垃圾桶底座模具結構設計與評價（doc 51頁）.doc

1、摘要摘要 本畢業(yè)設計論文詳細記錄了分類垃圾桶底座熱流道模具的設計全過程。 本文主要內容包括：垃圾桶的改進方案、制品的選材、制品的工藝分 析、注射機的選擇及校核、熱流道澆注系統的設計、脫模機構的設計、成 型零件和結構零件的設計以及相關尺寸的計算校核、排氣系統及溫控系統 的設計、模具材料的選擇等注射模設計中的關鍵問題。其中熱流道澆注系 統的設計是本次畢業(yè)設計的重點。 此外，本文中還包括一篇文獻綜述。 關鍵詞關鍵詞 ：垃圾桶底座 熱流道 注射機 注射模具 AbstractAbstract The thesis of the graduate design notes the whole design

2、 processes of the hot runner mould for the rubbish bin pedestal in details. The thesis mainly includes: the improving method of the rubbish bin, the selecting material of the product, the technical analysis of the product, the option and check of the injector machine, the design of hot runner system

3、, the design of the ejection mechanism, the design of the moulding parts and makeup parts ,as well as some key problem in injection mould design. Such as: the calculations of the related sizes, exhausting system and temperature control system, the choices of the mould materials. And the emphases of

4、this design is the design of the hot runner system. Besides, this thesis includes a literature summary . Keywords： rubbish bin pedestal hot runner system injector machine injection mould 目錄目錄 摘要摘要.I ABSTRACTABSTRACT.II 目錄目錄.III 引言引言.1 第一章第一章 塑件工藝分析及模具結構方案的確定塑件工藝分析及模具結構方案的確定.3 1.1 塑件工藝分析.3 1.2 確定模具結構

5、方案.7 1.3 選擇注塑成型設備并進行校核.8 第二章第二章 澆注系統的設計和排溢系統的設計澆注系統的設計和排溢系統的設計.11 2.1 澆注系統的選定.11 2.3 排氣系統的設計.18 第三章第三章 成型零部件尺寸的設計及校核成型零部件尺寸的設計及校核.19 3.1 塑件精度及影響因素.19 3.2 成型零部件尺寸的計算.20 第四章第四章 模具結構設計模具結構設計.25 4.1 標準模架的選擇 .25 4.2 凹模型腔的強度.25 第五章第五章 推出機構的設計及校核推出機構的設計及校核.29 5.1 模具對脫模機構的要求.29 5.2 脫模力的計算.29 5.3 脫模力的具體計算.30

6、 5.4 推板的設計.33 第六章第六章 冷卻系統設計冷卻系統設計.34 6.1 冷卻系統的設計原則.34 6.2 冷卻系統的簡易計算.34 6.3 冷卻回路的確定.37 第七章第七章 模具材料的選擇模具材料的選擇.38 7.1 材料的選擇選擇原則.38 7.2 成型零件的材料選擇.38 7.3 其它模具零件材料的選擇.39 第八章第八章 模具的論述與評價模具的論述與評價.40 8.1 模具的動作原理.40 8.2 模具的結構特點.42 8.3 模具的經濟評價.42 結束語結束語.43 參考文獻參考文獻.44 引言引言 近年來我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè) 中約占30%

7、左右。且隨著我國國民經濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高， 對模具工業(yè)提出了越來越高的要求。以前傳統的注塑模具及其生產出來的 產品已不能滿足當前人民的需要了。于是一些新型的注塑模技術以其優(yōu)良 的產品質量、低的注射成本、高的生產效率等優(yōu)點不斷應用于當今模具行 業(yè)，興起了新一波的制造業(yè)高潮。熱流道技術正是其中的一種，且隨著科 技的進步越來越廣泛地應用到現代模具行業(yè)中。 熱流道成型是指從注射機噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài)，在 每次開模時不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統中的熔料可在再一 次注射時被注入型腔。該系統一般由噴嘴、熱流道板、溫控器和加熱元件 熱流道加熱元件等幾部分組成。 它的優(yōu)點有

8、： 1. 縮短制件成型周期，因沒有流道系統冷卻時間的限制，制件成型固化 后便可及時頂出，許多用熱流道模具生產的薄壁零件成型周期可在5S 以內。 2. 節(jié)省塑料原料，在純熱流道模具中因沒有冷澆道，所以無生產費料， 這對于塑料價格貴的應用項目意義尤其重大。 3. 減少廢品，提高產品質量，在熱流道模具成型過程中，塑料熔體溫度 在流道系統里得到準確地控制，塑料可以更為均勻一致的狀態(tài)流入各 模腔，其結果是品質一致的零件，熱流道成型的零件澆口質量好，脫 模后殘余應力低，零件變形小。 4. 消除后續(xù)工序，有利于生產自動化，制件經熱流道模具成型后即為成 品，無需修剪澆口及回收加工冷澆道等工序，有利于生產自動化

9、。 5. 擴大注塑成型工藝應用范圍，許多先進的塑料成型工藝是在熱流道技 術 6. 基礎上發(fā)展起來的，如PET 預成型，在模具中多色共注，多種材料共 注工藝。 第一章第一章 塑件工藝分析及模具結構方案的確定塑件工藝分析及模具結構方案的確定 1.1 塑件工藝分析塑件工藝分析 1.1.1 塑件塑件結構特點及工藝性結構特點及工藝性 重量 378 g 密度 0.91g/cm3 材料 PP 體積 4153 厚度 2mm 投影面積約為：500cm2 圖 1-1 該塑件為垃圾桶的底座?，F在市場上用于家庭或辦公室的垃圾桶均為 單桶式，它的不足是不能將垃圾分類，最終造成環(huán) 境的污染，及可回收材料的浪費。因此，我們

