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壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 肥皂盒注塑模具設計
摘要
這次畢業(yè)設計題目是肥皂盒注塑模具設計，用游標卡尺測繪這幾何特征是弧和直線等簡單的幾何特征構成，初步確定了模具結構，型腔數(shù)目為1模2件，澆注系統(tǒng)是側澆口等關鍵結構。設計難點是澆注系統(tǒng)的設計如何避免產(chǎn)品出現(xiàn)空洞；怎樣確定合適的脫模斜度使模具容易取出，還有如何設計頂出系統(tǒng)而不破壞塑件等問題。我在圖書館和網(wǎng)上搜索，找到了分型面相關資料和澆注系統(tǒng)的概念和模具設計的原則，在老師的指導下通過使用二維軟件和三維軟件對分型面和澆注系統(tǒng)進行了設計并設計了頂出系統(tǒng)，調(diào)用了標準模架，最終確定了模具結構的排布。利用CAD，UG進行建模，總體方案設計；計算確定肥皂盒模具各個尺寸，最終畫出了零件圖和裝配圖完成了整個設計。
關鍵詞:樹脂制品；模具；推出機構；工藝計算
Abstract
The graduation design topic is soap box injection mold design, using vernier caliper surveying and mapping the geometry is characterized by simple geometric characteristics of arc and straight line, preliminary determined the mold structure, cavity number 1 2 pieces, gating system is a key structure side gate, etc. The design difficulty is how to design the pouring system to avoid the hollow of the product; How to determine the appropriate demodulation incline makes the die easy to take out, and how to design the top out system without damaging the plastic parts and so on. In the library and the Internet search, I found the parting surface related information and the principle of the concept and die design of gating system, under the guidance of the teacher through the use of 2 d software and 3 d software on the parting surface and gating system design and design of the ejector system, called the standard mould frame, finally determined the mold structure configuration. Using CAD, UG for modeling and overall scheme design; The calculation determines the size of the soap box mold, and finally draws the part drawing and assembly drawing to complete the whole design.
Key words: resin products; mould; ejection mechanism; process calculation
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 中國工業(yè)模具發(fā)展闡述 1
1.2 小結 3
2 塑料件的分析 4
2.1 制件分析 4
2.2 樹脂的性能及成型工藝參數(shù) 6
2.3 注塑機的初選 6
2.4 模流分析方案剖析 7
3 模具總體結構設計 13
3.1 擬定模具結構設計 13
3.2 澆注系統(tǒng)的設計計算 15
3.3 冷料穴的設計 18
3.4 澆注系統(tǒng)的校核 18
3.5 成型零件的設計計算 21
3.6 型腔壁厚的校核計算 27
3.7 脫模機構的設計計算 29
3.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 32
3.9 注射機與模具的相關計算校核 36
3.10 模具導向系統(tǒng)的選擇 38
3.11 模架的最終計算確定 39
4 結論與展望 41
參考文獻 42
附錄1：外文翻譯 43
附錄1：外文原文 51
致謝 60
81
1 緒論
1.1 中國工業(yè)模具發(fā)展闡述
1.1.1 對我國的有利因素
