頂塊注塑成型工藝及模具設計【全套含CAD圖紙、說明書、三維模型】,全套含CAD圖紙、說明書、三維模型,注塑,成型,工藝,模具設計,全套,CAD,圖紙,說明書,三維,模型 湖南文理學院芙蓉學院 本科生畢業(yè)設計 題 目：頂塊注塑成型工藝及模具 設計 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 完成時間： 頂塊注塑成型工藝及模具設計 目 錄 中文摘要及關鍵詞 I 英文摘要及關鍵詞 II 第1章 緒 論 1 1.1模具的作用與地位 1 1.2 本次設計研究目的及意義 1 1.3 CAD發(fā)展概況 1 1.4 注塑模CAD內容 2 第2章 塑件的工藝分析 4 2.1塑件的工藝性分析 4 2.1.1塑件的原材料分析 4 2.1.2 ABS的注塑工藝參數 5 2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 5 2.2.1結構分析 6 2.2.2尺寸精度分析 6 2.2.3表面質量分析 6 2.3計算塑件的體積和質量 6 第3章 注射機的選擇及校核 7 3.1 注射機的選擇 7 3.2型腔數目的確定及校核 8 3.3 鎖模力的校核 9 3.4 開模行程的校核 9 第4章 澆注系統的設計 11 4.1 分型面的選擇 11 4.2 主流道的設計 11 4.3 澆口設計 12 4.3.1 剪切速率的校核 13 4.3.2 主流道剪切速率校核 13 4.3.3 澆口剪切速率的校核 14 第5章 成型零部件設計 15 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算 15 5.2 型腔側壁厚度計算 16 第6章 合模導向機構設計 18 第7章 溫度調節(jié)系統設計 20 7.1 對溫度調節(jié)系統的要求 20 7.2 冷卻系統設計 20 7.2.1 設計原則 20 7.2.2 冷卻時間的確定 20 7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 21 7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 21 7.2.5 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量 22 7.2.6 冷卻系統的計算 23 7.2.7 凹模冷卻系統的計算 24 第8章 抽芯系統的設計 27 8.1 斜導柱設計 27 8.2 滑槽的設計 29 8.3 楔緊設計 30 8.4 滑塊定位設計 30 8.5 彈簧設計計算 31 第9章 模具工作原理說明 32 總 結 33 參考文獻 34 致 謝 35 中文摘要及關鍵詞 摘 要：本設計是頂塊塑料零件的注塑模具設計，在結合了傳統的機械設計后把CAD技術應用在注塑模具的設計上，在CAD系統實行了模型和注塑模具的設計。本文介紹了我國當前模具技術的發(fā)展狀況以及CAD在模具上的應用，其中包括AUTOCAD。主要的機械部分設計，其內容包括塑料注塑模具的工作原理及應用，設計準則。塑料注塑模的設計計算，包括模具結構設計，注塑機的選用，澆注系統的設計，動、定模，澆注系統，脫模機構，頂出機構，冷卻系統等設計等方面。如此設計出的結構可確保模具工作運行可靠。 關鍵詞：CAD；CAM；注塑模；工藝 頂塊注塑成型工藝及模具設計 英文摘要及關鍵詞 Abstract：This design is a top piece of plastic injection mold design of parts, when combined with traditional mechanical design after the application of CAD technology in injection mold design, implementation of the model in the CAD system and injection mold design. This article describes the current state of development of mold technology and CAD in the mold applications, including AUTOCAD. The main mechanical part of the design, which includes plastic injection mold working principle and application of design criteria. Plastic injection mold design calculations, including the design of the mold design, injection molding machine selection, gating system design, dynamic, fixed mold, pouring system, the release mechanism, the ejection mechanism, cooling system and other aspects. So design a structure to ensure reliable operation of the mold work. Keywords: CAD; CAM; injection molding; Process 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第1章 緒 論 1.1模具的作用與地位 模具是指工業(yè)生產上通過注塑、壓鑄或鍛壓等方式生產產品所用的各種模型和工具，是工業(yè)生產中極其重要而又不可或缺的特殊基礎工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。其生產過程集精密制造、計算機技術和智能控制為一體，既是高新技術載體，又是高新技術產品。