絕緣器上蓋的塑料注射模具設(shè)計說明書

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：絕緣器上蓋的塑料注塑模具設(shè)計注射機(jī)的選擇3.1注射機(jī)的選擇設(shè)計模具時，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。公稱注塑量：指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注塑成型過程所需要的時間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表所示。塑化能力：單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期。鎖模力：注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。合模裝置的基本尺寸：包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍。開合模速度：為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停。模具成型的塑料制品和流道凝料總質(zhì)量應(yīng)小于注射機(jī)的額定注射量的80%。澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值的，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1來計算。因?yàn)槌醪綌M定的型腔數(shù)為一模兩腔所以總質(zhì)量為：24.092×2+（24.092×2）×0.2=57.82cm3注射機(jī)的額定注射量≥57.82÷80%=72.28cm3初步選用注射機(jī)理論注射容量為105m3，注塑機(jī)型號為XS-ZY-125。選擇螺桿式注塑機(jī)的型號為：XS-ZY-125，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表3.1XS-ZY-125注射機(jī)參數(shù)額定注射量/cm3125最大開合模行程/mm300螺桿直徑/mm42模具最大厚度/mm300注射壓力/Mpa116模具最小厚度/mm200注射速度g/s72鎖模形式肘桿鎖模力/KN900噴嘴孔直徑/㎜4模具定位孔直徑/mm100噴嘴圓弧半徑/mm12頂出形式兩側(cè)設(shè)有頂出，機(jī)械頂出根據(jù)模架的分類，選擇二板模模架，二板模模架由定模部分和動模部分組成，定模部分包括面板和定模板；動模部分包括推板、動模板、托板、支撐件方鐵、底板及推桿固定板和推桿底板等。其優(yōu)點(diǎn)是模具架構(gòu)簡單，成型制品的適應(yīng)性強(qiáng)，制造成本相對較低。根據(jù)塑件尺寸與型腔排布初步擬定模架尺寸為：350×400×330mmAI型工字模。4型腔數(shù)目的確定及分型面的選擇4.1型腔數(shù)目的確定注射機(jī)選擇完以后，根據(jù)注射機(jī)的性能參數(shù)（注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模力）、塑件精度等級（在模具中每增加一個型腔，塑件精度要降低4%）來確定模具的型腔數(shù)量。計算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)。根據(jù)設(shè)計手冊，可查得丙烯晴、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚體密度為1.02--1.05g/cm3，按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目。根據(jù)公式n(KMp-M)/mK-注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8。Mp—注射機(jī)最大注射量；M—澆注系統(tǒng)凝料量；m—單個塑件的體積。已知Mp=173cm3再粗計算塑件質(zhì)量，取M1為4到6cm3?？汕蟪鰊=2，即一模兩腔。型腔的分布如下圖4.1所示圖4.1型腔分布4.2分型面的選擇以下原則進(jìn)行分型面的選擇原則：分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；避免模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；分型面應(yīng)便于塑件的脫模；分型面得選擇應(yīng)有利于側(cè)向分型和抽芯；分型面得選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量；分型面得選擇應(yīng)應(yīng)有利于防止溢料；分型面的選擇應(yīng)該有利于排氣；分型面的選擇應(yīng)盡量使成型零件易于加工。為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件的精度，模具設(shè)計時應(yīng)合理的確定型腔數(shù)目。根據(jù)第三章內(nèi)容初步將該模具設(shè)計成一模兩件成型，選在塑件最大輪廓處。且使塑件留在動模一側(cè)，便于推出機(jī)構(gòu)推出。擺放位置如圖4.2所示。圖4.2分型面5澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計時要使型腔布置和澆口開始部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說來，需要注意以下問題：適應(yīng)塑料的工藝性；流程要短；排氣良好；避免料流直沖型芯或嵌件；澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小；澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱；修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；防止塑件變形.5.1主流道的設(shè)計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計成圓錐形，主流道通常設(shè)計在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過大模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出[13]。