塑料外殼注射模具設計2

塑料外殼注射模具設計2,塑料,外殼,注射,模具設計 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 目錄 摘要 1 前言 2 1、塑料外殼塑件的工藝分析 3 1.1塑件成形工藝分析 3 1.2塑件要求 3 1.3塑件成形工藝參數(shù)確定 4 1.4設計時應考慮的問題 4 2、模具基本結(jié)構 5 2.1確定成形方法 5 2.2型腔布置 5 2.3確定分型面 6 2.4選擇澆注系統(tǒng) 7 2.5脫模機構設計 12 2.6模具結(jié)構形式 13 3、選擇成形設備及模架選擇 14 3.1注射工藝參數(shù)計算 14 3.2模架結(jié)構 17 3.3模架安裝尺寸校核 19 4、模具結(jié)構尺寸的設計計算 20 4.1模具結(jié)構設計計算 20 4.2模具的導向結(jié)構 22 4.3 推出機構的設計 23 5、模具加熱、冷卻系統(tǒng)計算 25 5.1模具加熱 25 5.2模具冷卻 25 6、模具總裝圖及模具的裝配、試模 28 6.1模具總裝圖及模具的裝配 28 6.2模具的安裝試模 29 結(jié)束語 33 致謝 34 參考文獻 35 摘要 本設計是“塑料外殼”的模具設計與制造的全部，根據(jù)大量的圖書參考得出了先從那下手的。具體的就是設計內(nèi)容是從零件的工藝分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設計的大體思路。開始是從零件的材料選擇，接下是成型參數(shù)、密度、收縮率的確定，模具種類與模具設計的關系、塑件的尺寸精度與結(jié)構、注射機的選擇、模具設計有關尺寸的計算（包括模具行腔型芯的計算及其公差的確定）、澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，為保了保證塑件表面質(zhì)量采用點澆口，因此選用雙分型面注射模，點澆口自動脫模結(jié)構。模具的型腔采用一模四腔平衡布置，澆注系統(tǒng)采用點澆口成形，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)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。注塑機參數(shù)的校核、模具結(jié)構設計、模具冷卻、加熱系統(tǒng)計算、注射模標準件的選用及總裝技術要求等內(nèi)容。 關鍵詞： 塑件 注射模 硬聚氯乙烯 前言 隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領域的應用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。技術要求也越來越高。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國民經(jīng)濟的基礎設備，是衡量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標志。被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)”。 過去在我國工業(yè)中，模具長期未受到重視。改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表、汽車等行業(yè)進入大批量生產(chǎn)，模具行業(yè)有了一定的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領域的應用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關系越來越緊密，如我們使用的電腦、手機、汽車等產(chǎn)品都要依靠模具。我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，取得了巨大進步，但是我們也要清醒地看到，我國模具工業(yè)總體水平比工業(yè)發(fā)達國家要落后15～20年，這與我國制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大；我們的企業(yè)技術裝備還比較落后，勞動生產(chǎn)率也較低；模具生產(chǎn)專業(yè)化、商品化、標準化程度也不夠高；模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進口，產(chǎn)品結(jié)構調(diào)整的任務很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等?？梢?，我國模具工業(yè)的發(fā)展任重而道遠。 從今年開始，我國將進入實施國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的第十一個五年規(guī)劃期，我國模具工業(yè)的發(fā)展也將進入一個關鍵時期。在這一時期，我們模具行業(yè)的主要任務是，在黨中央關于把我國建設成為創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略思想指引下，進一步推進改革，調(diào)整結(jié)構，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國模具工業(yè)在整體上再上一個新臺階。