水桶螺紋蓋注塑模具設(shè)計【三維UG模型和CAD圖紙和說明書】
水桶螺紋蓋注塑模具設(shè)計【三維UG模型和CAD圖紙和說明書】,三維UG模型和CAD圖紙和說明書,水桶,螺紋,注塑,模具設(shè)計,三維,UG,模型,CAD,圖紙,說明書
畢業(yè)設(shè)計
《塑料成型模具設(shè)計》畢業(yè)設(shè)計
設(shè)計論文
水桶螺紋蓋注塑模具畢業(yè)設(shè)計
目錄
目錄 - 1 -
第2章 分型面位置的分析和確定 - 6 -
第3章 塑件型腔數(shù)目及排列方式的確定 - 7 -
3.1型腔數(shù)目的確定 - 7 -
第4章 注射機(jī)的選擇和有關(guān)工藝參數(shù)的校核 - 8 -
4.1.1塑件質(zhì)量和體積 - 8 -
4.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積 - 8 -
4.1.3所需總體注射量 - 8 -
4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 - 8 -
4.4.1按注射機(jī)的額定注射量校核型腔數(shù)量 - 9 -
4.4.2注射量的校核 - 10 -
4.4.3塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 - 10 -
4.4.4注射壓力的校核 - 10 -
第5章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算 - 12 -
5.1主流道的設(shè)計 - 12 -
5.2冷料穴的設(shè)計 - 13 -
5.3澆口設(shè)計 - 13 -
5.3.1澆口類型及位置的方案選擇 - 13 -
5.3.2澆口的結(jié)構(gòu)尺寸 - 14 -
第6章 成型零件的設(shè)計及力學(xué)計算 - 14 -
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 15 -
6.2成型零件工作尺寸計算 - 15 -
6.3成型零件的強(qiáng)度及支撐板厚度計算 - 17 -
6.3.1成型壁厚 - 17 -
6.3.2型腔底板厚度 - 17 -
6.4成型零件的鋼材的選用 - 18 -
第7章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 - 18 -
第8章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 - 19 -
第9章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 - 19 -
9.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 - 19 -
9.2塑件的脫模機(jī)構(gòu) - 19 -
9.3復(fù)位機(jī)構(gòu)及其他機(jī)構(gòu) - 20 -
第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 - 20 -
10.1加熱系統(tǒng) - 20 -
10.2冷卻系統(tǒng) - 20 -
10.2.1冷卻介質(zhì) - 20 -
10.2.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算與核驗 - 20 -
第11章 排氣槽的設(shè)計 - 22 -
第12章 模具總體結(jié)構(gòu) - 22 -
第13章 設(shè)計總結(jié) - 24 -
第14章 參考文獻(xiàn) - 25 -
第1章 塑料成型工藝性分析
1.1 塑件分析
如圖1.1所示，塑件為水桶螺紋蓋，塑件材料為PP（聚丙烯），中批量生產(chǎn)。由圖可知，主要尺寸組成：塑件主體是厚度為2.5mm的薄殼體，圓柱側(cè)面均勻分布著12跟R3.5的防滑圓柱，其他圓角為R1-R2，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工成型。
圖1-1 塑件工藝圖
1.2 性能分析
1.2.1 成型性能
該塑件材料選用PP（聚丙烯），聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂，吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解；流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔、凹痕、變形；冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度；料溫低溫高壓時容易取向,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形；塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中。