我國非常重視對模具產(chǎn)業(yè)的扶持，中央政府對模具產(chǎn)業(yè)的前進給了正確的政策，優(yōu)惠條件。通過國家行業(yè)政策的輔導下，這幾年已然推出相當多的優(yōu)惠條件，支持模具工業(yè)的發(fā)展。模具產(chǎn)業(yè)的前進，并且收到了良好的效果。與此同時，快速模具產(chǎn)業(yè)的前進推進地區(qū)的經(jīng)濟的繁榮。模具產(chǎn)業(yè)內(nèi)部體系改革和體制轉(zhuǎn)變的加快，行業(yè)布局正確，在管理和技術上穩(wěn)抓穩(wěn)拿，提升本身的實力。想要順應形勢，我國的模具產(chǎn)業(yè)這幾年增速體系改革和體制轉(zhuǎn)換的步調(diào)，模具的重點產(chǎn)業(yè)區(qū)域的公司占的主導具體地位，裝備條件和成品水平已經(jīng)有略大的改進，管理已經(jīng)有相當大的進步。隨著計算機的軟件的技術的成熟，越來越多的模具公司運用了CАD／CAΜ／CAE重組技術，三維模具設計為模具的主要開發(fā)手段、高速生產(chǎn)加工，RP原型都在模具用有廣泛的運用。其它最新技術和萬維網(wǎng)技術的虛擬計算機仿真，許多公司都交出了模具技術現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略。產(chǎn)品制造規(guī)模和綜合效益，模具制造集群發(fā)展急速。在細而精致的整體設計發(fā)展的均同時，這幾年，規(guī)模經(jīng)濟也獲得了愈來愈大，公司的規(guī)模綜合效益更好，加工的模具行業(yè)不停顯示出其優(yōu)越性， 模具制造基地等中國的集群產(chǎn)品制造極速發(fā)展的形式。通過非常多公司反映，集群的產(chǎn)品制造與分散的產(chǎn)品制造相比對，更有利的發(fā)展，更遼闊的商品市場，合作更非常方便，減少了加工成本，一起交流，享受優(yōu)惠條件?，F(xiàn)今此年產(chǎn)值十億人民幣元以上的模具公司已高過40家，年產(chǎn)值超過三千萬人民幣的公司已高過200家。模具設計制造基地已有相當大的規(guī)模，最近幾年已經(jīng)超過十個模具基地，而且還有幾個模具集聚產(chǎn)品制造基地正在建設中，在我國模具產(chǎn)業(yè)的前進發(fā)揮了積極的促進作用。
非常多模具公司開始了解到品牌和專利的重要性，并在品牌和專利投入了大量資金，改進標準創(chuàng)造能力。改善了以往長模具工業(yè)存在的后方和被動狀態(tài)。這幾年，跟隨著自由市場經(jīng)濟的前進，公司愈來愈重視品牌和專利。這些公司已然了解到創(chuàng)全新的關重性，努力于改進非常快。據(jù)我國模具產(chǎn)業(yè)社團理解到的情形，這幾年，在開發(fā)投入資金和銷售收入的占比高于百分之五，單個公司以至大于百分之八。
不斷提高技術型模具的比例，模具是越來越多的高科技產(chǎn)品。我自己已經(jīng)了解到，我國最新技術產(chǎn)品目錄中列出的一些國家部門。確實有很多模具生產(chǎn)技術不少于4種工業(yè)模具，如乘用車副模，高精度多工位級進模，轎車重型鈑金沖裁模復合，智能鑄模。憑借最新技術，行政部門各級越來越多的模具制造公司被確定為最新的技術公司。 通過對我國模具社會的初步統(tǒng)計，模具行業(yè)目前已擁有七家國家級最新科技企業(yè)，省級和市級新技術企業(yè)達接近一百家。
1.1.2 對我國的不利因素
盡管我國模具市場進入了快速發(fā)展的時期，但由于精度水平，加工周期和使用時間與世界其他國家以及美國與本之間的距離稍大，它仍然無法達到中國人民共和國產(chǎn)品生產(chǎn)加工業(yè)全面發(fā)展的需要。特別是在重型，高精度，復雜，高壽命的模具方面，仍然有巨大的需求。因此，每年需要大量進口重型，高精度，復雜，高壽命的模具。
工業(yè)模具的原料價格飛漲、人員薪水也在不斷的上漲，但是模具價值不升反降，造成模具的成品利潤不斷的下降，模具生產(chǎn)公司虧損均有所增加。模具工業(yè)協(xié)會對中國兩百多個標準的模具生產(chǎn)公司的調(diào)查，我國模具產(chǎn)業(yè)在胡錦濤主席執(zhí)政末期年度的純利潤下降了百分之二，比以前銷售收入利潤值下降了百分之三。中國規(guī)模以上公司胡錦濤主席執(zhí)政初期整年虧損2.6億元，并且會一直趨向接續(xù)下去。
針對貿(mào)易出口額每年有所增加。我國加入世界貿(mào)易組織已然有一段時間，對外商貿(mào)的成長，中國經(jīng)濟依托對貿(mào)易易從百分之三十加大到百分之七十。與此同時跟隨著合資步入中華人民共和國的時間，不停擴大和深入對外開放的政策，在我國的模具產(chǎn)業(yè)的國際投入資金也愈來愈多，這正是依托合資的每年有所增加。是我國模具的最大產(chǎn)業(yè)省廣東省的模具制造能力，全省百分之四十能力，國際公司大概占百分之六十，合股公司達到百分之十范圍。對于模具出□省，大概占中國的百分之五十，當中出□的國際投入資金，合股公司占大大部分的出□。國際公司投入資金和貿(mào)易出口額大，安全產(chǎn)業(yè)，以至全部國家的實際經(jīng)濟安全有巨大影響。
缺乏合格模具技術人員有關的問題日益明顯。即使在最近一段時間，中國模具行業(yè)勞動力的快速發(fā)展，估計有近萬從業(yè)人員，但仍然趕不上公司整體發(fā)展需要。一是總量不足，二是質(zhì)量不夠，不能滿足模具設計加工行業(yè)全面發(fā)展的需要。通過詳細的資料，模具行業(yè)從業(yè)人員距離約接近五十萬，工程人員約占百分之二十。特別是高素質(zhì)高水平模具公司高級項目經(jīng)理管理人員和高級技術人員的稀缺性。交易市場競爭，在我國模具商品市場競爭中越來越多，其性能是模具設備的價格。標準中高檔模具與其他國家和中國競爭對手的商品市場領先公司中國，國際公司投資資金和傳統(tǒng)模具關鍵是私營部門交易市場的競爭。這些已經(jīng)進入混亂狀態(tài)，在一定程度上擾亂了正常的市場規(guī)律。因為較低的價格必然會導致低質(zhì)量的形成，對這些公司的生活產(chǎn)生巨大影響，迫使這些公司改變個人定位的增長速度，這些公司面臨淘汰的格局并不是獨一無二的。
最近這段時間模具行業(yè)增長速度加快，增長速度超過前年的一倍，增長速度肯定會超過增長速度。這將導致一年內(nèi)的模具貿(mào)易逆差。模具貿(mào)易逆差增加的兩個關鍵原因：一個是中國經(jīng)濟的高速增長，尤其是乘用車企業(yè)的高速發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了特定模具的供應，這些高端工業(yè)模具在中國的產(chǎn)品制造中并不真實，也有一些國家可以為他們的產(chǎn)品制造模具。這些都與現(xiàn)行的關稅政策和項目審批制度相同。隨著模具生產(chǎn)制造的規(guī)模不斷擴大，目前國際生產(chǎn)加工業(yè)轉(zhuǎn)移速度的增長，也是為了擴大規(guī)模和廣度的深度，以及在中華人民共和國模具生產(chǎn)是承接轉(zhuǎn)移的理想場所。國家將繼續(xù)全力支持我們模具行業(yè)的進步，多重效益，中華人民共和國未來的模具行業(yè)將成國民經(jīng)濟的重要行業(yè)之一。