我們要共同努力來實現(xiàn)這個目標。 讓我們共同努力，為不斷提升模具制造水平，振興我國裝備制造業(yè)，為實現(xiàn)把我國建設成為制造業(yè)強國的宏偉目標而奮斗。 1、塑料外殼塑件的工藝分析 1.1塑件成形工藝分析 產(chǎn)品名稱：塑料外殼 產(chǎn)品材料：UPVC 硬聚氯乙烯 產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn) 塑件尺寸：如零件圖所示。 塑件質(zhì)量：塑料的收縮率及密度的確定 表1.1材料性能參數(shù) 材料 代號 密度 （kg.m-3） 收縮率 （%） 模具溫度 （℃） 注射壓力P注 （Mpa） 最大不溢料間隙/mm PE 940-960 1.5-3.6 60-70 60-100 0.02 PP 900-910 1.0-2.5 80-90 70-100 0.03 ABS 1030-1070 0.3-0.8 50-80 60-100 0.04 PVC 1380 0.6-1.5 30-60 80-130 0.03 該產(chǎn)品材料為硬聚氯乙烯,查產(chǎn)品說明得知其密度為1.35—1.45g/cm3,收縮率為0.2% --0.4%，計算出其平均密度為1.4 g/cm3,平均收縮率為0.3%。 通過計算塑件的體積 (計算過程從略。) 塑件的重量 式中： ρ——塑料密度。 澆注系統(tǒng)體積 澆注系統(tǒng)重量 故 故 塑件顏色：黑色、白色、蘭色、銀白色等各種顏色 1.2塑件要求 （1）塑件材料特性：硬聚氯乙烯不含或含有少量增塑劑，它的機械強度高，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能、對酸堿的抵抗能力極強，化學穩(wěn)定性好，價格低廉，但成形比較困難，耐熱性不高。 （2）塑件材料成形性能：它的流動性差，過熱時極易分解，所以必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑并嚴格控制成形溫度及溶料的滯留時間。成形溫度范圍小，必須嚴格控制料溫，模具應有冷卻裝置；采用帶預塑化裝置的螺桿式注射機。模具澆注系統(tǒng)應粗短，澆口截面宜大，不得有死角滯料。模具應冷卻，其表面應鍍鉻。 1.3塑件成形工藝參數(shù)確定 查塑《料模具設計手冊》得塑料成形的工藝參數(shù)： 模具溫度：30℃--60℃ 噴嘴溫度：150℃--170℃ 料筒溫度：前段溫度：170℃--190℃ 中段溫度：165℃--180℃ 后段溫度：150℃--160℃ 注射壓力：80—130MPa 保壓壓力：40--60 MPa 塑化形式：螺桿式 噴嘴形式：通用式 注射時間：2—5S 保壓時間：15—40S 冷卻時間：15—40S 成形周期：40—90S 1.4設計時應考慮的問題 1.合理使用穩(wěn)定劑、潤滑劑等各種添加劑改善樹脂工藝性能和制品使用性能，成形前進行預熱。 2.流道和澆口的設計應考慮盡量減少阻力。 3.采用不銹鋼制做型腔或采用鍍鉻進行型腔表面耐腐蝕處理。 2、模具基本結(jié)構 2.1確定成形方法 制品為薄壁件，內(nèi)腔相對較深且有一定的精度要求。該模具采用點澆口，并設計了點澆口自動切斷脫落機構。 2.2型腔布置 型腔數(shù)目的多少應于下列條件的關系來決定： 1.塑件尺寸精度 型腔數(shù)越多時,精度也相對地降底。這不僅由于型腔加工精度的參查，也由于熔體在模具內(nèi)的流動不均所致。所以精密塑件不能用多腔模成形。按照我國SJ1372-78標準中規(guī)定的1、2級超精密級塑件，只能一模一腔，當尺寸數(shù)目少時（形狀簡單）可以一模一腔。3、4級的精密級塑件，最多一模四腔。 2.模具制造成本 多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)比。四腔模并不是單腔模的四倍。因此，從塑件成本中所占的模具費比例來看，多腔模比單腔模要低。 3.注射成形的生產(chǎn)效益 多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟效益高。但是多腔模所使用的注射機大，每一注射循環(huán)期長而維持費用高。所以要從最經(jīng)濟的條件上考慮一模的腔數(shù)。 4.制造難度 多腔模的制造難度比單腔模大。當其中某一腔先循環(huán)（或磨損超差）時，應立即停機維修，影響生產(chǎn)。 每一模的腔數(shù)的決定，原則上應由需方?jīng)Q定。但有時卻要求模具制造者決定。 由于該塑件較大，所以模具采用一模四腔結(jié)構，澆口形式采用點澆口，由于塑件較大，所以采用四點進料，以利于充滿型腔。 根據(jù)設計需要可知：由于該塑件形狀較簡單，質(zhì)量較小，且需要大批量生產(chǎn)所以模具采用一模四腔結(jié)構，平衡布置，澆口形式采用點澆口四點進料，這樣模具尺寸較小，制造加工方便，利于充滿型腔，塑件質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，塑件成本低。