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畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題目名稱： 游標(biāo)卡尺盒注塑模具設(shè)計(jì) 院系名稱： 機(jī)電學(xué)院 班 級(jí)： 機(jī)自 071班 學(xué) 號(hào)： 200700314109 學(xué)生姓名： 馬昆鵬 指導(dǎo)教師： 胡 敏 2011 年 05月 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 摘要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展 較快的種類，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量 有很大意義。本文的課題是游標(biāo)卡尺盒注塑模具設(shè)計(jì)，文中首先對(duì)注塑件進(jìn)行 結(jié)構(gòu)、工藝分析，然后通過測(cè)繪確定出了塑件的零件圖。在已知塑件材料為 PP1340 的情況下，確定了 PP1340 的收縮率、塑件的尺寸精度、塑件的表面質(zhì) 量及成型的工藝參數(shù)，最后根據(jù)這些參數(shù)確定了注塑機(jī)的類型。在模具設(shè)計(jì)過 程中，首先對(duì)分型面及型腔的數(shù)目進(jìn)行確定，選擇模架后分別對(duì)澆注系統(tǒng)、澆 口、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、滑塊、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。模具的 初步設(shè)計(jì)完成后，用 Solid works 軟件中的塑料顧問分別對(duì)澆口位置、塑料填充、 冷卻質(zhì)量、注塑壓力等進(jìn)行分析，來驗(yàn)證模具設(shè)計(jì)的要否所合理，從而完成模 具的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：塑料注塑模 塑件工藝分析 模具參數(shù) 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 Abstract In now days, plastic is one of the quickest growing industry of the industry classes in the world, but injection mold is the part of cases what grow more fast. So studying the knowledge of injection mold is good to know more about the process of plastic products, and it also makes sense to improve the products quality.This article is about the injection mold design and this design is for a product of calipers box. Firstly, it produces the moldings structure and technology, and then draw the detail drawing through mapping. In the case of knowing the mold material which is PP1340, the article makes sure of shrinkage, dimensional accuracy, surface quality and technological parameter of molding. At last, on the basis of those parameters choose a right injection molding machine. In the process of design, at first, it makes sure the numbers of molding sand and the location of parting surface. After choosing the moldbase, start to design gating system、pouring gate、guide rail system、sliders、ejection system、exhaust system、cooling system. After finishing the first step of design, using plastic advisor of a part pro/engineer analyses gate location、molding filling、colling quality、injection pressure and so on to make sure the design is or not right. If everything is ok, then finish the design. Key word: plastic mold, technical analysis of molding, mold parameters 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 目 錄 1 引 言 .1 2 注塑件的分析 .2 2.1 注塑件零件圖 .2 2.2 塑件的工藝分析 .2 2.3 PP1340 塑料的主要工藝性能 .3 2.4 PP1340 的收縮率的確定 .3 2.5 塑件的體積與質(zhì)量計(jì)算 .4 2.6 塑件的尺寸精度 .4 3 注塑成型參數(shù)確定 .8 3.1 注塑成型工藝過程 .8 3.2 注塑機(jī)的選擇 .10 4 模具設(shè)計(jì) .13 4.1 模具設(shè)計(jì)的流程 .13 4.2 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 .14 4.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .15 4.4.排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) .19 4.5 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .19 4.6. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .24 5 注射機(jī)的校核 .26 6 模具加工工藝流程 .28 結(jié)論 .30 參考文獻(xiàn) .32 致謝 .33 附錄一 塑料制品的公差數(shù)值表 .34 附錄二 常用液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù) .35 附錄三 部分國(guó)產(chǎn)常用注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù) .36 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 1 1 引 言 模具作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益 發(fā)揮著重大作用。通過模具進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本 低等顯著特點(diǎn)，因而在汽車、機(jī)械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航 天等領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。模具又是“ 效益放大器” ，用模具生產(chǎn) 的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水 平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 20 世紀(jì) 80 年代以來，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的 要求，同時(shí)為模具的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來，中國(guó)模具發(fā)展十分迅 速，模具工業(yè)一直以 15% 左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國(guó)的模具工 業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已經(jīng)取 得了共識(shí)。