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日期：2012 年 5 月3 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 周轉(zhuǎn)箱注塑模具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師 xxxxxxxxxxxxx
系 部 機(jī)電工程系
專 業(yè) wwwww與制造模具一班
姓 名 xxxxxxx
學(xué) 號(hào) xxxxxxxxxxxxxxx
2012年 5 月 3 日
周轉(zhuǎn)箱注塑模具設(shè)計(jì)
摘要：塑料周轉(zhuǎn)箱具有抗折，抗老化，承載強(qiáng)度大，拉伸，壓縮，撕裂，溫高，等特點(diǎn)。應(yīng)用熱流道技術(shù)、注射成型流動(dòng)分析軟件和液壓側(cè)向分型原理設(shè)計(jì)出周轉(zhuǎn)箱注射模，該模具結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作可靠，成型工藝容易控制，保證塑件質(zhì)量。利用熱流道技術(shù)設(shè)計(jì)注射模具能提高注射模具設(shè)計(jì)，制造的成功率，減少試模次數(shù)，減小修模量，提高塑件質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞： 注射模； 點(diǎn)澆口； 熱流道
目錄
1. 塑件原始資料的分析 ………………………………………………………………2
2. 塑件成型工藝規(guī)程編制……………………………………………………………3
2.1塑件工藝性分析………………………………………………………………3
2.1.1 原材料分析……………………………………………………………4
2．1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度，表面質(zhì)量分析……………………………4
2.2 注射量的計(jì)算 ……………………………………………………………4
2.3 最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算 ………………………………………5
2.4 鎖模力的計(jì)算………………………………………………………………5
2.5計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量……………………………………………………6
2.6 塑件注射工藝參數(shù)的確定…………………………………………………7
3. 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………8
3.1 分型面選擇…………………………………………………………………8
3.2 型腔的排列方式…………………………………………………………8
3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………8
3.3.1 澆口設(shè)計(jì)……………………………………………………………9
3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………10
3.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………11
3.4.1 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理…………………………………………………11
3.4.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………11
3.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………12
3.6 滑塊和導(dǎo)槽設(shè)計(jì)……………………………………………………………12
3.7 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………13
4. 模具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算……………………………………………………………14
5. 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算………………………………………………16
5.1 絕熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………16
5.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)………………………………………………………………16
6.注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核………………………………………………………18
6.1模具閉合高度…………………………………………………………18
6.2模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核…………………………………18
6.3 模具閉合高度校核…………………………………………………………18
6.4 開模行程校核………………………………………………………………18
6.4 工作原理……………………………………………………………………19
7.模具總圖………………………………………………………………………20
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
周轉(zhuǎn)箱模具設(shè)計(jì)