型腔的排列根據(jù)模具的形狀及尺寸排列，其排列方法如下圖所示： 圖2.1型腔的分布 2.3確定分型面 選擇分型面時的考慮方向： 〈1〉塑件開模后留在動模上 〈2〉分型面的痕跡不影響塑件的外觀 〈3〉澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 〈4〉推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 〈5〉使塑件易于脫模 分型面設計： 分型面溢料是熱固性塑料注射模的突出問題。因此要求減少接觸面積，增加接觸壓力，以改善塑料溢邊問題。型腔周圍外部的平面凹下0.5—1.0mm。分型面上不允許有孔穴或凹坑，表面硬度在HRC30以上。 圖2.2分型面的選擇 排氣槽設計： 熱固性塑料在固化時會放出大量的氣體物質(zhì)，易阻塞縫隙，所以必須開設專用排氣槽。排氣槽深度為0.1—0.3mm，寬5—10mm，距型腔6mm以外可加深到8mm。當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能順利地排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫式表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化，為此設置排氣槽是很有必要的，通常排氣槽設計有多種方式，通過對模具型腔的研究，采用利用配合間隙排氣的方式為最優(yōu)，因為在分型面與模板間的配合間隙進行排氣，間隙值為0.03。 2.4選擇澆注系統(tǒng) 1.主流道的設計： 主流道是指連接注射機噴嘴與分流道或型腔（單腔模）的進料通道。負責將塑料熔體從噴嘴引入模具，其形狀、大小直接影響塑料的流速及填充時間。在臥式或立式注射機用的模具中，主流道垂直與分型面，通常作在淬硬澆口套內(nèi)，為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出，需將主流道設計成圓錐形，具有@=2度-6度的錐角，內(nèi)壁為Ra0.8um以下的表面粗糙度，小端直徑應大于噴嘴直徑約0.5-1mm，凹坑半徑R也應比噴嘴頭半徑大1-2mm，以便凝料順利拔出。澆口套大端高出定模面H=5-10mm，起定位作用，與注射機定模板的定位孔呈間隙配合。為了拆卸更換方便，模具的定位圈常與澆口套分開設計。 主流道直徑計算的經(jīng)驗公式： 由文獻[8] 式[2.1] 式中 ——主澆道大頭直徑 ——流經(jīng)主澆道的熔體體積 注射量為 94 ——因熔體材料而異的常數(shù) 塑料種類 PS PE/PP PA UPVC POM CA K值 2.5 4 5 1.5 2.1 2.25 故 所以主流流道的大頭直徑確定為8.93mm 主流道設在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機噴噴嘴在同一軸線上，主流道襯套的材料常用T8A、T10A制造，熱處理后硬度為50—55HRC。主流道襯套與定模板采用H7/m6的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用H9/m9的過渡配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會產(chǎn)生軸向定位移動，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。主流道襯套與定位環(huán)的尺寸如下： 表2.1主流道襯套與定位環(huán)的尺寸 16 20 25 30 d 注射機噴嘴直徑+（0.5～1） D 與注射機定位孔間隙配合 SR 注射機噴嘴球面半徑+（1～2） 主流流道的大頭直徑確定為8.93mm ，因為小端直徑比注射機噴嘴直徑大（0.5-1） ，由注射機的選擇知注射機噴嘴直徑為3mm ，所以可得主流道小端直徑為5mm ，主流道錐度一般取，根據(jù)設計計算可知錐度為4o ,所以符合主流道的選取范圍。 主流道襯套圖（出自刀量模具設計簡明手冊P221） 圖2.3主流道襯套圖 2.分流道及平衡布置 分流道是主流道和澆口之間的進料通道。其作用是通過流道截面及方向變化使熔料平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向，并均衡分配給各個型腔（多型腔模）。常見分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。其中圓形截面分流道的比表面積最小，但需開設在分型面兩側(cè)，且對應兩部分須吻合，加工不方便；梯形及U形截面分流道加工較容易，且熱量損失和流動阻力均不大，為最常用形式；半圓形和矩形截面的分流道則因比表面積較大不常采用。 分流道截面尺寸視塑件尺寸、塑料品種、注射速率以及分流道長度而定。要求分流道截面尺寸應滿足良好的壓力傳遞和保證合理的填充時間。通常圓形截面分流道的直徑為2-12mm；對流動形較好的聚丙烯、尼龍等塑料，在分流道長度很短時，直徑可小到2mm;對流動性較差的聚碳酸酯、聚砜等可大至12mm；而對多數(shù)塑料，常取5-6mm。梯形截面分流道尺寸可按以下比例選?。篽=(2/3)b1,b2=(3/4)b1,其中b1根據(jù)成型條件和模具結(jié)構確定，b1=5-10mm.U型截面分流道深度h=2r(r以圓弧半徑)，斜角@=5℃-10℃。分流道長度Lf通常為主流道大端直徑的1-2.5倍，一般取8-30mm。分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取Ra1.25-Ra2.5um。 