目前，中國(guó)有 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。在模 具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 11%。近年來，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生 了變化。除了國(guó)有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企 業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于 技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究 機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。 塑料模具是一項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè)，隨著塑料產(chǎn)品品種和市場(chǎng)需求的為斷增長(zhǎng)， 隨著塑料模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷提高，我國(guó)塑料模具產(chǎn)業(yè)將會(huì)有更好的發(fā) 展前景。 本課題的題目是游標(biāo)卡尺盒的注塑模具設(shè)計(jì)。在機(jī)械生產(chǎn)加工中，游標(biāo)卡 尺是非常常用的量具之一，因此，游標(biāo)卡尺盒的注塑模具設(shè)計(jì)也是很重要和必 要的。要完成這個(gè)課題，首先要根據(jù)塑件的外形測(cè)繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的 3D 所 需要的各個(gè)參數(shù)。用 3D 軟件所這個(gè)塑件做出來，并按要求把它的 零件圖畫出 來，再用 CAD 的方法把加工此塑件的模具給做出來。最后通過對(duì)其進(jìn)行注塑工 藝分析，設(shè)計(jì)出合理的注塑模具、繪制出合理的注塑模具裝配圖及零件圖。本 課題的關(guān)鍵是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，塑件壁厚比較薄而且中間是空的，這就給結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)提出了提出了一個(gè)新的要求，并給設(shè)計(jì)帶來一定的困難。但經(jīng)過自己的不 斷努力及老師的幫助，使得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 2 2 注塑件的分析 2.1 注塑件零件圖 塑件零件圖：如圖 2-1 所示 年產(chǎn)量：大批量 材料：PP1340（聚丙烯） 材料厚度：3mm 圖 2-1 塑件零件圖 2.2 塑件的工藝分析 （1）.該塑件尺寸較大，一般精度等級(jí)，為降低成型費(fèi)用，采用一模一件 的結(jié)構(gòu)來提高生產(chǎn)率。塑件的壁厚較薄，對(duì)制品不進(jìn)行后加工。 （2）.為滿足制品高光亮的要求與提高成型效率，采用點(diǎn)澆口。 （3）.為了方便加工和熱處理，型芯部分采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 3 2.3 PP1340塑料的主要工藝性能 密度：0.9-0.91g/cm 3 成型收縮率：1.0-2.5% 成型溫度：160-220 物料性能：密度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在 100 度左 右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆,不耐磨易 老化. 適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件。 成型性能：A.結(jié)晶料，吸濕性小，易發(fā)生融體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易 分解。B. 流動(dòng)性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔、凹痕。變形 C. 流動(dòng) 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。D. 塑料壁厚 須均勻，避免缺料、尖角，以防應(yīng)力集中。 其他性能：聚丙烯力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度等均 優(yōu)于低壓聚乙烯，有很突出的剛性，耐熱性較好，可在 100以上使用，如不 受外力，則溫度升到 150也不會(huì)變形。有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，除對(duì)濃硫酸、 濃硝酸外，幾乎都很穩(wěn)定。高頻率電性能優(yōu)良，且不受溫度影響，成型容易。 主要用途：PP 的應(yīng)用范圍很廣，可以用來制作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周圍需要耐熱的 部件，需要煮沸消毒和高壓殺菌的醫(yī)療機(jī)械和餐具等；還可以用來制作需抗彎 曲疲勞的汽車的車軸踏板，文件類的封面、封蓋及各種容器等。PP 廣泛用于制 作化工管道、各種貯槽和壓濾機(jī)框架等。還可用來生產(chǎn)纖維、單絲、扁絲、扁 條、繩索等強(qiáng)力制品和管道，扁絲可以制成編織袋。此外，PP 還可制成各種薄 膜，以用作包裝材料等等。 2.4 PP1340的收縮率的確定 由于影響收縮率的因素較多中，在選取收縮率時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的具體情況區(qū) 別對(duì)待，一般來說應(yīng)遵循以下原則： （1）對(duì)收縮率范圍較小的塑料，取平均收縮率； （2）對(duì)收縮率范圍較大的塑料，可根據(jù)塑件的形狀選取。對(duì)壁厚的制品取 上限，對(duì)壁薄的制品取下限； (3)應(yīng)考慮注射成型中的工藝對(duì)收縮率的影響（注射壓力越高，收縮率越小； 注射溫度越高，收縮率越大；注射時(shí)間越短，收縮率越大） ； (4)當(dāng)塑料的收縮率很大時(shí)，可根據(jù)有關(guān)的圖表選取。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 4 由表 2-2 查出 PP 的收縮率為：1.0-2.5%，根據(jù)收縮率選取的原則確定 PP 的收縮率為 1.8% 表 2-2 收縮率范圍不大的常用塑料收縮率 塑料名稱 收縮率范圍（%） 塑料名稱 收縮率范圍（%） 聚苯乙烯 0.5-0.8 聚碳酸酯 0.5-0.8 聚砜 0.4-0.8 ABS 0.3-0.8 聚甲基丙烯酸甲酯 0.5-0.7 氯化聚醚 0.4-0.6 有機(jī)玻璃 0.5-0.9 注射酚醛 1-1.2 聚苯醚 0.5-1 醋酸纖維素 0.5-0.7 2.5 塑件的體積與質(zhì)量計(jì)算 通過 Solid works 三維造型，將塑件的三維模型作出來后，測(cè)得塑件的體積 為 V=168492.81 mm3,密度取 0.91 g/cm3，塑件的質(zhì)量 m=V* =168492.81*0.91*10-3=153.3g 2.6 塑件的尺寸精度 （1）尺寸精度的選擇； 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而在滿足塑件使用要 求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難 度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公 差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩 半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對(duì)精度要求高些，對(duì)其要有公差配合 要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級(jí)選用表，PP 的高精度為 MT2 級(jí)，一般精 度為 MT3 級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表（塑料模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例表 6-13） ，公稱尺寸在 200-250 范圍內(nèi)，取 MT2 級(jí)得公差數(shù)值為 0.72mm,MT3 級(jí) 得公差數(shù)值為 0.92mm。 