PE塑料外殼注塑模具設(shè)計(jì)

PE塑料外殼注塑模具設(shè)計(jì),pe,塑料,外殼,注塑,模具設(shè)計(jì) 摘 要 本次模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容是“外殼注射模的設(shè)計(jì)”。通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較，最終設(shè)計(jì)一副注塑模，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是外殼注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)外殼塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。對(duì)外殼的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的單分型面注射模具。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到外殼的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞：外殼，注塑模，分型面 目 錄 摘 要 1 引 言 2 1 塑件工藝分析 3 1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 3 1.2 塑件的材料特征 4 1.2.1 PE塑料 4 1.2.3 主要性能 5 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) 7 3 注射機(jī)及模架的選用 9 3.1 注射機(jī)的選用 9 3.2 模架的選用 9 3.3 模架周界尺寸選擇 10 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 4.1 制品成型位置及分型面的選擇 11 4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局 11 4.3 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 12 4.4分流道的形狀及尺寸 14 4.5 澆口的形狀及其位置選擇 16 4.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 4.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 4.8 拉料桿的形式選擇 19 4.9 模具排氣槽設(shè)計(jì) 19 5 模具型腔、型芯的有關(guān)計(jì)算 20 5.1 型腔工作尺寸計(jì)算 20 5.2 型芯的工作尺寸計(jì)算 20 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 23 6.1 最大注射量校核 23 6.2 鎖模力校核 23 6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 23 6.5 開模行程校核 24 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 25 7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 25 7.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 26 7.3 冷卻水體積流量的計(jì)算 26 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 28 8.1 零件的技術(shù)要求 28 8.2 總裝技術(shù)要求 28 9 模具裝配圖及工作原理 30 參考文獻(xiàn) 31 摘 要 本次模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容是“外殼注射模的設(shè)計(jì)”。通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較，最終設(shè)計(jì)一副注塑模，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是外殼注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)外殼塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。對(duì)外殼的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的單分型面注射模具。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到外殼的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞：外殼，注塑模，分型面 目 錄 摘 要 1 引 言 2 1 塑件工藝分析 3 1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 3 1.2 塑件的材料特征 4 1.2.1 PE塑料 4 1.2.3 主要性能 5 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) 7 3 注射機(jī)及模架的選用 9 3.1 注射機(jī)的選用 9 3.2 模架的選用 9 3.3 模架周界尺寸選擇 10 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 4.1 制品成型位置及分型面的選擇 11 4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局 11 4.3 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 12 4.4分流道的形狀及尺寸 14 4.5 澆口的形狀及其位置選擇 16 4.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 4.