座蓋注塑模具設(shè)計(jì)【一模四腔】
座蓋注塑模具設(shè)計(jì)【一模四腔】,一模四腔,注塑,模具設(shè)計(jì)
兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化
摘要：本文介紹了兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化尺寸大小。電子收款機(jī)（ECR）的塑料制品被用于這項(xiàng)研究中，其中有三個(gè)電子元器件鑄塑料制品包括登記套管頂部，底部套管和紙架。本文的主要目的是找出澆口，主流道和分流道的最佳尺寸和最佳布局，找出導(dǎo)致澆口，主流道和分流道尺寸不合適的原因。這項(xiàng)研究中使用了三種類(lèi)型的軟件，如CAD工具軟件UG被用來(lái)設(shè)計(jì)3D建模，犀牛軟件作為標(biāo)桿處理工具被用來(lái)設(shè)計(jì)澆口、分流道、主流道和Moldex軟件作為仿真工具被用來(lái)分析塑性流動(dòng)。因此，修正了型腔進(jìn)給系統(tǒng)的位置和尺寸大小，以消除短桿，過(guò)充和兩板系列注塑模具焊縫問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)建模；仿真流動(dòng)；優(yōu)化
1．簡(jiǎn)介
通常的注塑過(guò)程包括三個(gè)階段：注射,合模和冷卻階段。本文介紹了隨著計(jì)算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用在設(shè)計(jì)工程，仿真軟件在模具制造行業(yè)的重大影響,而大量的商用軟件市場(chǎng)也增加了[1]。ECR塑料產(chǎn)品采用相同的材質(zhì)和色彩,然而各部分尺寸大小不同。每個(gè)部分都有它自己的模具，但這個(gè)研究,所有的部分都用了這種系列的模具。設(shè)計(jì)模具的困難階段是決定這種系列注射模具的澆口、分流道、主流道的布局、位置、大小與水孔的位置[2],[6],[7]。為了探討了流動(dòng)行為，Moldex軟件仿真軟件用于分析塑性流動(dòng)。
2．方法
本研究首先從設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維造型的ECR使用UG軟件，然后在文件被轉(zhuǎn)移到犀牛軟件后處理。在犀牛軟件的進(jìn)給系統(tǒng)如澆口，分流道，主流道，水口和模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，Moldex軟件從犀牛軟件中使用進(jìn)口文件。塑料原料，工藝條件決定前要進(jìn)行注射，合模，冷卻和熱曲線分析。如果結(jié)果不符合，必須修改后再進(jìn)行，如圖1所示。
1．
圖1 方法分析
3．設(shè)計(jì) –雙板模具
所有的ECR的文件包括頂級(jí)套管，套管和底紙架，他們分別一步一步出自UG軟件犀牛軟件。該文件被保存在DXF擴(kuò)展文件，它可以通過(guò)犀牛軟件來(lái)讀取。起初，頂套管中打開(kāi)文件，它是犀牛軟件
從實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成網(wǎng)狀模型，如圖2（a）。此外，圖2（b）顯示了從UG進(jìn)口的早期階段底部外殼文件軟件犀牛軟件。外殼的底部表面細(xì)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)后取得了細(xì)化網(wǎng)格。腔表面后仍然存在，在核心方已被刪除從移開(kāi)的網(wǎng)格。同樣的方法用于紙架，如圖2（c）所示。
圖2 ECR的網(wǎng)建模
3.1矩形邊緣澆口
矩形邊緣澆口需要確定的尺寸是深度和寬度。該部件深度計(jì)算公式為h =nt，其中h是門(mén)深入（毫米），t為墻截面厚度（毫米），n為材料常數(shù)[3]。從這個(gè)公式可以得出的澆口套管深度為1.2毫米和紙架深度為1.8毫米。邊緣澆口的寬度從公式1 [4] 推導(dǎo)。
W= n x A ? / 30 (1)
其中，W為澆口寬度（毫米），Ａ是表面面積腔（平方毫米），n為材料常數(shù)。通過(guò)計(jì)算得出澆口套管的表面面積８４６４８平方毫米，寬度為5.8毫米。進(jìn)一步計(jì)算，底部寬度為5.9毫米套管和紙架寬度為1.27毫米。
3.2循環(huán)分流道
分流道直徑計(jì)算方式為：部分質(zhì)量乘以密度和部分模具中心距，公式為2 [4]。
D = W ? x L ? / 30 (2)
其中，D是分流道直徑，W是部分質(zhì)量，L是部分模具中心距。頂套管的體積從犀牛軟件得出的是７８２０２立方毫米，重量0.08千克所以主流道直徑為6.5毫米。進(jìn)一步計(jì)算，套管底部直徑為6.7毫米，紙架為1.5毫米。
3.3主流道
主流道尺寸是由型腔板的厚度和從給定角度一直徑7毫米來(lái)決定的。初始冷料井為7毫米，基本冷料井是10毫米。圖3顯示了頂部套管，套管位置及底部紙架一起進(jìn)料系統(tǒng)。
圖3 兩板模的布局
4．填充分析- 雙板模具
從填充分析結(jié)果顯示，總填充的時(shí)間是１.０４１秒。在這階段上，100％有兩種結(jié)果：頂套管短桿和塑料不能流到紙架，如圖4所示。
圖４ 填充過(guò)程
頂部外殼進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，因?yàn)榍懊娼Y(jié)合處流位于側(cè)邊，而導(dǎo)致熔合線在該地區(qū)的擴(kuò)大，如圖5所示。熔合線是一個(gè)流動(dòng)的結(jié)果，容易分解成兩個(gè)單獨(dú)的部分。當(dāng)兩方面滿(mǎn)足，他們?cè)噲D重新熔合到一起，從而導(dǎo)致形成一個(gè)單一的一條線，這很容易斷裂[5]。
圖5 頂部套管的熔合線
4.1雙板模具改造
由于過(guò)充，修改澆口尺寸，將底部外殼減少25％，由從5.9毫米降為4.3毫米。分流道由6.7毫米降至至5毫米。紙架的位置由距模具中心50毫米到25毫米，將分流道尺寸提高25％。一些凹槽加在頂部套殼表面，以確保塑料流向頂部套管中心如圖6所示。
圖6 雙板模的修正
4.2修改過(guò)的填充過(guò)程
從填充改性后分析結(jié)果表明，塑料熔體三成分互相平衡。注射前的總時(shí)間為7.804x10-1秒。熔合線已消除了頂部套管中心旁體，結(jié)果是與塑料熔體流向拐角處相交，如圖7所示。
圖7修正后的填充過(guò)程
5．討論
該分流道的紙架的大小增加，來(lái)轉(zhuǎn)移和消除不填充的現(xiàn)象。澆口與底部外殼分流道分別降低因?yàn)檫^(guò)充。頂部套管的上表面加入一些凹槽消除熔合線。結(jié)果是消除了頂部套管中心旁體的熔合線。從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，由于是短桿的問(wèn)題，二板模紙架的澆口和分流道大小增加了25％，由于過(guò)充問(wèn)題，底殼的澆口和分流道尺寸減小了25％。
