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摘 要
模具產(chǎn)業(yè)日新月異，隨著模具工藝的改善和逐步的精簡(jiǎn)，模具向著產(chǎn)業(yè)化方向進(jìn)一步發(fā)展。日趨完善的產(chǎn)業(yè)鏈促使模具向著規(guī)?；夯较虬l(fā)展。這推動(dòng)了一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括：上游產(chǎn)業(yè)（一些原材料產(chǎn)業(yè)），中游產(chǎn)業(yè)（模具生產(chǎn)）和下游產(chǎn)業(yè)(模具的消費(fèi)產(chǎn)業(yè))。
本文通過(guò)用CAD/CAM軟件對(duì)文件盒進(jìn)行注塑模具的設(shè)計(jì)。先用SolidWorks對(duì)塑件進(jìn)行3D建模，考慮到塑件的工作環(huán)境和材料經(jīng)濟(jì)性，此處文件盒選用聚丙烯（PP塑料），在確認(rèn)過(guò)模具的結(jié)構(gòu)后用CAD軟件繪制模具的總裝圖和重要零件圖。
對(duì)于注塑機(jī)的選擇，參照《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》一書(shū)中的選擇方式，先選出
注塑機(jī)XS-ZY-500，再對(duì)注射機(jī)進(jìn)行參數(shù)校核。
通過(guò)本篇設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中的設(shè)計(jì)，通過(guò)圖紙和零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的問(wèn)題，從而能夠準(zhǔn)確地指導(dǎo)生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞： 注塑模；文件盒；定距斜推出機(jī)構(gòu)
Abstract
Mold industry with each passing day, as the improvement of the mold process and gradually streamlining, mold to the further development of industrialization of direction. Improvement towards large-scale clustering of industrial chain to die. It promotes the development of an industry, including: the upstream industry (some raw materials industry), middle (mold production) and downstream industry consumption industry (mould).
In this paper, by using CAD/CAM software for injection mold design file box. With SolidWorks 3 d modeling was carried out on the plastic parts, considering the plastic pieces in the working environment and material economy, where the file box choose polypropylene (PP) plastic, after confirm the structure of the mould CAD software draw the final assembly drawing mould and important part drawing.
For the choice of injection molding machine, reference book of plastic forming technology and die design of choice, to choose first XS-ZY-500,The injection machine parameters checking again.
Through this design the design specification, and by drawing and parts of the structure of the design and calculation, the product can be found in a timely manner, so that they can accurately guide the production, so as to improve production efficiency.
Keywords: Injection molding;File box;Distance inclined to launch
1
目錄
目 錄
摘要
Abstract IV
1 緒論
1.1 模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 1
1.2 模具生產(chǎn)在國(guó)民生產(chǎn)中的地位 1
1.3 模具生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.4 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 2
2 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
2.1 塑件工藝分析 3
2.1.1 塑件形狀與尺寸 3
2.1.2 塑件的精度 4
2.1.3 材料特性 4
2.2凹凸模的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) 6