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 4.8 拉料桿的形式選擇 19 4.9 模具排氣槽設(shè)計(jì) 19 5 模具型腔、型芯的有關(guān)計(jì)算 20 5.1 型腔工作尺寸計(jì)算 20 5.2 型芯的工作尺寸計(jì)算 20 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 23 6.1 最大注射量校核 23 6.2 鎖模力校核 23 6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 23 6.5 開模行程校核 24 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 25 7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 25 7.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 26 7.3 冷卻水體積流量的計(jì)算 26 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 28 8.1 零件的技術(shù)要求 28 8.2 總裝技術(shù)要求 28 9 模具裝配圖及工作原理 30 參考文獻(xiàn) 31 引 言 近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占的比例越來越大。我國(guó)大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展并已開始進(jìn)入實(shí)用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開始應(yīng)用。從模具使用角度來說，要求高效，自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個(gè)重要特點(diǎn)就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)近年來一直以每年13％～15％左右的增長(zhǎng)速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對(duì)模具的要求也越來越高。面對(duì)市場(chǎng)的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場(chǎng)上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國(guó)具體情況，學(xué)習(xí)國(guó)外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要從實(shí)用、簡(jiǎn)單型的角度出發(fā)，并結(jié)合學(xué)校里現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在滿足其性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還滿足其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低、操作維護(hù)方便等。在使用過程中也真正體現(xiàn)了實(shí)用性。 1 1 塑件工藝分析 1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 外殼在我們生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。此次設(shè)計(jì)的外殼的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要是在外殼的底部打長(zhǎng)條形的間隙，這樣可以讓積累在里面的水自然流出省去人工進(jìn)行操作，也可以提高外殼的使用壽命。為滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。澆口的分流道位于分型面上，而澆口卻斜向開設(shè)在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的頂端部注入型腔，因而塑件表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 \ 塑件表面質(zhì)量：Ra0.32 塑件顏色：白色 塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕跡,塑件允許最大脫模斜度。 1.2 塑件的材料特征 1.2.1 PE塑料 1、PE介紹 （1）聚乙烯是高分子有機(jī)化合物，由乙烯聚合而成，分為低分子量和高分子量?jī)煞N，低分子量的一般呈液體狀，無色、無味，不溶于水，密度為0．92克／厘米3，可做潤(rùn)滑油和涂料；高分子量的一般呈固體狀，乳白色，熱塑性大，手摸有蠟感，密度在0．92～0．96克／厘米3之間。它耐腐蝕，絕緣性能好。高密度的聚乙烯具有剛性、硬度和機(jī)械強(qiáng)度大的特性，可以做容器、管道，也可以做高頻的電絕緣材料，用于雷達(dá)和電視。它不溶于水，吸水性很小，就是對(duì)一些化學(xué)溶劑，如甲苯、醋酸等，也只有在70℃以上溫度時(shí)才略有溶解。但是微粒狀的聚乙烯，可以在15℃～40℃之間隨溫度的變化熔化或凝固，溫度升高時(shí)熔化，吸收熱量；溫度降低時(shí)凝固，放出熱量。又因?yàn)樗亢苄?，不易潮濕，有絕緣性能，因此是很好的建筑材料。把微粒狀的聚乙烯摻在水泥中，可做墻壁和地板。利用它在正常溫度吸熱熔化和放熱凝固的特性，房間溫度升高時(shí)，它就熔化吸收熱量；溫度降低時(shí)它就凝固放出熱量。這樣就可以使房間溫度保持穩(wěn)定。因此是一種較好的儲(chǔ)熱材料。根據(jù)它的其他特性，這種建筑材料還有防漏電、防熱、防潮和防腐蝕的作用 （2）物化性能 PE是典型的非極性、低結(jié)晶型的高分子材料。在注塑中最常用的有LDPE和HDPE兩種樹脂。 ? ?PE樹脂的吸水率很低(<0.01%)，而且微量水分對(duì)制品的外觀及性能無顯著影響，因此，完整包裝的樹脂在注塑前不必干燥。必要時(shí)，可在70～80℃下干燥1～2h。 ? ????