塑料蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、第1章 概 論1.1 課題背景及意義市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，使得產(chǎn)品的功能日趨多元化，產(chǎn)品的生命周期不斷縮短，塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨多樣化和復(fù)雜化，客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。這在一定程度上決定了模具設(shè)計(jì)和注射成型過(guò)程的復(fù)雜性，有些注射成型問(wèn)題連有經(jīng)驗(yàn)的模具設(shè)計(jì)師和注射工藝師都很難把握。而傳統(tǒng)的注射模設(shè)計(jì)首先考慮的是模具結(jié)構(gòu)本身的需要，之后考慮的才是注射制品的需要。例如，常規(guī)的注射模設(shè)計(jì)通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，而不是根據(jù)流動(dòng)分析來(lái)確定，最后在試模過(guò)程中通過(guò)反復(fù)的調(diào)整模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)參數(shù)來(lái)勉強(qiáng)達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求。模具試模周期過(guò)長(zhǎng)、試模成本過(guò)高嚴(yán)重影響了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，對(duì)塑料熔

2、體的注射成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬對(duì)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及注射成型工藝具有非常重要的指導(dǎo)意義123。1.2 本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展1.2.1 塑料模功能分子材料加工領(lǐng)域中，用于塑料制品成形的模具，稱(chēng)為塑料成形模具，簡(jiǎn)稱(chēng)塑料模。塑料模優(yōu)化設(shè)計(jì)，是當(dāng)前高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。在塑料材料、制品設(shè)計(jì)及加工工藝確定以后，塑料模設(shè)計(jì)對(duì)制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就具有決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、澆注與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對(duì)制品尺寸精度和形狀精度以及塑件的物理力學(xué)性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表觀(guān)質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過(guò)

3、程中，塑料模結(jié)構(gòu)的合理性，對(duì)操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對(duì)塑件成本也有相當(dāng)大的影響，除簡(jiǎn)易模具外，一般說(shuō)來(lái)制模費(fèi)用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效率的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽(yù)為塑料制品成形技術(shù)的“三大支柱”。尤其是塑料模對(duì)實(shí)現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀(guān)造型要求起著無(wú)可代替的作用。高效全自動(dòng)化設(shè)備，也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能。此外，塑件生產(chǎn)與產(chǎn)品更新均以模具制造和更新為前提。1.2.2 國(guó)內(nèi)外塑料?，F(xiàn)狀我國(guó)塑料模的發(fā)展極其迅速。塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，以有相當(dāng)規(guī)模的開(kāi)發(fā)和

4、應(yīng)用。我國(guó)在塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)上，與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的差距，參見(jiàn)表1.15。在模具材料方面，專(zhuān)用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全，質(zhì)量尚不穩(wěn)定。表1.1 塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)技術(shù)名稱(chēng)發(fā)達(dá)國(guó)家中國(guó)美國(guó)日本德國(guó)香港臺(tái)灣大陸CAD應(yīng)用CAE應(yīng)用Flow軟件Cool軟件75%50%普及普及75%50%普及普及70%50%普及普及50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有應(yīng)用有應(yīng)用塑料模發(fā)展趨勢(shì)塑料模技術(shù)，包括設(shè)計(jì)技術(shù)、材料選擇、加工技術(shù)管理與維修技術(shù)等多種領(lǐng)域，屬于系統(tǒng)工程技術(shù)。隨著塑料模應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，地位的不斷提高，對(duì)此國(guó)家以制定出明確的奮斗目標(biāo)。第2章 注塑模設(shè)計(jì)2.1 注塑模概述2.1.1

5、 注射模設(shè)計(jì)特點(diǎn)塑料注射模能一次性地成型形狀復(fù)雜，尺寸精確，或帶有嵌件的塑料制件。作為先進(jìn)的模具，須在使用壽命期限內(nèi)保證制品質(zhì)量，并要有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這就要求模具動(dòng)作可靠，自動(dòng)化程度高，熱交換效率好，成型周期短。其次，合理選用模具材料，恰當(dāng)確定模具制造精度，簡(jiǎn)化模具加工工藝，降低模具的制造成本亦十分重要。此外，在注塑模設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分注意到以下特點(diǎn)4： （1）塑料熔體大多屬于假塑體液體，能“剪切變稀”。 （2）視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。 （3）整個(gè)成型周期中，塑件模具環(huán)境組成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。 2.1.2 注射模的組成件 凡是注射模，可分為動(dòng)模和定模兩大部分。注射充模時(shí)

