水果削皮刀刀殼注塑模具設計含CAD圖

水果削皮刀刀殼注塑模具設計含CAD圖,水果,生果,瓜果,削皮,刀刀,注塑,模具設計,cad 水果削皮刀刀殼注塑模設計 摘 要 塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產品制造中具有不可替代的作用，應用極其廣泛。注射成 形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。 注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 本次的畢業(yè)設計是水果刀刀殼的注塑模的設計水果刀刀殼具有重量輕、易清潔、耐腐蝕老化、強度高 ，制作方便、價格低廉、美觀等特點。 依據(jù)產品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定塑件采用注射成形法生產。該產品設計為大批量生產，故設計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質量采用側澆口，因此選用單分型面注射模，側澆口自動脫模結構。模具的型腔采用一模四腔平衡布置，澆注系統(tǒng)采用側澆口成形，推出形式為四推桿推出機構完成塑件的推出。由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設計中也進行了設計。本次的設計中不僅參考了大量紙質文獻，而且在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料，設計過程比較完整。 關鍵詞： 單分型面注射模具；水果刀刀殼；PE IV 目　錄 摘 要 I 目　錄 II 1 水果刀刀殼的工藝分析 1 1.1 塑件的成形工藝性分析 1 1.2 塑件成形工藝參數(shù)確定 2 1.2.1 PE成形的工藝參數(shù) 2 1.2.2 關于PE的特性 3 2 注塑機及模架的選擇 4 2.1 注塑機的選擇 4 2.2.1 一次性注入的塑料的體積 4 2.2.2 注塑機的選用 4 2.2 模架的選擇 5 2.2.1 模架結構 5 2.2.2 模架周界尺寸選擇 5 2.2.3 塑料注射模具技術要求 6 3 模具基本結構設計 7 3.1 確定成形方法 7 3.2 型腔布置 7 3.3 分型面設計 7 3.4 排氣槽設計 8 3.5 澆注系統(tǒng)設計 8 3.5.1 主流道設計 9 3.5.2 分流道設計 10 3.5.3 澆口設計 12 3.5.4 冷料穴設計 13 3.6 脫模機構設計 13 3.6.1 推出部分的選擇 14 3.6.2 導向機構的設計 14 4 注射機的有關工藝參數(shù)校核 16 4.1 最大注射量校核 16 4.2 鎖模力與注射壓力的校核 16 4.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 16 4.4 模具閉合高度校核 17 4.5 注射壓力的校核 17 4.6 開模行程校核 17 5 成型零部件工作尺寸的計算 18 5.1 型腔尺寸計算 19 5.1.1 型腔徑向尺寸計算 19 5.1.2 型腔深度尺寸 20 5.2 型芯徑向尺寸 20 5.2.1 型腔徑向尺寸計算 20 5.2.2 型芯深度尺寸 21 6 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)計算 22 6.1 模具冷卻系統(tǒng)計算 22 6.2 模具加熱系統(tǒng)計算 24 7 模具的工作原理 25 8 模具總裝圖及模具的裝配、試模 27 8.1 模具總裝圖及模具的裝配 27 8.2 模具的安裝試模 27 8.2.1 試模前的準備 27 8.2.2 模具的安裝及調試 28 8.3.3 試模 28 8.2.4 修模 28 8.2.5 檢驗 29 結束語： 29 致 謝 30 參考文獻 31 1 水果刀刀殼的工藝分析 1.1 塑件的成形工藝性分析 如圖1-1為水果刀刀殼的塑件圖, 單位 圖1-1 塑件圖 (1)產品名稱:水果刀刀殼 (2)產品材料： 聚乙烯（PE） 塑件材料特性：聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產量最大品種。按聚合時采用的壓力不同可分高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對分子質量、結晶度和密度較高，所以低壓聚乙烯比較硬，耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對分子質量較低，且具有較好的有軟性、耐沖擊性及透明性 (3)塑件材料成形性能：聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向的收縮差異較大。注射方向的收縮大于垂直方向的收縮率，易產生變形，聚乙烯收縮率的絕對值較大成型收縮率 也較大，易產生縮孔，冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻;質軟易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。 (4)產品數(shù)量：20萬件 (5)塑件尺寸：如圖1.1所示 (6)塑件顏色：土黃、米白、乳白等各種顏色，可根據(jù)需要任意選擇 (7)塑件材料物理性能(查文獻[1]可得)： 1)密度: 2)收縮率： 3)熱變形溫度： 4)熔點： 5)材料力學性能： 6)屈服強度： 7)抗彎強度： 8)彎曲彈性模量： 9)抗壓強度： 10)缺口沖擊強度： (8)塑件質量：該產品材料為PE,由上得知其密度為,收縮率為 ，計算出平均密度為平均收縮率為?？筛鶕?jù)塑件形狀進行人工幾何計算得到水果刀刀殼的體積。 體積: V≈9000mm3 質量: m＝ρV≈8.23g (9)塑件要求：塑件外側表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕跡。 1.2 塑件成形工藝參數(shù)確定 1.2.1 PE成形的工藝參數(shù) 查文獻[5]表3-1得： (1)預熱溫度: (2)預熱時間： 2h (3)料筒溫度：1)后段： 2)中段： 3)前段： 4)噴嘴溫度： 5)模具溫度： (4)注射壓力： (5)成形時間 : 1)注射時間：05s 2)保壓時間：2080s 3)冷卻時間：2050s 4)成型周期：50140s (6)塑化形式：螺桿式 (7)噴嘴形式：直通式 1.2.2 關于PE的特性 (1)結晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。 (2)成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、取向性強。 (3) 塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應力集中。 (4) 注意控制成型溫度，料溫低取向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50°C以下塑件無光澤，易產生熔接痕，流痕；90°C以上時醫(yī)發(fā)生翹曲、變形。 PE-LD低密度聚乙烯化學和物理特性商業(yè)用的PE-LD材料的密度為0.91~0.94g/cm3。PE-LD對氣體和水蒸汽具有滲透性。PE-LD的熱膨脹系數(shù)很高不適合于加工長期使用的制品。如果PE-LD的密度在0.91~0.925g/cm3之間，那么其收縮率在2%~5%之間；如果密度在0.926~0.94g/cm3之間，那么其收縮率在1.5%~4%之間。當前實際的收縮率還要取決于注塑工藝參數(shù)。PE-LD在室溫下可以抵抗多種溶劑，但是芳香烴和氯化烴溶劑可使其膨脹。同PE-HD類似，PE-LD容易發(fā)生環(huán)境應力開裂現(xiàn)象。 31 2 注塑機及模架的選擇 2.1 注塑機的選擇 2.2.1 一次性注入的塑料的體積 根椐設計的澆注系統(tǒng)可估算出澆注系統(tǒng)的總體積為：V1≈780mm3 因為該模具設計為一模四腔，且一個塑件的體積為V塑≈9000 mm3 ，所以一次性注入的塑料的體積為 V=V1+4V塑=36.78cm3 2.2.2 注塑機的選用 根據(jù)計算的數(shù)據(jù)塑查[2]選定注塑機型號為：XS —Z—60 注塑機的參數(shù)如下： (1)額定注射量/cm3： 60 (2)螺桿（柱塞）直徑/mm： 38 (3)注射壓力/MPa： 122 (4)注射行程/mm： 170 (5)注射方式： 柱塞式 (6)鎖模力/kN： 500 (7)最大成型面積/cm3： 130 (8)最大開模行程/mm： 180 (9)模具最大厚度/mm： 200 (10)模具最小厚度/mm： 70 (11)噴嘴圓弧半徑/mm： 12 (12)噴嘴直徑/mm： 4 (13)頂出形式： 中心設有頂桿，機械頂出 (14)動、定模固定板尺寸/mm： (15)拉桿空間/mm： (16)合模方式： 液壓—機械 (17)液壓泵流量/（L/min）： 70、12 (18)液壓泵壓力/Mpa： 6.5 (19)電動機功率/kW： 11 (20)加熱功率/kW： 2.7 (21)機器外形尺寸/mm： 2.2 模架的選擇 2.2.1 模架結構 模架是設計、制造塑料注射模的基礎部件。 注射模標準：我國目前標準化注射模零件的國家標準有12個；另外還制訂了塑料注射模具的標準模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）兩種。《中小型模架》標準中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560mmx900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號，即基本型，A1、A2、A3和A4四個品種。其四種模架的組成、功能及用途見下表2-1 表2-1 基本型模架的組成、功能及用途 型號 組成、功能及用途 A1型 定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機構組成模架，適用于立式和臥式注射機。 