刷座注塑模設計

1、摘 要注射成型加工質(zhì)量的優(yōu)劣是塑料加工業(yè)技術發(fā)展水平的標志之一，同時反映了模具設計和制造的水平。詳細介紹了刷座注塑模具設計的整個過程。首先通過對塑件的結構和成型工藝分析，確定塑件的分型面與澆口結構；然后再進行模具零件設計，如成型零件、脫模機構等等。同時在整個設計過程中，還要通過計算機輔助工具 CAD/CAE進行設計。重點闡述如何利用 CAE 軟件，將注射成型中塑料熔體在型腔內(nèi)充填模擬，通過對模擬結果的分析與評判，有效預防了原模具設計方案用于實際生產(chǎn)時可能出現(xiàn)的問題，以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。而在結構設計方面，重點闡述了齒輪齒條抽芯機構設計要點，模具結構緊湊、合理。關鍵詞關鍵詞： 注塑成型、注塑模設計

2、、工藝分析第一章 概述2ABSTRCTInjection molding procesing quality is the one of symbols of the quality that plastic procesing industry and technogical devlepment.also deflected the mold design and manufacturing level.Details on the entire procesing of the Brush Block Injection Mold Design.At the first,the stru

3、cture of the parting line and sprue was determined based on the analysis of the structure and forming technology of the plastic.Then design for the mold parts,such as molding parts,demoulding mechanism,and so on.At the same time throughout the design process, through the computer aided design CAD an

4、d CAE tools.Details on how to use CAE tool.For simulating the filling process of plastic melts in the cavity of injection moulds. The analysis on the analog result can help effectively modify the design scheme and prevent the problems that may occur in the production And in the design of structure,T

5、he key points in designing the side core-pulling mechanism with gears and rack were stated in detail. The mould is compact in structure and effective in operation.Keywords: Injection Molding,Design of injection mould,Technique analysis.3目目 錄錄 第一章第一章 概述概述1.1.1 國際、國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況11.2 塑料模具設計方法主要發(fā)展方向31.3 畢

6、業(yè)設計課題資料查詢31.4 畢業(yè)設計思想簡述7第二章第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計82.1 成型塑料制件結構工藝性分析82.2 塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析92.3 根據(jù) CAE 分析結論進行模具工藝設計14第三章第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核273.1 注塑機的技術規(guī)范273.2 注塑壓力的核核（可計算、可應用 CAE 分析結論）283.3 鎖模力的校核29第四章第四章 模具設計模具設計304.1 確定標準注塑模架304.2 模具成型零件設計30第一章 概述44.3 型腔成型尺寸計算314.4 型腔

7、壁厚計算和強度校核344.4 脫模機構設計344.5 模具主要連接、定位、導向件設計374.6 模具冷卻系統(tǒng)設計40第五章第五章 繪制模具圖繪制模具圖415.1 繪制總裝結構圖43 5.2 繪制重要零件圖435.3 校對、審圖435.4 模具設計的標準化問題44第六章第六章 結論結論.45參考文獻參考文獻 46致謝致謝 47附件附件 A A48附件附件 B B49第一章 概述0第一章 概述1.1 國際、國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況模具在我國古代歷史上就有了記載，可以說發(fā)展的歷史非常悠久，但是如今，我國的模具技術卻滯后國外尤其是發(fā)達國家?guī)资炅恕＠^美國之后，日本成為世界上第二大模具供應國和世界上最大

8、的模具出口國。如果在國際上分析模具統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以看到根據(jù)數(shù)據(jù)的來源不同，相應的定義與分類均有所不同。1996 年的一項國與國之間模具貿(mào)易的研究顯示了，美國以 29.86 億美元的貿(mào)易額排名第一，日本以 21.25 億美元排名第 2 位，德國以 13.2 億美元排名第 3 位。根據(jù) ISTMA 日本分部的報告（1998.5） ，日本模具貿(mào)易額在 1996 年達到 4401.4 億日元，1997 年達到 5447.44 億日元。近年來，中國塑料工業(yè)年均增長速度達到 10%以上，塑料制品年產(chǎn)量位居世界第二。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、家電、電子、交通等領域發(fā)展迅猛，掀起了一股投

9、資熱潮。 行業(yè)分析行業(yè)分析 塑料模具在高技術驅(qū)動和支柱產(chǎn)業(yè)應用需求的推動下，形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條，從上游的材料工業(yè)和加工、檢測設備到下游的機械、汽車、摩托車、家電、電子通信、建筑建材等幾大應用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展方興未艾。 汽車、摩托車工業(yè)汽車、摩托車工業(yè) 汽車、摩托車工業(yè)是國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一。2004 年中國汽車產(chǎn)銷量均已超過 500 萬輛，業(yè)界人士甚至用“井噴”來形容。從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律看，中國的人均GDP 水平正處于 1000 美元-3000 美元階段，經(jīng)濟學家稱之為“經(jīng)濟起飛期”，這種內(nèi)在強勁的經(jīng)濟內(nèi)需使汽車模具潛在市場巨大。據(jù)估計，汽車、摩托車行業(yè)每年需要 100多億元的模具

10、。而中國大型精密模具的制造能力不足，目前中高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產(chǎn)品。大中型內(nèi)外飾件塑料模具也是需求的重點。發(fā)展科技含量高的大型精密汽車覆蓋件模具和大中型內(nèi)外飾件塑料模具是今后的重要工作。 隨著中國汽車時代的到來以及中國摩托車出口的快速增長，以塑料替代木材和金屬，會使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量大增，尤其是新材料及新成型技術的出現(xiàn)，使得塑料制品在汽車工業(yè)中的消費量日益增加。在一定意義上說，汽車塑料制品的用量能反映一個國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平。德國每輛汽車平均使用塑料制品已經(jīng)達到了近 300 公斤，占汽車總消費材料的 22%左右，是世界上采用汽車塑料零部件最多的國家。日本每輛汽