6、動(dòng)模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)。開(kāi)模時(shí)動(dòng)模與定模分離，取出制件。定模安裝在注射機(jī)的固定模板上；動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。根據(jù)零件的不同功能，可由七個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成5：（1）成型零件：主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件，各種成型桿與成型環(huán)；（2）澆注系統(tǒng)（3）導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)；（4）脫模機(jī)構(gòu)：主要由頂桿、頂出板、回程桿、頂出固定板、拉料桿等組成；（5）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)；（6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；（7）排氣系統(tǒng)。2.2 塑件的工藝分析 塑料制品的材料ABS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一種新型的工程材料。它具有三種成分的綜合性能,是一種具有堅(jiān)韌、質(zhì)硬和剛性的工程材料。ABS是非結(jié)晶聚合物

7、,不透明、無(wú)毒、無(wú)味及微黃的熱塑性樹(shù)脂.有及好的抗沖擊強(qiáng)度,且在低溫下也不迅速下降.有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。 ABS的主要成型特點(diǎn)：(1)可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。(2)收縮率小,可制得精密塑料。 (3)吸濕性較大,成型前應(yīng)干燥處理。 (4)流動(dòng)性中等,溢邊值0.04mm,溶體粘度強(qiáng)烈依賴(lài)于剪切速率,因此模具設(shè)計(jì)大都采用點(diǎn)澆口形式。(5)熔融溫度較低,熔融溫度范圍固定,宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。(6)澆注系統(tǒng)流動(dòng)阻力小,注意澆口形式和位置應(yīng)合理,防止產(chǎn)生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜

8、過(guò)小。ABS注射成型的主要工藝參數(shù)見(jiàn)表2.16。表2.1 ABS注射成型的主要工藝參數(shù)樹(shù)脂名稱(chēng) ABS注射機(jī)類(lèi)型 螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速，(r/min) 3060形式 直通式噴嘴溫度（） 180190前 200210料筒溫度（）中 210230后 180200模具溫度（） 5070注射壓力（MPa） 7090保壓壓力（MPa） 5070注射時(shí)間（s） 35續(xù)表 2.1保壓時(shí)間（s） 1530冷卻時(shí)間（s） 15 30總周期 （s） 4070密度（g/） 1.011.08 塑件的結(jié)構(gòu)分析該塑件為一圓形塑料蓋。塑件含有內(nèi)螺紋，如圖2.1所示，因此需要采用螺紋旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)，塑料件上有兩個(gè)止轉(zhuǎn)孔，需設(shè)計(jì)為襯套

9、形式，防止脫模時(shí)塑料件隨螺紋型芯轉(zhuǎn)動(dòng)。外觀(guān)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，凹模采取鑲嵌式，便于加工，易于更換，節(jié)約了貴重材料。該件為圓形對(duì)稱(chēng)件，故在塑料蓋的中心位置設(shè)置點(diǎn)澆口，以便充型。由于采用螺紋脫模機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，宜采用一模一腔 。 圖 2.1 塑料蓋 2.2.3 塑件的尺寸精度分析注塑件由于沒(méi)有精度要求,因此取最低精度5級(jí)(SJ1372-78)。由以上分析可見(jiàn),該零件的尺寸精度為低精度,對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)的零件加工可以保證。 表面質(zhì)量分析塑料件沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)以上分析可以看出,注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。2.3 分型面及排氣槽的設(shè)計(jì) 分型面的

10、設(shè)計(jì)在注塑模中,用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面,通稱(chēng)為分型面。分型面選擇的一般原則78 ：（1）應(yīng)便于塑件的脫模。（2）應(yīng)保證塑件的質(zhì)量。（3）應(yīng)有利于防止溢料。4）應(yīng)有利于排氣。5）應(yīng)盡量使成型零件便于加工。該塑料件為一對(duì)稱(chēng)的圓形件，基于以上原則，分型面可選在塑件截面積最大處，如圖2.2所示。 圖 2.2 塑料蓋分型面 排氣槽的設(shè)計(jì) 由于是中小型模具，利用分型面排氣是最簡(jiǎn)便合理的方法,同時(shí)利用配合間隙排氣,其間隙為0.03mm0.05mm。2.4 注射機(jī)的選用2.4.1 型腔數(shù)目的確定 方案 一模一腔優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，產(chǎn)品精度高。缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低。 方案 一模多腔 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率

