《瓶蓋注塑模具各個系統(tǒng)的設計》9800字（論文）

在此式中,H作為型腔深度尺寸(mm)，H作為塑件高度公稱尺寸(mm)，其它的符號意義同（1）所訴。3.2.4型芯成型零件尺寸計算（1）型芯徑向尺寸計算此次型芯徑向尺寸的計算應該采用平均尺寸法，其公式如下：（3-5）在此式中，L作為型芯徑向尺寸(mm)，δ作為型芯制造公差(mm),其他符號意義同上所訴。由此，型芯徑向尺寸計算為：（2）型腔模具深度的尺寸計算此次型芯深度尺寸應該采用平均尺寸法，其公式如下：（3-6）在此式中，H作為塑件孔深度尺寸(mm),H作為型芯深度尺寸，其他的符號意義同上所訴。3.2.6模具成型零件的強度校核（1）強度和剛度的校核要素傳統(tǒng)的意義上模具的強度就是指模具的剛度還有強度。在模具加工產(chǎn)品過程中，這些產(chǎn)品都是有剛度和強度等技術要求的，只有在確保模具的強度和剛度之后，它才能夠進行正常生產(chǎn)工作的。（2）模具型腔側壁以及底板厚度的計算實際生產(chǎn)中，在對加工的塑料產(chǎn)品注塑成型的時候，型腔里面承受最大的是塑料熔體的壓力，所以此時模具的型腔里面的強度以及剛度是非常大的。如果底板和型腔的厚度不足，當型腔中產(chǎn)生的內應里超過型腔材料本身的許用力[σ]的時候，就會出現(xiàn)非常嚴重的質量問題。因此我們必須校核型腔的剛度和強度。因為本模具采用的是模仁結構，所以模仁的力學計算應該按組合式矩形型腔來進行計算，但是設計目標是異性，即使是計算也不可能得到完全準確的計算出結果來，所以我們按照最大可能不滿足條件的區(qū)域來計算。再經(jīng)過分析本模具屬于中小型模具，所以就按強度條件來設計，然后再按剛度條件來校核。此模仁側壁厚度強度計算采用組合式型腔側壁厚度以長邊為計算對象(3-7)這個模仁是采用預硬化鋼718H的，此式中σ=290~330Mpa，P作為型腔壓力，一般都取值25~40Mpa,而在本設計計算中取P=35Mpa；H作為模仁的總高度，S作為模仁側壁厚度。此模仁側壁厚度的剛度校核：(3-8)式中此模具中，主要采用了包夾滑塊的結構形式設計，因為滑塊有斜度，不便于計算。但是所有的力都是由外面的動模板以及定模板所承受，所以這次計算校核本質上是對定模板以及動模板的側壁計算的校核。在經(jīng)以上的計算后，得到側壁厚度必須要達到68.86mm以上，而我們這次設計中的側壁厚度達到102mm，因此本模側壁厚度的剛度完全足夠滿足要求。3.2.7塑件脫模機構的設計在上訴設計中，塑件在經(jīng)過充填冷卻成型收縮以后，就會對型芯產(chǎn)生一種包裹力，會包緊在型芯的上面，所以就需要采用頂出機構來進行脫模。一般來說，脫模力指的就是在頂出機構的瞬時的頂出作用力。所以說脫模機構需要滿足塑件的頂出要求。（1）塑件脫模機構的選用原則塑件推出機構在注塑模具設計中是非要重要的一點。而且旋轉脫螺紋機構是依賴著旋轉力來使塑件可以順利脫出的，一般來說它的動力來源分為以下幾種：1）機動推出機構，是依靠著注塑機開模以及合模時運動方向的橫向拉力或者推力，再通過傳動裝置來使橫向力變化成旋轉力以此來實現(xiàn)塑件的自動脫模。設計的時侯一定要考慮清楚注塑機的行程是否滿足以上條件。2）液壓推出機構，通常都是采用液壓馬達、液壓油缸又或者來福桿通過齒輪或鏈條的方式，將橫向的力轉換為塑件所需要的旋轉力。而且這種方式不需要考慮注塑機行程，所以說這種方式實際應用時范圍更廣。