引言 隨著CAD∕CAM技術(shù)的逐步推廣以及數(shù)控機(jī)床加工機(jī)床的不斷普及，Pro\E軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用與塑料注射模的設(shè)計(jì)與制造中，并起義顯示出優(yōu)越性，為模具設(shè)計(jì)模塊提供方便而實(shí)用的工具，可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行模型檢驗(yàn)、分型建立、模具裝配等過(guò)程。借助軟件可以對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、加工過(guò)程、熔體在模具中流動(dòng)情況及模具工作過(guò)程中的溫度分布情況等進(jìn)行分析、模擬、修改和優(yōu)化,將問(wèn)題發(fā)現(xiàn)與正式之前,能大大縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量并降低生產(chǎn)成本。
塑料周轉(zhuǎn)箱以代替木質(zhì)周轉(zhuǎn)箱廣泛用于工廠生產(chǎn)車間中，，廣泛用于機(jī)械、汽車、家電、輕工、電子等行業(yè)，可用于盛放食品，清潔方便，零件周轉(zhuǎn)便捷、堆放整齊，便于管理。其合理的設(shè)計(jì)，優(yōu)良的品質(zhì)，適用于工廠物流中的運(yùn)輸、配送、儲(chǔ)存、流通加工等環(huán)節(jié)。 如啤酒周轉(zhuǎn)箱，牛奶周轉(zhuǎn)箱和生產(chǎn)車間大小周轉(zhuǎn)箱等。這些周轉(zhuǎn)箱生產(chǎn)尺寸大，需求量大，在原材料上選用流動(dòng)性較好，成本較低力學(xué)性能和耐熱性較好的高密度聚乙烯HDPE。
21世紀(jì)是環(huán)保世紀(jì)，環(huán)境問(wèn)題日顯重要，資源、能源更趨緊張，塑料周轉(zhuǎn)箱將迎來(lái)新的機(jī)遇，也將經(jīng)受嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為適應(yīng)新時(shí)代的要求，塑料周轉(zhuǎn)箱除要求能滿足市場(chǎng)包裝質(zhì)量和效益等日益提高的要求外，還進(jìn)一步要求其節(jié)省能源、節(jié)省資源。塑料周轉(zhuǎn)箱正向高機(jī)能、多功能性、環(huán)保適應(yīng)性、采用新型原材料，新工藝、新設(shè)備及拓寬應(yīng)用領(lǐng)域等方向發(fā)展。
1、塑件原始資料分析
當(dāng)前應(yīng)用于物流領(lǐng)域的周轉(zhuǎn)箱,如啤酒周轉(zhuǎn)箱、牛奶周轉(zhuǎn)箱、食品周轉(zhuǎn)箱、貨物周轉(zhuǎn)箱及各種生產(chǎn)車間用種類繁多工件周轉(zhuǎn)箱等已經(jīng)基本上采用塑料制造.通常這些周轉(zhuǎn)箱外形尺寸均較大,且要求較好的力學(xué)性能、耐低溫性能和耐候性。為了滿足這些要求,常用HDPE作為原料，并在塑件外表面四周和底部設(shè)計(jì)多條縱橫交錯(cuò)的加強(qiáng)筋，以增加其強(qiáng)度和剛度。對(duì)于箱類塑件的注射成型，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，往往會(huì)因?yàn)樗芗叽绱蟆⑿螤顝?fù)雜而采用一模一腔的點(diǎn)澆口模具；四側(cè)壁外表面的多條加強(qiáng)筋形成的與開幕方向垂直的側(cè)凹則需要采用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)成型。采用點(diǎn)澆口使得模具需要采用三板式結(jié)構(gòu)、順序脫模機(jī)以及自動(dòng)脫澆口機(jī)構(gòu)等，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外形尺寸大、鋼材耗用多、加工工時(shí)長(zhǎng)、模具成本高。對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)周轉(zhuǎn)箱塑件的注射模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析研究。
技術(shù)要求： 1、未標(biāo)注圓角R=3；
2、材料低中壓聚乙烯HDPE；
3、零件表面不得有毛刺。
圖1.1 周轉(zhuǎn)箱塑件圖紙
圖1.2 周轉(zhuǎn)箱三維圖
2、塑件成型工藝規(guī)程編制
2.1 塑件工藝性分析
2.1.1 塑件原材料分析
該塑件的材料采用HDPE低中壓聚乙烯，HDPE為無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭、的白色顆粒，熔點(diǎn)約130℃，熔化溫度220-260℃相對(duì)密度為0.941 -0.960g∕cm3,流動(dòng)性較好，具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定好，耐沖擊能力強(qiáng)，從成型的性能上看，該塑件材料熔體流動(dòng)性好，成型容易，但收縮率較大，約為1.5%-3.6%，還具有較強(qiáng)的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性材料。該塑料形狀大，凝固速度快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，且此塑料屬于熱敏性塑料，材料對(duì)溫度和壓力的變化都很敏感。HDPE的外表呈乳白色，在截面呈一定程度的半透明狀。HDPE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)化學(xué)品的特性，不吸濕具有良好的防水蒸汽性，HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介質(zhì)強(qiáng)度高，使其很實(shí)用與周轉(zhuǎn)箱，該塑件要具有極好的抗沖擊性，HDPE具有極好地沖擊性在常溫甚至在-40F的溫度下均如此很適合周轉(zhuǎn)箱的應(yīng)用。HDPE具有獨(dú)特的特性可以和添加劑和催化劑適當(dāng)結(jié)合。