為保證制品具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，通常選用MFR值稍低的牌號(hào)，而對(duì)于強(qiáng)度要求不高、薄壁、長(zhǎng)流距的制品，MFR值可選擇大些分子量分布寬流動(dòng)性好的PE。 ? ????PE的熔點(diǎn)不高，熔點(diǎn)明顯，熔程較窄(3～5℃)；但在成型過程中，出于結(jié)晶晶核的熔融需吸收大量的熱量，故料筒實(shí)際溫度要比熔點(diǎn)高。一般情況下，PE注塑時(shí)選用的料筒溫度，主要是以PE的密度高低和熔體流動(dòng)速率值的大小為依據(jù)，此外，與注塑機(jī)的類型、制品的形狀等有關(guān)。LDPE的料筒溫度可控制在140～180℃，HDPE則控制在180～220℃。PE易熱氧化，分解溫度在300℃以上。成型時(shí)注射壓力的選取，主要是根據(jù)熔體的流動(dòng)性、制品壁厚及形狀等而定。由于PE在熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性好，因此，加工時(shí)可采用較低的注射壓力，一般為60～80?MPa；而對(duì)于一些薄壁、長(zhǎng)流距、形狀復(fù)雜、窄澆口的制品和模具，注射壓力應(yīng)適當(dāng)提高至120?MPa左右。雖然提高注射壓力可降低制品收縮率，但過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)溢料，導(dǎo)致制品內(nèi)應(yīng)力增加。 （3）注塑工藝 PE注射速率選擇中速或慢速，而不宜采用高速注射。因?yàn)樵诟咚僮⑸溥^程中，PE有熔體破裂傾向。保壓時(shí)間一般在10～30s。 模具溫度高低對(duì)PE制品的性能有較大影響。模溫高，熔體冷卻速率慢，制品的結(jié)晶度提高，但制品的收縮率也明顯增加；而模溫低，熔體冷卻速率快，制品的透明性、韌性提高，但內(nèi)應(yīng)力也隨之增加，制品易翹曲變形。加工時(shí)，模溫的選擇與PE的密度有關(guān)，通常，LDPE的模溫為35～60℃，HDPE為50～80℃。 ????PE制品的成型周期，除要有適當(dāng)?shù)某淠r(shí)間和冷卻時(shí)間外，還應(yīng)有足夠的保壓時(shí)間，以彌補(bǔ)因熔體收縮而產(chǎn)生的缺料、氣泡、凹痕等缺陷。 ????PE制品一般需要進(jìn)行熱處理。必要時(shí)，可在80℃的各種介質(zhì)中處理1～2h，然后緩慢冷至室溫。 聚乙烯的成型特點(diǎn)介紹 1、結(jié)晶料、吸濕性小; 2、流動(dòng)性極好，溢邊值0.02mm左右，流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感； 3、可能發(fā)生熔融破裂，與有機(jī)溶劑接觸可發(fā)生開裂； 4、加熱時(shí)間長(zhǎng)則發(fā)生分解、燒傷; 5、冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻;宜設(shè)冷料穴，模具應(yīng)有冷卻系統(tǒng); 6、收縮率范圍大，收縮值大、方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對(duì)收縮率影響大，應(yīng)控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定; 7、宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應(yīng)快，保壓充分; 8、不宜用直接澆口，易增大內(nèi)應(yīng)力，或產(chǎn)生收縮不勻，方向性明顯增大變形，澆口周圍部位的脆性增加，應(yīng)注意選擇進(jìn)料口位置，防止產(chǎn)生縮孔，變形; 9、質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時(shí)可強(qiáng)行脫模 1.2.3 主要性能 a、機(jī)械性能：強(qiáng)度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也?。ǜ邷貤l件下也極少有變化）； b、耐熱老化性：增強(qiáng)后的UL溫度指數(shù)達(dá)120~140℃（戶外長(zhǎng)期老化性也很好）； c、耐溶劑性：無應(yīng)力開裂； d、對(duì)水穩(wěn)定性：遇水易分解（高溫、高濕環(huán)境下使用需謹(jǐn)慎）； e、電氣性能： 1、絕緣性能：優(yōu)良（潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件的理想材料）； 2、介電系數(shù)：3.0-3.2； 3、耐電弧性：120s f、成型加工性：普通設(shè)備注塑或擠塑。由于結(jié)晶速度快，流動(dòng)性好，模具溫度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件時(shí)，僅需幾秒鐘，對(duì)大部件也只要40-60s即可。 塑料成型工藝參數(shù)： 模具溫度：50℃--70℃ 噴嘴溫度：180℃--190℃ 料筒溫度：前段溫度：200℃--210℃ 中段溫度：210℃--230℃ 后段溫度：180℃--200℃ 注射壓力：70—90MPa 注射機(jī)類型：螺桿式 保壓壓力：50--70 MPa 噴嘴形式：直通式 注射時(shí)間：3—5S 保壓時(shí)間：15—30S 冷卻時(shí)間：15—30S 成形周期：40—70S 后處理：紅外線烘箱 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) 為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，用較低的尺寸公差精度等級(jí)。 