11、車平均使用塑料 100 公斤，約占汽車材料消費總量的 7.5%。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）1如日本一家公司開發(fā)銷售的新型汽車，除座椅外，車頂、裝潢材料、儀表盤等內(nèi)飾件全部采用塑料制造。當前，汽車塑料制品的應用趨勢已由普通裝飾件發(fā)展到結構件、功能件，塑料原料的使用也由普通塑料（多用于汽車內(nèi)飾件）擴展到強度更高、耐沖擊性更好的復合材料或塑料合金?？梢哉f，隨著塑料材質(zhì)及其成型技術與工藝的提高，塑料搭上飛馳的汽車，必然引來汽車塑料模具的大發(fā)展。建筑、建材工業(yè)建筑、建材工業(yè)建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，今后 5-10 年中國建筑業(yè)會有更大的發(fā)展，將成為中國市場新的消費熱點和經(jīng)濟增長點，并帶動化學建材業(yè)的

12、發(fā)展。由于國家已禁止使用鑄鐵管道，代之以塑料管材，預計 2010 年全國新建住宅室內(nèi)排水管的 80%及城市供水管的 50%將采用塑料管。同時國家正在大力發(fā)展塑料門窗，預計 2010 年塑料門窗的普及率將達到 30%-50%。20 世紀 80 年代以來，中國塑料門窗及給排水管件，在引進設備和技術的基礎上，經(jīng)過技術消化與開發(fā)迅速發(fā)展起來。“十五”期間，塑料管道、塑料門窗、新型防水材料更成為化學建材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點。 塑料建材不僅能大量替代鋼、木和傳統(tǒng)建材，而且具有節(jié)能、節(jié)材、保護生態(tài)、改善居住環(huán)境、提高建筑功能與質(zhì)量、降低建筑自重、施工便捷等優(yōu)點，將在今后得到越來越多的應用，預測 2005 年建筑用

13、塑料制品將達到約 400 萬噸。化學建材擠出模具是用于生產(chǎn)新型化學建材的關鍵工藝裝備，主要包括塑料異型材擠出模具、塑料管件模具、低發(fā)泡成型擠出模具等。其技術性能的高低直接影響著新型化學建材的質(zhì)量與產(chǎn)量。塑料異型材擠出模具主要用于生產(chǎn)塑料門窗型材。據(jù)資料介紹，塑料門窗在德國門窗市場的份額高達 80%，其它西歐國家市場份額也達到30%40%，中國目前正在大力推廣塑料門窗。管件模具是加工難度較大的注塑模，用于生產(chǎn)城市建筑中塑料給排水管件。 預期塑料建材模具需求量將有較快增長，各種異型材擠出模具、塑料管材管件模具將成為模具市場新的經(jīng)濟增長點。家電行業(yè)家電行業(yè)家電行業(yè)所需模具量年增長率約為 10。一臺電

14、冰箱約需模具 350 副，價值約4000 萬元；一臺全自動洗衣機約需模具 200 副，價值 3000 萬元；一臺空調(diào)器僅塑料模具就有 20 副，價值 150 萬元；單臺彩電大約共需模具約 140 副，價值約 700 萬元，僅第一章 概述2彩電模具每年就有約 28 億元的市場。隨著家電市場競爭的白熱化，外殼設計成為重要的一環(huán)，對家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，大型、精密、設計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將得到市場的歡迎。汽車工業(yè)近年來增長速度驚人，因此汽車模具潛在市場巨大。每一種型號的汽車都需要幾千副模具，價值上億元，而我國大型精密模具的制造能力不足。據(jù)介

15、紹，目前我國高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產(chǎn)品。有專家預測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將步提高，其發(fā)展速度將高于其他模具。專家預言，未來模具將向大型化、高精密度、多功能復合型等方向發(fā)展，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。同時，由于近年來中國每年用 10 億美元左右進口模具，其中精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)。從減少進口的角度出發(fā)，中國也應加快高檔塑料模具的開發(fā)。1.2 塑料模具設計方法主要發(fā)展方向模具設計長期以來依靠人的經(jīng)驗和機械制圖來完成。自從二十世紀八十年代中國發(fā)展模

16、具計算機輔助設計（CAD）技術以來，這項技術已獲得認可，并且得到來快的發(fā)展。九十年代開始發(fā)展的模具計算機輔助工程分析（CAE）技術，現(xiàn)在也為許多企業(yè)應用，它對縮短模具制造周期及提高模具質(zhì)量有顯著的作用。一些工業(yè)發(fā)達國家的模具企業(yè)應用 CAD 技術，已從二維設計發(fā)展到三維設計，三維設計已達 70%以上。中國大部分企業(yè)還停留在二維設計的水平上，能進行三維設計的企業(yè)還不到 20%。CAE 軟件在國外應用已較普遍，國內(nèi)應用還比較少，用於預測零件成形過程中可能發(fā)生缺陷的水平還比較低。除了模具 CAD/CAE 技術之外，模具工藝設計也非常重要。計算機輔助工藝設計（CAPP）技術已開始在中國模具企業(yè)中應用。

