塑料罩殼的注射模具設(shè)計書

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1、 塑料罩殼的注射模具設(shè)計方案 第一章 緒論 1.1 課程設(shè)計的背景和意義 課程設(shè)計是畢業(yè)生畢業(yè)前的一次全面綜合訓(xùn)練， 是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的 理論知識和技能， 去解決問題的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)， 也是鍛煉學(xué)生把實踐技能用書 面語言表達總結(jié)的能力，有以下目的： 1、理論分析、制定設(shè)計或試驗方案的能力。 2、調(diào)查研究、查閱中外文獻和收集資料的能力。 3、實驗研究和數(shù)據(jù)處理的能力。 4、設(shè)計、計算和繪圖的能力。 5、外語、計算機應(yīng)用能力。 6、綜合分析、總結(jié)提高、編

2、制設(shè)計說明書及撰寫科技論文的能力。 1.2 注塑機簡介 注射機是注射成型的主要設(shè)備， 選擇注射機時， 必須了解注射機的各主要工藝參數(shù)，使模具在注射機工藝參數(shù)的許可范圍內(nèi)， 主要包括一下幾項： 最大注射量、最大注射壓力、鎖模力、閉合高度、開模行程。 1.3 課程設(shè)計和論文的主要內(nèi)容 (1) 圖示零件注射成型工藝的分析 （包括材料性能、成型工藝、塑件結(jié)構(gòu)的分析）； (2) 分析選擇并確定注塑模具的結(jié)構(gòu)； (3) 進行工藝計算，選擇并校核注射機； (4) 繪制模具總裝圖及型芯、型腔零件圖； (5) 編寫上述內(nèi)容的

3、設(shè)計說明書。 5 第二章 零件注射成型工藝的分析 本課程設(shè)計為一塑料罩殼，如下圖 2—1 所示。 2.1 PP( 聚丙烯 ) 的性能分析 聚丙烯為線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型聚合物。吸濕性小，使用溫度在 10-120 ℃，化學(xué)穩(wěn)定性較好，不容易發(fā)生反應(yīng)，耐寒性差，光氧作用下易降解老化，機械性能比聚乙烯好。成型時收縮率大，流動性好，

4、成型性能較好，易產(chǎn)生變形等缺陷。主要用做板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、閥門配件、日用品等。 密度 3 表 2— 1 PP 的性能指標 0.9-0.91 彎曲模量 ( MPa 694-1980 kg/dm ) 吸水率 24h/% 很小 拉伸強度 ( MPa 9.39-36.7 ) 收縮率 /% 1.0-2.5 缺口沖擊強度 6.78-116 ( J/m) 2.2 塑件的分析 （1）外形尺寸 該塑件壁厚為 2.5 ㎜，塑件外形尺寸不是很大，塑料熔體流程不是太長，塑件材

5、料為熱塑性塑料，流動性好，適合于注射型。 （2）精度等級 塑件中各個尺寸的公差已在任務(wù)書中給定，其他未注明公差取 MT7。 （3）脫模斜度 PP 的成型工藝性良好，韌性好，但是收縮率中等，去脫模褻瀆為 1°。 6 2.3 PP 的注射成型過程及工藝參數(shù) （1）注射成型過程 ① 成型前準備。對 PP的色澤、粒度和均勻度進行檢驗， 若不是在特殊情況下可以無需進行干燥。 ② 注射過程。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具 的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型， 其過程大致可以分為充模、 壓實、倒流和冷卻五個階段。 ③ 塑件的后處理 為防

6、止后結(jié)晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。 （2）注射工藝參數(shù) ① 注射機：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為 0-180r/min 。 ②料筒溫度 t/ ℃：前段 200-220 中段 180-200 后段 160-180 ③模具溫度 t/ ℃： 80-90 ④注射壓力 p/Mpa：70-100 ⑤成型時間 s：50-160 （注射時間取 40，高壓時間取 2，冷卻時間取 60） 7 第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機 3.1 分型面位置的確定 通過對塑件結(jié)構(gòu)

