塑料瓶蓋模具的設(shè)計(jì)

塑料瓶蓋模具的設(shè)計(jì),塑料,瓶蓋,模具,設(shè)計(jì) I 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 塑料瓶蓋模具的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求： 1.確定模具所用的材料 2.確定模具設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu) 3.確定模具選用的標(biāo)準(zhǔn)件型號 4.確定模具型腔型芯的成形尺寸 5.進(jìn)行注塑機(jī)的強(qiáng)度、剛度校核及冷卻系統(tǒng)的排布 6.完成模具圖樣的設(shè)計(jì)圖紙 設(shè)計(jì)進(jìn)度要求： 第一周：查找資料確定題目 第二周：理清設(shè)計(jì)思路列出提綱初步完成論文撰寫 第三周：繪制設(shè)計(jì)所用圖紙 第四周：進(jìn)一步完善論文 第五周：清查、核對數(shù)據(jù) 第六周：校正論文格式、復(fù)查論文內(nèi)容 第七周：完成撰寫上繳指導(dǎo)教師審核并打印 指導(dǎo)教師（簽名）： II III 摘 要 塑料制品具有原料來源豐富，價格低廉,，性能優(yōu)良等特點(diǎn)。它在電腦、手機(jī)、 汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用 極其廣泛。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。 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。 本產(chǎn)品是日常應(yīng)用的塑料瓶蓋，且實(shí)用性強(qiáng)。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)為大批量生產(chǎn)，故設(shè) 計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質(zhì) 量采用側(cè)澆口，因此選用單分型面注射模，側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。模具的型腔采用 一模六腔非平衡布置，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口成形，推出形式為推件板推出機(jī)構(gòu)完成 塑件的推出。塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設(shè)計(jì)中也進(jìn)行 了設(shè)計(jì)。本次的設(shè)計(jì)查閱了大量的專業(yè)資料和書籍，豐富了設(shè)計(jì)過程。 關(guān)鍵詞：注射成型，側(cè)澆口，型芯 IV 目 錄 1 塑件工藝分析 ..........................................................2 1.1 成形工藝分析 ......................................................2 1.1.1 塑件分析 ......................................................2 1.1.2 選用塑件材料 ..................................................3 1.1.3 析研究原材料的工藝特性和成型性能 ..............................3 1.1.4 塑件對注射模設(shè)計(jì)的要求 ........................................4 1.2 塑件材料成型工藝參數(shù)確定 ..........................................4 2 注塑機(jī) 選用 ............................................................6 3 模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................8 3.1 型腔尺寸計(jì)算 ......................................................9 3.1.1 型腔徑向尺寸計(jì)算 ..............................................9 3.1.2 型腔深度尺寸計(jì)算 ..............................................9 3.2 型芯的尺寸計(jì)算 ...................................................10 3.2.1 型芯徑向尺寸計(jì)算 .............................................10 3.2.2 型芯高度尺寸計(jì)算 .............................................10 3.3 矩形型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 .....................................10 3.3.1 整體式矩形型底版厚度的計(jì)算 ...................................11 3.3.2 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 ...........................................11 3.4 選擇澆注系統(tǒng) .....................................................12 3.4.1 主流道的設(shè)計(jì) .................................................12 3.4.2 分流道的設(shè)計(jì) .................................................13 4 模具加熱，冷卻系統(tǒng)的確定 .............................................16 4.1 冷卻水體積流量的確定 .............................................16 4.2 冷卻水的表面?zhèn)?熱系數(shù) 的確定 .....................................17? 