10、立足于這一不足點，將 垃圾桶進行改進，使其成為綠色環(huán)保性的雙桶式垃圾桶。兩桶成對稱分布， 高度為 65mm，壁厚 2mm，其加強筋部分均為 3，且高度均為 1，最大 投影面積為 50000mm2。制件的外表面的光潔度要求比較高，內表面的精度 低些，塑件精度外表面選 MT2 級，內表面選 MT3 級。 該垃圾桶的底座只有兩個部位尺寸要求嚴格，即與桶身相配合的 10 個小凸臺、裝腳踏板的 4 個小孔。并且在安裝的過程中，均是強制壓入。 其它部位可由設計者，根據材料的節(jié)省、模具加工的難易、模具設計的方 便性自行進行修改。從制件的結構來看， 2厚的制品必須在工藝上考慮 其充模能力。此外該制件的造型有點

11、，這是一大難點，這可能會給后面的 零件及模具圖的表達帶來困難。 1.1.2 塑件材質及成型工藝性塑件材質及成型工藝性 該塑件所采用材料為：聚丙烯（PP） 。它來源廣泛，合成工藝較簡單、 密度小、價格低、加工成型容易。拉伸強度、壓縮強度等都比低壓聚乙烯 高，還有很突出的剛性和耐折疊性，以及優(yōu)良的耐腐蝕性和電絕緣性。但 沖擊性能不足，低溫條件下易脆裂，且成型收縮率較大，熱變形溫度不高， 但可以通過改性改善。 它主要的成形特性如下： 1.結晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬長 期接觸易發(fā)生分解。 2.流動性極好，溢邊值 0.003mm 左右。 3.冷卻速度快，澆注系統及冷卻系統應散熱緩

12、慢。 4.成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、方 向性強。 5.注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更 明顯，模具溫度低于 50以下塑件不光澤，易產生熔接不良， 流痕；90以上易發(fā)生翹曲、變形。 6.塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應力集中。 表 1-1 聚丙烯成型條 1.1.3 填寫工藝卡填寫工藝卡 表 1-2 塑件工藝卡片 產品名稱零件名稱 分類垃圾桶 底座 設備型號 產品圖號零件圖號 SJ-00XS-ZY-1000 材料名稱聚丙烯收 縮 率材 料 預 處 理 材材料牌號 PP 1.02.5%干燥 7085 后段160170 中段200220 塑料名稱聚丙

13、烯 料筒 溫度 （） 前段180200 縮寫 PP 注射壓力 （MPa） 70120 注射成形機類型螺桿式注射時間（s）05 密 度（g/cm3）0.900.91保壓時間（s）20 60 比 容（ml/g ） 1.92 冷卻時間（s）1550 收縮率（ % ）1.02.5總周期 （s）40120 噴嘴溫度（）170190 螺桿轉速 （r/min） 48 溫度（） 7085 干燥 時間 （h） 2 適用注射機類型 螺桿式 柱塞式均可 模具溫度（）4080后處理無 零件凈重 378g 零件毛重 380g 每模總重 380g料 備 注 噴嘴溫度180190填充時間1735s注射量:380g 模具溫度

14、5080成型時間2530s 壓力： 100150MPa 工 藝 參 數成型溫度185230取件時間815s 注射速度： 100180cm3/s 原料準備核對原料生產廠家原料要預熱先烘干 模具準備模具需通冷卻水循環(huán) 成型過程 - 生產操作 - 成形后處理修邊并進行后處理 模具名稱 分類垃圾桶底座熱 流道模具 每模件數 1 備 注 工 藝 規(guī) 程 模具圖號 PJ0108-00 件 數大批量 工 人 等 級單 位 工 時班 產技 術 定 級 熟練工人 職 責簽 字日 期 工 藝 員彭靜 2006.6.0 6 工藝組長 審 核更 改 標 記 更 改 單 號 數 簽 字 日 期批 準 1.2 確定模具結

15、構方案確定模具結構方案 1.2.1 參考方案參考方案 方案一：普通的冷流道澆注系統，單分型面，直澆口設計。 方案二：采用熱流道澆注系統。單分型面，點澆口設計。 1.2.2 方案的方案的確定確定 方案一： 設計容易，成本低。但由于壁厚較薄，形狀復雜，可能有充不滿的情 況發(fā)生。并且由于冷料穴及凝料的存在，不僅降低了原材料的使用率，而 且大大降低生產效率，操作繁雜，實現不了自動化生產，故淘汰此方案。 方案二： 采用熱流道澆注系統,成本比傳統的冷流道澆注系統高。但由于熱流 道系統消除了多余的廢料，也就消除了這些廢料給模具帶來的多余熱量， 縮短制件成型周期，制件成型固化后便可及時頂出， 從而可使生產效率

16、 提高 10 左右。并且消除了后續(xù)工序，有利于生產自動化，制件經熱流 道模具成型后即為成品，無需修剪澆口及回收加工冷澆道等工序，有利于 生產自動化，從而提高勞動生產率。 經過綜合考慮，采用方案二較好。 1.2.3 分型面的確定分型面的確定 分開模具能取出塑件的面，稱作分型面。分型面的方向盡量采用與注 塑機開模成垂直方向，并滿足分型面取在最大輪廓處，并且不影響制件外 表面的光潔度。分析制件的結構，最終將分型面選擇在沿加強筋布置的位 置。 1.2.4 型腔數目的確定型腔數目的確定 為了使模具注塑機相匹配以提高生產率和經濟性，并保證塑件精度， 模具設計時因合理確定型腔數目。模具型腔數量的確定主要是根

