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1、目 錄摘要1關鍵字11 前言21.1 本研究領域的國內外現狀和發(fā)展方向21.1.1 現狀21.1.2 國內的發(fā)展情況21.1.3 國外的發(fā)展情況21.2 本課題的研究內容、要求、目的、意義31.2.1 本課題的研究內容31.2.2 本課題的研究要求31.2.3 本課題的研究目的42 塑件成型工藝分析42.1 塑件的分析42.2 熱塑性材料（POM）的注射成型過程52.2.1 成型前準備52.2.2 成型過程52.2.3 塑件的后處理52.3 熱塑性材料的成型條件62.4 熱塑性材料的性能分析62.4.1 使用性能62.4.2 成型性能62.4.3 聚甲醛的用途63 擬定模具的結構形式63.1
2、分型面位置的確定73.1.1 分型面設計原則73.1.2 分型面位置的確定73.2 確定型腔數量及排列方式73.3 模具結構形式的確定84 注射機型號的選擇84.1 所需注射量的計算84.2 注射機型號的選定84.3 型腔數目及注射機有關參數的校核95 澆注系統形式和澆口及分流道的設計 135.1 主流道的設計 135.2 澆口結構尺寸的經驗計算145.3 排氣槽的設計156 模架的確定157 成型零部件的設計和計算157.1 成型零部件的設計157.2 成型零件工作尺寸的計算167.3 型腔壁厚計算198 脫模機構的設計和計算218.1 塑件生產的包緊力的計算218.2 脫模機構的設計229
3、 合模導向機構的設計229.1 頂出系統的導向229.2 成型零件的導向及定位2210 溫度調節(jié)系統的設計和計算2310.1 冷卻系統的設計2310.2 冷卻系統的計算2411 模具的拭模與修模2712 模具的三維實體圖2713 結論32參考文獻33致謝341異型管接頭模具設計摘 要：本次設計詳細介紹了異型管接頭注塑模具設計，通過對模具結構的設計與分析，對聚甲醛這種熱塑性材料的用途和功能了解，設計采用一模兩腔單分型面和側澆口。同時，采用了滑塊、斜導柱和頂出套脫模機構。開模時，滑塊靠斜導柱的作用側抽芯，然后，頂出機構運動，將制件頂出，再靠塑件的自重掉落下來。頂出裝置必須在滑塊復位時提前復位，否則
4、頂出套將阻礙型銷前進。因此，彈簧必須要有迫使頂出機構復位的力。根據任務的要求，在塑件注塑成型過程中，模具需要有合適的溫度，所以在模具上開設了四條冷卻水管對塑件和模具的溫度進行控制。設計流程包括：塑件材料性能分析、注塑機的選擇、分型面設計、澆注系統的設計、成型零件的結構尺寸設計、塑件脫模機構設計、冷卻系統的設計和主要成型零部件的制造。關鍵詞：聚甲醛；滑塊；型芯；型腔；澆口；冷卻Mold Design of Heterotopous Pipe JointAbstract: The detailed design of special-shaped pipe fittings injection m
5、old design, the mold structure design and analysis, on POM such thermoplastic materials the purpose and function of understanding, design using a mold two cavity single parting surface and the side gate. At the same time, using the slider, inclined guide pillar and the top of the sleeve ejection mec
6、hanism. A mode, the slider on the inclined guide pillar role of side core pulling, then, ejecting mechanism movement, will part ejection, and then rely on the plastic parts of the gravity fall down. Ejection device must be reset reset slider in advance, or ejector sleeve will hinder type pin forward
7、. Therefore, the spring must have forced ejection mechanism reset force. According to the task requirements, in the plastic injection molding process, mold need the appropriate temperature, so the upper mold opened four cooling water pipe on the plastic parts and mold temperature control. The design
