I畢 業(yè) 設 計 (論 文 )基于三維軟件的電風扇上夾板模具設計所 在 學 院專 業(yè)班 級姓 名學 號指 導 老 師年 月 日II摘 要本文主要介紹了電風扇上夾板注塑模設計，塑料成形工藝以及注塑的過程，也對注塑機也進行了一些簡單的介紹。注塑模設計的主要過程有：塑料制品的工藝分析，型腔數(shù)目的確定，注塑機的選擇以及模具的結(jié)構(gòu)設計。模具的結(jié)構(gòu)設計包括：澆注系統(tǒng)的設計，成型零件設計，導向機構(gòu)設計，側(cè)面分型機構(gòu)設計，脫模機構(gòu)設計，冷卻機構(gòu)設計以及排氣系統(tǒng)設計。由于特殊形狀，無法直接脫模，需設置側(cè)面分型機構(gòu)，本套模具是通過斜導柱進行側(cè)面分型，本文對模具的各部分零件進行了設計與計算。本文給出了詳細的設計過程及裝配圖。關(guān)鍵詞：電風扇上夾板；成型；注塑模；工藝IIIAbstractThis paper describes the fan splint injection mold design, plastic injection molding technology and processes, but also on the injection molding machine also made some simple introduction. The main injection mold design process are: process analysis design of plastic products, the determination of the number of cavities, the choice of the injection molding machine and mold. Structural design of the mold comprising: gating system design, molded part design, guide mechanism design, side parting mechanism design, mold release mechanical design, mechanical design cooling and exhaust system design. Because of the special shape, you can not directly release, set side parting mechanism, the set mold by Bevel column side typing paper various parts of the mold is designed and calculated. This article gives a detailed design process and assembly drawings.Key Words: fan on plywood; molding; injection molding; ProcessIV目 錄摘 要 IIAbstract.III目 錄 IV第 1 章 緒 論.11.1 模具的作用與地位 11.2 注射成形基本過程 .11.3 注射模的基本結(jié)構(gòu) .2第 2 章 電風扇上夾板塑料模工藝設計.32.1 電風扇上夾板塑件的工藝分析 .32.1.1 塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù) 32.1.2 電風扇上夾板塑料的選材 32.1.3 ABS 材料成型特性 .42.2 注射成型基本過程 .42.3 電風扇上夾板的設計件 .6第 3 章 注塑機的選擇和校核.73.1 注塑機規(guī)格的選擇 .73.2 注塑機的校核 .73.2.1 注塑機注射容量的校核 73.2.2 注塑機注射壓力的校核 83.2.3 注塑機鎖模力的校核 83.2.4 注塑機模具厚度校核注塑機模具厚度校核 93.2.5 注塑機最大開模行程校核 9第 4 章 澆注系統(tǒng)的設計.104.1 分型面的選擇 104.2 主流道的設計 114.3 澆口設計 124.3.1 剪切速率的校核 .12V4.3.2 主流道剪切速率校核 .134.3.3 澆口剪切速率的校核 .13第 5 章 成型零部件設計.145.1 型腔和型芯工作尺寸計算 145.2 型腔側(cè)壁厚度計算 15第 6 章 合模導向機構(gòu)設計.17第 7 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計.197.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 197.2 冷卻系統(tǒng)設： 197.2.1 設計原則 .197.2.2 冷卻時間的確定 .207.2.3 塑料熔體釋放的熱量 .207.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 .207.2.5 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量 .217.2.6 冷卻系統(tǒng)的計算 .227.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計算 .22第 8 章 抽芯系統(tǒng)的設計.258.1 斜導柱設計 258.2 滑槽的設計 288.3 楔緊設計 288.4 滑塊定位設計 28第 9 章 模具工作原理說明.29總 結(jié).30參考文獻.31致 謝.321第 1 章 緒 論1.1 模具的作用與地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本?，F(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展1.2 注射成形基本過程注射成形是現(xiàn)在成形熱塑性塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。所使用的成形機稱為注射機。注射成形是把塑料原料（一般為經(jīng)過造粒、染色、加入添加劑等處理后的顆粒料）放入料筒中，經(jīng)過加熱融化，使之成為高粘度的流體——稱為“溶體” ，容柱塞或螺桿作為加壓工具，使溶體通過噴嘴以較高的壓力（約為 25~80Mpa）注入模具的型腔中，2經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。