表3 塑件有關(guān)尺寸精度等級(jí)參數(shù) 基本尺寸/mm 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 6 7 8 公差數(shù)值/mm --3 0.04 0.06 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 0.46 3—6 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 6--10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 10--14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 14--18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.24 0.40 0.48 0.80 18--24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.56 24--30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 30--40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.00 40--50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 65-85 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.0 1.6 85-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1..2 1.8 100-120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.0 1.4 2.0 120-140 0.28 0.38 0.56 0.76 1.1 1.5 2.2 3、表4可查得模具加工時(shí)的各尺寸工差。 3 注射機(jī)及模架的選用 3.1 注射機(jī)的選用 由工件可得其質(zhì)量為18g，因?yàn)椴捎靡荒６坏纳a(chǎn)方式，所以二個(gè)塑件的總質(zhì)量為36g，可計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積為8.5cm3 由公式所以： 選用XS-ZY-125型臥式注射機(jī)，其性能參數(shù)如下： 額定注射量： 注射壓力： 鎖模力： 最大注射面積： 最大開模行程： 模具最大厚度： 模具最小厚度： 拉桿間距： 噴嘴半徑： 噴嘴圓弧半徑： 3.2 模架的選用 我國(guó)目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有12個(gè)；另外還制訂了塑料注射模具的標(biāo)準(zhǔn)模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）兩種。《中小型模架》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560，并規(guī)定模架的形式為品種型號(hào)，即基本型，A1、A2、A3和A4四個(gè)品種。 表5 四種模架的組成、功能及用途 型號(hào) 組成、功能及用途 A1型 定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，與推桿推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)。 A2型 動(dòng)、定模均采用兩塊模板，與推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)，可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具 A3型 定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。 A4型 動(dòng)、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。 根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A4型模型適用于本次模具的設(shè)計(jì)，故選用A4模架。 3.3 模架周界尺寸選擇 根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為：×，再根據(jù)所選取的模架規(guī)格可通過標(biāo)準(zhǔn)模架。表查得上、下模板的厚度為，墊板厚度為。 33 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 制品成型位置及分型面的選擇 選擇分型面時(shí)的考慮方向： 〈1〉 塑件開模后留在動(dòng)模上 〈2〉 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 〈3〉 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 〈4〉 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 〈5〉 使塑件易于脫模 根據(jù)以上的分型面選擇的原則：本塑件的分型面選擇在塑件的最下面，這樣有利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整體將在脫模后留在動(dòng)模側(cè)，而對(duì)于推桿的設(shè)計(jì)，將采用塑件的底面形狀（圓弧度）的面積，這樣既增大了推出力，又減小了推桿的痕跡的存在 圖3 分型面的選擇圖 4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局 與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔應(yīng)收更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。 型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長(zhǎng)短、注射能力、模具成本等要求來考慮。 