2.2.1 凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.2.2 凹凸模的尺寸計(jì)算 7
2.3模具的冷卻和排氣系統(tǒng)的確認(rèn) 8
2.4 分型面設(shè)計(jì) 10
2.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
2.6分流道的設(shè)計(jì) 12
2.7加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12
2.7.1加熱裝置的設(shè)計(jì) 12
2.7.2冷卻裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
2.8其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14
2.8其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12
2.8.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12
2.8.2脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14
3 注射機(jī)校核 15
3.1 模架的選定 15
I
3.2初定注塑機(jī) 15
3.3 最大注塑量的校核 16
3.4 鎖模力的校核 17
3.5模具與注射機(jī)的安裝校核 17
3.6 模具厚度校核 17
3.7 開(kāi)模行程校核 18
結(jié)論 19
參考文獻(xiàn) 20
致謝 21
II
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 模具的供求與產(chǎn)業(yè)鏈
模具產(chǎn)業(yè)日新月異，隨著模具工藝的改善和逐步的精簡(jiǎn)，模具向著產(chǎn)業(yè)化方向進(jìn)一步發(fā)展。日趨完善的產(chǎn)業(yè)鏈促使模具向著規(guī)模化集群化方向發(fā)展。這推動(dòng)了一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括：上游產(chǎn)業(yè)（一些原材料產(chǎn)業(yè)），中游產(chǎn)業(yè)（模具生產(chǎn)）和下游產(chǎn)業(yè)(模具的消費(fèi)產(chǎn)業(yè))。
1.2 模具生產(chǎn)在國(guó)民生產(chǎn)中的地位
隨著模具工業(yè)的產(chǎn)生，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中扮演著越來(lái)越重要的角色。相較于沿襲了千年的切削加工生產(chǎn)，模具生產(chǎn)的出現(xiàn)大大降低了物料的浪費(fèi)，同時(shí)代替了一些不可再生資源的消耗。模具成型后大大提高了生產(chǎn)效率，降低了模具生產(chǎn)中的器件損耗，降低模具生產(chǎn)的成本。
生活中隨可見(jiàn)的模具成型制品，70%以上的機(jī)械如拖拉機(jī)，汽車(chē)和儀表零件等；80%以上的塑料制品日用五金，都是采用模具成型技術(shù)生產(chǎn)的，由此可見(jiàn)模具生產(chǎn)已經(jīng)適應(yīng)規(guī)?；拇笊a(chǎn)，加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代和技術(shù)革新，并縮短試制周期，進(jìn)而快速搶占消費(fèi)市場(chǎng)。無(wú)怪乎美國(guó)將之視為“不可估量其力量的產(chǎn)業(yè)”，而日本也稱(chēng)其為“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。
1.3 模具工業(yè)未來(lái)的的發(fā)展方向
隨著模具下游產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)模具的需求將進(jìn)一步增加，其中塑料件以其質(zhì)輕易加工的特點(diǎn)，需求的比重增加的尤為明顯。
據(jù)了解，近年來(lái)，我國(guó)塑料模具發(fā)展迅速。就目前來(lái)看，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%，在模具進(jìn)出口中所占據(jù)的比重高達(dá)50～70%.隨著中國(guó)機(jī)械、汽車(chē)、家電、電子信息和建筑建材等國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，這一比例還將持續(xù)提高。
1.4 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容
在本篇設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，主要從塑件的工藝性和選材的工藝性角度開(kāi)始分析產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)方面，主要對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和原理進(jìn)行說(shuō)明，并通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算加以驗(yàn)證和校核。具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)：凹凸模的結(jié)構(gòu)和尺寸的確認(rèn)和校核、分型面的確認(rèn)和分析其合理性、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和裝配、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)校核，脫模機(jī)構(gòu)和注塑機(jī)得選用和校核等。最后在所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完后，進(jìn)行模具的動(dòng)模和定模分析，驗(yàn)證了模具的最大開(kāi)模距離。