如下圖5.1所示為主流道各部尺寸：圖5.1主流道設(shè)計5.2澆口設(shè)計澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。常用的澆口形式有直接澆口、點(diǎn)膠口、點(diǎn)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應(yīng)性。在模具設(shè)計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來參考：盡量縮短流動距離；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處；必須盡量減少或避免熔接痕；應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；考慮分子定向的影響；避免產(chǎn)生噴射和蠕動；不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。圖5.2澆口設(shè)計6成型零件設(shè)計6.1選材對于成型零件經(jīng)常選擇45號鋼作為成型材料，然后通過調(diào)質(zhì)處理使用。6.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計定模鑲塊：型腔內(nèi)部加鑲塊，用于成型外部結(jié)構(gòu)?；就庑纬叽鐬殚L170，寬210.為使結(jié)構(gòu)簡單采用整體式，可以提高牢固性。不會使塑件產(chǎn)生痕跡，結(jié)構(gòu)如下圖6.1所示圖6.1定模鑲塊動模鑲塊：該產(chǎn)品外形尺寸相對較小，但產(chǎn)品內(nèi)部小零件較多，在凸模上有四個突起的臺子?；就庑纬叽鐬殚L170，寬210.要在凸模上制造比較精7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計小型腔。為使結(jié)構(gòu)簡單，采用組合式，結(jié)構(gòu)使用下圖6.2所示圖6.2動模鑲塊6.3成型零件工作尺寸計算由于制品的內(nèi)部由許多孔和凸臺組成，形狀復(fù)雜，首先利用proe軟件的分析功能對制品的體積和在分型面上的投影面積進(jìn)行計算與測量。在UG軟件里打開三維模型，測出其體積。根據(jù)軟件計算得出結(jié)果如下：塑件在分型面上的投影面積：A=43.2×76.9=3322mm2塑件體積：V=3.384cm3(由proe測得)塑件密度：=1.14g/cm3(ABS密度：1.08~1.2g/cm3,取平均值)所以塑件的質(zhì)量：m=3.384×1.14=3.85g根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和設(shè)計要求，該塑件采用潛伏式澆口形式，并且采用一模兩腔的形式，澆注系統(tǒng)及冷凝料材料體積約為4.06cm3。總體積為10.828cm3，總質(zhì)量約為12.33g。塑模型芯及型腔的成型尺寸是根據(jù)塑件形狀及其尺寸來確定的。因此，塑模型芯及型腔的成型尺寸主要與塑件形狀、尺寸公差，塑料的收縮率及收縮誤差、塑模磨損量及模具制造公差等因素有關(guān)。6.3.1型腔計算6.3.2型腔高度計算6.3.3型芯計算6.3.4型芯高度計算7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長度比凸模端面高出8～1mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計采用4根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6。導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。?dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易[14]。設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6~8mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。導(dǎo)柱可以設(shè)置在動?；蚨?，設(shè)在動模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設(shè)置四個標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。如圖：圖7.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套8側(cè)抽芯設(shè)計抽芯距s=s1+5mmS1為空深度在這里空深度為壁厚所以s=10mm抽芯力的計算:Fc=ChP(cos(a)-sin(a))(8.1)=37.68×20×0.9×107(0.15cos(180)-sin(180))=31.7×103NFc-抽芯力C-側(cè)型芯成行部分的截面的平均周長(m)=×12=36.78mmh-側(cè)型芯成行部分的高=20mmp-塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力(包緊力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷塑件p=(2.4-3.9)×107pau=0.15,a-側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角=18o8.1斜導(dǎo)柱設(shè)計8.1.1在確定斜滑塊結(jié)構(gòu)尺寸之前，應(yīng)了解其設(shè)計要點(diǎn)斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取18o，斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長的2/3；斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動必須順利；內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10mm。