4.3 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 .........................................18 4.4 冷卻回路的總長度的計(jì)算 ...........................................18 4.5 冷卻水回路的布置 .................................................19 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................20 5.1 塑件成型位置及分型面選擇 .........................................20 5.2 型腔數(shù)的確定 .....................................................20 5.2 型腔分布圖 ......................................................21 5.3 模具推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................21 5.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................................22 5.5 模具排氣設(shè)計(jì) .....................................................22 6工藝參數(shù)的校核 .......................................................23 6.1 最大注射量校核 ...................................................23 6.2 鎖模力校核 .......................................................23 V 6.3 模具閉合高度校核 .................................................24 6.4 開模行程校核 .....................................................24 7 模具總裝圖及模具的裝配、試模 ........................................25 7.1 模具總裝圖及模具的裝配 ...........................................25 7.2 模具的安裝試模 ...................................................26 7.2.1 試模前的準(zhǔn)備 .................................................26 7.2.2 模具的安裝及調(diào)試 .............................................26 7.2.3 試模 .........................................................26 7.2.4 修模 .........................................................27 7.2.5 檢驗(yàn) .........................................................27 致 謝 .................................................................28 參考文獻(xiàn) ...............................................................29 1 前 言 縱觀世界的塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國塑料機(jī)械工業(yè)協(xié)會秘書長戴仲堯先生非常重 視塑料企業(yè)走向世界的問題。據(jù)他所說：塑料機(jī)械是工業(yè)消費(fèi)的重要組成部分，是 國家重點(diǎn)支持的一個產(chǎn)業(yè)部門。塑料機(jī)械是塑料加工工業(yè)、塑料制品工業(yè)所必須的 裝備，而塑料機(jī)械的發(fā)展也依賴于塑料制品、原料加工工業(yè)的發(fā)展，塑料機(jī)械與塑 料加工所用的原材料、塑料制品之間是一個因果關(guān)系，它們之間相互依賴。 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(lǐng)域的 應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高，技術(shù)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(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)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(shè)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(jì)的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的工業(yè)門類之一，對于我國而言，它在整個國 民經(jīng)濟(jì)的各個部門中發(fā)揮了越來越大的作用。我們學(xué)生對于塑料工業(yè)的認(rèn)識還是很 膚淺的，但是通過這次塑料模具課程設(shè)計(jì)，讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具設(shè)計(jì)的 基本知識，更進(jìn)一步掌握了一些關(guān)于塑料模具設(shè)計(jì)的步驟和方法，對塑料模有了一 個更高的認(rèn)識。這對我們在今后的生產(chǎn)實(shí)踐工作中無疑是個很好的幫助，也間接性 的為今后工作經(jīng)驗(yàn)有了一定的積累。 塑料制品成型及模具的設(shè)計(jì)還是個很專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，而它的主要 內(nèi)容都是在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累和豐富起來的。因此，我們要學(xué)好這項(xiàng)技術(shù) 光靠書本上的知識還是不夠的，我們更多的還應(yīng)該將理論與實(shí)際結(jié)合起來，還需要 我們到工廠里去實(shí)踐，我相信在未來的我們一定能走在前頭！ 2 1 塑件工藝分析 1.1 成形工藝分析 塑件及尺寸： 如圖 1.1所示，單位 mm 產(chǎn)品名稱： 日用瓶蓋 產(chǎn)品材料： 聚乙烯 產(chǎn)品數(shù)量： 大批量生產(chǎn) 圖 1.1 瓶蓋塑件圖 通過計(jì)算得塑件體積大約為：2.0 3cm 1.1.1 塑件分析 （1）明確塑件設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)的是塑料瓶蓋，主要介紹了塑料瓶蓋的設(shè)計(jì)思路和加工過程，主要設(shè) 計(jì)的是瓶蓋的注塑模的設(shè)計(jì)，塑料瓶蓋具有重量輕、易清潔、耐腐蝕老化、強(qiáng)度高、 使用壽命長，制作方便、價格低廉等特點(diǎn)，是值得人們信賴、喜歡用的產(chǎn)品，它具 有非常大的發(fā)展前途。 （2） 明確塑件的生產(chǎn)批量 小批量生產(chǎn)時，為降低成本，模具盡量可能簡單；在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)保證塑 件質(zhì)量前提下，盡量采用一模多腔或高速自動化生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn) 3 率，因此對模具的推出機(jī)構(gòu)，塑件和流道凝料的自動脫模機(jī)構(gòu)提出嚴(yán)格要求。 該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動 脫模，可采用側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件要求批量大，所以模具采用一模六 腔。 （3） 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 通過計(jì)算得塑件體積為： V=20.0 0.1=2.00?3cm 得單個塑件質(zhì)量為： m= V=2.0096 1.0=2.00 g? 1.1.2 選用塑件材料 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品的使用條件和性能要求綜合比較選用聚乙烯為原材料。 1.1.3 分析研究原材料的工藝特性和成型性能 （1）塑件材料工藝特點(diǎn)： 聚乙烯塑料重量輕，物理性能、化學(xué)性能及電氣性能等均很優(yōu)良，且很容易成 型，價格[便宜。聚乙烯樹脂為無毒、無味，呈白色或乳白色，柔軟、半透明的大理 石狀粒料，密度為 0.91～0.96g/cm 為結(jié)晶型塑料。 聚乙烯按聚合時所采用的壓力的不同，可分為高壓、中壓和低壓聚乙烯高壓聚 乙烯的分子結(jié)構(gòu)不是單純的線型，而是帶有許多支鏈的樹枝狀分子。因此它的結(jié)晶 度不高（60%～70%） ，密度較低，相對分子質(zhì)量較小，常成為低密度聚乙烯。它的耐 熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較低。但是它的介電性能好，具有較好的柔軟性、耐沖 性及透明性，成形加工性能也較好，中、低壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)是支鏈很少的線型 分子，其相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度較高（高達(dá) 87%～95%） ，密度大，相對分子質(zhì)量大， 常稱為高密度聚乙烯。它的耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較高，但柔軟性、耐沖性 及透明性、成形加工性能都較差。 聚乙烯的吸水性極小，且介電性能與溫度、濕度無關(guān)。因此，聚乙烯是最理想 的高頻電絕緣材料，在介電性能上只有聚苯乙烯、聚異丁烯及聚四氟乙烯與之相比。 （2）主要用途： 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪； 4 中壓聚乙烯最適宜的成形方法有高速吹塑成形，可制造瓶類、包裝用的薄膜以及各 種注射成形制品，也可用在電信電纜上面；高壓聚乙烯常用于制造塑料薄膜（理想 的包裝材料） 、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電纜外衣等。 （3）成形性能： 成形收縮率范圍及收縮值，方向性明顯，容易變形、翹曲。應(yīng)控制模溫，保持 冷卻均勻、溫定；流動性好且對壓力變化敏感；宜用高壓注射，料溫均勻，填充速 度應(yīng)快，保壓充分；冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)；質(zhì)軟 易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時可強(qiáng)行脫模。 1.1.4 塑件對注射模設(shè)計(jì)的要求 （1）塑件材料特性： 聚乙烯不含或含有少量增塑劑，它的機(jī)械強(qiáng)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(qiáng)，化學(xué)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(yán)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(yán)格控制料溫，模具應(yīng)有冷卻裝 置；采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，澆口截面宜大，不 得有死角滯料。 1.2 塑件材料成型工藝參數(shù)確定 查文獻(xiàn)得成形工藝參數(shù)： 密度： 0.94～0.96g/cm 收縮率： 1%～3.6% 預(yù)熱溫度： 10～80 預(yù)熱時間為 1-2h 料筒溫度： 中段 —前段 250～280 后段 240～260 噴嘴溫度： 230～240 模具溫度： 80～100 注射壓力： 80～130Mpa 成形時間： 注射時間 0—5s 5 保壓時間 20—80s 冷卻時間 20—50s 成型周期 50—140s 6 2 注塑機(jī)選用 初步確定注射機(jī)型號 根椐塑件的表面積和厚度可以粗略的算出塑件的體積為 320.10.cmcV??? 因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)為一模六腔 所以一次性注入的塑料的體積為 3120.6c???總 由以上計(jì)算的數(shù)據(jù)可選定注塑機(jī)型號 根據(jù)塑料制品的體積或重量查文獻(xiàn)[5]的表 5-2或查有關(guān)手冊選定注塑機(jī)型號。 選用 xs-z-30型臥式注射機(jī)，其性能參數(shù)如下： 額定注射量： 30cm 螺桿（注射）直徑： 28 注射壓力： Mpa19 注射行程： 30 注射方式： 柱塞式 鎖模力： KN25 最大成形面積： 90cm 最大開模行程： 16 模具最大厚度： 8 模具最小厚度： 0 拉桿間距： m235 噴嘴直徑： 噴嘴圓弧半徑： 1 頂出形式 ： 動模板設(shè)頂板，開模時模具頂桿固定板上的頂桿通過動模板 與頂桿相碰，機(jī)械頂出塑件。 動、定模固定板尺寸/ ： m?2805? 7 機(jī)器外形尺寸： 14608523? 