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n，即 式中 F――注射機(jī)額定鎖模力（N） p――型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） 、――分別為澆注系統(tǒng)和單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2） 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數(shù)原則上部超過4個(gè)，生產(chǎn)中如果交貨允許，根據(jù)上述公式估算，采用一模兩腔。 圖4 型腔排列圖 因?yàn)橐荒６?，所以塑件的尺寸為豎直方向 澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻，迅速地輸入型腔，使型腔內(nèi)氣體及時(shí)排出，并且將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部分，從而得到組織緊密的制品。 4.3 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 主流道設(shè)在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機(jī)噴噴嘴在同一軸線上，其為一圓錐孔，其小頭正對(duì)注射機(jī)的噴嘴。因噴嘴外形為球面，所以主流道小頭孔端的外形應(yīng)為一凹球面。為了配合緊密，防止溢料，凹球面的半徑應(yīng)比噴嘴的球面半徑略大 。 主流道襯套的材料常用T8A、T10A制造，熱處理后硬度為50—55HRC。主流道襯套與定模板采用H7/m6的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用H9/m9的過渡配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向定位移動(dòng)，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。 主流道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題： （1） 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 。 錐角 粗糙度與噴嘴對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑。 （2） 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設(shè)計(jì)成可拆卸的襯套，以便選 用優(yōu)質(zhì)材料單獨(dú)加工和熱處理。 （3） 襯套大端高出定模端面，并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。 （4） 主流道襯套與塑料接觸面較大時(shí)，由于腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設(shè)計(jì)定住 。 （5） 直角式注射機(jī)中，主流道設(shè)計(jì)在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設(shè)計(jì)成粗的圓柱形。 主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式： 由公式得： 式中 ——主澆道大頭直徑 ——流經(jīng)主澆道的熔體體積 注射量為 60 ——因熔體材料而異的常數(shù) 塑料種類 PS PE/PP PA PC POM CA K值 2.5 4 5 1.5 2.1 2.25 故 圖5 主流道襯套圖 表6定位環(huán)的尺寸參數(shù) d1 16 20 25 30 d 注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1） D 與注射機(jī)定位孔間隙配合 SR 注射機(jī)噴嘴球面半徑+（1～2） 主流流道的大頭直徑確定為，因?yàn)樾《酥睆奖茸⑸錂C(jī)噴嘴直徑大（0.5-1），由上知注射機(jī)噴嘴直徑為，所以可得主流道小端直徑為，主流道錐度一般取，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算可知錐度為4o ,所以符合主流道的選取范圍。 4.4分流道的形狀及尺寸 分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u形、半圓形、矩形；分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能的短，少?gòu)澱鄣臏p少壓力損失和熱量損失；分流道的表面粗糙度為。 表7分流道截面形狀和特征比較 截面形狀 特征 熱量損失 加工性能 流動(dòng)阻力 效果 圓形 小 較難 小 最佳 U形 較小 易 較小 良 矩形 大 易 大 不良 通過以上截面形狀的對(duì)比，顯然圓形截面形狀效果最佳，為此選用U形截面形狀。 多腔模中，分流道的排布： 1.平衡式和非平衡式： 平衡式：分流道的形狀尺寸一致。 非平衡式：a、靠近主流道澆口尺寸設(shè)計(jì)得大于遠(yuǎn)離主流道的澆口尺寸。 b、分流道不能太細(xì)長(zhǎng)，太細(xì)長(zhǎng)，溫度，壓加體大會(huì)使離主流道較遠(yuǎn)的型腔難以充滿。 c、一般需要多次修復(fù)，調(diào)理達(dá)到平衡。 d、即使達(dá)到料流和填充平衡，但材料時(shí)間不相同，制品出來的尺寸和性能有差別，對(duì)要求高的制品不宜采用。 e、非平衡式分布，分流道長(zhǎng)度短 。 f、如果分流道較長(zhǎng)，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進(jìn)方向稍征長(zhǎng)作冷料穴，使冷料不致于進(jìn)入型腔。 g、分流道和型腔布置時(shí)，要使用塑件投影面積總重心與注塑機(jī)鎖模力的作用線重合。 U形分流的側(cè)面斜角常取5o—10o，此取斜角為6o 。 分流道截面形狀采用U形且平衡分布，因?yàn)閳A形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進(jìn)料，從而保證塑件質(zhì)量。 圖6 U形分流道截面尺寸圖 4.5 澆口的形狀及其位置選擇 澆口的作用是使料流加速，并控制襯料時(shí)間，控制料流狀態(tài)。常用的截面形狀有圓形和矩形兩種。