8.1.2斜導(dǎo)柱尺寸的確定斜導(dǎo)柱的形狀如圖所示:其工作端的端部設(shè)計成半球形。圖8.1斜導(dǎo)柱的形狀其材料選用45碳素工具鋼,熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度為Ra0.8nm,斜導(dǎo)柱與固定板之間采用過渡配合H7/m6,滑塊上斜導(dǎo)柱之間采用間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.5mm間隙。斜導(dǎo)柱傾斜角度的確定：為傾斜角L=s/sinα經(jīng)查資料得α取18o比較理想。8.1.3斜導(dǎo)柱的長度計算斜導(dǎo)柱的長度其工作長度Lz=s×cos/sinα(8.2)為滑動定向模一側(cè)的傾角因=0o所以L=s/sinα=6.5/sin（18o）=21mmLz斜導(dǎo)柱的總長度（mm）；d1斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑（12mm）；h斜導(dǎo)柱固定板厚度（20mm）；d斜導(dǎo)柱工作部分直徑（16mm）；S抽芯距（10mm）。==30/2×tan(18o)+20/cos(0o)+30/sin(18o)36mm斜導(dǎo)柱安裝固定部分長度斜導(dǎo)柱固定部分的直徑（40mm）斜導(dǎo)柱固定部板的厚度（20mm）α斜導(dǎo)柱的傾角8.1.4斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計算受力分析如下圖所示：圖8.2斜導(dǎo)柱的受力分析在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等,方向相反,方向相反，F(xiàn)k是開模力，它通過導(dǎo)滑槽施加于滑塊F是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱受的彎曲力Fw相等，F(xiàn)1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導(dǎo)滑槽間的摩擦力．另外斜導(dǎo)柱與滑塊，滑塊與導(dǎo)滑模摩擦系數(shù)0.5。ΣFX=0側(cè)(8.3)ΣFY=0側(cè)(8.4)式中F1=F2=由式解得：(8.5)因摩擦力太小所以可以省略既（μ=0）所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105NFw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N由Fc斜導(dǎo)柱的傾斜角在有關(guān)資料中可查到最大彎曲力Fw=1000KN然后根據(jù)Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導(dǎo)柱直徑d=16mm。8.2滑塊的設(shè)計與定位滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一重要零部件，它上面安裝有側(cè)向型芯式側(cè)向型芯塊，注射成形時塑件尺寸的準(zhǔn)確和移動的可靠性都需要靠它的運(yùn)動精度保證，滑塊的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)根據(jù)具體塑件和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計可分為整體式和組合式在這里采用整體式?；瑝K的設(shè)計如下圖所示:圖8.3滑塊滑塊定位裝置在開模過程中來保證滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置在發(fā)生移動以避免合模時斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確的插入滑塊的斜導(dǎo)孔內(nèi)造成模具的損快。此設(shè)計采用彈簧+擋塊定位。如下圖所示圖8.4滑塊定位結(jié)構(gòu)9冷卻系統(tǒng)設(shè)計9.1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)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B，最小不要小于10。澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過5℃冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。本設(shè)計采用采用環(huán)繞式冷卻水分布[10]。9.2冷卻時間的確定在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間30S，保壓時間20S，總周期為60S。其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算：t==62/(3.142×0.07)[8/3.142×(200-50)/(80-50)]=73（S）式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm；——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07；T——成型溫度160-220℃，T取200℃；T——平均脫模溫度，T取80℃；T——模具溫度40~80℃，T取50℃。