2.1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度、表面質(zhì)量分析
1）結(jié)構(gòu)分析：從圖上分析，該零件總體形狀為長(zhǎng)方體，在兩邊有一個(gè)對(duì)稱分布的側(cè)凹槽尺寸為70X30，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，塑件外表面四周和底部設(shè)計(jì)多條縱橫交錯(cuò)的加強(qiáng)筋，以增加其強(qiáng)度和剛度。
2）尺寸精度分析：該塑件的重要的尺寸有：60+0.16 5900+0.27 2000+0.19 300+0.16 700+0.16側(cè)凹的尺寸700+0.16×300+0.16，尺寸精度為MT3級(jí)。該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸精度可以保證。
3）表面質(zhì)量分析：該零件的表面除要求沒(méi)有毛刺，內(nèi)部不能有導(dǎo)電雜質(zhì)外，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，因此比較容易實(shí)現(xiàn)。
2.2注射量的計(jì)算
注射量是是指注射機(jī)在對(duì)空注射的條件下，一次注射HDPE是所能達(dá)到的最大注射體積（或質(zhì)量）
螺桿式注射機(jī)注射其它塑料時(shí)的注射量計(jì)算：
n V1+V2≤0.8V3
V1為單個(gè)塑件的容積；
V2為澆注系統(tǒng)和飛邊所需要塑件容積;
V3為注射機(jī)額定注射量;
n為模具型腔數(shù);
對(duì)于規(guī)則的圖形可以通過(guò)相關(guān)的體積公式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于一些復(fù)雜或不規(guī)則的實(shí)體圖形通過(guò)PRO/E來(lái)實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算，對(duì)于該制品來(lái)說(shuō)屬于不規(guī)則實(shí)體，因此，不能直接通過(guò)體積計(jì)算來(lái)計(jì)算體積，必須借助相關(guān)軟件來(lái)計(jì)算體積。這里，借助PRO/E來(lái)實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算：
經(jīng)軟件計(jì)算V=3230400mm3 型腔數(shù)為1
2.3最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算
最大注射壓力是指注射過(guò)程中位于柱塞或螺桿前端的熔融塑料的壓力，用P表示。由于注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑料流動(dòng)特性、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和型腔的流動(dòng)阻力等影響因素，溶料進(jìn)入模腔時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于最大注射壓力。
有效注射壓力：PA=K.P
K為壓力損失系數(shù)，一般取值范圍為（1/4-1/2）
選注射機(jī)——注射機(jī)的最大注射壓力為P≥PM/K
PM熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力（20MPa-40MPa）在此取30MPa
P≥PM/K=30/(1/3)=90MPa
2.4鎖模力的計(jì)算
鎖模力是指注射過(guò)程中注射機(jī)能夠提供的防止模具打開的最大鎖緊力，用F表示。注射模從分型面張開的力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力;
即： F≥PM(n A1+A2)
A1.A2為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積;
PM為塑料熔體在模腔中平均壓力取30MPa
N為模具型腔數(shù)為1
A1+A2=254152mm2
F≥PM(n A1+A2)=7624.6KN
2.5 塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)，經(jīng)計(jì)算塑件的體積為3230400mm3;根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查到中低壓聚乙烯的密度ρ=0.960g／㎝3
故塑件的質(zhì)量為W=Ρv=3100.8g.
對(duì)于這類箱形塑件的注射成型，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，往往會(huì)因?yàn)樗芗叽绱?、形狀?fù)雜而采用一模一腔的點(diǎn)澆口模具，四側(cè)壁外表面的多條加強(qiáng)筋形成的與開模方向垂直的側(cè)凹則需要采用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)成型。采用點(diǎn)澆口
使得模具需要采用三板式結(jié)構(gòu)、順序脫模機(jī)構(gòu)、自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)，
采用一模一腔結(jié)構(gòu)，經(jīng)初步計(jì)算，型腔壓力為40MPa，鎖模力為7493KN，故選用SZ-3200／8000注射機(jī)。
注射機(jī)參數(shù)：