17、據制品的 投影面積、幾何形狀、制品精度、批量以及經濟效益來確定的。該塑件結 構較復雜，且流程比較長，兩邊成對稱分布。根據分析與經驗，選擇兩邊 的中心位置進澆。所以我們選用一模一件。 1.3 選擇注塑成型設備并進行校核選擇注塑成型設備并進行校核 各種型號的注塑機安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。設計磨具時 應校核的主要項目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模 板的平面尺寸和模具安裝用螺釘孔位置尺寸等。 1.3.1 塑件制品體積的計算塑件制品體積的計算 塑件的體積與注塑機的選擇密切相關，通常我們先通過塑件體積來計 算來初選注塑機，然后通過鎖模力等對所選的注塑機進行校核。 塑件體積為 4

18、153， 預選 1000cm3的注射機，其型號為 XS-ZY-1000。 1.3.2 選擇注射機選擇注射機 根據 V注及 T計，并綜合考慮注射機的塑化能力，公稱注射量，公稱注 射壓力，工程鎖模力，安裝模具的有效空間，頂出形式及頂出行程，移模 行程等等，選用型號為 XS-ZY-1000 的注塑機。 國產注塑機 XS-ZY-1000 技術規(guī)格 標稱注射量 cm3 1000 螺桿直徑 mm 85 注射壓力 MPa 121 注射行程 mm 360 螺桿轉速 r/min 21、27、35、40、45、65、83 注射時間 s 3 注射方式 螺桿式 合模力 104N 450 最大成型面積 cm 1800

19、模板最大行程 mm 700 模具最大厚度 mm 700 模具最小厚度 mm 300 拉桿空間 mm 650550 合模方式 兩次動作液壓式 推出形式 中心及兩側推出（350） 電動機功率 KW 40、5.5 螺桿驅動功率 KW 13 加熱功率 KW 16.5 噴嘴球半徑 mm 18 噴嘴孔半徑 mm 7.5 定位圈尺寸 mm 150 機器外形尺寸 m 3.671.742.38 設備產地 上海塑機廠 1.3.3 注塑機校核注塑機校核 1.注射壓力的計算及較核 注射壓力的較核是檢驗注射成型機的最大注射壓力能否滿足制品成 型的要求，因此注射機的最大注射壓力要大于制件所要求的注射壓力。 由以上 PP

20、的性能可知 PP 的注射壓力為 70120MPa，而我們所選擇的 注射機的注射壓力為 121 MPa。因此我們可得所選的注射機滿足制件的 要求。 2.鎖模力的計算及較核 當高壓的塑料熔體充滿型腔時，在模具型腔內會產生一個沿注射機軸 向的很大的推力，力圖使模具沿分型面漲開，其值等于塑件和流道系統在 分型面上總面積乘以型腔內塑料壓力。這個力應小于注塑機的額定鎖模力 F。否則在注射成型時會因鎖模不緊而產生溢邊跑料的現象。 型腔內的塑料熔體的推力 T推（N）可按下式計算 T推AP平均Akp0 式中 T推型腔內塑料熔體沿注射機軸向的推力 N； A塑件和澆注系統在分型面上的投影面積 mm2； P平均型腔（

21、及流道）內塑料熔體的平均壓力，MPa；（中小型制 件一般取 2040 Mpa） ；取 30 Mpa； P0 注射壓力，MPa k壓力損耗系數，隨塑料的品種、注射機的形式、噴嘴的阻力、 流道阻力等因素變化，取值范圍為 1/32/3。 經計算塑件和流道系統的投影面積約為 50000 mm2 F05000030=1500000N=150104N450104N（合模力） 因此，我們可得所選的注射機滿足制件成型的要求。 3.開模行程的校核 開模行程與塑件推出距離的校核取出制件所需的開模距離，必須小 于注塑機的最大開模距離。塑件的總厚度約為 65mm 左右，頂出距離最 大為 20mm 左右即可，加上模具的

22、總厚度 526，而注塑機的最大開模 行程為 700 mm，該模具又為熱流道（無凝料） 。所以，開模行程與塑件 推出距離相匹配。 第二章第二章 澆注系統的設計和排溢系統的設計澆注系統的設計和排溢系統的設計 2.1 澆注系統澆注系統的選定的選定 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，它具 有傳質傳壓和傳熱的功能，對制品質量影響很大 。它的設計合理與 否，直接影響著模具的整體結構及其工藝操作的難易。傳統的冷流道模具， 熔融的塑料原料在被注入型腔前就已在流道中降溫，致使其粘度增高，流 動性降低，導致注塑壓力較大，增大了產品的內應力，從而出現產品變形、 表面性能和力學性能降低等方面的問

23、題。而熱流道模具具有改善產品質量 、節(jié)省塑料原材料能 、節(jié)約能源、 提高生產效率等優(yōu)點。并且隨著科 技的不斷進步，熱流道模具將越來越廣泛地應用在塑料模具行業(yè)當中。因 此我們采用熱流道模具。 2.22.2 流道的設計與定位圈的設計流道的設計與定位圈的設計 2.2.12.2.1 主流道設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出 的熔體導入分流道或型腔中。此模具為一模一件，且主流道直接開在塑件 幾何中心，但由于它兩邊對稱，我們另開分流道。主流道的形狀為圓錐形， 以便于熔體的流動和流道的清理。 主流道設計要點如下： 1）主流道通常設計成圓錐形，其錐角 24 度，對流動性較差的塑