1.2.2 使用性能
聚丙烯（PP）是熱塑性塑料，耐腐蝕性和聚乙烯相似，且較優(yōu)。除濃硝酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸等強(qiáng)氧化性酸外，能耐大多數(shù)的有機(jī)和無機(jī)酸、堿、鹽，也適于在室外大氣中暴露（加入2％炭黑的品種）。對應(yīng)力腐蝕破裂的抗蝕性良好，但能被某些強(qiáng)有機(jī)溶劑破壞。聚丙烯比重小，強(qiáng)度高于聚乙烯，常溫下耐沖擊性能良好，0℃以下則變差。耐溫高性，在低于應(yīng)力下可長期使用于110～120℃，因此，廣用于聚乙烯和聚氟乙烯不適用的較高溫度的環(huán)境。加工成型方法和一般熱塑性塑料相同，可制成管、槽、排煙道、實驗室設(shè)備等，也可作這熱噴或流化涂層。
1.2.3 主要性能指標(biāo)
表1-1 聚丙烯主要性能指標(biāo)
密度
1.04～1.06g/cm3
玻璃化溫度
100～116oC
熔點
160～175oC
計算收縮率
1 ~ 2 %
比熱容
2800J/(kg.k)
拉伸屈服強(qiáng)度
31.0MPa
拉伸強(qiáng)度
30～39MPa
沖擊強(qiáng)度（缺口）
2.2～2.5
彎曲強(qiáng)度
42～56MPa
彎曲模量
1.1～1.4MPa
1.3 注射工藝參數(shù)
表1-2 塑件注射工藝參數(shù)
注射成型機(jī)類型
螺桿式
轉(zhuǎn)速r/min
30～60
機(jī)筒前段溫度/oC
180～200
機(jī)筒中段溫度/oC
200～220
機(jī)筒后段溫度/oC
160～170
噴嘴溫度/oC
170～190
模具溫度/oC
40～80
噴嘴形式
直通式
注射壓力MPa
70～120
保壓力MPa
50～60
注射時間s
0～5
保壓時間s
20～60
冷卻時間s
15～50
成型周期s
40～120
第2章 分型面位置的分析和確定
2.1分型面的選擇原則
分型面的選擇是否合理對于塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能均有很大影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)類型，是模具設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出形式、排氣方式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。選擇分型面的總原則是保證塑件質(zhì)量，且便于塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，具體映遵循以下原則:
1）分型面的選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu),選擇分型面應(yīng)盡量使塑件開模時留在動模；
2）分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的部位,并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除和修整；
3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度；
4）分型面選擇應(yīng)有利于排氣；
5）分型面選擇應(yīng)便于模具零件的加工；
6）分型面選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的規(guī)格。
7)分型面選擇盡可能滿足制件的使用要求。
9）分型面選擇要有利于保證制品的外觀質(zhì)量。
2.2分型面選擇方案
由塑件形狀及加工要求，可以采用如下圖兩種分型面方案：
方案Ⅰ 方案Ⅱ
圖2-1 分型面方案Ⅰ
方案Ⅰ中分型面與開模方向平行,置于最大截面處,塑件包緊在動模型芯上。利用推出機(jī)構(gòu)易于推出,開模行程合理,模具結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,塑件成型精度高,能夠滿足要求；案Ⅱ與方案Ⅰ很類似,但是方案Ⅰ多了一塊型腔底板，加大了模具的制造復(fù)雜性和成本，所以方案Ⅰ不如方案Ⅱ好。
綜上所述,分型面采用方案Ⅱ。
第3章 塑件型腔數(shù)目及排列方式的確定
3.1型腔數(shù)目的確定
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，并保證塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)合理確定型腔數(shù)目。
模具型腔數(shù)目可選擇一模一腔或者一模兩腔。
由于該塑件尺寸較大，結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，精度要求較高，再結(jié)合經(jīng)濟(jì)性，可以確定采用一模一腔的結(jié)構(gòu)。
