模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書

1、1 模具設(shè)計概論塑料是20世紀才發(fā)展起來的新材料，目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過了鋼材，成為當前人類使用的一大類材料。我國的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已深入到國民經(jīng)濟的各個部門。塑料工程通常是指塑料制造與改性，塑料成型與制品加工。塑料制品與模具設(shè)計是塑料工程中的重要部分，是塑料工業(yè)中不可少的環(huán)節(jié)。模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，如金屬制品成型的壓鑄模，鍛壓模，澆鑄模，非金屬模制品成型的玻璃模，陶瓷模，塑料模等。采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低等一系列優(yōu)點，

2、模具成型已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具有潛力的發(fā)展方向。模具是機械，電子等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，它對國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展起著越來越大的作用。一個國家模具生產(chǎn)能力的強弱，水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品開發(fā)和老產(chǎn)品更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。我國為了優(yōu)先發(fā)展模具工業(yè)，制訂了一系列優(yōu)惠政策，并把它放在國民經(jīng)濟發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位。對塑料模具的全面要求就是能高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。塑料成型模具應(yīng)能生產(chǎn)并滿足給定的形狀、尺寸、外觀和內(nèi)在性能要求的制品。要求模具能被高效率的應(yīng)用，且操作簡便，并達到自動化水平。

3、要求模具有合理的結(jié)構(gòu)，制造容易且成本低廉。也要求模具有足夠的使用壽命。近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率，自動化，大型，精密，長壽命模具總產(chǎn)量中所占比例越來越大，在各種塑料模具中來看，注射模具在生產(chǎn)中占的比例是最大的，在生產(chǎn)中起著重要的作用。注射成型模具是塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融后，在注射機的螺桿式活塞推動下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔，塑料在模具型腔內(nèi)固化定型，這就是注塑成型的簡單過程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，但是近幾年來也越來越多的用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大的比重，世界塑料成型模

4、具產(chǎn)量中的約半數(shù)以上為注塑模具。在這次設(shè)計中充分運用了所學(xué)的專業(yè)知識，將所學(xué)的知識運用到實踐中來，在設(shè)計的塑料件也是利用注射模具來成型的，本套設(shè)計說明書主要放在塑件結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計這一環(huán)節(jié)，如注射機的選擇和校核、分型面的選擇、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分流道的設(shè)計、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計等方面。在設(shè)計過程中主要用到的設(shè)計軟件有autocad。根據(jù)三維造型通過autocad來設(shè)計注射模具。在設(shè)計的過程中由于經(jīng)驗不足，難免會出現(xiàn)錯誤，敬請原諒，并給出指正。 2產(chǎn)品工藝性分析2.1 產(chǎn)品材料分析2.1.1塑件形狀分析此塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，外觀光滑，只是制品的凹槽涉及到的脫模必須是斜銷和彈簧協(xié)助拉料頂出，塑件上有

5、兩條槽圖2-12.1.2材料分析材料選用pe，是聚乙烯的簡寫，是由乙烯聚合而成的的聚合物，作為塑料使用時，其平均相對分子質(zhì)量要在1萬以上。根據(jù)聚合物條件不同，實際平均相對分子質(zhì)量可從1萬到幾百萬不等。生成的pe乙烯單體大部分是由石油裂解得到聚乙烯是樹脂中分子結(jié)構(gòu)最簡單的一種，它原料來源豐富，價格較低，具有優(yōu)異的電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，易于成型加工，并且品種較多，可滿足不同性能要求，因此它從問世以來發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大的樹脂品種，用途極廣泛pe材料的性能特點:質(zhì)軟,機械性能差,表面硬度低,化學(xué)穩(wěn)定性好,但不耐強氧化劑,耐水性好 pe的成型特點:成型前不可預(yù)熱,收縮大,易變形,冷卻時間長,成型效