本說(shuō)明書(shū)參照了《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》一書(shū)中的注塑模成型的一些工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)編寫(xiě)，同時(shí)，在計(jì)算論證時(shí)使用的公式也是引用自參考文獻(xiàn)。
2 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 塑件工藝性分析
2.1.1 注塑件結(jié)構(gòu)和尺寸定義
結(jié)合市面上的文件盒特性對(duì)文件盒的結(jié)構(gòu)外形做了如下設(shè)計(jì)，如圖2.1.1
圖2.1.1文件盒的三維圖
2.1.2 塑件的精度
注塑件的結(jié)構(gòu)尺寸為L(zhǎng)168mm×Φ136mm×H30mm，內(nèi)圓直徑122mm，外壁直徑128mm，詳細(xì)尺寸對(duì)照?qǐng)D2.1.2，因?yàn)槲磳?duì)表面粗糙度做要求，對(duì)照下圖2.1.3和2.1.4，所以精度等級(jí)取MT3級(jí)。
2.1.3 材料特性
參考了市面上目前真在使用的注塑文件盒的材料，所以文件盒的材質(zhì)選用pp材料。PP塑料為高結(jié)晶聚合物，在常用塑料中是密度最小的為0.91kg/m3。在日常通用的塑料中PP材料是耐熱性最好的，他的熱變形溫度在80-100℃之間，且能夠置于沸水中煮。同時(shí)具有較強(qiáng)的耐應(yīng)力開(kāi)裂性，被稱(chēng)為“百折膠”。
PP材料在加熱成形時(shí)有以下特點(diǎn)：
1）能產(chǎn)生結(jié)晶料，具有較小吸濕性，該種材質(zhì)的熔體在熔融狀態(tài)下會(huì)發(fā)生破裂，長(zhǎng)期與金屬共存時(shí)容易被分解。
2）流動(dòng)性好，但同時(shí)收縮范圍和收縮值較大，容易導(dǎo)致縮孔凹痕和變形等缺點(diǎn)。
3）散熱性較好，但同時(shí)降溫速度快對(duì)成型溫度影響較大，故而要控制好成型溫度不宜過(guò)高也不宜過(guò)低，否則當(dāng)溫度低于50℃時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致塑件表面不光滑，有凹坑1--，有流痕和熔接不良；同時(shí)也不能讓溫度過(guò)高，當(dāng)溫度高于90℃時(shí)，塑件又容易發(fā)生翹曲變形。
4）塑料壁的部分料層需均勻，避免塑件上出現(xiàn)尖叫和缺膠從而造成應(yīng)力集中。
PP材料的加工工藝分析
PP材料在熔融狀態(tài)具有良好的流動(dòng)性，具有良好的成型性能，且隨著切削速度的提高PP材料的熔體粘性明顯下降，同時(shí)因?yàn)榉肿尤∠蚨雀邚亩鴮?dǎo)致較高的收縮率。
PP材料的加工溫度在200-300之間為宜，當(dāng)溫度高于310℃時(shí)PP材料開(kāi)始分解。因?yàn)镻P材料隨著剪切速度的增大粘度明顯變小的特性，所以通過(guò)提高注射壓力和注射速度從而提高物料流動(dòng)性達(dá)到減少收縮變形和和凹陷的目的。PP材料在加工時(shí)因其本身的性質(zhì)影響故不需干燥。產(chǎn)品出模后，會(huì)因比熱容大而比較燙。
PP材料是結(jié)晶型高聚物，PP顆粒在達(dá)到一定的溫度后才會(huì)開(kāi)始融化。達(dá)到溫度后，再上升個(gè)幾度顆粒迅速融化，變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，因?yàn)槠湔扯容^低，所以適合大型薄壁制品注塑成型。同時(shí)根據(jù)冷卻方法的不同能夠達(dá)到不同的透明度：在空氣中緩慢冷卻時(shí)，會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生的晶粒較大，導(dǎo)致制品的透明度較低；而在水中急冷，則會(huì)因?yàn)闊o(wú)法產(chǎn)生晶體，從而使得塑件呈現(xiàn)透明。因?yàn)镻P材料成型收縮率較大，不太適合制成配合件。
(4) 塑件工藝參數(shù)
PP 塑料的其余參數(shù)如表2-1所示[1]：
表2.1.3 PP塑料參數(shù)
收縮率(/%)
1.0～2.5
密度（/g·㎝-3）
0.9～0.91
注射機(jī)
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（/r·min-1）
30～60
料筒后部（/℃）
160～180
料筒中部（/℃）
180～200
料筒前部（/℃）
200～230
噴嘴（/℃）
180～190
模具（/℃）
40～80
注塑（/MPa）
70～120
保壓（/MPa）
50～60
注塑時(shí)間(/s)
1～5
保壓時(shí)間(/s)
20～50
/冷卻時(shí)間（/s)
15～65
周期(/s)
40～120
2.2 凹凸模零件工作尺寸的計(jì)算
2.2.1 凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 凹凸模的配合[1]
凹模又被稱(chēng)為型腔，用來(lái)成型塑件的外輪廓，其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式凹模、整體嵌入式凹模、鑲拼組合式凹模這幾種。