注射成形的全過程可以分為：（1） 塑化過程 現(xiàn)代的注射機基本上是采用螺桿式的塑化設備。塑料原料（稱為“物料” ）自送料斗以定容方式送入料筒。通過料筒外的電加熱和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱使物料熔化，達到一定的溫度后即開始注射。注射動作是由螺桿的推進完成的。(2) 充模過程 熔體自注射機的噴嘴噴出后，進入模具的形腔，把形腔內(nèi)的空氣排除，并充滿形腔，然后升壓到一定的壓力，使熔體的密度增加，充實形腔的各部位。(3) 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成形過程是熱交換的過程。即： 塑化 注射充模 固化成形加熱 （理論上絕熱） 散熱? 熱交換效果的優(yōu)劣，覺得塑件的質(zhì)量——外表面質(zhì)量和內(nèi)在的質(zhì)量。因此，模具設計對熱交換也要做充分的考慮?，F(xiàn)代的設計方法中也采用了計算機。(4) 脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須用機械的方式把它從形腔中取出。這個動作要由“脫模機構(gòu)”來完成。不合理的脫模機構(gòu)對塑件的質(zhì)量有很大的影響；但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，所以必然采用最有效的和最適當?shù)拿撃７绞?。由?）到（4）形成了一個循環(huán)。每一次循環(huán)，就完成一次成形——一個乃至數(shù)十個塑件。1.3 注射模的基本結(jié)構(gòu)注射模的基本結(jié)構(gòu)依使用的目的而不同，大致上可以作如下的分類：單腔二板式結(jié)構(gòu)二板式結(jié)構(gòu) 多腔二板式結(jié)構(gòu)普通模具 單腔三板式結(jié)構(gòu)三板式結(jié)構(gòu)多腔三板式結(jié)構(gòu)滑動型心式結(jié)構(gòu)瓣合式結(jié)構(gòu)特殊模具 脫螺紋結(jié)構(gòu)3多層結(jié)構(gòu) 4第 2 章 電風扇上夾板塑料模工藝設計2.1 電風扇上夾板塑件的工藝分析2.1.1 塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)塑料是在室溫下為高分子聚合物的高彈態(tài)。這是樹脂（聚合物）為主要成分，改善其加工性能的添加劑的使用性能，在一定的溫度，壓力，溶劑的影響，模具可成型為一定形狀和塑料零件的尺寸，并能保持一類的材料，在正常的溫度和壓力，在形式的多樣性，并具有不同的性能不同的塑料。塑料一般具有重量輕，低密度的優(yōu)點，比強度高，電，熱，聲和優(yōu)良的絕緣性能，耐腐蝕性能和光學性能強，耐磨性強，優(yōu)秀的。塑料成型過程中在許多方面的性能特點，一些操作相關(guān)，一些特性直接影響成型方法及工藝參數(shù)的選擇。熱塑性塑料，成型工藝參數(shù)包括收縮期，流動性，相容性，吸濕性和熱靈敏度和熱力學性質(zhì)，結(jié)晶度和取向. 2.1.2 電風扇上夾板塑料的選材塑料材料是根據(jù)材料的選擇和使用，為空調(diào)遙控器后，他不需要一個很大的負載，其工作溫度不高，因此要求的耐熱性不高。根據(jù)需要和條件看，一般塑料結(jié)構(gòu)材料能滿足他們的要求，因此在材料的空調(diào)遙控器蓋材料的選擇。為塑料材料的一般結(jié)構(gòu)，主要是在高，低密度聚乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，ABS，聚甲基丙烯酸甲酯，高抗沖聚苯乙烯樹脂，玻璃鋼和丙烯晴共聚物等。但塑件注塑模設計的基礎(chǔ)上，根據(jù)在優(yōu)良5的初步選擇注塑成型材料，低密度聚乙烯，聚丙烯，ABS，聚碳酸酯和其他四種材料作為原材料制造電風扇上夾板。2.1.3 ABS 材料成型特性①無定形塑料,流動性中等,吸濕性小, 一般不需要很大程度上干燥，也能獲得較好的表面質(zhì)量塑料零件。②高料溫,高模溫,材料分解溫度為270 度，對精度要求較高的塑件,模溫宜取 50-60度,對高光澤度高，耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度。③如出現(xiàn)水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變澆口位置等方法。2.2 注射成型基本過程圖 2.1. 注射成型基本過程生產(chǎn)前的準備工作一般是為了使注射成型生產(chǎn)順利進行和保證制件質(zhì)量，在生產(chǎn)前進行的包括原料的預處理、清洗機筒、預熱嵌件和選擇脫模劑等準備工作。1、原料的預處理原料的預處理包括三個方面：一是質(zhì)量檢驗，造型材料的分析。這一部分包括材料，水含量測試的顏色，紋理，無雜質(zhì)，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性，收縮率。粉狀6物料，在注塑前還將制成小丸的要求。兩個，著色。根據(jù)塑件成型的產(chǎn)品需求，成型材料中添加一個顏色或顏色的材料，以達到所需的顏色。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，用直接法和間接法兩種方法實現(xiàn)。前者稱為著色的方法，它是天然的彩色塑料著色劑和精細的簡單混合粉末可直接用于成型，或其他用于塑化成型。該方法比較簡單，容易操作。間接染色方法相比是更困難的，它需要使用被稱為“塑料粒子、彩色塑料顆粒高的顏料濃度色母比例稱重放入攪拌機，攪拌，然后發(fā)送到成型設備的使用。其步驟簡單，容易染色的分散均勻，色澤明亮的部分和沒有顏料粉塵污染，并能實現(xiàn)自動著色工藝。但因為它是簡單和自然的彩色塑料顆粒混合，沒有混合功能或只成型設備的混合功能很差，所以當成型顏色均勻性高的產(chǎn)品不需要使用顏色形成材料。三，預熱和干燥。對材料的吸濕性和粘性的水性強，預熱干燥適當根據(jù)水的要求允許的注射成型工藝，以在材料和揮發(fā)水分太多出去，成型后的產(chǎn)品以防止氣泡和裂紋缺陷，而且可以避免注水時間的降解。但是，吸濕性和粘性的水是不強的材料，如果包裝是更好的可以不預熱干燥。2、清洗料筒如果你需要在塑料制品的生產(chǎn)，改變顏色或更換，更換材料在熱分解或降解反應時間形成的過程中發(fā)現(xiàn)，對注塑機清洗桶的需要。