合模方式 液壓-機(jī)械 電動機(jī)功率/kw 5.5kw 液壓泵流量（L/min） 50 液壓泵壓力/片 Mpa 6.5 8 3 模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 表 3.1精度等級與公差數(shù)值表 精度等級 1 2 3 4 5 6 7 8 基本尺 寸/mm 公差數(shù)值/mm 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 65-80 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.04 1.60 80-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.20 1.80 100-120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.00 1.36 2.00 120-140 0.20 0.28 0.38 0.56 0.76 1.12 1.52 2.20 140-160 0.22 0.31 0.42 0.62 0.84 1.24 1.68 2.40 160-180 0.24 0.34 0.46 0.68 0.90 1.36 1.84 2.60 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(guān)，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表 3.1 9 表 3.2塑料品種與精度等級 建議采用精度等級 塑料品種 高精度 一般精度 低精度 聚乙烯 5 6 7 由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求較高，所以精度等級選擇一般精度。 表 3.3塑件成型工藝參數(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 3.1 型腔尺寸計(jì)算 計(jì)算中取聚乙烯,平均收縮率為 ，公差按照表 3.1和表 3.2中所查的公差%5.2 進(jìn)行計(jì)算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的 。31 3.1.1 型腔徑向尺寸計(jì)算 對于塑件 塑件尺寸公差取 0.52m32 因?yàn)? ???????????????????014SL 式中 ——塑件形狀尺寸1 ——塑件的平均收縮率S ——塑件的尺寸公差? —— 模具制造公差，取塑件尺寸公差的? 31 故 ??173.0 52.0142.4325? ???????????????????????L 10 3.1.2 型腔深度尺寸計(jì)算 對于塑件高度 尺寸模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.36m12 因?yàn)? ???????????????????0132SH ——塑件最高方向尺寸1 故 ??12.0 36.016.325.? ??????????????????????? 3.2 型芯的尺寸計(jì)算 3.2.1 型芯徑向尺寸計(jì)算 其它尺寸由于沒有精度要求，模具型腔可直接按制品有關(guān)尺寸加工制做。 對于 尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.48m30 因?yàn)? ??0143?????????????????Sl ——塑件內(nèi)形徑向的尺寸1l 故 ??016. 48.03113.425.? ???????????????????????l 3.2.2 型芯高度尺寸計(jì)算 對于塑件 尺寸的模具設(shè)計(jì)，塑件尺寸公差取 0.52m2 因?yàn)? ??0132?????????????????Sh ——塑件高度方向尺寸1 故 ??0173. 052.31146.25.2? ???????????????????????h 11 3.3 矩形型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 矩形型腔是指模具橫截面呈矩形的結(jié)構(gòu)，型腔結(jié)構(gòu)可以分為組合式和整體式兩 類。 3.3.1 整體式矩形型底版厚度的計(jì)算 按剛度條件計(jì)算整體式矩形型的底版，如果后部沒有支承板，直接支撐在模腳 上，中間是懸空的，那么底版可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板。由于熔 體的壓力，板的中心將產(chǎn)生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為： ??34?Epbch，? 式中 h——型腔底板厚度，mm ——由型腔邊長比 l/b決定的系數(shù)，查表 3.4，c p——型腔內(nèi)溶體的壓力，MPa b——型腔側(cè)壁的短邊長，mm E——鋼的彈性模量，取 MPa5106.2? ——允許變形量，mm??? 表 3.4系數(shù) 的值，c l/b 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4，c 0.0138 0..164 0.0188 0.0209 0.0226 l/b 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9，c 0.0240 0.0251 0.0260 0.0267 0.0272 根據(jù)上式可以計(jì)算出值為： ??3 5434 08.16.290128?????Epbh， =22.1mm 取型腔底板厚度值為 25mm 12 3.3.2 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 由于型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算比較麻煩，可由下表中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出。 表 3.5 矩形型腔壁厚尺寸 組合式型腔矩形型腔內(nèi)壁短邊 b 整體式型腔側(cè)壁厚 s 凹模壁厚 s1 模套壁厚 s2 40 25 9 22 >40～50 25～30 9～10 22～25 50～60 30～35 10～11 25～28 60～70 35～42 11～12 28～35 70～80 42～48 12～13 35～40 80～90 48～55 13～14 40～45 90～100 55～60 14～15 45～50 100～120 60～72 15～17 50～60 120～140 72～85 17～19 60～70 140～160 85～95 19～28 70～80 3.4 選擇澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道。 3.4.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道為直接與注塑機(jī)的噴嘴連接的部分。便于流道凝料從主流道襯套中拔出， 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。錐角 粗糙度 取 ，與噴嘴對接處設(shè)計(jì)成?6?63.0?Ra5.? 