表 2-3常用材料模塑件公差等級(jí)和選用(GB/T 14486) 公差等級(jí) 標(biāo)注公差尺寸材料代號(hào) 模塑材料 高精度 一般精度 未注公差尺 寸 ABS MT2 MT3 MT5 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 5 無填料填充 MT3 MT4 MT6 PA 尼龍類塑料 玻璃纖維填充 MT2 MT3 MT5 PC 聚碳酸酯 MT2 MT3 MT5 PE 聚乙烯 MT5 MT6 MT7 MT3 MT4 MT6 POM 聚甲醛 MT4 MT5 MT7 MT3 MT4 MT6 MT2 MT3 MT5PP 聚丙烯 MT2 MT3 MT5 MT2 MT3 MT5 PF 酚醛塑料 MT3 MT4 MT6 （2）尺寸精度的組成及影響因素 制品尺寸誤差構(gòu)成為： = + + + （2-1）szca 式中 制件總的成型誤差； 塑料收縮率波動(dòng)所引起的誤差；s 模具磨損后所引起的誤差；c 模具成型零件制造精度所引起的誤差； z 模具安裝，配合間隙引起的誤差；a 影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個(gè)方面： 1）模具模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。 2）塑料材料主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。 3）成型工藝成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸 精度。 (3)型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件計(jì)算重量，選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù)。 為了是模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證 塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。常用的方法有四種： 1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目。 根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)原材料費(fèi)用， 僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 6 設(shè)型腔數(shù)目為 n，制品總件數(shù)為 N，每個(gè)型腔所需的模具費(fèi)用為 C1，與型 腔無關(guān)的模具費(fèi)用為 C0，每小時(shí)注射成型的加工費(fèi)用為 y（元/h） ，成型周期為 t（min） ，則： 模具費(fèi)用為 Xm=nC1+C0（元） 注塑成型費(fèi)用為 Xs=N（ yt/60n）（元） 總的成型加工費(fèi)用為 X=Xm+Xs，即： X=N（yt/60n）+ nC1+C0 為使總的成型加工費(fèi)用最小，即令 dx/dn=0，則有 N（yt/60n） （-1/n） +C1=0， 所以 n= 160/CNyt 2）根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。 當(dāng)成型大型平板制件時(shí)，常用這種方法。設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力為 F（N ） ， 型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為 Pm（MPa） ，單個(gè)制品在分型面上的投影面積為 A1（mm） ，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A2（mm） ，則： （n A1 + A2）PmF nF-PmA2/Pm A1 3）根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目。 設(shè)注射機(jī)的最大注射量為 G（g） ，單個(gè)制品的質(zhì)量為 W1（g） ，澆注系統(tǒng)的 質(zhì)量為 W2（ g） ，則型腔數(shù)目 n 為： n（0.8G- W2 ）/ W1 4）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度要降低 4%。設(shè)模具中 的型腔數(shù)目為 n，制品的基本尺寸為 L（mm），塑件的尺寸公差為，單型 腔模具注塑生產(chǎn)時(shí)可能產(chǎn)生的尺寸誤差為%，則有塑件尺寸精度的表達(dá)式 為： L+（N-1 ） L4% 簡(jiǎn)化后可得型腔數(shù)目為： n2500/L -24 對(duì)于高精度制件，由于多型腔難以使各型腔的成型條件均勻一致，一般型 腔數(shù)不超過 4 個(gè)。 現(xiàn)根據(jù)初步的設(shè)計(jì)方案，選用（3）來確定型腔數(shù)目： 注射機(jī)額定注射量 mg 每次注射量不超過最大注射量的 80%， n=(0.8mg-mj)/mz 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 7 式中 n 型腔數(shù) mg 澆注系統(tǒng)質(zhì)量（g） mz 塑件重量（ g） mg 注射機(jī)額定注射量（g） 澆注系統(tǒng)體積 Vj,可通過計(jì)算機(jī)三維造型作出模型后測(cè)量器體積： Vj=5720.72mm3 M=v=5720.72*0.91*10 -3=5.20(g) 設(shè) n=1 則得： mg=（ mj+ mz）/0.8= （122+5.20 ）/0.8=159g 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 8 3 注塑成型參數(shù)確定 3.1注塑成型工藝過程 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成 型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔 體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射 進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以 從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為成型前的準(zhǔn)備、注射 成形過程以及塑件的后片理三個(gè)階段。 1）物料準(zhǔn)備 為使成形工藝過程能順利進(jìn)行并保證塑料制件的質(zhì)量，在成形前應(yīng)進(jìn)行一 系列必要的準(zhǔn)備工作。 成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn) 行檢驗(yàn)，并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料， 應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道 嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑 料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。另外當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí) 均需清洗料筒，通常柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對(duì)空注射法 清洗。 2）注塑成形過程 完整的注射成型過程包括加料、加熱塑化、加壓注射、保壓、冷卻定型、 脫模等工序。但從實(shí)質(zhì)上講主要是塑化、注射充模和冷卻定型等基本過程。 