分流道的平衡布置 ：多型腔模具應盡量均衡布置型腔，使熔融塑料幾乎同時到達每個型腔的進料口，這樣，塑料到每個型腔的壓力和溫度是相同的，塑件的品質(zhì)理應相同，如果各個型腔的分流道長短不同，則原端型腔處的壓力與溫度較底，塑件可能形成較明顯的熔接痕，甚至塑料可能填充不足。當分流道采用平衡式布置有困難時，可使遠端型腔的進料口比近型腔的進料口稍大，即加大進料口的寬度或深度，以求各塑件品質(zhì)接近。對于流動性差的塑料，要避免采用非平衡式分流道。 分流道的長度應盡可能的短，少彎折的減少壓力損失和熱量損失；分流道的表面粗糙度為R <1.6m;其截面形狀和特征比較如下表： 表2.2截面形狀和特征的比較 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 通過以上兩截面形狀的對比，顯然圓形截面形狀效果最佳，但其加工較難，為此選用梯形截面形狀。 由[文獻8] 公式[2.2] 分流道計算經(jīng)驗公式 式中 b—梯形大底邊寬度，mm m—塑件的質(zhì)量，g L—分流的長度,mm h—梯形的高度，mm 故 梯形分流的側(cè)面斜角常取5o—10o，此取斜角為10o ，底部以圓角相連。 如圖梯形分流道的截面尺寸及圖形 圖2.4梯形截面形狀 3.澆口的設計 澆口又稱進料口是分流道與型腔之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分，它使塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，以利于迅速充滿型腔，同時還起封閉型腔防止熔體倒流的作用，并在成型后使?jié)部谀吓c塑件易于分離。 澆口的設計與塑料性能、塑件形狀、截面尺寸、模具結(jié)構及注射工藝參數(shù)等有關?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進入并充滿型腔，同時在充滿后能適時冷卻封閉，因此澆口的截面要小、長度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料，對于多澆口單型腔模具，澆口既能用來平衡進料又能用以控制熔合紋在塑件中的位置。 澆口的理想尺寸很難計算，一般可根據(jù)經(jīng)驗估算，澆口斷面積約為分流道斷面積的3%--9%，斷面形狀常為矩形或圓形，澆口的長度約為1--1.5mm。在設計澆口是往往先取較小的尺寸值，以便在試模后逐步加以修正。 由[文獻8] 公式[2.3] 點澆口的直徑以下式計算： 式中 ------點澆口直徑 -------系數(shù) ------以塑件壁厚而異的系數(shù) -----型腔表面積(等于V/t) 。 表2.3點澆口尺寸參數(shù) 塑件厚度 塑料種類 由公式得出點澆口的直徑為： 澆口位置的選擇： 盡量縮短流動距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應減少熔痕；有利于型腔氣體的排出。所以，塑件的澆口選擇在塑件的壁厚處，由于大塑件所填充塑料多，這樣可以提高充模速度。 2.5脫模機構設計 由于塑件的材料工藝性能好，而且外殼壁較厚形狀不易變形，所以采用推桿推出機構即可。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。 由文獻[29] 式[2.5] 脫模力可用下式計算： 式中 ——脫模力，單位N ——型芯的脫模斜度，單位（。）該模具為40 ——塑件包容型芯的面積，單位為m 該模具為6x10 m ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，通常取為0.1～0.3 取0.2 ——塑件對型芯的單位面積上的包緊力，模外冷卻時 故： 復位零件，為了使推出元件合模后能回到原來的位置，在設計時應考慮推出機構的復位，推出 機構中常用的復位零件有復位桿和彈簧，對于本模具的形式和結(jié)構的綜合考慮，選用復位桿推出機構。 抽芯距的確定：抽芯距s是將型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置，型芯（滑塊）所需要移動的距離，其值可用下式計算： ——型芯成型部分的深度 單位為 故 2.6模具結(jié)構形式 模具結(jié)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40mm，方便取出制件。 3、選擇成形設備及模架選擇 根據(jù)塑料制品的體積或重量查塑料設計手冊附錄5的附表5-3或查有關手冊選定注塑機型號為： 注塑機的參數(shù)如下： 注塑機最大注塑量: 鎖模力： 注塑壓力： 最小模厚： 開模行程： 最大開距： 頂出行程： 注塑機定位孔直徑： 噴嘴前端孔徑： 噴嘴球面半徑： 注塑機拉桿的間距： 3.1注射工藝參數(shù)計算 （1）注射量： 注射機標稱注射量有兩種表示方法，一是用容量（cm3）表示，一是用質(zhì)量（g）表示。國產(chǎn)的標準注射機的注射量均以容量表示。 設計模具時，必須使在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量，在注射機額定注射量的80% 以內(nèi)。 