半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑，取 R=14mm ，小端直徑取 2mm。 主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式： )(4mKVD?? 13 式中 ——主澆道大頭直徑 Dm ——流經(jīng)主澆道的熔體體積 V3c ——因熔體材料而異的常數(shù)K 表 3.6 系數(shù) K值 塑料種類 PSE\PACPOMCA 值 5.245.11.225. 故 mD1.30??? 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。 其結(jié)構(gòu)形式如圖 3.1。 圖 3.1 主流道簡圖 3.4.2 分流道的設(shè)計(jì) 指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉(zhuǎn)向作用， 要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。 （1）分流道的截面形狀及尺寸 分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u 形、半圓形、矩形；分流道的長度應(yīng)盡 14 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 Ra<1.6mm 。 如表 3.7 分流道截面形狀和特征比較 特征 截面形狀 熱量損失 加工性能 流動阻力 效果 半圓形 小 較難 小 最佳 梯形 較小 易 較小 良 矩形 大 易 大 不良 通過以上截面形狀的對比，顯然圓形截面形狀效果最佳，半圓形狀為最佳選擇。 其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 3.2 分流道簡圖 （2）澆口的設(shè)計(jì) 澆口的作用是使料流加速，并控制襯料時間，控制料流狀態(tài)。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(yīng)減少 熔痕，有利于型腔氣體的排出。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng)減少熔痕，有利于型腔 氣體的排出。所以選擇側(cè)澆口，塑件的澆口選擇在塑料瓶蓋邊緣處，由于塑件所填 充塑料多，這樣可以提高充模速度。 側(cè)澆口的特征： 1.形狀簡單，便于加工，而且尺寸精度容易保證 2.試模時，發(fā)現(xiàn)不適當(dāng)，容易及時修改 3.能相對獨(dú)立的控制充填速度與封閉時間 15 4.可用于各種塑料 5.對于殼體類塑件，流動填充效果較佳 澆口尺寸選定：側(cè)澆口的尺寸計(jì)算公式 ??309.~6Ab? 式中 b——側(cè)澆口的直徑 m t——塑件的側(cè)澆口的厚度 ——塑件在澆口處的壁厚 ? ——型腔表面積A 所以 b=3 m t=1 16 4 模具加熱，冷卻系統(tǒng)的確定 4.1 冷卻水體積流量的確定 冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)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(dǎo)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。 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 時，水孔直徑m2 可取 。因塑件壁厚為 1mm，所以取冷卻水通道直徑 d=8mmm14~0 假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)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用下式計(jì)算。 ??2160????cMqV 式中 -------冷卻水體積流量， ; v min3 -------單位時間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量， ;hkg --------單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量， ;q KJ -------冷卻水比熱容， ;c??KgJ? --------冷卻水的密度，?3m -------冷卻水出口處溫度，℃1? -------冷卻水入口處溫度，℃ 。2 由于計(jì)算麻煩不方便，設(shè)計(jì)時可以考慮經(jīng)驗(yàn)值，由下表可查得冷卻水體積流量 值。 17 表 4.1 冷卻水流速與水孔直徑的關(guān)系 冷卻水通道直徑 d/mm 最底流速 v(m/s) 冷卻水體積流量 V（ ）min3 8 1.66 5.0 10?? 10 1.32 6.2 3 12 1.10 7.4 ? 15 0.87 9.2 310? 20 0.66 12.4 ? 25 0.53 15.5 3 30 0.44 18.7 10?? 查表得 最底流速 v=1.66 m/s，冷卻水體積流量 V=5.0 3?min 4.2 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 的確定? 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可用下式計(jì)算 ??2.08d???? 式中 ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， ;???KmW?2 -----冷卻水在該溫度下的密度，?3g ----冷卻水的流速， ;?sm -----冷卻水孔直徑,d -------與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 值查表 4.2? ? 18 表 4.2 水的 值與其溫度的關(guān)系? 平均水 溫/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 55 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.00 故 ??83.4)108(6.40.82.3.0???????KmW?2 4.3 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算 ??WM qA????360 式中 ——冷卻回路總表面積， 2m ——單位時間內(nèi)注入模具中聚乙烯的質(zhì)量，Mhkg ——單位質(zhì)量聚乙烯在模具內(nèi)釋放的熱量， q KJ ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，???mW?2 ——模具成形表面的溫度，℃M? ——冷卻水的平均溫度，℃ W??2501. 2683.410mCA???? 4.4 冷卻回路的總長度的計(jì)算 冷卻回路總長度可用下式計(jì)算 d AL?10? 