11、高。缺點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)成本高，質(zhì)量不易保證。該塑料蓋含有螺紋結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，宜采用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化模具機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用方案，即一模一腔。2.4.2 注射機(jī)的選擇由于 ABS的密度為1.01.1 g/cm3 則 = + =39.62cm3式中 -塑料件和澆注系統(tǒng)的體積（cm）= （n A1+A2）/1000A1=47.52×3.14=7.09×103 mm2 A2= =4.12×3.14=0.21×103 mm2 式中 n-型腔數(shù)目；n=1； -塑料件熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）； A1-單個(gè)塑料件在模具分型面上的投影面積（cm2）； A2

12、-澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（cm2）。由資料8查表2-2可知，ABS的熔體壓力為30/MPa。代入數(shù)據(jù)得：=30×（7.09×103+0.21×103）/1000=219 KN 故選用XSZY125型注射機(jī)，其技術(shù)規(guī)范如表2.2。表2.2 XSZY125型注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范注射量/cm3125模板最大行程/mm300螺桿直徑/mm42模具厚度/mm最大300注射壓力/MPa119最小200注射行程/mm115拉桿空間/mm260×290注射時(shí)間/s1.6模板尺寸/mm428×450鎖模力/kN900噴嘴球徑/mmSR12最大成型面積/cm

13、2320噴嘴孔徑/mm42.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。它的設(shè)計(jì)合理與否，影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易程度。澆注系統(tǒng)一般均由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成9。 主流道的設(shè)計(jì)主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。因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、壓力塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較高，所以模具的主流道部分設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。主流道襯套設(shè)置在模具的對(duì)稱(chēng)中心位置上。主

14、流道設(shè)計(jì)如圖2.3所示 ，其主要參數(shù)為：d=碰嘴直徑+1mm；R=碰嘴球面半徑+23mm；=2°4°；r=D/8；H=（1/32/5） R。 圖 2.3 主流道 澆口設(shè)計(jì)澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門(mén)，對(duì)塑件質(zhì)量具有決定性的影響。本制件為一塑料蓋，為了保證其外觀(guān)質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計(jì)為針點(diǎn)式澆口，澆口位置設(shè)在制件中心，與主澆道直接接通。澆注系統(tǒng)和型腔的流程比B的校核式：B=B 式中 -各段流程長(zhǎng)度（mm）； -流程各段厚度（mm）；B-允許流程比，查資料表74.2-3得ABS的流程比為175：1。代入數(shù)據(jù)得：B=32.7175符合要求，可行。2.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模具閉合時(shí)要求有準(zhǔn)確

15、的方向和位置。具有一定精度的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，是注射模設(shè)計(jì)不可缺少的組成部分。 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)技術(shù)要求：（1）為使導(dǎo)柱具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，采用T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC55HRC。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8m,導(dǎo)向部分表面的粗糙度為 Ra0.8mRa0.4m。（2）導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/k6過(guò)渡配合；導(dǎo)柱導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合。 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)如圖2.4。 2.6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)套選用注塑模 型直導(dǎo)套采用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?圖2.4 導(dǎo)柱 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。 圖2.5 導(dǎo)套2.7 成型零件的設(shè)計(jì)2.7.1 型腔型芯的設(shè)計(jì)塑料件具有內(nèi)螺

16、紋，型芯設(shè)計(jì)為獨(dú)立的螺紋型芯（如圖2.6所示），以便旋轉(zhuǎn)脫模。并采用H8/h8的間隙配合，將螺紋型芯直接插入模具相應(yīng)的配合孔中。凹模設(shè)計(jì)為底部鑲拼結(jié)構(gòu)（如圖2.7所示），簡(jiǎn)化了模具的加工性，減少了熱處理變形，鑲拼結(jié)構(gòu)便于模具維護(hù)，節(jié)約了貴重的模具鋼，鑲拼處的間隙利于排氣。2.7.1.1 型腔、型芯徑向尺寸計(jì)算910注射塑料ABS的成型收縮率： Scp=由表知=0.7%，=0.3% 圖 2.6 螺紋型芯 Scp= =0.5% （1）型腔的徑向尺寸： =（1+Scp%） 式中 型腔徑向尺寸；單位為mm塑件的基本尺寸；單位為mm 塑件的公差值； 圖 2.7 凹模鑲塊 模具成形零件的制造公差；取/4將