6、率不高,塑件有淺側(cè)凹可強制脫模 pe材料在模具設(shè)計時應(yīng)注意的事項:澆注系統(tǒng)應(yīng)盡快保證充型,須設(shè)系統(tǒng),使用溫度一般為800c pe材料的品種多，根據(jù)塑件的要求及特點，我們選用低密度聚乙烯來作為注塑材料pe材料的品種很多，在此低密度聚乙烯（ldpe）作為塑件的注塑材料。ldpe是在高溫和特別高的壓力下通過典型的自由基聚合過程得到的。早在20世紀40年代初，ldpe已用于電線包覆，是pe家族中最早出現(xiàn)的產(chǎn)品。ldpe綜合了許多優(yōu)良的性能，如透明性、封合性、易于加工，是當今聚合物工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料之一。ldpe通?？刹捎霉苁胶透椒磻?yīng)器兩種生產(chǎn)工藝制備，聚合時壓力為（150350）mpa，聚合溫度

7、在150260之間，并加入適量的引發(fā)劑。與其他工藝過程得到的線性pe不同，高壓自由基聚合歷程易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，得到的聚合物存在大量的支鏈結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使ldpe具有透明、柔順，易于擠出等特定性能。通過控制平均相對分子質(zhì)量（mw）、結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量分布（mwd），可以是ldpe樹脂獲得多種應(yīng)用。 聚合物的平均相對分子質(zhì)量是用組成聚合物的所有分子鏈的平均尺寸來表達的，為方便起見，在塑料工業(yè)中采用熔體流動速率（mfr）作為平均相對分子質(zhì)量的量度，mfr的單位為g/10min，mfr的值與平均相對分子質(zhì)量的大小成反比。 ldpe的結(jié)晶度與樹脂中的短支鏈的含量有關(guān)，結(jié)晶度通常為30%40%，結(jié)晶度的提高

8、是ldpe的剛性、耐化學(xué)藥品性、阻隔性、拉伸強度和耐熱性增加。而沖擊強度、撕裂強度和耐應(yīng)力開裂性能降低。2.1.3塑件正投影面積，體積及質(zhì)量計算根據(jù)塑件，可算出體積及質(zhì)量 圖2-2 如圖2-2所示，可把塑件分成幾個部分來計算，具體計算如下： 塑件有2個槽，把相對的兩個槽合起來計算就相當與計算一個圓住的體積根據(jù)圖紙可以知道塑件的體積等于上端長方體的體積加上下端長方體的體積減掉凸模所形成的凹槽再減掉一個圓柱的體積： 設(shè)：上端長方體的體積為v上則 v上=18x1.7x70=2142mm3 下端長方體的體積為v下 v下=15x67x（7.7-1.7）=6030mm3 凹槽的體積v凹=(15x1.7x2

9、)x(7.7-1.7)x(67-1.7x2) =4426.56mm3 根據(jù)圖中所示,可設(shè)一個圓柱的長為l1=64mm體積為v1 v1=rl1=3.14x0.62x64=7.2345mm3 v總=2142+(6030-4426.56)-8.59=3746.49mm3因為pe材料選用的是底密度乙烯,所以密度=0.91g/cm m總=3746.49x10-3x0.91=3.4g2.2 塑件結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性，直接關(guān)系到其成形模具結(jié)構(gòu)、類型、生產(chǎn)周期與成本。只有符合模塑工藝要求塑件設(shè)計，才能順利成形，確保內(nèi)在與外觀質(zhì)量，達到高效率生產(chǎn)和低成本的目地。2.2.1 塑件視圖 圖2-32.2.

10、2脫模斜度由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊包住型心或行腔突出的部分，為了使制件能夠順利從模具中取出或者脫模，必須對塑件的設(shè)計提出脫模斜度的要求，要求在塑件設(shè)計時或者在模具設(shè)計時給予充分的考慮，設(shè)計出脫模斜度。目前并沒有精確的計算公式，只能靠前人總結(jié)的經(jīng)驗資料。塑件的脫模斜度與塑料的品種，制件形狀以及模具結(jié)構(gòu)均有關(guān)，一般情況下取0.5度，最小為15分到20分。下表為常用的脫模斜度： 表2-1 幾種塑料的常用脫模斜度制品斜度聚酰胺通用聚酰胺增強聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚丙烯聚碳酸脂abs塑料脫模斜度型腔20-4020-5020-4520-4025-4535-135-130型心25-4020-4020

11、-4530-120-4530-5035-1由于塑料制品的產(chǎn)品圖可知，塑件四壁均有1的自帶斜度，此結(jié)構(gòu)本身就在常用的脫模斜度范圍內(nèi)，此結(jié)構(gòu)本身就有利于脫模，且此塑料制品的材料為abs，故我們在脫模1的自帶斜度在經(jīng)驗的35-130和301之間，故無需另行設(shè)計。2.2.3塑件壁厚 塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮孔，凹