6．結(jié)論
這項(xiàng)研究是在分析兩板模中塑料材料的流動(dòng)是成功的。做這些修正改進(jìn)了型腔的布局和進(jìn)給系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。此外，塑料制品上的短桿缺陷，過(guò)充和熔合線的消除在的在實(shí)際模具中是編造的。
參考文獻(xiàn)
1 S.S.S. Imehezri。，S.M. Sapuan爾蘇萊曼，材料和設(shè)計(jì)雜志，26卷，第157 -166，2005。
2 L.T. Manzione，計(jì)算機(jī)輔助工程應(yīng)用在注塑成型，漢瑟，新
紐約，1987年。
3 R.G.W.Pye，注塑成型設(shè)計(jì)，朗文科學(xué)技術(shù)，紐約，1989年。
4 G.Monges和P.Mohren，如何進(jìn)行注塑模具，漢瑟出版社，紐約，1993年。
5 M.B. Douglas，注塑成型，制造工藝基礎(chǔ)。學(xué)會(huì)制造工程師，密歇根州，1996年。
6 C.T. Wong, S. Sulaiman , N. Ismail,A.M.S. Hamouda，第二世界工程法律程序國(guó)會(huì)，Sarawak，馬來(lái)西亞。P193-198，2002。
7 M.Khairol，碩士論文，馬來(lái)西亞博特拉大學(xué)，2001。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
座蓋注塑模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院（部）：
專(zhuān) 業(yè)：
學(xué) 生 姓 名：
班 級(jí)：
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師姓名：
職稱(chēng)
職稱(chēng)
最終評(píng)定成績(jī)：
摘 要
本設(shè)計(jì)是座蓋塑料零件的注塑模具設(shè)計(jì)，在結(jié)合了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)后把CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在注塑模具的設(shè)計(jì)上，在CAD系統(tǒng)實(shí)行了模型和注塑模具的設(shè)計(jì)。本文介紹了我國(guó)當(dāng)前模具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及CAD/CAM在模具上的應(yīng)用，其中包括AUTOCAD。主要的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注塑機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，動(dòng)、定模，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)等方面。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。
關(guān)鍵詞：CAD；CAM；注塑模；工藝
VI
ABSTRACT
It is to design the holder injection mould, references to the traditional mechanical design, focus on the CAD/CAM application in the plastic mould design, that is to say to apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This artic introduces the mould technology and the CAD/CAM application of mould in china nowadays. Including AUTOCAD，MASTERCAM. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards. The calculation of the plastic mould design concerns about the mould construction design, choosing Injection Molding Machine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould organ, the goring organ, the cooling system’s design and so on.
The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould.
Keywords: CAD;CAM;PLASTIC INJECTION;MOULD
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
目 錄 IV
第1章 緒 論 1
1.1模具的作用與地位 1
1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義 1
1.3 CAD發(fā)展概況 1
1.4 注塑模CAD內(nèi)容 2
第2章 塑件的工藝分析 4
2.1塑件的工藝性分析 4
2.1.1塑件的原材料分析 4
2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 5
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 5
2.2.1結(jié)構(gòu)分析 5
2.2.2尺寸精度分析 5
2.2.3表面質(zhì)量分析 6
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 6
第3章 注射機(jī)的選擇及校核 7
3.1 注射機(jī)的選擇 7
3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 8
3.3 鎖模力的校核 9
3.4 開(kāi)模行程的校核 9
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.1 分型面的選擇 10
4.2 主流道的設(shè)計(jì) 11
4.3 澆口設(shè)計(jì) 11
4.3.1 剪切速率的校核 12
4.3.2 主流道剪切速率校核 12