1.2 小結
CAD注塑技術是一種全新的開發(fā)工具，用于提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量并設計最佳性能的模具。CAD注塑工藝的關鍵在于，當注塑工藝的計算機模擬與實際結果不一致的時候，可以先通過對數(shù)據(jù)和設計進行相應的調(diào)整，以達到注塑工藝與實際結果想一致，避免實際生產(chǎn)產(chǎn)生的高額成本。CAD注塑技術有效應用于模具和模架的設計是為了設計和了解質(zhì)量。 注射成型CAD的難度取決于建立一個非常大的物理性能數(shù)據(jù)庫，以標準化到模具部件。
2 塑料件的分析
2.1 制件分析
2.1.1 塑件尺寸工藝分析
圖2-1 注塑零件圖
通過使用游標卡尺測量該肥皂盒的外形，同時也測量了其厚度，平均厚度為2毫米，尺寸為143×101×33.9，通過用軟件繪制出三維圖后，旋轉(zhuǎn)工件查看到該3d圖外側面沒有孔等結構，然后在書上查閱此處的類似結構，確定此處不需要有側抽芯結構。然后觀察此塑件的外觀和高度，再加上參考書本上的內(nèi)容，指明澆注系統(tǒng)必須流動平衡，結合書上的視圖結構，采用采用側澆口結構[6]。同時在機加工的書上找到模具元件要有良好的加工性能才行，這樣才能保證模具的使用壽命[15]。在和老師一起溝通，考慮到肥皂盒的功能性，可以標MT5尺寸公差。經(jīng)指導老師講解，A字母表示的是受模具開合模的時候影響的除此，B字母表示不受影響。
2.1.2 塑料名稱
向模具廠的鉗工師傅請教樹脂使用性能，同時獲知了材料的價格，參考了同類產(chǎn)品的材料參數(shù)，最終和指導老師一起確定了此材料為PP。
2.1.3 生產(chǎn)綱領
和本組的同學們討論了肥皂盒生產(chǎn)情況，確定為大批量生產(chǎn)。塑件公差表如下：
表2-1 塑件公差表
未注公差尺寸
類型
變換尺寸
143
A
143-1.640
101
A
101-1.340
33.9
B
33.9-0.760
99
A
99-1.20
121.9
A
121.9-1.480
77.9
A
77.9-1.060
30
B
30-0.70
13
B
13-0.520
9
B
9-0.480
74.6
A
74.60+1.06
118.6
A
118.60+1.34
6
A
60+0.44
45
A
450+0.84
24
B
240+0.64
19
B
19-0.32+0.32
38
B
38-0.38+0.38
57
B
57-0.47+0.47
76
B
76-0.53+0.53
2.1.4 塑件的脫模斜度
通過查看類似樹脂產(chǎn)品的技術圖紙，然后結合書上的參考內(nèi)容，確定此樹脂產(chǎn)品內(nèi)表面為35′~1°[6]，在根據(jù)指導老師的建議樹脂外表面40′~1°20，最后通過軟件模擬分析脫模斜度，利用軟件自帶的分析功能，進行云圖顯示，分析得出下面的圖示效果：
圖2-2 脫模角度
2.2 樹脂的性能及成型工藝參數(shù)
通過和老師的一起探討，同時查閱《模具設計大典》上關于此部分的內(nèi)容，確定此樹脂它的擊穿電壓高，電氣性能好，抗沖擊性好，耐熱性高，阻燃，化學穩(wěn)定性好,透明度和等級提高[2]。紫外線與大氣老化，它對剪切不敏感，焊接粘接穩(wěn)定性好，流動性好，一般機械零件生產(chǎn)靈活性好。銅接觸老化，但銀材料的吸濕性過高，溢出障礙，高剛度和尺寸穩(wěn)定性。在紫外光照射下，優(yōu)良的電氣性能沖擊強度降低一半。其它力學性能良好，具有耐油性能。高頻電性能不受濕度影響。除了外部阻力外，機械強度高，塑料的化學穩(wěn)定性不受水、無機鹽、堿和各種酸的影響，六個月后很容易降解?？捎糜谥谱鞅禺a(chǎn)品。優(yōu)異的耐低溫沖擊性能。塑件的成型應經(jīng)過高溫退火處理，提高了沖擊強度。
表2-2 樹脂注射成型工藝參數(shù)
2.3 注塑機的初選
通過查閱《模具制造技術與設計》[10] P144 式2-12,獲得塑件質(zhì)量計算公式為:
M1=ρV1 （2-1）
上面公式中：
V1 ———— 塑膠件體積 V1=47.7 cm3 按照二維軟件分析可得
ρ ———— 材料密度 ρ即0.91 g/cm3
M1 ———— 制件質(zhì)量
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
M1=ρV1=0.91×47.7=43.407g （2-2）
根據(jù)上面計算的值，然后利用最新的三維軟件對本設計的塑件模型進行模型分析，結合模具的整體結構，可以選擇如下注塑機：
通過查閱《實用注塑模CAD/CAE/CAM技術》 P71 表7-2,獲得為:選用SZ-400/1600
注塑機種類
SZ-400/1600
塑化能力
22.2g/s
拉桿間距
485×545
最大注射體積
416cm3
噴嘴球徑
15mm
最大鎖模力
1600KN
最大閉合高度
550mm
最大注塑壓力
141MPa
噴嘴口徑
4mm
最小閉合高度
150mm
定位孔徑
150mm
最大開模距離
360mm
2.4 模流分析方案剖析
2.4.1 肥皂盒的網(wǎng)格序列化
圖2-3 網(wǎng)格設計
此樹脂制品，為了進行cae分析，必須要對肥皂盒進行網(wǎng)格序列化，通過在moldflow設置相關參數(shù)，然后導入模型的stl格式，進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)moldflow書上建議，匹配率80%以上才行，因為一個好的質(zhì)量的網(wǎng)格，才能有合適的邊界條件，才能通過數(shù)學計算得到。劃分完網(wǎng)格后，根據(jù)網(wǎng)格統(tǒng)計的功能查看到：三角形網(wǎng)格的個數(shù)為16760個,已連接的節(jié)點數(shù)量為8368個，聯(lián)通區(qū)域1個，不可見三角形為0個，通過這些數(shù)據(jù)，在向老師請教，此網(wǎng)格的質(zhì)量是可以的。因此不在需要修復網(wǎng)格，就能直接就行分析。