24、料 可取 36 度，以便于凝料從主流道中拔出。內壁表面粗糙度應在 Ra0.8m 以下，拋光時沿軸向進行。在這里我們采用 2 度。 2）為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對 接處應制成半球形凹坑，其半徑 R2=R1+（12）mm，其小端直徑 d1=d2+（0.51）mm。凹坑深取 h=35mm。根據我們所選注射機 的型號我們取 R2=20，d1=9.29，h=3。 3）為減小料流轉向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角 半徑 r=13mm。 4）在保證塑料良好成型的前提下，主流道 L 應盡量短，否則將增多 流道凝料，且增加壓力損失，使塑件降溫過多而影響注射成型。 通常主

25、流道長度由模板厚度確定，一般取 L60mm。 其三維圖及二維圖如圖 2-1，2-2； 圖 2-1 圖 2-2 2.2.2 定位環(huán)的設計定位環(huán)的設計 定位圈根據所選注射機確定出大端外徑 D=150mm，且安裝后大端要高 出定模端面 H=510mm，這里 H=7mm，起定位作用。 2.2.3 熱流道澆注系統的設計熱流道澆注系統的設計 1.澆口位置的確定 澆口位置需根據塑件的幾何形狀結構特征技術和質量要求及塑件 的流動性能等因素綜合加以考慮。根據這個塑件本身的結構特點，將其定 在塑件兩邊中心的位置上。 2.熱流道尺寸計算 熔體在高溫時的比熔較固體時高，而且隨熔體的溫度而變化。澆道內 的靜壓力因塑料品

26、種而異，此值可用斯賓塞方程計算。 即：（P1+P2） （V-）=RT 因此 21 P TR V P 式中 P1熔體在澆道中所首的外部壓力，取 P1=121 Mpa； P2熔體的內壓，查表得 P2=25.3 MPa； V熔體在澆到中的比容 cm3/g； 熔體在絕對溫度為零度時的比容，查表得 =0.992cm3/g； R修正的氣體常數，查表得 R=0.229 Mpa cm3/(gk)； T熔體的絕對溫度 220+273=493K； 將以上各參數代入上式得： gcm /764 . 1 992 . 0 3 . 25121 4930.229 V 3 取注射時間為 3S,塑料制件質量 W 為 4150.9

27、=373.5g 其容積流率 為 scm t WV Q/62.219 3 5 . 373764 . 1 3 主流道容積流率scmQQ/21.219 3 主 分流道容積流率和澆口容積流率 scmQQQ/61.109 2 1 3 澆分 主流道直徑 mmQD827 . 1 3 主主 分流道直徑 mmQD1273 . 2 3 分分 點澆口直徑 mmQD2467 . 0 3 澆澆 3.熱流道板的加熱形式 熱流道板的加熱采用外加熱形式。流道板內安裝加熱棒對整個流道板 （包括流道）進行加熱，其三維圖及二維圖如圖 2-3，2-4所示，具體 尺寸見零件圖： 圖 2-3 圖 2-4 采用外加熱方法，流道內熔體流動路

28、徑是無障礙物的圓形截面，熔體 在流道內流動順暢，很少有殘留物，調換不同顏色的塑料時，只需將其中 熔料全部置換既可，停機后再啟動時不需要清理流道中的凝料，只需控制 加熱器的開關既可。但是，由于熱流道板的溫度高，應采取與模具其它部 分隔熱的措施，如利用空氣隙進行隔熱等。在熱流道板與模板之間用墊塊 支撐，可以減少接觸面積，減少傳熱量，但接觸面積上所受的壓力卻因之 增大。所以必須使用高強度的材料，如不銹鋼或高鉻鋼，因為它的熱傳導 率低，而且強度高。注意空氣隙的距離應不小于 8 mm。 4.熱流道板加熱功率的計算 由于熱流道板的溫度在200300之間，熱流道板表面為鋼的氧化 表面。熱輻射率=0.8，升溫

29、時間T為1h，熱效率為0.2，并且留有的10%余 熱，則熱流道板所需的加熱功率P計算式為： 1 . 13278 . 0 003206 . 0 860 115 tb At t P 熱流道板的表面為： 2 321 104829010010060290602cm AAAA 熱流道板的總質量：KgW659.131085 . 7 10029060 6 熱流道板要求的溫度： 220t 熱流道板升高的溫度 ：20020220t 模具溫度為：80 則熱流道板與定模邊各板的溫度差14080220t 不銹鋼支撐物接觸面積： 4個cmcmb0 . 125 . 2 2 1 厚度 1個cmcmb8 . 041 . 4

30、2 2 厚度 支撐物的熱導率為cmW /1624 . 0 則代入公式得 W P 839745.2620 1 . 11624 . 0 1401 8 . 0 41 . 4 4 0 . 1 25 . 2 10483278 . 0 200003206 . 0 2 . 01860 659.13200115 計算結果功率P為2620.839745W是開始注射的升溫功率，在維持正常 生產時，所需功率應為熱流道板輻射、對流、傳導損失之和，經計算其值 為712.1W，為啟動功率的0.272。 熱流道板的維持溫度設定應比注射機的 機筒溫度稍高一些。 5.熱流道板實際加熱功率校核 采用高密度加熱棒，共4根，長290