17、由於大部分模具都是單件生產(chǎn)，其工藝規(guī)程有別於批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，因此應用 CAPP 技術難度較大，也難以有適合各類模具和不同模具企業(yè)的 CAPP 軟件。為了較好地應用 CAPP 技術，模具企業(yè)必須做好開發(fā)和研究。雖然 CAPP 技術應用和推廣的難度比 CAD 和 CAE 為高，但也必須重視這一發(fā)展方向。1.3 畢業(yè)設計課題資料查詢四川理工學院畢業(yè)設計（論文）31.3.11.3.1 分析塑件結構及工藝技術要求分析塑件結構及工藝技術要求塑件二維工程圖 1-1由圖可知，塑件結構屬于彎管件塑件為彎管件，需要采用組合式型芯來進行抽芯工序。而且在凸臺上還分布有很多盲孔還需要抽芯，為了避免進行多次斜抽芯而造成模

18、具的復雜性，可以考慮將凸臺面水平放置。這樣，凸臺上面的孔的抽芯方向和脫模方向相同了。此外，塑件下半部分管面設計成 25的錐面，是為了脫模能順利完成。塑件的工藝技術要求包括：(1)塑料的材料為：硬 PVC；(2)尺寸公差按 sj1372-78，8 級處理；(3)大批量生產(chǎn)；1.3.2 了解注塑機的技術規(guī)格。在接收客戶訂貨時，客戶必須對所用注射機提出明確的規(guī)格。在所提供的注射機規(guī)格中應包括以下內(nèi)容：(1)注射機型號及生產(chǎn)廠家；(2)注射機最大注射容積(最大注射量)；(3)注射機鎖模力；第一章 概述4(4)注射機噴嘴球面半徑及噴嘴孔徑；(5)注射機定位孔直徑；(6)注射機拉桿內(nèi)間炬；(7)注射機容模

19、量(允許的模具最大、最小閉合高度)；(8)注射機的頂出方式(液壓頂出或機械頂出以及頂出點位置、頂桿直徑)(9)注射機開模行程及最大開距；(10)必要時還要提供注射機頂出行程及頂出力。1.3.31.3.3 了解塑件的加工性能和工藝性能、塑料熔體流動行為，塑料在模具了解塑件的加工性能和工藝性能、塑料熔體流動行為，塑料在模具內(nèi)可能的結晶，取向及導致的內(nèi)應力內(nèi)可能的結晶，取向及導致的內(nèi)應力。PVC 材料是一種非結晶性材料。PVC 材料在實際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑、潤滑劑、輔助加工劑、色料、抗沖擊劑及其它添加劑。PVC 材料具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。PVC 對氧化劑、還原劑和

20、強酸都有很強的抵抗力。然而它能夠被濃氧化酸如濃硫酸、濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場合。PVC 在加工時熔化溫度是一個非常重要的工藝參數(shù)，如果此參數(shù)不當將導致材料分解的問題。PVC 的流動特性相當差，其工藝范圍很窄。特別是大分子量的 PVC 材料更難于加工（這種材料通常要加入潤滑劑改善流動性），因此通常使用的都是小分子量的PVC 材料。PVC 的收縮率相當?shù)?，一般?0.20.6。它應用于供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機器殼體，電子產(chǎn)品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。材料主要性能分述：(1).PVC 是一種分子對熱不穩(wěn)定的樹脂，純 PVC 在空氣中 100 時就開始降解，隨著溫

21、度的升高降解加劇分解出 HCL，HCL 又進一步促進 PVC 分解，所以在 PVC 加工中必須加入熱穩(wěn)定劑方可使加工得以順利(2).PVC 耐熱性差，粘度大、流動性差，容易滯留于死角中造成分解、燒焦，此外，由于熔體粘結力差，難于得到理想表面，必須加入高分子助劑。(3).PVC 抗沖擊強度差，加入改性劑要求是在室溫下能有高強性的高聚合物，且必須與 PVC 有一定互容能力形成兩項結構共混物，從而改善制品的沖擊強度、加工性能、耐候性能及焊接角的強度等。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）5PVC 材料性質(zhì)英文名字：poly vingl chloride密度： 1.351.45g/cm3成型收縮率：0.50.

22、7%成型溫度：180210C干燥條件：70 C 1 小時比熱容： 1260J/(kg.k)導熱率： 0.210W/(m.k)注射壓力： 30160Mpa注射速度：一般取中低速螺桿轉(zhuǎn)速：最大速度折合線速度為 0.25m/s模具溫度：3060C保壓力： 為注射壓力的 40%60%冷卻時間：10.1S制件公差等級： SJ137278，8 級噴嘴孔孔徑：大與 5mm1.3.41.3.4 塑件收縮及補縮問題，盡量減少殘余內(nèi)應力和翹曲變形。塑件收縮及補縮問題，盡量減少殘余內(nèi)應力和翹曲變形。 (1).由于 PVC 塑料中的氯乙烯極性分子易吸水，會造成充型后收縮較大，因此原料必須進行干燥，干燥溫度 85左右,

23、 時間 2 小時以上; (2).充型過程中，若充型壓力和速度較大，模具各部位溫度剃度變化比較大都會引起內(nèi)應力的增加，因此，需選用合適的充型壓力和速度，且加熱，冷卻系統(tǒng)要設置合理以減小殘余內(nèi)應力和翹曲變形。1.3.51.3.5 塑料對模具溫度的要求塑料對模具溫度的要求 (1).由于材料的成型溫度接近分解溫度，故必須控制盡可能用較低的溫度進行注射，同時也應盡可能的縮短注塑周期，以減少熔料在料筒內(nèi)的滯留時間由于 PVC 本身耐熱性差, 料在料筒內(nèi)長時間受熱, 會降解析出氯化氫使膠件變黃甚至產(chǎn)生黑點, 并且氯化氫對模腔有腐蝕作用, 所以要經(jīng)常清洗模腔及機頭死角位;(2).模具溫度盡可能低(通常運凍水,