理論注射容積：3200cm3 螺桿厚度：105mm
注射壓力：165MPa 螺桿轉(zhuǎn)速：16-74r/min
鎖模力：8000KN 注射質(zhì)量：2855g
噴嘴球頭半徑：SR18mm 注射方式：螺桿式
最大模具厚度：1050mm 最小模具厚度：450mm
拉桿內(nèi)間距：970X970mm 模板最大開距：2025mm
最大成型面積：3800mm3 塑化能力：75g/s
模具定位孔直徑：Φ200H7 定位孔直徑：250mm
定位孔深度：50mm 注射速率：600g/s
模板行程：1000mm
2.6 塑件注射工藝參數(shù)確定
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)并參考工廠實(shí)際應(yīng)用的情況，HDPE的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：噴嘴溫度150-170℃ 模具溫度30-60℃
料筒溫度前段180-190℃ 中段180-200℃ 后段160-180℃
注射壓力70-100MPa 保壓壓力40-50MPa
注射時(shí)間0-5s 保壓時(shí)間15-60s 冷卻時(shí)間15-60s
成型周期40-140s
必須說(shuō)明的是，上述工藝參數(shù)再試模時(shí)需作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
3、 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇，模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局，澆注系統(tǒng)形式，澆口位置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
3.1分型面選擇
模具設(shè)計(jì)中分型面選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。該塑件對(duì)表面質(zhì)量無(wú)特殊要求。由于該工件周轉(zhuǎn)箱外形尺寸較大，因此宜選用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)。
為了使分型時(shí)塑料件能夠離開型芯而留在具有斜滑塊的定模型腔上，型芯的表面粗糙度等級(jí)應(yīng)取低一些、斜度取大一點(diǎn)，使塑料件與型芯之間的脫模阻力減小。為了減小澆注系統(tǒng)的高度，需將型芯設(shè)在動(dòng)模上、型腔設(shè)在定模上，以使塑料件留在動(dòng)模一邊。由于塑料件的外側(cè)壁上有側(cè)凹，可采用斜滑塊側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)成型，型芯則由塊斜滑塊組成。動(dòng)定模分型后，塑料件脫離型芯而留在動(dòng)模型芯上，再有推件板推動(dòng)塑件脫模。
分型面的選擇原則：
1）分型面應(yīng)便于塑件脫模：
Ⅰ、在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi)
Ⅱ、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯
Ⅲ、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位；
2）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量；
3）分型面的選擇應(yīng)有利于有利于排氣 ；
4) 避免模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；
5）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
6）應(yīng)有利于側(cè)向分型與抽芯；
7）應(yīng)有利于防止溢料；
8）應(yīng)盡量使成型零件便于加工；
．2 確定型腔的排列方式
因?yàn)樵撍芗叽绱?，形狀?fù)雜所以采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)，這種排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)置側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。
3．3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩類。我們?cè)谶@里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
3.3．1 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它起著調(diào)節(jié)控制料流速度，補(bǔ)料時(shí)間，防止倒流及在多型腔中起著平衡進(jìn)料的作用。澆口位置的選擇應(yīng)注意以下問(wèn)題：
（1）應(yīng)避免熔體破裂
（2）澆口應(yīng)設(shè)置在塑件最大壁厚處。
（3）應(yīng)有利于排氣
（4）應(yīng)有利于減少熔接痕和提高熔接痕強(qiáng)度，澆口數(shù)量越多，熔接痕也越多。
（5）防止型芯變形
（6）考慮塑件的收縮變形及分子取向與考慮塑件的外觀。