作為與模具的具有高生產效率，高稠度，低功耗和高精度和復雜性的援助大量生產部件的結果是因此國民經濟日益受到制造業(yè)理解的，它被廣泛使用的機器，電子，汽車，信息，航空，航天，輕工，軍工，交通運輸，建筑建材，醫(yī)療器械，五金工具，生物技術，能源，工業(yè)和日用品等，據統計，使用模具制造的零件數量，飛機，汽車，摩托車，拖拉機，發(fā)動機，器具，工具和其他機電產品占的計算機，電視機，攝像機，照相機，錄像機，傳真機，電話和移動電話等電子產品的80％以上的占多超過85％;在冰箱，空調，洗衣機，微波爐，吸塵器，電風扇，自行車等輕工產品占了90％以上，槍支和其他武器軍工產品占比超過95％。中國的經濟發(fā)展，國防和高端技術服務的現代化建設作出了貢獻顯著。模具工業(yè)是重要的基礎產業(yè)。工業(yè)要發(fā)展，模具必須第一行。沒有高水平的模具不是工業(yè)產品的較高水平?，F在模具行業(yè)的水平已經成為制造業(yè)水平的國家重要指標衡量，發(fā)揮在國民經濟中具有重要作用，模具技術具有生產的重要指標水平的衡量標準是一個國家[1]。[1]。 1.2 本次設計研究目的及意義 (1).調查研究中外文獻檢索和閱讀能力； (2).綜合運用專業(yè)理論和知識分析、解決實際問題的能力； (3).設計、計算與繪圖的能力，包括使用計算機的能力； (4).掌握模具設計方法和步驟，了解模具的加工工藝過程； (5).邏輯思維與形象思維相結合的文字及口頭表達能力； (6).撰寫設計說明書（論文）的能力； (7).養(yǎng)成嚴肅、認真、細致地從事技術工作的優(yōu)良作風。 1.3 CAD發(fā)展概況 計算機輔助設計(CAD-ComputerAidedDesign)指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。CAD應用程序，從而使設計人員在設計過程中，計算機，大容量信息存儲的算術和邏輯功能的權力，并利用太快信息和綜合信息管理，數值分析，模擬，設計和起草的優(yōu)化其他項目尋找工作和創(chuàng)意設計由設計師的最佳解決方案。 CAD（電腦團隊埃迪標志）誕生于20世紀60年代，美國馬薩諸塞州大學的研究提供了一個交互式圖形程序，由于昂貴的硬件，只有美國通用汽車公司和美國航空公司的波音開發(fā)出了利用交互式繪圖系統。 70年代，成本下降小型機美國工業(yè)開始廣泛使用交互式繪圖系統。 80年來，隨著PP機，CAD快速發(fā)展的應用程序的結果，是專業(yè)從事CAD系統開發(fā)的公司。 CAD是在汽車，航空航天，電子等行業(yè)中的大公司的首次應用。隨著電腦越來越便宜，逐漸廣泛的應用。通用CAD成員的AutoCAD，AutoCAD的，但它是一個普遍的繪圖軟件，行業(yè)專用機械的差異，但幸運的是，AutoCAD是一個開放的軟件，可以進行二次開發(fā)，使用ADS，ARX語言如。由于二次深度開發(fā)，加強參數化設計，智能化設計，充分發(fā)揮了強大的搜索功能和計算機從計算機[2]。 CAD技術的發(fā)展與應用對于徹底改變塑料模具設計與制造的傳統方法與落后面貌，提高模具的設計質量與設計效率，縮短模具的設計制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經發(fā)展得比較完善，能夠為設計人員、模具制作人員、工程師提供指導，通過仿真設置和結果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。實現了對注塑過程的模擬、設計原理的應用和精確計算，并逐步優(yōu)化模擬過程，使設計工程師在產品設計階段可以在計算機上“制造”塑料產品。據美國Protetype&PlasticMold公司統計，該公司使用CAD系統后一年內生產效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準備時間，制造周期平均縮短了30%，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。模具CAD/ CAM/ CAE技術是模具設計的發(fā)展方向和制造。隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，CAD的普及/ CAM/ CAE技術條件成熟時，公司將加大CAD / CAM技術的培訓力度和技術服務，進一步擴大CAE技術的范圍。計算機和網絡的發(fā)展是令人鼓舞的，這是可能實現的技術手段重新打造CAD / CAM / CAE技術跨地區(qū)，跨企業(yè)的校園范圍內對于整個行業(yè)，所以允許虛擬生產。塑料模具CAD的應用帶來了巨大的社會效益和經濟效益。 1.4 注塑模CAD內容 在模具設計中，模架及某些零件，如導柱、導套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標、行標或國標。對于這些標準的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統中建立模架、零件庫，以被設計時調用。對于澆注系統、溫控系統、模架結構強度計算等內容，已有一些較成熟的計算方法或經驗計算方法，可設置這些計算公式的模塊，以便設計人員進行快速計算。注塑模CAD的內容有以下幾點： 1.注塑制品的幾何造型 2.模腔面形狀的生成 3.模具結構方面的設計 4.標準模架選擇 5.部裝圖及總裝圖的生成 6.模具零件圖的生成 7.常規(guī)計算和校核。 35 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是頂塊產品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產類型為大批量生產。 圖2-1 頂塊正面圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑件的原材料分析 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 聚碳酸酯 ABS工程塑料性能[3]： ???? 1、結晶性：ABS大分子鏈僵硬，結晶較為困難，分子量較低時有結晶趨勢，一般為無定型聚合物。 ???? 2、吸水性：吸水性在通用工程塑料甚至所有熱塑性塑料中都是較小，ABS大分子鏈上堆砌了大量的苯環(huán)且極性低。 ???? 3、機械性能：ABS沖擊性能優(yōu)異，力學性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性。ABS沖突強度突出，耐蠕變性優(yōu)于PA和POM，尺寸穩(wěn)定性高，耐疲勞強度較低，缺口敏感度高，耐磨性較差。 ???? 4、化學性能：ABS對油、鹽類、有機脂等都比較穩(wěn)定，具有一定的耐化學性。脂基存在使ABS較容易溶于極性有機溶劑。 ???? 5、熱性能：ABS具有耐熱性能和耐寒性。 ???? 6、光學性能和耐輻射性：ABS無色透明，透光性高。由于折射率高，韌性高，宜制作精密光學儀器。ABS耐輻射性能欠佳。 ???? 7、耐老化和阻燃性：ABS耐氣候性較好，可加入光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定性改善其性能。在基體中加入阻燃性物質，可提高阻燃性能。 ???? 8、電性能：ABS分子極性小，吸水性低，Tg高，因此具有優(yōu)異絕緣性能，但比非極性聚合物差。 ???? 9、穩(wěn)定性：ABS加工溫度高，在存在水、鐵或殘余堿等雜質的情況下。樹脂易變黃，分子量降低。堿存在會引起變黃、支化和交聯。 ???? 10、透氣性：ABS的氣密性良好，其透氣性與氣體的分子量和性質，由于水的極性強。 ???? 11、相容性：塑料合金的物理機械性能好壞，與該體系的各組分間的相容性密切相關。 2.1.2 ABS的注塑工藝參數 1、注塑機類型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MP 2、噴嘴形式 直通式 8、注射時間 3~5s 3、螺桿轉速（r/min） 30~60 9、保壓時間 15~30s 4、噴嘴溫度 180~190C 10、模具溫度 50~70 5、成型溫度 C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時間 15~30s 6、注射壓力 70~90 MP 12、成型周期 40~70s 2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 2.2.1結構分析 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φ3mm的孔對稱分布,因此,模具設計,該零件屬于中等復雜程度. 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,，在制件的轉角處設計圓角，防止在此處出現缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內部不得有雜質外，沒有什么特別的表面質量要求，故比較容易實現。 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量 計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數。 計算塑件的體積：V=17.78cm（單個） 計算塑件的質量：根據設計手冊可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質量：M=Vρ＝19g(通過3D軟件測量得到) 采用一模兩件的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現有設備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第3章 注射機的選擇及校核 3.1 注射機的選擇 設計模具時，應詳細地了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出合乎要求的模具，應了解的技術規(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。 標稱噴射量只要最大噴射行程意味著空氣噴射，注射螺桿或活塞的情況下，即在注射成型過程中，最大噴射裝置，其可以被調用以達到，這是注射成形機的處理能力的時候。 注射壓力，熔流經噴嘴，以便在轉輪和模腔時的熔融物的螺釘（或柱塞）必須施加足夠的壓力以克服的流動阻力，這種壓力將被稱為噴射壓力。 注射速度，除了注射壓力的熔融材料時，所述空腔被填充，應該是足夠的，但是還必須具有的熔體指數，限定噴射率或噴射速度或噴射的時間的參數。常用的注射速率如表所示[4]。 表3-1注射速率 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 塑化能力，每單位時間的材料的量，可與塑化能力被增塑必須與注塑機的整個成型周期進行協調，因為塑化能力和高循環(huán)機空了很長時間，則不能發(fā)揮增塑單元的容量否則會延長模制周期。 夾緊力，可在該力的作用下被施加到模具的最大夾緊力的注塑機的夾緊機構并不上開口的熔融塑料形。 模具關閉閥的基本尺寸，其中除模板尺寸，桿的空間，模板最大開口距離，移動壓板行程，最大厚度與最小厚度的真菌等。這些參數確定的模具部件的加工的量級。 的打開和關閉速度，平滑，使當模具閉合和模具，當推出部件，要求模版加快整個行程應該是合理的塑料部件不被損壞，即，由快時慢模具中，當由慢模具迅速停止。 空氣循環(huán)時間，在沒有增塑劑和注射包裝，冷凍，及其它部分的其中退出運行，時間完成一個周期需要. 選擇螺桿式注塑機的型號為：XS-ZY-500，其主要技術參數如下[5]： 表3-2注射機參數 注塑機型號 XS-ZY- 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 兩側設有頂桿，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 14KW 機器外形尺寸 7670X1740X2380mm 3.2型腔數目的確定及校核 根據市場經濟及生產效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結構，即型腔數目。因型腔數量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數有關，因此有任何一個參數都可以校核型腔的數量。