7、形式的分析， 分型面應(yīng)該選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如 3-1 所示。 3-1 3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 (1) 型腔數(shù)量的確定 由于塑件的精度要求不高，且塑件的尺寸中等，初步設(shè)定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列形式的確定 由下圖 3-2 所示 3-2 該模具選擇是一模兩腔，垂直主流道，其型腔中心距的確定如上圖所示。 （3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計為

8、一模兩腔，對稱排列，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀及材料的性質(zhì)， 推出機構(gòu)初選推管脫模方式。 澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開在分型面上。綜上所訴，可以確定采用單分型面注射模，垂直式主流道，側(cè)澆口，推管推出。 8 3.3 注射機型號的確定 （1）注射量的計算 塑件的體積： V塑 =83.590cm3 塑件的質(zhì)量： m塑 = ρ V 塑 = 0.9 ×83.590 = 75.231g (2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準確的數(shù)值， 但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照 塑件體積的 0.2 到 1 倍來計

9、算。由于本次設(shè)計采用的流道簡單而且比較短， 因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 0.3 倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V 總 = 1.3n V  塑=1.3  ×2×83.590 = 217.334cm 3 （3）選擇注射機 根據(jù)以上計算算出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為 217.334cm3 ，由參考文獻【 1】式（ 4-18 ）V 公 = V 總/0.8=217/0.8 = 271.25  ㎝ 3 。根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注塑量為 320cm3 ，注射機型號為 XZY-300 臥

10、式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)見 3-3 。 表 3-3 注射機主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量 /cm3 320 移模行程 /mm 340 螺桿直徑 /mm 60 最大模具厚度 /mm 355 注射壓力 /Mpa 175 最小模具厚度 /mm 285 注射行程 /mm 150 模板尺寸 /mm 620×520 注射時間 /s 2.5 拉桿空間 /mm 400×350 塑化能力 /(g/s) 19 噴嘴球半徑 /mm 18 合模力 /N 15× 105 噴嘴口直徑 /mm 5 注射方式 螺桿式 定位孔直徑

11、/mm 150 (4) 注射機的相關(guān)參數(shù)的校核 ①注射壓力校核。查參考文獻【1】表 13-3 可知，PP所需注射壓力為 70-100Mpa, 這里取 p0 = 100Mpa,該注射機的公稱注射壓力 p 公 = 175Mpa，注射壓力系數(shù) 1.25-1.4 ，這里取 k1 = 1.3, 則： k1p0 = 1.3 ×100 = 130Mpa ＜ p 公，所以注射機注射壓力合格。  k1 = ②鎖模力校核。 塑件在分型面上的投影面積 A 塑 = 115 ×90-3.14 ×52 ×4 = 10036 ㎜2 澆注系統(tǒng)在分型面上的

12、投影是每個塑件在分型面上的投影面積 A 塑的 0.2 0.5 倍。由于本設(shè)計的流道很簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可 以適當取小些。這里取 A 澆 = 0.3 A 塑。  到 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積 A 總 = 2 ×1.3×A塑  A 總為 = 26093.6mm2 模具型腔內(nèi)的脹型力  F脹，則 F  脹 = A  總 p 模  = 26093.6  × 30 = 782.81kN 上式中 p 模是型腔的平均計算壓力值

13、。 p 模 是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 20%-40%，大致范圍為 20-40Mpa。對于黏度大的精度較高的塑料制品應(yīng)取 較大值。 PP的黏度小，流動性好，故 p 模 取 30 Mpa。 鎖模力的安全系數(shù)為 k2= 1.1-1.2 ，這里取 k2 為 1.2 ，則  k2 F  脹=1.2  ×F脹= 9 1.2 × 782.81= 939.37kN ＜F 鎖 =1500kN , 所以注射機鎖模力滿足要求。 對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進行。

14、 10 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 主流道的設(shè)計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。 主流道的形狀為圓錐形， 以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸， 因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。 主流道尺寸 （ 1）主流道的長度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具L 應(yīng)盡量小于 60 ㎜，本次設(shè)計中因為模具是中等，模具深度偏高，所以初取70 ㎜進行計算。