3.2 型腔的排列方式
由于采用的是一模一腔式結(jié)構(gòu)，故排列結(jié)構(gòu)是單一的。點澆口適用于殼類、盒類塑件，故選用點澆口，模具結(jié)構(gòu)為三板式直澆道推桿推出形式。
第4章 注射機(jī)的選擇和有關(guān)工藝參數(shù)的校核
注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備,因此設(shè)計注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解現(xiàn)有注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格才能設(shè)計出符合要求的模具。注射機(jī)規(guī)格的確定主要是依據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下,設(shè)計人員應(yīng)對模具所需的注射量,鎖模力,注射壓力,拉桿間距,最大和最小模具厚度,推出形式,推出位置,開模距離等進(jìn)行計算。
4.1所需注射量的計算
4.1.1塑件質(zhì)量和體積
根據(jù)體積公式,初步算得結(jié)果如下：
塑件體積：
塑件密度：1.04～1.06g/cm3 ，取
塑件質(zhì)量：
4.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積
流道凝料的質(zhì)量（包括澆口）可按塑件質(zhì)量的0.6倍計算,由于該模具采用一模一腔,所以澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量為：
體積為：
4.1.3所需總體注射量
該模具一次注射所需塑料質(zhì)量和體積分別為：
4.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算
流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積為,在模具設(shè)計前是個未知數(shù),根據(jù)單型腔模的設(shè)計分析,塑件在分型面上的投影面積為，是的0.2-0.5倍,因此可用0.35來進(jìn)行計算，故
型腔壓力：
式中：K——壓力損耗系數(shù)，可在的范圍內(nèi)選取，此時取0.3；
——為注射壓力，為70—120，取95；
則
4.3注射機(jī)型號的選定
由上述數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)【1】附錄6選注射機(jī)型號為XS-ZY-250,基本參數(shù)如下：
表4-1 注射機(jī)的基本參數(shù)
螺桿直徑/
額定注射量/
250
額定注射壓力/
130
鎖模力/
1800
最大注射面積/
500
模板行程/
350
最大模具厚度/
350
最小模具厚度/
250
定位孔直徑/
推出孔徑/
兩側(cè)孔距/
280
噴嘴球半徑/
18
噴嘴孔直徑/
推出孔距/
280
4.4 有關(guān)工藝參數(shù)的校核
4.4.1按注射機(jī)的額定注射量校核型腔數(shù)量
由參考文獻(xiàn)【1】中5-2式可知，
式中：—注射機(jī)額定注射量 ，；
—澆注系統(tǒng)凝料量，；
—單個塑件的體積，；
易算得，1，符合條件。
4.4.2注射量的校核
模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型周期內(nèi)所需要注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)，取最大值為80%，則
式中：—注射機(jī)允許的最大注射量，；
—澆注系統(tǒng)所需塑件的體積，；
—單個塑件的體積，。
則：(102.5+61.5=164)(80%×250=200)
故滿足要求。
4.4.3塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
計算投影面積與鎖模力遠(yuǎn)小于所選注射機(jī)的投影面積和鎖模力，故滿足要求。
4.4.4注射壓力的校核
所選注射機(jī)額定注射壓力為130,該塑件的注射壓力為70-120,由于選用的是螺桿式注射機(jī),其注射壓力的傳遞比柱塞式要好,PP的流動性能好,故注射壓力選用95,注射應(yīng)滿足
式中: —注射機(jī)額定注射壓力；
—注射成型時所用的注射壓力；
K—安全系數(shù),常取,取1.3。
則： 130，符合要求。
4.4.5 安裝部分的尺寸校核
為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計模具時必須校核注射機(jī)上與模具安裝有關(guān)的尺寸，因為不同型號和規(guī)格的注射機(jī)，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。一般情況下設(shè)計模具時應(yīng)校核的部分包括模具最大和最小厚度、模具的長度和寬度、噴嘴尺寸、模板上的螺孔尺寸等。
