直角彎管的注塑模具設(shè)計(jì)-抽芯塑料注射模含NX、proe三維及9張CAD圖
直角彎管的注塑模具設(shè)計(jì)-抽芯塑料注射模含NX、proe三維及9張CAD圖,直角,彎管,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料,注射,NX,proe,三維,CAD
直角彎管注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
本文通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行一系列相應(yīng)的工藝分析及結(jié)構(gòu)分析，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性、實(shí)用性、低成本等各方面考慮，并且依據(jù)具體的模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，首先設(shè)計(jì)該模具為一模四腔。根據(jù)直角彎管的實(shí)際形狀選擇了相對(duì)合理的分型面分型，采用了滑塊與斜導(dǎo)柱裝置進(jìn)行側(cè)抽芯，還設(shè)置了推桿進(jìn)行直角彎管的脫模，并對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、注射機(jī)的選擇以及相關(guān)參數(shù)的校核都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。此次設(shè)計(jì)還運(yùn)用了AutoCAD、UG繪圖軟件完成了模具的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及三維建模。本次設(shè)計(jì)的模具雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是工作可靠，并且在一定程度上可以達(dá)到直角彎管所要求的質(zhì)量和加工工藝，本次設(shè)計(jì)的一些模具圖在實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)中也具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：直角彎管，注塑模具，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
Abstract
This article through to the process of making a series of corresponding parts analysis and structure analysis, from the technology of product structure, practicability, low cost and so on various aspects to consider, and on the basis of the die structure of concrete, design the mould for one module and two cavities in the first place. According to the actual shape of the refrigerator bottle under the seat chose a relatively reasonable parting parting surface, the slide block and side core-pulling, device of oblique guide pillar and is also equipped with push rod for the refrigerator bottle under the seat ejection, and the mold of gating system, cooling system, mold molding part of the structure, selection of injection machine and related parameters of checking are detailed design calculation. This design is to use AutoCAD, UG, drawing software to complete the mold 2 d drawings and 3 d modeling. Although the design of the mould structure is simple, reliable work, however, to some extent, and can achieve the refrigerator under the bottle of the required quality and processing technology, the design of some mould figure in the practical application of production also has a certain guiding significance.
Keyword: The refrigerator drawer; Injection mold; Core-pulling structure
目 錄
1．引言 1
2．塑件成型工藝分析 3
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 3
2.2 塑件分析 3
2.3 塑件的原材料分析 3
2.4 塑件成型工藝分析 4
2.4.1精度等級(jí) 4
2.4.2脫模斜度 5
3. 注塑成型機(jī)的選擇和成型腔數(shù)的確定 6
3.1 注塑成型機(jī)的選擇 6
3.1.1零件體積和投影面積 6
3.1.2 模具所需塑料熔體注射量 6
3.1.3 鎖模力 6
3.1.4選擇注塑機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù) 7
3.2注塑機(jī)的校核 8
3.2.1注射容量的校核 8
3.2.2注塑壓力的校核 8
3.2.3鎖模力校核 8
3.3 成型腔數(shù)的確定 8
3.4 模架的選型 9
4．澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.1 澆注系統(tǒng)的作用 10
4.2主流道設(shè)計(jì) 10
4.2.1澆口套的尺寸設(shè)計(jì) 10
4.2.2主流道襯套的固定 11
4.2.3澆口的設(shè)計(jì) 11
5．成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
5.1分型面的設(shè)計(jì) 13
5.1.1分型面選擇原則[2]： 13
5.1.2分型面的確定 13
5.2 型腔、型芯的分布 14
5.3確定凹、凸模尺寸結(jié)構(gòu) 14
5.3.1成型收縮率 14
5.3.2型腔尺寸計(jì)算 14
5.3.3.型腔深度尺寸計(jì)算 15
5.3.4型芯尺寸計(jì)算 16
5.3.5型芯深度尺寸計(jì)算 16
6．脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
6.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 18
6.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 18
6.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 18
6.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
6.2.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 19
6.2.2推桿橫截面直徑的確定 19
6.2.3推桿的長(zhǎng)度計(jì)算 20
6.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
7．側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
7.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理 21
7.2抽芯距的計(jì)算 21
7.3斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 22
7.4 滑塊的設(shè)計(jì) 23
8．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25
8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 25