15、 （ 2）主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴尺寸 + （0.5-1 ）mm = 5.5mm。 （ 3）主流道大端直徑 D = d + 2L 主 tan( ａ/2)=10mm 式中ａ≈ 4° （ 4）主流道球面半徑 SR = 注射機噴嘴球頭半徑 + （ 1-2 ）mm = 20mm (5) 球面配合高度 h = 3mm 主流道的凝料體積 V 主 = L 主 （R 主 2 +r 主 2 + R主 r 主 ）π /3 = 70 ×（ 4.85 2 + 2.75 2 + 4.85 × 2.75 ）× 3.14/3 = 3258.24 mm 3

16、 主流道當量半徑 Rn = (2.75+5)/2 = 3.9mm 主流道交口套的形式 主流道小端入口處與注塑機噴嘴反復(fù)接觸， 屬易損壞，對材料要求較嚴， 因而模具主流道常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套， 以便有效地選用 優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用 45 鋼或合金鋼等，熱處理硬度為 52-56HRC。此設(shè)計若采用分開式結(jié)構(gòu)，主流道比較長，凝料體積比較大，因此把 襯套和定位圈做成一整體的延伸式澆口套。 因為流道長短與所選模架有關(guān)， 所以 在確定流道尺寸之前應(yīng)根據(jù)型腔數(shù)量及布局估算動定模板的平面尺寸， 即粗定模 架的型號和規(guī)格

17、，這樣才使得理論計算有據(jù)可依。根據(jù)布局及考慮到模仁壁厚、 順序分型時在主分型面的一些元件的布置等，選用側(cè)交口模架，規(guī)格為 315× 315，查表得： H4 = 25 ，H5 =80 ，延伸式澆口形式如零件圖上所示。 4.2 分流道的設(shè)計 分流道的布置形式 為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。 分流道的長度 根據(jù)兩個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道的長度適中，初選 60mm。 分流道的當量直徑 流過分流道塑料的質(zhì)量 m = ΡV 塑 = 75.231

18、g ＜ 200g 此塑件壁厚為 2.5mm,在 2mm-3mm之間，按本書圖 2-4 表上的經(jīng)驗曲線查得 D’= 4.7mm ，再根據(jù)分流道長度由圖 2-5 查得修正系數(shù) f = 1.05 ，則分流道直 11 徑修整后為 D = D’f = 6mm 。 分流道截面形狀 本設(shè)計采用梯形截面， 其加工工藝性好， 且塑料熔體的熱量散失、 流動阻力均不大。 分流道截面尺寸 設(shè)梯形的上底寬度為 B = 7mm , 地面圓角的半徑取 R = 1mm,梯形高度取 H = = 4.5mm , 設(shè)下底的寬度為 b，梯形面積應(yīng)滿足如下關(guān)系式。（B+b） H/2 =

19、 π D2 /4 取 b = 5.5mm。通過計算得梯形斜度α = 9.36 °，基本符合要求 。 凝料體積 ① 分流道的長度為  L 分  = 60mm ② 分流道截面積 A  分 =  （ 7+5.5 ）× 4.5/2 = 28.125mm 2 ③ 凝料體積 V 分 = L 分 A分 = 60 × 28.125 = 1687.5mm 3 = 1.6875cm 3 考慮到圓弧的影響， V 分 = 1.5cm 3 校核剪切速率 ① 確定注射時間：查本書表 2-3, 可取 t =

20、2s ② 計算單邊分流道體積流量： q 分 = （V/2+V 塑） /t = 42.17cm 3 /s ③ 由本書（式 2-22 ）可得剪切速率 r 分 = 3.3q 分 / ΠR 分 3 = 1.6 ×103s-1 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×102 — 5×103s-1 之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 4.2.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 Ra 1.25 μm-2.5 μm即可，此 處取 Ra 1.6 μm。另外其脫模斜度在 5°— 0°之間，通過上

21、訴計算脫模斜度為 9.36 °，脫模斜度足夠。 4.3 澆口的設(shè)計 該塑件要求不允許有變形和裂紋， 表面質(zhì)量要求較高， 采用一模兩腔， 為便于充模時的剪切速率和封閉時間， 因此采用側(cè)交口。 其界面形狀簡單， 易于加工，便于試模后修正，且開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進料。 側(cè)澆口尺寸的確定 根據(jù)表 2-7, 由于此塑件壁厚為 2.5mm，側(cè)澆口的深度 h 取 2mm ,寬度 b 取2.5mm,澆口長度取 1.2mm。 側(cè)澆口剪切速率的校核。 ① 確定注射時間：查表 2-3 ，取 t= 2s ② 計算澆口體積流量： q