4.3.3 澆口剪切速率的校核 12
第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 13
5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 13
5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 14
第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 16
7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
7.2.1 設(shè)計(jì)原則 16
7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 16
7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 17
7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 17
7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 18
7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 19
7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 19
第8章 模具工作原理說(shuō)明 22
總 結(jié) 23
參考文獻(xiàn) 24
致 謝 25
主要符號(hào)表
第1章 緒 論
1.1模具的作用與地位
模具是指工業(yè)生產(chǎn)上通過(guò)注塑、壓鑄或鍛壓等方式生產(chǎn)產(chǎn)品所用的各種模型和工具，是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備，被稱(chēng)為“工業(yè)之母”。其生產(chǎn)過(guò)程集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。由于使用模具批量生產(chǎn)制件具有的高生產(chǎn)效率、高一致性、低耗能耗材，以及有較高的精度和復(fù)雜程度，因此已越來(lái)越被國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)所重視，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車(chē)、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造領(lǐng)域，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車(chē)、摩托車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話(huà)及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車(chē)等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在槍支等兵器軍工產(chǎn)品中占95%以上。為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)做了重要貢獻(xiàn)。模具工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)。工業(yè)要發(fā)展，模具須先行。沒(méi)有高水平的模具就沒(méi)有高水平的工業(yè)產(chǎn)品?，F(xiàn)在，模具工業(yè)水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一[1]。
1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義
(1).調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力；
(2).綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)理論和知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力；
(3).設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括使用計(jì)算機(jī)的能力；
(4).掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的加工工藝過(guò)程；
(5).邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力；
(6).撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）的能力；
(7).養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
1.3 CAD發(fā)展概況
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD-Computer Aided Design)指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。CAD的應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲(chǔ)與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù)，并通過(guò)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)方案。