A2型 動、定模均采用兩塊模板，與推件機構組成模架，適用于立式和臥式注射機，可用于帶有斜導柱側向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側向分型的模具 A3型 定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。 A4型 動、定模均采用兩塊模板，它們中間設置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。 根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A3型模型適用于本次模具的設計。（如圖2-1所示） 2.2.2 模架周界尺寸選擇 中小型模架的周界尺寸參數(shù)、規(guī)格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架規(guī)格。根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為：模具結構為單分型面注射模采用拉桿和限位螺釘，控制分型面的打開距離，其開距應大于10mm，方便取出制件，周界尺寸355mm×216mm，上、下模板的厚度為40mm，墊板厚度為80mm。 圖2-1 標準模架 2.2.3 塑料注射模具技術要求 塑料注射模具應優(yōu)先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11選用標準模架和標準件。模具成形零件材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表2-2內容選用： 表2-2 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度 零件名稱 模具材料 熱處理硬度 牌號 標準號 HBS HRC 型腔、型芯定模鑲件、動模鑲件、活動鑲件 45 GB699 216—260 40—45 4Cr GB3077 216—260 40—45 40CrNiMOA GB3077 216—260 40—45 3Cr2Mo GB1299 預硬狀態(tài) 35—45 4Cr 5MoSiV1 GB1299 246—280 45—55 3Cr13 GB1220 246—280 45—55 3 模具基本結構設計 3.1 確定成形方法 塑件采用注射成形法生產。因為該產品設計為大批量生產，故設計的模具需要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質量采用側澆口，因此選用 單分型面注射模，側澆口自動脫模結構。 3.2 型腔布置 注意的問題或原則: 根據(jù)塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。 由于塑件形狀比較簡單，質量較小，且需求大批量生產，所以模具選用一模四腔平衡布置，采用單分型面注塑模。澆口形式采用側澆口進料，這樣模具尺寸較小，制造方便，利于充滿型腔，塑件質量高，生產效率高，成本低，型腔排列如下圖： 圖3-1 型腔排布示意圖 3.3 分型面設計 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較以選出較為合理的方案。 選擇分型面時的考慮方向： (1) 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處 (2) 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側,以保征同心度 (3) 軸芯機構要考慮軸芯距離 (4)分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。 (5) 塑件開模后留在動模上 (6)分型面的痕跡不影響塑件的外觀 (7) 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 (8) 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 (9) 使塑件易于脫模 由于此模具的分型面有多種選擇，如圖A中分型面選者在下端面上，這種選擇會使塑件表面留下分型面痕跡，影響塑件表面質量。B中分型面選擇在上端面，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內成形，塑件大部分外表面光滑。因此，塑件選擇如圖3-2所示。 圖3-2 分型面選擇示意圖 3.4 排氣槽設計 當塑料熔體充填模具型腔時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內的空氣以及塑料在成型過程中產生的低分子揮發(fā)氣體順利排出模外。如果型腔內因各種原因產生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產生熔接不牢、表面輪廓不清及填充不滿等缺陷。另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。