22、 澆 = V 塑/t = 83.59/2 = 41.795cm 3 /s ③ 計算澆口的剪切速率：對于矩形澆口可得： r = 3.3q 分 / ΠR分3 ≤4×104 s-1 , 則 r = 3.3q 分/ ΠRn3 = 3.3 ×41.795/3.14 × 1.2 3 ×103 =2.54 ×104＜4×104s-1 其中  Rn 為矩形澆口的當量半徑，即  Rn =  （2A2 / Π l ） 1/3  = 1.209mm 12 4.4 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積、 主流道的體積、 分流道的

23、體積以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 4.4.1 計算主流道的體積流量 q 主 = （ V 主 + V 分 + nV 塑 ）/t =( 3.258 + 1.5 + 2×83.59)/2 = 85.879 ㎝ 3 4.4.1 計算主流道的剪切速率 ×0.001 = 1.62 × 10 3 R =3.3q 主 / ΠR 主 3 = 3.3 ×85.879/3.14 ×3.8 3 s-1 5× 102 —5×103s-1 之 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 間，所以主流道

24、的剪切速率合格。 4.5 冷料穴的設(shè)計及計算 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料， 防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。由于該塑件要求表面沒有印痕， 采用脫模板推出塑件， 故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。 開模時，利用凝料 對球頭的抱緊力使凝料從主流道襯套中脫出。 13 第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分成整體式

25、、 整體嵌入式、 組合式和鑲拼式四種。 本設(shè)計中采用整體嵌入式凹模，如下圖所示。 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃? 整體式和組合式兩種類型。 該塑件采用整體式型芯， 如下圖所示， 因為塑件的抱緊力較大，所以設(shè)在動模部分。 5.2 成型零件的鋼材選用 根據(jù)對成型塑件的綜合分析， 該塑件的成型零件要有足夠的剛度、 強度、耐磨性及良好的抗疲勞性， 同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。 又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模剛才選用 P20。對于成型塑件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，此剛才選用 P20 鋼，進行滲氮

26、處理。 5.3 成型零件工作尺寸的計算 采用式（ 2-36 ）—式（ 2-30 ）相應(yīng)公式中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件 尺寸公差按照零件圖中給定的公差計算。 5.3.1 凹模徑向尺寸的計算 塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換 L = 110 0 0 mm ,相應(yīng)的塑件制造公差 △ = 0.01mm ; -0.04 mm = 110 -0.04 s1

27、 1 Ls2 0 = 115 ±0.02mm = 115.02 -0.04 mm,相應(yīng)的塑件制造公差△ 2 = 0.04mm Ls3 = 85 +0.05 -0.02 mm = 85.05 0 = 0.07mm -0.07 mm，相應(yīng)的塑件制造公差△ 3 L = 90 ±0.02mm = 90.02 0 -0.04 mm,相應(yīng)的塑件制造公差

28、△ 4 = 0.04mm s4 LM1 ={ （ 1+Scp） Ls1 - x1 △ +a × 0.01} 0.0017 = 1 } 0 = {(1+0.0175)× 110-0.8 0 111.917 +0.0017 0 = 111.9 +0.0017 0mm LM2 = { （1+Scp） Ls2- x2△2 } +a ×11

29、5-0.8 ×0.04} 0.0067 =116.980 +0.0067 0= {(1+0.0175) 0 0 = 117.0 +0.0067 0mm +a 0.0117 +0.0117 LM3 = {（ 1+Scp）Ls3 - x3 △3} ×85.05-0.8 × 0.07} 0= {(1+0.0175) 0 =86.482 0 = 86.5 +0.0117 0 +a 0.0067 0.