通常，筒柱塞式機庫存量大，必須拆卸清洗機筒，螺桿機筒，可用于清潔空氣噴射的方法。3、預熱嵌件本程序主要用于塑料插入，因為金屬和塑料收縮率不同，導致插入周圍的塑料易收縮應力和裂縫，為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可插入的預熱溫度，減少它融化的塑料在成型，避免或全塑性收縮應力和裂紋插入的抑制作用。4、選擇脫模劑常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進入注塑機料筒，物料一般是在注塑機的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設定好后，物料在設定的計量中塑化完全，7即粒料和粉料變成塑料熔體后，注塑模閉合，注塑機注射充模。注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補縮和倒流三個階段。注流指的過程中熔體注射將好的塑料進入模腔。在注射壓力注射過程中隨時間而變化，流動期，噴射壓力、噴嘴壓力迅速上升，而腔（柵極端子）壓力接近于零，所以注射壓力主要是用來克服阻力，熔體在模腔中的思想。在填充過程中，熔體流入模腔，模腔壓力的急劇增加，注射壓力和噴嘴的壓力將增加到最大，然后停止變化，注射壓力對熔體起兩個作用，一是克服在模具型腔的液流，二是壓實熔融程度。包裝料，夾持進給階段從熔體充滿型腔在機筒螺桿回現(xiàn)在開始。壓力定義為熔體的注射壓力，模腔的壓實過程，喂養(yǎng)是注塑機的包裝工藝，模具型腔逐漸開始空冷熔體由于成型收縮，美聯(lián)儲的行動。反在機筒柱塞或螺桿后退（即解除保羅的壓力） ，熔體在澆口和流道流動方向相反的方向。冷卻：冷卻凍結(jié)時間開始從大門，放行產(chǎn)品到目前為止，這是注射成型過程的最后階段。在這個階段，有問題的注模腔壓力，冷卻部分的密度，熔體在模和脫模條件。的后處理部分：從模具零件，在塑性成形過程中熔體的流動行為的溫度和壓力是非常復雜的，再加上不均勻的熔體流動前沿和冷卻速率不同填充塊后，往往會出現(xiàn)一些結(jié)晶，部分不均勻取向和收縮，產(chǎn)生相應的結(jié)晶，取向和收縮應力，脫模后的變形的影響，還可使機械零件可轉(zhuǎn)換的光學性能，和表面質(zhì)量，甚至開裂，需要解決一系列我們必須作出相應的處理問題。當這個過程完成后我們將推出的產(chǎn)品，卸料，清洗模具，可總回筒重新塑化注射成型周期，開始循環(huán)。2.3 電風扇上夾板的設計件該塑件經(jīng)測量所得，其基本幾何值為：密度：p=0.9g/cm3；體積：V=21cm3；質(zhì)量：M=18.9g；長度：L=150mm；投水平投影面積：S=73.4cm2；8制件表面積：S=194.3cm29第 3 章 注塑機的選擇和校核3.1 注塑機規(guī)格的選擇注塑機為塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可以分為立式、臥式、直角式三種注塑機。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分為，柱塞式和螺桿式兩種注塑機。在此我們通過假設的模腔數(shù)目初步確定注塑機的規(guī)格。初步設計模腔個數(shù)為兩個，ABS 材料的密度 p 為 p=0.9g/cm3（0.9~0.91） 。通過測量所得出塑件的體積（ V）和質(zhì)量（M）以及水平投影面積（S）分別為 V=21cm3、M=18.9g 、S=73.4cm2。一模設計兩個模腔，那么每次注塑機的注射量必須大于：2M= 2×21cm3=42cm3。根據(jù)注塑機的最大注射量初步選擇型號為 XS?Z?60 的注塑機，其工藝參數(shù)如下：螺桿直徑/mm：φ38 注射容量 cm3：60注射壓力/105Pa：122 鎖模力/10KN：500最大成型面積/cm2：130 模板最大行程/mm：180定位孔直徑/mm： 55mm模具厚度/mm：（最大）：200（最?。?0噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：φ43.2 注塑機的校核3.2.1 注塑機注射容量的校核模具設計時，必須是得在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑件料溶體的容量或質(zhì)量在注塑機額定注射量的 80%以內(nèi)，且在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料溶體的容量和質(zhì)量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量和質(zhì)量之和，即 V=nVn+Vj 或M=nMn+Mj式中：V（M）——一個成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積和質(zhì)量，cm3 或 g；n—— 型腔數(shù)目；Vn（Mn）——單個塑件的容量或質(zhì)量，cm3 或 g；10Vj（Mj ）——澆注系統(tǒng)凝料的容量和質(zhì)量，cm3 或 g；故應使 0.8Vn+Vj≤0.8Vg 或 M=0.8Mn+Mj≤0.8Mg 式中：Vg（Mg ）——注塑機額定注射量，cm3 或 g；將數(shù)據(jù)代入以上不等式（取其中之一的質(zhì)量不等式來對注射量進行校核）得：M=nMn+Mj=2 ×18.9+5.5=43.3g≤0.8Mg=0.8×60=48g 滿足要求上式中的：Mj=M 主流道+M 橫澆道+M 分流道+M 澆口+M 拉料鉤≈5.5g由于為制件所選的材料為 ABS，該材料非熱敏性材料，所以只需對其進行最大注射量即可，不必對其進行最小注射量的校核。3.2.2 注塑機注射壓力的校核注射壓力的校核是校驗注塑機的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注塑機額定的注射壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需要的注射壓力，因此注塑機的最大注射壓力要大于該制件所要求的注射壓力。制件成型時所需要的注射壓力，與塑料品種、注塑機類型、噴嘴形狀、制件形狀的復雜程度和澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)系?？