在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)塑料熔體的容量或質(zhì)量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量或質(zhì)量之和，即：由文獻[29] 式[3.1] 式中 ----一個成型周期內(nèi)所需注射的塑料容積或質(zhì)量 -----------型腔數(shù)目； ------單個塑件的容量或質(zhì)量 ------澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量或質(zhì)量 故應使: 式中---------注射機額定注射量 由上式推出計算型腔數(shù)公式： 選用的注塑機最大注塑量應是： 式中： ——注塑機的最大注塑量，單位g。 ——塑件的體積，單位g，該產(chǎn)品 ——澆注系統(tǒng)體積，單位g，該產(chǎn)品 故 而我們選定的注塑機注塑量為：94(g) 所以滿足要求。 (2)型腔壓力： 由文獻[29] 式[3.2] 注射機注入的塑料熔體流經(jīng)噴嘴、流道、澆口和型腔，將產(chǎn)生壓力損耗，一般型腔內(nèi)平均壓力僅為注射壓力P0的1/4----1/2，即： 模腔平均壓力通常為20---40，隨塑料流動性的大小、塑件形狀的復雜程度與精度要求的不同，成型時型腔內(nèi)的壓力不同。當成型流動性差、形狀復雜、精度要求高的塑件時，應取較高的模腔壓力。成型一般塑件時，模腔壓力為24---34,對精密塑件則為39---44 (3)鎖模力： 由文獻[29] 式[3.3] 注射時，為防止模具分型面被模腔壓力頂開，必須對模具施以足夠的鎖緊力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料。因此設計模具時應使注射機的鎖模力大于模具將分型面脹開的力,則 式中 -----鎖模力; ----塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力。 注射機可用的安全鎖模力應取注射機額定鎖模力的80%,即: 式中 --------注射機額定鎖模力。 ----分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積(mm2) ——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，（20～40） ——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 3105 mm2 ——注塑機的額定鎖模力 故 我們選定的注塑機為： 滿足要求。 （4）模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 a．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<拉桿面積 模具的長×寬為200×250 < 注塑機拉桿的間距295×295 故滿足要求。 b．模具閉合高度校核 模具實際厚度 H模＝210 mm 注塑機最小閉合厚度 H最小=150 即 H模>H最小 故滿足要求。 （5） 開模行程校核： 我們所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關(如全液壓合模機構的 注塑機)，故注塑機的開模行程應滿足下式： 機 因為 故 滿足要求 ——推出距離，單位mm ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位mm ——注塑機最大開模行程 （6） 型腔壁厚、底板厚度的確定： 根據(jù)經(jīng)驗確定壁厚及底板厚度，具體厚度見模具裝配圖。 3.2模架結(jié)構 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?！吨行⌒湍＜堋窐藴手幸?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： 表3.1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(cè)向抽芯的模具， 也可用于斜滑塊側(cè)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，A2型模型適用于本次模具的設計。 （1） 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：250mm×250mm，再根據(jù)所選取的模架規(guī)格可通過標準模架。表查得上、下模板的厚度為45mm，墊板厚度為68mm。 （2） 塑料注射模具技術要求: 零件的技術要求： 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)先按下表內(nèi)容選用： 表3.2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 取得標準模架的周界尺寸為250*250 澆口套也可選標準件,因為注塑機噴嘴口直徑為φ3,由附錄可選擇進料口直徑為φ3.5的澆口套 2025-AI-30-30-70 模架結(jié)構如下圖所示： 圖3.1模架結(jié)構圖 3.3模架安裝尺寸校核 模具外形尺寸為長240mm寬160mm高250mm,小于注射機拉桿間距和最大模具厚度，可以方便地安裝在注射機上。 