8.2 冷卻裝置的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 25
8.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 25
8.3.1計(jì)算塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q 25
8.3.2計(jì)算冷卻水的體積流量qv 25
8.4 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 26
9．模具的工作原理 27
結(jié) 語(yǔ) 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
V
1．引言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)，模具制造技術(shù)得到了快速發(fā)展。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)模具工業(yè)的發(fā)展。模具技術(shù)可以帶動(dòng)工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展并且能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)械、電子、汽車(chē)、建筑等行業(yè)的發(fā)展都需要大量模具。由于模具加工效率高，互換性好，節(jié)省原材料，生產(chǎn)成本低，近年來(lái)，又把先進(jìn)的制造技術(shù)：數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控磨削技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)等，引入模具加工。所以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等家用電器所需的模具也都可立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)?，F(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)必不可少的三項(xiàng)重要因素是加工工藝的合理性、設(shè)備的高效性、模具的先進(jìn)性。從設(shè)計(jì)者的角度而言，設(shè)計(jì)的模具要結(jié)構(gòu)合理，容易制造，生產(chǎn)效率高，操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便，還要降低其成本。和其他的機(jī)械產(chǎn)品相比較，模具的重要特點(diǎn)不但是技術(shù)含量高而且凈產(chǎn)值比重大。近年來(lái)，由于各行業(yè)對(duì)模具要求的提高，使我國(guó)的模具工業(yè)以每年14%~16%左右的速度快速增長(zhǎng)。面對(duì)市場(chǎng)的千變?nèi)f化，一些模具憑借著高技術(shù)含量逐漸立足于市場(chǎng)。隨著重工業(yè)、輕工業(yè)的快速發(fā)展，各種各樣的工業(yè)產(chǎn)品的出現(xiàn)，使我們對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、外觀等要求越來(lái)越高，甚至趨于完美。
注塑成型一般又會(huì)叫作注塑模塑或者是注射成型，它是一些熱塑性塑料制品成型的重要方法。包括注塑機(jī)械，注塑模具，注塑原料，注塑工藝，注塑管理幾個(gè)方面 ，注射成型是通過(guò)注塑機(jī)和模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。材料先受熱融化，然后由較高的壓力射入模腔，緊接著冷卻固化，得到成形品[2]。
注塑成型的三個(gè)必要組成條件一是塑料必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔，二是確保塑料溶體及時(shí)的充滿整個(gè)模腔必須要有足夠的壓力和流速，三是要有符合制件的尺寸和形狀滿足其成型工藝要求的模具。
在生產(chǎn)過(guò)程中塑件注塑成型的重要裝置之一是注塑成型機(jī)，注塑機(jī)的工作原理首先是借助螺桿的推力把已塑化完成，呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的塑料注射到早已閉合好的模腔內(nèi)，然后經(jīng)凝固成型后取出塑料制品的工藝過(guò)程。注射成型是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，固定加料質(zhì)量、塑料融化、注射時(shí)施加壓力、塑料倒進(jìn)模具冷卻、打開(kāi)模具取件為一個(gè)周期。塑料融化可以實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量，足夠的注射壓力和注射速度可以保證所需求的塑件形狀。由于在注射時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的壓力，因此必須要有足夠大的合模力。由此可見(jiàn)，注塑機(jī)的兩個(gè)最關(guān)鍵的裝置就是注射裝置和合模裝置。注射裝置是將樹(shù)脂予以加熱融化后攝入模具內(nèi)。合模裝置是開(kāi)閉模具以執(zhí)行脫模作業(yè)。
注塑成型生產(chǎn)過(guò)程中另一個(gè)重要裝置是注塑模具，它對(duì)外圍設(shè)備在一定程度上發(fā)揮著進(jìn)行調(diào)控的作用。注塑模具是一種生產(chǎn)塑膠制品的工具，也是保障塑膠制品結(jié)構(gòu)完整和尺寸精確的工具。為了將材料樹(shù)脂做成某些形狀，用來(lái)承接射出注入樹(shù)脂的金屬制模型就是模具。模具主要由澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成。
隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展，除了極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以利用注塑成型技術(shù)成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。本次設(shè)計(jì)是直角彎管注塑模具設(shè)計(jì)，直角彎管是人們?nèi)粘Ｉ钪幸环N常見(jiàn)的塑料制品。對(duì)直角彎管的注塑模具的設(shè)計(jì)就要要求其成型周期短，對(duì)成型塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，且要生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，注塑成型更要適合大批量生產(chǎn)[1]。
2．塑件成型工藝分析
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
（1）塑件名稱(chēng)：直角彎管
（2）成型方法：注塑成型
（3）塑料原料：UPVC
（4）收縮率：0.3%
2.2 塑件分析
塑件結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：
圖 2.1 塑件結(jié)構(gòu)
直角彎管作為一種常見(jiàn)的塑料制品，在滿足剛度和強(qiáng)度條件的同時(shí)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單，此次設(shè)計(jì)的直角彎管屬于中大型件，分型面只能采用一個(gè)，又因塑件材料為UPVC，溶料流程不易過(guò)長(zhǎng)，因此模具澆注系統(tǒng)選用側(cè)澆口。根據(jù)該塑件尺寸大外觀要求高等特點(diǎn)，模具可設(shè)計(jì)為上下開(kāi)模，側(cè)面抽芯，由滑塊旁的型芯成型。零件要求大批量生產(chǎn)，該模具選擇一次開(kāi)模且一模四腔。
2.3 塑件的原材料分析
UPVC又叫PVCU，通常稱(chēng)為硬PVC，它是氯乙烯單體經(jīng)聚合反應(yīng)而制成的無(wú)定形熱塑性樹(shù)脂加一定的添加劑（如穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填充劑等）組成。
a、耐腐蝕性強(qiáng)： 與一般鑄鐵管、鍍鋅管相比，PVC管具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能，能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，不會(huì)生銹結(jié)垢。
b、流體阻力?。?PVC管內(nèi)壁十分光滑。
c、機(jī)械強(qiáng)度高： 給水用UPVC管具有良好的耐水壓、抗沖擊、抗拉伸強(qiáng)度.