梢愿鶕?jù)塑料的成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)來確定制品成型時所需要的注射壓力。根據(jù)塑料成型工藝參數(shù)表查得 ABS 材料的成型注射壓力在（70~120Mpa）之間，而我們所選擇的注塑機的額定注射壓力為 119Mpa，在其設定的注射壓力之間，滿足工藝要求。3.2.3 注塑機鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注塑機軸向的很大的推力，該推力的大小必須小于注塑機的鎖模力，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa）值可根據(jù)以下經(jīng)驗公式算得： P=KPo式中：P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力 （MPa）Po —— 注射壓力（ MPa）K —— 壓力損耗系數(shù) 0.2~0.4將數(shù)據(jù)代入上式得：P=KPo=(0.2~0.4) ×119MPa=23.8MPa~47.6MPa在該次設計中，并基于 ABS 這種塑料上我們?nèi)⌒颓恢腥垠w的平均壓力為：P=30MPa 再由公式 T=PS 計算推力大小。式中：T —— 塑料熔體在注塑機軸向上的推力（ MPa）P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，在此我們?nèi)?P=30MPa11S —— 制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2 ）將數(shù)據(jù)代入該公式得：T=PS=30MPa×73.4cm2≈220.2KN≤500KN 滿足要求經(jīng)校核合格。3.2.4 注塑機模具厚度校核注塑機模具厚度校核注塑機規(guī)定的模具的最大與最小厚度是指模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板到定模板的最大與最小距離。所以，所設計的模具的厚度必須要在注塑機規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力，當模具厚度小時，可以加墊板。根據(jù)要求模具的厚度必須滿足 HminHHmax式中：H —— 模具厚度 mmHmin —— 注塑機允許的最小模具厚度 mmHmax —— 注塑機允許的最大模具厚度 mm根據(jù)我們已選擇的注塑機得到 Hmin=70mm；Hmax=200mm。根據(jù)已選擇的中小型標準模架中的模板規(guī)格 Bo×L 為 350×350 的模架，根據(jù)模架的布置方式，則模具閉合高度 H 為：H=32+A+B+C+h4+2h1。將數(shù)據(jù)代入式中得：H=180mm 將上述的數(shù)據(jù)代入HminHHmax 得：70180200 滿足不等式 HminHHmax，符合要求。3.2.5 注塑機最大開模行程校核模具開模后為了便于取出書簡，要求有足夠的開模距離，而注塑機的開模行程是有限的，所以我們在設計是必須進行注塑模開模行程的校核，在我們所選擇的這個規(guī)格的注塑機中開模最大行程為 180mm。注塑機的開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需要的開模距離，即是必須滿足下式：Sk≥H1+H2+(5 ~ 10)式中：Sk —— 注塑機行程 Sk=300mmH1 ——脫模距離（頂出距離）H1=5mmH2 ——塑件高度+澆注系統(tǒng) H2=10+50=60mm所以 H1+H2+(5 ~ 10)=5+50+10=65≤Sk=300mm 能滿足要求。通過上述校核得出該規(guī)格的注塑機滿足要求，因此，確定選擇型號為：XS?Z?60 的注塑機。12第 4 章 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，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)的設計是注塑模具設計的一個重要環(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，盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯，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：1.適應塑料的工藝性；2.流程要短；3.排氣良好；4.避免料流直沖型芯或嵌件；5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量?。?.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱；7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；8.防止塑件變形。4.1 分型面的選擇分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準面，選擇模具分型面時通?？紤]如下有關(guān)問題：1 根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動模和定模上的配置；2 塑件的生產(chǎn)批量；3 結(jié)合塑件的流動性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；4 型腔的溢流和排氣條件；5 模具加工的工藝性。第 4 章 澆注系統(tǒng)的設計13圖 3.1 分型面4.2 主流道的設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機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。在臥式注射機上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設計成圓錐形，主流道通常設計在主流道襯套（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，到達一定程度澆口套容易從模體中彈出。