17、數(shù)據(jù)代入公式中得：=（1+0.5%）×950.75×0.600+0.07=95.220+0.07 mm=（1+0.5%）×660.75×0.520+0.13=66.070+0.13 mm=（1+0.5%）×870.75×0.600+0.07=87.150+0.07 mm=（1+0.5%）×80.75×0.200+0.05=95.220+0.05 mm（2）型芯徑向尺寸：= （1+Scp%）+ 式中 型芯徑向尺寸；單位為mm將數(shù)據(jù)代入公式中得：= （1+0.5%）×63+0.75×0.460.12

18、0=62.78- 0.1202.7.1.2 型腔、型芯的深度尺寸的計(jì)算（1）型腔深度尺寸計(jì)算： =（1+Scp%） 式中 -型腔深度尺寸；單位為mm-塑件的基本尺寸；單位為mm 將數(shù)據(jù)代入公式中得：=（1+0.5%）×13×0.220+0.06=12.930+0.06 mm=（1+0.5%）×5×0.180+0.05=5.30+0.05 mm （2）型芯高度尺寸計(jì)算：=（1+Scp%）+=（1+0.5%）×11+×0.22 -0.050 =11.25-0.050 mm=（1+0.5%）×5+×0.18 -0.050

19、 =5.15-0.050 mm=（1+0.5%）×2+×0.16 -0.040 =2.11-0.040 mm 螺紋成型零件的工作尺寸計(jì)算 大徑 式中 -螺紋型芯大徑（mm）；-塑件內(nèi)螺紋大徑（mm）；-塑件的平均收縮率（%），ABS取=0.5%；-塑件內(nèi)螺紋中徑公差（mm）；查螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)GB197-81得=0.18mm-螺紋型芯大徑制造公差（mm），查資料表3-6得=0.06mm。代入數(shù)據(jù)得： =（80+80×0.005+0.18） =80.58mm中徑 式中 -螺紋型芯中徑（mm）；-塑件內(nèi)螺紋中徑（mm）；-螺紋型芯中徑制造公差（mm）。查資料7表3-7得=

20、0.05mm。代入數(shù)據(jù)得： =（78+78×0.005+×0.18）mm =78.53mm小徑 式中 -螺紋型芯小徑（mm）；-塑件內(nèi)螺紋小徑（mm）-螺紋型芯小徑制造公差（mm）。查資料表3-6得=0.06mm代入數(shù)據(jù)得： =（76+76×0.005+0.18）=76.56mm螺距 式中 -螺紋型芯螺距（mm）；-塑件內(nèi)螺紋螺距（mm）；-螺紋型芯螺距制造公差（mm）。查資料表3-8得=0.04mm代入數(shù)據(jù)得： =（1.5+1.5×0.005）± =1.51±0.02mm2.7.2 型腔側(cè)壁厚度與底板厚度的校核 由理論分析和生產(chǎn)實(shí)際

21、證實(shí)，在塑料熔體的高壓作用下，小尺寸模具主要是強(qiáng)度問(wèn)題。首先要防止模具的塑性變形和斷裂破壞。因此，用強(qiáng)度條件式進(jìn)行凹模壁厚和底板厚度設(shè)計(jì)計(jì)算，再用剛度條件式進(jìn)行校核11。2.7.2.1 剛度條件計(jì)算式 （1） 組合式型腔側(cè)壁厚度式中 -模具鋼材的彈性模量（）；一般中碳鋼=； -模具剛度計(jì)算許用變形量（）； -模具鋼材的泊松比，=0.25； -模腔內(nèi)最大熔體壓力（）ABS塑料蓋，要求達(dá)到SJ137278的3級(jí)精度，模具為IT8級(jí)精度，且為組合式型腔結(jié)構(gòu)。塑件尺寸為95×13，以=95為計(jì)算尺寸，查資料表4.4-13，代入得7： =25=25= 25×=25=0.025所以 =