本塑件模具采用利用分型面排汽。這樣可以減少排汽系統(tǒng)的制造接生了成本，減少了勞動的工作量。同時也減少了毛刺。 3.5 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，進入模具的型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。模具澆注系統(tǒng)應盡量粗短，流道設計分為主流道、分流道、澆口和冷料井的設計。查[2]得雙分型面注射模使用的澆注系統(tǒng)是側澆口澆注系統(tǒng)。 3.5.1 主流道設計 主流道為注塑機的噴嘴到型腔之間的進料通道。熔體從噴嘴中以一定的動能噴出.由于熔體在料筒內已被壓縮,此時流入模的空腔內,其體積必然要增大,流速也略為減小。 主流道設計應注意的問題： (1) 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設計成圓錐形。錐角粗糙度Ra與噴嘴對接處設計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑。 (2) 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設計成可拆卸的襯套，以便選用優(yōu)質材料單獨加工和熱處理。 (3) 襯套大端高出定模端面0.5-1mm，并與注射機定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。 （1）主流道直徑的計算 查[7]（5-59）得主流道直徑計算的經(jīng)驗公式： 式中 ——主澆道大頭直徑 ——流經(jīng)主澆道的熔體體積 ——因熔體材料而異的常數(shù) 如表3-1 表3-1 塑料種類與K值表 塑料種類 PS PE/PP PA PC ABS CA K值 2.5 4 5 1.5 2.1 2.25 故mm （2）主流道斷面尺寸 主流道設在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機噴嘴在同一軸線上，如圖3-4所示： 圖3-4 主流道稱套示意圖 表3-2 主流道襯套中尺寸關系表 注射機噴嘴直徑(0.5～1)mm 與注射機定位孔間隙配合 注射機噴嘴球面半徑(1～2)mm 主流道的大頭直徑確定為6mm，綜合考慮主流道如下選擇： 。 D=6mm α=4° d=3mm l=21mm SR=5mm 3.5.2 分流道設計 分流道是指塑料熔體從主流道進入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。分流道的作用是改變熔體流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。設計時應注意盡量減少流動過程的熱量損失和壓力損失。 (1)分流道的截面形狀及分布選擇 分流道截面形狀有：圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。 表3-3 分流道截面形狀的對比表 截面形狀 特征 熱量損失 加工性能 流動阻力 效果 圓形 小 較難 小 最佳 梯形 較小 易 較小 良 U形 較小 易 小 佳 矩形 大 易 大 不良 通過表3-3所示截面形狀的對比，圓形截面形狀效果最佳，但考慮到經(jīng)濟和加工難易，采用梯形截面形狀。分流道截面形狀采用梯形且平衡分布。因為梯形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進料，從而保證塑件質量。 (2)分流道的長度要盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱力損失，節(jié)約塑料的原 材料和降低能耗。 (3)由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想， 此分流道的表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取0.8μm左右，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 (4)分流道尺寸經(jīng)驗計算 圖3-5分流道截面示意圖 查[7] （6.2）得分流道計算經(jīng)驗公式 式中 b——梯形大底邊寬度， ——塑件的質量， L——分流道的長度, h——梯形的高度， ——梯形小底邊寬度， 故 mm mm 梯形分流的側面斜角常取5o～10o，此取斜角為8o ，底部以圓角相連。綜上可得， 梯形分流道的截面尺寸及圖形，如圖2-5所示。 (5)分流道在分型面上的布置形式與型腔在分型面上的布置形式密切相關。因本模具采用一模四腔，故采用平衡式，如圖3-6所示。 圖3-6 分流道在分型面上的布置形式 3.5.3 澆口設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否直接關系到塑件能否完好，高質量地注射成型。根據(jù)設計要求使用直澆口即可滿足使用要求，因為直澆口壓力損失較小，注射速度高從而提高效率。 （1）澆口位置的選擇： 1)盡量縮短流動距離； 2)保證熔料能迅速地充滿型腔； 3)澆口開在塑件臂厚處； 4)考慮分子定向的影響； 5)減少熔接痕，提高溶解強度。 所以，塑件的澆口與塑件在分型面的兩側，澆口搭接在塑料上，其結構如圖3-7所示。 （2）澆口尺寸計算 H=nt 圖3-7 澆口結構 式中 h——澆口深度，mm b——澆口寬度，mm A——型腔表面積，mm2 t——塑件壁厚，mm n——塑料系數(shù)，PP取0.7 則 h=0.7×1mm=0.6mm mm 3.5.4 冷料穴設計 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。冷料穴一般設在主流道的末端，底部作成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時將主流道凝料從主流道襯套中拉出，并滯留在動模一側的作用。該澆注系統(tǒng)選用帶Z形頭拉料桿的冷料穴，拉料桿固定在推板上，使凝料與拉料桿一道被出推出機構從模具中。開模后稍許將制品作側向移動，即可將制品連同凝料一道從料桿取下。 3.6 脫模機構設計 塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一個將塑件從模腔中推出的動作，模具上完成這一動作機構稱為脫模推出機構。 推出機構的組成：第一部分是直接作用在塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動作的導向及合模時推出零件復位的零件。 推出機構應使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機構的結構力求簡單，動作可靠，不發(fā)生誤動作，合模時要正確復位。從塑件結形狀分析屬薄壁類制品，宜采用推板推出機構，隨著動模運動頂桿推動推板推出機構。 脫模力的計算要將塑件從模腔中推出，必須克服推出所遇到的阻力，因此塑件脫模時必須有一個足夠大的脫模力。 查[2]得脫模力可用下式計算： 式中 Ft——脫模力(推出力)，單位： A——塑件包絡型芯的體積，m2 P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，取1.0×107Pa α——脫模斜度 μ——塑件對鋼的摩擦系數(shù) 則 Ft = 0.005×1.0×107×(0.2cos0.75-sin0.75)N ≈9435N 3.6.1 推出部分的選擇 因為本塑件結構簡單，所以使用一般的推桿推出機構、推板推出機構等即可滿足塑件脫模要求。 3.6.2 導向機構的設計 導向機構是保證動、定模板或在上、下模合模時正確地定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向定位。導柱導向機構應用最普遍，其主要零件是導柱和導套。 一般該零件要求具有良好的耐磨性，和不易變形，所以使用微變形低淬透模具鋼，GCr15. 一般導柱導套已實現(xiàn)標準化，不必自己設計。 此模具選用帶頭導柱和其導套，其配合形式及設計尺寸如圖3-8所示。 圖3-8 導柱導套的配合形式示意圖 4 注射機的有關工藝參數(shù)校核 4.1 最大注射量校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量的25%～。 因此可得： 式中V——模具要求的實際用料體積 V ≈36.7cm3 ≈20cm3 0.8 ≈64cm3 確定的注塑機注塑量為60cm3 ，滿足要求。 4.2 鎖模力與注射壓力的校核 式中 F——脹模力，KN ——注射壓力，MPa ——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和,cm2 ——被校核模板的安全許用應力，MPa P=0.1A≈0.1×25×120kN=300kN 10A ≈10×55×120kN=66000kN 300<500<66000 確定的注塑機鎖模力滿足要求。 4.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合。 即模具長寬>拉桿空間 模具的長寬為355mm和459mm，大于注塑機拉桿空間190×300故滿足要求。 4.4 模具閉合高度校核 模具實際厚度=219mm 注射機最小閉合高度H最小=200mm H最大=300mm 即H最小<< H最大,滿足要求 4.5 注射壓力的校核 式中 Pi——成型制品所需的注射壓力，MPa ——模腔壓力，MPa K——安全系數(shù)，常取1.25～1.4 K=1/3～2/3 /k=1.3×25/(1/2)=65MPa =122MPa > KP/k 確定的注射機注射壓力滿足要求。 4.6 開模行程校核 注射機開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距。我們所選的注塑機的最大行程與模具厚度無關，即滿足下式： S≥++(5～10) 式中 S---注射機最大開模行程,mm ---推出距離(脫模距離),mm ---包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度,mm S=180 ++(5～10)=10+21+(5～10)=36～41 滿足要求。 