144.3 澆口設計澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，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、側(cè)膠口、側(cè)膠口、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性。在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根據(jù)下述幾項原則來參考：盡量縮短流動距離；澆口應開設在塑件壁最厚處；必須盡量減少或避免熔接痕；應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置澆口；澆口位置的選擇應注意塑件外觀質(zhì)量。4.3.1 剪切速率的校核生產(chǎn)實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5.8×10 ~5×10S 、231?澆口的剪切速率 R=10 ~10 S 時，所成型的塑件質(zhì)量最好。對一般熱塑性塑料，451?將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示：第 4 章 澆注系統(tǒng)的設計15R=3.nvRq?式中 q ——體積流量（ CM /S） ；R ——澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（ CM） 。v 33n4.3.2 主流道剪切速率校核Q =0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM /S）主 v公 3T 注射時間：T=2.5（S） ； R 主流道的平均當量截面半徑：R = =0.538（CM） n n421d?d 主流道小端直徑 ， d =0.63 （CM） ； d 主流道大端直徑，1 2d =1.2（CM）2R = = 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S主 3.nvq? 31?5×10 ＜1.47×10 ＜5×10 (滿足條件)2334.3.3 澆口剪切速率的校核R = =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S澆 3.nvq? 1?其中：澆口面積 S= /4×(D22-D12),當量面積 S= R 所以 R =7mm。 ?2當n當n單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模 1 腔，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易， ，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。從以上的計算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。16第 5 章 成型零部件設計本成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。查表得 ABS 收縮率為 Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。5.1 型腔和型芯工作尺寸計算型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率 S，塑件的基本尺寸 Ls 是最大的尺寸，其公差△為負偏差，因此塑件平均尺寸為 Ls-△，模具型腔的基本尺寸 Lm 是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為 Lm+δz/2。型腔的平均磨損量為 δc/2，如以 Lm +Z 表示型腔尺寸, ABS 平均收縮率 S=2%.Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)SX-修正系數(shù)，取 0.5-0.75Δ-塑件公差,取 MT7=0.6δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S1）徑向計算公式：L = ( L + L ·S％ - 3△/4 ) （7）MS 0Z??式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；---- 成型零件的制造公差， =( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；Z? Z?S---- 塑件的成型收縮率，取平均值；L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜ ；S型腔尺寸：[28×（1＋0.02）－3/4×0.56] 3/56.0＝[30×（1＋0.02）30.6－3/4×0.56] 3/56.0＝[18×（1＋0.02）－3/4×0.56] 3/56.0第 5 章 成型零部件設計17＝2）型腔深度計算公式：H = ( H + H ·S％- 2△/3 ) （8）MS 0Z??式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；---- 成型零件的制造公差， =( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；Z?S---- 塑件的成型收縮率， （取平均值） ；H ---- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：㎜；MH ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜；S凹模深度尺寸計算：H＝[H （1＋k）－(2/3) △]塑 ??＝[22.5×(1＋0.02)22.95－2/3×0.34] 3/4.02、型芯尺寸的計算公式：型芯長度的計算公式：L = ( L + L ·S％ + 3△/4 ) （9）MS 0Z??