由計算結(jié)果得冷卻時間需要73S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時間取30S即可。9.3塑料熔體釋放的熱量計算Q=nGC(t－t)=60×217.6×10×1.9×（220－60）=3969.02kJ/h西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）式中：n——每小時注射次數(shù)，n=60（次）；G——每次的注射量(kg)， G=217.6×10；C——塑料的比熱容(kJ/kg·℃)，C=1.9；t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220；t0——塑件脫模溫度℃，t0=60。9.4高溫噴嘴向模具的接觸傳熱計算Q=3.6A(t－t)=3.6×4069×10×140×（220－50）=348.63kJ/h式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R=4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑，）；——金屬傳熱系數(shù)=140(W/m℃)；t——模具平均溫度℃t=50；t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃t=220。9.5注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量Q=hA(t－t)4/3=5.35×0.203×（50－20）4/3=112kJ/h式中：h——傳熱系數(shù)（kJ/mh℃），h=5.3（h=4.187(0.25+3.4)=4.187×（0.25+5.15）=5.35）；A——兩個分型面和四個側(cè)面的面積m2，A=0.203；A=（A）+(A)n=0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097m；A=4BH=4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度mm，B=220；L模具長度mm，L=220，開模率n=（60-31.5）/60=0.48；t——模具平均溫度℃，t=50；t——室溫℃，t=20。輻射散發(fā)的熱量Q=20.8A[(20.2)－(20.3)]=20.8×0.22×0.8×[(0.23）－(0.29）]=128.7kJ/h式中:——輻射率，一般表面=0.8--0.9；A=0.22；工作臺散發(fā)的熱量Q=hA(t－t) h=502×0.0484×（50—30）=485.94kJ/h式中:傳熱系數(shù)——h=502kJ/(mh℃)；A——模具與工作臺的接觸面積m，A=0.0484；[A=bl=220×220×10=0.0484;b模具與工作臺接觸寬度，b=220;模具與工作臺接觸長度m=220。]從計算的結(jié)果看，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：Q=（Q+Q）－（Q+Q+Q）由于現(xiàn)在無法得到Q的正確值，所以計算以簡單計算原則，取Q=Q。9.6冷卻系統(tǒng)的計算型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（kJ/h）：Q=nGQ=60×217.6×10×300=3916.8每次需要的注射量（kg）——G=217.6×10確定生產(chǎn)周期（S）——t=60塑料單位熱流量（kJ/h）——Q=280~350； 取Q=300每小時的注射次數(shù)——n=60從計算結(jié)果看，Q總與Q1相差不多但不相等，這是因?yàn)镼1涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q總來計算。9.7凹模冷卻系統(tǒng)的計算凹模的冷卻水體積流量q=ρC1(T出-T進(jìn))60=763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]=0.61×10m/min式中：Q=1/3Q=1/3×2289=763kJ/h——水的密度10kg/m；C——水的比熱容4.187×10J/kg℃；T——水管出口溫度，T取25℃；T——水管入口溫度，T取20℃。冷卻水管的平均流速：V=4×0.61×10/（3.14×0.0082）=12.14m/min=0.202m/s式中：d——冷卻水管直徑，取d=8mm查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對應(yīng)的最低流速為1.66m/s時才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動未達(dá)到湍流。冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)[6]7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2=1395(w/mk)式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。凹模冷卻管的傳熱面積A=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]=5.52×10m式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度，T=27.5℃（T=T－（T+T）/2=50－（20+25）/2=22.5℃）。冷卻水孔總長LL=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]=0.22m模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)n=L/B=0.22÷（4×0.076）=0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1式中：B為開一圈冷卻水道時冷卻水道長度。冷卻水流動狀態(tài)校核。R=0.202×0.008/（1×10）=1616＜10式中：R——雷諾數(shù)；——水的運(yùn)動粘度，=1×10（m/s）。