4、模具結(jié)構尺寸的設計計算 4.1模具結(jié)構設計計算 表4.1塑件有關尺寸精度等級參數(shù) 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 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，用較低的尺寸精度，查表得： 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、低精度三種查手冊如下表： 表4.2硬聚氯乙烯建議采用精度等級 塑料品種 建議采用精度等級 高精度 一般精度 低精度 硬聚氯乙烯 4 5 6 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。 計算中取硬聚氯乙烯的平均收縮率。公差按照表4.1和表4.2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1/5。 4.1.1型腔徑向尺寸計算 對于塑件 塑件尺寸公差取0.28 式中 ——塑件形狀尺寸 ——塑件的平均收縮率 ——塑件的尺寸公差 —— 模具制造公差 對于塑件 塑件尺寸公差取0.26 對于圓弧 塑件尺寸公差取0.08 4.1.2 型腔深度尺寸計算 對于塑件高度尺寸模具設計，塑件尺寸公差取0.26 式中 ——塑件最高方向最大尺寸 4.1.3型芯徑向尺寸計算 對于尺寸的模具設計，塑件尺寸公差取0.28 式中 ——大塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸 4.1.4型芯高度尺寸計算 對于塑件尺寸的模具設計，塑件尺寸公差取0.32 式中 ——大塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸 4.2模具的導向結(jié)構 當動定模合攏后就構成了型腔，為了保證動定模合攏時的導向機構——合模導向機構。合模導向機構在模具中的作用： 一.定位作用，模具每次合攏時，都有一個唯一的準確方位，從而保證型腔的正確形狀。 二、導向作用，引導動定模正確閉合，避免凸模式型芯先進入型腔而損壞。 三、承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承受單向側(cè)壓力。導向機構主要由導柱和導套組成。 求模具的導柱和導套的配合形式及設計尺寸如下：圖4.1 圖4.1模具的導柱和導套 4.3 推出機構的設計 采用擺快式二級推出機構，確保了制品不發(fā)生推出變形。模具結(jié)構緊湊，工作安全、可靠。 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上將塑件推出的零件；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和模時推遲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(jié)構力求簡單，動作可靠，不發(fā)生誤動作，和模時要正確復位。， 對于大塑件而言，因為其內(nèi)型腔有兩個圓孔，所以使用一般的推桿推出機構、推板推出機構等滿足不了塑件脫模的要求，為此大塑件的脫模方式采用側(cè)陷槽脫出機構，側(cè)陷槽是指塑件在非開模方向上的凸出或凹進部位，這些部位在脫模時必須采用特殊的方法，推出側(cè)凹陷機構分為用成形嵌件推出，用內(nèi)傾滑塊脫出，用內(nèi)斜銷及滑塊脫出等多中方式。根據(jù)本模具的成型特點考慮，使用內(nèi)傾滑塊脫出機構，因為其可用滑動的傾斜推桿推出。在大塑件的另一端用一個推桿將其推出，而對于小塑件來說，將設置四個推桿，其中兩兩相同各在一側(cè)，這樣可以平衡其受了力，更好的將塑件推出。 5、模具加熱、冷卻系統(tǒng)計算 5.1模具加熱 當注射成形工藝要求模具溫度在80℃以上時，模具必需有加熱裝置，由于UPVC注射成形工藝要求模具溫度在20—60℃，因此模具中不用設置加熱裝置即可滿足需要。 5.2模具冷卻 冷卻回路的設計應做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導的熱量,使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi),并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通,無滯留部位。 5.2.1冷卻回路所需的總面積計算 由文獻[3] 式[5.1] 冷卻回路所需總表面積可按下式計算 式中 ---冷卻回路總表面積， ----單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量， ---單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，，值可查表； ----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，℃ 。 UPVC成形時放出的熱量 故 由文獻[3] 式[5.2] 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， ----冷卻水的流速，; -----冷卻水孔直徑, -------與冷卻水溫度有關的物理系數(shù)， 值查表10.1 表5.1水的值與其溫度的關系 平均水溫/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.05 故 5.2.2 冷卻回路的總長度的計算 由文獻[3] 式[5.3] 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，。 