1) 噴嘴尺寸
一般噴嘴頭部的球面半徑應(yīng)比主流道的球面半徑小，否則主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。本注射機(jī)的噴嘴球面半徑為,而主流道始端的球面半徑為。
2) 最大與最小模具厚度
在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。同時應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具可從注射機(jī)的拉桿之間裝入。本設(shè)計所選用的注射機(jī)的最大模厚為350，最小模厚為250，設(shè)計的模具厚度為321，滿足要求。
3) 螺孔尺寸
注射模具的動模和定模的固定板上的螺孔尺寸應(yīng)分別與注射機(jī)動模板和定模板上的螺孔尺寸相適應(yīng)。模具在注射機(jī)上的安裝方法有用螺栓固定和用壓板固定兩種。當(dāng)用螺栓直接固定的時候模具固定板與注射機(jī)模板上的螺孔要完全吻合；而用壓板固定的時候，只要在模具固定板需要安放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能固緊，因此壓板方式有較大的靈活性。對于重量較大的大型模具，采用螺栓直接固定較為安全。鑒于本模具屬于小型模具，考慮到安裝的靈活性，故優(yōu)先采用的是壓板固定方式。
4) 開模行程
模具開模后為了便于取出塑件，要求有足夠的開模距離，而注射機(jī)的開模行程是有限的，因此模具設(shè)計時必須進(jìn)行注射機(jī)開模行程校核。
由于已經(jīng)選擇的注射機(jī)型號為XS―ZY―250型，屬直角式注射機(jī)和全液壓式合模注射機(jī)，其最大開模行程等于注射機(jī)移動末班與固定模板之間的最大開距減去模具閉合厚度，其校核可按下式：
式中：——注射機(jī)移動模板與固定模板之間的最大距離，；
——塑件脫模所需頂出的距離，；
S——模具所需開模距離，。
由于本設(shè)計中采用的是雙分型面注射模，模具所需開模行程需增加澆口板與定模板間為取出澆注系統(tǒng)凝料所需分開的距離a，故：
式中：——塑件脫模需要的頂出距離，；
——塑件厚度（包括澆注系統(tǒng)凝料），。
而對最大開模行程與模具厚度有關(guān)的情況按下式校核：
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知道=101，經(jīng)過分析開模順序后，設(shè)定，=50，a=10
則：
符合要求。
5) 頂出裝置的校核
在設(shè)計模具時，需校核注射機(jī)頂出的頂出形式，弄清楚所使用的注射機(jī)是中心頂出還是兩側(cè)頂出，最大的頂出距離、頂桿直徑、雙頂桿中心距等，并要注意在兩側(cè)頂出時模具推板的面積能覆蓋注射機(jī)的雙頂桿，注射機(jī)的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出等。
第5章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，注射成型對澆注系統(tǒng)的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔。影響順利充模的關(guān)鍵之一是澆注系統(tǒng)的設(shè)計，普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。澆注系統(tǒng)的作用是使來自注射模噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利的充模、壓實和保壓。
5.1主流道的設(shè)計
主流道是澆注系統(tǒng)中從噴嘴與模具相接觸部位開始,到分流道為止的塑料熔體的流動通道,屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具中的過渡階段,因此它的形狀和尺寸非常重要。
主流道部分在成型過程中,其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度和壓力的塑料熔體冷熱交換的反復(fù)接觸,屬于易損件,對材料的要求高,因而模具的主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套式—澆口套。
結(jié)合所選注射機(jī)型基本參數(shù)，可得主流道部分尺寸如下：
1） 主流道通常設(shè)計成圓錐形，對于PP流動性較好的材料，其錐角；
2） 為防止主流道與噴嘴處溢料，噴嘴與主流道對接處緊密對接，主流道對接處應(yīng)制成半球形凹坑，其半徑，其小端直徑=注射機(jī)噴嘴直徑+(0.5～1)=4+1=5；
3） 球面配合高度，?。?