d、衛(wèi)生無(wú)毒： 給水用UPVC管采用獨(dú)特的綠色環(huán)保無(wú)鉛配方體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)合鉛鹽配方體系，因而不會(huì)破壞水質(zhì)、影響人體健康。
e、質(zhì)地輕、安裝施工方便： PVC管的密度為一般鑄鐵的五分之一，搬送裝卸方便。
f、給水管的適溫性能： 給水用UPVC管使用溫度范圍，以室溫為最佳。
g、水密性好： 膠粘劑粘接后15分鐘，粘接強(qiáng)度即可達(dá)到12.5/C 以上，經(jīng)多年使用亦不會(huì)有明顯下降，而彈性密封件套接處之密封圈，亦與PVC管有相當(dāng)使用年限，絕無(wú)老化漏水之慮。
UPVC物理性能與成型參數(shù)，根據(jù)查閱參考文獻(xiàn)[2]，確定該模具的注塑參數(shù)如下表2-1所示：
表2-1 UPVC的物理性能和成型參數(shù)
工藝參數(shù)
內(nèi)容
工藝參數(shù)
內(nèi)容
預(yù)熱和干燥
溫度55~70 ℃
成型時(shí)間/S
注射時(shí)間
2~5
保壓時(shí)間
15~40
時(shí)間1~2小時(shí)
冷卻時(shí)間
15~40
總周期
40~90
料筒溫度 / ℃
200℃左右
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
15~20
噴嘴溫度/℃
150~170
后處理
方法
紅外線燈或烘箱
模具溫度/℃
60~80
溫度℃
60
注射壓力比
1.6~4.0
時(shí)間/h
2~4
2.4 塑件成型工藝分析
2.4.1精度等級(jí)
塑件的精度等級(jí)應(yīng)該按照一定的規(guī)定來(lái)合理的選取。模具的制造精度、塑件的收縮率及形狀、模具長(zhǎng)期使用后的磨損、冷卻變化、注塑成型的條件等因素都會(huì)對(duì)塑件的精度造成很大的影響。根據(jù)GB/T14486—1993標(biāo)準(zhǔn)，本塑件精度取MT6級(jí)。
2.4.2脫模斜度
塑件的脫模斜度與塑料的性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。該塑件厚度為2.5mm，其脫模斜度根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表3.4得到塑件材料為UPVC其型腔脫模斜度為：25'~ 45'，其型芯脫模斜度為20'~ 45'。為了使塑件易于從模具中脫出，避免脫模時(shí)拉傷或擦傷塑件，因此在設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮到塑件的內(nèi)表面和外表面沿脫模方向應(yīng)都要有足夠的脫模斜度，要不然就會(huì)產(chǎn)生脫模困難的現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)塑料件的脫模斜度均為1°。
3. 注塑成型機(jī)的選擇和成型腔數(shù)的確定
3.1 注塑成型機(jī)的選擇
3.1.1零件體積和投影面積
注塑機(jī)型號(hào)的確定主要是根據(jù)塑料制品的質(zhì)量大小、外形尺寸、生產(chǎn)批量等來(lái)確定的。在選擇注塑機(jī)時(shí)，應(yīng)對(duì)模具所需的塑料的注射量，塑件在分型面上的投影面積、成型時(shí)所需的鎖模力進(jìn)行計(jì)算[1]。用UG建模分析得知塑件的體積為：V=180.8cm3，單側(cè)投影面積為：A=12799mm2。
圖3.1 塑件體積
3.1.2 模具所需塑料熔體注射量
m=nm1=4×180.8=723.2cm3 （3-1）
式中 m——一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3）
n——初步選定的型腔數(shù)量
m1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）
3.1.3 鎖模力
鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。
Fm=A·P型=12799×30Mpa=383.97KN （3-2）
式中 P型——塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力（MPa）
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]查表2-2，該設(shè)計(jì)型腔壓力值的大小取30MPa。
3.1.4選擇注塑機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)
根據(jù)上述分析計(jì)算得出鎖模力Fm=383.97KN，V=723.2cm3。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]查得公式V公=V/0.8，即V公=723.2/0.8=904cm3，查表2-3初步的選擇公稱(chēng)注射量為1000cm3，查表2-1得到UPVC的注塑壓力P0為100~130MPa，取P0=121MPa。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]查表4-2，選用XS-ZY-1000系列注射機(jī)，其主要參數(shù)如下表3-1所示：