一般根據注射機料筒塑化速率確定型腔數量； 式中——注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8； ——注射機最大注塑量，g； ——澆注系統所需塑料質量，； ——單個塑件的質量，。 式中、、也可以為注射機最在注射體積（cm3）、澆注系統凝料體積（cm3）、 單個塑件的體積（cm3）。 故取滿足我們設計要求。 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，其數值越大，需要的鎖模力也就越大。注塑，所需的模具在投影表面的水平分割平面的夾緊力和塑料部件牢固結合鉗位不會溢出現象發(fā)生在模制期間，該塑料熔化物被布置在中空模制的塑料部件和壓力鑄造概念系統是分界線的投影區(qū)域，并將產物少然后標稱夾緊注射成型機，即： （式中符號同前） 式中為單個塑件在分型面上的投影面積，mm2; 為澆注系統在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2； P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。 3.4 開模行程的校核 注射機開模行程是有限的，開模行程應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的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式： （4-3） 式中—模具開模行程； —推出距離（脫模距離） —塑件高度；（H2） —定模板與中間板之間的分開距離。 則=291mm<500mm 小于注射機最大開合模行程，故滿足要求。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第4章 澆注系統的設計 澆注系統是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統和熱流道澆注系統。該模具采用普通流道澆注系統，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口[6]。 澆注系統設計是注塑模具設計，注模周期和塑料零件（如外觀，物理性質，尺寸穩(wěn)定性等），直接影響的質量的一個重要組成部分，它的設計以使腔體的設備和柵極開始對稱份力求避免模具磨損部分負荷產生多余材料現象和澆口位置必須適合插入件的后果，并防止小核心，核心是防止柵極的變形允許塑件的疤痕外觀。一般情況下，我們應注意以下幾個問題： 1.適應塑料的工藝性； 2.流程要短； 3.排氣良好； 4.避免料流直沖型芯或嵌件； 5.澆注系統在分型面上的投影面積應盡量??； 6.澆注系統的位置盡量與模具的軸線對稱； 7.修整方便，保證制品外觀質量； 8.防止塑件變形。 4.1 分型面的選擇 分型面是模具結構中的基準面，選擇模具分型面時通?？紤]如下有關問題： 1根據塑件的某些技術要求，確定成型零件在動模和定模上的配置； 2塑件的生產批量； 3結合塑件的流動性確定澆注系統的形式和位置； 4型腔的溢流和排氣條件； 5模具加工的工藝性。 4.2 主流道的設計 主流道是指澆注系統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，設計成圓錐形，主流道通常設計在主流道襯套（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應盡量選得小些。如果D過大模腔內部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達一定程度澆口套容易從模體中彈出。 4.3 澆口設計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統最關鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對塑件的質量有著很大的影響。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[7]。 常用的澆口形式有直接澆口、側膠口、側膠口、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、成型質量及塑件的性能會產生不同的影響。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性。 在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根據下述幾項原則來參考： 盡量縮短流動距離； 澆口應開設在塑件壁最厚處； 必須盡量減少或避免熔接痕； 應有利于型腔中氣體的排除； 考慮分子定向的影響； 避免產生噴射和蠕動； 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口； 澆口位置的選擇應注意塑件外觀質量。 4.3.1 剪切速率的校核 生產實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時，所成型的塑件質量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據，可用以下經驗公式表示： R= 式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統斷面當量半徑（CM）。 4.3.2 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S） T注射時間：T=2.5（S）； R主流道的平均當量截面半徑：R==0.538（CM） d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM） R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S 5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件) 4.3.3 澆口剪切速率的校核 R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S 其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當量面積S=R 所以R=7mm。 