圖2-4 網(wǎng)格對話框
2.4.2 澆口位置結果確定
澆口最佳位置可以通過，采用moldflow軟件自帶的分析功能，初步分析位置，然后結合模具結構，綜合考慮此最終位置。
從分析出來的圖2-5中看出，具備藍色特征的位置，是非常適合澆注系統(tǒng)布置的，對于紅色的位置，就不用考慮了，因為紅色代表了溶體在此位置流動差，容易造成產(chǎn)品缺陷。綜合上面分析和考慮到模具結構，選擇側澆口作為本設計的方案。
圖2-5 最佳澆口
最合和指導老師最終確定，此澆口形式為側澆口最好。
2.4.3 整體方案模擬設計
本設計利用三維軟件建立了整體方案的效果，根據(jù)這效果，利用moldflow里建模功能，把冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的模型建立出來，然后對于系統(tǒng)的一維劃分網(wǎng)格，并設置相關屬性，最終完成了方案模擬設計圖：
圖2-6 模具方案圖
2.4.4 模流結果論證
圖2-7 填充時間
從上面圖2-7的分析結論圖看出了，流體達到樹脂產(chǎn)品末端的時間為1.995s，仔細觀察有限元模型，沒有看到流體的滯流狀態(tài)，也沒有看到節(jié)點區(qū)域上云圖有間隔特點，也沒有看到云狀結果有什么分布不均的情況，因此不會產(chǎn)生過保壓的情況。從上面分析出，方案還是合理的。
從下圖2-8分析結果中看到云圖分布均勻，翻轉(zhuǎn)模型仔細觀察，沒有看到云圖出現(xiàn)急驟變化的情況，這樣不會導致收縮和翹曲，然后在向老師討教，最終確定了此分布是符合設計要求。
圖2-8 頂出體積收縮
圖2-9 氣穴圖
旋轉(zhuǎn)模型看到帶有紅色的符號，代表的是氣穴的位置，通過仔細分析，這些位置是在分型面的位置的。根據(jù)實際情況，分型面是容易排氣的，所以此方案不會產(chǎn)生什么缺陷，所以符合要求。
在圖2-10中出現(xiàn)彩色線的地方，是樹脂產(chǎn)品容易產(chǎn)生缺陷地方，這個地方機械性能不好，因此必須避免在重要的位置上。但是可以通過模具結構優(yōu)化，調(diào)節(jié)注塑機參數(shù)來改變此位置。
圖2-10 熔接線圖
圖2-11 鎖模力
在通過上圖2-11所示并且查閱了課本上的表格資料，確定此鎖模力是在安全范圍內(nèi)的。
通過查看相關資料確定冷卻通道在出入口之間要保證溫查在5度就行，在觀察下面的分析結果圖2-12，可以看出，結果是在5度內(nèi)的。
圖2-12 冷卻液溫度
圖2-13 翹曲
通過查看上圖2-13結果，觀察得變形量為0.5073毫米，在查看有限元數(shù)值計算書籍和模具結構書籍，最終確定此值滿足要求。
通過上面分析論證，在和指導老師交換意見，最終確定此方案是滿足要求。
3 模具總體結構設計
3.1 擬定模具結構設計
3.1.1 確定型腔數(shù)量及排列方式的確定
通過查閱《模具制造技術與設計》[10] P144 式2-15,獲得型腔數(shù)目計算公式為:
n≤K×Vn-V0V1 （3-1）
上面公式中：
Vn ———— 最大注塑體積 Vn=416cm3
V1 ———— 制件體積 V1=47.7 cm3
K ———— 注塑量利用系數(shù) 凡是都是K=0.8
V0 ———— 一次注塑體積 V0=114.48 cm3
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
n≤K×Vn-V0V1=0.8×416-114.4847.7=5 （3-2）
根據(jù)求得的結果，然后在圖書館查找了相關資料，并考慮了模具結構，所以此模具采用1模2件。
通過查閱《模具制造技術與設計》[10] P144 式2-13,獲得澆注系統(tǒng)體積計算公式為:
V2=V1×K×n （3-3）
上面公式中：
n ———— 凸凹模數(shù)目 這模具1模2件 n=2
K ———— 注塑件體積 常量 K凡是都是0.2
V2 ———— 澆注系統(tǒng)體積
V1 ———— 工件體積
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V2=V1×K×n=47.7×0.2×2=19.08 （3-4）
通過查閱《模具制造技術與設計》 P144 式2-14,獲得注射總質(zhì)量機計算公式為:
M0=n×M1+M2=n×M1+ρV2 （3-5）
上面公式中：
M1 ———— 塑料件質(zhì)量 M1=43.407 g
M2 ———— 澆注系統(tǒng)質(zhì)量 M2=ρ×V2=0.91×19.08=17.363g
n ———— 凸凹模數(shù)量 n=2
M0 ———— 注塑總質(zhì)量
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
M0=n×M1+M2=2×43.407+17.363=104.177g（3-6）
通過和指導老師商量模具結構排布形式，最終確定如下排布：
圖3-1 型腔數(shù)目分布
3.1.2 分型面位置的確定
在塑料模具的設計過程中，如果不能用模具形成，就必須仔細考慮成型過程中凹凸部的分型面的形狀和結構。在模具設計過程中，應該首先指定分模面，然后設計模具的二維尺寸。凹凸模具分型面整體設計正確，膠件質(zhì)量，工藝控制難度，模具設計制造嚴重受到影響。因此，正確選擇分型面是注塑模具結構設計的關鍵因素。分型面的正確選擇標準如下：
1）分型面選擇準則一：會有利確保膠件的外面輪廓品質(zhì)；
2）分型面選擇準則二：凹凸模分型面應該選擇在膠件的最大斷面處；
3）分型面選擇準則三：盡量使膠件留在后模一點；
4）分型面選擇準則四：會有利確保膠件的公差精度；
5）分型面選擇準則五：盡量滿足膠件的運用要求；
6）分型面選擇準則六：盡可能減少膠件在鎖模方向上的投影大??；
在三維軟件工作環(huán)境中，可以自動生成非復雜組件凹凸不平的表面。但是塑件的零件形狀不規(guī)則，大多數(shù)凹模模子表面不是普通的平面，這就需要手動施工表面后并合和凸塊分面。該圖描繪了使用兩組面分別合并基本分離的三維表面的階段，并且隨后的選擇合并方法保留了對三維表面的需要。