30、0067 LM4 = { （1+Scp） Ls4- x4△ 4} × 0.04} =91.543 = 0= {(1+0.0175) ×90-0.8 0 0 91.5 +0.0067 0 mm 5.3.2 凹模深度尺寸的計算 塑件高度方向尺寸的換算：塑件高度的最大尺寸 Hs1 = 60 0 -0.05 mm ，相應(yīng)的公差△ 1 = 0.06 ，塑件底部凸緣的基本尺寸為 2.5mm 未注公差，屬 B 類尺寸，按 MT5級進行

31、計算，則最大尺寸 Hs2 = 2.5 ± 0.08 = 14 0 2.58 -0.16 mm , 相應(yīng)的△ 1= 0.16mm。 H M1 ={（1+Scp）Hs1- x1△ +a = {(1+0.0175) ×60-0.65 ×0.06} 0.01 +0.01 0mm 1} 0 0 = 61.011 H M2 ={（1+Scp）Hs2- x2△2} +a = {(1+0.0175) ×2

32、.58-0.65 ×0.16} 0.027 =2.52 +0.027 0mm 0 0 5.3.3 型芯徑向尺寸計算。 塑件內(nèi)部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換 Ls1 = 80 ±0.02 = 79.98 +0.04 0 mm , △s1 = 0.04mm Ls2 = 110 -0.04 0 =109.99 +0.01 0 mm , △ s2 = 0.01mm LM1 ={（1+Scp）Ls1+ x1△1} 0-a = {(1+0.

33、0175) × 80+0.8 ×0.04} 0 0.0067 = 81.432 0-0.0067 mm LM2 ={ （ 1+Scp） Ls2+ x2 △ 0 {(1+0.0175) × 109.99+0.8 × 0.01} 0 = 2} -a = 0.0017 111.9 0 -0.0017 mm 塑件高度尺寸轉(zhuǎn)換： hs1 = 55 +0.05 -0.01 =54.99 +0.06 5.3.4 型芯高度尺寸計算。 0

34、mm hM1={（1+Scp）hs1+ x1△1 } 0 -a = {(1+0.0175) ×54.99+0.65 ×0.06} 0 0.001 = 55.9 -0.001 0mm 5.3.5 型芯徑向尺寸的計算。 Φ 10 自由公差按 MT5查得：Φ 10+0.20 0，不需要轉(zhuǎn)換，因此德 LM3 ={（1+Scp）Ls3+ x2△2 } 0 0 = 10.3 0 -0.033 mm -a = {(1+0.0175) ×10+0

35、.75 ×0.20} 0.033 5.3.6 成型孔的高度。 4×Φ 10 的型芯是與凹模碰穿，所以高度應(yīng)取正公差，以 利于修模。 5.3.7 成型孔間距的計算 CM1 = { （ 1+s）Cs1} ±? α = （1.0175 ×40）± ? 0.01 = 40.7 ±0.005 mm C = { （1+s）C } ± ? α= （1.0175 ×65）± ? 0.0067= 66.1 ± 0.0

36、03mm M2 s2 5.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 凹模側(cè)壁厚度的計算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強及凹模的深度有關(guān)，其厚度根據(jù)本節(jié)參考文獻【 1】中的剛度計算公式計算。 S = （3ph4/2Eα p）1/3 = （ 3ph4/2E αp ）1/3 = （ 3× 25×604/2 ×2.1 × 105× 1.08 × 25x1000）1/3 =44mm 凹模嵌件初定單邊厚選 20。由于壁厚不能滿足 44mm要求，所以凹模嵌件采用預(yù)應(yīng)力的形式壓入模板

37、中， 由模板和型腔共同來承受型腔壓力。 根據(jù)型腔的布置，初步估算模板平面尺寸選用 315 ㎜× 315 ㎜。 動模墊板厚度的計算。 動模墊板厚度和所選木架的兩個墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在 315 ㎜× 315 ㎜這個范圍內(nèi)，查表 7-1 墊塊之間的跨度大約為 L = B-2B 3 = 315 – 2 ×56 = 203mm。那么根據(jù)型腔布置及型芯對動模板的壓力就可以計算得到動模墊板的厚度，即 T = 0.54L(pA / EL 1δp) 1/3 = 0.54 ×203×（ 25×2×10036/2.1 ×105×315× 0.0376 ） =22.1mm。動