8、 flow includes: plastic material performance analysis, the choice of injection molding machine, the parting surface design, the design of gating system, forming part of the structure design, plastic parts demoulding mechanism design, cooling system design and the main molding parts and components ma
9、nufacturing.Key words: Core, POM, Cativy, Gate, Cooling21 前言 1.1 本研究領域的國內外現狀和發(fā)展方向1.1.1 現狀近些年來，隨著模具行業(yè)的快速發(fā)展，幾乎各行各業(yè)都與模具行業(yè)有著越來越多的聯系。并且在今后相當長一段時間內，還會快速發(fā)展。所以，在信息時代這個大環(huán)境下，模具行業(yè)要想更快、更穩(wěn)的發(fā)展，抓住機遇并迎接挑戰(zhàn)，積極洞悉這行業(yè)的發(fā)展趨勢，采取相應的策略，提升自己的核心競爭力，有著重要的意義。1.1.2 國內的發(fā)展情況80 年代以來，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為 13
10、%，1999 年我國模具工業(yè)產值為 245億，至 2000 年我國模具總產值預計為 260-270 億元，其中塑料模約占 30%左右。國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo 、PMS、SM 、SM 等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現了一些國產的商品化的熱流道系統元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%-80%相比，仍有很大差距。原材料方面：盡 管 我 國 POM 的 市 場 需 求 不 斷 攀 升 ， 但 由 于 我 國
11、對 POM 的 研制 開 發(fā) 相 對 較 晚 ， 國 內 POM 的 生 產 規(guī) 模 、 產 量 以 及 品 種 、 質 量 始 終 不 能 滿 足 市 場的 需 求 。 我 國 POM 生 產 與 國 外 先 進 水 平 相 比 ， 仍 存 在 原 料 單 耗 高 、 裝 置 規(guī) 模 小 、質 量 不 穩(wěn) 定 、 品 種 牌 號 少 等 問 題 。造 成 我 國 POM 產 能 增 長 不 能 滿 足 市 場 需 求 的 原 因 是 ： 國 內 POM 市 場 增 長較 快 ， 而 我 國 POM 生 產 的 基 礎 比 較 薄 弱 ； 另 外 POM 是 資 金 和 技 術 密 集 型 的
12、 材 料類 化 工 產 品 ， 我 國 巨 大 的 市 場 引 起 了 國 外 大 公 司 的 關 注 ， 外 國 公 司 一 直 想 以 其 產 品占 據 我 國 市 場 ， 不 愿 轉 讓 技 術 ， 使 國 產 POM 的 技 術 水 平 提 高 緩 慢 ， 不 能 滿 足 用戶 需 求 ； 再 有 就 是 長 期 以 來 ， 我 國 經 濟 體 制 和 企 業(yè) 經 營 機 制 不 符 合 市 場 經 濟 規(guī) 律 ，企 業(yè) 不 能 及 時 獲 得 足 夠 的 資 金 投 入 ， 制 約 了 POM 生 產 的 發(fā) 展 。1.1.3 國 外 的 發(fā) 展 情 況在制造技術方面，CAD/CAM
13、/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，陸續(xù)引進了相當數量的 CAD/CAM 系統，如美國 EDS 的 UG、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV 公司的 CADS5、英國 Delta cam 公司的 DOCT5、日本 HZS3公司的 CRADE、以色列公司的 Cimarron、美國 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亞Mold flow 公司的 MPA 塑模分析軟件等等。這些系統和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬
14、，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好條件。1.2 本課題的研究內容、要求、目的及意義1.2.1 本課題的研究內容如何設計出結構簡單、合理，生產效率高的模具，節(jié)約材料、降低成本，縮短模具設計的生產周期。這次的異型管接頭注塑模設計，完整的分析、計算了所需數據，比較全