31、，直徑為16，加熱棒的最高功 率密度小于15W/cm2，加熱棒的總功率為： Wp704.3496 10004 41529014 . 3 162 6.熱流道板線膨脹量的計算及克服措施 由于熱流道板加熱溫度為220，定模型腔板的溫度為80，兩板的 溫度相差很大，為140，熱流道板的熱膨脹必然會使噴嘴前端產生橫向 位移，引起它們與各型腔澆口中心線的偏心，設計和裝配時必須預先考慮 這一問題，以防止熔融物料泄露和流動不暢，并采取能使?jié)部诒３终_的 固定方式。 （1）熱流道板線膨脹量按下式計算： 線膨脹量LT 5 102 . 1 式中： 鋼的線脹系數， 5 102 . 1 熱流道板與模具的溫差，這里熱流道

32、板的溫度為220，模T 具溫度為80，故 ； 主澆口中心線至熱流道噴嘴中心線的垂直距離，此處L L=108 mm。 將上面各數代入（4）公式中，得：線膨脹量 mmmm168 . 0 100140102 . 1 5 （2）熱流道板線膨脹量的處置措施： 在設計和加工時，將裝配圖中的熱流道板與定模型腔板中兩噴嘴對接 的分流道中心線長度不應相等，其差值為 0.168，設計在熱流道板兩分流 道中心線方向上，向主流道一側分別偏置 0.084 的位置。成型生產中，當 熱流道板達到工作溫度時，尺寸膨脹，熱流道板與定模型腔板產生相對滑 移， ，使熱流道板中分流道中心線與定模型腔中兩噴嘴的中心線剛好對齊。 7.噴

33、嘴的選擇 熱噴嘴是熱流道系統最末端的部分，它與型腔直接相連，連接處稱為 澆口。采用上海文莎電氣系統有限公司的，開放式噴嘴。如圖2-5所示 圖2-5 2.3 排氣系統的設計排氣系統的設計 排氣是注射模設計不可忽視的問題。在注射模成型中。 ，若模具排氣 不良，型腔內的氣體受壓將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?同時氣體壓縮產生的熱量能使塑料燒焦。 排氣的形式有兩種，通常是利用模具零件間的配合間隙及分型面之間 的間隙進行排氣，在必要時可特采用排氣槽排氣。本模具的設計中，因為 除了分型面還有推桿可以很好的排氣，而且塑件的厚度還比較均勻，所以 不必另開排氣槽來排氣。 出線槽寬 25+0.03 -

34、0 18 1.5-? 2.5 出線槽寬 第三章第三章 成型零部件尺寸的設計及校核成型零部件尺寸的設計及校核 3.1 塑件精度及影響因素塑件精度及影響因素 模具的成型尺寸是指型腔上直接用來成型塑件部位的尺寸，主要有型 腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形或異形型芯的長和寬） ，型腔或型芯的深 度或高度尺寸，中心距尺寸等。在設計模具時必須根據制品的尺寸和精度 要求來確定零件的相應尺寸和精度要求，一般來說工業(yè)配件、電子電器產 品塑件的尺寸精度要求較高。就同一塑件來說，塑件上各個尺寸精度要求 也有很大的差別，在使用和安裝過程中，一配合要求的尺寸，其精度要求 較高應作詳細計算。影響塑件尺寸精度的因素較為復雜，主

35、要有以下幾個 方面。 型腔和型芯初始三維圖如下： 圖 3-1 圖 3-2 1、成型零件的制造公差，顯然成型零件的精度越低，所生產塑 件的尺寸或形狀精度也越低； 2、設計磨具時所估計的塑件收縮率與實際收縮率的差異和生產 制品時收縮率的波動； 3、型腔在使用過程中不斷磨損，使得同一模具在新的時候和用 舊磨損以后所生產的制件尺寸各不相同； 4、模具可動成型零件配合間隙變化值。 3.2 成型零部件尺寸的計算成型零部件尺寸的計算 根據該垃圾桶底座與桶身的配合關系，我們分析得出該塑件的尺寸精 度要求不高，除了內表面的上端部分及與腳踏板的配合部分。另外，其它 加強筋部位尺寸精度要求不高，且這些部位都是位于垃

36、圾桶的底端或內側， 是一般用戶所看不到的。所以在這里采用平均值法計算，簡單方便。 其計算公式如下： z cpssm SLLL 0 4 3 0 4 3 Z cpssm Slll z cpssm SHHH 0 3 2 0 3 2 z cpssm Shhh 2 Z cpSSm SCCC ：模具成型零件在常溫下實際尺寸； ：塑件在常溫下的實際尺 m L s L 寸； ：塑件平均收縮率； ：塑件公差； cp S ：成型零件工作尺寸制造公差，一般取=/3; z z ：模具行腔深度； ：模具型芯高度； m H m h ：塑件高度; ：塑件內腔深度； s H s h ：模具中心距尺寸； ：塑件中心距尺寸。 m

37、 C s C 計算結果列入如下表系列中： 表 3-1 塑件尺寸 塑件公差 型腔尺寸 制造公差 20.321.790.107 30.322.810.107 40.364.210.12 60.365.820.12 70.406.810.133 100.409.820.133 150.4814.870.16 160.4815.880.16 170.4816.870.16 200.5619.880.187 340.7233.970.24 400.7240.060.24 500.8050.150.267 921.292.780.4 1201.4122.850.467 1421.7148.230.567

38、2042.2205.410.733 3983.6401.271.2 421.84.0431.131.333 表 3-2 塑件尺寸塑件公差型腔高度尺寸制造公差 10.320.800.107 20.321.820.107 50.364.860.12 100.49.880.133 120.4411.890.147 240.5623.990.187 250.6424.950.213 380.7238.570.24 表 3-3 塑件尺寸塑件公差型芯徑向尺寸制造公差 100.410.450.133 200.5620.780.187 861.288.190.4 460.847.290.267 1201.41