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。 從以上的計算結果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第5章 成型零部件設計 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有條件，模具制造公差取z=△/3[8]。 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)S X-修正系數，取0.5-0.75 Δ-塑件公差,取MT7=0.6 δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2 Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S 1）徑向計算公式： L = ( L + L·S％ - 3△/4 ) （7） 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 ) △ (㎜) ； 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：㎜ ； 型腔尺寸： [28×（1＋0.02）－3/4×0.56] [30×（1＋0.02）30.6－3/4×0.56] [18×（1＋0.02）－3/4×0.56] 2）型腔深度計算公式： H = ( H + H·S％- 2△/3 ) （8） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； 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：㎜； H ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜； 凹模深度尺寸計算： H＝[H（1＋k）－(2/3) △] ＝[22.5×(1＋0.02)22.95－2/3×0.34] 2、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） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； 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：㎜； L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜； 5.2 型腔側壁厚度計算 (1)凹模型腔側壁厚度計算 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進行計算。 式中各參數分別為： p=50Mpa(選定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm S≥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，所以凹模型腔側壁厚度為17。 (2)凹模底板厚度計算 按強度條件計算，型腔地板厚為： p=50 Mpa r=28mm [σ]=160MPa h≥{1.22pr2/[σ]}1/2 ≥{1.22×50×282/160}1/2 ≥17.3mm 一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數，所以凹模型腔側壁厚度為18mm。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第6章 合模導向機構設計 導向機構是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位，本設計采用導柱導向定位。導向機構除了有定位和導向作用外，還要承受一定的側向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，從保證模具的正常工作[9]。導柱的結構形式可采用帶頭導柱和有肩導柱，導柱導面部分長度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱材料采用T10，HRC50～55，導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導向部分Ra為0.8～0.4μm，本設計采用？根導柱，固定端與模板間采用H7/m6 導套常采用T10A，Ⅱ型導套，采用H7/m6配合鑲入模板。具體結構如下圖所示： 導柱：對于兩種結構形式的國家標準，鉛導柱和引導肩部列應該是列重大和長期建立的燃料，潤滑油內存減少摩擦列為主。如果你需要支持模板導柱的重量，特別是大型，先進的模具柱直徑應該是強度校核。 總線：襯套直入引線導向套筒和導套，直到模板包后的鉛，必須被拉出的結構來防止，軸向容易解決的主要導向銷。 設計導柱導套注意事項有： （1）導柱位置的合理安排，引導磁極中心到模具厚度的外邊緣必須有至少一個導向柱的直徑，導向柱可以在矩形形狀的四個角不危險的部分。通常位于最安全的1/3的中心線的長邊。導柱安排經常被用來直徑不等的對稱不對稱平等排列。 （2）在工作部分的長度是直立比芯，使得定向和導向作用的端面高6?8毫米。 （3）使用H7精確導向柱部的工作/ F7可采取降低低精度要求;導柱固定用H7 / K6精密零件;采取外徑H7 / K6精密引導套筒。其中所述長度通常具有的直徑為1.5至2倍，而其余的可以進行清理，以減少摩擦，并減少了加工的難度。 （4）可在導向提供，動?；蛞员Ｗo不受損壞核心在可動模的側的固定模后，在有利于固定模塑料模具放在一邊。書這套四個標準 - 導柱與標準線性引導作為導向套，導向柱在為了保護芯不受損壞涂敷在可動金屬模。公共汽車和導柱如下： 導柱：兩種結構形式的國家標準，鉛導柱和引導肩柱，柱大而長油箱應設置，內存潤滑劑減少摩擦面向列的。