圖3-2 分型面
3.2 澆注系統(tǒng)的設計計算
流道系統(tǒng)是從標準注塑機模具通道引導塑料熔體注射噴嘴，具有傳質(zhì)，傳遞壓力和能量傳遞功能，對塑件質(zhì)量有很大影響。它被劃為普通轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)。模具采用普通澆道系統(tǒng)，包括主流道結構，分流道結構，冷凝孔結構，進料口結構。
主澆道結構的整體設計
主澆道通常位于成型模具中心的塑料熔體的入口處，該熔體將從注塑機的標準噴嘴排出的熔體引入分配器或模具。錐體的主要輪廓將有助于熔化模具開口的運動和部件，這是塑料材料流動的主流，可以非常順利地移除熔料。
主流轉(zhuǎn)輪小端注射成型設備標準噴嘴有多個接觸點，均為非耐用零件，對材料要求特別嚴格，所以模具主要部分通道可拆除，以取代主流道內(nèi)襯形式材料口套，方便有效的使用天真鋼材自主生產(chǎn)加工和材料熱處理，常采用碳素優(yōu)質(zhì)高碳鋼，如T10A模具鋼，T10模具鋼等，材料熱處理維氏硬度為50HRC?55HRC。
3.2.1 主流道的設計
此設計傾角的值為1°，具體尺寸可通過下列的方式來得到:
通道小端直徑： d=d0+（0.5～1）=4+1mm=5mm； （3-7）
通道大端直徑：D=d+2L0×tana=5+2×89×tan(1°)mm=8.11mm； （3-8）
球面半徑：R=R1+（1～2）=15+2mm=17mm （3-9）
粗糙度是Ra0.8
主流道長度；如圖所示。
圖3-3 澆口套
3.2.2 分流道的計算
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-9,獲得分流道當量直徑計算公式為:
Dn=0.2654×m×4L1 （3-10）
上面公式中：
L1 ———— 單方向流道尺寸 L1=20mm
Dn ———— 次通道直徑
m ———— 塑料件質(zhì)量 m=43.41 g
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
Dn=0.2654×m×4L=0.2654×43.41×420=3.7 mm （3-11）
按照結構采用直徑6 mm
3.2.3 澆口的設計
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-10,獲得側澆口計算公式為:
h=nt （3-12）
上面公式中：
h ———— 側澆口深度
t ———— 壁厚 t=2mm
n ———— 常數(shù)查得表n=0.27通過查閱《實用注塑模CAD/CAE/CAM技術》[9] P121 表9-13,獲得為:
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
h=nt=0.27×2=0.8 mm （3-13）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-11,獲得側澆口計算公式為:
b=n×A30 （3-14）
上面公式中： b ———— 側澆口寬度
n ———— 因子查看表得n=0.27通過查閱《實用注塑模CAD/CAE/CAM技術》 [9]P121 表9-13,獲得為:查看表得
A ———— 型腔表面積 通過cad軟件分析得A=48809.16 mm2
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
b=n×A30=0.27×48809.1630≈2 （3-15）
3.2.4 澆口的布置形式
圖3-4 澆口位置
3.3 冷料穴的設計
和學院老師討論，在模具里必須設置冷料穴，因為在注塑成中，流體會首先進入型腔里，這個時候由于模具沒有加熱，還是冷的狀態(tài)，所以前沿的流體就會冷卻，導致滯流的情況，這樣會出現(xiàn)模具的一些缺陷，同時也會給樹脂產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷。
圖3-5 拉料桿
3.4 澆注系統(tǒng)的校核
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-12,獲得主流道凝料體積計算公式為:
V主=πL012(D2+Dd+d2) （3-16）
上面公式中：
L0 ———— 主澆注通道的長度 L0=89 mm
d ———— 主澆注通道小端口直徑 d=5 mm
V主 ————主澆注通道熔料
D ———— 主澆注通道大端口直徑 D=8.11 mm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V主=π×L012×D2+Dd+d2=3.14×8912×8.11×8.11+8.11×5+5×5=3058.27mm3 （3-17）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-13,獲得分流道凝料體積計算公式為:
V分=2×A×L1 （3-18）
上面公式中：
L1 ———— 單方向分流道尺寸 L1=20mm
A ———— 面積 A=28.27 mm2
V分 ———— 次通道熔料
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V分=2×A×L1=2×28.27×20=1130.8mm3 （3-19）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-14,獲得總凝料體積計算公式為:
V總=V主+V分 （3-20）
上面公式中：
V總 ————澆注系統(tǒng)總凝料
V主 ———— 主澆注通道熔料 V主=3058.27 mm3
V分 ———— 次通道熔料 V分=1130.8 mm3
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V總=V主+V分=3058.27+1130.8=4189.07mm3 （3-21）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-15,獲得通過澆口體積計算公式為:
VG=V塑膠=47.7cm3 （3-22）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-16,獲得通過分流道體積計算公式為:
VR=V樹脂+V子通道n=47.7+1130.82=48.27cm3 （3-23）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-17,獲得通過主流道體積計算為:Vs=n×VR+V主通道=2×48.27+3.05827=99.6cm3 （3-24）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-18,獲得主流道流速計算公式為:
qs=π4×Rs3×γ1 （3-25）
上面公式中：
γ1 ———— 主流道剪切速率 得出γ1=2×103s-1
Rs ———— 主流道平均半徑 Rs=(D+d)/22×10-1=(5+8.11)/22×0.1=0.33cm
qs ———— 主通道流動速率
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
qs=π4×Rs3×γ1=3.144×0.333×2×103=56.42cm3/s（3-26）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-19,獲得側澆口流速計算公式為:
qG=π4×RG3×γ2 （3-27）
上面公式中：
γ2 ———— 日常取 澆口剪切速率 γ2=5×104s-1
qG ———— 澆口流速
RG ———— 側澆口當量半徑 RG=32×A2πC=32×(2×0.8)23.14×2+0.8×2=0.066 cm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
qG=π4×RG3×γ2=3.144×0.0663×5×104=11.28cm3/s （3-28）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-20,獲得模具充模時間計算公式為:
ts=Vsqs （3-29）
上面公式中：
qs ———— 主流道溶體的速度 qs=56.42 cm3/s
Vs ———— 經(jīng)過流體體積 Vs=99.6cm3
ts ———— 模具填充時間
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
ts=Vsqs=99.656.42=1.77 s （3-30）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-21,獲得型腔充模時間計算公式為:
tG=VGqG （3-31）
上面公式中：
VG ———— 經(jīng)過流體體積 VG=47.7cm3
qG ———— 澆口體積流速 qG=11.28cm3/s
tG ———— 一腔填充時間
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
tG=VGqG=47.711.28=4.23 s （3-32）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-22,獲得注射時間計算公式為:
t=ts3+n×tG3 （3-33）
上面公式中：
t ———— 射出時間
ts ———— 模具填充時間
tG ———— 每腔填模時間
n ———— 型腔數(shù)據(jù) n=2
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
t=ts3+n×tG3=1.773+2×4.233≈3.41 s （3-34）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-23,獲得側澆口剪切速率校核計算公式為:
γG=4×qGπ×RG3 （3-35）
上面公式中：
qG ———— 澆口體積流速 qG=11.28 cm3/s
RG ———— 側澆口當量半徑 RG=32×A2πC=32×(2×0.8)23.14×2+0.8×2=0.066 cm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
γG=4×qGπ×RG3=4×11.283.14×0.0663=49981.31s-1 （3-36）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-24,獲得分流道剪切速率校核計算公式為:
γR=3.3×qRπ×Rn3 （3-37）
上面公式中：
qR ———— 實際子通道流量 qR=VRt=48.273.41=14.16cm3/s
Rn ———— 當量半徑 Rn=0.3 mm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
γR=3.3×qRπ×Rn3=3.3×14.163.14×0.63=293.79s-1 （3-38）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-25,獲得主流道剪切速率校核計算公式為:
γs=3.3×qsπ×Rs3 （3-39）
上面公式中：
Rs ———— 主流道平均半徑 Rs=0.33 cm
qs ———— 實際主通道容量 qs=Vst=99.63.41=29.21cm3/s
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
γs=3.3×qsπ×Rs3=3.3×29.213.14×0.333=854.23s-1 （3-40）
3.5 成型零件的設計計算
塑料制品外部結構尺寸143-1.640，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內(nèi)型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-41）
上面公式中：