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為充模 （圖 3-1 中 0-t1 時(shí)間段） 、保壓補(bǔ)縮（圖 3-1 中 t1-t2 時(shí)間段） 、倒流階段（圖 3-1 中 t2-t3 時(shí)間段）和澆口凍結(jié)后的冷卻（圖 3-1 中 t3-t4 時(shí)間段）冷卻四個(gè)階段， 注塑過程可以用如圖所示。圖中 0 代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模 腔充滿熔體（T= t1）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值 P0。從時(shí)間 t1 到 t2， 塑料仍處于螺桿的壓力下，熔體會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的 空隙。由于塑料仍在流動(dòng)，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在 模腔壁固化，另一端沿流動(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定 向形成的主要階段，p 1 為澆口凍結(jié)時(shí)的壓力。這一階段的時(shí)間越長(zhǎng)，分子定向 的程度越高。從螺桿開始后退到澆口處熔體凍結(jié)為止（時(shí)間從 t2- t3） ，由于模腔 內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。其中， 塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。從澆口處塑 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 9 料完全凍結(jié)起到制件脫模取出時(shí)為止，倒流不再繼續(xù)進(jìn)行，模腔內(nèi)的塑料塑料 冷卻并凝固定型。在冷卻階段中，隨著溫度的迅速下降中，模腔內(nèi)的塑料體積 收縮，壓力也逐漸下降。開模時(shí)，模腔內(nèi)的壓力不一定等于外界大氣壓。有可 能有一個(gè)殘余壓力（即圖 3-1 中 p2） 。當(dāng)殘余壓力為下值時(shí)，脫模比較困難，塑 件容易被刮傷甚至破裂；當(dāng)殘余壓力為負(fù)值時(shí)，塑件表面出現(xiàn)凹陷或內(nèi)部產(chǎn)生 真空泡；當(dāng)殘余壓力接近零時(shí)，塑件不僅脫模方便，而且質(zhì)量較好。 圖 3-1注射成形過程中塑料壓力的變化 3）制件后處理 由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流 動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取 向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效 變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)開裂。 故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對(duì)制件 進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的 10-20 度至熱變形溫度以下 10-20 度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后 處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處 理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為 121，加熱溫度為 100121，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取 29 小時(shí)。 本注塑制品不需后處理，取出后即可包裝。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 10 3.2注塑機(jī)的選擇 如表 3-1 所給信息知，選用單螺桿注塑機(jī)。 表 3-1單雙桿注塑機(jī)比較 類型 特點(diǎn) 適用 單螺桿擠出機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 軟質(zhì)聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS 等型材 雙螺桿擠出機(jī) 對(duì)材料的推進(jìn)、分散、混合效果好 高精度、高硬度（如硬聚氯乙烯）的大型塑 件、如塑料門窗等 1）由公稱注射量選定注射機(jī) 由注射量選定注射機(jī).由 Solid works 建模分析得（材料密度取 =0.91g/cm 3） 流道凝料體積體積 V=2.25cm3；（將流道創(chuàng)建出來，體積分析由 Solid works 完成）材料密度取 =0.91g/cm ； 質(zhì)量 m=*V=2.05g 實(shí)際注射量為：Vs=168.49+2.25=170.74cm 3； 實(shí)際注射質(zhì)量為：Ms =153.3+2.05=155.4g 根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于 0.8 倍公稱注射量原則, 即： 0.8V公 Vs （3-1） V公 = Vs/0.8=155.40.8=194.25 cm3； 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)中表 2-33 熱塑性塑料注射 機(jī)型號(hào)和主要技術(shù)規(guī)格得，選用 G54-S200/400 型注射機(jī)。 表 3-2G54-S200/400 參數(shù)值 項(xiàng)目 G54-S200/400 參數(shù)值 額定注射量/cm 3 200-400 螺桿（注塞）直徑/mm 55 注射壓力/MPa 109 注射行程/mm 160 注射方式 螺桿式 鎖模力/kN 2540 最大成形面積/cm 2 645 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 11 最大開合模行程/mm 260 模具最大厚度/mm 406 模具最小厚度/mm 165 噴嘴圓弧半徑/mm 18 噴嘴孔直徑/mm 4 頂出形式 動(dòng)模板設(shè)頂板，開模時(shí)頂桿通過動(dòng)模板與頂 板相碰，機(jī)械頂出塑件 動(dòng)、定模固定板尺寸/mm x mm 532x634 拉桿空間/mm 290 x368 合模方式 液壓機(jī)械 流量/（L/min） 170、12 壓力/MPa 6.5 機(jī)器外形尺寸/mm x mm x mm 4700 x1400 x1800 形式 臥式 2）鎖模力計(jì)算 FkPA （3-2） 式中： k為安全系數(shù)，k=1.1-1.2； P 為型腔內(nèi)熔體的平均壓力，一般取注射壓力的 25% - 50%，柱塞式注塑機(jī) 取 40MPa 50MPa，螺桿式注塑機(jī)取 20MPa 35MPa； A 為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積， 另外，投影面積由三維選型軟件 Solid works 知：A 5113.72mm 2 ；k 取 k=1.2；由前面表知選用螺桿式注塑機(jī)，取 P40% * 80 32MPa ； 則：FkPA1.2 * 32 * 10 6 * 5113.72 * 10-6196366.848N196.3kN 3）由鎖模力選定注射機(jī) 結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算， ，查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取 G54-S200/400,主 要技術(shù)參數(shù)如表 3-2。 4）選擇的注塑機(jī)外形如下圖所示 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 12 圖 3-2注塑機(jī)外形 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 13 4 模具設(shè)計(jì) 4.1 模具設(shè)計(jì)的流程 模具設(shè)計(jì)的流程如下步驟所示，也可以參照?qǐng)D 4-1 模具結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的流 程圖： 圖 4-1 模具結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的流程圖 (1)制品的造型?？