22、 =81.2則 壁厚應(yīng)為81.2-47.5=33.7該板最小壁厚為52.5，符合條件。（2）組合式型腔底板厚度=20.1 設(shè)計(jì)底板厚度為21，符合要求。2.7.2.2 強(qiáng)度條件計(jì)算式（1）組合式型腔側(cè)壁厚度 （ 2P）式中 -模具強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力（）；一般中碳鋼=160。 代入數(shù)據(jù)得： =15.3 該板設(shè)計(jì)壁厚為52.5>15.3,符合強(qiáng)度條件。 （2）組合式型腔底板厚度 代入數(shù)據(jù)得： =20.2 設(shè)計(jì)底板厚度為21，符合強(qiáng)度要求。 2.8 螺紋塑件脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.8.1 模外動(dòng)力旋轉(zhuǎn)脫模設(shè)計(jì) 生產(chǎn)中常用模具外的人力或電動(dòng)機(jī)-減速器拖動(dòng)，旋轉(zhuǎn)螺紋型芯實(shí)現(xiàn)螺紋塑件的脫模。但是螺紋塑件不能

23、跟隨成型零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，一定要有止轉(zhuǎn)措施。為此，在螺紋塑件的內(nèi)表面設(shè)有止轉(zhuǎn)孔。為了減少勞動(dòng)強(qiáng)度提高效率，適應(yīng)大批量生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)旋退塑件螺紋。在第次分模完畢后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鏈輪使螺紋型芯開(kāi)始旋轉(zhuǎn)脫模，在脫模過(guò)程中，固定在動(dòng)模板上的止轉(zhuǎn)襯套在彈簧的作用下始終與塑件端面保持接觸，以防止塑件隨螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，一直到脫模結(jié)束。2.8.2 螺紋脫模力矩計(jì)算螺紋旋退時(shí)的脫模力矩計(jì)算： = 式中 -螺紋中徑的半徑值； -總包緊力；-塑料件與鋼表面的脫模系數(shù) 。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及表4.6-1確定有關(guān)參數(shù)：M80普通粗牙螺紋，中徑=78mm，r=39mm。內(nèi)徑=76mm，外徑=80mm。 ABS，=2.1

24、15;103N/mm2，=10×10-5/，=0.45，=100，=60，=0.38。由已知條件=47.5mm，h=13mm。 代如數(shù)據(jù)得：=47.539=8.5mm=>= = =6060.9 =1.5E（）（d2d12） =1.5×10×10-5×2.1×103×40×（802762） =7862.4=+=6060.9+7862.4=13923.3= =0.45×13923.3×0.039188 2.9 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射模不僅是塑料熔體的成型設(shè)備，而且還是熱交換器。模溫（模具溫度）調(diào)節(jié)系統(tǒng)直

25、接關(guān)系塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是注塑模設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。對(duì)于大多數(shù)較低模溫的塑料，僅設(shè)置模具冷卻系統(tǒng)。對(duì)于模溫超過(guò)80的塑料，以及大型模具需要設(shè)置加熱裝置。因ABS要求的模溫為4070，不超過(guò)80，故無(wú)須設(shè)置加熱裝置。2.9.1 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)略計(jì)算 對(duì)于大多數(shù)中小型注塑模具的水冷卻系統(tǒng)，必需計(jì)算冷卻傳熱面積，確定冷卻水溫度和流量。2.9.1.1 熱平衡計(jì)算 進(jìn)行注射過(guò)程熱平衡計(jì)算，就是計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)熔體固化放出熱量等于冷卻水所攜走的熱量 式中： -塑料熔體每小時(shí)冷卻固化所放出的熱量（KJ/h）；-每小時(shí)注射次數(shù)；-每次注射的塑料用量（Kg）；-每小時(shí)注射的塑料量（Kg）-每千克塑料熔體凝固時(shí)放

26、出熱焓量（KJ/Kg）；由資料表4.9-1得=400 KJ/Kg。設(shè)注射周期為60s，則 n=3600/60=60=400×60×0.0416998.4 KJ·h-1冷卻水每小時(shí)從模具攜走熱量 式中 -冷卻水每小時(shí)的用量（kg/h）；-冷卻水的比熱容，4.187KJ/Kg·ºC；-模具的出水溫度ºC；-模具的進(jìn)水溫度ºC。由熱平衡條件=可得：其中，取為28ºC；為22ºC；則 = 39.7 （kg/h）湍流計(jì)算經(jīng)計(jì)算保證冷卻水在水管中處于湍流狀態(tài)，從而獲得冷卻水的體積流量，并確定相應(yīng)的管徑，由水的密度=和