如果你需要支持模板導柱的重量，特別是大型，先進的模具柱直徑應該是強度校核。 總線：襯套直入引線導向套筒和導套，直到模板包后的鉛，必須被拉出的結構中，軸向引線導銷容易修復的防止。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第7章 溫度調節(jié)系統設計 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，表面會產生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度[10]。綜上所述，模具上需要設置溫度調節(jié)系統以達到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。 7.1 對溫度調節(jié)系統的要求 （1） 根據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，以提高生產率和提高塑件質量； （3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； (4)溫度調節(jié)系統應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； (5)從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產率。 7.2 冷卻系統設計 7.2.1 設計原則 （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，冷卻水從澆口處進入最佳； （5）應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃ （6）冷卻水的開設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發(fā)生干涉。 7.2.2 冷卻時間的確定 在對冷卻系統做計算之前，需要對某些數據取值，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=㏑[·] =62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(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(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計算結果得冷卻時間需要73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現實的。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) = 60×217.6×10×1.9×（220－60） = 3969.02KJ/h 式中：n——每小時注射次數， n=60 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10； C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9 ； t——熔融塑料進入型腔的溫度℃，t=220； t——塑件脫模溫度℃，t=60。 7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 Q=3.6A(t－t) =3.6×4069×10×140×（220－50） =348.63 KJ/h 式中：A——注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機噴嘴球半徑，）； ——金屬傳熱系數 =140(W/ m℃)； t——模具平均溫度℃ t=50 ； t——熔融塑料進入型腔的溫度℃ t=220。 7.2.5 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量 （1）對流傳熱 Q=hA( t－t) =5.35×0.203×（50－20） =112 KJ/h 式中：h——傳熱系數（KJ/ m h ℃），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187×（0.25+）= 5.35）； A——兩個分型面和四個側面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097 m； A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長度m m，L=220，開模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t——模具平均溫度℃，t=50； t——室溫℃，t=20。 （2）輻射散發(fā)的熱量 Q=20.8 A[()－()] =20.8×0.22×0.8×[（）－（）] =128.7 KJ/h 式中: ——輻射率，一般表面=0.8~0.9； A=0.22； （3）工作臺散發(fā)的熱量 Q=hA( t－t) h = 502×0.0484×（50—30） =485.94 KJ/h 式中:傳熱系數——h=502KJ/(mh℃)； A ——模具與工作臺的接觸面積m，A=0.0484； [A=bl= 220×220×10=0.0484;b模具與工作臺接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺接觸長度m m,l=220。] 從計算的結果看，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的計算結果錯誤。這是因為有關Q的計算參考資料很少，計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，這些熱量全部由冷卻介質帶走，這些熱量應分別由凹模和型芯的冷卻系統帶走，實驗表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應由冷卻系統帶走的熱量： Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q） 由于現在無法得到Q的正確值，所以計算以簡單計算原則，取Q= Q。 