1)整體式凹模是一塊整體材料加工出來(lái)的，整個(gè)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)拼接縫，但其加工成本高，一般用于加工結(jié)構(gòu)形狀比較簡(jiǎn)單的塑件。
2)整體嵌入式凹模是將結(jié)構(gòu)尺寸較小的整體式凹模與凹模固定板用公差H7/m6配合在一起，能用于大規(guī)模生產(chǎn)中。因?yàn)槭情g隙配合，故而有些時(shí)候要用機(jī)構(gòu)把整體式凹模固定住，通?？蓪⒐潭ò遄龀膳_(tái)階孔或用螺栓和銷(xiāo)固定。
3）鑲拼組合式凹模因?yàn)椴考稚?，不是回一個(gè)整體故而加工方便，對(duì)于一些對(duì)表面要求較高的塑件，也能方便的地對(duì)鑲件表面做拋光研磨處理。鑲件組合式凹模通常用于成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜而尺寸較大的塑件。
2 影響凹凸模工作尺寸的因素：
(1) 塑件收縮率
由于塑料熱脹冷縮的原因，塑件材料在成型冷卻后尺寸將小于模具的型腔尺寸。
(2) 凹凸模加工時(shí)的制造公差
它直接影響塑件的尺寸公差，通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/3～1/6，凹凸模的表面粗糙度取Ra0.5-Ra0.8。
(3) 開(kāi)模與復(fù)位時(shí)凹凸模之間存在磨損
通常凹、凸模的工作尺寸根據(jù)塑件材料的收縮率，凹、凸模零件的制造公差以及磨損量三個(gè)因素共同來(lái)確定的[2]。
2.2.2 凹凸模的尺寸計(jì)算
凹凸模的工作尺寸計(jì)算依據(jù)以上的三種因素來(lái)確定，依次計(jì)算凹凸模的工作尺寸。
(1) 凹模的工作尺寸計(jì)算
凹模是成型塑件的外形的模型零件，其工作尺寸屬于包容尺寸，在使用過(guò)程中會(huì)使包容尺寸逐漸增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸。尺寸公差取上偏差。
凹模的徑向尺寸計(jì)算公式如下式所示：
凹模的深度尺寸計(jì)算公式如下式所示：
上式中
下式為凹模：
(2) 凸模的工作尺寸計(jì)算
凸模是用來(lái)成型塑件內(nèi)部尺寸的，它的工作尺寸即是被包容尺寸，在使用過(guò)程中凸模的磨損回使被包容尺寸逐漸的減小。所以為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
凸模的徑向尺寸計(jì)算公式如下式所示：
凸模的高度尺寸計(jì)算公式如下式所示：
式中
因此：
h
2.3 模具的冷卻和排氣系統(tǒng)確定
在注塑過(guò)程中，為了保持模溫在一定范圍內(nèi)，同時(shí)也為了讓塑件快速成型，縮短成型時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，所以在模具生產(chǎn)時(shí)引入了冷卻系統(tǒng)。
常見(jiàn)的冷卻方式有[2]：
用水冷卻，它是通過(guò)給自來(lái)水增壓后流經(jīng)模具后帶走一部分熱量并經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后由出水口流出，這種冷卻方式在模具生產(chǎn)中運(yùn)用最為普遍。
用油冷卻，即用注塑機(jī)本身的輕油通過(guò)油泵的增壓流經(jīng)模具后帶走一部分熱量，在經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后流出，此種方法不常見(jiàn)。
用空氣冷卻，即通過(guò)空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮，使之在設(shè)計(jì)好的通道中通行或直接吹在模具表面使工件降溫，此方法應(yīng)用的比較少。
自然冷卻對(duì)于結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單的模具，靠模具自然降溫來(lái)達(dá)到冷卻的目的?？紤]到經(jīng)濟(jì)性和便捷性等因素，此處的冷卻系統(tǒng)選用水冷系統(tǒng)。用水冷卻模具具體是在模具中用鉆頭鉆出些管道然后通過(guò)將高壓水流注入其中進(jìn)行冷卻。但是水道設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮到塑件的尺寸結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和開(kāi)槽深淺等因素[2]。
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則羅列如下[3]:
1) 冷卻水道要加工方便，水管接頭要拆裝便捷。
2) 冷卻水道要做到通水后要能降熱均勻，盡量減少塑件因受熱不均而發(fā)生的塑性變形。
3) 加工冷卻水道的刀具或鉆頭規(guī)格要盡量一致，保證水道的結(jié)構(gòu)尺寸不變。
4) 水道加工時(shí)要保證水道平整當(dāng)水流排出后不在水道內(nèi)積聚，以免生銹從而阻塞水道。
5) 從冷卻效果來(lái)考慮，冷卻水盡量冷卻到與塑件有直接接觸的模具部件上，盡量不要采用間接冷卻[3]。
1 冷卻時(shí)間計(jì)算
塑件在模具內(nèi)的冷卻時(shí)間，通常是指塑料熔體從充滿(mǎn)模具型腔起到可以開(kāi)模取出塑件時(shí)止的這一段時(shí)間?？梢蚤_(kāi)模的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)塑件以及那個(gè)充分固化，具有一定的強(qiáng)度和剛度，在開(kāi)模推出時(shí)不致變形、開(kāi)裂。當(dāng)塑件處在如下的狀態(tài)時(shí)則說(shuō)明塑件固化完全：
塑件壁厚最大的地方的中心溫度已降到塑件熱變形的溫度之下
塑件內(nèi)任一截面的平均溫度達(dá)到塑件規(guī)定的可出模溫度。