39、22.850.467 421.54.0431.131.333 3963.6403.341.2 表 3-4 塑件尺寸 塑件公差型芯高度尺寸制造公差 50.365.320.12 60.366.330.12 100.410.420.133 250.6425.800.213 200.5620.670.178 表 3-5 塑件尺寸 塑件公差中心距尺寸制造公差 25 0.64 25.39 0.32 42 0.842.630.4 60.2 0.9260.640.307 68 1.0 69.020.5 80 1.2 81.20.6 120 1.5 121.8 0.75 200 2.0 203 1.0 280

40、4.2284.2 1.4 320 4.8324.8 1.6 第四章第四章 模具結構設計模具結構設計 4.1 標準模架的選擇標準模架的選擇 根據黃虹、陳元芳主編塑料成型工藝及模具設計輔助教材，結合 本次設計模具特點及特殊要求，塑件的大小，及注射機的型號最終選定 500630 的模架。 由于注射模具的工作狀態(tài)是長時間的承受交變負荷，同時也伴有冷熱 的交替?，F代的注射模使用壽命至少幾十萬次，多至幾百萬次。因此，模 具必須具有足夠的強度和剛度。 模架初始三維圖如圖 4-1 所示： 圖 4-1 4.2 凹模型腔的強度凹模型腔的強度 由于注射壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產生。當變形量大 于塑件在壁

41、厚方向的成形收縮量時，會造成脫模困難。嚴重時還會不能開 模。由于模板的長度為 630mm，屬于大型模具，我們必須通過計算來確定 側壁。 此模具的凹模屬于組合式凹模。嵌底式組合凹模側壁的計算 凹模的長邊大于 350mm 時，凹模壁寬的計算依據其剛度設定。 式中 3 1 12 1 1 yHE32 hlp lb b-矩形凹模的側壁寬度，； p-凹模型腔內的熔體壓力，MPa；這里取 15MPa； -凹模長邊長度，；這里取 423； 1 l h-凹模型腔深度，；這里取 65； H-凹模全高度，；這里取 80； y1凹模長邊的允許最大變形量（cm） ， 這里取一般塑件 y1=0.005； E-鋼材的彈性模

42、量，MPa；預硬化塑料模具鋼 E=2.2105； -系數， 取=1.96； -系數， 取=0.72； 2 2 將以上各參數帶入公式得 55cm.14 005 . 0 72 . 0 0 . 8102 . 232 96 . 1 5 . 6 3 . 4215 3 . 42 3 1 5 b 顯然此值過大，必須采取措施。我們采用斜面加強方法。 這種方法是在定模板和動模板四周做出斜面配合，利用定模板與動模 的剛性以加強對凹模壁的約束。從而起到減小凹模變形的作用。 斜面的傾斜角應不小于 5 度 ，一般采用 10 度。 在四面約束的條件下，凹模的最大彈性變形量為 3 4 1 bE hp cy 式中 y凹模側壁

43、的變形量,； P型腔內的壓力，MPa；這里取 15MPa； h-凹模型腔的深度,；這里取 6.5； b-凹模壁的寬度,； E-鋼材的彈性模量，MPa；2.2105 MPa； C1-系數,通過計算查表得，C1=0.208； 凹模壁寬度 b 可用下式計算 3 1 2 1 yE hpc hb 式中 b、h、P、E、C1與上相同 -系數，取=0.72； 2 2 -允許最大凹模壁彈性模量，； y 08 . 0 0 . 4110 0 . 4 110 y 得 cmb6 . 1 72 . 0 1008. 0102 . 2 5 . 615108 .20 5 . 6 3 1 15 2 改用斜面鎖緊 b=1.6cm

44、,僅為其的 0.11 倍。結果差異甚大，必須做強 度校核。 2 2 2 max 6 b hPc 式中 -側壁在負荷下的最大應力，MPa； max -許用應力 ，預硬化塑料模具鋼=300350MPa； -系數， 取 0.16。 P、h、b 同上 2 c 將各參數代入上式得： MPa238 6 . 1 5 . 61516 . 0 6 2 2 max 綜上所敘，我們取 b=6.7cm 4.3 動模支撐板的強度 支承板厚度 H 的計算式如下： 3 1 21 32 5 yBE llP LH 式中 H-支承板的厚度,； L-支承板在墊塊之間的跨度 ,34cm； P-型腔內壓力,15MPa； l1-凹模型腔

45、長度(cm)24cm； l2-凹模型腔寬度(cm) 12cm； B-支撐板在 l1方向上的長度 ，63； E-鋼材的彈性模量，2.1105MPa； y-支撐板允許最大彎曲變形量 ，0.005。 將以上各參數代入公式得： cmH4 . 7 005 . 0 63101 . 232 1224155 34 3 1 5 為了配合標準模架的選擇，綜合考慮模具的整體設計，在模具的兩側分別 有 2 根斜滑桿（用于內側抽芯） ，其長為 70，寬最薄處為 25，再加上 選用優(yōu)質的材料，可以替代支撐柱，從而可以減小支撐板的厚度。 最終確定，支撐板的厚度為 63。 第五章第五章 推出機構的設計及校核推出機構的設計及校