表3-1 注射機(jī)技術(shù)參數(shù)
注塑機(jī)型號(hào)
XS-ZY-1000
額定注射量
1000cm3
螺桿（柱塞）直徑
85mm
注射壓力
120Mpa
注射行程
260mm
注射方式
螺桿式
鎖模力
4500KN
最大成型面積
1800
最大開(kāi)合模行程
700mm
模具最大厚度
700mm
模具最小厚度
300mm
噴嘴圓弧半徑
R18mm
噴嘴孔直徑
Φ5. 6. 7.5 mm
頂出形式
兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
動(dòng)、定模固定板尺寸
900X1000mm
拉桿空間
650X550mm
合模方式
液壓
液壓泵
流量
200、18L/min
壓力
14Mpa
電動(dòng)機(jī)功率
13KW
加熱功率
16.5 KW
機(jī)器外形尺寸
7670X1740X2380mm
3.2注塑機(jī)的校核
3.2.1注射容量的校核
注射量是指塑件成型所需注射容量的多少，既要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，又要充分發(fā)揮設(shè)備的功能。注塑模一次成型的塑料體積應(yīng)在注塑機(jī)理論的0.5～0.8范圍內(nèi)。
V KVmax =0.8×1000=800 cm3 （3-3）
式中 V——該塑件的體積為723.2（cm3）
Vmax——型腔與流道在注射的壓力下所能注射的最大容積（cm3）
K——注射量系數(shù)，常數(shù)K=0.5~0.8
所以該注塑機(jī)的注塑容量符合條件。
3.2.2注塑壓力的校核
所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，UPVC塑件的注塑壓力一般要求為80～120MPa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。
3.2.3鎖模力校核
在高壓下塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)使模具沿分型面產(chǎn)生一個(gè)很大的脹模力，注射機(jī)的額定鎖模力F必須大于該模的脹型力，即
FK0AP型=1.2×30×12799=460.76KN (3-4)
注射機(jī)額定鎖模力為4500KN，所以該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
3.3 成型腔數(shù)的確定
選擇模具的型腔數(shù)量有好幾種方法可以確定，其中常用的一種方法就是按注射機(jī)的最大注射量來(lái)確定型腔數(shù)量。
n ==4.2 (3-5)
式中 n——型腔數(shù)量
K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8[2]；
G——注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）[2]；
m1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）[2]
m2——澆注系統(tǒng)凝料所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）取0.2n m1[2]。
所以，此模具型腔為一模四腔結(jié)構(gòu)合理。
3.4 模架的選型
模架不是隨便選擇的，塑件的大小和其結(jié)構(gòu)決定了模具的尺寸的大小。在保證足夠強(qiáng)度和剛度的條件范圍內(nèi)，模具結(jié)構(gòu)要緊湊。根據(jù)塑件在分型面上的投影面積，以塑件布置在推桿推出范圍內(nèi)以及復(fù)位桿與型腔保持一定距離為原則來(lái)確定模架大小。通過(guò)UG中的型腔布局來(lái)創(chuàng)建型腔的尺寸[1]。在本論文中，已知設(shè)計(jì)的總型腔平面尺寸為370mm510mm,采用推桿推出，復(fù)位桿復(fù)位的形式。
模架是設(shè)計(jì)制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，模架已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)，中小型模架的周界尺寸范圍不大于900 mm×900 mm，并規(guī)定其模架結(jié)構(gòu)形式為品種型號(hào)，其基本型號(hào)有A1、A2、A3、A4四個(gè)品種。
圖3-1 模架
jhkkiii點(diǎn)澆口模架
4．澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 澆注系統(tǒng)的作用
為了獲得外形輪廓清晰、質(zhì)量好的塑件，就要利用澆注系統(tǒng)將塑料熔體成功的充滿型腔各處。并且要求充模速度快速有序，排氣條件好，散失的熱量小，壓力損失低，留下的澆口痕跡小等。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)一般遵循一下基本原則[2]：
(1) 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，流道應(yīng)盡量少?gòu)澱郏?
