畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）儲(chǔ)油杯環(huán)塑料模具設(shè)計(jì)

1、模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 儲(chǔ)油杯環(huán)塑料模具設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí) 07級(jí)材料成型及控制工程一班姓 名 黃騰飛 學(xué) 號(hào) 20071017指導(dǎo)老師 王榮吉 日 期 2010年8月10目錄概述1第一章 塑料制件工藝性分析21.1 塑件分析21.2 pp的性能分析21.3 pp的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)3第二章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式52.1 分型面位置的確定52.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定62.3 注射機(jī)型號(hào)的確定7第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)113.1 主流道的設(shè)計(jì)113.2 分流道的設(shè)計(jì)133.3 澆口的設(shè)計(jì)183.4 校核主流道的剪切速率203.5 冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算20第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算214.1

2、 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)214.2 成型零件的鋼材選擇 22 4.3 成型零件的工作尺寸計(jì)算224.4 成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算24第五章 模架設(shè)計(jì)265.1 模架的選則步驟265.2 各模板的尺寸的確定265.3 模架各尺寸的校核28第六章 排氣槽的設(shè)計(jì)29第七章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)307.1 分析模具脫模方式307.2 脫模力計(jì)算307.3 校核脫去機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位應(yīng)力31第八章 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)338.1 冷卻水的設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)338.2 凹模的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)338.3 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算34第九章 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)37 9.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)37 9.2 導(dǎo)套的選擇38參考文獻(xiàn)

3、39概述本題目要設(shè)計(jì)的是一個(gè)儲(chǔ)油杯環(huán)。由圖形可知道，塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。塑件的質(zhì)量要求是顏色均勻一致，無(wú)黑點(diǎn)、雜質(zhì)等缺陷，外表無(wú)明顯的進(jìn)料痕跡和其他劃傷痕，表面平整美觀；模具壽命50萬(wàn)次以上，參考表4-43選擇該塑件材料為pp，模具盡可能采用全自動(dòng)操作；脫模斜度為1；生產(chǎn)批量為大批量，未注尺寸公差按圖標(biāo)相關(guān)規(guī)定確定。第一章 塑料制件的工藝性分析1.1 塑件分析（1）外形尺寸 該塑件壁厚3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太大，適合于注射成型。（2）精度等級(jí) 每個(gè)尺寸的公差等級(jí)不一樣，有的屬于一般精度，未注尺寸公差按國(guó)標(biāo)相關(guān)規(guī)定確定。（3）脫模斜度 pp屬于一種半結(jié)晶性材料，它比pe要更堅(jiān)硬并

4、且有更高的熔點(diǎn)。成型收縮率較小，參考表2-10選擇該塑件的型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1。1.2 pp的性能分析1.2.1使用性能 無(wú)毒、無(wú)味，密度小,強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性，不受濕度影響。但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件 。常見(jiàn)的酸、堿有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。 1.2.2 成型性能 1）結(jié)晶料，濕性小，易發(fā)生融體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易分解。 2）流動(dòng)性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔、凹痕和變形。3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低

5、溫高壓時(shí)容易取向，模具溫度低于50度時(shí)，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。 4）塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。5）pp的主要性能指標(biāo) 其性能見(jiàn)表1-1。表1-1 pp的性能指標(biāo)密度/gcm-30.900.91 屈服強(qiáng)度/mpa37比體積/cm3g-10.860.98拉伸強(qiáng)度/mpa9.3936.7吸水率（%）小于0.01拉伸彈性模量/mpa11001600熔點(diǎn)/。160175拉彎強(qiáng)度/mpa67計(jì)算收縮率（%）1.02.0抗壓強(qiáng)度/mpa56比熱容/j（kgk）2800彎曲彈性模量/gpa1.451.3 pp的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)1.3.1注射成型過(guò)

6、程1）成型前的準(zhǔn)備。對(duì)pp的色澤、粒度的均勻性等進(jìn)行檢查，由于pp不受濕度影響，如果儲(chǔ)存適當(dāng)則不需要干燥處理。2）注射過(guò)程。注件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。3）塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理的溫度為6075，處理的時(shí)間為1620s。1.3.2注射工藝參數(shù)1）注射機(jī)：螺桿式。2）料筒溫度（）：后段150170； 中段165180 前段1802003）噴嘴溫度（）：1701804）模具溫度（）：50905）注射壓力（mpa）：1501806）成型時(shí)間（s）：34.4s注射時(shí)間取1.0s，冷