1）選1個(gè)澆口：在塑件底部外表面中心設(shè)一個(gè)澆口，澆口凝料與塑件可以從一個(gè)分型面取出模具結(jié)構(gòu)為兩板式，比較簡(jiǎn)單。但工件周轉(zhuǎn)箱的長(zhǎng)度為590mm 寬度為300mm，高度為200mm，經(jīng)計(jì)算，流動(dòng)比為250，接近HDPE 許用流動(dòng)比的最大值，可能會(huì)出現(xiàn)充不滿、缺料現(xiàn)象。借助注射成型流動(dòng)分析軟件進(jìn)行分析知，當(dāng)注射壓力為100MPa時(shí)，熔體充模時(shí)間為4.89s，但熔體到達(dá)塑件的長(zhǎng)邊和短邊口部中點(diǎn)的時(shí)間差2s，型腔壓力差值達(dá)到36.5MPa，因此工件周轉(zhuǎn)箱選一個(gè)澆口注射成型時(shí)會(huì)出現(xiàn)較多的如填充時(shí)間不均，壓力損失大而分布不均，熔體的填充性不好，塑件質(zhì)量不易控制等問(wèn)題，最終造成注射成工藝難以調(diào)節(jié)，成型塑件質(zhì)量較差，所以需要改變澆口設(shè)計(jì)方案以解決上述問(wèn)題。
2）選2個(gè)澆口。為了減小流動(dòng)比和使?jié)部诘剿芗L(zhǎng)、短邊口部中點(diǎn)的熔體流程相等，現(xiàn)增加1 個(gè)澆口。經(jīng)計(jì)算，兩澆口之間的距離為360mm，位置分布 如圖所示。改為雙澆口后，分流道的厚度較厚，由澆口到長(zhǎng)邊中點(diǎn)的流程減短，熔體的流動(dòng)比減為210，小于HDPE 的許用流動(dòng)比，能使熔體充滿型腔。再用注射成型流動(dòng)分析軟件進(jìn)行分析知，在注射壓力仍為100MPa 的條件下，熔體充模時(shí)間為4.86s，熔體到達(dá)塑件長(zhǎng)、短邊口部中點(diǎn)的時(shí)間幾乎無(wú)差別，型腔壓力差僅為9MPa，塑件的充填性能很好，不會(huì)出現(xiàn)缺料、澆不足以及溢邊等現(xiàn)象。注射成型時(shí)，通調(diào)整成型工藝，熔體能平衡充模，可得到優(yōu)質(zhì)塑件。
圖3.3.1澆口
經(jīng)比較，該模具決定選用2個(gè)澆口。
3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
當(dāng)澆口位置和數(shù)量確定后，則應(yīng)當(dāng)考慮澆注系統(tǒng)類型對(duì)模具結(jié)構(gòu)的影響。
1）普通流道澆注系統(tǒng)。選用普通流道澆注系統(tǒng)，該模具只能采用點(diǎn)澆口。為了脫出澆口凝料，還必須增加1個(gè)分型面，則模具結(jié)構(gòu)為三板式，需采用順序脫模機(jī)構(gòu)。為了方便地脫出澆口凝料，還需要在定模上增加脫澆口凝料的推出機(jī)構(gòu)，這就使模具結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，制造成本高，工人取件操作繁雜，成型周期增長(zhǎng)。
2）熱流道澆注系統(tǒng)。選用熱流道澆注系統(tǒng)，成型時(shí)對(duì)流道板進(jìn)行加熱，使流道內(nèi)物料一直保持熔融狀態(tài)，開模取件時(shí)，只取出塑件，而無(wú)流道凝料。這樣一來(lái)，澆口的數(shù)量對(duì)模具結(jié)構(gòu)無(wú)影響，模具仍可采用兩板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，加工容易，生產(chǎn)中工人取件操作也簡(jiǎn)單，成型周期短，生產(chǎn)效率高，而且注射、保壓壓力傳遞好，塑件質(zhì)量高，因此決定選用熱流道澆注系統(tǒng)。
綜上所中述該模具用2個(gè)澆口，熱流道澆注系統(tǒng)。
3.4.抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.1抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理
動(dòng)、定模分型時(shí)，滑塊設(shè)在定模上，側(cè)向分型時(shí)利用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，一邊帶動(dòng)塑件脫離凹模底板，一邊進(jìn)行側(cè)向分型。由于注射機(jī)前固定板上無(wú)頂出機(jī)構(gòu)，所以利用模具的斜導(dǎo)柱驅(qū)使側(cè)向分型機(jī)構(gòu)動(dòng)作，這時(shí)側(cè)向分型機(jī)構(gòu)一邊帶動(dòng)塑件脫離凹模底板，一邊實(shí)現(xiàn)側(cè)向分型。
3.4.2抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于塑件底部和四周存在側(cè)孔，所以本結(jié)構(gòu)采用斜導(dǎo)柱和滑塊抽出側(cè)型芯。把四個(gè)導(dǎo)柱固定在定模板上，而滑塊放在定模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)。這樣，在A-A分型面開模的同時(shí)，即抽出了側(cè)芯又脫出了塑件，使塑件包裹在主型芯上，然后用托模板將塑件脫出。
1） 確定抽芯距： 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度，抽芯的安全系數(shù)3-5mm。
S抽=h+（3-5）
h為塑件側(cè)孔深度或側(cè)凸臺(tái)高度
所以S抽=33+（3-5）=37mm
2) 確定斜導(dǎo)柱傾角： 斜導(dǎo)柱的傾角是抽斜芯機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接關(guān)系。 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模力傳給側(cè)型芯或側(cè)向成型塊，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成分型和抽芯動(dòng)作。這類側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作安全可靠，加工制作方便，是設(shè)計(jì)和制造注射模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)常用的機(jī)構(gòu)，但它的抽芯力和抽芯距受模具結(jié)構(gòu)的限制。