12、陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm4mm之間。太厚，會產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。由產(chǎn)品圖可知，其形狀較為規(guī)則，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜：從產(chǎn)品的壁厚上來看，壁厚最大處為2.0mm，最小處為1.0 mm，壁厚較均勻，有利于零件的成型；為便于脫模，產(chǎn)品內(nèi)表面設(shè)30的脫模斜度，這里采用half模具，因此外表面不需設(shè)脫模斜度；該產(chǎn)品的孔邊距約為2mm，符合要求。2.2.4加強肋支撐面 為使塑件具有一定的強度和剛性，又不使塑料件截面壁太厚，而產(chǎn)生成型缺陷，行之有效的方法就是，在塑件結(jié)構(gòu)允許的位置適當設(shè)置加強肋或者增設(shè)防止變形結(jié)構(gòu)。加強肋不僅可防止塑件變形，而且有利于改善塑件模塑成型的充

13、模狀況。設(shè)置加強肋后，可能出現(xiàn)背部塌坑，但只要位置設(shè)置得當，壁厚合適，既可避免。2.2.5圓角 塑件的邊緣和邊角帶有圓角，可以增強塑件某部位或者整個塑件的機械強度從而改善成型時塑料在模腔內(nèi)流動條件，也有利于塑件的頂出和脫模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出現(xiàn)圓角外，應(yīng)該盡量采用圓角特征。塑件上采用還可以使模具成型零部件加強，排除成型零部件熱處理或使用時可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中問題。由塑件的產(chǎn)品圖可知：產(chǎn)品所有邊緣均帶有圓角特征，最大圓角特征r=1mm，最小圓角特征r=0.3mm從理論分析，邊緣圓角特征與塑件壁厚存在如下的關(guān)系：圖2-4圖2-5p_外力負荷，t_厚度，r_圓角半徑。由于邊緣修

14、飾與張力集中圖我們可知：邊緣圓角對塑件的影響，圓角應(yīng)盡量使壁厚平滑過渡，使壁厚均勻一致，對于 c03產(chǎn)品圖季提供了圓角，考慮了塑件受應(yīng)力的影響，和它的外觀要求合乎模具設(shè)計和產(chǎn)品的要求，故而，即依據(jù)c03塑件產(chǎn)品圖設(shè)計模具型芯和型腔，而不另行設(shè)計計算。2.2.6尺寸精度分析塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點又在相當大程度的影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應(yīng)盡量選擇的低些。對于本產(chǎn)品，圖紙未注明尺寸精度，我們?nèi)t1

15、0級精度。it8=0.72mm.此值由下表查知：表2-2 精度等級選用推薦值：類別塑料品種建議采用的等級高精度 一般精度 低精度1ps3 4 5abs聚甲苯丙烯酸甲脂pcpsu 聚砜pf氨基塑料30玻璃纖維增強塑料2聚酰胺6.66 610 9.10 104 5 6氯化聚乙醚pvc硬3pom5 6 7pppe低密度4pvc6 7 8pe高密度由于沒有規(guī)定制品尺寸精度，查表3-2取4-5級精度。3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 總體方案擬訂對任何塑料件的模具設(shè)計都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因為目前澆口的形式很多，并且用不同的澆口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面質(zhì)量也不同等，

16、因此確定澆口形式也是至關(guān)重要的。再就是要確定在塑件的什么地方進澆，對于這個問題我們都沒有定論，只有借助ptc公司的pro/e內(nèi)的mold advisor模塊來進行分析后再確定澆口位。接著要確定一模幾腔，只有把這些前期工作都做好之后 才能夠順利的進行模具設(shè)計。計算部分。3.1.1 型腔數(shù)目的確定1）根據(jù)經(jīng)濟性：n=nyt/(60c1)1/2式中n-每副模具中型腔的數(shù)目n-計劃生產(chǎn)塑件的總量y-單位小時模具加工的費用t-成型周期（min）c1-每個型腔的模具加工費用（元）2）根據(jù)鎖模力：n=(q/p)-a2/a1式中q-注射機鎖模力）（kn）p-型腔內(nèi)熔體的平均壓力（mpa）a2-澆注系統(tǒng)在分型面