15、面、系統的掌握注塑模設計生產的具體流程。加入了塑件的側向抽芯設計過程，達到能自動脫模要求。1.2.2 本課題的研究要求（1）了解聚甲醛的性能，特點和使用環(huán)境。（2）注塑模具要結構簡單、合理，能自動脫模。（3）此塑件表面不允許有印記，且要光滑。（4）流道設計合理，可保證產品質量并且又節(jié)約生產原材料。1.2.3 本課題的研究目的（1）培養(yǎng)自己的動手、創(chuàng)新能力。（2）熟練掌握相關計算機軟件的繪圖技能。（3）把理論與實踐相結合，運用到生產實踐中。（4）掌握進行模具設計的方法和過程，為走上工作崗位和撰寫論文打下基礎。2 塑件成型工藝分析從該塑件的外觀可以看出為了要使此塑件的外觀不留下痕跡，采用側澆注制造
16、。利用側抽芯和頂出套的結構達到自動脫 。經分析在塑件外有管螺紋，并且需要側1模抽芯，其型芯固定在滑塊上并且把滑塊裝在矩形槽內，這樣可以保證工作的可靠性，能夠順利地進行側抽芯。2.1 塑件的分析41）塑件（如圖 1）圖 1 塑件圖Fig 1 The graph of Plastic parts2)塑料名稱聚甲醛（POM）3）生產綱領大批量4）成型工藝分析（1） 精度等級：采用一般精度 6 級（2） 脫模斜度：該塑件壁厚為 9mm，其脫模斜度查參考資料文獻中的表 2-4，內表面的脫模斜度為 30130，由于外表面有螺紋故不需設斜度 1。2.2 熱塑性材料(POM)的注射成型過程2.2.1 成型前準
17、備：(1) 原料的檢驗：對 POM 是色澤、細度、和均勻讀進行檢查，由于 POM 不易吸濕，成型前一般不需5要干燥，但必須保證包裝、運輸、儲存良 。2好(2) 料筒的清洗：在注射成型前如果注射機和料筒中殘留的塑料與將要使用的塑料不同或顏色不一致時一定要清洗。對于螺桿式注射機通常采用直接換料清洗，換料清洗時，必須掌握料筒中的塑料和欲換料的特性，然后采用正確的清洗步驟，例如新塑料成型溫度高于料筒中的殘留塑料的成型溫度時應將料筒的溫度升高到新塑料的最低成型溫度然后加入新料然后連續(xù)對空注射直到殘存塑料全部清洗完畢，在調整溫度進行正常生產。如果新塑料的成型溫度低于殘存塑料的成型溫度時應將料筒的溫度升高到
18、殘存塑料的最好流動溫度后切斷電源用新料在降溫下進行清洗。如果新料的成型溫度高，而料筒中的殘存料是熱敏性塑料則應選熱穩(wěn)定性塑料作為過度換料，先換出熱敏性材料再用新料清洗熱穩(wěn)定性塑料。(3) 脫模劑的選用：注射成型時塑料制品的脫模主要取決于合理的工藝條件和正確的模具設計，但由于制品本身的復雜性或工藝條件控制不穩(wěn)定成型造成脫模困難所以在實際生產中通常采用脫模劑。一般選用硬脂酸鋅2.2.2 成型過程塑料在注射機料筒中經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統進入模具型腔內成型，起過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階 。3段2.2.3 塑件的后處理由于塑件不均勻或由于塑料在型腔中的結晶、定
19、向和冷卻不均勻造成制品個部分收縮不一樣，塑料不可避免的存在一些內應力，而內應力的存在往往導致制品在使用過程中產生變形或開裂，因此設法消除之。采用退火處理：把制品放在一定溫度的烘箱中或液體介質中一段時間，然后緩慢冷卻退火溫度一般控制在高于塑料制品的使用溫度 1020或低于塑料變形溫度 1030。溫度不宜過高否則會產生繞曲變形，溫度過低則達不到目的。2.3 熱塑性材料(POM)的成型條件1) 注射機：螺桿式2) 螺桿轉速(r/min): 283) 噴嘴速溫度()：170180噴嘴形式：直通式 4) 模具溫度()：901205) 料筒溫度(）)：前段：180190中段：170180后段：160170
20、66) 注射壓力(M Pa)：801307) 保壓壓力(M Pa)：50608) 注射時間(S)：2090高壓時間(S)：05冷卻時間(S)：2060成型周期(S)：501602.4 熱塑性材料(POM)的性能分析2.4.1 使用性能聚甲醛綜合性能好，比強度、剛度接近的金屬，化學穩(wěn)定性好，但不耐酸。熱敏性強易分解，分解溫度為 240。但 200時停留 30min 以上也可以發(fā)生分解，分解時產生有刺激性、腐蝕性氣 。摩擦系數低，彈性高，線側凹槽可以強迫脫模，塑4體件表面可帶皺紋花樣，但易產生表面缺陷，如毛斑、折皺、熔接痕、縮孔、凹痕等弊端。2.4.2 成型性能必須嚴格控制成型條件，嵌塊應預熱（一
21、般 100150） ，料溫取稍高于熔點（一般 170190）即可，不宜輕易提高溫度，模溫對塑件質量影響較大，提高模溫可以改善表面凹痕，有助于熔料流動，塑件內外均勻冷卻，防止缺料、縮孔、折皺，模溫對結晶溫度及收縮也有很大的影響，必須正確控制。一般取 75120，壁厚大于 4mm 的取 7590，宜用高速高壓注射，塑件可以在較高溫度時脫模，冷卻時間短，但為了防止變形，應力不均，脫模后宜將塑件放在 90左右的水中緩冷或用整形夾具冷卻。2.4.3 聚甲醛的用途可以代替銅、鋼、鋁、鑄鐵等，制造多種結構的零件及電子產品中許多結構零件。3 擬訂模具的結構形式3.1 分型面位置的確定3.1.1 分型面設計原則
22、分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統凝料的可分離的接觸表面。分型面可以是多個，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾 。5斜如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成7型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：便于塑件脫模；。(1) 在開模時盡量使塑件留在動模內；(2) 應有利于側面分型和抽芯;(3) 考慮和保證塑件的外觀不遭損壞；(4) 盡力保證塑件尺寸的精度要求；(5) 有