流口不僅對(duì)塑件熔體的流動(dòng)性和充模特征有關(guān)，而且與塑件的成形質(zhì)量有著密切的關(guān)系。因此澆口的形式與塑料品種要相互適應(yīng)。根據(jù)各種澆口的特征比較可以看出點(diǎn)澆口的各種優(yōu)越性能，其澆口特征如下： 點(diǎn)澆口的特征： 1.形狀簡(jiǎn)單，便于加工，而且尺寸精度容易保證 2.試模時(shí)，發(fā)現(xiàn)不適當(dāng)，容易及時(shí)修改 3.能相對(duì)獨(dú)立的控制充填速度與封閉時(shí)間 4.可用于各種塑料 5.對(duì)于殼體類塑件，流動(dòng)填充效果較佳。 基于塑件的特點(diǎn)和點(diǎn)澆口的特征來看選擇點(diǎn)澆口。 點(diǎn)澆口的直徑計(jì)算公式 式中 ——點(diǎn)澆口的直徑 ——系數(shù)，依塑料種類而異 ABS=0.7 塑料種類 PVC PE/PS ABS PC POM PVAV n值 0.9 0.6 0.8 0.7 0.7 0.8 ——依塑件壁厚而異，系數(shù)為0.2 ——型腔表面積 故 ， 表8 點(diǎn)澆口尺寸參數(shù) 塑件厚度 塑料種類 澆口位置的選擇 盡量縮短流動(dòng)距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng)減少熔痕；有利于型腔氣體的排出。 圖7 澆口位置 4.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)動(dòng)定模合攏后就構(gòu)成了型腔，為了保證動(dòng)定模合攏時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)——合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時(shí)，都有一個(gè)唯一的準(zhǔn)確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 圖8 導(dǎo)柱導(dǎo)套配合形式圖 4.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一個(gè)將塑件從模腔中推出的動(dòng)作，模具上完成這一動(dòng)作機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。 推出機(jī)構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動(dòng)作的導(dǎo)向及和模時(shí)推遲推出零件復(fù)位的零件。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，不發(fā)生誤動(dòng)作，和模時(shí)要正確復(fù)位。 推板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：推板一般適用于塑料制品比較高，難于脫模的塑料注射模具。推扳與凸模接觸部分應(yīng)設(shè)有一定的斜度，一般為~，這樣可減少推板與凸模壁的摩檫. 推管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):根據(jù)該塑件的特性,推管須和其它推出元件聯(lián)合使用.才能夠合理的推出.使用推管的優(yōu)點(diǎn)是推出動(dòng)作均勻、可靠、塑料制品上不留明顯痕跡。 對(duì)于大塑件而言，因?yàn)槠鋬?nèi)型腔有兩個(gè)圓孔，所以使用一般的推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)等滿足不了塑件脫模的要求，為此大塑件的脫模方式采用側(cè)陷槽脫出機(jī)構(gòu)，側(cè)陷槽是指塑件在非開模方向上的凸出或凹進(jìn)部位，這些部位在脫模時(shí)必須采用特殊的方法，推出側(cè)凹陷機(jī)構(gòu)分為用成形嵌件推出，用內(nèi)傾滑塊脫出，用內(nèi)斜銷及滑塊脫出等多中方式。 根據(jù)本產(chǎn)品的成型特點(diǎn)考慮，采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求，采用六根推桿推出。 復(fù)位零件的確定 為了使推出元件合模后能回到原來的位置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，推出 機(jī)構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧，對(duì)于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮，選用復(fù)位機(jī)構(gòu)。 4.8 拉料桿的形式選擇 拉料桿可分為球形拉料桿、z形拉料桿和薄片式拉料桿，根據(jù)對(duì)各種拉料桿的對(duì)比分析和對(duì)本模具成型特點(diǎn)考慮用z形拉料桿。 圖9 z形拉料桿尺寸及形狀圖 拉料桿的材料為T8，進(jìn)行熱處理時(shí)頭部硬度為HRC50~55,配合部分粗糙度為Ra0.8um。 4.9 模具排氣槽設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能順利地排出，塑件會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫式表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化，為此設(shè)置排氣槽是很有必要的，通常排氣槽設(shè)計(jì)有多種方式，通過對(duì)模具型腔的研究，采用利用配合間隙排氣的方式為最優(yōu)，因此在分型面與模板間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為0.03。 5 模具型腔、型芯的有關(guān)計(jì)算 5.1 型腔工作尺寸計(jì)算 模具型腔是模具和塑件的接觸處其尺寸的公差直接影響了塑件工作的性能和表面的粗糙度，為此工件的型腔尺寸應(yīng)做到在保證工件的質(zhì)量的前提下有足夠的加工余量。 