對(duì)于結(jié)晶型塑料，最大壁厚中心層達(dá)到固熔點(diǎn)，或者結(jié)晶達(dá)到某一百分比采用第一種固化標(biāo)準(zhǔn)，則塑件冷卻時(shí)間公式如下式所示：
上式中
所以計(jì)算結(jié)果如下式
2 水道數(shù)目確定
(1) 塑料傳給模具的熱量
單位質(zhì)量的PP材料在成型溫度下時(shí)，單位熱流量為Q為590kJ/kg
2) 模具冷卻時(shí)所需冷卻介質(zhì)流量見(jiàn)下式：
式中
W——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，pp材料的成型
周期為40S，則每小時(shí)的成型次數(shù)N==90次。注射機(jī)每次注射質(zhì)量 M=500g，。
取冷卻管道直徑d=20mm=20×10-3m3，求得冷卻水在管道中的平均流速為：
3） 冷卻水道總傳熱面積：
式中
可得
所以：
4）冷卻水道數(shù)目的計(jì)算，公式如下：
式中
所以：
取整n=4
習(xí)慣認(rèn)為凸模比凹模散熱條件差，易存儲(chǔ)熱量，應(yīng)當(dāng)對(duì)凸模比分加強(qiáng)冷卻。分配散熱面積時(shí)，凸模部分的份額多些，一般凹模部分2/5，凸模占3/5，再根據(jù)模架結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整水道直徑與管數(shù)。
2.4 分型面的設(shè)計(jì)
分型面是指分開(kāi)模具取出塑件和注塑系統(tǒng)凝料的可拆分的接觸面，即模具處于密閉狀態(tài)時(shí)動(dòng)模和定模相接觸的面。分型面的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的不同可以有垂直于合模方向、平行于合模方向和傾斜于合模方向三種。
根據(jù)制件的生產(chǎn)批量和尺寸要求，此處的文件盒采用一模一腔，同時(shí)塑件分型面采用的是兩次分型結(jié)構(gòu)。又因?yàn)榉中兔孢x擇時(shí)要保證塑件的表面質(zhì)量能否順利脫模和生產(chǎn)成本等因素，故分型面選在文件盒底的上表面。
因該制品屬于小型排氣量不大，可利用分型面間隙以及推桿與孔配合間隙處排氣。
2.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的注意點(diǎn)如下：
1）盡量避免出現(xiàn)熔接痕，保證塑件外觀和強(qiáng)度。
2）保證塑件的質(zhì)量避免出現(xiàn)熔融物料過(guò)壓或壓力不足的情況。
3）保證修剪方便，且修剪后不影響外觀。
4）熱量和壓力損失小，澆注系統(tǒng)的截面和長(zhǎng)度要盡量小。
5）多腔澆注時(shí)要盡量做到各腔同時(shí)填充滿(mǎn)，且各腔壓力大致相同。
6）要保證系統(tǒng)排氣良好，避免澆注時(shí)因氣泡而產(chǎn)生的孔洞。
7）防止型芯和塑件發(fā)生變形
在分型面的設(shè)計(jì)中已經(jīng)說(shuō)明了型腔的個(gè)數(shù)確認(rèn)為一個(gè)，但同時(shí)為了保證腔內(nèi)熔融塑料均勻填充故而在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要在設(shè)計(jì)主流道后加上一個(gè)分流道。
1 主流道尺寸的確定
主流道的作用是將注塑機(jī)中的塑料熔料引入型腔中，它是整個(gè)澆注過(guò)程中最開(kāi)始的部位。通道整體呈圓錐形，便于熔體順利地向前流動(dòng)，且在流道出料端做成圓弧狀，開(kāi)模時(shí)塑件又能從主流道中順利地拉出來(lái)實(shí)現(xiàn)拔模步驟[4]。
主流道的主要參數(shù)羅列如下：
通道所呈的圓錐形錐角取值α=2～6°；
流到內(nèi)表面的粗糙度值Ra<0.8μm；此處取Ra=0.5μm；
主流道小端直徑d=噴嘴直徑+（0.5～1）=4+（0.5～1）mm，取d=4.5mm；
主流道球面半徑R=噴嘴球面半徑+（1～2）=20+（1～2）mm，取R=22mm；
主流道長(zhǎng)度L<60mm，取L=25mm；
主流道大端直徑公式見(jiàn)下式：
取D為6.5mm
主流道總長(zhǎng)為25+6.5=31.5mm
2 主流道襯套的形式與固定
注射機(jī)注射時(shí)注射機(jī)噴嘴和熔融物料要不停地和主流道壁接觸和摩擦，所以襯套不直接開(kāi)在定模座板上，而是在座板上開(kāi)出臺(tái)階孔再將襯套鑲進(jìn)去考慮到主流道的耐磨性一般用T8或T10鋼淬火再加低溫回火處理。
大型模具的主流道襯套設(shè)計(jì)時(shí)，主流道襯套采用整體式設(shè)計(jì)，同時(shí)還要在襯套外加墊圈。澆口套與定模板之間采用H7/m6的配合。
圖2.5.3
2.6分流道的設(shè)計(jì)
分流道的截面形狀大概有四種：圓形，U形，梯形和半圓形。
此處我們選用最為常用的圓形截面，此種流道能夠有效的減少壓力損失和溫度損失，同時(shí)更有利于塑料熔體的流通和流道內(nèi)壓力的傳遞。
2.7 加熱與冷卻裝置的設(shè)計(jì)
2.7.1 加熱裝置的設(shè)計(jì)
塑料模具的模腔溫度直接影響到塑件成型質(zhì)量和生產(chǎn)率，對(duì)于熱固性塑料，模具都要求較高的溫度，有的熱塑性塑料流動(dòng)性比較差，這些模具需要加熱裝置，表為常用塑料要求的模具溫度。
表2-2 塑件對(duì)應(yīng)的模具溫度[2]
模具名稱(chēng)
模具溫度
模具名稱(chēng)
模具溫度
聚苯乙烯
40～60
聚丙烯
55～65
低壓聚乙烯
60～70
ABS
40～60
高壓聚乙烯
35～55
聚碳酸酯
80～110
尼龍1010
40～60
聚甲醛
90～120
聚氯乙烯
30～60
聚苯醚
110～150
有機(jī)玻璃
40～60
聚砜
130～150
對(duì)于模具溫度要求在80℃以上的，模具就要加熱裝置。本次文件盒選材為PP塑料，其模具溫度為55℃～65℃，所以不需要加熱裝置。