24、 控制模溫在 30-45), 以縮短成型周期以及減小膠件出模后變形, 必要時借助定型模 縮水模來較正控制變形;1.3.61.3.6 模具材料模具材料第一章 概述6 塑料模具鋼的選用應根據(jù)所成型的塑料種類，被成型塑料制品的形狀、尺寸、精度、質(zhì)量及數(shù)量的不同要求，同時要考慮創(chuàng)造模具的條件和加工方法，選用不同類型的鋼材，如滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、高碳工具鋼、耐蝕鋼、低碳馬氏體時效鋼等。根據(jù)塑料注射模具設計使用手冊表 6.1，選擇滲碳鋼 12GrNi2。1.3.71.3.7 模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率模具型腔中的溫度是注塑成型中重要的因素之一，它在很大程度上決定著

25、注塑成型周期，即生產(chǎn)效率。如果模具熱量損耗大，則熔融塑料在型腔中的表關粘度增加，也就是流動阻力加大，這就使成型周期增加；若模具損耗熱量很小，而冷卻水的循環(huán)又不能使模具溫度降低至熔融塑料的分解溫度之下，此時，塑料將會分解，對于一些塑料分解出的氣體還會對模具型腔表面腐蝕等損壞。因此，必須根據(jù)具體模具的熱量損耗情況決定冷卻水用量，以提高注塑成型的生產(chǎn)效率。1.4 畢業(yè)設計思想簡述 本次畢業(yè)設計主要是利用已學的專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識來進行塑料注塑模具設計。這次的設計要求獨立完成任務，達到能基本獨立完成一套簡單模具的設計的目的。其主要內(nèi)容是注射模的成型零部件，澆注系統(tǒng)，導向部件，脫模機構和分型抽芯機構等

26、等的設計。同時，在這個過程中，需要通過各種途徑進行查閱有關模具的各種參數(shù)，如結構參數(shù)，成型參數(shù)，熱平衡等等。然后充分利用計算機輔助工具 CAD/CAE 進行塑件的造型和流體模擬分析。最終設計出一副能達到使用要求的模具。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）7第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計2.1 成型塑料制件結構工藝性分析尺寸精度度分析：由 1.1 節(jié)可知，塑件尺寸精度等級按尺寸公差按 sj1372-78，8 級處理。而模具的制造精度等級比塑料制品的精度高 23 等級，因此，模具的尺寸精度等級取 6 級進行制造。粗糙度：由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度，查得此材料的加工粗糙度的范圍為（0.2

27、3.2）,考慮到分型時，將塑件留在動模內(nèi)，因此分型面下方即凹模型腔的粗糙度比上模的粗糙度低一級可取下模型腔的粗糙度為 Ra0.8mm,上模粗糙度取Ra0.4mm。塑料制件結構設計：塑件為彎管件，因此不可避免側向分型和抽芯，只能采用組合式型芯，并用齒輪，齒條機構進行斜抽芯，使模具結構簡化。斜度設計：為了便于脫模，選擇中心線為設計基準，在塑件的下半部分采用了一段斜度的錐面，由于硬 PVC 屬于硬材料，其斜度設為 1.75，而上模凸臺部分脫模高度尺寸為（610）mm,因此選用斜度為 2.5。壁厚：查得 PVC 材料的壁厚最大和最小允許值為（1.55.0mm）,塑件壁厚屬均勻，在強度無法滿足其強度時，

28、可適當增加薄壁的厚度以增加起強度。由計算機輔助軟件PRO/E 可以檢測厚度，其圖見下 2-2。從上圖可知，藍色表示壁厚小于1.5mm,因此需要適當增加其厚度以滿足工藝需要，而紅色代表壁厚大于 5mm,需要說明的是，雖然圖中凸臺有幾處大大超過了 5mm,但細心觀察紅色是由于切片面切住了圓周面而形成的，因此對出現(xiàn)紅色的凸臺可不作修改。另外，此結構需要對一些邊進行圓角設計，以防止產(chǎn)生流動死角，在死角處會形成氣泡，縮孔。第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計82.2塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析2.2.12.2.1 三維三維 CADCAD 建模：建模： 圖 2-1上圖即為塑件的三維造型圖。

29、2.2.22.2.2 塑件塑件 CAECAE 分析分析利用軟件 PRO/E 對塑件進行了三維造型后，再進行對塑件注塑過程進行模擬，在模擬過程中，采取了兩個方案進行結果對比，分析注塑工藝參數(shù)如下：2.2.2.1 最佳澆口位置分布分析由左圖右邊漸變色圖可知，藍色代表澆口最佳位置，而紅色表示澆口不適合在這些位置進行設置。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）92.2.2.2 最佳充型質(zhì)量分布分析方案 1方案 2由上圖，右邊漸變色，從上到下，顏色由紅色變?yōu)榫G色，表示充型質(zhì)量逐漸變好，圖左一處拐角處出現(xiàn)紅色，說明此處充型質(zhì)量中等。上圖右顯示漸變色代表意義與方案 1 相同，從圖中可知，黃色和紅色所占比例差不多，說明

30、充型質(zhì)量中等。2.2.2.3 溫度分布分析：方案 1方案 2從上圖可知，充型時整個模腔的溫度差為：170-149=21C從上圖可知，充型時整個模腔的溫度差為：170-147.9=22.1C2.2.2.4.成型壓力分析：第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計10方案 1方案 2從上圖可知，充型是整個模腔的壓力差63.77-0=63.77mpa從上圖可知，充型是整個模腔的壓力差67.83-0=67.83mpa2.2.2.5 注射壓力損失分布分析方案 1方案 2由上圖：注射壓力損失為：50.04mpa由圖：注射壓力損失為：53.99mpa2.2.2.6 充型時間分析：方案 1方案 2四川理工學院