7、卻時(shí)間25.4s，輔助時(shí)間8s）。第二章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式2.1 分型面位置的確定2.1.1分型面的選擇原則 分型面除排位的影響外，還收時(shí)間的形狀、外觀、精度、澆口位置、滑塊、推出機(jī)構(gòu)、加工等多種因素的影響。分型面的選擇是否合理是塑件能否完好成型的先決條件，一般應(yīng)該考慮一下問(wèn)題：1） 符合塑件脫模的基本要求，就是是塑料容易從模具內(nèi)取出，分型面應(yīng)該設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。2） 分型面不影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面。3） 確保塑件留在分型面一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀。4） 確保塑件質(zhì)量，例如，將有同軸度要求的塑件放到分型面的同一側(cè)。5） 滿足模具的

8、鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定，動(dòng)模方向上，而將投影面小的放在側(cè)分型面上，另外，分型面是曲面的應(yīng)該加斜面鎖緊。6） 應(yīng)盡量避免成側(cè)孔，側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡量避免定?；瑝K。7） 合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口道。8） 有利于模具加工。通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析和以上幾點(diǎn)的考慮，分型面應(yīng)該面應(yīng)該在截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如下圖1：圖1 分型面圖2.2 型腔數(shù)目和排列方式的確定2.2.1型腔數(shù)目的確定 為了是模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和積極性，并保證模具的精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該要確定模具型腔的數(shù)目，常用的方法有兩大類：一是按技術(shù)參數(shù)確定型

9、腔數(shù)目，二是按經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定型腔數(shù)目?？筛鶕?jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)n式中 k注射機(jī)的最大注射量的使用系數(shù)，一般取0.8； mn注射機(jī)允許的最大注射量； m 2澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm）； m 1單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm）。一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸的大小關(guān)系，以及制該塑件采用的精度一般在23級(jí)之間，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步確定制造此塑件采用一模四腔。2.2.2型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開(kāi)設(shè)的部位對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一

10、模四腔，故采用直線對(duì)稱排列，如下圖2所示圖2 型腔數(shù)目的排列布置圖2.2.3模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，模具設(shè)計(jì)為一模四腔，對(duì)稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀和外表無(wú)明顯的進(jìn)料痕跡和其他劃傷痕，表面平整美觀，推出機(jī)構(gòu)采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上面，因此，定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板、脫模板。由上綜述分析可確定選用帶脫模板的單分型面注射模。2.3 注射機(jī)型號(hào)的確定2.3.1注射量的計(jì)算 注射體積： 通過(guò)計(jì)算得 v塑=6.204cm2注射質(zhì)量： m塑= v塑=0.906.204g=5

11、.58g式中，的值參考表1-1可取0.90g/cm32.3.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來(lái)估算，由于本設(shè)計(jì)采用的流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按照0.2倍來(lái)計(jì)算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和兩個(gè)塑件體積之和）為v總= v塑（1+0.2）4=6.2041.24=29.78cm32.3.3選擇注射機(jī) 根據(jù)第二步計(jì)算得出的一次模具型腔的塑料總質(zhì)量v總=29.78cm3，并結(jié)合公式（4-18）則有：v總/0.8=29.78/0.8=37.224cm3。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射

12、量為60cm3，注射機(jī)sz-60/40立式注射機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)及規(guī)格見(jiàn)材料成型設(shè)備169頁(yè)。下面是它的一些主要參數(shù)，如下表2-1：表 2-1 注塑機(jī)的主要參數(shù)理論注射容積(cm）60螺桿柱塞直徑(mm)30注射壓力(mpa)150移模行程(mm)180鎖模力(kn)400拉桿內(nèi)間距 (mm)295185最小模具厚度(mm)160最大模具厚度(mm)280噴嘴口直徑(mm)3.5噴嘴球直徑(mm)152.3.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核1）注射壓力校核 查表4-1可知，pp所需的注射壓力為70120mpa，這里取p0=100 mpa，該注射壓力機(jī)的公稱注射壓力p公=150 mpa注射壓力安全系數(shù)k

13、1=1.251.4，這里去k1=1.3，則：k1 p0=1.3100=130 mpa150mpa,所以，注射機(jī)的注射壓力合格。2)鎖模力的校核注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：塑料件在分型面上的投影面積a塑=4050-2/44.42=1969.60mm2澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積a澆，即流道凝料的（包括澆口）在分型面上的投影面積a澆的值，可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定。a澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積a塑的0.20.