5 成型零部件工作尺寸的計算 為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，采用較低的尺寸精度。 塑件精度等級與塑料品種有關，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精度分為高精度、一般精度、低精度三種(見表5-1)。 表5-1 PE建議采用精度等級表 塑料品種 建議采用精度等級 高精度 一般精度 低精度 PE 5 6 7 由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求不高，所以精度等級選擇一般精度。 表5-2 塑件公差數(shù)值表 基本尺寸/mm 精度等級 1 2 3 4 5 6 7 8 公差數(shù)值/mm --3 0.04 0.06 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 0.46 3—6 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 6--10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 10--14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 14--18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.24 0.40 0.48 0.80 18--24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.56 24--30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 30--40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.00 40--50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 65-80 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.04 1.60 80-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.20 1.80 100-120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.00 1.36 2.00 120-140 -- 0.28 0.38 0.56 0.76 1.12 1.52 2.20 5.1 型腔尺寸計算 計算中取聚乙烯的平均收縮率1.75%。公差按照表5.1和表5.2中所查的公差進行計算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的1/3。 5.1.1 型腔徑向尺寸計算 模具最大磨損取塑件公差的1/6;模具制造公差取1/3△;取.x=0.75 式中：——塑件外形最大尺寸 ——塑件的平均收縮率 ——塑件的尺寸公差 ——模具制造公差，取塑件尺寸公差的 (1)對于113尺寸，塑件的公差△取0.58 = ≈114.0000.19 (2)對于31尺寸，塑件的公差△取0.50 = ≈ (3)對于83尺寸，塑件的公差△取0.46 = ≈83.6000.15 (4)對于53尺寸，塑件的公差△取0.36 = ≈53.3000.12 (5)對于75尺寸，塑件的公差△取0.40 = ≈75.3600.13 (6)對于R44尺寸,塑件的公差△取0.36 5.1.2 型腔深度尺寸 模具最大磨損取塑件公差的1/6;模具制造公差取1/5△;取 相對凹模的工作尺寸計算公式: 式中： ——塑件內腔的深度最小尺寸 對于3尺寸塑件的公差△取0.12 = 5.2 型芯徑向尺寸 5.2.1 型腔徑向尺寸計算 模具最大磨損取塑件公差的;模具制造公差取1/3△;取 式中： ——塑件外形最大尺寸 ——塑件的平均收縮率 ——塑件的尺寸公差 ——模具制造公差，取塑件尺寸公差的 (1)對于110尺寸，塑件的公差△取0.58 = ≈ (2)對于28尺寸，塑件的公差△取0.28 = ≈ (3)對于R39尺寸，塑件的公差△取0.36 = ≈ (4)對于83尺寸，塑件的公差△取0.46 = ≈ (5)對于53尺寸，塑件的公差△取0.36 = ≈ (6)對于75尺寸，塑件的公差△取0.40 = ≈ 5.2.2 型芯深度尺寸 模具最大磨損取塑件公差的;模具制造公差取1/3△;取 式中： ——塑件內腔的深度最小尺寸 對于1件的公差△取0.12 = ≈  6 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)計算 6.1 模具冷卻系統(tǒng)計算 冷卻回路所需總表面積可按下式計算 式中 —— 冷卻回總表面積，; ——單位時間內注入模具中樹脂的質量，; ——單位質量樹脂在模具內釋放的熱量，,PE的值查表得：值為5.9； ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，; ——模具成形表面的溫度，； ——冷卻水的平均溫度，。 