由公式得 因?yàn)椋簩?duì)于塑件 式中 ——塑件形狀最大尺寸 ——塑件的平均收縮率 ——塑件的尺寸公差 —— 模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3——1/6 由公式得 因?yàn)椋?對(duì)于塑件高度尺寸模具設(shè)計(jì) ——塑件最高方向最大尺寸 故 5.2 型芯的工作尺寸計(jì)算 模具的型芯和型腔一樣也是和塑件直接接觸，其加工要求和型腔基本上是相同的，但是型芯的加工要保證和塑件的內(nèi)型腔相同，其制造公差和型芯相反取負(fù)偏差。 由公式得 因?yàn)椋簩?duì)于塑件100mm尺寸的模具設(shè)計(jì)： ——塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸 故 公式得 因?yàn)椋簩?duì)于塑件尺寸的模具設(shè)計(jì) ——塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸 故 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 6.1 最大注射量校核 注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量80% 由公式得 所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) 式中——注塑機(jī)的最大注塑量：?jiǎn)挝? ——注塑機(jī)的體積，單位 該產(chǎn)品：V塑件=34.78 ——澆注系統(tǒng)體積，單位 該產(chǎn)品：=8.50 故 所以 選擇注塑機(jī)的注塑量為：125。故：滿足要求 。 6.2 鎖模力校核 由公式得 > ——熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力（70—90 Mpa）80％ ，選取型腔內(nèi)壓力的 平均值為35Mpa ，所以，計(jì)算得582 KN 。 ——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計(jì)算為14000mm2 ——注塑機(jī)的額定鎖模力 故 ＞ =815KN 所以選定的注塑機(jī)為：900KN 滿足條件 6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 即 模具長(zhǎng)x寬＜拉桿間距 6.5 開模行程校核 我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： > H1——推出距離 單位 H2——包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位 S機(jī)——注射機(jī)最大開模行程 故 滿足要求 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量,使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi),并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通,無滯留部位. 7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算 式中 ---冷卻回路總表面積， ----單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量， ---單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，，值可查表； ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， ----模具成形表面的溫度，℃; --- 冷卻水的平均溫度，℃ 。 ABS成形時(shí)放出的熱量 故 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計(jì)算 式中 ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，; -----冷卻水在該溫度下的密度， ----冷卻水的流速，; -----冷卻水孔直徑, -------與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 值查表7.1 表9 水的值與其溫度的關(guān)系 平均水溫/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.05 故 7.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 冷卻回路總長(zhǎng)度可用下式計(jì)算 式中 -----冷卻回路總長(zhǎng)度，; -----冷卻回路總表面積，; -----冷卻水孔直徑，。 故 確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于14，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2時(shí)，水孔直徑可取10——14。本模具取10 。所以由模具的長(zhǎng)度可知需要排布8根水道才滿足冷卻水道長(zhǎng)度要求。 7.3 冷卻水體積流量的計(jì)算 塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對(duì)流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空氣中的模具熱量及模具傳給注射機(jī)熱量的差值，即為用冷卻水?dāng)U散的模具熱量。假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可由公式計(jì)算： 式中 -------冷卻水體積流量，; -------單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量，; --------單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，; -------冷卻水比熱容，; --------冷卻水的密度， -------冷卻水出口處溫度，℃ -------冷卻水入口處溫度，℃ 。 