17、上的投影面積a1-每一個塑件在分型面上的投影面積3）根據(jù)塑件的精度：根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%，由于沒有規(guī)定制品尺寸精度，且產(chǎn)品較小，產(chǎn)量較大，所以選擇采用一模一腔。4）根基注射量：n=（0.8g-m2）/m1式中g(shù)-注射機的最大注射量（g）m1-單個塑件的重量（g）m2-澆注系統(tǒng)的重量（g）根據(jù)產(chǎn)品需要，該塑件為一模一腔。3.1.2 型腔數(shù)目確定參數(shù) 型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定（1）、根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目:根據(jù)總成型加工費用最小的原則,并忽略準備時間試生產(chǎn)原材料費用,僅考慮模具加工費和塑件成型加工費（2）、根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當成

18、型大型平板制件時常用這種方法（3）、根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗,在磨具中每增加一個型腔,制品尺寸精度要降低4%,對于高精度制品,由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過4個（4）、由于塑件的構(gòu)造比較簡單,只是四周多了兩個槽,并可以使用限位桿來實行脫模,磨具本身的結(jié)構(gòu)也很簡單,塑件的質(zhì)量也很輕,故可以用一模一腔注射成型 同時根據(jù)塑件體積v=3746.79mm，初步確定注射機為sz-40/32 注射機各參數(shù)如下： 項目 sz-40/32 結(jié)構(gòu)形式 立式 理論注射容量（cm） 40 螺桿直徑（mm） 24 注射壓力（mpa） 150 注射速率（g/s） 塑化能

19、力（kg/h） 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 鎖模力（kn） 320 拉桿內(nèi)向距（mm） 205 移模行程（mm） 160 最大模具厚度（mm） 160 最小模具厚度（mm） 130 模具定位孔直徑模具定位孔直徑（mm） 噴嘴球半徑（mm） 10噴嘴口孔徑（mm） 3.1.3 型腔布局 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難度。根據(jù)小批量生產(chǎn)要求，本模具采用一模一腔，塑件型腔位置設(shè)在模具偏中心處。 3.1.4 分型面與排氣系統(tǒng)設(shè)計1、分型面選擇： 選擇分型面即

20、是決定型腔空間在模內(nèi)應(yīng)占有的位置。 選擇時應(yīng)遵行如下原則：1）、復(fù)合塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸大的部位。確保塑件質(zhì)量。分型面應(yīng)不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量；將塑件要求同軸度的2）、有利于塑件脫模。由于模具脫模機構(gòu)通常只設(shè)在動模一側(cè)，故選擇分型面時應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動模一側(cè)。這對于自動化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。3）、考慮側(cè)向軸拔距。一般機械式抽芯機構(gòu)的側(cè)向拔距都較小，因此選擇分型面時應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距做為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。4）、鎖緊模具的要求。側(cè)向合

21、模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面。5）、有利于排氣。當分型面作為主要排氣渠道時，應(yīng)將分型面設(shè)在塑料熔體的末端，以利于排氣。6）、模具零件易于加工。選擇分型面時，應(yīng)使模具分割成便于加工的零件，以減小機械加工的困難。根據(jù)以上分型面選擇原則及塑件本身的特點，確定為一次分型（如圖3-1） 圖3-12、分型面的設(shè)計分型面的設(shè)計在注射模的設(shè)計中占有相當重要的位置，分型面的設(shè)計可以對塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很大的影響。分型面的設(shè)計原則：1、分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處。2

22、、分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的留模及脫模。3、保證塑件的精度要求。4、滿足塑件外觀的要求。5、便于模具的制造。6、減小成型面積。7、增強排氣效果。8、應(yīng)使側(cè)抽芯行程較短。跟據(jù)該塑料制品的形狀特點及以上原則，其分型面設(shè)計在塑件下端。 3.2 成型零件的設(shè)計及計算3.2.1成型零部件尺寸分析 成型零部件的設(shè)計計算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計算。而對于塑件尺寸精度的影響因素主要有以下方面：1）成型零部件的磨損 其主要是塑料熔體在在成型行腔中的流動以及脫模時塑件與型腔或型心的摩擦，而一后者為主。為簡化設(shè)計計算，一般只考慮與塑件脫模方向平行的磨損量，對于垂直方向的不于考慮，而忽略不計。中小形塑件