23、利于排氣；(6) 盡量使模具加工簡單。該塑料在進行塑件設計時已經充分考慮了上述原則，同時從所提供的塑件圖可以看出該塑件有外管螺紋而且為三通管。因此，應該分兩個方向進行抽芯，需要用到側抽芯。3.1.2 分型面位置的確定打開模具取出塑件或凝料的面叫分型面，根據塑件的結構形式分型面選在異形管接頭的水平中心面，如圖 31。圖 2 分型面Fig 2 Parting surface3.2 確定型腔數量及排列方式型腔數目確定的原則：1) 根據經濟性確定型腔數目；2) 根據注射機的額定鎖模力確定型腔數目；3) 根據注射機的最大注射量確定型腔數目4) 根據制品精度確定型腔數目。在本設計中，由于塑件屬于小型塑件，
24、而且精度要求不是非常高，生產批量較大，因此本設計采用了一模兩腔的結構方式，對稱分布?？梢源蟠筇岣呱a效率，降低生產成本。83.3 模具結構形式的確定根據該塑件的外部特征可以看出，此塑件的抽芯方向和脫模方向一致，為了使結構簡單采用兩型腔一分型面的結構形 。6式4 注塑機型號的選擇4.1 所需注射量的計算1）塑件的質量和體積的計算對于該設計，根據零件圖建立模型并且對此模型分析計算：塑料體積： V1=21.53 3cm塑件質量： m1=pV1 （1）=1.4121.53=30.362）澆注系統凝料體積計算按塑件體積的 0.6 倍計算，由于設計采用一模兩腔，所以澆注系統的凝料體積為：V2=2V10.6
25、 （2）=221.530.6=25.84 3cm3）該模具一次注射所需塑料體積：V=2V1+V2 （3） =221.53+25.84=68.9 3cm質量：m =97.15在注入模具時，由于流動阻力增大，加大了沿螺桿逆流量，再考慮安全系數，實際注射量 M 取為機器最大注射量的 0.85%。M=85%m=85%pV=85%1.4168.9 （4） 82.584.2 注射機型號的選定近幾年來，我國引進注射機型號很多，國內注射機生產廠的新機型日益增多，掌9握使用設備的技術參數的注射機設計和生產所必須得技術準 。7備根據以上的計算初步選定型號為 SZ125/630 其技術參數見下表 4-1表 5 SZ
26、125/630 臥式注射機Table5 SZ125/630 horizontal injection理論注射量/ 3cm140螺桿直徑/mm 40注射壓力/MPa 126注射速度/(g/s) 110塑化能力/(g/s) 16.8鎖模力/KN 630拉桿內間距/mm 370320移模行程/mm 270最大模具厚度/mm 300最小模具厚度/mm 150鎖模形式 雙曲肘定位孔直徑/mm 125噴嘴球半徑/mm 154.2 型腔數目及注射機有關參數的校核1）型腔數目的校核（1） 由注射機料筒塑化速度校核型腔數目21/3608kmtn（6）10上式右邊 282 符合要求式中K注射機最大注射量的利用系數
27、結晶型塑料一般取 0.75M注射機的額定塑化量（g/h 或 /h）該注射機選 10g/s3cmt-成型周期取 70s單個塑件的質量和體積 =30.36g1m1澆注系統所需塑料的質量和體積 =36.43g2 2(2) 按注射機的最大注射量校核該型腔數目nmjk（7）21n（8） 上式右邊=2.262 符合要求式中 注射機允許的最大注射量（g 或 ）該注射機為 140gnm3cm（3） 根據鎖模力確定型腔的數目21FAPn（9）式中F鎖模力（N）P型腔壓力為（MPa）每個塑件的投影面積為（ ）1A2m澆注系統的投影面積為（ ）2已知鎖模力為 630kN;型腔壓力為 25 或 30MPa。通過計算得
28、=2035 1A2m假設澆注系統的投影面積和塑件投影面積相等，即11=0.35 =712.25 2A12m（11）則 3601(72.5)03n（12） =5.8422）注射機工藝參數的校核（1） 注射量的校核注射量以容積表示，最大注射容積為：=av maxV（13）=0.75140=105 3cm式中 模具型腔和澆道的最大容積maxV指定型號與規(guī)格的注射機注射量容積 3a 注射系數取 0.75-0.85，無定型取 0.85，結晶型取 0.75 該處取 0.75若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時間過長。所以最小注射量 =0.25v=35minV3c所以每次注射的
29、實際注射量容積 vinax（14）而 v=68.9 符合要求3c（2） 鎖模力的校核鎖模力為注射機鎖模裝置用于夾緊模具的力。所以注射機的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。10AFKP（15）12式中 F鎖模力/kNK安全系數，常取 1.251.4P型腔壓力/MPaA塑件及流道系統在分型面上的投影面積/ 2m已知型腔壓力為 25 或 30MPa;澆注系統的投影面積為 1 倍塑件投影面積；塑件及流道系統在分型面上的投影面積為A= + =2035+712.25=2747.25 12 2（16）式中 S流道系統在分型面上的