故 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14mm，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。平均壁厚為2mm時，水孔直徑可取10——14mm。本模具取10mm 。所以由模具的長度可知需要排布4根水道才滿足冷卻水道長度要求。 冷卻水道排布如5.1圖： 5.1圖冷卻水道排布 5.2.3冷卻水體積流量的計算 塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空氣中的模具熱量及模具傳給注射機熱量的差值，即為用冷卻水擴散的模具熱量。假如塑料樹脂在模內(nèi)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 由文獻[3] 式[5.4]式計算： 式中 -------冷卻水體積流量，; -------單位時間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量，; --------單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)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，℃ 。 故： 6、模具總裝圖及模具的裝配、試模 6.1模具總裝圖及模具的裝配 模具的裝配要求： 表6.1總裝技術要求如表 條目編號 條目內(nèi)容 1 定模（式定模板）與動模（式動模應板）安裝平面的 平行度按GB/T12555.2和GB/T125556.2規(guī)定 2 導柱、導套對定、動模安裝面（式定、動模座半安裝 面）的垂直度按GB/T12555.2和GB/T125556.2 3 模具所有活動部分應保證位置準確動作可靠，不得有 歪斜和卡滯現(xiàn)象。要求固定的零件不得相對竄動 4 塑件的嵌件或機外脫模的成形零件在模具上安放位 置應定位準確、安放可靠，具有防止錯位措施 5 流道轉(zhuǎn)接處應光滑圓弧連接、鑲拼處應密合，澆注系 統(tǒng)表面粗糙度為Ra≤0.8um 6 熱流道模具，其澆注系統(tǒng)不允許有樹脂泄露現(xiàn)象 7 滑塊運動應平穩(wěn)，合模后鑲塊應壓緊，接觸面積不少 于3/4，開模后定位準確可靠 8 合模后分型面應緊密結(jié)合，成形部位的固定鑲件配合處應緊密貼合，其間隙應小于塑料的額最大不落料間 隙，其值應符合如下規(guī)定： 塑料流動性 好 一般 較差 塑料間隙/mm ＜0.03 ＜0.05 ＜0.08 9 冷卻加熱（不包括電加熱）系統(tǒng)應暢通，不應有泄漏 現(xiàn)象 10 氣動式液壓系統(tǒng)應暢通，不應有泄漏現(xiàn)象 11 電氣系統(tǒng)應絕緣可靠，不允許有漏電式短路現(xiàn)象。 12 在模具上裝有吊環(huán)螺釘時，應用符號GB825的規(guī)定。 13 分型面上應盡可能避免有螺釘式銷釘?shù)拇┛?，以免積 存溢料。 6.2模具的安裝試模 6.2.1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(diào)整，使之處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 6.2.2模具的安裝及調(diào)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程。 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(cè)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(cè)，以免操作不方便。 模具在注射機上的固定多采用螺釘、壓板的形式，一般每側(cè)采用4---8塊壓板，對稱布置。 模具安裝于注射機上之后，要進行空循環(huán)調(diào)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。 6.2.3試模 (1)加入原料: 原料的品種、規(guī)格、牌號應符合產(chǎn)品圖樣中的要求,成形性能應符合有關標準的規(guī)定。原料一般要預先進行干燥。 (2)調(diào)整設備: 按照工藝條件要求調(diào)整注射壓力、注射速度、注射量、成形時間、成形溫度等工藝參數(shù)。 (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(diào)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(jié)果填入試模記錄卡,并保留試模的樣件。 