23、我們?nèi)=1/6。2）成型零部件的制造誤差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工誤差和安裝，配合誤差兩個方面，設(shè)計時一般將成型零部件的制造誤差控制在塑件相應(yīng)公差的1/3左右 ，z=1/3 ,通常取it6it9級精度。3）塑件的收縮率 收縮率不僅是塑件的固有特性，而且與制品的結(jié)構(gòu)，工藝條件等方面的因素有關(guān)。生產(chǎn)中由于設(shè)計選取的計算收縮率與實際收縮率的差異，以及塑件成型工藝條件的波動，材料批號的變化而造成塑件收縮率的波動，由此導(dǎo)致塑件尺寸的變化值為： s=(smax-smin)*ls 式中：smax_塑件的最大收縮率； smin _塑件的最小收縮率； ls_塑件的名義尺寸。 由上式可以看出，收縮率

24、對塑件的尺寸影響較大，故而應(yīng)認真對待。 4）配合間隙引起的誤差j 比如：采用活動型心時，由于型環(huán)的間隙配合，將引起塑件孔的位置誤差或中心距誤差等，為了滿足以上因素對塑件造成的誤差總和最小且小于塑件的公差值，必須滿足以下條件： z+c+s+j 式中：z-成型零部件的制造誤差； c-成型零部件的磨損量； s-塑料的收縮率波動引起的塑件尺寸變化； j-配合間隙引起的誤差； -塑件的公差。3.2.2 成型零件設(shè)計 由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以下一些性能:1:必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓，2:有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進行熱處理，使其硬度

25、達到hrc40以上3:對于成型會產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼處理4:材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在ra0.4以下5:切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好6:熔焊性能要好,以便修理7:成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度?？最惲慵閔8h10，軸類零件為h7h10。3.2.3型芯和成型桿設(shè)計 因為把手封條注塑模本身比較簡單,只是塑件周邊有凹槽,因此不容易脫模,為了便于脫模,把型芯和成型桿單獨制作,然后將成型桿嵌入型芯中,使之成為型芯的一部分,并能單獨做為頂桿,以便方便于和限位桿配合脫模 圖3-2確定型芯尺寸： lm=ls（1+s）+ 3/4 0 -z把ls=11.6

26、，收縮率取s=0.009，精度等級系數(shù)取 =0.72， z=/3=0.24帶入上式得： lm=11.6(1+0.009)+0.75x0.72 0 -z=12.20-0.24mm型芯的工作高度尺寸： hm=hs（1+s）+2/3 x 0 -z把hs=6，收縮率s=0.009,=0.56， z=/3=0.18帶入上式得hm=6x1.009+2/3 x 0.560-0.18=6.4 0-0.18mm3.2.4凹模尺寸的計算 凹模用于成型塑件的外表面，按起結(jié)構(gòu)的不同，可分為6種1：整體式凹模2：整體嵌入式凹模3：局部鑲嵌式凹模4：大面積鑲嵌式凹模5：四壁拼合式凹模6：拼塊式凹模。塑件本身比較簡單，應(yīng)根

27、據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸來確定凹模的尺寸和形狀 1. 徑向尺寸計算： dm=ds（1+s）- 3/4 +0 把d1m=18 d2m =15 s=0.009，=0.30 z=/3=0.1 d1m=18x1.009-0.75 x 0.30+0.1=17.940+0.1mm d2m=15x1.009-0.75 x 0.30+0.1= 14.910+0.1mm 2. 凹模套的高度尺寸： hm=hs（1+s）-2/3 x +z 0 把h1m=7.7，h2m=1.7，h3m=6，s=0.009，1=0.64，2=0.42，3=0.56，z=/3依次帶入上式得： h1m=7.7x1.009-2/3 x 0.640

