 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 3 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 3 因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度. 本次設(shè)計(jì)制品的用途是鎖蓋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱分布，對(duì)精度無(wú)太大要求，強(qiáng)度要求適中 3 2.2.2尺寸精度分析 3 2.2.3表面質(zhì)量分析 3 2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 3 2.4 注射機(jī)的初選 4 由分析，可得鎖蓋件的體積為8.5cm3，考慮到設(shè)計(jì)為4腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料，查閱塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè)的國(guó)產(chǎn)注射機(jī)技術(shù)規(guī)范及特性，可以選擇XS-Z-60，以下為其技術(shù)規(guī)格 4 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 3.1 注射模具分型面的選擇 5 3.1.1 分型面的基本形式 5 3.1.2 分型面選擇的基本原則 5 3.1.3 分型面的選擇 5 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 6 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 6 1.主流道設(shè)計(jì) 6 1. 冷料穴 7 2. 分流道 8 3. 澆口 9 第4章 成型零件的設(shè)計(jì) 9 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 4.3 成型零件的尺寸確定 11 ① 成型零部件尺寸計(jì)算 11 1. 平均收縮率 11 制品原料為PF，收縮率為0.4% ~ 0.6%，則： 11 平均收縮率； 11 2. 塑件軸向公差 11 根據(jù)塑件軸向尺寸5mm，精度等級(jí)MT5，查表7-2得模具制造公差為IT-11，查標(biāo)準(zhǔn)公差GB1800-79得模具制造誤差； 12 3. 凹模深度 12 塑件高度5mm，由公式： 12 12 得：型腔深度； 12 4. 凸模高度 12 塑件高度5mm，由公式： 12 12 得：型芯高度； 12 5. 塑件徑向公差 12 根據(jù)塑件長(zhǎng)度58mm，寬度30mm，平均徑向尺寸44mm，精度等級(jí)MT5，查表7-2得模具制造公差為IT-11，查標(biāo)準(zhǔn)公差GB1800-79得模具制造誤差； 12 6. 型腔徑向尺寸 12 塑件長(zhǎng)度58mm，寬度30mm，由公式： 12 12 得：長(zhǎng)度方向 12 寬度方向 12 7. 兩孔中心距 12 根據(jù)塑件尺寸40±0.5mm,得塑件尺寸精度等級(jí)為MT3級(jí)，查表7-2得模具制造公差應(yīng)為IT10級(jí)，查標(biāo)準(zhǔn)公差GB1800-79得模具制造公差，由公式： 12 13 得：兩孔中心距 13 四、 標(biāo)準(zhǔn)模架選用 13 13 圖七 160*L標(biāo)準(zhǔn)模架A2 13 根據(jù)塑件尺寸及型腔排布方式，選擇160*L A2型 標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖七； 13 查閱GB/T12556.1-90，確定各部件尺寸如下： 13 1. 定模座板 13 尺寸200*200，厚度20mm 13 主流道襯套固定孔與其為H7/m6過(guò)渡配合；通過(guò)4個(gè)Φ10的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接； 13 2. 定模板 13 尺寸160*200，厚度20mm 13 3. 動(dòng)模板 14 尺寸160*200，厚度20mm 14 導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/m6配合； 14 4. 動(dòng)模墊板 14 尺寸160*200，厚度32mm 14 5. 墊塊 14 尺寸32*200，厚度50mm 14 6. 推出固定板 14 尺寸94*200，厚度12.5mm 14 固定推桿； 14 7. 推板 14 尺寸94*200，厚度16mm 14 8. 動(dòng)模座板 14 尺寸200*200，厚度20mm 14 五、 成型型腔壁厚校核 14 由于酚醛塑料需要早酚醛樹脂中加入填料以改性，因此粘度不易確定，參考課本表7-7，這里取許用溢料間隙； 14 1. 型腔側(cè)壁厚校核 14 由側(cè)壁厚計(jì)算公式： 15 15 式中：h——型腔內(nèi)壁受壓部分高度，mm； 15 p——塑料熔體對(duì)型腔的壓力，MPa； 15 E——型腔材料的彈性模量，這里??； 15 C——常數(shù)，查表7-8，這里取0.106； 15 計(jì)算得：S = 14.188 15 按強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)： 15 ； 15 15 計(jì)算得：，滿足要求； 15 2. 型腔底板厚度計(jì)算 15 剛度計(jì)算時(shí)，底板厚度為： 15 15 式中：L——支腳間距，mm； 15 B——底板總寬度，mm； 15 計(jì)算得：t = 20.578 15 按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，底板厚度為： 15 15 計(jì)算得：t = 18.203，滿足條件 15 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 查閱資料得，PF的單位質(zhì)量成型時(shí)放出的熱300KJ/Kg~400KJ/Kg，取350KJ/Kg； 19 冷卻水的體積流量：； 19 查課本表10-1，冷卻水管道直徑，取d = 8mm； 19 冷卻水在管道中流速：； 19 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)：； 19 冷卻管道總傳熱面積：； 19 第7章 排氣系統(tǒng) 19 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽略的一個(gè)問(wèn)題。在注射成型過(guò)程中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙排氣，不需開設(shè)排氣槽。 