46、核 注塑模必須設有準確可靠的脫模機構，以便在每一循環(huán)中將塑件從型 腔內或型芯上自動地脫出模外，本課題選用簡單的推桿脫模機構，以及斜 滑桿內側抽芯時，起到推出塑件的作用。 5.1 模具對脫模機構的要求模具對脫模機構的要求 1.結構優(yōu)化、運行可靠，機構盡可能簡單，零件制造方便，配換容易。 機構動作要準確可靠、運行靈活、機構本身具有足夠的剛度合強度，以抵 抗脫模阻力。 2.不影響制件外觀，不造成塑件變形破壞，推塑件的位置盡量設在塑 件內部或隱蔽處，以免損壞塑件外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、 不擦傷。因此本課題在正確分析脫模力的大小和集中的部位，從而選擇脫 模方式和推頂位置如圖，使脫模力得到均勻

47、合理的分布。 3.脫出機構應便于使塑件留在動模，模具的結構應保證塑件在開模過 程中留在具有脫模裝置的半模即動模上。 5.2 脫模力的計算脫模力的計算 將制件從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模力。計算脫模 力時應考慮以下方面； （1）由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值由試驗決定； （2）由大氣造成的阻力； （3）由塑件的粘附力造成的脫模阻力； （4）推出機構運動摩擦阻力 以上各項中， （1）與（2）兩項起決定作用， （3）與（4）兩項可用修 正系數的形式包括在脫模力的計算公式中。 此外，脫模力的 大小還與制品的厚薄及幾何形狀由關系，因此將制 品所需脫模力，按厚壁和薄壁兩類加以區(qū)

48、別，在本課題中，對脫模力作粗 略估算。 5.3 脫模力的具體計算脫模力的具體計算 屬于薄壁制件，且為矩形斷面。05 . 0 023 . 0 130 3 d t 根據黃虹主編的塑料成型加工與模具 ， 制件為矩形斷面所需的脫模力為 A K fESL F1 . 0 )1 ( )tan(cos8 2 2 cossin1 2 fK K2無量綱系數，其值隨 f 和而異；K2可從表 8-2 中選??； t/d壁厚與直徑之比； 2矩形制件的平均壁厚，； a,b矩形型芯的斷面尺寸，； S塑料平均成型收縮率； E塑料的彈性模量，MPa； L制件對型芯的包容長度，mm； f制件與型芯之間的摩擦系)； 脫模斜度 0 塑

49、料的泊松比； A盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，mm2，通孔制件 的 A 等于 0。 根據黃虹主編的塑料成型加工與模具查表得 PP 的相關參數為： 的范圍為 0.4-0.8，取 0.6； E 的范圍為 11001600 MPa,取 1350MPa； 取 0.32 f 取 0.30 查表 8-2，脫模斜度取 140 23 S1.5 L100+204=180mm 該制件為通孔，所以 A=0 073834196 . 1 96707453 . 0 254493299 . 0 3 . 01 2 K NF84.85362 073834196 . 1 )32 . 0 1 ( )263157894

50、. 0 30 . 0 (967074537 . 0 180015 . 0 135038 5.3 推桿的設計推桿的設計 在設計推桿脫模時應注意： 1. 推桿的截面應有不少于 1/2 的面積承受脫模力，否則易于彎曲。 2. 推桿的直徑的選擇，依塑件具體情況而定，原則上寧多勿少，直 徑寧小勿大。 3. 推桿外周距型芯應留有不小于 0.20.5的距離（依型芯大小而 定） ，以免推桿觸及型芯。另外推桿孔磨損時，有更換較大截面推 桿的余地。從投影面上看，應位于陰影部位范圍之內有深槽、深 孔的部位局部壁厚部位加強筋部位機構復雜部位 5.3.1 矩形推桿矩形推桿 一根推桿所能承受的最大負荷 N l EHB q

51、 2 23 24 已知 H=2 B=10 E=2.1107 MPa l=194 Nq57.183 4 . 1924 101 . 22 . 01 2 723 總共有 14 根，所以 Q總=2570N 總的脫模力減去矩形推桿所承受的脫模力為圓形推桿所承受的脫模力。 5.3.2 圓形推桿的設計與計算圓形推桿的設計與計算 （1）圓形推桿直徑公式為： 4 1 3 22 64 Q En l d 式中：d 圓形推桿的最小直徑，； 安全系數，可取 =0.7； l 推桿的長度,; Q 脫模力（N） ，8537-2570=5967N n 推桿數目, 7 個； E 鋼材的彈性模量,2.1107 MPa。 cm d

52、36. 0 5967 101 . 27 9 . 207 . 064 4 1 73 22 取為 d=8m，尺寸可修配，根據需要獲得最終適合尺寸。 （2） 強度校核 推桿直徑確定后還應該進行強度校核，公式為： （N/2） s dn Q 2 4 遠遠小于推桿鋼材的屈服強度 2 2 /1695 8 . 07 59674 cmN 32000（N/2） 滿足強度要求。 5.4 推板的設計推板的設計 3 1 54 . 0 YBE Q LH 式中 H推板厚度 L推桿間距離 ，30； Q總的脫模力，8537N； E鋼的彈性模量，2.1107； B推板的寬度，630； Y推板允許最大變形量，0.003； 將以上各

53、參數代入上式 cm H 21 . 0 003 . 0 63101 . 2 8537 354 . 0 3 1 7 為了配合標準模架制造，我們取 H=40。 第六章第六章 冷卻系統設計冷卻系統設計 6.1 冷卻系統的設計原則冷卻系統的設計原則 1.在設計冷卻系統應先于推出機構 2.注意凹模和型芯的熱平衡，要把注意力放在型芯的冷卻上。 3.對于簡單模具，可先測量冷卻水出入口的溫差，然后計算冷卻水的流量。 4.冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足 夠。 5.但對于復雜而精密的模具，則應做詳細計算。 6.對于大批量生產的普通塑件，可采用快冷以或得較短的循環(huán)注射周期。 6.2 冷