7.2.6 冷卻系統的計算 型腔內發(fā)出的總熱量（KJ/h）： Q= n G Q =60× 217.6×10×300 =3916.8 （1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 （2）確定生產周期（S）——t=60 （3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300 （4）每小時的注射次數——n=60 從計算結果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因為Q涉及的因素較多，所以應該應該取Q來計算。 7.2.7 凹模冷卻系統的計算 （1）凹模的冷卻水體積流量 q= = 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60] = 0.61×10 m/min 式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h ——水的密度10KG/m； C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃； T——水管出口溫度，T取25℃； T——水管入口溫度，T取20℃。 （2）冷卻水管的平均流速： V= =4×0.61×10/（3.14×0.0082） =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的冷卻水管所對應的最低流速為1.66 m/s時才能達到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動未達到湍流。 （3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數 = =7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2 =1395 (w/mk) 式中：是與冷卻介質溫度有關的物理系數，取7.6。 （4）凹模冷卻管的傳熱面積 A= =763×103/[3600×1395×（50-22.5）] =5.52×10 m 式中：T——模具與冷卻介質平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。 （5）冷卻水孔總長L L= =763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）] =0.22m （6）模具上應開設的冷卻水孔圈數 n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數位1根（如下圖）。 式中：B為開一圈冷卻水道時冷卻水道長度。 （7）冷卻水流動狀態(tài)校核 R= =0.202×0.008/（1×10） =1616＜10 式中：R——雷諾數； ——水的運動粘度，=1×10（m/s）。 （8）進出口溫差校核 T－T= =763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202） =4.99℃ 預期溫差為5℃，校核的結果與預期的非常吻合，說明實際應用正確。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第8章 抽芯系統的設計 抽芯距s=s1+5mm S1為空深度在這里空深度為壁厚所以 s=10mm 抽芯力的計算: Fc=ChP(cos(a)-sin(a))(4-9) =37.68×20×0.9×107(0.15cos(180)-sin(180)) =31.7×103N Fc-抽芯力 C-側型芯成行部分的截面的平均周長(m)= X12=36.78 mm h-側型芯成行部分的高=20 mm p-塑件對側型芯的收縮應力(包緊力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷 塑件p=(2.4-3.9)×107pau=0.15,a-側型芯的脫模斜度或傾斜角=180 8.1 斜導柱設計 (1) 在確定斜滑塊結構尺寸之前，應了解其設計要點： ① 斜滑塊的導向斜角一般取18 o，斜滑塊的推出高度必須小于導滑槽總長的2/3。 ② 斜滑塊在導滑槽內的活動必須順利。 ③ 內抽芯斜滑塊的端面不應高于型芯端面，而應在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。 (2) 斜導柱尺寸的確定 ① 斜導柱的形狀如圖4-12所示:其工作端的端部設計成半球形。 圖4-12 斜導柱的形狀 其材料選用45碳素工具鋼,熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度為Ra0.8nm,斜導柱與固定板之間采用過渡配合H7/m6,滑塊上斜導柱之間采用間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.5mm間隙[11]。 ②. 斜導柱傾斜角度的確定 a為傾斜角L=s/sin（a）經查資料得 a取18o比較理想。 (3) 斜導柱的長度計算斜導柱的長度如圖4-13所示 其工作長度Lz=s×cos（）/sin（a）(4-10) 為滑動定向模一側的傾角因=0o所以L=s/sin（a）=6.5/sin（18 o）=21mm Lz 斜導柱的總長度（mm）；d1 斜導柱固定部分大端直徑（12mm）；h 斜導柱固定板厚度（20mm）；d 斜導柱工作部分直徑（16mm）；S 抽芯距（10mm）。 = 81.5mm 斜導柱安裝固定部分長度斜導柱固定部分的直徑（40mm）斜導柱固定部板的厚度（20mm）a 斜導柱的傾角 (4) 斜導柱受力分析與強度計算 受力分析如下圖所示： 圖4-16 斜導柱的受力分析 在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等,方向相反,方向相反，Fk是開模力，它通過導滑槽施加于滑塊F是斜導柱通過斜導柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導柱受的彎曲力Fw相等，F1是斜導柱與滑塊間的摩擦力，F2是滑塊與導滑槽間的摩擦力．