4） 在保證塑料良好成型的前提下，主流道長度L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取，取45；
5） 主流道大端直取
6）
襯套材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC-57HRC。將定位環(huán)與襯套分開設(shè)計，防止?jié)部谔资艿侥Ｇ粌?nèi)塑料的反壓增大，從而易推出模具的情況。
襯套如下圖：
圖5-1 主流道形狀與其注射機(jī)噴嘴的配合關(guān)系
5.2冷料穴的設(shè)計
冷料穴的作用是貯存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料及熔體流動前鋒冷料,以防止熔體冷料進(jìn)入型腔。冷料穴一般設(shè)置在主流道的末端,當(dāng)分流道較長時,在分流道的末端有時也設(shè)冷料穴。同時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(cè)。本設(shè)計中采用推桿脫模機(jī)構(gòu),點澆口，因此不用設(shè)計冷料穴。
5.3澆口設(shè)計
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道,是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,起著調(diào)節(jié)控制料流速度,補(bǔ)料時間及防止倒流等作用。澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置對塑件的成型質(zhì)量影響很大，澆口設(shè)計與塑料性能、塑件形狀、截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等因素有關(guān)。
5.3.1澆口類型及位置的方案選擇
1) 直接澆口：這種澆口由主流道直接進(jìn)料，故熔體的壓力損失小，成型容易，適用于任何塑料，常用于成型大而深的塑件。但澆口處固化慢，故成型周期延長，易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力；超壓填充，澆口處易產(chǎn)生裂紋，澆口凝料切除后塑件上疤痕較大；
2) 矩形側(cè)澆口：一般開設(shè)在模具的分型成上，從塑件的邊緣進(jìn)料，它廣泛應(yīng)用于中小型塑件的的多型腔注射模；
3) 扇形澆口：適用于大平板狀及薄壁塑件；
4) 潛伏式澆口：為了不影響產(chǎn)品外觀，要開設(shè)二次澆口，但其二次澆口加工困難，且不經(jīng)濟(jì)；
5) 點澆口：一種在塑件中央開設(shè)澆口時使用的圓形限制澆口，常用于成型各類殼類、盒類塑件?？伸`活確定澆口位置，澆口附近變形小，成型后表面質(zhì)量好，但采用點澆口時，為了能取出流道凝料，必須使用三板式雙分型面模具或二板式熱流道模具，費用較高。
除了上述澆口類型，另外還有膜狀澆口、輪輻澆口、爪形澆口、護(hù)耳澆口等，考慮帶本設(shè)計中的模具是中型塑件的一模一腔模具，結(jié)合塑料性能、塑件尺寸、生產(chǎn)批量、成型周期、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率等因素，選擇點澆口類型。優(yōu)點：成型質(zhì)量好、精度高，而且很適合PP這類流動性能良好的塑料；缺點：必須使用三板式雙分型面模具，制造成本高。
5.3.2澆口的結(jié)構(gòu)尺寸
一般情況下，點澆口的截面積與矩形側(cè)澆口的截面積相等，設(shè)點澆口直徑為，則：
即 （5-1）
式中：n——與塑料品種有關(guān)的系數(shù)，見表6-4；
t——塑件壁厚，；
A——塑件外表面積，。
注:點澆口的直徑結(jié)果應(yīng)該在才合理
將數(shù)據(jù)帶入式5-1中，得，故取；澆口長度，??；錐角取8o。
第6章 成型零件的設(shè)計及力學(xué)計算
構(gòu)成模具型腔的零部件稱為成型零部件，一般包括凹模、凸模、型芯、型環(huán)和鑲件等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度。本設(shè)計中，成型零件由桶蓋外壁的凹模和桶蓋內(nèi)孔的型芯組成。
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1) 型腔：型腔即凹模，是成型塑件外表面的零部件。本設(shè)計中采用整體式，用機(jī)械加工方法易于成型，結(jié)構(gòu)簡單，牢固不易變形。塑件無拼接縫痕跡,適用于簡單形狀的塑件。
2) 型芯：型芯即凸模，是用于成型塑件內(nèi)表面的零部件。由于制品間斷內(nèi)螺紋的成型需要，型芯采用組合式。
如下圖所示：
圖6-1 成型部件的結(jié)構(gòu)圖
6.2成型零件工作尺寸計算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上與塑料接觸并直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括型腔和型芯的徑向尺寸與高度尺寸，以及中心距尺寸等。成型零部件工作尺寸計算方法有平均值法和公差帶法兩種，在此為了便于計算采用平均值法。