20 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 20 1. 注射壓力校核 20 三、鎖模力校核 20 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此，注射劑的額定鎖模力必須大于該脹型力，即： 20 20 ——注射機(jī)的額定鎖模力（N）； 20 ——模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.3-0.65倍，通常取20-40MPa。這里選=40MPa； 20 ——塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（）；由分析，可得投影面積70，澆注系統(tǒng)的投影面積不超過(guò)10； 20 小于500KN，符合要求 21 四、 開模行程校核 21 對(duì)于具有液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定的，而不受模具厚度影響，因此本次設(shè)計(jì)中，開模行程與模具厚度無(wú)關(guān)，且為單分型面注射模，則所需開模行程H為： 21 21 式中，——塑件推出距離（mm）； 21 ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件厚度（mm）； 21 ——注射機(jī)最大開模行程（mm）； 21 這里通過(guò)資料可得： 21 21 第9章 模具特點(diǎn)和工作原理 22 總 結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 第1章 前言 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展使人們不再單純地依賴產(chǎn)品圖或產(chǎn)品樣件來(lái)設(shè)計(jì)制作模具,逆向工程技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的圖片、照片或影像資料,甚至產(chǎn)品模具本身,都可以作為模具的設(shè)計(jì)依據(jù)。逆向工程技術(shù)特別在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)模具技術(shù)方面具有突出的優(yōu)勢(shì), 由此還帶來(lái)設(shè)計(jì)思路上的變化,有時(shí)可以先設(shè)計(jì)模具型腔,然后據(jù)此再完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣[1]。 塑料制品的成型是塑料成為具有實(shí)用價(jià)值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達(dá)40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個(gè)塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。 19 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是鎖蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用黑色酚醛塑料，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2.1 鎖蓋圖 2.1塑件的工藝性分析 材料：黑色酚醛樹脂（M4602） 1、 性能分析 固體酚醛樹脂為無(wú)色或黃褐色透明物，市場(chǎng)銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍(lán)等顏色，有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿，遇強(qiáng)酸發(fā)生分解，遇強(qiáng)堿發(fā)生腐蝕。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有機(jī)溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括：線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。工藝條件 注射機(jī)類型：柱塞式 螺桿轉(zhuǎn)速：40-80r/min 噴嘴溫度：90-100℃ 料筒前端溫度：70-100℃ 料筒后端溫度：40-50℃ 模具溫度：160-169℃ 注射壓力：98-147MPa 背壓：0-0.49MPa 注射時(shí)間2-10s 保壓時(shí)間：3-15s 硬化時(shí)間：15-50s 成型周期：45-120s 成型收縮率：0.006% 成型溫度：146-180℃ 成型壓力：7-42MPa 2.2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 因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度. 本次設(shè)計(jì)制品的用途是鎖蓋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱分布，對(duì)精度無(wú)太大要求，強(qiáng)度要求適中 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為5mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時(shí)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(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積：V=8.5cm（單個(gè)） 計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝0.8495g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到) 2.4 注射機(jī)的初選 根據(jù)塑件的計(jì)算重量或體積，選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù)當(dāng)未限定設(shè)備時(shí)，須考慮以下因素： 采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS-Z-60型。 