CAD(Computer Aided Design）誕生于20世紀(jì)60年代，是美國(guó)麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計(jì)劃，由于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)施的昂貴，只有美國(guó)通用汽車(chē)公司和美國(guó)波音航空公司使用自行開(kāi)發(fā)的交互式繪圖系統(tǒng)。70年代，小型計(jì)算機(jī)費(fèi)用下降，美國(guó)工業(yè)界才開(kāi)始廣泛使用交互式繪圖系統(tǒng)。80年代，由于PP機(jī)的應(yīng)用，CAD得以迅速發(fā)展，出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)從事CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的公司。CAD最早的應(yīng)用是在汽車(chē)制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計(jì)算機(jī)變得更便宜，應(yīng)用范圍也逐漸變廣。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對(duì)機(jī)械行業(yè)針對(duì)性差，不過(guò)幸運(yùn)的是，AutoCAD是個(gè)開(kāi)放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，如采用ADS，ARX語(yǔ)言等。由于二次開(kāi)發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，這樣充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能[2]。
CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于徹底改變塑料模具設(shè)計(jì)與制造的傳統(tǒng)方法與落后面貌，提高模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率，縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員、模具制作人員、工程師提供指導(dǎo)，通過(guò)仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來(lái)展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑過(guò)程的模擬、設(shè)計(jì)原理的應(yīng)用和精確計(jì)算，并逐步優(yōu)化模擬過(guò)程，使設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以在計(jì)算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品。據(jù)美國(guó)Prote type & Plastic Mold公司統(tǒng)計(jì)，該公司使用CAD系統(tǒng)后一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時(shí)間，制造周期平均縮短了30%，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。塑料模具CAD的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.4 注塑模CAD內(nèi)容
在模具設(shè)計(jì)中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國(guó)標(biāo)。對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統(tǒng)中建立模架、零件庫(kù)，以被設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。對(duì)于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計(jì)算方法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，可設(shè)置這些計(jì)算公式的模塊，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行快速計(jì)算。注塑模CAD的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
1.注塑制品的幾何造型
2.模腔面形狀的生成
3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)
4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇
5.部裝圖及總裝圖的生成
6.模具零件圖的生成
7.常規(guī)計(jì)算和校核。
28
第2章 塑件的工藝分析
該塑件是座蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。
圖1 座蓋圖
2.1塑件的工藝性分析
2.1.1塑件的原材料分析
ABS材料的性能
塑料性能
ABS
熔融溫度/℃
195-240
成型模溫/℃
38-93
彎曲強(qiáng)度/Mpa
80
拉伸強(qiáng)度/Mpa
35-49
彎曲彈性模量/Gpa
1.4
拉伸彈性模量/Gpa
1.8
收縮率（%）
0.4-0.6
成型壓力/Mpa
120-140
流長(zhǎng)比
30-150
密度/（）
1.02-1.08
射速
中等速度
另外ABS具有好的易加工性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，高沖擊強(qiáng)度。
外觀特性：提高模溫可提高塑件光潔度。
ABS的成型特性和條件
1)流動(dòng)性和成型性?xún)?yōu)良，成品率高。
2）容易出現(xiàn)裂紋，故塑件壁厚應(yīng)均勻，脫模斜度不宜過(guò)小。
塑件結(jié)構(gòu)工藝性
根據(jù)ABS的特性，一般制件的壁厚應(yīng)均勻，型腔脫模斜度為15′-1°30′，型芯的脫模斜度為25′-1°。這里取2.5mm為制品的平均壁厚，外表面的脫模斜度為30′，內(nèi)表面的脫模斜度為20′。
2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù)
1、注塑機(jī)類(lèi)型：
螺桿式
7、保壓力
50~70MP
2、噴嘴形式
直通式
8、注射時(shí)間
3~5s
3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30~60
9、保壓時(shí)間
15~30s
4、噴嘴溫度
180~190C
10、模具溫度
50~70
5、成型溫度 C
料筒：
前200~210
中210~230
后180~200
11、冷卻時(shí)間
15~30s
6、注射壓力
70~90 MP
12、成型周期
40~70s
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
2.2.1結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在凸臺(tái)上,一個(gè)帶有φ3mm的孔,因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度.