(2) 型腔內(nèi)的氣體容易排出模外；
(3) 澆口位置應(yīng)保證塑料熔體順利流入型腔；
(4) 盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕。
4.2主流道設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中主流道的位置安放在塑料熔體的入口端，將注塑機(jī)注塑的塑料熔體填充到每個(gè)分流道和每個(gè)腔體中。為了方便塑料熔體的流動(dòng)及流道凝料的脫模，主流道的形狀一般設(shè)計(jì)為圓錐形?？紤]到流道的設(shè)計(jì)不可太長(zhǎng)也不可太短，總之，設(shè)計(jì)要合理。注塑機(jī)噴嘴直徑d0取4mm,注射機(jī)噴嘴球半徑SR0取19mm，球面配合高度h=3~5mm,主流道長(zhǎng)度L0盡量小，由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)取35mm。由于要反復(fù)與高溫的塑料及噴嘴對(duì)接，所以熱塑性塑料注射成型用的主流道通常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套。本設(shè)計(jì)直角彎管注塑模設(shè)計(jì)中用T10A碳素工具鋼作為主流道襯套的材料，采用的熱處理淬火硬度是50~55HRC[8]。
4.2.1澆口套的尺寸設(shè)計(jì)
澆口套與注塑機(jī)噴嘴接觸球面的圓弧度必須一致。模具澆口套球面半徑SR應(yīng)比注射機(jī)球面半徑為SR0大1~2mm，所以
SR=SR0+1mm=18+1=19mm (4-1)
澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑d0大0.5~1mm，所以
d= d0+0.5=4+0.5=4.5mm (4-2)
澆口套的端面是圓形，根據(jù)模具特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，確定澆口套的長(zhǎng)度為101.4mm，澆口錐度1°。
4.2.2主流道襯套的固定
因?yàn)闉榱吮苊庖r套的移動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用了定位圈固定主流道襯套，把定位圈用螺釘固定在模具的面板上。定位圈也為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)注塑機(jī)來(lái)選擇，此處選擇定位圈外徑為120mm,板厚20mm。具體尺寸如下圖4.1所示：
圖4.1 定位圈
4.2.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接主流道和型腔之間的一段短流道（除直接澆口外），為塑料熔體進(jìn)入型腔的入口是澆注系統(tǒng)的十分關(guān)鍵的部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量都有很大的影響。合理的選擇澆口的位置不但可以提高塑件質(zhì)量，而且當(dāng)澆口的位置不同時(shí)也會(huì)影響模具的功能結(jié)構(gòu)。
1）澆口形式的選擇
由于該塑件體積較大，澆口需滿足能注射要求。同時(shí)，也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)該塑件結(jié)構(gòu)的分析及已確定的分型面的位置。
綜合對(duì)塑料成型性能、澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較，確定成型該塑件的模具采用側(cè)澆口形式。
2）進(jìn)料位置的確定
根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式，進(jìn)料位置設(shè)計(jì)在塑件側(cè)面。
圖4.2 澆口設(shè)計(jì)
5．成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1分型面的設(shè)計(jì)
5.1.1分型面選擇原則[2]：
分型面的設(shè)計(jì)一定要合理，合理的設(shè)計(jì)分型面有利于提高塑件的表面質(zhì)量、簡(jiǎn)化工藝操作程度。一般情況下，選擇分型面時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）在塑件的最大截面處；
（2）要保證塑件的精度要求；
（3）要滿足塑件的外觀的質(zhì)量要求；
（4）要減小塑件在合模平面上的投影面積；
（5）要有利于塑件的脫模，塑件在開(kāi)模時(shí)可以隨著動(dòng)模的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)；
（6）要有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置。
5.1.2分型面的確定
模具上用來(lái)取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料可分離的接觸面稱(chēng)為分型面。型芯和型腔分割處的最重要的一步就是確定分型面。綜合考慮選擇分型面的注意點(diǎn)，利用UG繪圖軟件通過(guò)直觀的三維模型分模，先要確定模具工件分模后型芯和型腔的尺寸，因此在實(shí)體造型過(guò)程中就要按1：1的比例，這樣便于接下來(lái)的加工和模具制造。產(chǎn)品的分型面如下圖5.1所示：
圖 5.1 分型面的確定
5.2 型腔、型芯的分布
直線排列、圓形排列、對(duì)稱(chēng)排列及復(fù)合排列等都是通常型腔在模板上的排列方式。其中型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，型芯采用整體嵌入式。綜合考慮，把型腔設(shè)置在模板上的中心位置。
5.3確定凹、凸模尺寸結(jié)構(gòu)
直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸就是其成型零部件工作尺寸。本設(shè)計(jì)的成型零件主要包括：凹模、凸模等。
5.3.1成型收縮率
影響模具尺寸和精度的因素很多，其中主要塑料收縮率波動(dòng)值對(duì)大型塑件尺寸精度影響較大。本論文選擇的直角彎管的材料為UPVC,查參考書(shū)[2]，表9-6得其平均收縮率為0.3%。
5.3.2型腔尺寸計(jì)算
（5-1）
式中 ——模具型腔的基本尺寸[1]；
——塑件外表面徑向的基本尺寸[1]；
x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取0.75[1]；
——塑件外表面徑向基本尺寸公差[1]；
——模具制造公差[1]
查表參考文獻(xiàn)[3]表3.2，取UPVC塑件精度等級(jí)5級(jí)，根據(jù)塑件基本尺寸=172.69mm