△————制品公差 △=1.64
S————縮水量 S=0.02
DM————內(nèi)腔尺寸
δ ————加工公差 根據(jù)14?選擇δ=0.25×1.64=0.41
D————內(nèi)部基礎尺寸D=143
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=143×1+0.02-34×1.640+0.41=144.630+0.41（3-42）
塑料制品外部結構尺寸101-1.340，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內(nèi)型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-43）
上面公式中：
DM————內(nèi)腔尺寸
D————內(nèi)部基礎尺寸D=101
△————塑膠件公差 △=1.34
S————收縮量 S=0.02
δ ————加工公差 遵照14?抉擇δ=0.25×1.34=0.335
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=101×1+0.02-34×1.340+0.335=102.020+0.335 （3-44）
塑料制品外部結構尺寸99-1.20，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內(nèi)型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-45）
上面公式中：
D————內(nèi)腔基礎尺寸D=99
DM————內(nèi)腔尺寸
δ ————加工公差 遵循14?遴選δ=0.25×1.2=0.3
S————縮水系數(shù) S=0.02
△————注塑件公差 △=1.2
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=99×1+0.02-34×1.20+0.3=100.080+0.3 （3-46）
塑料制品外部結構尺寸121.9-1.480，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內(nèi)型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-47）
上面公式中：
D————內(nèi)腔基礎尺寸D=121.9
△————制品公差 △=1.48
DM————內(nèi)腔尺寸
S————縮水因子 S=0.02
δ ————加工公差 尊從14?選拔δ=0.25×1.48=0.37
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=121.9×1+0.02-34×1.480+0.37=123.230+0.37 （3-48）
塑料制品外部結構尺寸77.9-1.060，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內(nèi)型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-49）
上面公式中：
δ ————加工公差 依據(jù)14?采用δ=0.25×1.06=0.265
D————內(nèi)腔基礎尺寸D=77.9
△————注塑件公差 △=1.06
S————收縮因子 S=0.02
DM————內(nèi)部尺寸
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=77.9×1+0.02-34×1.060+0.265=78.660+0.265 （3-50）
塑膠外部深度尺寸33.9-0.760，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-51）
上面公式中：
D————厚度尺寸 D=33.9
HM————厚度尺寸
△————制品公差 △=0.76
S————收縮量 S=0.02
δ ————加工公差 按理14?選用δ=0.25×0.76=0.19
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=33.9×1+0.02-23×0.760+0.19=34.070+0.19 （3-52）
塑料制品外部高度尺寸30-0.70，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-53）
上面公式中：
D————高度基本尺寸 D=30
S————縮水量 S=0.02
δ ————加工公差 遵照14?采用δ=0.25×0.7=0.175
HM————厚度尺寸
△————制品公差 △=0.7
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=30×1+0.02-23×0.70+0.175=30.130+0.175 （3-54）
塑膠外部深度尺寸13-0.520，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-55）
上面公式中：
△————注塑件公差 △=0.52
δ ————加工公差 遵照14?采用δ=0.25×0.52=0.13
D————厚度尺寸 D=13
HM————厚度尺寸
S————縮水系數(shù) S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=13×1+0.02-23×0.520+0.13=12.910+0.13 （3-56）
塑膠外部深度尺寸9-0.480，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-57）
上面公式中：
HM————高度尺寸
δ ————加工公差 遵循14?遴選δ=0.25×0.48=0.12
D————高度基本尺寸 D=9
△————注塑件公差 △=0.48
S————縮水率 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=9×1+0.02-23×0.480+0.12=8.860+0.12 （3-58）