2.7.2 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
冷卻的水路布置一般有下列幾種：
直通式水路
采用直線(xiàn)型水路，水路加工起來(lái)較方便，降溫效果較好。
階梯式水路
階梯式水路是目前較常用的一種冷卻方式，其形式是在模板上固定好水嘴，水道從模板鉆入，然后模仁，在模仁中環(huán)繞一周，然后回到模板后從另一端水嘴流出。
隔板式水路
隔板式水路又被叫做水井式水路，此種結(jié)構(gòu)需要在模仁里挖幾個(gè)較大的較深的水孔，之后再用一個(gè)厚度大概3毫米的薄片（材質(zhì)一般取銅或者鋁，防止其生銹）把這些水孔一分為二，最終再由一系列的小水路將這些水孔串聯(lián)起來(lái)。
盤(pán)旋式水路
盤(pán)旋式水路需要在鑲件上加工有螺槽，鑲件 中心鉆空，冷卻水從槽口一端進(jìn)入，通過(guò)螺旋水道上升至頂端后，經(jīng)由頂端的出水孔排出，這種冷卻系統(tǒng)常用于桶狀塑件的冷卻。
圖2.7.4 凸模冷卻回路
2.8 其它機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.8.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[2]
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)或者錐面定位來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)模和定模之間的開(kāi)合和配合，避免各部件之間互相干涉，同時(shí)也用以確保塑件的形狀和尺寸精度，此處的文件盒注塑模采用導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向。
導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)的尺寸一般都已確定，帶頭導(dǎo)柱的直徑尺寸由12-100mm，長(zhǎng)度尺寸由50-800mm，導(dǎo)套的直徑D12-100mm，直導(dǎo)套長(zhǎng)度L15-40mm，帶頭導(dǎo)套長(zhǎng)度L20-200mm。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)原則
導(dǎo)柱分布要均勻，盡量分布在分型面的四周，導(dǎo)柱可采用等直徑不對(duì)稱(chēng)分布或不等直徑對(duì)稱(chēng)分布；
導(dǎo)柱設(shè)在有型芯，保護(hù)型芯；導(dǎo)套設(shè)在定模那邊，對(duì)于推板推出的模具，一定要將導(dǎo)柱設(shè)在推板那邊；
為了確保導(dǎo)柱在進(jìn)入導(dǎo)套后型芯再進(jìn)入型腔，故而導(dǎo)柱長(zhǎng)度一般比凸模端面高6-8mm；
導(dǎo)套前端做上倒角，導(dǎo)柱前端也做成錐形，這樣能方便導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套；
導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間要確保耐磨度，且其表面粗糙度要求較高，一般取Ra0.8μm。
2.8.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)在整個(gè)模具生產(chǎn)中主要是將塑件和澆注系統(tǒng)推出模具的機(jī)構(gòu)。它的主要組件有：
1）推桿，用于推出塑件；
2）推桿固定板，用于固定推桿；
3）推板導(dǎo)軌，限制和引導(dǎo)導(dǎo)板運(yùn)動(dòng)；
4）推板導(dǎo)套，限制和引導(dǎo)推板運(yùn)動(dòng)；
5）拉料桿，分離澆注系統(tǒng)；
6）推板承受機(jī)構(gòu)的壓力；
7）復(fù)位桿，塑件脫離后，輔助推板恢復(fù)原位。
由于此次文件盒設(shè)計(jì)過(guò)程中在內(nèi)壁中需要成型一個(gè)內(nèi)槽，故而選擇用組合鑲件與斜推桿共同配合分級(jí)內(nèi)抽芯，最后在推出塑件完成脫模。
15
注射機(jī)校核
3 注射機(jī)校核
3.1 模架的選定
綜上章所述，該注塑模具采用一模一腔二板式結(jié)構(gòu)，直澆口澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)采用頂桿頂出，澆注凝料與塑品的分離采用拉料桿實(shí)現(xiàn)分離。
參考標(biāo)準(zhǔn)模架圖例，選模架型號(hào)為C5070-110×100×130 GBT12555-2006，模架結(jié)構(gòu)如下圖3.1.1所示：
澆口套也可選用標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴口直徑為φ4mm，參考澆口套尺寸表可選取φ8mm的澆口套。
由于選擇了標(biāo)準(zhǔn)模架后，其零件（導(dǎo)柱、導(dǎo)套、擋圈、頂柱等）也已相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化，這里不需詳述.同時(shí)，根據(jù)模架各個(gè)零部件的使用特性，選定適合的材料制造而成，選用材料如工程圖里所示。
3.2初定注塑機(jī)
確定注射機(jī)大小，不僅需要關(guān)注塑料制品的質(zhì)量以及制品在模板垂直方向的體積，而且還要考慮模具的大概尺寸。務(wù)必使注射機(jī)的一次最大注射量、鎖模力、末班尺寸、拉桿間凈距、模具最小厚度以及模板最大開(kāi)檔等滿(mǎn)足注射制品及其模具要求。（在型腔中余下壓力即為模腔壓力，一般為20～40MPa）
使用Pro/E軟件計(jì)算出單個(gè)塑件的體積為87.4cm3，又塑件密度為0.9g/㎝3,由此得到M塑件=ρpp*V塑件=0.9*97.4=78.66g