式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；---- 成型零件的制造公差， =( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；Z?S---- 塑件的成型收縮率，取平均值 ；L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；ML ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜；S5.2 型腔側(cè)壁厚度計算(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計算凹模型腔為組合式型腔，按強度條件計算公式S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 進行計算。式中各參數(shù)分別為：p=50Mpa(選定值)；[δ]=0.05mm；[σ]=160MPar=28mmS≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1=28[(160/160-2×50)1/2]-118≈16.8mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為 17。(2)凹模底板厚度計算按強度條件計算，型腔地板厚為：p=50 Mpar=28mm[σ]=160MPah≥{1.22pr 2/[σ]} 1/2≥{1.22×50×28 2/160}1/2≥17.3mm一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。第 6 章 合模導向機構(gòu)設計19第 6 章 合模導向機構(gòu)設計導向機構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導向的零件。合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位，本設計采用導柱導向定位。導向機構(gòu)除了有定位和導向作用外，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?，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導柱和有肩導柱，導柱導面部分長度比凸模端面高出 8～12㎜，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱材料采用 T10，HRC50～55，導柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0.8μm，導向部分 Ra 為 0.8～0.4μm，本設計采用？根導柱，固定端與模板間采用 H7/m6 導套常采用 T10A，Ⅱ型導套，采用 H7/m6 配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：導柱：國家標準規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導柱的直徑需要進行強度校核。導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導柱軸向固定容易。設計導柱和導套需要注意的事項有：（1）合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的 1/3 處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。（2）導柱工作部分長度應比型芯端面高出 6~8 mm，以確保其導向與引導作用。（3）導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；導柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導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，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。（4）導柱可以設置在動?；蚨?，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設置四個標準帶頭導柱配合標準直導套作為導向系統(tǒng)，導柱設置在動模上，以保護型芯不受損壞。導套和導柱結(jié)構(gòu)如下：導柱：國家標準規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導柱的直徑需要進行強度校核。20導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導柱軸向固定容易。第 7 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計21第 7 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計模具成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。ABS 推薦的成型溫度為 160-220℃，模具溫度為 40~80℃ 。7.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；（2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉；(5)從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。7.2 冷卻系統(tǒng)設：7.2.1 設計原則（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；（2）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；（3）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。（4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；（5）應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過 5℃（6）冷卻水的開設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水孔。（7）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構(gòu)發(fā)生干涉。227.2.2 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 = ㏑[ · ]冷2S??28SMET?