表6.2試模過程中容易出現(xiàn)的缺陷及原因 缺陷/原因 制件不足 溢邊 凹痕 銀絲 熔接痕 氣泡 裂紋 饒曲變形 料筒溫度太高 √ √ √ √ √ 料筒溫度太低 √ √ √ 注射壓力太高 √ √ √ 注射壓力太低 √ √ √ √ 模具溫度太高 √ √ 模具溫度太低 √ √ √ √ √ 注射速度太慢 √ 注射時間太長 √ √ √ 注射時間太短 √ √ √ 成形周期太長 √ √ 加料太多 √ 加料太少 √ √ 原料含水分過多 √ 分流道或澆口太小 √ √ √ √ 模穴排氣不好 √ √ √ 制件太薄 √ √ 制件太厚或變化大 √ √ √ 注射機能力不足 √ √ √ 注射機鎖模力不足 √ 6.2.4檢驗 通過試?？梢詸z驗出模具結(jié)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(chǎn)。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(diào)整、再試模，使模具和生產(chǎn)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(jié)束語 畢業(yè)設計是我學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的給塑料外殼的設計與制造，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際模具設計與制造問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 雖然畢業(yè)設計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設備的選用標準，模具的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求。 在設計過程中一些模具的設計讓我很頭痛，原因是由于本身設計受到模具圖本身的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識到：要向更完美的進行一次設計，與其他專業(yè)人才的交流溝通是很有必要的，這其中也包括更好的理解模具市場的各種要求，更要從祖國的高度看待一些大局上的問題更好的處理各種矛盾。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿了信心。 致謝 "功夫不負有心人",經(jīng)過兩周緊張而又忙碌的搜集整理和兩周的精心設計，整整一個月的時間總算沒有白費，我們的畢業(yè)設計作品終于有所成效了。 首先，在畢業(yè)設計順利完成之時，我僅代表我自己向我們的指導老師任艷霞老師獻上我由衷的謝意?？梢哉f沒有任艷霞老師的悉心教誨與輔導；沒有任老師不厭其煩的講解和孜孜不倦的教導，我們的畢業(yè)設計也不可能這樣順利的完成！ 同時，在即將完成學業(yè)走向社會的時刻，向三年來給予我關心幫助，傳教授頁的老師們表達誠摯的謝意，感謝他們?nèi)陙頍o微不至的關懷 ；感謝他們不僅在傳授知識的同時，也教會我們做人的道理。 轉(zhuǎn)眼三年的大學生活就要結(jié)束，我們也將步入社會開始自己新的生活。通過這段時間做論文，我深深的感到自己在學校所學到的書本上的知識，還遠不能滿足自己以后的需要。雖然自己將要告別學生生活，但自己在以后的工作中還要更加努力的學習。我堅信三年的大學學習、生活，將成為我人生中的一筆寶貴的財富。 我在做論文的過程中得到了各任課老師的指導與教誨、輔導，才使我順利的完成了論文。感謝老師的辛勤勞動。，再次感謝我們的指導老師在百忙之中給予我們作品的悉心指點與幫助。感謝她為我們指點迷律、出謀劃策。 最后，由衷地感謝各位老師在百忙中對本設計論文進行審閱，提出寶貴意見，這些意見和建議都將給設計極大的幫助，并利于以后的工作和學習。同時，也感謝我們的這組的成員在這次設計中給予我的幫助！謝謝！同時在寫論文的過程中參考了大量的參考文獻，再次向作者表示感謝！ 參考文獻 [1] 捧建聲、秦曉剛.《模具技術問答》.北京：機械工業(yè)出版社，1996 [2] 王永平.《注塑模具設計經(jīng)驗點評》.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [3] 齊衛(wèi)東.《塑料模具設計與制造》.北京：高等教育出版社，2004 [4] 閻亞林.《塑料模具圖冊》.北京：高等教育出版社，2004 [5] 徐佩弦.《塑料件設計》.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001 [6] 編寫組.《塑料模具設計手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，1985 [7] 陳錫棟、周小玉.《實用模具技術手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [8] 屈華昌.《塑料成形工藝與模具設計》.北京：高等育出版社，2001 [9] 成都科技大學等合編《塑料成形模具》.北京：中國輕工業(yè)出版社，1994 [10] 機械電子工業(yè)部編著《模具結(jié)構與設計基礎》.北京：機械工業(yè)出版社，1993 [11] 蔣繼宏.《注射模具典型結(jié)構100例》.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001 [12] 申開智.《塑料成型模具（第二版）》.北京：中國輕工業(yè)出版社，2003 [13] 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