28、+0.21=7.340+0.21mm h2m=1.7x1.009-2/3 x 0.420+0.42=1.440+0.21mm h3m=6x1.009-2/3 x 0.560+0.56=5.680+0.56mm3.2.5凹模壁厚計算在注射過程中，凹模套承受塑料熔體的高壓作用，因此模具的凹模套應(yīng)該有足夠的強度。凹模套強度不足將發(fā)生塑件變形，甚至破裂；剛度不足將產(chǎn)生過大彈性變形，導(dǎo)致凹模套向外膨脹，并產(chǎn)生溢料間隙。型腔壁厚計算應(yīng)以最大型腔壓力為準。一副模具要能正常生產(chǎn)，即不允許行腔強度不足，也不允許其剛度不足，因此行腔壁厚應(yīng)該同時考慮其強度條件和剛度條件。據(jù)分析，大尺寸行腔，剛度不足是主要矛盾，應(yīng)按

29、剛度計算，小尺寸行腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力已超過許用應(yīng)力，因此強度不足是主要矛盾，應(yīng)按強度計算 按剛度計算為： s最小0.31l1（apl1/ea）1/3mm e 模具材料的彈性模量（mpa），碳鋼為2.1x10 5 mpa p 型腔壓力，一般取2545mpa 型腔側(cè)壁全高度mm l1型腔長邊長度mma型腔側(cè)壁受壓高度mm 剛度條件，即許用變形量（mm），由表3可查 模具材料的許用應(yīng)力（mpa），一般取1.8x10 3 2.2x10 3 mpa 表3粘度特性塑料品種值的許用范圍（mm）高粘度pc、ppo、psf、hpvc0.060.08低粘度pa、pe、pp、pom0.0250.04

30、 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計流道設(shè)計包括主流道、冷料穴和分流道的設(shè)計。3.3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射 模設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它 對注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。設(shè)計時須遵循如下原則： 1結(jié)合型腔布局考慮，應(yīng)注意以下三點： 1）盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)置平衡式分流道。 2）型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 3）型腔排列要盡量可能緊湊，以減少模具外形尺寸。 2 熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低。 3. 確保均衡進料 盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個

31、型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。 4塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量要小，以減少塑料的耗量。 5消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件的質(zhì)量。 6排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出。 7防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象。 8塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用。 9生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成形周

32、期短，效率高。 10塑料熔體流體特性 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，以充分利用。3.3.2主流道的設(shè)計 主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定錐度，其設(shè)計要點為： 1：主流道圓錐角為a=2060，對流動性差的可取3060，內(nèi)壁粗糙度為ra0.63m 2：主流道大端成圓角，半徑r=13mm，以減小料轉(zhuǎn)向過度時的阻力 3：在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響流體的順利充型 4：對于小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，但在大多數(shù)情況下將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，主流道襯套與定模板采用h7/m6

33、過度配合與定位圈的配合采用h9/f9間隙配合 5：主流道襯套一般選用t8 t10制造，熱處理強度為5256hrc 根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表，選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸d=4mm，澆口套始端半徑r=機床噴嘴小經(jīng)d +（0.51）=10+(0.51)=11mm，半錐角a=2。其長度尺寸取l=40mm，其余尺寸見圖。主流道內(nèi)壁粗造度ra=0.63，拋光時要沿軸向進行。 根據(jù)主流道尺寸，可求出主流道體積： v主=1/3l（r+rr+r） =1/3x3.14x40（1.252+1.25x2+4）= 0.334cm 圖3-33.3.3冷料穴設(shè)計 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分

34、流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”防止“冷料”進入行腔而影響塑件質(zhì)量；開模時又可以將主流道的冷凝料拉出，冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。其類型可分為四大類（1）底部帶有推桿的冷料穴 這類冷料穴的底部由一跟推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，因此他常于推桿或推管脫模機構(gòu)連用。（2 底部帶有拉料桿的冷料穴 這類冷料穴的底部有一根拉料桿構(gòu)成，拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不隨脫模機構(gòu)運動（3）底部無桿的冷料穴 對于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當開模時分型面左右分開，塑件與流道凝料取出，冷料穴底部不必設(shè)計桿件。（4）分流道冷料穴 當分流道較長時，

35、可將分流道的盡頭沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.52倍。 3.3.4分流道設(shè)計分流道是主流道與澆口之間的通道。多行腔模具一定設(shè)置分流道 ，大型塑件由于使用多澆口進料也需設(shè)置分流道。由于模具有兩條分流道，要從行腔側(cè)面注入，分流道應(yīng)是側(cè)澆，設(shè)計成圓形并四周交叉分布，這樣效率比較高。因為塑件的壁厚為1.73mm，質(zhì)量3.4200g，所以可以根據(jù)公式d=0.2654w1/2l1/4來計算 d 分流道的直徑（mm） w 塑件的質(zhì)量 （g） l 分流道的長度 （mm）因為型腔為一模一腔按圓周均勻分布，兩個小型腔的最小直線距離在7mm8mm，在這里取8mm，這樣計