上式中：M塑件為塑件的質(zhì)量，ρ為塑件的密度，V為塑件的體積。
粗略估算澆注系統(tǒng)的體積V體=3cm3 澆，則：
M體=3*0.9=2.7g
V總=87.4+3=90.4cm3
M總=M塑料+M體=78.66+2.7=81.36g，取整得M總=82g
根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查表，注塑機(jī)型號(hào)為XS-ZY-500注塑機(jī)參數(shù)如下表3.1.1所示：
3.3 最大注塑量校核
為了保證能夠正常地完成注塑成型注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于塑件、澆道中的凝料和飛邊質(zhì)量。一般地，注塑機(jī)注塑量最好為最大注塑量的80%，所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)為：
上式中 V機(jī)——注塑機(jī)的最大注塑量，單位cm3；
V總——塑件與澆注系統(tǒng)的總體積（V塑件+V澆）cm3，本次設(shè)計(jì)的文件盒塑件V塑件=87.4cm3；V澆——澆注系統(tǒng)，該產(chǎn)品V澆=3cm3。
故
在此選定的注塑機(jī)注塑量為200cm3，所以滿(mǎn)足要求。
3.4 鎖模力的校核
注射成型中，高壓塑料熔體充滿(mǎn)型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開(kāi)的脹模力，此脹模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力之積，即：
。
式中
.
因此：
在此選定的注塑機(jī)的鎖模力為2000KN，滿(mǎn)足要求。
3.5 模具長(zhǎng)寬與拉桿間距校核
模具長(zhǎng)×寬<拉桿面積
模具長(zhǎng)×寬為355×315（mm×mm）<注塑機(jī)拉桿的間距570×570（mm×mm），故滿(mǎn)足要求。
3.6 模具厚度校核
模具厚度是指模具閉合的厚度，又稱(chēng)閉合高度。注塑機(jī)允許的模具最大與最小厚度是指注塑機(jī)模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)動(dòng)模固定板和定模固定板之間的最大和最小距離。因此，所設(shè)計(jì)的模具厚度應(yīng)在注射機(jī)允許的模具最大和最小厚度之間，否則將的不大規(guī)定的鎖模力。即：
式中：Hm——模具厚度，Hm=350mm；
Hmax、Hmin——注塑機(jī)允許的最大、最小模具厚度，即動(dòng)定模固定板之間的最大、小距離，Hmax=500mm、Hmin=280mm。
因?yàn)?80<350<500
故滿(mǎn)足要求。
3.7 開(kāi)模行程校核
注射機(jī)雖然有多種型號(hào)，但開(kāi)模行程都是有限的塑件的脫模距離必須要小于注射機(jī)的最大開(kāi)模距離，否則將無(wú)法成功脫模導(dǎo)致塑件磨損或碰壞；同時(shí)也不宜過(guò)大，太大則影響開(kāi)模的效率。常見(jiàn)的開(kāi)模距離的校核有如下兩種：
注射機(jī)的最大開(kāi)模行程與模厚無(wú)關(guān)，它是由液壓和機(jī)械聯(lián)合作用的，最大開(kāi)模行程和連桿的最大行程有關(guān)，從而不受模具厚度的影響；
第二種是注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模厚有關(guān)，此時(shí)注射機(jī)采用的是全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，此時(shí)最大開(kāi)模行程等于注射機(jī)動(dòng)模板與定模板之間的最大距離減去模具厚度Hm。
本設(shè)計(jì)中所要校核的是第一種，公式為：
式中
因?yàn)?00>50+155+10=215，
故滿(mǎn)足要求。
22
結(jié)論
結(jié) 論
本課題設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是文件盒，對(duì)零件進(jìn)行實(shí)際測(cè)繪并根據(jù)匯測(cè)繪出的尺寸對(duì)文件盒建模；根據(jù)資料上的工藝流程設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，利用相關(guān)軟件的分析我們得到以下結(jié)論：
1)該零件主要通過(guò)solidworks的實(shí)體拉伸、抽殼、旋轉(zhuǎn)剪切等命令完成塑件三維模型的創(chuàng)建。查閱了模具分型面相關(guān)的書(shū)，結(jié)合拔模檢測(cè)的結(jié)果來(lái)確定塑件的最佳分型面位置。
2)利用SolidWorks分析產(chǎn)品體積，根據(jù)塑件體積的大小估算注射量，從而初步選擇注塑機(jī)的型號(hào)。通過(guò)注塑壓力、鎖模力、開(kāi)模行程的校核來(lái)確定注塑機(jī)型號(hào)。本設(shè)計(jì)選用SZ-500臥式注射機(jī)。
4)根據(jù)文件盒的結(jié)構(gòu)尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸為355mm×315mm，選定出模架后可以繼而定出澆口套和分澆口套尺寸，各鑲件的尺寸，推桿機(jī)構(gòu)的尺寸，型芯的尺寸冷卻系統(tǒng)的尺寸。
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
[1] 馮剛, 張朝閣. 三種不同類(lèi)型注塑模具的特點(diǎn)與發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 工程塑料應(yīng)用, 2013, 41(7): 11-15.