30、投影面積/ 2mn模腔數即 10AFKP（17）所以， 106307.24.5FKPA鎖模力符合要求（3） 模具安裝尺寸的校核注塑模安裝尺寸需要校核的項目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度。1.噴嘴尺寸注塑模主流道寸套始端凹坑的球面直徑 D 應大于注射噴嘴頭直徑 d,以保證同心圓和緊密接觸 D=d+(0.5 1)mm對于該模具 d=3.5mm.取 D=4mm 符合要求主流道入口的凹球面半徑 應大于注射機噴嘴球半徑 SRoSR通常為： =SR+（12）mmoS對于該注射機 SR=15mm 取 =16mm 符合要求o2.定位圈尺寸注塑模安裝用定位圈外徑應與注射機定位孔內徑呈間隙配合，
31、定位圈高度應小于定位孔深 。所以根據所選注射機的參數，定位圈直徑 D= mm。定8度 0.2415位孔直徑 mm。兩者之間有較松動的間隙配合，符合要求0.125133.模具外形尺寸該套模具模架的外形尺寸為 200mm250mm,而注射機拉桿的間距為370mm320mm,因為 370250，所以符合要求。4.模具厚度注塑模的厚度必須在所選注射機的最大模具 300mm 到最小模厚 150mm 之間，該模具的厚度 H=20+80+80+40=220mm,符合要求。5.開模行程的校核開模取出塑件所需的開模距離必須小于注射機的最大開模行程。對于液壓機械式鎖模機構注射機，其最大開模行程由注射機曲肘機構的最
32、大行程決定，與模具厚度無關。單分型面注塑模，其開模行程按下式校核H +（510） 12（18） 式中 注塑機的最大開模行程（移動模板臺面行程）/mm塑件脫出距離/mm,取 25mm1包括流道凝料在內的塑件高度/mm 2所以，H25+35+（510）=65 70mm又由于 SZ125/630 臥式注射機的移模行程為 270mm，70mm270mm 所以開模行程也符合要求。澆注系統是指注塑模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通道，它的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位。正確設計澆注系統對獲得優(yōu)質的塑料制品極為重 。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿10要型腔，
33、影響順利充模的關鍵在澆注系統的設計。5 澆注系統形式和澆口及分流道的設計5.1 主流道的設計（1）主流道的尺寸1）主流道小端直徑：D=注射機噴嘴外徑+（0.51）D=3.5+（0.51） 取 D 為 4mm2）主流道球面半徑： =注射機噴嘴球半徑+（12）0SR=15+（12） 取 =16mm0 0S3）球面配合高度： h=3mm5mm 取 h=3mm144)主流道長度：盡量小于 60mm 由于標準模架結合該模具的結構取L=20+15=35mm5)主流道大端直徑： D=D+2Ltana=7.06mm 取 D 為 7mm6)澆口套總長： =20+10+h+2=35mm 0L（19）(2)主流道寸
34、套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴，因模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道寸套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質鋼單獨進行加工和熱處理，常采用碳鋼如 T8、T10 等。熱處理硬為 50HRC55HRC。如圖 3圖 3 主流道寸套Fig 3 The mainstream word bushing由于該模具主流道較易磨損，定位圈和寸套設計成分體式較宜。其定位圈結構尺寸如圖 415圖 4 定位圈Fig4 Positioning circle5.2 澆口結構尺寸的經驗計算（1）側澆口深度和寬度的經驗計算經驗公式 h=nt=3.5 取 2.5mm=3.7mm 取
35、4mm30nAw式中 h側澆口的深度（mm）w澆口寬度 （mm）A塑件外表面面積（ ） 取 211802m2mt塑件厚度 （ ） 取 5mmn塑料系數 0.7（2）側澆口的經驗計算由于側澆口的種類較多，現將常用的經驗數據列于下表 7。表 7 側澆口常用的經驗數據Table7 The side gate of the empirical data used16塑件厚度/mm 深度 h 寬度 w 澆口長度/mm0.8 00.5 01.0 0.82.4 0.51.5 0.82.7 1.02.43.2 1.52 2.43.3 綜上得側澆口尺寸：深度 h=2.5mm寬度 w=4mm5.3 排氣槽的設計由