取公差=1.6mm。根據(jù)公式（5-1）計(jì)算型腔的尺寸：
= =[172.69×(1+0.003)-(3/4)×1.6]=172.01
5.3.3.型腔深度尺寸計(jì)算
（5-2）
式中 ——模具型腔深度基本尺寸；
H——塑件凸起基本尺寸；
x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取2/3；
——塑件外表面徑向基本尺寸公差；
——模具制造公差，/3
查表參考文獻(xiàn)[3]，表3.2，取UPVC塑件精度等級(jí)5級(jí)，根據(jù)塑件基本尺寸H=42.03mm
取公差=0.64mm。根據(jù)公式（5-1）計(jì)算型腔的尺寸：
=[(1+0.003)42.03-2/30.64]=41.73mm
凹模是成形塑件的外形。從塑件上分析，其尺寸公差一般為負(fù)偏差，然而通常凹模在制造時(shí)為正偏差。由于凹模在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定得磨損，磨損后型腔內(nèi)尺寸增大，也就為正偏差。
根據(jù)以上分析計(jì)算凹模板的結(jié)構(gòu)形式如下圖5.2所示：
圖5.2 凹模
5.3.4型芯尺寸計(jì)算
（5-3）
式中 ——模具型腔基本尺寸；
——塑件外表面徑向基本尺寸；
x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取0.75；
——塑件外表面徑向基本尺寸公差；
——模具制造公差
查表參考文獻(xiàn)[3]表3.2，取UPVC塑件精度等級(jí)5級(jí)，根據(jù)塑件基本尺寸=115.26mm
取公差=1.14mm。根據(jù)公式（5-1）計(jì)算型腔的尺寸：
=[(1+0.003)115.26-0.751.14]=116.47 mm
5.3.5型芯深度尺寸計(jì)算
（5-4）
式中 ——模具型腔深度基本尺寸；
h——塑件凸起基本尺寸；
x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取2/3；
——塑件外表面徑向基本尺寸公差；
——模具制造公差
查表參考文獻(xiàn)[3]表3.2，取UPVC塑件精度等級(jí)5級(jí)，根據(jù)塑件基本尺寸H=37.89mm
取公差=0.56mm。根據(jù)公式（5-1）計(jì)算型腔的尺寸：
=[(1+0.003)37.89-2/30.56]=38.37mm
凸模是成形塑件的內(nèi)輪廓，從塑件上分析，其尺寸公差一般為正偏差，然而通常凸模在制造時(shí)為負(fù)偏差。由于凸模在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定得磨損，磨損后的凸模尺寸變小，則也就為負(fù)偏差。
根據(jù)以上分析計(jì)算凸模的結(jié)構(gòu)形式如下圖5.3所示：
圖 5.3凸模
6．脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套(導(dǎo)向孔)內(nèi)滑動(dòng)，配合間隙一般采用H7/m6級(jí)配合。導(dǎo)柱與安裝孔采用過(guò)渡配合H7/f6，配合部分表面粗糙度0.8。
6.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱要有足夠的抗彎強(qiáng)度，表面要耐磨，芯部要堅(jiān)韌，查參考資料[2]表9-1，選取導(dǎo)柱材料選為T(mén)10A，熱處理方法滲碳淬火，硬度56～60HRC。為了保護(hù)凸模，設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱的長(zhǎng)度要高出凸模最高點(diǎn)20～30mm。為了改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，在導(dǎo)柱的工作部分上可開(kāi)設(shè)油槽。
根據(jù)GB/T 4169.5——1984，選擇直徑為25mm,，長(zhǎng)度為108mm的導(dǎo)柱。如下圖6.1所示：
圖6.1 導(dǎo)柱
6.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
用H8/f8配合導(dǎo)套的滑動(dòng)部分，用H7/k6配合導(dǎo)套外徑。通常導(dǎo)套的硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，以改善摩擦。
由于導(dǎo)柱已選定，根據(jù)GB/T 4169.5——1984，選用與導(dǎo)柱相配的導(dǎo)套，直徑為25mm,，長(zhǎng)度為105mm。其結(jié)構(gòu)如下圖 6.2所示：
圖6.2 導(dǎo)套
6.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)直角彎管脫模阻力不是太大，因此選用推桿脫模機(jī)構(gòu)。推桿的加工比較簡(jiǎn)單、脫模效果好、更換更加快捷方便。推桿要設(shè)在脫模阻力比較大的位置，且要分布均勻。
6.2.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
（1）要保證塑件不能因頂出而產(chǎn)生損壞變形，根據(jù)塑件對(duì)模具黏附力的大小正確選擇推出桿的大小和推出位置，一般選在塑件的內(nèi)表面。
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。推桿要承受住推出過(guò)程的各種力就要有足夠的硬度和強(qiáng)度，這樣才能使塑件順利的被頂出。
（3）推出機(jī)構(gòu)要有靈活準(zhǔn)確且運(yùn)動(dòng)可靠，不能出現(xiàn)卡死與干涉等現(xiàn)象，推出桿要有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。
（4）一般情況下推出機(jī)構(gòu)要盡可能選擇在動(dòng)模一方。因?yàn)橥屏蠙C(jī)構(gòu)是通過(guò)安裝在注塑機(jī)動(dòng)模座板上的推板來(lái)推動(dòng)推桿，所以推出機(jī)構(gòu)要選擇在動(dòng)模一方。
（5）確保合模時(shí)正確復(fù)位，復(fù)位桿材料的選擇要耐磨。
本次設(shè)計(jì)的模具采用的機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式推桿推出的脫模機(jī)構(gòu)。在推出機(jī)構(gòu)的作用下，塑件被推桿一次動(dòng)作頂出。
6.2.2推桿橫截面直徑的確定
根據(jù)該塑件與模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，故脫模力較小，可以忽略不計(jì)，所以只能憑經(jīng)驗(yàn)初選推桿的直徑d=10mm。