2.2.2尺寸精度分析
從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為1mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒(méi)有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：V=17.78cm（單個(gè)）
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm
塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到)
采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。
第3章 注射機(jī)的選擇及校核
3.1 注射機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開(kāi)模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。
公稱(chēng)注塑量；指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱(chēng)為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。
注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱(chēng)為注射壓力。
注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿(mǎn)型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表所示[4]。
表1注射速率
注射量/CM
125
250
500
1000
2000
4000
6000
10000
注射速率/CM/S
125
200
333
570
890
1330
1600
2000
注射時(shí)間/S
1
1.25
1.5
1.75
2.25
3
3.75
5
塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期.
鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi).
合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍.
開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停.
空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間.
選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下[5]：
表2注射機(jī)參數(shù)
注塑機(jī)型號(hào)
XS-ZY-
額定注射量
500cm3
螺桿（柱塞）直徑
85mm
注射壓力
121Mpa
注射行程
260mm
注射方式
螺桿式
鎖模力
4500KN
最大成型面積
1800cm2
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
Φ7.5mm
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
中心液壓、兩側(cè)機(jī)械頂桿
液壓泵
流量
200、18L/min
壓力
614Mpa
電動(dòng)機(jī)功率
40KW
加熱功率
14KW
機(jī)器外形尺寸
7670X1740X2380mm
3.2 型腔數(shù)目的確定及校核
根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模4腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；
式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)最大注塑量，g；
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。
式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、
單個(gè)塑件的體積（cm3）。
故取滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。
3.3 鎖模力的校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即：
（式中符號(hào)同前）
式中為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2;
為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；
P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;
為注塑機(jī)的額定銷(xiāo)模力,N。
3.4 開(kāi)模行程的校核
注射機(jī)開(kāi)模行程是有限的，開(kāi)模行程應(yīng)該滿(mǎn)足分開(kāi)模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開(kāi)模距離必須大于取出塑件所需的開(kāi)幕距離。為了保證開(kāi)模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿(mǎn)足下式：
（4-3）
式中—模具開(kāi)模行程；
—推出距離（脫模距離）
—塑件高度；（H2）
—定模板與中間板之間的分開(kāi)距離。
則=291mm<500mm
小于注射機(jī)最大開(kāi)合模行程，故滿(mǎn)足要求。
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口[6]。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開(kāi)始部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說(shuō)來(lái)，需要注意以下問(wèn)題：
1.適應(yīng)塑料的工藝性；
2.流程要短；
3.排氣良好；
4.避免料流直沖型芯或嵌件；
5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小；
6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱(chēng)；
7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；
8.防止塑件變形。
4.1 分型面的選擇
分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通?？紤]如下有關(guān)問(wèn)題：
1根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置；
2塑件的生產(chǎn)批量；
3結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；
4型腔的溢流和排氣條件；
5模具加工的工藝性。
4.2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過(guò)大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。
4.3 澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間[7]。
常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來(lái)參考：
盡量縮短流動(dòng)距離；
澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁最厚處；
必須盡量減少或避免熔接痕；
應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
考慮分子定向的影響；
避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
4.3.1 剪切速率的校核
生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：
R=
式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。
4.3.2 主流道剪切速率校核
Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S）
T注射時(shí)間：T=2.5（S）；
R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R==0.538（CM）
d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM）
R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S
5×10＜1.47×10＜5×10 (滿(mǎn)足條件)
4.3.3 澆口剪切速率的校核
R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S
其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當(dāng)量面積S=R 所以R=7mm。
單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模1腔，無(wú)分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。
從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。
第5章 成型零部件設(shè)計(jì)
本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。查表得PP收縮率為Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3[8]。
5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收縮率S=2%.