斜導(dǎo)柱的傾角一般取α=15°-20° 本例中選取α=20°
抽拔力F=chp(φcosα-sinα)
式中α為側(cè)型芯的脫模斜度; φ為塑料的摩擦系數(shù),通常取0.15-0.2;h為側(cè)型芯成型部分的高度;c為側(cè)型芯成型部分的截面周長(zhǎng);p為塑件對(duì)側(cè)型芯單位面積的包裹力,一般取(0.8-1.2)X107Pa。
3）確定斜導(dǎo)柱的尺寸： 斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度，可按設(shè)計(jì)資料的有關(guān)公式計(jì)算，據(jù)查去斜導(dǎo)柱的直徑d=20mm。斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度可根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜導(dǎo)直徑及斜角大小決定。
3.5.推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種出塑件的機(jī)構(gòu)成為推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的分類分多，我們采用的是混合分類中的一種：推桿一次脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最為常用的一種，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中比較實(shí)用和直觀。所謂一次脫模就是指在脫模過(guò)程中，推桿就需要一次動(dòng)作，就能完成塑件脫模的機(jī)構(gòu)。
設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
（1）結(jié)構(gòu)可靠：機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度。
（2）保證塑件不變形、不損壞。
（3）保證塑件外觀良好。
（4）盡量使塑件留在動(dòng)模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。
周轉(zhuǎn)箱，箱體內(nèi)孔形狀簡(jiǎn)單，這就使得型芯的形狀簡(jiǎn)單，凹模的形狀復(fù)雜。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)增大型芯的拔模斜度，減小表面粗糙度值；減小凹模底部加強(qiáng)筋的拔模斜度和增大其表面粗糙度值，并把側(cè)向分型機(jī)構(gòu)設(shè)在凹模底部一邊，脫模時(shí)，將塑件留在凸模上。該模具根據(jù)澆注系統(tǒng)的選擇，將型芯設(shè)在動(dòng)模，型腔設(shè)在定模，在動(dòng)、定模分型時(shí)，塑件留在動(dòng)模一側(cè)。再利用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，一邊側(cè)向分型，一邊脫出塑件，用推桿推出托模板，使塑件包裹在主型芯上，然后用推件板將塑件脫出，實(shí)現(xiàn)塑件脫模。
圖3.5推件板
3.6 滑塊和導(dǎo)槽設(shè)計(jì)
1）滑塊和側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì)。 本模具中側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要是用于成型零件的側(cè)向孔，由于側(cè)向孔尺寸較小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問(wèn)題，采用組合式結(jié)構(gòu)。型芯與滑塊的連接采用鑲嵌方式。
2）滑塊的導(dǎo)槽方式。 為了使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和整體導(dǎo)向槽的形式。為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向槽和滑塊采用配磨、配研的裝配方法。
3.7成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：本例中模具采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)，本例分流道和澆口設(shè)計(jì)要求，分流道和澆口均設(shè)計(jì)在凹模鑲塊上。
2)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：凸模主要是與凹模結(jié)合構(gòu)成模具型腔。由于本塑件尺寸較大，為了便于機(jī)械加工和節(jié)約貴重鋼材，將凸模單獨(dú)加工后，再鑲?cè)肽０逯小?
圖3.7-1定模板
圖3.7-2型腔 4、模具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算
本例中成型零件工作尺寸均采用平均計(jì)算。平均收縮率Scp，平均制造公差δ。
經(jīng)查表的HDPE的收縮率Smin=1.5%;Smax=3.6%,
故平均收縮率Scp=（1.5%+3.6%）/2=2.55%
考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有的條件，模具制造公差δz=Δ／3。
模具型芯和型腔工作尺寸計(jì)算。
凹模（型腔）徑向尺寸：
LS=59000.27
LM=(LS+LSSCP-3/4Δ)+ δz0
=(590+590x2.55%-3/4Δ)+0.27/30
=605.0640.090
凹模（型腔）深度尺寸：
HM=20000.19