27、每小時(shí)用水量，可換算得冷卻水的體積流量 = （） = 由資料表4.9-2查得：冷卻水管的直徑為 。則冷卻水流速 （） =0.0202 1.61 2.9.1.3 冷卻面積計(jì)算以冷卻水的平均溫度=25查資料表4.9-3得冷卻水物理性質(zhì)參量的函數(shù)=7.93。由式 =27568.8則所需冷卻面積 =代入數(shù)據(jù) = 冷卻水套2.9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了提高冷卻效率和爭(zhēng)取型腔表面溫度的均勻與穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定準(zhǔn)則。在管道回路布置時(shí)，還需進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果良好12。 本設(shè)計(jì)采用螺旋式冷卻回路，如圖2.8所示，大直徑的圓柱高型芯，在心柱表面車(chē)制螺旋溝槽

28、，壓入型芯的內(nèi)孔中。冷卻水從、中心孔引向心柱頂端，經(jīng)螺旋回路從底部流出。心柱使型芯有較好剛性； 圖2.8 螺旋式冷卻水套較薄的型芯壁改善了冷卻效果，只是加工較復(fù)雜。2.10 注射機(jī)有關(guān)尺寸的校核最大注射量的校核必須保證塑件所需的注射量（包括澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi)）小于注射機(jī)允許的最大注射量，一般占注射機(jī)最大注射量的80%以?xún)?nèi)13。當(dāng)注射機(jī)的最大注射量以最大注射容積 等于或大于成型塑料件的體積即 式中 -塑料件所需塑料的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)，cm3）； -注射機(jī)最大注射量（公稱(chēng)容積，cm3）；-注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取=0.8。塑料的容積與其壓縮率有關(guān)，故所需塑料的體積為： =式

29、中 -塑料的壓縮率；-塑料件的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)，cm3）。由資料表4-3得 ABS的壓縮率=1.82.0 ，密度為1.01.1 g/cm3 = + =39.62cm3則 2.0×39.6279.24 cm3該注射機(jī)的最大注射量為125cm3則 80×12510079.24 cm3 符合要求。 鎖模力的校核注射機(jī)鎖模力（）的校核關(guān)系式應(yīng)為：= （n A1+A2）/1000式中 n-型腔數(shù)目；n=1； -塑料件熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）； A1-單個(gè)塑料件在模具分型面上的投影面積（cm2）； A1=7.09×103（cm2）；A2-澆注系統(tǒng)在模具分

30、型面上的投影面積（cm2）；A2=0.21×103（cm2）。由資料8查表2-2可知，ABS的熔體壓力為30/MPa。代入數(shù)據(jù)得： =30×（7.09×103+0.21×103）/1000=219 KN該注射機(jī)型號(hào)的鎖模力為900 KN219 KN故符合要求。最大注射壓力的校核注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時(shí)所需的注射壓力，即 式中 -注射機(jī)的最大注射壓力； -塑料件成型時(shí)所需的注射壓力。ABS取7090MPa； -安全系數(shù)，取=1.3。代入數(shù)據(jù)得： =1.3×80=104 MP=119 MP104 MP 故符合要求。模具厚度校核由于

31、注射機(jī)可安裝模具的厚度有一定限制，所以設(shè)計(jì)模具的閉合厚度必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度及最小模具厚度之間，即 式中 -注射機(jī)合模部件允許的最小模厚（mm）； -注射機(jī)允許的最大模厚（mm）。代入數(shù)據(jù)得：= mm 滿(mǎn)足 =200 mm=204 mm=300 mm 故符合要求。開(kāi)模行程的校核雙分型面注射模 式中 -定模板和型腔之間分離距離（mm）； -注射機(jī)動(dòng)模板的開(kāi)模行程（mm）； -塑件頂出距離（mm）； -包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。 代入數(shù)據(jù)得： =300 mm11+13+25+21+10=80 mm 滿(mǎn)足條件。2.11 模具設(shè)計(jì)總裝圖根據(jù)以上的設(shè)計(jì)和計(jì)算，所設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)如圖2.9所示：模具在開(kāi)模時(shí)，在彈簧34作用下，-面首先分型，以便取出點(diǎn)澆口，當(dāng)定距拉桿33被限位后，-面分型。 開(kāi)模完畢，由裝于機(jī)床上的電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)鏈輪28，從而使水套5轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋型芯17隨同旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，在脫螺紋過(guò)程中，彈簧37推動(dòng)動(dòng)模板8 ，使襯套19端面始終與制品