（2）塑件自動脫螺紋機構具體設計1）來福桿傳動裝置的布置要綜合模具來設計頂出系統(tǒng)，而且要結合塑件自身的結構特點來合理的設計脫螺紋裝置，它的具體的分布如圖3-6所示。 圖3-6來福桿及傳動裝置2）模具中螺紋機構的原理如圖3-6所示，來福桿固定在定模部分，開模的時候來福桿帶動著直齒輪2一起轉動，所以直齒輪橫向旋轉，又將恒向力通過直齒輪2轉變成為旋轉力。主傳動軸和直齒輪跟直齒輪1同軸，這實現(xiàn)了相同角度旋轉，而且又同時帶動了直齒輪1的轉動，所以直齒輪1與螺旋型芯同軸固定，實現(xiàn)了旋轉自動脫螺紋。3）模具中螺紋型芯的設計如圖3-6所示，采用了圓形截面的螺紋型芯，零部件的加工精度直接影響著一個完整配合一般為H9/f9或者H8/f8，PS塑料的溢料間隙在0.04?0.06mm之間。3.3模具溫度系統(tǒng)的設計3.3.1模具中溫度調節(jié)系統(tǒng)的注意事項（1）如果在注塑成型的時候發(fā)生材料溫度不夠的情況，這時就需要增加一個模具的加熱裝置。（2）如果發(fā)生成型塑件的壁厚過大的情況，為了防止收縮，就要考慮增加一個加熱裝置。（3）如果發(fā)現(xiàn)成型溫度超過了材料要求的溫度，這時就必須要增加一個模具冷卻裝置。（4）在一般的情況下，做熱塑性材料成型的時候，都需要設計一個冷卻系統(tǒng)，用來快速降低模溫，從而縮短它的生產(chǎn)周期，以提高生產(chǎn)效率。3.3.2模具中冷卻系統(tǒng)的設計要求（1）冷卻水管之間的距離需要基本保持一致，而且塑件與水管之間的間距也要盡量的保持一致，保持排布均勻，形狀也盡最大可能的保持一致。（2）冷卻水管的直徑一般都在6-14mm之間取值，而且冷卻水管和產(chǎn)品之間的間距需要保證在15-30mm之間，因為如果間距太近的話，產(chǎn)品冷卻會過快，但是如果太遠的話，冷卻效果又不理想。（3）冷卻水管首先就要避開那些澆注系統(tǒng)的澆口和流道，這樣可以避免因為澆注系統(tǒng)過快的冷卻而損失部分壓力以及射速。（4）冷卻水管還要考慮塑件成型的時候熔接線的位置，而且盡量不要設置在有熔接線的位置。（5）冷卻水管的整體要形成一個閉合的回路，而且還需要重點實現(xiàn)不同零件之間的聯(lián)通，以保證不同零件之間的密封性，這種通常可以使用防水圈來連接，可以用水道止水栓來實現(xiàn)水道末端的封閉。（6）為了不影響員工的調試與操作，冷卻水嘴的接頭端要盡最大可能的設置在操作人員的背面。（7）為了方便注塑工藝的調試以及優(yōu)化、控制注塑工藝生產(chǎn)時所造成的產(chǎn)品缺陷和不良，定模部分與動模部分最好能夠分別的、獨立的設計冷卻水道。（8）在設計模具的冷卻水管方面，一定要考慮到加工的便利性。因為一般都是采用麻花鉆、深孔鉆等來加工，所以一定要考慮到機床的加工性以及麻花鉆的直徑等等因素。3.3.3模具中冷卻水道的形式類型在模具中，冷卻水道最后肯定要形成一個完整的閉合回路，這是因為要讓各個區(qū)域都要冷卻均勻。在日常生產(chǎn)中，最常見的方式有串聯(lián)式、直通式、并聯(lián)式、環(huán)繞式、水塔式（水井式）、噴泉式、多層循環(huán)式、側面環(huán)繞式以及平面螺旋式。在此次模具的設計中，結合了模具的結構形式以及塑件的結構特點，又考慮到了澆注系統(tǒng)和成型系統(tǒng)，所以采用了環(huán)繞式冷卻水道，如下圖3-7所示。