芍苯硬捎猛ㄓ玫娜S造型軟件。 (2)根據(jù)注塑制品采用專家系統(tǒng)進(jìn)行模具的概念設(shè)計(jì)，專家系統(tǒng)包括模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)、模具制造工藝規(guī)劃、模具價(jià)格估計(jì)等模塊，在專家系統(tǒng)的推理過程中， 采用基于知識(shí)與基于實(shí)例相結(jié)合的推理方法，推理的結(jié)果是注射工藝和模具的 初步方案。方案設(shè)計(jì)包括型腔數(shù)目與布置、澆口類型、模架類型、脫模方式和 抽芯方式等。 (3)在模具初步方案確定后，用 CAE 軟件進(jìn)行流動(dòng)、保壓、冷卻和翹曲分析， 以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。如果分析結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求，那么 可根據(jù)用戶的要求修改注塑制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計(jì)方案。 (4)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)的結(jié)果，或者修改注塑制品的結(jié)構(gòu)，或 者修改設(shè)計(jì)方案。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 14 (5)在完成 CAE 分析和方案評(píng)價(jià)后，進(jìn)行模具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括型腔、 型芯的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的布置及尺寸、冷卻系統(tǒng)的布置及尺寸等。 (6)模擬模具開模、推件與合模的過程，并進(jìn)行模具的干涉檢查。 (7)進(jìn)行成本估計(jì)，并由 CAM 軟件進(jìn)行數(shù)控加工模擬和自動(dòng)生成型腔、型芯 的 NC 代碼。得到的裝配模型存入實(shí)例庫(kù)中，供以后的設(shè)計(jì)參考。 (8)為了適用工廠的需要，還應(yīng)完成由三維圖向二維工程圖的轉(zhuǎn)換，包括各 種視圖生成、尺寸標(biāo)注、標(biāo)題欄、明細(xì)表、物性計(jì)算等。 4.2 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 1 分型面的確定 該塑件為游標(biāo)卡尺盒，外形表面質(zhì)量要求較高。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分 型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清楚毛刺及飛邊，有利于 排除模具型腔內(nèi)的氣體，分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，便于取出塑件等因素，分 型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處。另外，因塑件尺寸較大，并且分為兩部 分，所以為了方便型芯的機(jī)械加工，及節(jié)省材料，以降低模具成本考慮，所以 設(shè)計(jì)為塑件由兩個(gè)模板成型，如圖 4-2 所示 同時(shí)，為了提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，減少 LDPE 的取向變形以及保證 塑件表面質(zhì)量，決定采用點(diǎn)澆口，而模具采用雙分型面結(jié)構(gòu)。一個(gè)分型面用于 成型塑件，另一個(gè)分型面用于取出澆注系統(tǒng)凝料。 圖 4-2 分型面結(jié)構(gòu)圖 2. 型腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目，可以使一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的 確定是主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 15 （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 考慮到該塑件是游標(biāo)卡尺盒，塑件的結(jié)構(gòu)尺寸較大，且有一定得精度要求， 所以該產(chǎn)品還是一模一件比較合適。 4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔 體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)， 傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的 難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi) 容之一。 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則： (1) 根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等因素，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。 (2) 根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。 (3) 應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性，選擇澆注系統(tǒng)的截 面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過渡以利于物料的流動(dòng)。 (4) 應(yīng)盡量可能地縮短物料流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提高注射效 率。 (5) 排氣良好。 1.主流道設(shè)計(jì) 主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一 軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善 料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)。由于主流道要 與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的 主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。主流道參數(shù)如表 4-3 所示： 表 4-1 主流道主要參數(shù) 參數(shù) 參數(shù)值 錐角 =2 內(nèi)表面粗糙度 Ra=0.63 m 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 16 小端直徑 D=d+(0.51)mm 半徑 R =R +(12)mm21 材料 T8A 其主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)為： A.為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用 =2-6左右的圓錐 孔。對(duì)流動(dòng)性差的塑料也可取得稍大一些，但過大則容易引起注射速度緩慢， 并容易形成渦流。 B.澆口套與塑件注射區(qū)直接接觸時(shí)，其出料端端面直徑 D 應(yīng)盡量選的小些。 如果過大，即澆口套與型腔的接觸面積增大，模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用 力也將按比例增大，到一定程度時(shí)澆口套則容易從模體中彈出。 C.澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼 T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬硬處理，為了防止注射機(jī) 噴嘴不被碰撞而破壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度，錐孔內(nèi)壁粗糙 度 Ra 為 0.63m，以增加內(nèi)壁的耐磨性，并減少注射中的阻力。圓錐孔大端應(yīng) 該有 =1 -2的過渡圓角，以減少料流在轉(zhuǎn)向時(shí)的流動(dòng)阻力。 