由分析，可得鎖蓋件的體積為8.5cm3，考慮到設(shè)計(jì)為4腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料，查閱塑料膜設(shè)計(jì)手冊(cè)的國(guó)產(chǎn)注射機(jī)技術(shù)規(guī)范及特性，可以選擇XS-Z-60，以下為其技術(shù)規(guī)格 理論注射容積(cm3) 60 螺桿直徑(mm) 38 注射壓力(MPa) 180 注射速率(g/s) 70 塑化能力(g/s) 35 螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 0~200 鎖模力(KN) 500 拉桿有效距離(mm) 220*300 移模行程(mm) 180 模具最大厚度(mm) 200 模具最小厚度(mm) 70 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑(mm) 55 噴嘴球半徑(mm) SR12 噴嘴口空孔徑(mm) 4 模板尺寸(mm) 160*250 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動(dòng)模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與成型設(shè)備的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 1、確定成型位置 由于塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所以不用設(shè)計(jì)小型心,型腔直接開設(shè)在定模板和中間板上.采用兩排各4個(gè)型腔分布. 2、確定分型面 采用單分型面注射模,從AA分型面一次分型,如下圖所示: 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從成型設(shè)備噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過(guò)渡以利于物流的流動(dòng)。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 1.主流道設(shè)計(jì) 1.1主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角，內(nèi)壁表面粗糙度一般為。這里??； 1.2為防止主流道與噴嘴處溢料，噴嘴與主流道對(duì)接處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處應(yīng)制成半球形凹坑，且 半徑：； 小端直徑：； 凹坑深：h=3~5mm，這里取h=3.5mm； 1.3為減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過(guò)渡，其圓角半徑1~3mm； 1.4在保證塑料良好成型的前提下，主流道長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短。通常由模板厚度確定，一般?。贿@里上標(biāo)準(zhǔn)模架，并考慮塑件厚度，取L = 43 mm； 1.5由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此將主流道制成可拆卸的主流道襯套，便于優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理,這里取A型襯套，如圖三，且襯套大端高出定模端面H = 5~10mm，起定位環(huán)作用； 1. 冷料穴 為儲(chǔ)存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，防止熔體冷料進(jìn)入型腔，設(shè)計(jì)冷料穴。 主流道冷料穴設(shè)計(jì)成帶有拉料桿的冷料穴，冷料穴的孔設(shè)計(jì)成倒錐形，凝料推桿固定在推出固定板上。開模時(shí)靠倒錐起拉料作用，然后由推桿強(qiáng)制推出，這種冷料穴取凝料不需要側(cè)向移動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，如圖四。 圖四 圖五 圖六 2. 分流道 3.1分流道截面形狀 為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓形截面； 3.2分流道截面尺寸 制品壁厚大于3mm，故不能采用課本公式6-1進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)：，且酚醛樹脂流動(dòng)性不佳，取分流道截面直徑10mm； 3.3分流道直徑 分流道長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且少?gòu)澱?，這里取30mm； 3.4分流道表面粗糙度 分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取，可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫； 3.5分流道的布置 模具為一模4腔，采用平衡式布置，在動(dòng)模板和定模板上均開有分流道，如圖五； 3. 澆口 澆口是連接流通與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料速、補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用，如圖六。 根據(jù)澆口的設(shè)計(jì)原則，選擇矩形側(cè)澆口。其廣泛應(yīng)用于中小型塑件的多型腔注射模，截面形狀簡(jiǎn)單，便于修正。一般側(cè)澆口的厚度為0.5~1.5mm,寬度為1.5~5.0mm,澆口長(zhǎng)度為1.5~2.5mm。 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 側(cè)澆口厚度，其中n為系數(shù)，參考課本表6-4取n = 0.7；t為塑件壁厚，這里取t = 5mm；則h=3.5mm，明顯大于通常尺寸，這里取h = 1.5 mm； 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，側(cè)澆口寬度與厚度的比例大致是3:1，則寬度b = 4.5 mm； 澆口長(zhǎng)度這里取2 mm； 第4章 成型零件的設(shè)計(jì) 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過(guò)程中，型腔從合模到注射保證過(guò)程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來(lái)說(shuō)，型腔所承受的力大體有合模時(shí)的壓應(yīng)力、注射過(guò)程中塑料流動(dòng)的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時(shí)的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過(guò)程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過(guò)程中產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計(jì)算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚S按下列公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚H按下面公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 ① 成型零部件尺寸計(jì)算 1. 