38、模墊板可按照標準厚度取 50mm，滿足要求。 15 第六章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 本塑件結(jié)構(gòu)簡單， 可采用推件板推出、 推桿推出、或推件板加推桿的綜合推出方式。根據(jù)脫模力計算來決定。 6.1 脫模力的計算 6.1.1 主型芯脫模力計算 因為 λ = l + b / π t = 200/3.14 × 2.5 = 25.5 ＞ 10，故此制件為薄壁制件。 薄壁矩形類塑件的脫模力計算： αE（T – T ） th F1 = 12Kf c f j = 12 × 0.9496 × 0.4 × 9

39、.8 × 10-5 × 0.885 × 103 × 50× 2.5 × 60 = 2964.9N 4- Φ 10 小型芯脫模力的計算 因為 λ = r /t = 5/2.5 = 2 ≤10 ，所以算是厚壁圓筒的受力狀態(tài)，根據(jù)厚壁筒形脫模力的計算公式可得： F2 = 2 π rESL（ f – tan Φ）× 4/(1+ μ+K1)K2 = 2 × 3.14 × 5× 0.885 × 103×0.0175 × 3（ 0.4-tan0 ）× 4/(1+0.33+1.6) × 1.0069 = 870.34N 總脫模力為 F = F1

40、 + F2 = 2964.9 +870.3 = 3835.2N 6.2 推出方式的確定 采用推桿推出 （ 1）推出面積 設(shè) 10mm的圓推桿設(shè)置 4 根，那么推出面積為 A桿 = π d2 ×4/4 = 3.14 ×102 = 314mm2 （ 2）推桿推出應(yīng)力 根據(jù)表 2-12 取許用應(yīng)力為 12Mpa。 δ = F/A 桿 = 3835.2/314 = 12.2Mpa ＞ 12Mpa 故可采用推桿推出。 但聚丙烯成型收縮率較大，易變形翹曲，柔軟性好，又制件深度較大，故為使 制件不發(fā)生翹曲變形采用推板推出。 推件板推出時，為

41、減少推件板與型芯的摩擦， 設(shè)計時在推件板與型芯之間留出 0.2mm的間隙，并采用錐面配合。 為了防止推件 板因偏心或加工誤差而使錐面配合不良而差生溢料， 推件板與凸模應(yīng)進行適當預(yù) 載。這樣就可以保證推件板與凸模錐面準確定位。 16 第七章 模架的選擇 根據(jù)模具型腔布局中心距和凹模嵌件的尺寸，查表 7-1 可確定選用帶推件板的直澆口模架，查表 7-4 得 B×L = 315mm× 315mm及各板的厚度尺寸。 7.1 各模板尺寸的確定 （1）定模型腔板 塑件高度為 60mm?？紤]到模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離。故定模型

42、腔板厚度取 80mm。 （ 2）型芯固定板，按模架標準板厚取 25。 （ 3）墊塊尺寸 墊塊 = 推出形成 + 推板厚度 +桿固定板厚度 +(5-10)mm = 110 — 115mm ,初步定為 110mm。 其他尺寸按標準標注，如下圖所示。 7.2 模架各尺寸的校核 根據(jù)所選注塑機來校核模具的尺寸。 （ 1） 模具平面尺寸 400mm×315mm＜ 400 ㎜× 350 ㎜（拉桿間距），校核合格

43、。 （ 2） 模具高度尺寸 347mm，285 ㎜＜ 347 ㎜＜ 355 ㎜（模具最大厚度和最小厚度） （ 3） 模具的開模行程 S = 60+80+ （ 5-10 ） = 145 ㎜— 150 ㎜＜ 340 ㎜，校核合格。 17 第八章 排氣槽及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 8.1 排氣槽及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 該塑件由于采用側(cè)澆口進料熔體經(jīng)塑件下方的臺階向上充滿型腔， 每個型芯上有連根推桿，其配合間隙可作為氣體排出方式， 不會再頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。 同時，地面的氣體會沿著分型面、型芯和推件板之間的間隙向外排出。 8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

44、 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩， 在此只能進行簡單的計算。 設(shè)計時忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量， 按單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時候所放出的熱量應(yīng)該等于冷卻水所帶走的熱量。 冷卻介質(zhì) HIPS 屬流動性好的材料，其成型溫度及模具溫度分別為  160～ 220℃和 80～ 90℃。熱變形溫度為 102～ 115℃。所以模具溫度初步選為 50℃，用常溫水對模 具進行冷卻。 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 1) 單位時間注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 （ 1）塑料制品的體積  W V = V  主 + V