36、于此次設計的模具屬于小型模具，可以用分型面來排氣。6 模架的確定根據相關數據分析，選擇 160L（1）模架中的 型號，其中 L=250，此模具要1A求自動脫模和側抽芯，根據結構的需要對墊塊做了一定的修改，各部分的設計和尺寸如下：動模座板：200mm250mm20mm定模板 ：200mm300mm40mm動模板 ：200mm300mm80mm墊塊 ：40mm200mm80mm7 成型零部件的設計和計算7.1 成型零部件的設計構成模具型腔的零件統稱為成型零件，主要包括凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿和成型環(huán)。成型是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質量直接關系到制件質量，要求它有足夠的強度、剛度、
37、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當的表面粗糙度（一般 Ra0.4um 以下） ，保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。（1）凹模采用整體嵌入式，凹模鑲塊采用帶軸肩臺階的圓柱形，然后嵌入固定板中，用墊板和螺釘將其固定。（2）型芯端面有螺孔，以便用于螺釘連接，方便脫模。具體形式如圖 517圖 5 型芯Fig5 Core7.2 成型零件工作尺寸的計算1）定模部分型腔的設計聚甲醛的收縮率一般為 1.5%3%，取聚甲醛的收縮率為 2%為計算標 。聚甲13準醛的一般精度等級為 6 級。同時得出塑件制件的尺寸公差。又由于塑件的外徑D=48.00mm,所以查表得 =0.56，則凹
38、模的制造公差為A 0.193zm（1） 按照平均收縮率計算凹模徑向尺寸公式031)4zMcpLSs（20）式中 凹模的徑向尺寸，mm塑料的平均收縮率，%cpS塑件徑向公稱尺寸，mmsL塑件公差值，mm凹模制造公差，mmz已知 = mm mm mm =0.021s0.56302.564s03.5648LscpS所以 當尺寸小于 50 時， ，當尺寸大于 50 時， ；zz0.131 335.0.02.54ML18（21）= 0.1350.142 34.2.56ML（22） = 0.14380.143 3.2.56ML（23）= 0.1485（2） 深度尺寸計算由聚甲醛的一般精度等級為 6 級，得
39、出塑料制件的尺寸公差。按平均收縮率計算凹模深度尺寸公式3(1)4zMcpSH（24）式中 凹模的深度尺寸，mm塑料的平均收縮率，%cpS塑件高度公稱尺寸，mmH塑件公差值， mm凹模深度制造公差，mmZ已知 =11.5mm 1S0.2cpS0.36m0.94Zmmm 23.5H.c.19=8.5mm 3SH0.2cpS0.36m0.94Zm=10.5mm 4 所以0.913(0.2)1.5.64M（25）= 0.90.923(1.).5.64MH（26）= 0.940.833(1.2)8.5.64MH（27）= 0.890.943(1.2).5.64MH（28） = 0.982）型芯直徑的設計
40、此型芯的結構計算公式 3(1)4ZMcpSL（29） 式中 凸模的徑向尺寸，mmML塑料的平均收縮率，%cpS塑件徑向公稱尺寸，mms塑件公差值，mm凸模制造公差，mmz203(1)4zMcpSH（30）型芯的深度尺寸，mmM塑料的平均收縮率，%cpS塑件高度公稱尺寸，mmH塑件公差值， mm型芯深度制造公差，mmZ已知 = = z41SL0.4830.5223SL1 0.1(.2)M（31）= 0.1239602 .123()54ML（32） = 0.123693）螺紋嵌塊的工作尺寸計算（1） 塑件螺紋的工作尺寸.4dm大 =19.7dm中 =19.0dm小=056中 03z中0S(1+)c
41、pzm大 大 中（33）= 0.190.2.456= .1930S(+)cpzmd中 中 中（34）= 0.1910.2.75621= 0.1950S(+)cpzmdd小 小 中（35） = 0.190.2.56= .198上式 塑件外螺紋大徑基本尺寸Md大塑件外螺紋中徑基本尺寸中塑件外螺紋小徑基本尺寸小螺紋嵌塊內螺紋大徑基本尺寸Sd大螺紋嵌塊內螺紋中徑基本尺寸中螺紋嵌塊內螺紋小徑基本尺寸S?。?） 螺紋嵌塊內螺紋的螺距尺寸(1)2ZMcpsPt（36）=（1+0.02）40.06/2=4.080.03螺紋尺寸公差， 塑件外螺紋螺距Zst7.3 型腔壁厚計算為了要安裝熱噴嘴，型腔設計為圓形組合
42、式。1. 側壁厚度計算按剛度條件計算有120.75().rpES（37）按強度條件計算有12Srp（38） 22式中， E模具材料的彈性模量（MPa） ，碳鋼為 2.1 MPa510P型腔壓力（MPa）剛度條件，即允許變形量（mm）模具材料的許用應力（MPa）r型腔半徑（mm）已知 r=48mm, E= MPa, 52.10P=30MPa, =0.07, =160MPa按剛度條件計算有15250.74830.7)21483S（39）S1.36mm按強度條件計算有126048()3（40） S12.7mm所以取 S 的值必須大于 12.7mm。2. 底板厚度計算按剛度條件有1430.9)sprh
43、E（41） 按強度條件有2312.()sprh（42）式中， E模具材料的彈性模量（MPa） ，碳鋼為 2.1 MPa510P型腔壓力（MPa）剛度條件，即允許變形量（mm）模具材料的許用應力（MPa）已知 r=48mm, E= MPa, 52.10P=30MPa, =0.07, =160MPa按剛度條件計算有143508.9()2.1.7sh（43）10.92mmsh按強度條件計算有=12.46mm 1230481.()6s（44） 所以取 值必須大于 12.7mm。sh由于型腔上還要打冷卻水道，會降低底板的強度，所以應將 s 和 的值擴大。最h后取 s 的值為 20mm 和 的值為 18m