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
X-修正系數(shù)，取0.5-0.75
Δ-塑件公差,取MT7=0.6
δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
1）徑向計(jì)算公式：
L = ( L + L·S％ - 3△/4 ) （7）
式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；
L---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；
---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；
S---- 塑件的成型收縮率，取平均值；
L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜ ；
型腔尺寸：
[28×（1＋0.02）－3/4×0.56]
[18×（1＋0.02）－3/4×0.56]
2）型腔深度計(jì)算公式：
H = ( H + H·S％- 2△/3 ) （8）
式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；
---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；
S---- 塑件的成型收縮率，（取平均值）；
H---- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：㎜；
H ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜；
凹模深度尺寸計(jì)算：
H＝[H（1＋k）－(2/3) △]
＝[22.5×(1＋0.02)22.95－2/3×0.34]
2、型芯尺寸的計(jì)算公式：
型芯長(zhǎng)度的計(jì)算公式：
L = ( L + L·S％ + 3△/4 ) （9）
式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜；
---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ；
S---- 塑件的成型收縮率，取平均值 ；
L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜；
L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜；
5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。
式中各參數(shù)分別為：
p=50Mpa(選定值)；
[δ]=0.05mm；
[σ]=160MPa
r=28mm
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1
=28[(160/160-2×50)1/2]-1
≈16.8mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。
(2)凹模底板厚度計(jì)算
按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為：
p=50 Mpa
r=28mm
[σ]=160MPa
h≥{1.22pr2/[σ]}1/2
≥{1.22×50×282/160}1/2
≥17.3mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。
第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作[9]。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長(zhǎng)度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6
導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱(chēng)布置，或不等直徑對(duì)稱(chēng)布置。
（2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書(shū)模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過(guò)大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度[10]。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。
7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
（2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
(4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
(5)從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.2.1 設(shè)計(jì)原則
（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)塑件的冷卻效果越好；
（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
（6）冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
7.2.2 冷卻時(shí)間的確定
在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開(kāi)模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。
其中冷卻時(shí)間依塑料種類(lèi)、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
t=㏑[·]
=62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)]
= 73（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm；
——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07；
T——成型溫度160-220℃，T取200℃；
T——平均脫模溫度，T取80℃；
T——模具溫度40~80℃，T取50℃。
由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。
7.2.3 塑料熔體釋放的熱量
Q =nG C(t－t)
= 60×217.6×10×1.9×（220－60）
= 3969.02KJ/h
式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）；
G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10；
C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220；
t——塑件脫模溫度℃，t=60。
7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱
Q=3.6A(t－t)
=3.6×4069×10×140×（220－50）
=348.63 KJ/h
式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑，）；
——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m℃)；
t——模具平均溫度℃ t=50 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t=220。
7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量
（1）對(duì)流傳熱
Q=hA( t－t)
=5.35×0.203×（50－20）
=112 KJ/h
式中：h——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187×（0.25+）= 5.35）；
A——兩個(gè)分型面和四個(gè)側(cè)面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n
= 0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097 m； A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長(zhǎng)度m m，L=220，開(kāi)模率n= =（60-31.5）/60=0.48】；
t——模具平均溫度℃，t=50；
t——室溫℃，t=20。
（2）輻射散發(fā)的熱量
Q=20.8 A[()－()]
=20.8×0.22×0.8×[（）－（）]
=128.7 KJ/h
式中: ——輻射率，一般表面=0.8~0.9；
A=0.22；
（3）工作臺(tái)散發(fā)的熱量
Q=hA( t－t) h
= 502×0.0484×（50—30）