另外斜導柱與滑塊，滑塊與導滑模之間的摩擦系數為0.5 側(4-11) 側(4-12) 式中F1=F2= 由式解得： (4-13) 因摩擦力太小所以可以省略既（=0） 所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N 由Fc斜導柱的傾斜角在有關資料中可查到最大彎曲力Fw=1000KN 然后根據Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導柱直徑d=12mm。 (5)滑塊的設計 滑塊是斜導柱側向分型抽芯機構中的一重要零部件，它上面安裝有側向型芯式側向型芯塊，注射成形時塑件尺寸的準確和移動的可靠性都需要靠它的運動精度保證，滑塊的結構形狀應根據具體塑件和模具結構進行設計可分為整體式和組合式在這里采用整體式 8.2 滑槽的設計 滑塊在側向分型抽芯和復位過程中，必須沿一定的方向平穩(wěn)的往復移動這一過程是在導滑槽內完成的。滑塊與壓塊的配合形式采用T形槽導滑其配合采用H8/f7間隙配合材料選用T12硬度HRC52。其結構形式如圖4-18所示，其配合長度L=1.5B（塑件寬度）這里導槽可在動模上直接加工出來。 圖4-18 滑塊與導滑槽的配合形式 8.3 楔緊設計 (1) 楔緊塊（鏟雞）的形式 在注射過程中側向成形零件，受到熔融塑料斜導柱為一組長桿件受力后容易變形導致滑塊后移因此必須設計楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側向成形零件的推力。楔緊塊與模具的連接形式如圖4-19所示。 圖4-19 楔緊塊與滑塊的連接形式 (2) 楔緊角的選擇 楔緊塊的工作部分是斜面，一般比大一些，當滑塊向動模側傾斜b角度時，在這里 8.4 滑塊定位設計 滑塊定位裝置在開模過程中來保證滑塊停留在剛剛脫離斜導柱的位置在發(fā)生移動以避免合模時斜導柱不能準確的插入滑塊的斜導孔內造成模具的損快。此設計采用彈簧+擋塊定位。 8.5 彈簧設計計算 彈簧的作用主要是緩沖，減震，儲存能量。 在注塑模具中彈簧的作用主要是： （1）:推桿固定板自動復位； （2）:滑塊里的定位； （3）：活動板之間的輔助動力。 復位彈簧自由長度的確定： L自由=（E+P）/S E:推桿版的行程。 P:預壓量 S：壓縮比 推桿板復位彈簧的最小長度Lmin必須滿足藏入后模L2=15-20mm. 側抽芯彈簧自由長度的確定： L自由=（S+預壓量）/壓縮比 S:滑塊抽芯距 頂塊注塑成型工藝及模具設計 第9章 模具工作原理說明 模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模部分固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將熔料經流通注入型腔，經保壓，冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動板一起運動漸漸將分型面打開，當分型面打開完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機頂桿的作用下，頂桿通過推桿將塑件和凝料系統頂出，與此同時由于采用的是側膠口，在開模的瞬間，塑件和凝料分開。此時塑件自動脫落，實現全自動脫模。合模時，隨著分型面的閉合復位桿將頂桿復位，模具閉合，等待下一次的動作。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 總 結 通過此畢業(yè)設計，掌握了模具設計的方法和步驟，并結合具體的零件進行了具體的設計工作，包括確定型腔的數目、選擇分型面、確定澆注系統、脫模方式、溫度調節(jié)系統的設計、注射模成型零件尺寸的計算等。 畢業(yè)設計從測繪塑件，進行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設計和相關設計計算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設計過程，工程設計應用能力得到了鍛煉和提高。 完成了注射模具的制造工藝設計，但由于缺乏實際工作經驗，在這些設計過程中也遇到了很多困難，但在老師的指導下，問題都迎刃而解。 頂塊注塑成型工藝及模具設計 參考文獻 [1] 肖景容．模具計算機輔助設計和制造[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1990. [2]?李志剛等.模具計算機輔助設計[M]．武漢：華中理工大學出版社，1990. [3] 張中原．塑料注射模設計[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1999. [4] 材料成型設備王衛(wèi)衛(wèi)機械工業(yè)出版社，2004.8 [5] 模具CAD/CAM（第二版）伊啟中機械工業(yè)出版社 [6] 塑料模具技術手冊編寫組．塑料模具設計手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2005 [7] 注塑CAE軟件應用張金標機械工業(yè)出版社，2011.5 [8] 王華山：塑料注塑技術與實例，化學工業(yè)出版社，2005.10 [9] 朱光力、萬金保等：塑料模具設計，清華大學出版社，2003 [10]劉昌祺：塑料模具設計，機械工業(yè)出版社，1998.10 [11]M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005. 頂塊注塑成型工藝及模具設計 致 謝 論文從開題、具體設計、論文的撰寫，均得到了老師、同學和朋友的大力支持。 在此感謝指導老師，以及身邊的同學悉心的教導和幫助。感謝老師給我方向性的建議，在設計過程中給予的幫助和支持！感謝謝幾位同學在模具設計上給予的建議和細節(jié)上的幫助,使我加深了對模具方面的認識，培養(yǎng)了我獨立思考題、解決問題的能力。