[2] 2013-2018 年中國(guó)工程塑料市場(chǎng)供需預(yù)測(cè)及投資前景研究報(bào)告. 中企顧問(wèn)網(wǎng).
[3] 江健. 淺析注塑模具發(fā)展[J]. 廣西輕工業(yè), 2011, 11(7): 2-5.
[4] 楊永順. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京, 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011.
[5] Mok C, Chin K. Ho, J. K. L. An interactive knowledge-based CAD system for mould design in injection moulding processes [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2001, 17 (1): 7-12.
[6] 王孝培. 塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京, 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000: 87-92.
[ 7 ] 趙軍 . 注塑模具結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化方法研究 [ D ] . 上海: 上海交通大學(xué), 2011.
[8] 周利民. 塑料模具的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 中國(guó)模具信息, 2009, 12(10) : 4-5.
[9] 金鵬. 模具設(shè)計(jì)中 CAD/CAE/CAM 綜合應(yīng)用的研究[D]. 保定: 華北電力大學(xué), 2013.
[10] 高軍, 李熹平, 高田玉, 褚興榮. 注射成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京:
化學(xué)工業(yè)出版社, 2009: 1-23.
[11] 林權(quán). CAD/CAE技術(shù)注塑模優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 重慶工商大學(xué)(自然科學(xué)版), 2012. 29(7):
11–16.
[12] 張孝民. 塑料模具技術(shù)[M]北京, 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004: 3-12.
[13] 石峰. 基于軟計(jì)算的注塑模智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 上海: 上海交通大學(xué),
2003
[14] 楊化林. 基于知識(shí)的注塑模具設(shè)計(jì)若干技術(shù)研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2006.
[15] 齊衛(wèi)東. 簡(jiǎn)明模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京, 北京理工大學(xué)出版社, 2008: 8-9.
[16] J. Y. H. Fuh、Y. F. Zhang、A. Y. C. Nee、W. Fu. Computer-Aided injection Mold
Design and Manufacture[J], 2010: 18-29.
[17] 李雯雯, 盧軍, 劉洋. Moldflow 軟件在注塑模具 CAE 中的應(yīng)用[J]. 工程塑料應(yīng)用 , 2009, 37(9): 2-6.
致謝
致 謝
歷時(shí)三個(gè)月，在完成這份畢業(yè)設(shè)計(jì)那一刻，頓時(shí)感覺(jué)心頭懸著的大石終于落下，多少個(gè)日夜的付出，感覺(jué)到收獲良多。去圖書(shū)館查資料，找老師咨詢(xún)。在遇到一個(gè)個(gè)問(wèn)題時(shí)，又耐著性子去一個(gè)個(gè)的結(jié)決，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解的同時(shí)又理清了模具的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的思路對(duì)以后的工作又極為重要的意義。
在這次文件盒的模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，由衷地感謝時(shí)維元老師的悉心指導(dǎo)，他教給我設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)，同時(shí)有針對(duì)性地對(duì)設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)拓展，讓我從一開(kāi)始對(duì)模具設(shè)計(jì)完全陌生的狀態(tài)到現(xiàn)如今完成論文的編寫(xiě)和圖紙的繪制。同時(shí)，老師也不時(shí)的告訴我一些以后工作中面臨的問(wèn)題和所要達(dá)到的能力水平。在我影響最深的就是，要學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，今后的工作或是生活中，外在的人或物都只是輔助，甚至是阻力，要把是做好還是得靠自己，打鐵還需自身硬說(shuō)的就是這個(gè)道理。故而，此次論文的編寫(xiě)除去老師的指導(dǎo)外我還去圖書(shū)館和網(wǎng)上查找了一些相關(guān)資料作參考。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，設(shè)計(jì)也未做成實(shí)物加以驗(yàn)證，所以在設(shè)計(jì)中難免會(huì)遇到錯(cuò)漏之處和不合實(shí)際的設(shè)計(jì)，敬請(qǐng)老師批評(píng)與指正。