31、畢業(yè)設計（論文）11從上圖可知：充型時間為：1.91s從上圖可知：充型時間為：2.11s2.2.2.7 注射熔接痕分布分析方案 1方案 2由上兩個方案的熔接痕分布可知，熔接痕都分布在澆口對面的塑件表面上，且數(shù)量也差不多。2.2.2.8 注射氣泡分布分析方案 1方案 2第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計12從上圖注射氣泡分布圖可看出：兩個方案的氣泡都集中在凸緣周邊的孔中，且對比可知，方案 2 孔中的氣泡明顯比方案 1 氣泡少。結論：由以上熔融塑料在模具型腔中的流動行為分析可知：1充型質(zhì)量的分析：方案 1 出現(xiàn)紅色缺陷，而方案 2 也有，說明兩種方案的充型質(zhì)量差不多。2 充型溫度分析： 方

32、案 1 的溫度差為 21,方案 2 的溫度差為 22,兩種方案的溫度差比較相當。3 充型壓力分析：方案 1 和方案 2 的充型壓力分別為：63，67mpa可知方案 1 所需成型壓力較小。4充型時間分析：方案 1 和方案 2 的充型時間分別為：1.9，2.1s,可知兩種方案充型時間相差較小。5充型出現(xiàn)的熔接痕和氣泡分析：從圖中可知，兩個方案出現(xiàn)的熔接痕數(shù)量和位置分布都較相似；而對于氣泡的分布圖可明顯看出，方案 1 的氣泡數(shù)量稍多于方案 2。 通過以上比較可知，方案 2 的充型效果較好，特別是考慮到若采取一模多腔進行充型，那么方案 1 則需要的流道將會更長，不利與充型。因此決定選擇方案 2。2.3

33、根據(jù) CAE 分析結論進行模具工藝設計根據(jù) 2.2 節(jié)對塑件的流動性分析，確定了澆口的位置在塑件圓周上，并采用澆口直接與主流道直接相接的澆注系統(tǒng)。由上節(jié)繪出的塑件三維實體結構，經(jīng)分析可知：此類結構屬于彎管件，因此需采用組合式型芯，上半部分型芯與上模板連接，下部分四川理工學院畢業(yè)設計（論文）13斜管道型芯留在動模上，并采用齒輪，齒條進行斜抽芯，以使模具結構簡單。2.3.1.2.3.1.型腔數(shù)量的決定型腔數(shù)量的決定（型腔數(shù)必需同時滿足：交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、注塑機的塑化能力、鎖模力和模板尺寸）2.3.1.1由交貨期計算型腔數(shù) mohcttttNn360005. 1式中 1.05故障系數(shù)（以

34、5計） N一副模具定貨量（件） 52 10 tc成型周期（20s） （包括注射時間 2.5s、冷卻時間 10.1s，開模取制件時間 7s） th從定貨到交貨時間（5 月） tm模具制造時間（2 月） to所在廠的每月工作時間計(600h)所以代入相關數(shù)據(jù)得：n = 2)25(60036006510205. 1)(3600.50mhcttttN2.3.1.2 根據(jù)注塑機最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)預選注塑機型號為：SZ-500/1200非聚苯乙烯塑料其最大注塑量計算： ssoomm實際注塑量：（注人模具時由于流o%85mm 動阻力增加，加大了沿螺桿逆流量，再考慮安全系數(shù)取為機器最大注塑能力的 85。 ）

35、 。型腔數(shù)量計算：ssoqm0.85qmn式中 常溫下某塑料的密度 g/3s常溫下聚苯乙烯的密度 g/3第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計14：1 個塑件與均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量質(zhì)量之和，當不到 1 時則應改用較qn大的機器。（g）：是指注塑在常溫下密度為 1.05g/3的普通聚苯乙烯的對空注塑量som因此將數(shù)據(jù)代入公式可得： sos0.85 m0.85 525 1.4013.2q45 1.05mnq考慮到模具結構的尺寸，取 n=22.3.1.3 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的注塑容量還必須與注塑機的塑化能力相匹配。型腔數(shù)：xqGqtGnc61006 . 3式中 G塑化能力，kg/h-

36、每分鐘的注塑次數(shù)， xctx/60tc成型周期（s）將數(shù)據(jù)代入公式可得：200 3.6 5.61.923.63.6 45cG tnq結論：根據(jù)交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、以及塑化能力的計算，決定采用一模兩腔的模具結構。2.3.1.4 鎖模力的校核型腔壓力計算： opkp-模具型腔及流道內(nèi)塑料融體平均壓力 ，paMP-注塑機料簡內(nèi)螺桿或柱塞施于塑料用體的壓力， opaMP -損耗系數(shù)。隨塑料品種、注塑機形式、噴嘴阻力、模具流道阻力而不同，k其值在 1/2 一 1/3 范圍內(nèi)選取。螺桿式注塑機的 k 值較柱塞式為大，直通噴嘴比彈簧噴嘴的大。k代入公式進行計算得：01153513apk pmp型腔壓