D.澆口套與注射機(jī)噴嘴頭的接觸球面必須吻合。由于注射機(jī)嘴頭是球面， 半徑 SR 是固定的，所以為使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球接觸 良好，一般地其半徑 Sr=SR+（0.5-1）mm，而圓錐孔的小端直徑 d 則應(yīng)大于噴 嘴的內(nèi)孔直徑 d1，即 d=d1+（0.5-1）mm，端面凹球面深度 L2 取 3-5mm。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。 E.定位圈是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對(duì)中 定位，定位圈的外徑 D1 應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合。其配合間隙為 0.05- 0.15mm，定位圈厚度 5-10mm，即小于注射機(jī)定位孔的深度。 F.澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。 其機(jī)構(gòu)形式如下圖： 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 17 圖 4-3 主流道結(jié)構(gòu)圖 2.分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向 作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng) 盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料，其設(shè)計(jì)原則如下： 1） 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應(yīng)盡量的小。但分流 道的截面積過小會(huì)降低注射速度。使填充時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)缺料、焦 燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷凝料的回收量，并延長(zhǎng)了 物料的冷卻時(shí)間。一般來說，在注射完成后，分流道的冷卻時(shí)間應(yīng)比型腔中塑 件的冷卻時(shí)間要短，才不影響注射時(shí)的效率。因此在設(shè)計(jì)是應(yīng)用較小的截面積， 以便與在試模是為必要的修正留有余地。 2） 在可能情況下，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量地短，以減少壓力損失，避免模 體過大影響成本，如果分流道較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在其末端設(shè)置冷料穴，防止冷料和空 氣進(jìn)入模腔。 3） 在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過渡，不能有尖角。 這樣就減少壓力損失，有利于物料的流動(dòng)。 4） 分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度 Ra 取 1.6m 即可， 這樣可以在分流道的磨擦阻力下使物流外層的流動(dòng)小些，使其分流道的冷卻皮 層固定，有利于對(duì)熔融塑料的保溫。 5） 分流道斷面形狀及尺寸大小，應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、塑件壁厚、塑 件形狀、所用塑料工藝特性、注射速率、分流道長(zhǎng)度等因素來確定。從減少散 熱面積考慮分流道的截面宜采用圓形；從壓力損失考慮，由于在同等斷面積時(shí) 圓形比正方形的短，因此料流阻力小，壓力損失也小。 該塑件的尺寸較大，且分為兩個(gè)部分，中間連接部分尺寸較小，若采用單 點(diǎn)進(jìn)料方式，會(huì)延長(zhǎng)成型時(shí)間，影響成型質(zhì)量，降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本， 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 18 因此，本設(shè)計(jì)采用雙進(jìn)料的方式，以提高塑件的生產(chǎn)效率。其結(jié)構(gòu)形式如圖所 示： 圖 4-4 分流道結(jié)構(gòu) 3. 澆口設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的流動(dòng)性采用點(diǎn)澆口。其主要優(yōu)點(diǎn)如下： 1）由于點(diǎn)澆口的截面積尺寸較小，一般 d=0.32mm，當(dāng)熔料通過時(shí)，有很 高的剪切率和摩擦，產(chǎn)生熱量，提高熔料的流動(dòng)，從而能獲得外形清晰，表面 光澤的塑料制品。 2） 塑料制品的澆口在開模的同時(shí)即被拉斷，澆口痕跡呈圓點(diǎn)狀不明顯， 所以點(diǎn)澆口可開在塑件的表面及任何位置，并不影響制品的外觀。 3）點(diǎn)澆口一般開在塑件頂部，因其注射流程短，拐角小，排氣條件又好， 因此很容易成型。 4）適用于外觀要求較高的殼類或盒類塑件的單型腔模、多型腔模等各種模 具，使用比較廣泛。 4.冷料穴的設(shè)置 冷料穴一般設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上或處于分流 道的末端。它的作用是用來儲(chǔ)存注射間隙，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn) 生的冷料。在注射時(shí)，如果它們進(jìn)入流道，將堵塞流道并減緩料流速度；進(jìn)入 型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。影響塑件質(zhì)量。同時(shí)在開模時(shí)，冷井又起 到將主流道的凝料從澆口套中拉出的作用。冷料穴的直徑應(yīng)大于主流道的大端 直徑，其長(zhǎng)度約為主流道的大端直徑，這樣有利于物料的流動(dòng)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 19 4.4.排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在注射成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑 料手熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因填 充時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或產(chǎn)生氣泡，或使塑件 熔接不良而引起缺陷。注射模的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或 配合間隙自然排氣。 4.5 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 在設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，一般應(yīng)考慮如下問題。 1）應(yīng)盡量保證注射塑件的外觀完整性，使其外表表面美觀，避免尖角、 毛邊、飛刺等損傷人體的情況出現(xiàn)。 2）應(yīng)使成型零件的加工工藝簡(jiǎn)單合理，最省時(shí)省力，并能達(dá)到必要的裝 配精度。 3）成型零件應(yīng)有必要的制造和裝配的基準(zhǔn)面，力求裝配時(shí)定位可靠，方 便、快捷。 4）相互配合的部分應(yīng)盡量減少配合面，以便于制造和裝配 5）局部嵌件應(yīng)便于修復(fù)和更換。 6）應(yīng)使塑件在使用時(shí)方便、簡(jiǎn)捷。 7）成型零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 1、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用整體裝配式凸模結(jié)構(gòu)，將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成。采 用這樣的機(jī)構(gòu)能節(jié)省材料，方便加工，降低模具成本。其結(jié)構(gòu)如圖 4-5 所示 圖 4-5 凸模機(jī)構(gòu) 2.