14、5倍。本例流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，一次流道凝料的投影面積相對(duì)取較小值，這里取a澆=0.2a塑塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積：a總=n（1+0.2）a塑=41.21969.602=9454mm2模具型腔的脹型力f脹：f脹= a總p模=945430n=283620n=283.62kn式中，p模是型腔的平均脹型力。p模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為25mpa40mpa，對(duì)于粘度大的塑料取值大些，pp屬于低粘度的塑料及有精度要求的塑料，故取p模=30mpa。查表2-1可知該注射機(jī)的公稱鎖模力f鎖=400kn，鎖模力的安全系數(shù)k2=1.11.2這里取k2=1.2

15、，則k2f脹=1.2 283.62kn=340knf鎖 ,所以，符合要求。第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 主流道的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影響。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。3.1.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)的尺寸是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關(guān)。對(duì)

16、澆注系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則：1） 了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)性。2） 采用尺量短的流程，以減少熱量與壓力損失。3） 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣。4） 防止型芯變形和嵌件位移。5） 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。6） 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮。7） 流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。3.1.2 主流道的設(shè)計(jì)（1） 主流道長(zhǎng)度主流道長(zhǎng)度l，應(yīng)盡量小于60mm，由附錄d可知，取l = 31.5mm進(jìn)行設(shè)計(jì)（2） 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴直徑 + （0.5 1）mm d =（3.5+0.5）mm =4 mm（3） 主流道錐度主流道錐角一般

17、應(yīng)在26，取 = 3，所以流道錐度為/2=1.5（4） 主流道大端直徑主流道大端直徑d = d+2 l主tg（/2）,式中（=3）d =4+231.5 tg（3/2）mm6 mm（5） 主流道的球面半徑主流道的球半徑 sr = 注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1 2）mm =（7.5 +1.5）mm = 9mm。（6） 球面配合高度球面配合高度為 3 5 取h= 3mm3.1.3主流道的凝料體積 v主=/3 l主(r2主+ r2主+ r主r主) v主=(3.14/3)31.5(42+22+42) mm 3=879.2 mm3=0.879cm33.1.4主流道當(dāng)量半徑 rn=（2+3）/2 mm =3mm

18、3.1.5 主流道澆口套的形式 主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合在固定在模板上。主流道為標(biāo)準(zhǔn)件可以選擇。主流道部分在成型過(guò)程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），對(duì)材料的要求很嚴(yán)格，小型模具可以將主澆口套和定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。澆口套一般采用碳素工具鋼如t8a、t10a等，熱處理要求淬火53 57 hrc，保證足夠的硬度，但是其硬度應(yīng)低于與注射機(jī)噴嘴的硬度，以防止噴嘴被破壞，附錄d

19、列出了常用的澆口套結(jié)構(gòu)形式和推薦尺寸。見(jiàn)下圖3-1：圖3-1主流道澆口套圖3.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用，多型腔模具必須設(shè)置分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆注時(shí)也要設(shè)置分流道，分流道是塑料熔體進(jìn)入型腔前的通道，可通過(guò)優(yōu)化設(shè)置分流道橫截面的形狀，尺寸大小和方向，使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。3.2.1 影響分型面設(shè)計(jì)的因素 ： 1） 制品的幾何形狀，壁厚，尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量要求。2） 塑料的種類，亦即塑料的流動(dòng)性，熔融溫度和熔融溫度區(qū)間，固化溫度以及收縮率。3） 注射機(jī)的壓力，加熱溫度及注射速

20、度。4） 主流道及分流道的脫落方式5） 型腔的布置，澆口位置及澆口形式的選擇。3.2.2 分流道的設(shè)計(jì)原則1） 塑料經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。2） 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。3） 保證塑件迅速而均勻的進(jìn)入各個(gè)型腔。4） 分流道的長(zhǎng)度應(yīng)該盡量短，其容積要小。5） 型腔的布置，澆口位置及澆口形式的選擇。3.2.3 澆口道橫截面的形狀選擇常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、u字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最?。?，由

21、于正方形流道凝料脫模困難，實(shí)際使用側(cè)面具有斜度為 5 10的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當(dāng)分型面為平面時(shí)，可采用梯形或u字型截面的分流道。從上述分析，該模具分流道截面采用梯形截面，其加工性能好，而且塑料熔體的熱量散失，流動(dòng)阻力均不大。3.2.4 分流道的布置形式 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡量避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。3.2.5 （1）一級(jí)分流道的長(zhǎng)度 由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)四個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)盡量選小一點(diǎn)的，單邊分流長(zhǎng)度l分=50mm。（2）分流道尺寸具體計(jì)算1）

