塑料端蓋注塑模具設(shè)計

塑料端蓋注塑模具設(shè)計,塑料,注塑,模具設(shè)計 模具設(shè)計與制造技能訓(xùn)練設(shè)計說明書 設(shè) 計 題 目 ： 設(shè) 計 者： 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 哈爾濱理工大學(xué) 2015年 10 月 26 日 目 錄 目 錄 II 1 緒 論 4 2 塑件的工藝分析 5 2.1塑件的工藝性分析 6 2.1.1 塑件的原材料分析 6 2.1.2 PP的注塑工藝參數(shù) 7 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 9 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 9 2.2.2 尺寸精度分析 9 2.2.3表面質(zhì)量分析 9 2.3計算塑件的體積和質(zhì)量 9 3 注塑模設(shè)計 10 3.1 注射模具分型面的選擇 10 3.1.1 分型面的基本形式 10 3.1.2 分型面選擇的基本原則 10 3.1.3 分型面的選擇 10 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 10 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 11 4 成型零件和模體的設(shè)計 15 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4.3 成型零件的尺寸確定 16 5 頂出機構(gòu)的設(shè)計 18 6 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 23 7 排氣系統(tǒng) 25 參考文獻 27 26 1 緒 論 近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 模具成型具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低消耗，低成本的特點。因而，在國民經(jīng)濟各個部門得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強，力學(xué)性能高，自潤滑，耐磨及相對密度小等獨特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。 根據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，今年中國塑料模具市場總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年塑料模具產(chǎn)值將達到460億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。 相當(dāng)多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術(shù)人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢，所以中國塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。 按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)，模具共分為10大類46個小類，塑料模具是10大類中的l個大類，共有7個小類：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他類塑料模。塑料模的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，在我國起步較晚，但發(fā)展卻很快，特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上，都有很大發(fā)展。但就總體來看，與國民經(jīng)濟發(fā)展和世界先進水平相比，差距仍較大，一些大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命的塑料模具每年仍大量進口。 據(jù)悉目前全世界年產(chǎn)出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產(chǎn)值245億元．其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。 塑料模具的主要用戶是家用電器行業(yè)、汽車、摩托車行業(yè)、電子音像設(shè)備行業(yè)、辦公設(shè)備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國內(nèi)年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設(shè)備塑殼模具、塑料異型材模具等。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。 在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 2 塑件的工藝分析 該塑件是端蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用PP，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2 端蓋圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1 塑件的原材料分析 該材料為PP 聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0. 01%，分子量約8萬一15萬。成型性好，但因收縮率大(為1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，對一些尺寸精度較高零件，還難于達到要求，制品表面光澤好，易于著色。 聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能。聚丙烯力學(xué)性能的絕對值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍屬于偏 低的品種，其拉伸強度僅可達到30 MPa或稍高的水平。等規(guī)指數(shù)較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度，但隨等規(guī)指數(shù)的提高，材料的沖擊強度有所下降，但下降至某一數(shù)值后不再變化。 溫度和加載速率對聚丙烯的韌性影響很大。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時，沖擊破壞呈韌性斷裂，低于玻璃化溫度呈脆性斷裂，且沖擊強度值大幅度下降。提高加載速率，可使韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度上升。聚丙烯具有優(yōu)異的抗彎曲疲勞性，其制品在常溫下可彎折106次而不損壞。 但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以抗沖擊強度較差。聚丙烯最突出的性能就是抗彎曲疲勞性，俗稱百折膠 2.1.2 PP的注塑工藝參數(shù) 無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時變脆，不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿等有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。 聚丙烯具有許多優(yōu)良特性： 1、相對密度小，僅為0.89-0.91，是塑料中最輕的品種之一。 2、良好的力學(xué)性能，除耐沖擊性外，其他力學(xué)性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。 3、具有較高的耐熱性，連續(xù)使用溫度可達110-120℃。 4、化學(xué)性能好，幾乎不吸水，與絕大多數(shù)化學(xué)藥品不反應(yīng)。 5、質(zhì)地純凈，無毒性。 6、電絕緣性好。 7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。 它有很多優(yōu)點但也有缺點： 1、制品耐寒性差，低溫沖擊強度低。 2、制品在使用中易受光、熱和氧的作用而老化。 3、著色性不好。 