=62/(3.142×0.07)㏑[8/3.14 2×(200-50)/(80-50)]= 73（S）式中：S——塑件平均壁厚，S 取 6mm； ——塑料熱擴散系數(shù)(mm /s)， =0.07；2?T ——成型溫度 160-220℃，T 取 200℃；S ST ——平均脫模溫度，T 取 80℃；EET ——模具溫度 40~80℃ ，T 取 50℃。MM由計算結(jié)果得冷卻時間需要 73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體（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。參照經(jīng)驗推薦值，冷卻時間取 30S 即可。7.2.3 塑料熔體釋放的熱量Q =nG C (t －t )1S10= 60×217.6×10 ×1.9×（220－60）3?= 3969.02KJ/h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 ；3?C ——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C =1.9 ；S St ——熔融塑料進入型腔的溫度℃，t =220；1 1t ——塑件脫模溫度℃， t =60。0 07.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱Q =3.6A (t －t )2Z??12=3.6×4069×10 ×140×（220－50）6?=348.63 KJ/h第 7 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計23式中：A ——注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積（m ） ，Z 2A =4069×10 m （A =4 R =4×3.14×18 =4069×10 m ，R=18mm 注塑機噴6?2Z?2 6?2嘴球半徑， ） ；——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m ℃)；??2?t ——模具平均溫度℃ t =50 ；2t ——熔融塑料進入型腔的溫度℃ t =220。1 17.2.5 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量（1）對流傳熱Q =h A ( t －t )對 ?m234=5.35×0.203×（50－20） 3=112 KJ/h式中：h ——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃） ，h =5.35（h =4.187(0.25+1 2?11)= 4.187×（0.25+ ）= 5.35） ；2360t?3605?A ——兩個分型面和四個側(cè)面的面積 m2，A =0.203【A =（A ）+ m m1(A ) nm?k= 0.097+0.22×0.48=0.203，A =2BL=2×220×220×10 =0.097 m ； A =4BH 1m6?22=4×220×250×10 =0.22m ） ；B 模具寬度 m m，B=220； L 模具長度 m 6?2m，L=220，開模率 n = =（60-31.5）/60=0.48】 ；k(tt?注 冷 ）t ——模具平均溫度℃，t =50；2 2t ——室溫℃，t =20。33（2）輻射散發(fā)的熱量Q =20.8 A [( ) －( ) ]輻 m??2710t?43710t?4=20.8×0.22×0.8×[（ ） －（ ） ]524=128.7 KJ/h式中: ——輻射率，一般表面 =0.8~0.9；??A =0.22； 2m（3）工作臺散發(fā)的熱量Q =h A ( t －t ) h臺 2?接 232= 502×0.0484×（50—30）24=485.94 KJ/h式中:傳熱系數(shù)——h =502KJ/(m h ℃)； 22AA ——模具與工作臺的接觸面積 m ，A =0.0484；接 接[A =bl= 220×220×10 =0.0484;b 模具與工作臺接觸寬度 m m，b=220;模具與接 6?工作臺接觸長度 m m,l=220。]從計算的結(jié)果看，工作臺散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說明了 Q 的計算結(jié)果錯誤。這是因為有關(guān) Q 的計算參考資料很少，計臺 臺算中有很多地方不規(guī)范。簡單的計算以塑料熔體釋放出的熱量 Q 為總熱量，這些1熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實驗表明，約 1/3 的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：Q =（Q + Q ）－（Q + Q + Q ）冷 12對 輻 臺由于現(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 。臺 總 17.2.6 冷卻系統(tǒng)的計算型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q = n G Q總 s=60× 217.6×10 ×3003?=3916.8（1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 3?（2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60（3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q =280~350； 取 Q =300s s（4）每小時的注射次數(shù)——n=60從計算結(jié)果看，Q 與 Q 相差不多但不相等，這是因為 Q 涉及的因素較多，所總 1 1以應該應該取 Q 來計算。 總7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計算（1）凹模的冷卻水體積流量q =(60CT???凹出 進 ）v= 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]= 0.61×10 m /min?