進(jìn)出口溫差校核：T－T=763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202）=4.99℃預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說明實(shí)際應(yīng)用正確。冷卻水道設(shè)計如下圖9.1圖9.1冷卻水道設(shè)計10推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計10推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計推出結(jié)構(gòu)由推出、復(fù)位、導(dǎo)向三大部分組成。本設(shè)計塑件脫模依靠注射機(jī)的開模動作驅(qū)動模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件自動脫模。推出機(jī)構(gòu)設(shè)計原則：設(shè)計的推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量使塑件留于動模一側(cè);塑件在推出時不發(fā)生變形和損壞;不損壞塑件的外觀質(zhì)量;合模時推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位;在推出和復(fù)位的過程中，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，動作可靠、靈活，制造容易。10.1推件力的計算推件力是將制品因收縮對型芯的摩擦力和大氣壓力Ft＝Ap(μcosα-sinα)+qA1式中，A—塑件包絡(luò)型芯的面積p—塑件對型芯單位面積上的包緊力，P取0.8×107～1.2×107帕；α—脫模斜度；ABS≥5°q—大氣壓力0.09兆帕μ—塑件對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3；A1—制件垂直于脫模方向的投影面積（mm2）。則，A≈298cm2A1≈60.76cm2帶入數(shù)據(jù)得Ft＝814.34N10.2頂桿直徑根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計算出頂桿直徑：d=φ[L2F/nE]1/4m（10.1）式中：φ—安全系數(shù)，常取φ=1.5；L—頂桿的長度m；n—頂桿數(shù)目。代入數(shù)據(jù)得：d=10mm10.3頂桿直徑的強(qiáng)度校核σ=4F/nπd2≤[σ]（10.2）式中,[σ]—頂桿材料的許用應(yīng)力Mpa；σ—頂桿反受的應(yīng)力Mpa。代入數(shù)據(jù)得:σ=4×814.34/(8×3.14×42)=8.10Mpa﹤[σ]所以，頂桿強(qiáng)度符合要求。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）推桿頂出機(jī)構(gòu)如圖所示，圓柱形狀的推桿和推桿孔最容易加工，而且很容易保證其配合精度，容易保證其互換性，并且容易更換，而且它還具有滑動阻力小，不容易卡滯等優(yōu)點(diǎn)。圖10.1推出結(jié)構(gòu)11模具總裝配圖11.1模具裝配二維圖圖11.1模具裝配二維圖11.2模具裝配三維圖圖11.2模具總裝配三維圖西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明開模時，動模部分向后移動，C-C分型面分開，在型芯包裹力的作用下塑件被拉出，同時拉料桿將澆注系統(tǒng)從主流道中拉出，隨著動模繼續(xù)向后移動，在斜導(dǎo)柱的作用下使側(cè)滑塊分型，使側(cè)型芯完成抽芯。然后動模部分繼續(xù)向后移動，注射機(jī)的頂桿作用于推板，通過上面的推桿將塑件從下型芯頂出，同時斜導(dǎo)桿完成抽芯。至此，整個開模過程完成。合模時，在彈簧的作用下，實(shí)現(xiàn)推桿和斜導(dǎo)桿的先復(fù)位，動模部分向前移動，C-C分型面開始合攏，同時在斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)作用下使側(cè)滑塊復(fù)位，楔緊塊將側(cè)滑快楔緊，至此，整個合模過程完成，為下一次注射做好準(zhǔn)備。12校核部分12.1型腔數(shù)目的確定及校核根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；——注射機(jī)最大注塑量g；——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量；——單個塑件的質(zhì)量。式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、單個塑件的體積（cm3）。估算澆注系統(tǒng)的體積：V=0.2x2xV=18.8cm3故取滿足我們設(shè)計要求。12.2鎖模力的校核注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時，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，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對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)額定鎖模離，即：（式中符號同前）式中為單個塑件在分型面上的投影面積，mm2;為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;為注塑機(jī)的額定銷模力,N。12.3開模行程的校核注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式：（12.1）式中—模具開模行程；—推出距離—塑件高度；—定模板與中間板之間的分開距離。則<1000mm小于注射機(jī)最大開合模行程，故滿足要求。