37、力的經(jīng)驗值確定：通用塑料生產(chǎn)中小型制品，2040 ；在作ppaMP較詳細計算時，應根據(jù)具體情況由經(jīng)驗決定流程愈長，壁愈薄的塑件則需要較大的注四川理工學院畢業(yè)設計（論文）15塑壓力，即需要更大的鎖模力。鎖模力計算： ApF1 . 0F注塑機的額定鎖模力，kNA制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，2將數(shù)據(jù)代入公式可得：F=2000KN6-630.1 51 10 4215 101021.49KN2.3.22.3.2 型腔布置型腔布置2.3.2.1 采用一模兩腔，型腔位置的排布。 圖 2-3-12.3.2.2 澆注系統(tǒng)設計三維圖第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計16-圖 2-3-22323

38、 利用 PRO/E 分析軟件對上圖 2-3-2 進行 CAE 分析：1）. 充型質(zhì)量分析：充型質(zhì)量圖分析結論紅色代表質(zhì)量相對較差，綠色代表質(zhì)量較好，黃色為過度色可知：充型質(zhì)量為中等圖 2-3-32）充型時間分析：充型時間圖結論分析從左圖可知：流體充型通過主流倒、分流道、以及澆口所需要的時間為 2.5s、2s、0.6s圖 2-3-43)充型溫度分析：四川理工學院畢業(yè)設計（論文）17充型溫度圖結論分析從圖可知：塑料流體通過各流道時的溫度圖 2-3-54)壓力分析：壓力圖結論分析從圖可看出：流道及澆口各處注塑時所需的壓力分別為：77.1、68.2、62.3mpa圖 2-3-62.3.32.3.3 確

39、定分型面（有分形面的圖，滿足充型質(zhì)量圖形說明、模具最簡化：確定分型面（有分形面的圖，滿足充型質(zhì)量圖形說明、模具最簡化：抽芯）抽芯）分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。2.3.3.1 型腔分型面位置的設計考慮主要如下問題：外表質(zhì)量：分型面優(yōu)選在塑件接觸面最大的地方。方便脫模：由于塑件結構為筒形，故需要進行較長距離的抽拔型芯。因此將制件留在動模邊?？紤]側向抽芯距離和模具結構復雜性：由于此結構屬于彎管類的結構，因此需要進行斜向抽芯，并且需要采用組合式型芯，使模具結構簡化。排氣：由 2.2.2.8 氣泡分析圖可知，大部分氣泡聚集在孔內(nèi)部，因此，可以考慮第二章 塑料

40、制件的工藝性分析及工藝結構設計18將分型面設置在孔口處，即能夠使料流在孔的末端，達到排氣的作用，從而能減小充型時的氣泡數(shù)量。因此，選擇的分型面位置如下：圖 2-3-72.3.3.2 分型面形狀的決定下圖為分型面的三維形狀：圖 2-3-8 2.3.3.3 確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)（以氣泡分析圖為基礎）在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。四川理工學院畢業(yè)設計（論文）19模具成型塑件的型腔數(shù)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結合選擇

41、分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。注射機安裝模板的大?。涸谒芗队懊娣e比較大時，設置澆注系統(tǒng)時應考慮到注射機模板大小是否允許，并應防止模具偏單邊開設進料口，造成注射時受力不勻。成型效率：在大量生產(chǎn)時設置澆注系統(tǒng)還應考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成型周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部

42、的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。2.3.4 主流道和主流道襯套結構主流道固化時間要求：為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。臥式注塑機主流道結構設計要點：錐角、粗糙度加工劃痕方向要求：圓錐形主流道，錐角=；內(nèi)壁粗糙度值24Ra0.4m 以下；機械加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應將流道的內(nèi)孔鍍鉻。主流道與噴嘴結構：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑 R2應比噴嘴球頭半徑 R1大 l2mm。主流道小端直徑：應比注塑機噴出孔直徑約大 0.5lmm 常取。mm84 主流道大端直徑：應比分流道深度大 15mm

43、 以上，錐角一般取 2O一 6O。主流道村套結構：設計成獨立的具體要求如下： 撓口套與注射機噴嘴的接觸部分有兩種形式，一種為平面接觸，另一種為球面接觸。平面接觸的主要優(yōu)點是接觸面積較大，密封較好，塑料不易外溢。其缺點是，若注射機的精度不高，容易造成噴嘴孔與澆口套孔不同軸。球面接觸噴嘴與澆口套的接觸面積較小，若配合不當，容易造成塑料外溢，但由于它能自動調(diào)整注射機的偏差，第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計20所以在注射機精度不高的情況下亦能正常應用。球面接觸的澆口套，在正常情況下，澆口套端部的球面半徑應大于注射機噴嘴的球面半徑，澆口套錐孔的小端直徑應大于注射機噴嘴孔徑， ，球面深度 35m

44、m。澆口套上有關主流道部分的設計及其參數(shù)，可參照 73 主流道設計。同時要考慮到在注射過程中，為了能充分保壓及補縮，主流道部分的塑料應最后固化。表 2.3.1計算公式符號物理意義出處計算結果SQ主流道的體積流率（）scm3pQ模具成型塑件體積，通常取=（0.50.8）pQnQnQ注射機的公稱注射量注射時間（）pSQQ scm3剪切速率查塑料模具技術手冊機械工業(yè)出版社1997.6 表 310查塑料模設計手冊軟件版=46.8SQ75根據(jù)以上要求可以選擇主流道襯套結構如下： 圖 2-3-5具體尺寸參照下表：表 2.3.2四川理工學院畢業(yè)設計（論文）21根據(jù)具體的模具結構設計以下尺寸： L1=26mm