當(dāng)注射成形工藝要求模具溫度在80℃以上時(shí)，模具必需有加熱裝置，由于ABS注射成形工藝要求模具溫度在50—70℃，因此模具中不用設(shè)置加熱裝置即可滿足需要。 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 8.1 零件的技術(shù)要求 塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件。模具成形零件 材料和熱處理要求，優(yōu)先按表10內(nèi)容選用。 表10 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度參數(shù) 零件名稱 模具材料 熱處理硬度 牌號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) HBS HRC 型腔、型芯定模鑲件、動(dòng)模鑲件、活動(dòng)鑲件 Q235 GB699 216—260 40—45 4Cr GB3077 216—260 40—45 40CrNiMOA GB3077 216—260 40—45 3Cr2Mo GB1299 預(yù)硬狀態(tài)35—45 4Cr 5MoSiV1 GB1299 246—280 45—55 3Cr13 GB1220 246—280 45—55 8.2 總裝技術(shù)要求 表11 總裝技術(shù)要求 條目編號(hào) 條目?jī)?nèi)容 1 定模（式定模板）與動(dòng)模（式動(dòng)模應(yīng)板）安裝平面的平行度按GB/T12555.2和GB/T125556.2規(guī)定 2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)定、動(dòng)模安裝面（式定、動(dòng)模座半安裝面）的垂直度按GB/T12555.2和GB/T125556.2 3 模具所有活動(dòng)部分應(yīng)保證位置準(zhǔn)確動(dòng)作可靠，不得有歪斜和卡滯現(xiàn)象。要求固定的零件不得相對(duì)竄動(dòng) 4 塑件的嵌件或機(jī)外脫模的成形零件在模具上安放位置應(yīng)定位準(zhǔn)確、安放可靠，具有防止錯(cuò)位措施 5 流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接、鑲拼處應(yīng)密合，澆注系統(tǒng)表面粗糙度為Ra≤0.8um 6 熱流道模具，其澆注系統(tǒng)不允許有樹脂泄露現(xiàn)象 7 滑塊運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，合模后鑲塊應(yīng)壓緊，接觸面積不少于3/4，開模后定位準(zhǔn)確可靠 8 合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合，成形部位的固定鑲件配合處應(yīng)緊密貼合，其間隙應(yīng)小于塑料的額最大不落料間隙，其值應(yīng)符合如下規(guī)定： 塑料流動(dòng)性 好 一般 較差 塑料間隙/mm ＜0.03 ＜0.05 ＜0.08 9 冷卻加熱（不包括電加熱）系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 10 氣動(dòng)式液壓系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 11 電氣系統(tǒng)應(yīng)絕緣可靠，不允許有漏電式短路現(xiàn)象。 12 在模具上裝有吊環(huán)螺釘時(shí)，應(yīng)用符號(hào)GB825的規(guī)定。 13 分型面上應(yīng)盡可能避免有螺釘式銷釘?shù)拇┛祝悦夥e存溢料。 9 模具裝配圖及工作原理 工作原理：注射機(jī)從噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在定模上的主澆道進(jìn)入模具，再由分澆道及澆口進(jìn)入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補(bǔ)縮和冷卻定型后開模。開模時(shí)，注射機(jī)開合模系統(tǒng)便帶動(dòng)動(dòng)模后退，這時(shí)動(dòng)模和定模兩部分從分型面分開，塑件包在凸模7上隨動(dòng)模一起后退，拉料桿15將主澆道凝料從澆口套6中拉出。當(dāng)動(dòng)模退到一定位置時(shí)，安裝在動(dòng)模內(nèi)的推出機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂出裝置的作用下，使推桿18和拉料桿15分別將塑件及澆注系統(tǒng)的凝料從凸模7和冷料穴中推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次模具注射。 參考文獻(xiàn) [1] 虞傳寶.冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [2] 張如彥.塑料注射成型與模具.北京.中國(guó)鐵道出版社，1987 [3] 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編著.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).模具手冊(cè)之二第二版.北京工業(yè)出版社，1994 [4] 閻亞林.塑料模具圖冊(cè).北京.高等教育出版社，2004 [5] 葉偉昌.刀量模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [6] 齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計(jì)與制造.北京.高等教育出版社，2004 [7] 付利.塑料模具技術(shù)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [8] 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答辯發(fā)言 （25%） 答辯提問 （35%） 答辯教師簽名 評(píng)語： 評(píng)定等級(jí)：＿＿＿ 答辯委員會(huì)簽名： 年 月 日