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 20 凸模采用整體式結(jié)構(gòu)，有較高的強(qiáng)度和剛度，且不易變形，塑件上不會(huì)產(chǎn) 生拼?？p的痕跡。其結(jié)構(gòu)如圖 4-6 所示： 圖 4-6 凸模機(jī)構(gòu) 3.成型零件的尺寸計(jì)算 圖 4-7 塑件的零件尺寸 1)、型腔尺寸的計(jì)算 A型腔徑向尺寸的計(jì)算 Lm =Ls（1+s ）x z 0 式中： Lm 型腔的最小基本尺寸（mm） Ls 塑件的最大基本尺寸（mm） 塑件公差 S 塑件平均收縮率（ %） x 綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動(dòng)，成型零件的磨損等 因素） ，塑件精度高，批量大，取 x=3/4。 z 模具制造公差，一般為（1/31/6 ） ，取 1/3。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 21 查表 6-4 PP 塑料的收縮率是 0.01%0.03%。 平均收縮率 S=(0.01%+0. 03%)/2=0.02% 因此 Lm =184（1+0.02）1.5*3/4 z 0 =（ 187.6801.125） 5.0 = 186.555 5.0 B型腔高度尺寸的計(jì)算 Hm = Hs（1+s ） x z 0 式中 Hm 型腔的高度最小基本尺寸（mm） Hs 塑件的高度最大基本尺寸（mm） 塑件公差 S 塑件平均收縮率（ %） x 綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動(dòng)，成型零件的磨損等 因素） ，塑件精度高，批量大，取 x=2/3。 z 模具制造公差，一般為（1/31/6 ） ，取 1/3。 查表 6-4 PP 塑料的收縮率是 0.01%0.03%。 平均收縮率 S=(0.01%+0. 03%)/2=0.02% 因此 Hm = 10（1+0.02）0.32*2/3 1.0 =（ 10.20.2133） 1.0 = 9.9867 1.0 2） 、型芯尺寸的計(jì)算 A型芯徑向尺寸的計(jì)算 Lm = 01zxSLs 式中 Lm 型芯的最大基本尺寸（mm） Ls 塑件的最小基本尺寸（mm） 塑件公差 S 塑件平均收縮率（ %） x 綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動(dòng)，成型零件的磨損等 因素） ，塑件精度高，批量大，取 x=3/4。 z 模具制造公差，一般為（1/31/6 ） ，取 1/3。 查表 6-4 PP 塑料的收縮率是 0.01%0.03%。 平均收縮率 S=(0.01%+0. 03%)/2=0.02% 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 22 因此 Lm 1=82（1+0.02）+0.88*3/4 029. =（83.64+0.66） 029. = 029.384 Lm 2=76（1+0.02）+0.76*3/4 025. =（77.52+0.57） . = 78.09 025. B型芯高度尺寸的計(jì)算 hm = hs（1+s ）+x 0z 式中 hm 型芯的高度最大基本尺寸（mm） hs 塑件的內(nèi)形深度最小基本尺寸（ mm） 塑件公差 S 塑件平均收縮率（ %） x 綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動(dòng)，成型零件的磨損等 因素） ，塑件精度高，批量大，取 x=2/3。 z 模具制造公差，一般為（1/31/6 ） ，取 1/3。 查表 6-4 PP 塑料的收縮率是 0.01%0.03%。 平均收縮率 S=(0.01%+0. 03%)/2=0.02% 因此 hm 1=7（1+0.02）+0.32*2/3 01. =（7.14+ 0.213） 01. = 7.353 01. hm 2= 10（ 1+0.02）+0.32*2/3 01. =（10.2+ 0.213） 01. = 10.413 01. 4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) A、設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1） 導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心到模具外緣應(yīng)有足 夠的 距離，以保證模具的強(qiáng)度。 2） 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 68mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與 凹模相碰而損壞。 3） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度，常采用 20#低碳鋼，經(jīng)滲碳 0.50.8mm，淬火 4855HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 23 B、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注射成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中或凸模/型芯上松動(dòng)分 離（即脫出），脫出機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)就叫塑件脫出機(jī)構(gòu)，脫出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本考慮： （1）保證塑件質(zhì)量 （2）脫出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) （3）所需頂出行程、開模行程計(jì)算 根據(jù)以上原則，在后模設(shè)計(jì)頂針孔的大小與位置，頂針就是脫模推出 機(jī)構(gòu)，即將塑件從后模上頂出。頂針見總裝圖，頂出時(shí)受力均衡，直徑都為 4mm。頂針孔圖中高度為 15 的部分直徑為 4mm，用于與頂針相配合，這樣做 的目的是為了減少配合的接觸面積：15mm 的部分直徑才是 5mm。 頂出行程計(jì)算 S 頂=h 凸+e 式中 S 頂 所需頂出行程 h 凸 型芯成型高度 e 頂出行程富裕量（mm） S 頂= 13+5=18 mm 所需開模行程計(jì)算 S 開=h 塑+h 凸模+e 式中 S 開 開模行程（mm） h 塑 塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度（mm） h 凸模 動(dòng)定模型芯突出分型面的高度總和（mm） e 取件及取出澆注系統(tǒng)凝料的開模行程富裕量（mm） S 開= 13+5+80+8=106 mm A、設(shè)計(jì)原則： 1）開模時(shí)應(yīng)使塑件留在動(dòng)模一側(cè) 2）保證塑件外觀完美無損 3）避免頂出損傷 4）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠。 B、脫模力的計(jì)算 型心端面面積=2*244*13+2*244*10=11224mm C、推桿的截面形狀尺寸大小 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 24 頂桿頭部的斷面形狀根據(jù)塑件的實(shí)際需要而定。主要常用的截面形狀有圓 形、方形、弓形及其他各種類型。圓形頂桿是最常用的一種。由于這個(gè)形狀的 頂桿和頂桿孔最容易加工，且很容易保證其精度，易于保證其互換性，并且它 還有滑動(dòng)阻力最小，不易卡滯等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 5 的直徑。 D、推桿的固定形式 采用此固定較好，從圖中可以看出，除配合部分外，其余部分都有 0.5mm 的單邊間隙。一部分是為了排氣需要外，其余都是為了防止在做模時(shí)產(chǎn)生的孔 距誤差，引起組裝后產(chǎn)生松動(dòng)的現(xiàn)象。給頂桿低部固定部分以較大的自由度， 調(diào)正位置定心自如后在用螺栓緊固。 E、推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 采用彈簧復(fù)位和推桿兼復(fù)位的形式。 F、頂桿頂出設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）頂桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力較大的部位。 