44、m。sh8 脫模機構的設計和計算注射成型后，塑件在模具先冷卻定型，由于塑件的收縮，對型芯產生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力面產生的摩擦阻力。一般而言，塑料制件鋼開始脫模時，所需克服的阻力最大，及所需的脫模力最 。根據本模具的設計，本15大模具的動力機構完全可以克服脫模力。8.1 塑件產生的包緊力的計算殼體型塑件脫模阻力 按薄壁和厚壁兩種類型考慮，每種類型塑件再根據端面幾24何形狀進行計算。分辨薄壁和厚壁的條件是：塑件厚壁與其內孔直徑之比小于 1/20，及 t/D1/20 則為薄壁塑件；若塑件壁厚與其內孔直徑之比大于 1/20,即 t/D1/20則為厚壁塑件。因為塑件 t 為 5
45、mm,D 為 48mm,所以 t/D1/91/20,可知此塑件是厚壁塑件。又因為塑件端面為環(huán)形，可根據下面公式計算：212cos()(rELftgQuK（45） 式中， E塑料的拉伸模量（MPa）塑料成型平均收縮率（%）L塑件包容型芯的長度（mm）u塑料的泊松比脫模斜度f塑料與鋼材之間的摩擦因數r型芯大小端的平均直徑(mm)B塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（c）由 f 和 決定的無因次數，可由1K計算得1sincof由 和 決定的無因次數，可由2計算得2css因為塑件內外兩層都是 PET，因此計算脫模阻力時可以 PET 的參數計算。已知， E= MPa, =2%, L=65mm, u=
46、0.43, =152.10f=0.15, r=39mm, , t=5mm224180.6Bm1.sin1co.3K2395.coss25所以， 5248.102%6cos1(0.51)08.64(.439).3tgQ 43.N8.2 脫模機構的設計在本次設計中，采用的脫模機構是先由滑塊和斜導柱在分模時進行側抽芯，使得塑件的測孔部分被脫出，同時澆道凝料也被強行脫出，再用件頂出套頂動塑件。在自身重力的作用下澆道和凝料就會掉落下來。頂出套采用直筒圓柱形，頂出套用熱作模具鋼制造，最后經表面氮化處理，配合段面的表面粗糙度為 Ra0.8um。為避免推板運動時發(fā)生偏斜，造成運動卡滯或推桿彎曲損壞等問題，設計
47、推出導向裝置。模具采用 4 根導柱導向，并設置道套。9 合模導向機構的設計9.1 頂出系統的導向頂出裝置在模具內往復運動，除滑動配合外，其余部分都處于浮動狀態(tài)，在本次設計中，采用的是設支撐柱外加導套，這樣可以使支承柱兼起導向的作用。9.2 成型零件的導向及定位模具在進行裝配和調模試機時，保證動、定模之間有一定的方向和位置。導向零件要承受一定的側向力，起導向和定位的作用。當模具牢靠的裝在注射機上后，模具在注射成型過程中，如果模具上無精定位裝置，動、定模的正確定位由注射機的拉桿精度保證；如果模具有精確定位裝置，動、定模的正確定位由模具的精確定位裝置保證。此次設計用四個直徑相同且對稱分布的導柱。由于
48、動模采用頂出套頂出塑件，所以導柱常設在定模。各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。在合模時要使導向零件先接觸，避免凸模先進入型腔，導致成型零件損壞。所以導柱長度必須比凸模度面高出 68mm。導柱固定部分按 H7/h7,過渡配合。導柱滑動部分按 H7/f6 間隙配合。導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4um。下圖為導柱和頂出套的設計：26圖 6 導柱Fig6 Guides圖 7 頂出套Fig7 Top sets out10 溫度調節(jié)系統的設計和計算10.1 冷卻系統的設計模具的溫度直接影響到塑件的成型質量和生產效率。所以模具上需要添加溫度調節(jié)系統以達到理
49、想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質量和生產效率。因為水的比熱容大，傳熱系數大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻27水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內開設冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。冷卻裝置的設計要考慮以下幾點：（1） 保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。（2） 冷卻水孔的數量越多，徑孔越大，對塑件冷卻也就越均勻。（3） 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。（4） 澆口處要加強冷卻。一般熔融塑料填充型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越