36、算分流道長度為15mm圖3-4 其直徑尺寸可按下列經(jīng)驗公式確定：把w=3.4mm和l=15mm帶入上式得： d=0.2654x3.4x15=0.96mm 分流道直徑d=0.96mm,不符合直徑限于3.29.5mm條件。應(yīng)取5mm3.4 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.4.1 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 模溫對塑件質(zhì)量的影響：熱塑性塑料熔體注入型腔后，釋放大量熱量而凝固。不同的塑料品種，需要模腔維持在某一適當?shù)臏囟?，模溫對塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在下面的六個方面：1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不

37、清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。力學(xué)性能 適

38、當?shù)哪兀墒顾芗W(xué)性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大的降低。外觀質(zhì)量 適當提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。2 模溫對生產(chǎn)效率的影響： 就注射成形過程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約有5以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95由模具的冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射成形周期的2/3至4/5，因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷

39、卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。故在設(shè)計過程中冷卻時間應(yīng)適當控制。3.4.2 冷卻時間的確定：在注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿欣腔起的可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一段時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定強度和剛度為準。這段冷卻時間一般占整個注射生產(chǎn)周期的80。下式可計算： t=s/.a ln4/ . （ts-tm）/（te-tm） a 塑件熱擴散系數(shù)（m/s） 由課本可查表得低密度聚乙烯 的a值為6.2x10-4 s 制品壁厚（mm） t= 1.72/x6.2x10-4 /360 x 4/ x （200-50）/（100-50） =5.1 s 表4塑料名稱ts（）

40、tm（）te（）ps200500406060100as200260406060100abs200260406060100pe150250507070110 3.4.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計 一般注射模具內(nèi)的塑料熔體溫度為200度左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60度以下，所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 1. 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則： 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。冷卻水孔的數(shù)量約多，孔徑約大，則對塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的12倍（常位1215mm），冷卻

41、水孔中心距約為水孔直徑的35倍，水孔直徑約為812mm。盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當塑件壁厚不均勻時，壁厚處應(yīng)強化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小，但也不應(yīng)小于10mm。澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入。應(yīng)降低進水與出水的溫差。如果進水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進水與出水溫差不大于5。合理選擇冷卻水道的形式。對于收縮大的塑件（入聚乙烯）應(yīng)沿收縮方向

42、開設(shè)冷卻水孔。合理確定冷卻水管的接頭的位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設(shè)在注射機背面的模具的同一側(cè)。冷卻系統(tǒng)的水道應(yīng)盡量避免與模具上其它機構(gòu)（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮。冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。最好在進口和出口處分別打出標志，如“in”（進口）和“out”（出口）等。2 冷卻系統(tǒng)的計算：通常對于中小型模具以及對塑件制品要求不太嚴格時，一般可忽略空氣對流，輻射以及與注射機接觸傳走的熱量，同時也忽略高溫噴嘴頭向模具的接觸傳給型腔的熱。所謂簡單計算就是以塑料熔體釋放出的熱量q為總熱量，全部由冷卻介質(zhì)傳走。（1）計算單位時間內(nèi)從型腔中

43、散發(fā)出的總熱量（q總=q1）：1）計算每次需要的注射量（kg或cm） g=ng件+g澆 n=2 =3.4x10-3x2+0.334x0.91x10-3 =0.007kg2）確定生產(chǎn)周期（s） t=t注 + t冷 + t脫 =60s（式中數(shù)值查表得）3）求使用的塑料單位熱流量qs（kj/kg）查表得ldpe單位熱流量 590690 kj/kg4）求每小時需要注射的次數(shù) n=3600/60=60次5）求每小時的注射量（kg/h） w=n.g =60x0.007 =0.42kg/h6）求從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（kj/h） q總=q1=n.g.qs=w.qs=0.42 x 600=252 kj/h（2）