2）頂桿應(yīng)設(shè)在塑件承受力較大的部位。 3）頂桿位置應(yīng)布局均勻合理。 4）在確保塑件頂出的前提下，頂桿數(shù)量應(yīng)盡量地少，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，減 少頂出對(duì)塑件的影響。 5）對(duì)于有裝配要求的塑件，頂桿端面的安裝高度應(yīng)高出型芯一個(gè)距離 h=0.10.5mm，在塑件成型后使其平面形成一個(gè)凹窩，以免影響塑件的裝配。 6）頂桿應(yīng)盡量地短，保證頂桿在頂出時(shí)的強(qiáng)度和剛度。 7）頂桿不易過細(xì)。 8）頂桿材料斜面設(shè)置頂桿時(shí)，為防止在頂出過程中相對(duì)滑動(dòng)，在頂桿斜面 上開多個(gè)橫槽。 9）當(dāng)較薄的平板塑件不允許有頂出痕跡時(shí)，可采用耳形頂出形式。 10）頂桿位置應(yīng)注意避開冷卻水路。 4.6. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注塑模溫對(duì)塑料熔體的流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)率以及塑件的形狀和尺寸精 度有著直接的影響。注射成型時(shí)，不同的塑料對(duì)模溫有著不同的要求，控制適 宜的模溫來保證塑料熔體具有最佳的流動(dòng)性，易于充滿型腔，并使塑件脫模后 的收縮、翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，具有較高的物理力學(xué)性能以及較高的 表面質(zhì)量。 1、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 25 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(duì)塑件的冷卻效果越均勻。 3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水 孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。 4）澆口處加強(qiáng)冷卻。 5）應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。 6）合理選擇冷卻水道的形式。 7）合理確定冷卻水管接頭位置。 8）冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其它結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。 9）冷卻水道進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免在搬運(yùn)過程中造成損壞，最好在 進(jìn)口和出口出分別打出標(biāo)志如“IN”（進(jìn)口）和“OUT”（出口）等 2冷卻時(shí)間的確定 在注射過程中，塑件的冷卻時(shí)間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到 可以開模取出塑件時(shí)止的這一段時(shí)間。這一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型 而且具有一定強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)。這段冷卻時(shí)間一般約為占整個(gè)注射生產(chǎn)周期的 80%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)查表得 t=25.5（t/s）冷卻水管直徑 d=12mm。 3. 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式： 圖 4-8 冷卻系統(tǒng)示意圖 5 注射機(jī)的校核 1. 最大注射量的校核 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 26 K 利 G 公G 件+G 廢 式中 G 公 注射機(jī)公稱質(zhì)量注射量 K 利 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，取 0.8 G 件 塑件的質(zhì)量 G 廢 澆注系統(tǒng)等廢料的質(zhì)量 塑件重量 153.3g,澆注系統(tǒng)重量 2.05g 則每次注射所需塑料量為 155.35g 注射機(jī)的最大注射量 180-360g,故能滿足要求。 2. 鎖模力與注射壓力的校核 鎖模力可按 FPm(nAz+Aj)校核 式中 Pm 塑料注射壓力 Pm=80130Mpa,由于多腔注射，取 Pm=130Mpa Az 塑料在分型面上的投影面積（cm2） Aj 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2） F 注射機(jī)額定鎖模力 SZ160/1000 注射機(jī)額定鎖模力為 1000KN 投影面積計(jì)算： 從 SW 三維造型模型中測(cè)量得到 Az=26.85(cm2) ，Aj=18.95(cm 2) 代入公式中得 Pm=130(26.85+18.9 5)=594KN 由于 F=63.KN，故滿足 F594KN，同樣 SZ160/1000 的額定注射壓力 132KN130KN,也能滿足 PMMA 塑料的注射壓力要求。 3. 模具厚度 H 與注射機(jī)閉合高度校核 HminH341187,所以能滿足要求。 4. 注射機(jī)開模行程的校核 SKH1+H2+（510）mm 式中 SK 注射機(jī)行程（SK=360mm） H1 脫模距離（頂出距離），H1=25 H2 塑件高度+澆注系統(tǒng)高度 H2=32+15=47 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 27 則 H1+H2+10mm=47+25+10=82(mm)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 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 34 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 0.26 0.40 0.48 0.80 18-24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.88 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 1.0 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 1.0 1.6 80-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.2 1.8 100-120 0.25 0.34 0.50 0.68 1.0 1.4 2.0 120-140 0.28 0.38 0.56 0.76 1.1 1.5 2.2 140-160 0.31 0.42 0.62 0.84 1.2 1.7 2.4 160-180 0.34 0.46 0.68 0.92 1.3 1.8 2.7 180-200 0.37 0.50 0.74 1.00 1.4 2.0 3.0 200-225 0.41 0.56 0.82 1.1 1.6 2.2 3.3 225-250 0.45 0.62 0.90 1.2 1.8 2.4 3.6 250-280 0.50 0.68 1.0 1.3 2.0 2.6 4.0 280-315 0.55 0.74 1.1 1.4 2.2 2.8 4.4 315-355 0.6 0.82 1.2 1.6 2.4 3.2 4.8 355-400 0.65 0.9 1.3 1.8 2.6 3.6 5.2 400-450 0.70 1.0 1.4 2.0 2.8 4.0 5.6 450-500 0.80 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4 6.4 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 35 附錄二 常用液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù) 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書 36 附錄三 部分國(guó)產(chǎn)常用注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)