推桿的種類(lèi)有很多種，其中普通推桿在模具設(shè)計(jì)中是最為常見(jiàn)的一種。本設(shè)計(jì)就選用普通推桿，如下圖6.3所示：
圖6.3 推料桿
6.2.3推桿的長(zhǎng)度計(jì)算
（6-1）
式中 h桿——推桿的總長(zhǎng)度；
h凸——凸模的總高度；
h動(dòng)墊——?jiǎng)幽|板的厚度；
S 頂——頂出行程；
h 頂固——為頂桿固定板的厚度；
——富裕量，一般為（0.05~0.1）mm；
——頂出行程的富裕量，一般為3~6mm。
根據(jù)以上公式計(jì)算可得，推桿的總長(zhǎng)度為252.79mm其長(zhǎng)度符合要求。
6.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
此次設(shè)計(jì)的直角彎管注塑模具屬于中型模具，其中推桿的間隙，工作過(guò)程中型腔分型面與料流末端的重合，均已滿足排氣的效果，因此不再考慮設(shè)置排氣槽。
7．側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理
在一定時(shí)間內(nèi)使側(cè)凸、凹成型件能準(zhǔn)確地進(jìn)行脫模，并保證成型件的壁厚和變形符合要求。當(dāng)前最常用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，其工作原理是利用斜導(dǎo)柱等傳動(dòng)零件，把垂直的開(kāi)模運(yùn)動(dòng)傳遞給側(cè)向型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)而完成分型或抽芯動(dòng)作，工作原理如圖7.1所示
圖7.1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯
7.2抽芯距的計(jì)算
對(duì)于有側(cè)凸凹的塑件，常用斜導(dǎo)柱及斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需作以下計(jì)算：
抽芯距指將側(cè)向型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出的位置所需的空間距離，即型芯移動(dòng)的最小距離。一般抽芯距等于型孔深度再加2～3mm，即：
（mm） （7-1）
式中，S－抽芯距
S2－型孔深度
=82.41+3
=85.41
7.3斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)由斜導(dǎo)柱、側(cè)滑塊、鎖緊楔及滑塊定位裝置所組成。如圖7.2所示。
1．斜導(dǎo)柱
斜導(dǎo)柱主要用作驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)。
（1）斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)與配合要求
圖7.2斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
斜導(dǎo)柱頭部可做成半球或錐臺(tái)形，斜導(dǎo)柱的表面粗糙度Ra小于0.63～1.25μm。斜導(dǎo)柱與其固定板采用過(guò)渡配合H7/m6聯(lián)接。斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間可采用較松間隙配合(如H11/b11)，或在二者之間保留0.5～1mm以上的間隙，甚至當(dāng)分型抽芯有延時(shí)要求時(shí)，可以放大到1mm以上。
（2）斜導(dǎo)柱的傾斜角
斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度就要增長(zhǎng)，開(kāi)模距就要變大，因此模具尺寸會(huì)增大。綜合考慮，經(jīng)實(shí)際推導(dǎo)，值一般不得大于250，通常采用150～230。
（3）斜導(dǎo)柱直徑的確定
斜導(dǎo)柱直徑也可用查表法確定。按斜導(dǎo)柱的傾斜角、脫模力Ft查出最大彎曲力Fw，再查的斜導(dǎo)柱直徑。
（4）斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算
圖7.3斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度
斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度根據(jù)圖所示，按下式進(jìn)行計(jì)算。
斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)為： 216
斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸為：
（7-2）
式中 La——斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸；
d1——斜導(dǎo)柱固定部分的直徑。
（5）斜導(dǎo)柱材料及熱處理
斜導(dǎo)柱多用45鋼或碳素工具鋼，也可用20鋼滲碳，熱處理硬度≥55HRC。
7.4 滑塊的設(shè)計(jì)
滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零部件，注射成型時(shí)塑件尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性都需要它來(lái)保證。
經(jīng)驗(yàn)所得，滑塊長(zhǎng)度（運(yùn)動(dòng)方向）應(yīng)為寬度的1.5倍，滑塊在側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和復(fù)位過(guò)程中，要沿一定的方向平穩(wěn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了保證滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抽芯及復(fù)位可靠，無(wú)上下竄動(dòng)和卡緊現(xiàn)象，滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)必須很好地導(dǎo)滑。
圖7.4 滑塊結(jié)構(gòu)
8．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中所用的塑料為UPVC，其粘度低、流動(dòng)性好，成形工藝要求模溫不高，因此用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）通道要布置合理，冷卻回路要多一些，通道孔徑要大一些；
（2）要有利于進(jìn)口水與出口水溫差值的降低；
（3）要便于加工與清理；
（4）要盡可能設(shè)置距離相等的冷卻水道至型腔表面；
（5）冷卻水道要遠(yuǎn)離熔接痕部位，以免造成熔接不牢等不良影響。