22、 分流道的當(dāng)量直徑 分流道的橫截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的大小，壁厚，形狀與所用塑件的工藝性，注射速率及分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定，對(duì)于常見(jiàn)的壁厚（23）mm的塑件，采用圓柱形截面分流道的直徑一般在3.57.0mm之間。根據(jù)公式（4-16）計(jì)算出來(lái)的直徑太小，考慮模具加工因素，故舍去。分流道的直徑d=（0.80.9）d計(jì)算，此時(shí)取d=0.8d=0.86=5mm2） 由于分流道的橫截面為梯形，設(shè)梯形的下底面寬度為x，根據(jù)表4-6設(shè)置梯形的高h(yuǎn)=3.5mm，則梯形的面積為a分=（x+x+23.5tan8。）h/2=（x+3.5tan8。）3.5再根據(jù)該面積的與當(dāng)量直徑為5mm的圓面積相等，可得（x+3.5t

23、an8。）3.5=/4d分2=3.14/452mm計(jì)算得x=5，則上底約為6mm，如下圖3-2所示圖3-2一級(jí)分流道截面圖（3） 凝料體積1）分流道的長(zhǎng)度l分=502=100mm2）分流道的面積 a分=（5+6）/23.5 mm2=19.25mm23）凝料體積 v分=10019.25 mm3=1925mm3=1.925 cm3（4） 校核分流道剪切速率1）確定注射時(shí)間：查表4-8，可知t=1.0s2）計(jì)算分流道體積流量：q分=（v分+v塑）/t=（1.925+6.204）/1 cm3/s=8.129cm3/s3)由公式（4-20）可得剪切速率：分=3.3 q分/（r分3）=3.38.12910

24、3/3.14(5/2)3s-1=5.47102 s-1該分流道的最佳剪切速率處于主流道和澆口道的最佳剪切速率51025103s-1之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。3.2.6 二級(jí)分流道的設(shè)計(jì)如果在模具上還設(shè)有二級(jí)甚至三級(jí)分流道，則下級(jí)分流道的當(dāng)量半徑可取相鄰的上級(jí)分流道當(dāng)量半徑的80%90%。（1）二級(jí)分流道的長(zhǎng)度 選取分流道的單邊長(zhǎng)度為l分=20mm。（2）二級(jí)分流道尺寸具體計(jì)算 1） 分流道的當(dāng)量直徑 分流道的直徑d分=（0.80.9）d分計(jì)算，此時(shí)取d分=0.8d分=0.85=4mm2） 由于分流道的橫截面為梯形，設(shè)梯形的下底面寬度為x，根據(jù)表4-6設(shè)置梯形的高h(yuǎn)=3.5mm，同

25、理可計(jì)算出下底面寬度為3 mm，下底面寬度為4 mm，如下圖3-3所示：圖3-3二級(jí)分流道截面圖（3） 凝料體積1）分流道的長(zhǎng)度l分=204=80mm2）分流道的面積 a分=（3+4）/23.5 mm2=12.25mm23）凝料體積 v分=8012.25 mm3=980mm3=0.980cm3（4） 校核分流道剪切速率1）確定注射時(shí)間：查表4-8，可知t=1.0s2）計(jì)算分流道體積流量：q分=（v分+v塑）/t=（0.980+6.204）/1 cm3/s=7.184cm3/s3)由公式（4-20）可得剪切速率：分=3.3 q分/（r分3）=3.37.184103/3.14(4/2)3s-1=9

26、.44102 s-1該分流道的最佳剪切速率處于主流道和澆口道的最佳剪切速率51025103s-1之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。3.2.7 分流道表面粗糙度和脫模斜度 分流道表面不必很光滑，表面粗糙度可以設(shè)計(jì)在ra1.252.5um之間，這是因?yàn)橄鄬?duì)較粗糙的表面能增加外層塑料流動(dòng)的阻力，使與其表面相接觸的塑料熔體凝固并形成一層絕熱層，從而利于內(nèi)部的塑料熔體的保溫。有以上可得，此處取ra=1.6um，另外脫模斜度一般在510o之間，這里取脫模斜度8o。3.2.8 冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴也稱冷料井。冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品

27、的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)僅有主流道冷料穴。由于該塑件要求外表無(wú)明顯的進(jìn)料痕跡和其他劃傷痕，表面平整美觀，采用脫模板推出塑件，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開(kāi)模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力是凝料從主流道襯套中脫出。球頭形拉料桿如下圖3-4所示：圖3-4球頭形拉料桿圖3.3 澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)流道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。3.3.1 澆口的主要作用是：1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；2)易于切除澆口凝料；3)對(duì)于多型腔的模具，用以平衡進(jìn)料；該塑件要求顏色均勻一致，無(wú)黑點(diǎn)、雜質(zhì)等缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模四