塑料制品內(nèi)部結構尺寸74.60+1.06，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-59）
上面公式中：
dm————外部尺寸
δ ————加工公差 依照14?選拔δ=0.25×1.06=0.265
d————外部基本尺寸 d=74.6
S————收縮系數(shù) S=0.02
△————制件公差 △=1.06
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=74.6×1+0.02+34×1.06-0.2650=76.89-0.2650 （3-60）
塑料制品內(nèi)部結構尺寸118.60+1.34，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-61）
上面公式中：
S————縮水量 S=0.02
dm————外部尺寸
d————外部基本尺寸 d=118.6
△————塑料件公差 △=1.34
δ ————加工公差 依據(jù)14?采用δ=0.25×1.34=0.335
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=118.6×1+0.02+34×1.34-0.3350=121.98-0.3350 （3-62）
塑料制品內(nèi)部結構尺寸60+0.44，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》 [6]P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-63）
上面公式中：
dm————外部尺寸
δ ————加工公差 遵循14?抉擇δ=0.25×0.44=0.11
S————縮水系數(shù) S=0.02
d————外部基本尺寸 d=6
△————塑膠件公差 △=0.44
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=6×1+0.02+34×0.44-0.110=6.45-0.110 （3-64）
塑料制品內(nèi)部結構尺寸450+0.84，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-65）
上面公式中：
d————外部基本尺寸 d=45
δ ————加工公差 依照14?挑選δ=0.25×0.84=0.21
dm————外部尺寸
S————縮水因子 S=0.02
△————制件公差 △=0.84
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=45×1+0.02+34×0.84-0.210=46.53-0.210 （3-66）
塑件內(nèi)形高度尺寸240+0.64，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-6,獲得型芯高度尺寸為:
hm=d1+S+23?-δ0 （3-67）
上面公式中：
d————厚度基本尺寸 d=24
hm————厚度尺寸
△————制件公差 △=0.64
δ ————加工公差 依照14?采用δ=0.25×0.64=0.16
S————縮水率 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
hm=24×1+0.02+23×0.64-0.160=24.91-0.160 （3-68）
塑料制件中心距離尺寸19±0.32，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ （3-69）
上面公式中：
CM————中心距尺寸
C————中心距基礎尺寸 C=19
S————塑膠件公差 S=0.02
δ ————縮水量 加工公差18?尊從δ=0.125×0.64=0.08
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=19 × (1+0.02)±0.04=19.38±0.04 （3-70）
塑料制件中心距離尺寸38±0.38，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ （3-71）
上面公式中：
C————中心距基礎尺寸 C=38
CM————中心距尺寸
δ ————收縮因子 加工公差18?根據(jù)δ=0.125×0.76=0.095
S————制品公差 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=38 × (1+0.02)±0.0475=38.76±0.0475（3-72）
塑料制件中心距離尺寸57±0.47，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》 [6]P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ
上面公式中：
S————塑料件公差 S=0.02
C————中心距基礎尺寸 C=57
δ ————收縮量 加工公差18?根據(jù)δ=0.125×0.94=0.118
CM————中心距尺寸
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=57 × (1+0.02)±0.059=58.14±0.059 （3-73）
塑料制件中心距離尺寸76±0.53，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ （3-74）
上面公式中： CM————中心距尺寸
C————中心距基礎尺寸 C=76
δ ————縮水率 加工公差18?尊從δ=0.125×1.06=0.133
S————制品公差 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=76 × (1+0.02)±0.0665=77.52±0.0665 （3-75）
3.6 型腔壁厚的校核計算
依據(jù)模