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計算 式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，; ——冷卻水在該溫度下的密度，; ——冷卻水孔直徑，; ——與冷卻水有關的物理溫度，值可查下表得 表6-1 水的值與溫度的關系 平均溫度 值 冷卻回路總長度可用下式計算 式中 ——冷卻回路總長度 ， ——冷卻回路總表面積 ， ——冷卻水孔直徑 ， 型腔的冷卻是由在模板上的四條的冷卻水道完成， 所以 確定冷卻水孔的直徑時應注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。。型芯的冷卻如圖4-1所示，在型芯內部開有的冷卻水道，中間用隔水板隔開，平均壁厚為時，水孔直徑可取。冷卻水由支承板上的冷卻水孔進入，沿著隔水板的一側上升到型芯的上部，翻過隔水板，流入另一側，再流回支承板上的冷卻水孔。然后繼續(xù)冷卻第二個型芯，最后由支承板上的冷卻水孔流出模具。型芯和支承板之間用密封圈密封。假如塑料樹脂在模內釋放的熱量全部由冷卻水傳導的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計算。 式中 ——冷卻水體積流量 ——單位時間注射入模具內的樹脂質量 ——單位質量樹脂在模具內釋放的熱量 ——冷卻水比熱容 ——冷卻水的密度 ——冷卻水出口處溫度 ℃ ——冷卻水入口處溫度 ℃ 圖6-2 冷卻回路排布圖 6.2 模具加熱系統(tǒng)計算 當注射成型工藝要求模具溫度在80℃以上時，模具必須有加熱裝置，由于PP成型工藝要求模溫在40℃～80℃。因此，此模具不用設置加熱裝置即可滿足注射成形的需要。 7 模具的工作原理 合模時，在導柱18和導套17的導向定位下，動模和定模閉合。型腔由定模板13上的凹模與固定在動模板12上凸模組成，并由注射機合模系統(tǒng)提供的鎖模力鎖緊。然后注射機開始注射，塑料熔體經(jīng)定模上的澆注系統(tǒng)進入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補縮和冷卻定模后開模。開模時，注射機合模系統(tǒng)帶動動模板后退，模具從動模和定模分型面分開，塑件包在凸模19上隨動模一起后退，同時拉料桿16將澆注系統(tǒng)的主流道凝料從澆口套中拉出。當咚摸移動一定距離后，注射機的頂桿接觸推板6，推出機構開始動作，使推桿4和拉料桿16分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從凸模和冷料穴中推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次注射過程。合模時，推出機構靠復位桿復位并準備下一次注射。 （1）模具的組成： 1)成形零部件：動模板12、定模板13、凸模（型芯）19等 2)澆注系統(tǒng)：澆口套14等 3)導向部分：導柱18、導套17、推板導柱7、推板導套20 4)推出部分：推板6、推桿固定板5、拉料桿16、推板導柱7、 推板導套20、推桿4和復位桿9 圖7-1 模具工作原理圖 8 模具總裝圖及模具的裝配、試模 8.1 模具總裝圖及模具的裝配 圖8-1模具裝配圖 模具總裝圖的技術要求內容： 　 (1) 對于模具某些系統(tǒng)的性能要求。 　 (2) 對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。 　 (3) 模具使用，裝拆方法。 　 (4) 防氧化處理、模具編號、刻字、標記、油封、保管等要求。 　 (5) 有關試模及檢驗方面的要求。 8.2 模具的安裝試模 8.2.1 試模前的準備 試模前要對模具及試模用的設進行檢驗。模具的閉合高度，安裝與注射機的各個配合尺寸、推出形式、開模距、模具工作要求等符合所選設備的技術條件。檢查模具各個滑動零件配合間隙適當，無卡住及緊澀現(xiàn)象?；顒右`活、可靠，起止位置的定位要準確。各鑲嵌件、緊固件要牢固，無松動現(xiàn)象。各種水管接頭、閥門、附件、備件要齊全。對于試模設備也要進行全面檢查，即對設備的油路、水路、電路、機械運動部位、各操縱件和顯示信號要檢查、調整，使之處于正常運轉狀態(tài)。 8.2.2 模具的安裝及調試 模具的安裝是指將模具從制造地點運至注塑機所在地，并安裝在指定注射機的全過。 （1）模具安裝到注射機上要注意以下幾個問題： 1) 模具的安裝方位要滿足設計圖樣的要求。 2) 模具中有側向滑動機構時，盡量使其運動方向為水平方向。 3) 當模具長度與寬度尺寸相差較大時，應盡可能使較長的邊與水平方向平行。 4) 模具帶有液壓油路接頭、氣路接頭、熱流道元件接線板時，盡可能放置在非操作一側，以免操作不方便。 （2）模具安裝于注射機上之后，要進行空循環(huán)調整。