圖3-7模具冷卻系統(tǒng)設計3.3.4模具中冷卻水道的計算校核經(jīng)過查注塑模具設計指導手冊，又結合熱平衡公式得到：在額定的時間內，在塑料材料固化時候，其釋放出來的熱量約等于冷卻水道整體流動過程中其增加的熱量,由此校核公式：（3-9）在此公式中，qv是冷卻水的體積流量（M/Min），單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料重量（㎏/Min）為W，Q1作為單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量（KJ/kg），冷卻水密度為r，冷卻水的比熱容為c1，q1作為冷卻水出口溫度，冷卻水入口溫度為q2。（1）校核這個塑料產(chǎn)品在型腔中冷卻成型，其一個小時內放出來的熱量Q根據(jù)正常的注塑條件，其取值如下：注塑時間t=2s；當冷卻水道進入型腔得到時間t=20s；模具注塑成型保壓時間為t=15s；而人工或者機械臂取出產(chǎn)品的時間為t=3s；所以一個完整的注塑周期的總時間應該為t=40s；我們假設，在一般恒溫的條件下，其進入模具型腔的冷卻水初始溫度是20攝氏度，其從模具型腔出來之后的冷卻水溫度為28攝氏度，而且冷卻水是連續(xù)不間斷的流動狀態(tài)，那么其一個小時內的成型次數(shù)次；由此可以得到：（3-10）其根據(jù)材料在單位時間內所釋放出來的熱量為Q=5.9×10KJ/H，所以可以得到：(2)模具中冷卻水的流出體積量根據(jù)以上結論校核公式：（3-11）(3)校核冷卻水管的直徑通過查閱塑模具設計指導手冊，以及結合冷卻水的流出體積量，可以得到冷卻水管的直徑為8mm。4模具的標準模架與注塑機的選用4.1模具標準模架的選用4.1.1選用模具的標準模架的方式可以按照以下方法進行（1）一定要考慮到澆注系統(tǒng)的特點，從而可以確定模架的基本類型。（2）一定要結合型芯、型腔的外部長寬高的尺寸。首先來確定模板的長寬高尺寸。（3）一定要考慮到塑件的頂出行程，以此來確定墊塊的高度。最后，綜合以上的幾點因素，經(jīng)過查表來確定標準模架的型號以及規(guī)格。在實際生產(chǎn)過程中，還需要考慮到整套模具的實際結構形式來綜合選擇標準模架的型號。4.1.2模架型號的確定可以根據(jù)以下的方式來進行選擇模架型號模架長度=型腔長度+（50-80）mm≈400mm模架寬度=型腔寬度+（50-80）mm≈350mm定模板高度=型腔高度+（30-50）mm≈70mm動模板考慮=型芯高度+（40-60）mm≈80mm墊塊高度=頂出行程/0.8+面針板厚度+底針板厚度+垃圾釘高度≈90mm經(jīng)過綜合上述的數(shù)據(jù)，以及結合澆注系統(tǒng)的結構形式，選擇了一個FAI3540-A70-B80-C90-L340型號的標準模架，但是由于本次設計結構的特殊性，所以模架有了一定的變動，變動后的模架的簡圖如圖4-1所示。圖4-1模架基本結構形式4.2注塑機的選擇與校核4.2.1初選注塑機型號為了讓注塑機和注塑模具能夠相互的配合，做了大量的準備工作，其中既有相關的安裝尺寸的校核，也有包括了注塑量、注塑壓力、頂出脫模行程等等參數(shù)的校核。