平均收縮率 制品原料為PF，收縮率為0.4% ~ 0.6%，則： 平均收縮率； 2. 塑件軸向公差 根據(jù)塑件軸向尺寸5mm，精度等級(jí)MT5，查表7-2得模具制造公差為IT-11，查標(biāo)準(zhǔn)公差GB1800-79得模具制造誤差； 3. 凹模深度 塑件高度5mm，由公式： 得：型腔深度； 4. 凸模高度 塑件高度5mm，由公式： 得：型芯高度； 5. 塑件徑向公差 根據(jù)塑件長(zhǎng)度58mm，寬度30mm，平均徑向尺寸44mm，精度等級(jí)MT5，查表7-2得模具制造公差為IT-11，查標(biāo)準(zhǔn)公差GB1800-79得模具制造誤差； 6. 型腔徑向尺寸 塑件長(zhǎng)度58mm，寬度30mm，由公式： 得：長(zhǎng)度方向 寬度方向 7. 兩孔中心距 根據(jù)塑件尺寸40±0.5mm,得塑件尺寸精度等級(jí)為MT3級(jí)，查表7-2得模具制造公差應(yīng)為IT10級(jí)，查標(biāo)準(zhǔn)公差GB1800-79得模具制造公差，由公式： 得：兩孔中心距 4、 標(biāo)準(zhǔn)模架選用 圖七 160*L標(biāo)準(zhǔn)模架A2 根據(jù)塑件尺寸及型腔排布方式，選擇160*L A2型 標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖七； 查閱GB/T12556.1-90，確定各部件尺寸如下： 用于固定型芯（凸模）、導(dǎo)套。為了保證凸模或其他零固定穩(wěn)固，固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調(diào)質(zhì)230~270HB；導(dǎo)套孔與導(dǎo)套為H7/m6或H7/k6配合；型芯孔與其為H7/m6過(guò)渡配合。 5、 成型型腔壁厚校核 由于酚醛塑料需要早酚醛樹脂中加入填料以改性，因此粘度不易確定，參考課本表7-7，這里取許用溢料間隙； 1. 型腔側(cè)壁厚校核 由側(cè)壁厚計(jì)算公式： 式中：h——型腔內(nèi)壁受壓部分高度，mm； p——塑料熔體對(duì)型腔的壓力，MPa； E——型腔材料的彈性模量，這里??； C——常數(shù)，查表7-8，這里取0.106； 計(jì)算得：S = 14.188 按強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)： ； 計(jì)算得：，滿足要求； 2. 型腔底板厚度計(jì)算 剛度計(jì)算時(shí)，底板厚度為： 式中：L——支腳間距，mm； B——底板總寬度，mm； 計(jì)算得：t = 20.578 按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，底板厚度為： 計(jì)算得：t = 18.203，滿足條件 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu)的分類：按驅(qū)動(dòng)方式分類可分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、啟動(dòng)頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成形的每個(gè)周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在成型設(shè)備上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來(lái)完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 塑件留在動(dòng)模,塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位,動(dòng)作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （a）推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因?yàn)橥茥U的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu)是用來(lái)推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動(dòng)方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機(jī)構(gòu) 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機(jī)構(gòu)義稱頂板頂出機(jī)構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點(diǎn)：推件板推出的特點(diǎn)是頂出力均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且推出力大。但是對(duì)于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動(dòng)嵌件及凹模推出機(jī)構(gòu) 有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)脫模時(shí)，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問(wèn)題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，因此，在一般情況下開模時(shí)，盡量設(shè)計(jì)使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮。 