=485.94 KJ/h
式中:傳熱系數(shù)——h=502KJ/(mh℃)；
A ——模具與工作臺(tái)的接觸面積m，A=0.0484；
[A=bl= 220×220×10=0.0484;b模具與工作臺(tái)接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺(tái)接觸長(zhǎng)度m m,l=220。]
從計(jì)算的結(jié)果看，工作臺(tái)散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說(shuō)明了Q的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。這是因?yàn)橛嘘P(guān)Q的計(jì)算參考資料很少，計(jì)算中有很多地方不規(guī)范。簡(jiǎn)單的計(jì)算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：
Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q）
由于現(xiàn)在無(wú)法得到Q的正確值，所以計(jì)算以簡(jiǎn)單計(jì)算原則，取Q= Q。
7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：
Q= n G Q
=60× 217.6×10×300
=3916.8
（1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10
（2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60
（3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300
（4）每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。
7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
（1）凹模的冷卻水體積流量
q=
= 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]
= 0.61×10 m/min
式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h
——水的密度10KG/m；
C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃；
T——水管出口溫度，T取25℃；
T——水管入口溫度，T取20℃。
（2）冷卻水管的平均流速：
V=
=4×0.61×10/（3.14×0.0082）
=12.14 m/min =0.202 m/s
式中：d——冷卻水管直徑，取d=8 mm
查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。
（3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)
=
=7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2
=1395 (w/mk)
式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。
（4）凹模冷卻管的傳熱面積
A=
=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]
=5.52×10 m
式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。
（5）冷卻水孔總長(zhǎng)L
L=
=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]
=0.22m
（6）模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)
n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。
式中：B為開(kāi)一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。
（7）冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核
R=
=0.202×0.008/（1×10）
=1616＜10
式中：R——雷諾數(shù)；
——水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）。
（8）進(jìn)出口溫差校核
T－T=
=763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202）
=4.99℃
預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用正確。
第8章 模具工作原理說(shuō)明
模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過(guò)噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開(kāi)模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開(kāi)，當(dāng)分型面打開(kāi)完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機(jī)頂桿的作用下，頂桿通過(guò)推桿將塑件和凝料系統(tǒng)頂出，與此同時(shí)由于采用的是側(cè)膠口，在開(kāi)模的瞬間，塑件和凝料分開(kāi)。此時(shí)塑件自動(dòng)脫落，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)脫模。合模時(shí)，隨著分型面的閉合復(fù)位桿將頂桿復(fù)位，模具閉合，等待下一次的動(dòng)作。
總 結(jié)
通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。
畢業(yè)設(shè)計(jì)從測(cè)繪塑件，進(jìn)完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。
完成了注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)，但由于缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在這些設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多困難，但在老師的指導(dǎo)下，問(wèn)題都迎刃而解。
參考文獻(xiàn)
[1] 肖景容．模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1990.
[2]?李志剛等.模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990.
[3] 張中原．塑料注射模設(shè)計(jì)[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1999.
[4] 材料成型設(shè)備王衛(wèi)衛(wèi)機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8
[5] 模具CAD/CAM（第二版）伊啟中機(jī)械工業(yè)出版社
[6] 塑料模具技術(shù)手冊(cè)編寫(xiě)組．塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[7] 注塑CAE軟件應(yīng)用張金標(biāo)機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5
[8] 王華山：塑料注塑技術(shù)與實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.10
[9] 朱光力、萬(wàn)金保等：塑料模具設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2003
[10]劉昌祺：塑料模具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998.10
[11]M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005.
致 謝
論文從開(kāi)題、具體設(shè)計(jì)、論文的撰寫(xiě)，均得到了老師、同學(xué)和朋友的大力支持。
在此感謝指導(dǎo)老師，以及身邊的同學(xué)悉心的教導(dǎo)和幫助。感謝老師給我方向性的建議，在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的幫助和支持！感謝謝幾位同學(xué)在模具設(shè)計(jì)上給予的建議和細(xì)節(jié)上的幫助,使我加深了對(duì)模具方面的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考題、解決問(wèn)題的能力。
收藏