44、、求冷水的體積流量（m/min） v=q.v=q/60 / 1.c1（t出 t進）式中，為水密度 10kg/m，c1為水的比熱熔 c1=4.187j/（kg.），t出為水管出口設(shè)定溫度，t進為水管進口設(shè)定溫度，實驗表明1/3的熱量是凹模帶走，其余2/3有型芯帶走，也有資料說前者帶走40%而后者帶走60%。q實為凹模帶走的熱量，但在這里是以簡單的計算公式來計算q的總量，因此也把q凹模帶走的熱量當做q總量（kj/h）取t=t進-t出=5 q.v=1/3 x 252/60 / 10x4.187x5 =6.67x10-3 m/min 如下表所示，冷卻水管的最低流速是1.32v（m/s） 冷卻水管的的直

45、徑應(yīng)該是10mm 表5冷卻水管直徑d（mm）最低流速v（m/s）冷卻水體積流量v（m/min81.665.0 x 10-3101.326.2 x 10-3121.107.4 x 10-3150.879.2 x 10-3200.6612.4 x 10-33.5 澆口的設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，其形狀、位置、尺寸對塑件質(zhì)量影響很大。澆口的主要作用是：（1）行腔充滿后，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）對于多行腔模具，用以平衡進料；對于多澆口單行腔模具，用以控制熔接縫的位置。澆口截面面積通常為分流道截面面積的0.030.09。澆口截面形狀有矩形和圓

46、形兩種。澆口長度為0.52mm左右，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定。在這我們?nèi)∠拗菩詽部谥械臐摲綕部?，潛伏式口是典型的矩形截面澆口，能方便調(diào)整充模時的剪切速度和澆口封閉時間，因而也稱為標準澆口。潛伏式澆口的特點是澆口截面形狀簡單，加工方便，能對澆口尺寸進行精密加工。 澆口截面積通常為分流道截面積的0.030.09。 s澆=s分（0.030.09）=x32x0.09=d澆則d澆=3x0.3=0.9 澆口長度一般取0.52mm，取l=1mm 圖3-53.6導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計為保證注射模的準確開模和合模，注射模必須設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)。導(dǎo)向機構(gòu)具有以下作用：、定位作用。模具合模時，導(dǎo)向機構(gòu)可以保證動模和定模的位

47、置正確，以便使型腔的運送和尺寸精確；另外導(dǎo)向機構(gòu)在模具的裝配過程中也起定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。、導(dǎo)向作用。合模時，模具的導(dǎo)向零件首先接觸，引導(dǎo)動、定模準確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯誤接觸面而造成的損壞。、承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計成非平衡進料形式，就會產(chǎn)生單邊的側(cè)向壓力，設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)時應(yīng)注意：導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻分布在模具分型面的四角，導(dǎo)柱至模具的邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度；導(dǎo)柱的年度應(yīng)比型芯端面的高度高出6-8mm，以免在錯誤定位時，型芯進入凹

48、模型腔相碰而損壞。4、為了使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。 5、導(dǎo)柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 6、一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按h8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按h7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按h7/k6。 7、除了動模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。 8、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。一次分型導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計： 導(dǎo)柱固定在固定模板上，與固定模板為h7/m6的過渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標準，取d=12mm

49、，導(dǎo)柱頭部做成半圓形。 導(dǎo)柱長度與主流導(dǎo)長度點澆口長度以及塑件長度等有關(guān)。 lg= l型芯固板+l型腔固板+l支撐板+68 =20+35+68 =63mm 導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合如下圖 圖3-63.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計當排氣不良時將在塑件上形成氣泡，銀文，云霧，接縫，使表面輪廓不清，甚至沖模不滿；嚴重時在塑件表面產(chǎn)生焦痕；降低沖模速度，影響成型周期；形成斷續(xù)注射，減低生產(chǎn)效率。因此我們一般用以下的幾種排氣方法： 1排氣槽排氣 對于成型大中型塑件的模具，需排住的氣體量多，通常都應(yīng)開設(shè)排氣槽 2分型面排氣 對于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于容體流動末端 3拼鑲件縫隙排氣 對于組合的凹?；蛐托荆衫闷淦春系目p隙排氣 4推桿間隙排氣 利用推桿與模板或型芯的配合間隙排氣 5粉末燒結(jié)合金塊排氣 6排氣井排氣 在塑料熔體匯合處的外側(cè)，設(shè)置一個空穴，使氣體排入其中，也可以