由文獻(xiàn)【1】中表3-2得塑件尺寸精度等級為MT7級 ,由文獻(xiàn)【1】表7-2得模具制造公差應(yīng)為IT12，且由文獻(xiàn)【1】中表3-3可得塑件各尺寸的尺寸公差值，如下：、、、、、、、
1) 型腔直徑：,而對于中小型塑件可以取
式中：——塑件外形基本尺寸,為130；
——塑件平均收縮率 1%—2%,取 = 1.5%；
——塑件外形公差值。
則：
2) 型腔直徑：
則：
3) 型腔直徑：
則：
4) 型腔直徑：
則：
5) 型腔深度：
則：
6) 型腔高度：
則：
7) 型芯直徑：
則：
8) 型芯高度：
則：
9) 螺紋部分 根據(jù)文獻(xiàn)【8】中表2.2-18可知，，
，，則：
螺紋型環(huán)中徑：
螺紋型環(huán)小徑：
螺紋型環(huán)大徑：
6.3成型零件的強(qiáng)度及支撐板厚度計算
6.3.1成型壁厚
注射成型時，為了承受型腔高壓熔體的作用，型腔側(cè)壁與底板應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免因剛度或強(qiáng)度不夠而破裂或失效。
該型腔側(cè)壁厚,因其直接為定模板,可按整體式圓形型腔，由于型腔半徑為70mm小于86mm，故按強(qiáng)度計算凹模側(cè)壁厚度參考文獻(xiàn)【1】公式7-48
式中：P——塑料熔體對型腔的壓力，一般為，??；
r——型腔內(nèi)半徑,；
h——型腔深度,；
——型腔材料的許用壓力 一般中碳鋼為；
H——型腔外壁高度 為60。
考慮到導(dǎo)柱的長度和安裝尺寸,預(yù)定的40顯然滿足上述尺寸,完全可以滿足強(qiáng)度和剛度條件。
6.3.2型腔底板厚度
參考文獻(xiàn)【1】中的厚度計算公式7-57式，可得：
所以對于型腔取厚度60，滿足要求。同時型腔為小型型腔，型腔支腳跨度較小，不需要添加支撐板。
6.4成型零件的鋼材的選用
本設(shè)計中塑件是中批量生產(chǎn)，成型零件的所選鋼材耐磨性和抗疲勞性能良好；機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)良好，則：
1) 定模板選用：45剛 熱處理方法為調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火。
2) 直流道襯套采用：T10A，表面淬火。
3) 兩半螺紋型芯采用：45剛，熱處理方法為調(diào)質(zhì)、氮化。
4) 推桿、導(dǎo)柱采用：T10A ，表面淬火；表面耐磨、有韌性、抗曲、不易折斷。
5) 其他材料的選用查看裝配圖。
第7章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
以上計算內(nèi)容確定以后,便可根據(jù)計算結(jié)果確定模架。在生產(chǎn)中盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架,這樣可大大縮短模具制造周期,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。由于該模具直接采用定模板作型腔以節(jié)省材料,選用A4型標(biāo)準(zhǔn)模架，在定模板上直接作型腔，型腔分布尺寸為，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套集連接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方面問題，確定選用模架序號為GCI-3535-A80-B100-C100-L280
各模板尺寸的確定：
1) A板尺寸
A板是定模型腔板，塑件高度為40mm，型腔底板厚度為20mm，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此，A板的厚度取70mm。
2) B板尺寸
B板是凸模固定板，凸模的成型部分直徑為，因此B取60mm。
第8章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分及其他零部件之間的準(zhǔn)確對合。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式,設(shè)計的基本要求是導(dǎo)向精確,定位準(zhǔn)確,并且有足夠的強(qiáng)度,剛度和耐磨性,多采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
1) 動定模合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
設(shè)計時將導(dǎo)柱置于動模,其導(dǎo)向部分尺寸由資料查得直徑為25mm。導(dǎo)柱與動模板的配合精度及導(dǎo)套與定模板的配合精度在裝配圖中得以體現(xiàn)。
2) 推板的導(dǎo)向
推出桿在推出塑件過程,必須采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以使塑件受力均勻,保證塑件不變形, 由于設(shè)計時雖然采用頂桿和頂出桿推出機(jī)構(gòu),頂出桿不僅起了推出塑件的作用,還起了導(dǎo)向作用，但推桿也是型芯的一部分，為了保證成型塑件精度，因此在推板上設(shè)計了導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