HM=(HS+HSSCP-2/3Δ) + δz0
=(200+200X0.0225-2/3X0.19)0+0.19/4
=205.22700.045
凸模（型芯）高度尺寸：
hs =19400.19
Hm=(hs+hsscp-3/4Δ)0-δz
=（194+194x0.0255-3/4x0.19）0-0.045
=199.0820-0.045
凸模（型芯）徑向尺寸：
Ls=584 +0.270
Lm=(ls+lsscp-2/3Δ) 0-δz
=(584+584x0.0225-2/3x0.27)-0.27/3 0
=599.072-009 0
側(cè)型芯的徑向尺寸：
Ls=7000.16
Lm=(ls+lsscp32/3Δ) 0-δz
=(70+70x0.0255-2/3x0.16)0-0.16/3
=71.8910-0.05
側(cè)型芯的深度尺寸:
Hs=3000.16
Hm=(hs+hsscp-3/4Δ)0-δz
=(30+30x0.0255-3/4x0.16) 0-0.16/3
=30.8850-0.05
5、模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
5.1絕熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
絕熱流道模具與普通模具相比，主要是澆注系統(tǒng)不同。其中關(guān)鍵問(wèn)題是絕熱流道的設(shè)計(jì)。
設(shè)一個(gè)塑件的質(zhì)量約為W=1800g，注射時(shí)間為t=5s,查資料得HDPE熔體的比容積V=1.22cm3/g。
其普通主流道流率
QW=WV/L=1.22X1800/5=439.2 cm3/g
絕熱竹流道的平均直徑一般是普通主流道直徑的2-3倍
D主=1.27x3x=1.27x3x =29mm
考慮到分流道的流動(dòng)速度，使分流道的流率為主流道流速的1/2，則
Q分=239.2/2=219.6 cm3/g
分流道的直徑：
D分=1.27x3x =1.27x3x=23mm
由于主流道和分流道的截面尺寸和塑件的厚度相比，尺寸較大，澆注系統(tǒng)不冷卻，而塑件的型腔和型芯部分可以通過(guò)冷卻。所以，在冷卻過(guò)程中，澆注系統(tǒng)僅外層形成一層固體塑料的保溫層，內(nèi)芯層仍處于熔融狀態(tài)，只有長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，內(nèi)芯層的溶料才凝固，所以在處理模具結(jié)構(gòu)是必須從分流道初設(shè)計(jì)一個(gè)分型面，在正常工作時(shí)，此分型面與模具兩端的鉸鏈扣緊，不能打開。只有停機(jī)時(shí)，打開鉸鏈，才能清理出澆注系統(tǒng)凝料。
5.2 塑料模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
HDPE塑料的模具溫度為50-95℃。設(shè)定模具平均溫度為72.5℃，用22℃的水做模具的冷卻水質(zhì)，其出口溫度為25℃.需要除去的總熱量為：
Q=m1 [Cp(T1-T2)+L ]
式中，m1為單位時(shí)間注入模具的塑料質(zhì)量;
Cp為塑料質(zhì)量定壓熱容；
T1為塑料注射溫度;
T2為模具表面溫度：
L為塑料的熔化的潛熱。
則帶走熱量所需冷卻水質(zhì)量為：
M=Q/K(T3-T4)
式中， M為通過(guò)模具的冷卻水質(zhì)量；
K為傳熱系數(shù);
T3為出水溫度；
T4為如水溫度。
冷卻水直徑：
d=
式中；m為通過(guò)模具的冷卻水的質(zhì)量；
ρ冷卻液體的密度
l為冷卻水道長(zhǎng)度：
d為冷卻水道直徑。
6、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
6.1模具閉合高度的確定
根據(jù)支承與固定零件的設(shè)計(jì)中提供的數(shù)據(jù)，確定：
定模座板H1=50mm 定模板H2=250mm 動(dòng)模板H3=240mm
支撐板H4=30mm 動(dòng)模座板H5=50mm
根據(jù)推注行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊H6=260mm
所以模具閉合高度：
H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=880mm
6.2 模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核
為了使注射模具能夠順利安裝在注射機(jī)上并產(chǎn)生出合格的塑件，設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須校核柱設(shè)計(jì)與模具安裝部分的相關(guān)尺寸，因?yàn)椴煌吞?hào)及尺寸的注射機(jī)，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。
模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注射機(jī)模板尺寸的拉桿距相適應(yīng)：
模具長(zhǎng)X寬﹤拉桿面積 即 700X900＜970X970
故滿足要求。
6、3模具閉合厚度校核
本模具的閉合高度為H=880mm，SZ-3200/8000型注射機(jī)所允許的模具最小閉合高度為450mm，最大閉合高度為1050mm，即模具滿足：
Hmin≤H≤Hmax的安裝條件
6、4開模行程校核
開模行程是指模具開合模過(guò)程中，注射機(jī)移動(dòng)模板的移動(dòng)距離。選注射機(jī)時(shí)，其最大開模行程必須大于取塑件或其他要求時(shí)所需的開模距離。所選注射機(jī)為SZ-3200/8000型，其最大行程與模具厚度無(wú)關(guān)，故注塑機(jī)開模行程應(yīng)滿足下式：
S≥H1+H2+(5-10)mm
式中：S為注射機(jī)最大開模行程;