其目的在于檢驗模具上各運動機構是否可靠、靈活、定位裝置是否有效作用。要注意以下幾個方面： 1) 合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。 2) 活動型芯、推出及導向部位運動及滑動要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確、可靠。 3) 開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。 4) 冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。 8.3.3 試模 將模具安裝在注射機上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調整好注射機，采用手動操作。開始注射時，首先采用低壓，低溫和較長的時間條件下成形。如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力。在提高壓力無效的時，可以適當提高溫度條件。試模注射出樣件。試模過程中，應進行詳細記錄，將結果填入試模記錄卡，并保留試模的樣件。 8.2.4 修模 　　雖然是在選定成型材料、成型設備時，在預想的工藝條件下進行模具設計，但是人們的認識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進行試模試驗，看成型的制件質量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進行排除錯誤性的修模。 　 塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應當根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實際情況，進行細致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補救方法。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。 修理模具更應慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復原狀。 8.2.5 檢驗 通過試模可以檢驗出模具結構是否合理，所提供的樣件是否符合用戶的要求，模具能否完成批量生產。針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，對模具進行修改、調整、再試模，使模具和生產的樣件滿足客戶的要求，試模合格的模具，應清理干凈，涂防銹油入庫保存。 結束語： 通過這次系統(tǒng)的注塑模的設計，我更進一步的了解了注射模的結構及各工作零部件的設計原則和設計要點，了解了注射模具設計的一般程序。 進行塑料產品的模具設計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟性。模具的結構設計要求經(jīng)濟合理，認真掌握各種注射模具的設計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設計周期，提高模具設計的水平。 致 謝 時間如白駒過隙，轉瞬即逝。經(jīng)過緊張而又忙碌的資料搜集、整理及設計，一個多月的時間似指間的流水，匆匆而過，畢業(yè)設計的圓滿完成為我們三年的大學生活畫上了完美的句號。這次設計我受益匪淺，也頗有成就感，使我本就貧瘠的專業(yè)知識得到應用，讓我覺得學有所成、學有所用。 光陰似箭，轉眼就要告別大學——這段人生中令人難忘的美好時光，心中有依戀、不舍，也有遺憾、不甘，但更多的是慶幸和感激。這三年來無論是在學習還是生活中都遇到諸多的困難和挫折，也曾迷茫過、彷徨過，但得到那么多師長和朋友、同學的無私教導與幫助，我也逐漸成長，不斷成熟起來。 此次畢業(yè)設計的順利完成,我要衷心感謝我的指導老師——何玉林老師。老師從分組那天開始就非常關注我們的設計，在她兼帶大一新生課程繁忙的情況下仍對我們盡心指導,幫我們解決問題，在此，感謝她在百忙之中給予我們的悉心指導! 這段時間感覺過得挺忙碌的，但我卻是充實的！我深深地體會到了一個設計人員的不易，他們的艱辛和汗水也只有我們親身體驗過才知道。通過這次塑模設計，我更進一步了解了自己的專業(yè)，也知道了以后的發(fā)展趨向，學習的重點和必須掌握的知識。一分耕耘，一分收獲。 向本文所參考的文獻的作者們表示我最真誠的謝意！ 向在百忙之中評閱本方案并提出寶貴意見的各位評委老師表示最誠摯的謝意，同時向所有關心、幫助和支持我的老師和同學表示衷心的感謝，祝你們工作順利，萬事如意！ 由于本人的學識水平、時間和精力有限，文中定有許多不完善之處，我將在以后的工作、學習中不斷思考、完善。 參考文獻 [1] 塑料模設計手冊編寫組編著.塑料模設計手冊.模具手冊之二第二版[M].北京.機械工業(yè)出版社，1994 [2] 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