28、腔注射，為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口。其截面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修正。2.3.2 側(cè)澆口尺寸的確定1)計(jì)算側(cè)澆口的深度。 根據(jù)表4-10，可得側(cè)澆口的深度h計(jì)算公式為 h=nt=0.73=2.1mm式中t是塑件的厚度，n是塑料成型系數(shù)，對(duì)于pp材料，其成型系數(shù)n=0.7。在工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，澆口深度常常先取小值，以便今后在試模的時(shí)候可以調(diào)整，并根據(jù)表4-9中推薦的pp側(cè)澆口的厚度為0.60.9mm，故此處的深度取h=0.8mm。3.3.3 計(jì)算側(cè)澆口的寬度。 根據(jù)表4-10可得側(cè)澆口的寬度計(jì)算公式 b=na1/2/30=0.74639.31/2/30mm2mm其

29、公式中a=4639.3mm2為凹模的內(nèi)表面積。3.3.4 側(cè)澆口的長(zhǎng)度計(jì)算。 根據(jù)表4-10可得側(cè)澆口的長(zhǎng)度l澆一般選用0.50.75mm，這里取l澆=0.7mm。3.3.5 側(cè)澆口的剪切速率的校核1）計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑 由面積相等可知r澆2=bh，由此可知澆口的當(dāng)量半徑為r澆=(bh/)1/22） 校核澆口的剪切速率確定注射時(shí)間：查表4-8，可知t=1.0s計(jì)算澆口的體積流量：q澆=v塑/t=6.204/1.0 mm3/s-1=6.204mm3/s-1計(jì)算澆口的剪切速率：澆=3.3 q澆/r澆3澆=3.36.204103/3.14(20.8/3.14)3/2s-1=8.65103 s-1 該

30、側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率51035104s-1之間,所以主流道的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積，主流道的體積，分流道的體積以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體剪切速率。3.4.1 計(jì)算主流道的體積流量 q主=（v主+v分+v分+nv塑）/tq主=（0.879+1.925+46.204）/1.0 cm3/s-1=28.6 cm3/s-13.4.2 計(jì)算主流道的的剪切速率 主=3.3 q主/(r主3)=3.328.6103/3.1433s-1=1.11103 s-1主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳速率510251

31、03s-1之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。3.5 冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。該塑件采用脫模板推出，故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開(kāi)模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔結(jié)構(gòu)由定模板、定模鑲件二大部分組成，定模板構(gòu)成塑件側(cè)壁，型芯成形塑件兩個(gè)圓柱形通孔，根據(jù)塑件的形狀和四個(gè)型腔，型芯有八個(gè)。型芯與推件板采用間隙配合，以保證配合緊密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。另外，配合還可以減少推板在推件塊運(yùn)動(dòng)時(shí)與型芯之間的磨損，型腔

32、開(kāi)有冷卻流道。凹模鑲嵌塊和型芯見(jiàn)下圖4-1和4-2所示：圖4-1凹模鑲嵌塊圖圖4-2凸模型芯圖4.2 成型零件的鋼材選擇根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合考慮，該塑件的成型零件要有足夠的剛度，強(qiáng)度，耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮機(jī)械加工性能。又應(yīng)為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成凹模剛才選用p20（美國(guó)排號(hào)）。對(duì)于成型小型芯而言，型芯較小，但塑件包住型芯，型芯散發(fā)出來(lái)的熱量較多，磨損也叫嚴(yán)重，因此采用cr12mov。4.3 成型零件的工作尺寸計(jì)算4.3.1 型腔的長(zhǎng)、寬尺寸計(jì)算查表1-3得塑件的平均收縮率為：1.02.0，取0.015,模具制造公差取的制品公差。采用表4-15中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，

33、查表2-3和表2-4得出塑件零件尺寸公差。4.3.2 凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件外部尺寸的轉(zhuǎn)換ls1=500.32mm=50.320-0.64mm，相應(yīng)的塑件制作誤差1=0.64mm；ls2=400.28mm=40.28-0.560mm，相應(yīng)的制造誤差2=0.56mm。平均計(jì)算法的公式lm=(1+) ls-x 0+z 根據(jù)以上公式計(jì)算得： lm150.690+0.107mmlm2=40.550+0.093mm式中：型腔的l方向公稱尺寸收縮率制品的設(shè)計(jì)公差模具制造公差x是系數(shù)，查表4-15可知x在0.50.8之間，此處取0.6。4.3.3 凹模深度尺寸的計(jì)算凹模高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換hs1=30.20