在實(shí)踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動(dòng)模側(cè)的情況時(shí)，可設(shè)法增加動(dòng)默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動(dòng)模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時(shí)可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問(wèn)題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過(guò)程中的變形和損傷。 頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 塑料注射成型是將熔融狀態(tài)的塑料向模腔高壓注射，其后這些熔料在摸腔中冷卻到塑料變形溫度以下固化成型。在塑料固化成型過(guò)程中，由熔融狀態(tài)冷卻到固化狀態(tài)是由熔料溫度和模具的溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且一般說(shuō)來(lái)，模具溫度應(yīng)在塑料熱變形溫度以下才能達(dá)到迅速固化成型的目的。但是模具的溫度既不能過(guò)高也不能過(guò)低。模具溫度過(guò)高會(huì)造成溢料，脫模困難，并使塑件固化時(shí)間延長(zhǎng)，延長(zhǎng)注射成型周期，降低生產(chǎn)效率；模溫過(guò)低則會(huì)影響注射熔料的流動(dòng)性，使塑料應(yīng)力增大，并可能出現(xiàn)熔接痕及缺料等制品缺陷，影響塑件質(zhì)量。模具溫度不均勻會(huì)使塑件變形，以及收縮率偏差等諸多問(wèn)題影響塑件的質(zhì)量。為此，控制模具溫度是塑件注射成型中的重要環(huán)節(jié)。冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 查閱資料得，PF的單位質(zhì)量成型時(shí)放出的熱300KJ/Kg~400KJ/Kg，取350KJ/Kg； 冷卻水的體積流量：； 查課本表10-1，冷卻水管道直徑，取d = 8mm； 冷卻水在管道中流速：； 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)：； 冷卻管道總傳熱面積：； 模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道孔數(shù)： 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于鎖蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽略的一個(gè)問(wèn)題。在注射成型過(guò)程中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙排氣，不需開設(shè)排氣槽。 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 1. 注射壓力校核 P注=98-147MPa P公=180MPa； P公≥P注 滿足條件 這里選130MPa 三、鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此，注射劑的額定鎖模力必須大于該脹型力，即： ——注射機(jī)的額定鎖模力（N）； ——模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.3-0.65倍，通常取20-40MPa。這里選=40MPa； ——塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（）；由分析，可得投影面積70，澆注系統(tǒng)的投影面積不超過(guò)10； 小于500KN，符合要求 4、 開模行程校核 對(duì)于具有液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定的，而不受模具厚度影響，因此本次設(shè)計(jì)中，開模行程與模具厚度無(wú)關(guān)，且為單分型面注射模，則所需開模行程H為： 式中，——塑件推出距離（mm）； ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件厚度（mm）； ——注射機(jī)最大開模行程（mm）； 這里通過(guò)資料可得： 第9章 模具特點(diǎn)和工作原理 1、模具的特點(diǎn)： 該模具是兩板模，設(shè)計(jì)了1 個(gè)水平分型面。設(shè)計(jì)了定距拉桿， A 分 型面是為了取出制件。該模具一模8件，節(jié)省了成本，降低了制造周期，提高了生產(chǎn)效率。 2、模具的工作過(guò)程 模具裝配試模完畢后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過(guò)程如 下。 （1）對(duì)塑料進(jìn)行烘干，并裝入料斗。 （2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。 （3）合模、鎖緊模具。 （4）對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。 （5）注射過(guò)程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。 （6）脫模過(guò)程。制件的推出同一般注塑模具推出方式相同，即由注 塑機(jī)推桿推動(dòng)模具推板，從而推動(dòng)推件桿將之間頂出。 總結(jié) 總 結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)針對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了大量的工作，順利完成了課程設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)任務(wù)，達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的目的。 通過(guò)此課程設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。 參考文獻(xiàn) 1. 屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社,2001 2. 李澄,吳天生,聞百橋主編.《機(jī)械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 3.許發(fā)樾主編.《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 4. 李軍主編 , 《精通PRO/E中文野火版模具設(shè)計(jì)》.北京:中國(guó)青年出版社,2004 5．《塑料模設(shè)計(jì)及制造》．李學(xué)鋒主編．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年