45、  分 + nV  塑 = 171.938  ㎝3 （ 2）塑料制品的質(zhì)量 m = V  ρ  = 171.938  ×  0.91 = 156.46g （ 3）塑件壁厚為 2.5 ㎜，參考文獻【 1】4-34 得 t 冷 = 30s。取注射時間 t 注 = 2s , 脫模時間 8s，則注射周期： t = t 注 + t 冷 + t 脫 = 40s 。由此可得每小時 注射次數(shù) N = 90 次。 （ 4）單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量為： W= Nm= 90×0.15646 = 14.

46、08 ㎏ /h 2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時放出的熱量 Qs 查本節(jié)參考文獻【 1】表 4-35 知 PP的單位熱流量 Qs 為 602kJ/ ㎏。 3）計算冷卻水的體積流量 qv 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 t2 = 22 ℃，出水口的水溫為 t1 = 30 ℃，取水的密 度 ρ = 1000 ㎏/m3 ，水的比熱容 c = 4.187Kj/( ㎏×℃ ) ，則根據(jù)公式可得： qv = WQs/60 ρ c( t1 – t2) = 14.08 ×602/60 ×1000×4.187 （30-22 ）= 4.2 × 10-3

47、m3 /min 4) 確定冷卻水路的直徑 d 當 qv =4.2 × 10-3 m3 /min 時，為了使冷卻水處在湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑 d = 8mm。 5) 冷卻水在管內(nèi)的流速 v V = 4qv/60 πd2 = 4×4.2 ×10-3 /60 ×3.14 ×0.008 2 =2.06m/s ＞1.66m/s 合 理 6) 求冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) h 因為平均水溫為 26℃，查本節(jié)參考文獻【 1】表 4-31 可知 f = 0.672, 則有： h = 4.187f( ρ v) 0.8 /d

48、 0.2 = 4.187 × 6.72 × (1000 × 2.06) 0.8 /0.008 0.2 = 33093.9kJ/(m 2 ×h×℃ ) 18 7）計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A A = WQs/h△ t = 14.08 × 602/33093.9 ×（ 50-26 ） = 0.0106721 ㎡ 8）計算模具冷卻水管的總長度 L L = A/ Π d= 0.0106721/3.14 ×0.008=424mm 9) 冷卻水路的根數(shù) x 設(shè)每根水路的長度為

49、 l = 315mm, 則冷卻水路的根數(shù)為 X = L/l = 424/315 = 1.34 根 由上訴計算可以看出，一條冷卻水道對于模具來說顯然是不合適的，本設(shè)計中采用動定模各兩個冷卻水道。 19 設(shè)計

50、心得 本次課程設(shè)計是在畢業(yè)前最后一次課程設(shè)計， 在為期將近一個月的設(shè)計過程中，我得到了很多關(guān)于注塑模設(shè)計的心得體會。 本次課程設(shè)計相對之前的設(shè)計是比較復(fù)雜的， 由于之前沒有設(shè)計的經(jīng)驗， 所以設(shè)計過程中遇到很多問題， 這其中也不免有設(shè)計錯誤和由于設(shè)計順序不當造成的重新計算和選取注塑機和模架的 過程。通過本次設(shè)計， 在一定程度上掌握了注塑模設(shè)計的一般步驟， 了解到從整體的角度去設(shè)計和選取， 考慮地更細致更縝密。 對注射模具和各部分結(jié)構(gòu)有了更 深一層的認識。此外，由于本次裝配圖和零件圖的繪制過程中有用到繪圖軟件，故我對 AutoCAD和 pro/e 軟件的掌握有了提

51、高。 在此，多謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助。 19 參考文獻 （ 1）伍先明 張蓉等。塑料模具設(shè)計指導(dǎo) 國防工業(yè)出版社 2006 （ 2）葉久新，王群。塑料成型工藝及模具設(shè)計機械工業(yè)出版社 2007 （ 3）《塑料模設(shè)計手冊》 編寫組。塑料模設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社 1994 （ 4）章飛 型腔模具設(shè)計與制造 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 20