45、，L2=36mm， d=26mm。定位圈和澆口套的固定方式：圖 2-3-6D=84mm，d=70mm，螺釘孔距 L=55mm 冷料井類型和結構冷料井功用： 使冷料不進人分流道和型腔。冷料井結構： 冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側向凹槽 使冷料井在分模時能將主流道凝料從主流道中拉出留在動模上。2.3.5 主流道、分流道系統(tǒng)設計2.3.5.1 主流道、分流道斷面尺寸：主流道橫截面計算：由經(jīng)驗公式計算橫截面：I 主流道小端直徑：注塑機噴孔直徑 0.5lmm 常取；mm84 取 =4mm主流道大端直徑：經(jīng)驗公式 式中 K4VDV 流經(jīng)主流道的熔體體積，cm3K 因熔體材料而異的常數(shù)，PS 類 K

46、2.5，PE、PP 的 K4，PA 的 K5，因此：將 V=33.94 ,K=1.5 代入公式得3cm第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計22D= 4V/ K4 33.94/3.14 1.55.4mm取 D=6mm由 PRO/E 繪圖并計算出制品體積、主流道體積、分流道及澆口體積分別為：3132333428.4533.8628.455.4133.94133.8640.07733.94533.9410.003VcmVcmVcmVcm因此1234()(28.455.410.0770.003) 1.4533.94 1.4549.2gmVVVVg.分流道斷面尺寸：按經(jīng)驗計算 4gLm0.27dd

47、: 分流道的直徑() , m:流經(jīng)的塑料熔體重量(g) , L: 分流道的長度()適用：壁厚小于 3，塑件重量小于 200g;一般分流道直徑在 310之間，高粘度物料在 316之間341()(28.450.0770.003) 1.4528.53 1.4541.37gmVVVgL=13mm代入公式得：440.270.2741.37133.29gdmLmm按經(jīng)驗取值：分流道的直徑（或相當直徑）一般應大于制品壁厚（特厚制品除外） ，取 d=6mm。校核剪切速率: 校核主流道剪切速率：31345 10viqsR 四川理工學院畢業(yè)設計（論文）23由 PRO/E 流體分析圖 2-3-4 可得 t=2.5s

48、33333.94 10113133/0.3vivqmmst代入公式校核：/S313344 113113672.85.3 103.14 3viqsR 315 10 s 校核分流道剪切速率 34viqR 21515 1010ss 其中，由 PRO/E 流體分析圖 2-3-4 可得 t=2s33328.52 10755700/0.3vivqmmst代入公式校核：/S=313344 755703.5 103.14 3viqsR 2315 1010 s流道總損失計算： =77.1mpa41iiPp4148iviiaiRqL表 2-3-2計算公式符號物理意義出處結果nR當量半徑A流道斷面積L流道長度Q流道

49、的體積流率322LARn33 . 3nRQ剪切速率查塑料模具技術手冊機械工業(yè)出版社 1997.6 表310查塑料設計手冊軟件版=3.51310s主流道的剪切速率在=的132105105S范圍內(nèi)，符合設計要求2.3.5.2 分流道截面形狀設計在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計24前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能將塑料熔體均圖 2-3-

50、7 衡地塑分配到各個型腔。根據(jù)料成型特性，可以初步確定分流道為圓形，其相應的形式和尺寸如圖 2-3-7 所示。2.3.5.3 澆口 設 計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。根據(jù)塑料成型特性，可以初步選擇澆口形式如圖 2-3-8 所示。圖 2-3-8澆口斷面積：其斷面積約為分流道斷面積的 39%；澆口長度約 0.52.5mm；根據(jù)計算結果所設計的澆口的剪切速率符合要求，那么可以確定澆口的尺寸長為 1mm，寬為 1mm，高為 1mm。澆口斷面尺寸：按各類型澆口的經(jīng)驗計算澆

51、口位置設計說明（根據(jù) CAE 分析結論）第二章第 2 節(jié)圖 2-2-2。澆口的設計需要滿足一下條件：1.有利于減小制品翹曲變形四川理工學院畢業(yè)設計（論文）252.有利于改善注塑制品的力學性質(zhì)3.有利于避免注塑成型時的噴射現(xiàn)象 4.有利于充模流動、排氣和補料5.有利于減少熔接痕，增加熔接牢度：6.澆口位置應防止料流將型芯或嵌件擠歪變形 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核26第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核3.1 注塑機的技術規(guī)范：3.1.13.1.1 注塑機規(guī)格：注塑機規(guī)格：SZ-500/1200SZ-500/1200注塑機的最大注塑量：3525cm最大注塑壓力：153Mpa最大鎖模力

52、：2000KN最大成型面積：460460 模具最大厚度和最小厚度:450mm、180mm最大開模行程 450mm注塑機噴嘴孔直徑:160mm噴嘴球頭半徑:R15mm3.1.23.1.2 型腔壓力型腔壓力的經(jīng)驗值確定：的經(jīng)驗值確定：p通用塑料生產(chǎn)中小型制品，2040 ；在作較詳細計算時，應根據(jù)具體paMP情況由經(jīng)驗決定流程愈長，壁愈薄的塑件則需要較大的注塑壓力，即需要更大的鎖模力。鎖模力計算：ApF1 . 0F注塑機的額定鎖模力，kNA制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，2將數(shù)據(jù)代入公式可得：F=2000KN6-630.1 51 10 4215 101021.49KN3.2注塑壓力的核核（可

53、計算、可應用 CAE 分析結論）jcemaxpppp0.7：注塑機的最大注塑壓力maxpZzeR2L2.25p2.25p四川理工學院畢業(yè)設計（論文）27：注塑裝置的壓力損失cp：成型需要的壓力，一般取 2040 cpaMP：澆注系統(tǒng)的壓力損失jp將數(shù)據(jù)代入公式進行校核：max0.70.7200014022.253051ecjzppppLR 3.3 鎖模力的校核：校核項目:額定鎖模力的計算；6631.11.1 51 104215 101023.64FPAMPa模板的接觸應力強度校核對于鑄鋼模板，安全許用壓力 55MPa因此，進行校核： 6655 10450400 109900APaKNF額支架的