在此次設計之中，我們結合注塑模具的尺寸大小以及注塑量等要求進行了初步的選擇注塑機。然后再對注塑機中的參數(shù)進行了細致的校核。在此次設計中，初選注塑機的型號為HT120X2B，這個注塑機的參數(shù)表如下表4-1注塑機參數(shù)型號單位160×2C160×2B160×2A參數(shù)螺桿直徑mm484540理論注射容量cm3364320253注射重量PSg331291230注射壓力Mpa140159202料筒加熱功率kW9.3螺桿轉速r/min0~230注射行程mm201允許最大模具厚度mm500拉桿內間距(水平×垂直)mm455×455鎖模力KN1600移模開距(最大)mm920移模行程mm420允許最小模具厚度mm180液壓頂出桿數(shù)量PC5液壓頂出力kN33液壓頂出行程mm140機器尺寸(長×寬×高)m5.4×1.45×2.05油箱容積l240油泵電動機功率KW18.5最小模具尺寸(長×寬)mm320×320機器重量t54-2.2校核模具中的注塑機數(shù)據(jù)（1）校核模具中的注塑機注塑量：查閱資料可以知道，其需要滿足以下公式：（4-1）經(jīng)過查閱注塑機參數(shù)表，可以確定注塑機的額定注塑量是320cm3，所以足夠滿足注塑量的要求。（2）校核壓力：經(jīng)過查閱注塑機參數(shù)表，可以知道注塑機的額定注射壓力為159Mpa，而且此次選擇的材料，其注塑壓力范圍值在100-130Mpa之間，也滿足了注塑壓力的要求。（3）校核模具安裝尺寸：經(jīng)過查閱注塑機參數(shù)表，可以知道注塑機的拉桿內間距尺寸為455x455mm，而且此次設計的模具外形尺寸是400x400mm，完全滿足長寬尺寸的要求。經(jīng)過查閱注塑機參數(shù)表，可以知道注塑機的容模厚度在之間取值，而且此次設計的模具總高度是400mm，完全滿足高度要求。綜上所訴，模具長寬高的安裝尺寸要求在注塑機的安裝尺寸的范圍內。（4）校核移模行程在注塑機生產(chǎn)的時候，不僅要頂出塑件，還要把模具給打開來，讓機械臂或者人工可以取出塑件，其根據(jù)以下公式校核，又查表注塑機總的開模行程為420mm；（4-2）在此式中,H作為推出距離，包括澆筑系統(tǒng)凝料在內的塑件高度為H，所以，所以其完全滿足開模行程的要求。（5）校核注塑機鎖模力公式如下（4-3）在此式中，F(xiàn)作為注塑機的額定鎖模力，型腔數(shù)量為n，P作為平均型腔成型的壓力，取值范圍查表后，取為30Mpa，A作為塑件在其分型面上的投影面積，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A。經(jīng)過校核計算，此數(shù)據(jù)完全滿足注塑機鎖模力的要求。附圖模具二維總裝圖參考文獻[1]高源熙,杜武青,王瑩,詹世景.基于Moldflow的生物儀器蓋板注塑模具優(yōu)化設計[J].塑料工業(yè),2019,47(01):64-68.[3]李凱,潘天奇,李野.高跟鞋鞋底的注塑模具設計[J].科技風,2019(01):3.[4]董振來,楊天朔,左強,干旭浩.心型臺燈底座注塑模具設計[J].科技風,2019(01):8.[5]朱秀芳,楊旭宇,劉平濤.塑料液壓油箱總成結構優(yōu)化及模具設計[J].現(xiàn)代塑料加工應用,2018,30(06):57-60.[6]孫忠剛,胡智清,熊建武,周全,陳黎明,劉