第9章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計
注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出,完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)也稱推出機(jī)構(gòu)。
9.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則
塑件推出(頂出)機(jī)構(gòu)是注射成型過程中最后一個環(huán)節(jié),推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量,因此,塑件的推出不可忽視。在設(shè)計推出脫模機(jī)構(gòu)時應(yīng)遵循以下原則：
1) 盡量設(shè)置在動模的一側(cè)。
2) 保證塑件不因推出而變形損壞。
3) 機(jī)構(gòu)簡單,動作可靠。
4) 良好的塑件外觀。
5) 合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。
9.2塑件的脫模機(jī)構(gòu)
由于本塑件體積很大，且要求表面光潔，所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)。由于推桿推出機(jī)構(gòu)位于塑件內(nèi)壁，所以在塑件表面不留推出痕跡,同時受力均勻,推出平穩(wěn),且推出力大,結(jié)構(gòu)簡單,塑件不易變形,對于此塑件合理適用簡單。
9.3復(fù)位機(jī)構(gòu)及其他機(jī)構(gòu)
推出及復(fù)位時,推桿始終在成型套內(nèi)運動,能夠起導(dǎo)向作用,并且在頂桿固定在推板上，在復(fù)位時能夠利用頂桿上的彈簧和頂出桿使推件板復(fù)位。
第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計
10.1加熱系統(tǒng)
由于該套模具的要求在70℃以下,又是小型模具,所以無需設(shè)計加熱裝置。
10.2冷卻系統(tǒng)
對熱塑性塑料,注射成型后必須對模具進(jìn)行有效的冷卻,使熔融塑料的熱量盡可能的傳給模具,以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。對于黏度低,流動性好的塑料(如聚乙烯,聚丙烯等),因成型工藝要求模溫不太高,所以常用溫水進(jìn)行冷卻。
10.2.1冷卻介質(zhì)
冷卻介質(zhì)有水和壓縮空氣，但用冷卻水較多,因為水的熱量大,傳熱系數(shù)大,成本低。決定用水冷卻,即在模具型腔周圍開設(shè)冷卻水道。
10.2.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算與核驗
1) 塑件固化每小時釋放的熱量
查表10-4查得HDPE的單位熱流量
Q1=590KJ/kg
Q=WQ1
式中：W——單位時間(每分鐘)內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量(Kg/min), 由塑料的成型周期知1.5min完成一次。
W=1.5×0.1292kg/min=0.1938kg/min
Q=0.1938 kg/min×590KJ/kg=114.34KJ/min
2) 冷卻水的體積流量，查式10-12
式中：——冷卻介質(zhì)的體積流量,；
Q1——單位重量的塑件在凝固時所放出的熱量KJ/min；
——冷卻介質(zhì)的密度, kg/m3；
——冷卻介質(zhì)的出口溫度,℃；
——冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度,℃。
3) 冷卻水管直徑,查表10-1得：
為使冷卻水處于湍流狀態(tài),取d=8。
4) 冷卻水在管道內(nèi)的流速V，查式10-16
式中： v—— 冷卻介質(zhì)的流速，m/s；
—— 冷卻介質(zhì)的體積流量,m3/s；
d——冷卻水管的直徑,mm。
5) 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱模系數(shù)h，查表10-5,取水溫時f = 7.22，由10-2式
式中：f—— 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)；
ρ——冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度,kg/m3；
v——冷卻介質(zhì)在圓管中的流速,m/s；
d——冷卻水管的直徑,m。
6) 冷卻水管總傳熱面積，由式10-14
式中： h——冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù),KJ/(m2·h·℃)；
——模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差, ℃。
7) 應(yīng)開的孔數(shù)，查式10-17得：
式中：L——冷卻管道開設(shè)方向上模具長度或?qū)挾?，m。
8) 冷卻水道的布置