34、mm=3.20-0.4 mm,相應(yīng)的塑件制造公差s1=0.4mm，凸模高度的方向hs2=30.20mm=2.10-0.4 mm,相應(yīng)的塑件制造公差s2=0.4mm。平均計(jì)算法的公式=(1+) ls-x0+z 根據(jù)公式計(jì)算得：3.00+0.067mm2.990+0.067mmx范圍在0.50.7之間，x1取0.63，x2取0.654.3.4 型芯尺寸計(jì)算（1）兩型芯中心距的尺寸計(jì)算ls=300.025mm=30.250-0.5 mm，制造公差=0.5mm由公式lm=（1+）ls 計(jì)算得 lm=（1+0.015）30.25 0.083/2mm=30.700.040mm（2）動(dòng)模型芯內(nèi)孔尺寸的計(jì)算l

35、s2=8.50.14 mm由公式lm2=(1+) ls2-x 0+ z 得lm2=(1+0.015) 8.5-0.70.28 0+0.046mm=8.430+0.046mm相應(yīng)的塑件制造公差=0.28mm，x取0.7。（3）定模型芯尺寸的計(jì)算ls3=4.40.12mm=4.28 0+0.24 相應(yīng)的塑件制造公差=0.24mm, x取0.5。由公式lm2=(1+) ls2+x 0-z 得lm3=(1+0.015) 4.28+0.50.24 0-0.04mm=4.46 0-0.04mm（4）型芯高度尺寸的計(jì)算兩圓柱形型芯的高度 hs1=60.22mm=5.780+0.44mm。相應(yīng)的塑件制造公差=

36、0.44mm, x取0.6。型芯高度的計(jì)算公式 =(1+) hs1+x0-z。 根據(jù)以上公式計(jì)算得 =(1+0.015) 5.78+0.60.440-0.073mm=6.130-0.073mm4.4 成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算4.4.1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算對(duì)凹模的側(cè)壁和底板的厚度作精確的力學(xué)計(jì)算是相當(dāng)困難，一般在工程設(shè)計(jì)上常采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)近似計(jì)算凹模的側(cè)壁。凹模類型是矩形凹模整體式，當(dāng)h/l0.41時(shí)，由表4-19查得公式s=(3ph2/p)1/2(3 4062/160)1/2mm=5.20mm式中p是型腔壓力（mpa）,在3050之間；e是材料彈性模量；h=w，w是影響變形的最大尺寸，

37、而h=6mm；p是模具強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力（mpa）。根據(jù)注射品種。p=25i=25（0.3561/5+0.0016）m=12.67m=0.013mmi=0.35w1/5+0.001w凹模采用的是鑲件，為結(jié)構(gòu)緊湊，這里凹模鑲嵌件單邊厚度選10mm，由于型腔采用直線，對(duì)稱布置，故四個(gè)型腔之間的壁厚滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以了，型腔與周邊的距離布置由模板的外形來(lái)確定。試取模板平面尺寸為200mm250mm，它比型腔布置大的多，所以完全滿足強(qiáng)度和剛度要求。4.4.2 動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導(dǎo)柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，

38、因此它要具有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235hb或50鋼、40cr、40mnb等調(diào)質(zhì)235hb，或結(jié)構(gòu)鋼q235q275。還起到了支承板的作用，其要承受成型壓力導(dǎo)致的模板彎曲應(yīng)力。墊塊之間的跨度大約為200mm-20mm-20mm=160mm。那么，根據(jù)型腔的布置和型芯對(duì)動(dòng)模墊板的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模墊板的厚度，即t=0.54l(pa/el1p)1/3 t =0.54160(40121.5808)/(2.11052500.013)1/3mm=16.62mm式中，p=0.013mm,l是兩個(gè)墊塊之間的距離，約為160mm；l1是動(dòng)模墊板的長(zhǎng)度，取250mm；a是兩個(gè)型芯投影到