50、遠溫度越低。因此澆口附近應加強冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側只需通過經熱交換后的溫水即可。（5） 降低入水與出水的溫度，可通過改變冷卻孔道排列的形式。（6） 要結合塑料的特性和塑件的結構，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。（7） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部分，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。此次設計是采用簡單流道式，即通過在模具上直接打孔，并通過冷卻水而進行冷卻，是最常見的一種形式。10.2 冷卻系統的計算塑料傳給模具的熱量與自然對流到空氣中的模具溫度、輻射到空氣中的模具熱量及模具傳給塑料機的熱量的差值即為用冷卻水擴散的熱量
51、。忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬熱阻，可對模具冷卻系統進行初步和簡略的計 。17算根據設計要求，此注射模，用常溫（20）水座位模具冷卻介質，其出口溫度為25，并且冷卻水在通道內呈湍流狀態(tài)，模具寬度為 200mm,需設計冷卻水孔。1)單位時間內從型腔中散發(fā)出的總熱量（ ） ，由已知條件得，塑件的成型1=Q總周期 T70s每次需要的注射量G=n件 澆（46）28=230.36+28.54=86.56g查表可知，使用的塑料單位 =163kJ/kg,取 =163kJ/kg 進行計算，每小時需要sQs的注射次數N=3600/T=3600/70=52所以，從型腔內發(fā)出的總
52、熱量為：1=N*Gs總（47）= （kJ/h）2528.60137.對于圓筒類制品，實驗證明約 1/3 的熱量被凹模帶走，其余 2/3 的熱量由型芯帶走。即：1Q3凹 總（48）=1/3 733.7=244.6(kJ/h)2)求冷卻水的體積流量 :vq= v160CT-Q凹 出 進（ ）（49）= 4324.601.90(/min)1087(5)式中， 冷卻水的比熱容（J/Kg.K）,查表得 =4.187J/(kg. )C1C冷卻水的密度（Kg/ ）3冷卻水的出口溫度（） ，此處為 25t出冷卻水的進口溫度（） ，此處為 20進3）求冷卻水孔直徑根據體積流量，有表查找和冷卻水道要易于加工清理，
53、一般水道的孔徑為 10mm左右（不小于 8mm） ，在本設計中選冷卻水孔直徑 d=8mm。4）求冷卻水在水孔內的流速 v(m/s)V= 24vqd29（50）=421.903.78/min0.63/3s5)冷卻管壁與水界面的傳熱膜系數 3h= （513h0.8.24.1()195fvd） 式中，f與冷卻介質有關的物理系數。本設計中采用水冷卻，查手冊得 f=6.456)凹模冷卻管的總傳熱面積（）A 30.56QhT凹（52）7）求模具上應該開設的冷卻管道的總長度 L（m）由傳熱面積 A=dL 得0.56.203148Amd（53） 8）模具所需水管根數（n）201.LB（54） 由以上計算可知，
54、至少應在凹模上設 2 根水管動模上也需 2 根水管，一共需要 4 根水管。11 模具的試模與修模模具設計完成到大規(guī)模投入生產前還要進行試模和修模，以保證模具的質 。19量拭模中所獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種產品的特殊性。在初次拭模中我們最常遇到的問題是根據得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這些問題都要事先考慮，并提出相應的解決方案。3012 模具的三維實體圖模具整體圖31模具的整體透視圖32定模板動模板33模腳滑塊和下嵌塊34前、后頂板 動模座板12 結論本次設計，是多學科已學知識的一個綜合運用
55、，同時也是對自己大學四年所學理35論拿到生產實際中的的一次結合。通過這次設計，使我對注射模的設計有了一個更深刻的了解，同時對注射模的設計思路和過程有一個更清晰的總結、歸納。對自己的綜合能力也有了一個較大的提升。在這次設計中，我深深感受到，作為一名設計人員需要具備的知識和專業(yè)素養(yǎng)，使我對自己今后的發(fā)展方向有了更全面的認識。由于這次設計，時間比較倉促，很多細節(jié)難免考慮不周全，同時缺乏相關經驗，設計中存在一些缺點和不足，希望老師予以諒解、指正。在此次設計中，還用到相關的計算機繪圖軟件，使我對 Auto CAD 有了更熟練的運 。20用此模具運用了，側澆注和斜導柱側向抽芯，側澆注使生產的塑件表面質量提高，斜導柱側向抽芯提高了模具設計的難度和模具的復雜程度。但是，總體分析，這套模具難度對我們一個初次設計的畢業(yè)生還是具有挑戰(zhàn)性，我相信自己通過不斷的學習和積累，在今后的工作崗位上能做得更好。參考文獻1 陳言秋.注塑模具設計要點與圖例M.機械工業(yè)出版社，1999362 林慧國，馬紹彌.模具材料應用手冊M.機械工業(yè)出版社，20043 周鳳云.工程材料及應用手冊M.華中科技大學出版社，20024 趙
異型管接頭模具設計-管接頭注塑模設計