H1為推出距離，由模架可知，大小為260mm;
H2為包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，大小為300mm;
因?yàn)镾=1100mm
H1+H2+(5-10)=260+300+10=570＜S故滿足要求。
6.5 模具工作原理
模具冷卻到80℃左右，開始A-A分型，由于塑件在冷卻過(guò)程中的收縮，使之包裹在主型芯上，塑件隨主型芯一起運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，兩邊的滑塊8在斜導(dǎo)柱18的作用下抽出側(cè)孔，當(dāng)脫模低板運(yùn)動(dòng)到注射機(jī)的頂出桿位置是，在頂桿作用下，脫模板17將塑件脫出，完成一個(gè)成型周期。
7、模具總圖
1- 澆口套； 2-定位壞； 3-定模座板； 4-推料板；5-定模固定板； 6-澆口； 7-型腔； 8-側(cè)型芯；9-支撐板； 10-墊塊； 11-螺釘； 12-推桿固定板； 13-動(dòng)模座板； 14-推板； 15-推桿；16-動(dòng)模板；
17-推件板； 18-斜導(dǎo)柱；19-冷卻水道；20-導(dǎo)套
3
結(jié)論
周轉(zhuǎn)箱塑件屬于大中型塑件，設(shè)計(jì)時(shí)利用PRO/E軟件進(jìn)行分析能提高模具設(shè)計(jì)制造的成功率，保證塑件質(zhì)量。采用熱流道技術(shù)，可優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，縮短成型周期。
該模具在設(shè)計(jì)、制造和成型加工中具有以下特點(diǎn)：
1） 簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以將三板式模具簡(jiǎn)化兩板式模具。
2） 成型操作簡(jiǎn)單，每次成型只須取出塑件，無(wú)流道凝料可取，塑件不用后處理，縮短了成型周期，提高生產(chǎn)率。
3） 減少了廢料生成，提高塑件質(zhì)量。
4） 流道部分不用增加熱源，利用塑料具有絕熱的性能和熱敏特性，就能達(dá)到式塑料在流道心部保持熔融狀態(tài)。
5） 降低模具生產(chǎn)成本。
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致 謝
三年的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，在外求學(xué)經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟，對(duì)在過(guò)去的日子里曾給予過(guò)我鼓勵(lì)、幫助的人們我滿懷感激，時(shí)刻沒(méi)有忘記。所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來(lái)的生活。
整整一個(gè)月的時(shí)間我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品終于完成了。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成,我要大力感謝我們的指導(dǎo)老師——曹老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、和藹大度的學(xué)者風(fēng)范一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。我們對(duì)曹老師耐心細(xì)致的講解、給我們提供相關(guān)的材料表示大力的感謝。可以說(shuō),沒(méi)有曹老師這位負(fù)責(zé)的指導(dǎo)老師,我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也不可能這樣順利的完成。老師不僅從一開始就非常關(guān)注我們的設(shè)計(jì),而且在她很忙的情況下還幫我們指導(dǎo),我們對(duì)此衷心的感謝!同時(shí)還要感謝三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師,沒(méi)有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我們順利完成。通過(guò)三年課程的認(rèn)真學(xué)習(xí)，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上利用所學(xué)東西順利進(jìn)行并完成了設(shè)計(jì)。在此，對(duì)曹老師以及三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師，表示我最真誠(chéng)的尊敬和最誠(chéng)摯的感謝。
在此，感謝我們的指導(dǎo)老師——曹老師在百忙之中給予我們作品的悉心指點(diǎn)與幫助。感謝她為我們指點(diǎn)迷律、出謀劃策。同時(shí)，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計(jì)中給予我的幫助！謝謝！
并向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠(chéng)的謝意。
向在百忙之中評(píng)閱本方案并提出寶貴意見的各位評(píng)委老師表示最誠(chéng)摯的謝意，同時(shí)向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝他們工作順利，萬(wàn)事如意！
由于本人的學(xué)識(shí)水平、時(shí)間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善。
最后向三年來(lái)教過(guò)我、幫助我的所有老師和關(guān)心我的同學(xué)表示我最真誠(chéng)的謝意！