54、接觸應力進行校核對于低炭鋼支架，其許用應力 100MPa因此進行校核： 662100 10245062 105580sAPaKNF 額第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核2834 開模行程和塑件推出距離校核由于此注塑機為雙曲肘鎖模機構，因此注塑機最大開模行程與模厚無關開模行程可按下式校核：14505 10801090SHmmmm四川理工學院畢業(yè)設計（論文）29第四章. 模具設計4.1 確定注塑模架 圖 4-1由于根據(jù)塑料件所設計的模具形狀和結構尺寸的特殊性，不能夠選出標準模架，但是可以根據(jù)標準模架類型進行設計符合所設計模具的具體結構和尺寸，因此，決定選擇上圖 4-1A1 型模架。4.2 模具

55、成型零件設計4.2.14.2.1 成型零件設計成型零件設計凹模（陰模）的結構設計由于塑料件具有彎管件的特殊形狀，因此凹模必須設計為瓣合凹模，以利于模具分型，同時也簡化模具的復雜性。型芯的結構設計根據(jù)該塑件的結構，需要采用三套型芯結構進行成型第四章 模具設計30需要斜抽芯的型芯采用齒輪齒條進行抽芯選擇凹、凸模模具材料，確定模具零件厚度及外形尺寸。由于塑料熔體為 PVC，具有腐蝕性，需要采用具有抗腐蝕能力的材料，因此，決定模具材料采用 2Gr13。排氣方式及排氣槽的設計由于此塑件為小型件，不采用特殊的高速注射，因此，可利用分型面排氣或利用推桿與孔配合間隙排氣。為了增加分型面的排氣效果，可增加分型面

56、的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕順著排氣方向。4.3 型腔成型尺寸計算圖 4-24.3.14.3.1塑件精度影響誤差值的確定塑件精度影響誤差值的確定.成型零件制造誤差。m.收縮率波動值；s.型腔成型零件磨損量的影響 w4.3.4.3.2 2按平均收縮率計算成型尺寸按平均收縮率計算成型尺寸型腔徑向尺寸計算四川理工學院畢業(yè)設計（論文）31表 4-1型腔徑向尺寸計算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPLLLLmMMCPmLL+（）塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計算尺寸430.060.640.0060.0642.87600.060.740.0060.0659.92320

57、.060.560.0060.0631.85型芯徑向尺寸計算尺寸、偏差規(guī)定：型芯（軸）的最大尺寸為名義尺寸，制造偏差為負值；MLm塑料件的內(nèi)表面（孔）的最小尺寸為名義尺寸，偏差為正值；PL型芯徑向尺寸計算：型芯徑向平均尺寸按平均收縮率計算：（考慮了型芯允許磨損之后）：w表 4-2型芯徑向尺寸計算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPLLLLmMMCPmLL（）塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計算尺寸380.060.560.0060.0638.57300.060.500.0060.0630.49型腔深度尺寸計算尺寸、偏差規(guī)定： 型腔深度最小尺寸為名義尺寸，同時有正公差，

58、標注為，型腔深度平均尺mMH第四章 模具設計32寸（不考慮脫模磨損）： 2pMcpHH塑件上的高度名義為最大尺寸、 （尺寸公差）偏差為負偏差PH塑件平均尺寸2pPcpHH型腔深度平均尺寸+McpHPcpHscpMcpH表 4-3型腔徑向尺寸計算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPHHHHmMMCPHH塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮率SCP按平均收縮率計算尺寸80.0520.280.0060.0527.91型芯高度尺寸的計算型芯高度尺寸設計：假設型芯尺寸便于修表 4-4型腔徑向尺寸計算 2MCPPCPSCPPCPSCPPCPHHHHmMMCPHH塑件尺寸成型零件制造誤差m塑件公差收縮

59、率SCP按平均收縮率計算尺寸750.0430.860.0060.04375.88290.0430.50.0060.04329.6150.0430.240.0060.0435.15成型孔間中心距尺寸計算模具與塑件的尺寸對應關系：尺寸、偏差規(guī)定：四川理工學院畢業(yè)設計（論文）33塑件上中心距尺寸公差標柱:一般采用雙向等值公差士表示；2模具上的中心距尺寸的公差:采用雙向等值公差士表示；2名義尺寸也就是平均尺寸 不考慮修模余量的方向性，型芯間或成型孔間中心距尺寸計算：模具上中心距尺計算：尺寸 6：+MLpLscppLPscpL22m260.006 60.00660.16.030.14.4 型腔壁厚計算和

60、強度校核 模具材料選用 2Gr13,本模具型腔采用組合式圓形型腔：側壁厚度為： 式中： S壁厚（mm） 內(nèi)半徑（mm） （30）r 許用應力（MPa） （800MPa） 型腔內(nèi)壓力（MPa） （60）由 2.3.2.3 節(jié)利用 CAE 分析所得。p將上式代入值得：可知，模具型腔壁厚大于 4.8mm，就能滿足其強度4.5 脫模機構設計4.5.1.4.5.1.簡單脫模簡單脫模由于此模具結構的特殊性，在開模后，進行了瓣合模的側向分型，齒輪齒條的斜抽芯，及開模方向的抽芯后，塑件就已經(jīng)完全實現(xiàn)脫離模具，因此，此結構不需要單獨設計脫模結構。4.5.2.4.5.2.側向分型，抽芯機構設計。側向分型，抽芯機構