4、易燃燒。 5、韌性不好，靜電度高，染色性、印刷性和黏合性差 PP的注塑工藝參數(shù) 料筒溫度 喂料區(qū) 30~50℃(50℃) ? 區(qū)1 160~250℃(200℃) ? 區(qū)2 200~300℃(220℃) ? 區(qū)3 220~300℃(240℃) ? 區(qū)4 220~300℃(240℃) ? 區(qū)5 220~300℃(240℃) ? 噴嘴 220~300℃(240℃) 括號內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值，行程利用率為35%和65%，模件流長與壁厚之比為50：1到100：1 熔料溫度 220～280℃ 料筒恒溫 220℃ 模具溫度 20～70℃ 注射壓力 具有很好的流動性能，避免采用過高的注射壓力80～140MPa(800～1400bar)； 一些薄壁包裝容器除外可達到180MPa (1800bar) 保壓壓力 避免制品產(chǎn)生縮壁，需要很長時間對制品進行保壓(約為循環(huán)時間的30%)；約為注射壓力的30%～60% 背壓 5～20MPa(50～200bar) 注射速度 對薄壁包裝容器需要高的注射速度(帶蓄能器)；中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品 螺桿轉(zhuǎn)速 高螺桿轉(zhuǎn)速(線速度為1.3m/s)是允許的，只要滿足冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程就可以 計量行程 0.5～4D(最小值～最大值)；4D的計量行程為熔料提供足夠長的駐留時間是很重要的 殘料量 2～8mm，取決于計量行程和螺桿轉(zhuǎn)速 預(yù)烘干 不需要；如果貯藏條件不好，在80℃的溫度下烘干1h就可以 回收率 可達到100%回收 收縮率 1.2～2.5%；收縮程度高；24h后不會再收縮(成型后收縮) 澆口系統(tǒng) 點式澆口或多點澆口；加熱式熱流道，保溫式熱流道，內(nèi)澆套；澆口位置在制品最厚點，否則易發(fā)生大的縮水 機器停工時段 無需用其它材料進行專門的清洗工作；PP耐溫升 料筒設(shè)備 標(biāo)準(zhǔn)螺桿，標(biāo)準(zhǔn)使用的三段式螺桿；對包裝容器類制品，混合段和切變段幾何外形特殊(L：D＝25：1)，直通噴嘴，止逆閥 塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在高度為中心凸臺上,一個帶有4×φ6mm的孔對稱分布,因此,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2 尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為4mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=46.87cm 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得POM的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝50g(通過3D軟件測量得到) 采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。 3 注塑模設(shè)計 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與注射機的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 根據(jù)對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A′為分型面。如圖3.1。 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項原則[12]。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 主流道是熔融塑料由注射機噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的設(shè)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。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 （2）主流道尺寸 在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進行淬火處理，為了防止注射機噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。 定位環(huán)是模體與注射機的定位裝置，它保證澆口套與注射機的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。 注射機XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 mm，如圖3.2。 圖3.2 澆口套 2.3.1 主流道設(shè)計 根據(jù)XS-ZY-125型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm 噴嘴前端球面半徑： R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半徑： R=13mm 取主流道的小端直徑d=Ф4.5mm 為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。 2.3.2分流道設(shè)計 分流道的形式和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積，壁厚和形狀的復(fù)雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比較簡單，尼龍1010的流動性好，沖型能力比較好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根據(jù)主流道大端直徑D=Ф8.5mm，則梯形可選用上底為b=5.5mm,高為h=8mm的截面。 截面形狀為U型，在流道設(shè)計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長的比值來表示流道的效率。U型實質(zhì)上是一種雙梯形流道截面。 分流道的尺寸： 尼龍1010 分流道直徑/mm 3.8---7.5 選取6mm 分流道表面粗糙度： 分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。 2.3.3澆口設(shè)計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。設(shè)計時考慮選擇從塑件的表面進料，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm ×0.8mm×0.6mm,試模時修正. 2.3.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計 在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于端蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動性較好，也不宜開排氣槽. 2.3.5主流道襯套的選取 為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。 4 成型零件和模體的設(shè)計 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應(yīng)力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計算 按強度計算 其壁厚S按下列公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計算 按強度計算 其壁厚H按下面公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。 （a）型腔的徑向尺寸的計算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收縮率，S=0.02； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型腔的徑向尺寸： （b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選取； 根據(jù)公式計算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的計算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達如下。 （a）型芯的徑向尺寸的計算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選?。? 根據(jù)公式計算得型芯的徑向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的計算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型芯的高度尺寸： 5 頂出機構(gòu)的設(shè)計 頂出機構(gòu)的分類：按驅(qū)動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)，也叫頂出機構(gòu)或脫模機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時應(yīng)使推出機構(gòu)正確復(fù)位,動作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計 （a）推桿推出機構(gòu) 推桿推出機構(gòu)是整個推出機構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機構(gòu) 推管推出機構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機構(gòu) 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構(gòu)義稱頂板頂出機構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構(gòu) 有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構(gòu)脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機構(gòu)的設(shè)計原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計在動模一側(cè)，因此，在一般情況下開模時，盡量設(shè)計使塑件留在動模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應(yīng)充分考慮。 在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側(cè)的情況時，可設(shè)法增加動默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構(gòu)。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應(yīng)有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。 頂出零件應(yīng)有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第四章：模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計可按下式進行計算： 設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。 ① 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3，查有關(guān)文獻得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g： Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J ② 求冷卻水的體積流量V V=WQ1/Pc1(T1－T2) =352800/60×1/1000×4.2－（30－20） =140cm3 溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 變形 尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。 冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量v /（m/s） 流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4×10 第五章：模具閉合高度確定 在支撐板與固定零件的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗確定：定模板厚度H1=42mm，斜楔塊厚度為H2=34mm，腔板型芯固定板厚度為H3=28mm，推件板厚度為H4=16mm，墊塊厚度H5=73mm動模板厚度H6=27mm(考慮模具的抽芯距)如下圖所示： 5.1計算模具的閉合高度： H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5 =25＋46＋23＋70＋25＋31 =220mm 5.2．校核注塑機的開，合模空間 5.2.1：模具合模時校核： 110mm<220mm<277mm （模具符合注塑機的要求） 5.2.2：模具開模時校核： 110mm<220mm＋15mm<200mm （模具符合注塑機的要求） 6 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為300mm×300mm×220mm, XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸是370mm×350mm。 由于上述計算的模具閉合高度為220mm，XS-ZY-125型注塑機的最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm 6.1：模具合模時校核： 200mm<220mm<300mm 6.2：模具開模時校核： 200mm<220mm＋15mm<300mm 其中：15mm為模具的抽拔距 經(jīng)校核XS-ZY-125型注塑機能滿足使用要求故可以采用。 第七章繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖 7.1本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖 7.2本模具的工作原理：模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型，注塑完成。開模時動模部分隨動模板一起漸漸將分型面打開，與此同時在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出，完成側(cè)抽芯動作 當(dāng)分型面打開到23mm時，動模運動停止，在注塑機頂出作用下，推動頂桿運動將塑件頂出。合模時，隨著分型面的閉合側(cè)型心滑塊，同時復(fù)位桿也對頂桿進行復(fù)位。 表五 7 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于端蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 參考文獻 1. 楊占堯主編. 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計. 清華大學(xué)出版社. 2. 中國模具設(shè)計大典. 3. 王孝陪主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 機械工業(yè)出版社. 2000 4. 模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機械工業(yè)出版社. 1996 5. 馮炳堯，韓泰榮，蔣文生主編. 模具設(shè)計與制造簡明手冊. 上?？? 學(xué)技術(shù)出版社，1998 6. 賈潤禮，程志遠主編. 實用注塑模設(shè)計手冊. 中國輕工業(yè)出版社. 2000 7. 唐志玉主編. 模具設(shè)計師指南. 國防工業(yè)出版社. 1999 8. 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 機械工業(yè)出版社. 1995 9. 黃毅宏主編. 模具制造工藝. 機械工業(yè)出版社. 1999 10. 彭建聲主編. 簡明模具工實用技術(shù)手冊. 機械工業(yè)出版社. 1993