12.4注射量的校核要求注射量不超過注射機(jī)的最大注射量，在注塑生產(chǎn)中，注塑機(jī)每一個成型周期向模具腔內(nèi)注入的塑料熔體體積或質(zhì)量稱為塑件的注射量，其中包括澆注系統(tǒng)內(nèi)所存留的塑料熔體體積，選擇注塑機(jī)時，必須保證塑件的注射量小于注塑機(jī)的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑機(jī)注射量的20%，根據(jù)式kMmaxM，M=Mi+m式中Mmax注塑機(jī)最大注射量/cm3Mi澆注系統(tǒng)凝料的質(zhì)量或體積/cm3；m單個制件質(zhì)量或體積/cm3；n型腔數(shù)目/個；k注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8。0.8×1252×3.384+4.06≈10.828cm3。故：注射機(jī)注射量滿足要求。12.5模具注射壓力校核塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。注射壓力的校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。所選的塑料原料為ABS，制件結(jié)構(gòu)合理，流體流動性能好，其注射壓力在（100～140）Mpa之間，其值在所選的注射機(jī)成型范圍之內(nèi)，故能滿足要求。12.6噴嘴尺寸校合澆口套球面R和噴嘴前端球面半徑Ro；噴嘴孔徑d0和澆口套小端孔徑d；正確關(guān)系為d=d0+(0.5-1)R=R0+(1-2)；由于R=7，R0=6.4且d=14且d0=13滿足關(guān)系d=d0+(0.5-1)R=R0+(1-2)，所以噴嘴孔徑大小和球面符合要求。12.7模具的長度和寬度和厚度校核本副模具采用壓板緊固的方式，將模具的固定板安放在壓板外側(cè)附近模具為工型模架，大小為350×350mm，滿足要求，模具厚度必須滿足下式：Hmin≤H≤Hmax式中H—模具閉合厚度，mm；—注塑機(jī)所允許的最小模具厚度，330mm；—注塑機(jī)所允許的最大模具厚度，400mm；由于注射機(jī)的動模和定模固定板之間的距離都有一定的調(diào)節(jié)量H，因此，對安裝使用的模具厚度有一定的限制，一般情況下，模具的實(shí)際厚度H必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度和最小模具厚度之間。所選用的注射機(jī)的模具最大厚度Hmax為300mm，最小模具厚度Hmin為200mm。所設(shè)計的模具總厚度H為233mm，所以滿足關(guān)系：Hmin<H<Hmax。因此，設(shè)計的模具厚度滿足注射機(jī)對模具的合模要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖，初選的模具厚度為330mm。則滿足要求。所設(shè)計的模具在注射機(jī)的裝夾范圍內(nèi)。綜上分析，本副模具與所選的注射機(jī)完全相互適應(yīng)，模具的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具安裝尺寸及開模行程都在所選的注射機(jī)技術(shù)規(guī)格之內(nèi)。因此，所選的XS-ZY-125型注射機(jī)完全能夠符合本次模具設(shè)計要求。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)里所學(xué)知識的綜合考察，通過這次設(shè)計把零散的知識集合在一起。進(jìn)一步對系統(tǒng)知識的歸納總結(jié)。用理論知識指導(dǎo)自己去實(shí)踐，同時彌補(bǔ)了許多不足的地方。比如知識的遺忘和以前沒有完全掌握的知識等。盡管這次畢業(yè)設(shè)計是簡單的模具設(shè)計，可是同樣要用到所學(xué)的專業(yè)知識。解決了許多不應(yīng)該出現(xiàn)的問題，為自己今后的學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)。本次設(shè)計是對我的考驗(yàn)，更是對我的鍛煉。它使我在書本上學(xué)習(xí)的知識接觸實(shí)際，是我的理論知識走向?qū)嶋H的橋梁。以后我會在實(shí)際的生產(chǎn)中學(xué)習(xí)更多的知識，也將竭力用我的所學(xué)為社會創(chuàng)造更多的價值，為人民造福。參考文獻(xiàn)[1]黃虹：塑料成型加工與模具,化工工業(yè)出版社,2003.3[2]駿毅科技,關(guān)興舉等:Pro/ENGINEER塑料模具設(shè)計,人民郵電出版社,2006.2[3]朱光力,萬金保等:塑料模具設(shè)計,清華大學(xué)出版社,2003[4]中國機(jī)械工程學(xué)會,中國模具設(shè)計大典編委會:中國模具設(shè)計大典,江西科學(xué)技術(shù)出版社,2003[5]伍先明,王群等:塑料模具設(shè)計指導(dǎo),國防工業(yè)出版社,2006.5[6]黃勝杰,機(jī)械科技研究中心:實(shí)戰(zhàn)Pro/ENGINEER工程圖,中國鐵道出版社,2002.10[7]M.M.Fisher,F.E.MarkandT.Kingsbury:Energyrecoveryinthesustainablerecyclingoplasticsfromend-of-lifeelectricalandelectronicproducts,2005IEEEInternationalSymposiumonElectronicsandtheEnvironment,May2005.[8]BillDavies.SergeJonnaert：GuidetoBetterHotRunnerControlWhitePaper，MoldflowCorporation，March2004.[9]IreneFerreira,OlivierdeWeck,PedroSaraiva,JoséCabral.Multidisciplinaryoptimizationofinjectionmoldingsystems[J].StructMultidiscOptim,2010,41:621–635[10]許志:模具造