8.2 冷卻裝置的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
（1）塑件要均勻的冷卻，冷卻水道要合理的布置；
（2）冷卻水將孔的排列要與型腔的形狀相配合；
（3）在塑件相對(duì)壁后的地方熱量大，要加強(qiáng)冷卻；
（4）要依據(jù)模腔的形狀來(lái)設(shè)置相應(yīng)的冷卻裝置。
8.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
8.3.1計(jì)算塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q
Q=WQ1=2.4360180=26244KJ (8-1)
式中 Q1——塑件材料UPVC單位質(zhì)量放出的熱量，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]查表4-5，
選擇110KJ/Kg ~210 KJ/Kg，取180 KJ/Kg；
W——單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（KJ/min）,該模每分鐘注射一次，所以W=2.43Kg/min。
8.3.2計(jì)算冷卻水的體積流量qv
qv= WQ1/C(T1-T2)= 2.43180/11031.34(25-20)=0.0065(m3/min) (8-2)
式中 C——水的平均比熱容(KJ/(kg.℃))
——水的密度1x103kg/m3
T1——冷卻水的出口溫度25℃
T2——冷卻水的入口溫度20℃
8.4 冷卻水道的結(jié)構(gòu)
由于該塑件體積比較大，所以水道采用直水道直徑為12mm，開(kāi)設(shè)4條冷卻水道其分布如下圖[15]：
圖8.1 冷卻水道結(jié)構(gòu)圖
9．模具的工作原理
注塑機(jī)將塑料注射到模具后，開(kāi)模時(shí)動(dòng)模部分向后移動(dòng)，分型面分開(kāi)，開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)柱帶動(dòng)側(cè)型芯滑塊，當(dāng)斜導(dǎo)柱與側(cè)型芯滑塊完全脫離完成側(cè)抽，這時(shí)注塑機(jī)推出機(jī)構(gòu)中推板帶動(dòng)推桿成功推出塑件。至此，完成了一個(gè)開(kāi)模過(guò)程。合模時(shí)，首先是復(fù)位桿復(fù)位，動(dòng)模部分向前移動(dòng)，在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)型芯滑塊帶動(dòng)型芯移動(dòng)復(fù)位，最后鎖緊塊將側(cè)滑塊鎖緊，至此，完成一個(gè)合模過(guò)程并準(zhǔn)備下一周期注塑。
圖9.1 裝配圖
結(jié) 語(yǔ)
請(qǐng)修改之后再上交老師?。。?
本論文設(shè)計(jì)的題目是直角彎管注塑模具設(shè)計(jì)。論文從引言、塑件成型工藝分析、成型零件的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等方面進(jìn)行了全面的分析介紹。
（1）分析塑件的整體結(jié)構(gòu)尺寸，確定塑件材料及成型工藝，利用AutoCAD繪圖軟件，畫(huà)出直角彎管的三視圖。
（2）通過(guò)對(duì)塑件體積、鎖模力相應(yīng)的計(jì)算與校核，選擇符合要求的注塑機(jī)。
（3）根據(jù)直角彎管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，計(jì)算出了模具的各個(gè)成型尺寸。
（4）利用UG繪圖軟件，創(chuàng)建相應(yīng)的成型零件，模架的導(dǎo)入等。
（5）模具的脫模機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇了合理的斜導(dǎo)柱、側(cè)滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。
（6）通過(guò)一系列的計(jì)算，設(shè)計(jì)出合理的冷卻系統(tǒng)。
由于設(shè)計(jì)者各方面所學(xué)知識(shí)以及設(shè)計(jì)能力有限且缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，本論文中有不足和錯(cuò)誤之處，希望各位老師能給予理解并指正。
參考文獻(xiàn)
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致 謝
請(qǐng)修改之后再上交老師?。?！
經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的努力，我終于完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先非常感謝郭國(guó)林老師在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的耐心指導(dǎo)與悉心幫助。讓我很快掌握了注塑模具設(shè)計(jì)過(guò)程所要求的基本原則以及設(shè)計(jì)中相關(guān)參數(shù)的選取方法。在中期檢查期間，郭老師還給我指出了論文中一些不足，以及提出了一些改進(jìn)方法。在這里我也要感謝我的同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到一些問(wèn)題大家就會(huì)在一起討論，互相幫助，我的問(wèn)題也才能夠及時(shí)得到解決。
在此次設(shè)計(jì)中我還仔細(xì)翻閱了一些專(zhuān)家學(xué)者的著作，書(shū)中一些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)方法與靈活的設(shè)計(jì)技巧讓我敬佩，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我還借鑒了相關(guān)書(shū)籍中一些內(nèi)容。在這里也表示感謝。
通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我不僅鞏固了所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且讓我知道生活中每一個(gè)設(shè)計(jì)都是經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，檢驗(yàn)辛苦得來(lái)的，今后不管從事哪個(gè)行業(yè)都要用心去做。本次的設(shè)計(jì)，難免會(huì)存在一些不足，我虛心接受審核答辯的老師批評(píng)指正，在此表示感謝。
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