39、動(dòng)模墊板上的面積。一個(gè)塑件型芯所受壓力的面積為 a1=2/4d2=23.14/44.42mm2=30.395 mm2四個(gè)型芯的面積 a=4a1=430.395 mm2=121.5808 mm2故動(dòng)模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取32mm。第五章 模架設(shè)計(jì) 模架也稱模體，是注射模的骨架和集體，模具的每一部分都寄生在上面，通過(guò)它使模具的各個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系在一起。5.1 模架的選則步驟 1） 確定模架的組合形式，根據(jù)型腔的尺寸，型腔布置及澆注系統(tǒng)的等確定模具的總體結(jié)構(gòu); 2 ）確定型腔壁厚，前面的章節(jié)也計(jì)算； 3） 計(jì)算型腔模板周界，型腔模板周界尺寸和厚度，這是選擇模架的標(biāo)準(zhǔn)； 4） 確定模板厚度，根據(jù)型腔深

40、度確定； 5） 選擇模架尺寸，根據(jù)確定下來(lái)的模板周界尺寸，配合板厚查表； 6） 檢驗(yàn)所選模架。 根據(jù)模具型腔的布局的中心距和凹模鑲嵌件的尺寸可以算出凹模鑲嵌件所占的面積140mm200mm，又考慮凹模最小壁厚，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的布置等，同時(shí)在考慮4.12.4節(jié)中小型模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式和表4-38，可確定選用5號(hào)（wl=200mm250mm），模架結(jié)構(gòu)選擇a4型。5.2 各模板的尺寸的確定1）a板尺寸。a板是定模型腔板，塑件高度是6mm，考慮到模板上要開(kāi)冷水道，還需保留足夠的距離，所以a板厚度選擇20mm。2）b板尺寸。b板是型芯固定板，按模具標(biāo)準(zhǔn)選擇厚取32mm。3）c板尺寸。墊塊=推出行程+推板厚

41、度+推桿固定板的厚度+（510）mm=6+20+16+（510）mm=4752mm,初步選定c為50mm。各參數(shù)如表5-1表5-1 注射模中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸組合表 (mm)序號(hào)系列wll模板厚度a,b墊塊高cw1w2w3h1h25200l25020， 3250250118402532h3h4h5動(dòng)模板座板螺釘數(shù)目規(guī)格；間距（w3lm）推板螺釘數(shù)規(guī)格間距（w4lm）2020168m12; 160(96,146,210,251)4m8; 100(182,232,297,337)表5-2 內(nèi)六角圓柱頭螺釘表 (mm)螺紋規(guī)格ddkmaxkmaxtmins公稱eminbl全螺紋最大長(zhǎng)度m813846

42、6.8628128035m12181261011.43362012050l系列12，16，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，80，90，100，110，120經(jīng)上面的計(jì)算，模架的尺寸已經(jīng)確定為模架序號(hào)為5號(hào)，板面為200mm250mm，模架的結(jié)構(gòu)形式為a4型的標(biāo)準(zhǔn)模架，其外型尺寸為200mm250mm204mm。如下圖5-1：圖5-1模架圖5.3 模架尺寸的校核根據(jù)注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。1)模具平面尺寸200mm250mm295mm185mm(拉桿間距)，校核合格。2）模具的高度尺寸204mm，160mm204mm280mm（模具的最大厚度和最小厚度），校

43、核合格。3）模具的開(kāi)模行程s=h1+h2+（510）mm=6+6+(510)mm=1722mm130mm，校核合格。第六章 排氣槽的設(shè)計(jì)該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料，熔體經(jīng)塑件充滿型腔，有兩個(gè)型芯，其配合間隙可作為氣體排出的方式，不會(huì)產(chǎn)生憋氣的現(xiàn)象。同時(shí)，底面的氣體會(huì)沿著推桿的配合間隙，分型面和型芯與脫模板之間的間隙向外排出。第七章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在注射成型的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，都需要塑件從模具凹?；蛐托旧厦摮?，這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)叫脫模機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括塑件等的脫出，取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等于動(dòng)模分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。用頂桿頂出。7.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則1

44、）塑件滯留于動(dòng)模 模具開(kāi)啟后應(yīng)使塑件及澆口凝料滯留在帶有脫模機(jī)構(gòu)的動(dòng)模上，以便塑件在脫模機(jī)構(gòu)的作用下脫出塑件。2）保證塑件不變形損壞 這是脫模機(jī)構(gòu)基本的要求，首先要正確分析塑件對(duì)凹?；蛐托镜母街Φ拇笮∫约八诘牟课?，有針對(duì)性的選擇合適的脫模方法和脫模位置，使推出重心和脫模阻力中心相重合，型芯由于塑料收縮時(shí)對(duì)其包緊力最大，因此推出點(diǎn)應(yīng)該要靠近型芯，推出力應(yīng)該在塑件剛度和強(qiáng)度最好處，作用面應(yīng)盡可能要大一些。3）力求良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)該盡量在塑件的內(nèi)部或者在不影響塑件外觀質(zhì)量的地方，在采用推桿時(shí)尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。 綜上所訴，和題干條件要求，本塑件采用脫模板機(jī)構(gòu)。7.2 脫模力計(jì)算當(dāng)