考慮到塑件球體部分和深孔部分的冷卻效率,在定模板兩側(cè)各設(shè)兩個水管,就能夠滿足設(shè)計要求。
第11章 排氣槽的設(shè)計
此塑件成型型腔體積比較小，注射時間短，分流道設(shè)在分型面上，塑料的注入會使氣體不會在型腔頂部造成憋氣，氣體會沿著分型面和型芯與頂出桿之間的間隙向外排出。
第12章 模具總體結(jié)構(gòu)
由以上設(shè)計步驟，綜合得設(shè)計的模具機(jī)構(gòu)如下：
圖12-1 模具總體結(jié)構(gòu)
工作原理為：該結(jié)構(gòu)采取內(nèi)縮式斜滑塊抽芯，適用于可斷開螺紋（或內(nèi)壁有凸凹物）的制品。斜螺紋滑塊在頂桿的作用下沿主型芯的燕尾槽滑動，作內(nèi)向斜抽芯。閉模時，螺紋斜滑塊靠拉桿與彈簧的力復(fù)位，推板靠彈簧也同時退回。為避免產(chǎn)品曲撓，特設(shè)有兩個頂出桿，既可作頂出用，又可保證頂出機(jī)構(gòu)的完全復(fù)位。
第13章 設(shè)計總結(jié)
此次畢業(yè)設(shè)計是學(xué)習(xí)好塑料模具這門課程的一個重要環(huán)節(jié)，是對整個課程的一個全面的考察，也是對我們以前學(xué)過的工程制圖、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械原理，材料成型原理，材料成型工藝，材料成型設(shè)備，等一系列課程的綜合考察。使我們能夠更好的分析和解決塑料模具設(shè)計中的問題，進(jìn)一步鞏固，加深和拓寬我們所學(xué)的知識。
通過設(shè)計實踐，逐步樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計思路，和流程。掌握塑料模具設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。通過計算，繪圖和運用各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，設(shè)計手冊等有關(guān)資料，對設(shè)計一整套模具的方法有了充分的認(rèn)識，為畢業(yè)設(shè)計做好了準(zhǔn)備。
此次設(shè)計的模具相對來說比其他同學(xué)的要簡單，采用的是雙分型面，沒有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，是最常用的一類模具。主流道設(shè)置在定模板上，開模是可以利用塑件在型芯上的包緊力將塑件留在動模一側(cè)，然后利用斜滑塊和頂出桿將塑件推出。整個過程簡單，而且運行平穩(wěn)。
在設(shè)計工程中所涉及到的公式，都是從各個參考文獻(xiàn)中經(jīng)過比較而選取的，選擇上來講，還是較為合理的，計算結(jié)果正確，能滿足塑件的制造要求。
模具在選材過程中，在滿足要求的前提下盡量采用性價比高而又滿足要求的的材料，主要的零部件都是較為常用的制造方便，能夠使用標(biāo)準(zhǔn)件的盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件。模具在裝配好以后要保證適當(dāng)?shù)呐浜详P(guān)系，能夠很好的運動，不會出現(xiàn)松動和咬死等現(xiàn)象。使制造出的塑件達(dá)到設(shè)計的要求。
在這次的設(shè)計過程中，我學(xué)到了很多書本上沒有學(xué)到的東西，在老師的指點和同學(xué)的幫助下，順利的完成了這次任務(wù)。也使我發(fā)現(xiàn)了自身很多不足的地方。在選取某些材料，配合公差時，經(jīng)常是和參考文獻(xiàn)上的一樣，不是特別的熟練。使我認(rèn)識到自己水平的有限和專業(yè)知識的欠缺，另外就是缺少實踐經(jīng)驗，在思考某些東西的時候要查閱很多的書籍才能搞懂，為我以后的學(xué)習(xí)指明了方向。
第14章 參考文獻(xiàn)
【1】黃虹主編.塑料成型加工與模具.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2008.12
【2】馮愛新主編.塑料成型技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社2004.7
【3】何忠保等編.典型零件模具圖冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2000.11
【4】趙大興主編.工程制圖.北京:高等教育出版社.2004.7
【5】徐學(xué)林主編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).長沙:湖南大學(xué)出版社.2009.7
【6】馮新愛主編.塑料模具工程師手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.1
【7】張玉龍主編.塑料品種與性能手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.7
【8】北京意達(dá)利技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司 編.塑料模具設(shè)計與制造過程仿真.北京：
化學(xué)工業(yè)出版社.2007.1
- 25 -
收藏