54、卻系統的簡易計算冷卻系統的簡易計算 1.成型周期的確定 根據制件材料為 PP，并且制件中壁厚最大達到 3，根據黃虹主編的塑料成型加工與模具查表 10-6 塑料制品厚度 與冷卻時間的關系 查得冷卻時間為，該制件為自動脫模，設開st25 1 模時間為，再加上注射時間，故得本制件的成型周期為：st6 2 st3 3 stttT343625 321 2.求塑料制件在固化時每小時釋放的熱量 Q（KJ/h）即單位時間型腔 內的總熱量 11 NGQQWQ 式中 W單位時間內注入型腔中的塑料質量，KJ/h N 每小時的注射次數 606034=105.88 次/h G每次塑料的注射量 4150.9110-3=0

55、.378 單位質量的塑料制品在凝固時所放出的熱量，根 1 QkgkJ / 據黃虹主編的塑料成型加工與模具查表 10-4 常用塑料熔體的單位熱 流量 5.9102kgkJ / 將以上參數代入公式，得 hKJQ/3576.23613109 . 5378 . 0 88.105 2 3.求冷卻水的體積流量 根據黃虹主編的塑料成型加工與模具 )( 211 c Q qv Q塑料制件在固化時每小時釋放的熱量（KJ/h） 冷卻水的體積流量， v qmin/ 3 m 冷卻水的密度， 3 /mkg 冷卻水的出口溫度， 1 C o 冷卻水的入口溫度， 2 C o 冷卻水的比熱容， 1 c)/(CkgKJ o 根據黃

56、虹主編的塑料成型加工與模具查表 10-4 得 3 /1000mkg )/(2 . 4 1 CkgkJc o C o 5 21 綜上，則： min/0187 . 0 52 . 41000 3576.23613 3 mqv 4.根據黃虹主編的塑料成型加工與模具查表 10-1 選取冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和直徑 min/100187 . 0 33m qv mmd30 但是由于該塑件本身的結構特點，以及型芯、型腔具體冷卻水道的布置等 等原因（見總裝配圖） ，我們改用小的水道孔徑。定模部分取 8，動模取 10。 5.冷卻水道在管道中的流速 v 根據黃虹主編的塑料成型加工與模具式 10-16 sm d q v

57、 v /642 . 0 60)015 . 0 (14 . 3 60/0187. 044 22 6.冷卻管道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數h 根據表 10-5， 取系數 f 為 7.22（）C o 30 2 . 0 8 . 0 )1000/( )( 187 . 4 d vf h 冷卻水的密度， 3 /mkg 冷卻水的平均流速v d冷卻水管道直徑 則 )/(102278 . 1 )1000/015 . 0 ( )642 . 0 1000(22 . 7 187 . 4 )1000/( )( 187 . 4 24 2 . 0 8 . 0 2 . 0 8 . 0 CbmkJ d vf h o 7.冷卻管

58、道總傳熱面積 A 2 4 1 02199 . 0 2/ )2025(80102278 . 1 746.2361360 60 m th WQ A 8.冷卻水道個數 1 43 . 0 015 . 0 14 . 3 0219 . 0 )1000/450()1000/(14 . 3 d A n 6.3 冷卻回路的確定冷卻回路的確定 定模冷卻回路從定模墊板引水進去。 動模冷卻回路 由于動模自身的結構特點，我們采用從動模墊板引水， 由于水是由下而上流如，因此我們采用直孔隔板式冷卻方法。多個與型芯 底面相垂直的管道與底部的橫向管道形成冷卻回路，同時為了使冷卻水沿 著冷卻回路流動，在每一個直管道中均設置了隔板

59、。最后，我們應該注意 水管的密封問題，以免漏水。一般，冷卻管道應避免穿過鑲塊，否則在接 縫處漏水。 第七章第七章 模具材料的選擇模具材料的選擇 7.1 材料的選擇材料的選擇選擇原則選擇原則 1）具有必要的強度和硬度； 2）要有良好的切削加工性； 3）要有良好的拋光性； 4）要有良好的照相腐蝕加工性； 5）要有良好的電加工性； 6）要有良好的耐腐蝕性； 7）要有良好的淬透性； 8）要有良好的可焊性； 7.2 成型零件的材料選擇成型零件的材料選擇 成型零件的材料選擇的要求如下： 1 機械加工性能良好，要選用易于切削，且在加工后能得到較高精度 零件的鋼種； 2 拋光性能優(yōu)良，注射成型零件工作表面，多

60、需要拋光達到鏡面， Ra0.05um，要求鋼材硬度 3540HRC 為宜，過硬表面會使拋光困難。鋼 材的顯微組織應均勻致密，較少雜質，無瑕疵和針點。 3 耐磨性和抗疲勞性能好，所選用鋼種應使注射模具能減少拋光修模 的次數，能長期保持型腔的尺寸精度，達到批量生產的使用壽命期限。 4 具有耐腐蝕性能。 總之，要求在達到使用要求的前提下應盡量選用價格低廉，易于成型 加工和比較常見的鋼種。 碳素工具鋼 T8A，成本低廉、強度高耐磨性好，熱處理變形小，可作 為塑件內表面的模具型芯。塑件的外表面的要求比較高，此模具采用了拋 光性能良好的 P20 鋼。 7.3 其它模具零件材料的選擇其它模具零件材料的選擇