45、矩形塑件長(zhǎng)寬之和與壁厚之比=r/t=0.73 10時(shí)，為厚壁殼體形塑件，故所需脫模力的計(jì)算公式如下： f1=2resl(f- tg)/(1+ k1)k2查表4-24得式中 e塑料的拉伸模量（mpa）（可由表查得pp的拉伸模量為 （1100 1600）； s塑料成型平均收縮率(%)(可由表查得pp成型平均收縮率為1.0 3.0)； t塑件的平均壁厚（mm）； l塑件包容型芯的長(zhǎng)度（mm）； 塑料的泊松比（可由表查得pp的泊松比為0.32）； 脫模斜度（該模具脫模斜度選定為 1）； f塑料與鋼材之間的磨擦系數(shù)（可查得pp與鋼材的磨擦系數(shù)為0.49 0.51），此處取0.5； r型芯平均半徑（mm）

46、； k1 決定的無(wú)因次數(shù)k1 k2由f和決定的無(wú)因次數(shù)，可由下式計(jì)算：計(jì)算得k1=0.4332, k2=1.0087。代入計(jì)算，得f1 = 512.26nf=2 f1=2512.26n=1024.5n塑件對(duì)于型芯的箍緊力不是太大，主要是粘模力，可以計(jì)算脫模力乘以一個(gè)不大的的系數(shù)，這里考慮1.2。 7.3 校核脫去機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位應(yīng)力1）頂出面積a=4050-2/44.42=1969.6mm22）頂出應(yīng)力=1.2f/a=1.21024.5/1969.6=0.62mpa56mpa所以頂件塊合格第八章 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)8.1 冷卻水的設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)1）動(dòng)、定模要分別設(shè)計(jì)，保持冷卻平衡。2

47、）孔徑與位置，一般壁厚越厚，水管孔徑越粗。3）冷卻水孔的數(shù)量越多，模具內(nèi)溫度梯度越小，塑件冷卻越均勻。4）冷卻通道可以穿過(guò)模板和塑件的鑲嵌交界面，但是不能穿過(guò)鑲件與鑲件的交界面，以免漏水。5）盡量使冷卻水孔至型腔表面相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等，當(dāng)塑件壁厚不相等時(shí)，壁厚出、處，應(yīng)強(qiáng)化處理，水孔應(yīng)靠近型腔，距離要小。6）澆口處加強(qiáng)冷卻，一般在注射成型時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此要加強(qiáng)交口處的冷卻，及冷卻水從澆口附近流進(jìn)，必要時(shí)，在澆口附近單獨(dú)設(shè)置冷卻通道。7）應(yīng)降低進(jìn)水和出水溫差。如果水溫溫差太大，將會(huì)使模具的溫度分布不均勻，一般情況，進(jìn)水和出水溫

48、度不相差5攝氏度。8）標(biāo)記冷卻通道的水流方向。9）合理確定冷卻水接頭的位置。水管接頭應(yīng)設(shè)置在不影響操作的地方，接頭應(yīng)根據(jù)用戶的要求選用。10）冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)要通盤考慮。8.2 凹模的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于以上凹模設(shè)計(jì)成鑲嵌式，初步設(shè)計(jì)凹模冷卻水道的布置成串連的回路。8.3 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算8.3.1冷卻介質(zhì)pp屬于低黏度材料，其成型溫度和模具溫度分別為160220和5090，模具溫度初步選定為50，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。8.3.2冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算1）塑件制品的體積v=v主+v分+ v分+nv塑=0.879+1.925+0.980+46.204 cm3=28.6cm32）塑件制品的質(zhì)量m=v=28.60.90 g =25.74g=0.02574kg3）塑件壁厚3mm，可以查表4-34得t冷=25.4s，取注射時(shí)間t注1.0s，脫模時(shí)間為t脫=8s，t=t冷+t注+t脫=(25.4+1.0+8) s =34.4s，由此每小時(shí)注射次數(shù)為n=3600/34.4=104次4)單位內(nèi)注射入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：w=nm=1040.02574 kg/h =2.677kg/h。5）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)放出的熱量qs 查表4-35直接可知pp的單位熱流量qs