式中 ——冷卻回路總長度 Lm 19 ——冷卻回路總表面積 A2m ——冷卻水孔直徑 d mL47.08 12.??? 4.5 冷卻水回路的布置 冷卻水回路的布置一般遵循以下幾點(diǎn)： 1. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大。型腔表面的溫度和冷卻水道的數(shù)量、 截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。 2. 冷卻水道離模具型腔表面的距離一般為 8～15mm。 3. 澆口處的加強(qiáng)冷卻和冷卻水道的出入口溫差盡量小。 4. 對于聚乙烯、聚丙烯等收縮率大的塑料，冷卻水道應(yīng)盡量沿著塑料收縮的方 向設(shè)置。 5. 冷卻水道的布置應(yīng)盡量避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。 20 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 塑件成型位置及分型面選擇 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(shè)計(jì)： 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 5.1 分型面示意圖 5.2 型腔數(shù)的確定 由塑件決定，模具采用一模六腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。 21 圖 5.2 型腔分布圖 5.3 模具推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)動定模合攏后就構(gòu)成了型腔，為了保證動定模合攏時的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)——合模導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時，都有一 個唯一的準(zhǔn)確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動定模正確閉 合，避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承 受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 圖 5.3 模具的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式及設(shè)計(jì)尺寸 22 5.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。 根據(jù)塑件有螺紋，強(qiáng)制脫模，推出時會有很大的阻力，所以推出機(jī)構(gòu)采用推件板推 出機(jī)構(gòu)。 推件板推出機(jī)構(gòu)是有一塊與凸模按照一定配合精度相配合的模板和推桿所組成， 隨著推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿推動推件板，推件板從塑料制件的端面將其從型芯上 推出，因此，推出力的作用力的作用面積大而均勻，塑件上沒有推出的痕跡而不發(fā) 生變形或損傷塑件的外觀。 圖 5.4 推出機(jī)構(gòu) 5.5 模具排氣設(shè)計(jì) 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?yàn)樵诜中兔?與模板間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為 0.03（聚已烯的最大不溢料間隙為 0.03mm） 。 23 6 工藝參數(shù)的校核 6.1 最大注射量校核 注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊） ， 通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量 80% 所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) 澆塑 件機(jī) Vn??8.0 式中 ——注塑機(jī)的最大注塑量：單位 機(jī)V3cm ——注塑機(jī)的體積，單位 塑 料 該產(chǎn)品：V 塑件=2.0 3c ——澆注系統(tǒng)體積，單位 澆 m 該產(chǎn)品： =3 澆 3c ——型腔數(shù)目n 故 375.18.0268.0cV?????澆塑 件機(jī) 確定的注塑機(jī)注塑量為：30 。所以滿足要求。3cm 6.2 鎖模力校核 ??KNAnPFm1635.20.21???? 式中 ——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力mP ——塑件在分型面上的投影面1A ——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面2 ——注塑機(jī)的額定鎖模力F 24 ——型腔數(shù)目 n 所以選定的注塑機(jī)為：250（KN） 滿足條件 6.3 模具閉合高度校核 模具實(shí)際厚度 H模=160 mm，注塑機(jī)最小閉合厚度 H最小=60 mm，即 H模＞H 最小故滿足要求。 6.4 開模行程校核 所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度無關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： ??10~521??HSm 式中 H1——推出距離 H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 S——注射機(jī)最大開模行程 ??mH1609104610~521 ????? 滿足要求。 25 7 模具總裝圖及模具的裝配、試模 7.1 模具總裝圖及模具的裝配 圖 7.1 模具裝配圖 模具總裝圖的技術(shù)要求內(nèi)容： 1. 對于模具某些系統(tǒng)的性能要求。 2. 對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應(yīng)不大 于 模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。m05. 3. 模具使用，裝拆方法。 26 4. 防氧化處理、模具編號、刻字、標(biāo)記、油封、保管等要求。 5. 有關(guān)試模及檢驗(yàn)方面的要求。 7.2 模具的安裝試模 7.2.1 試模前的準(zhǔn)備 試模前要對模具及試模用的設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。模具的閉合高度，安裝與注射機(jī)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(shè)備的技術(shù)條件。檢查 模具各個滑動零件配合間隙適當(dāng)，無卡住及緊澀現(xiàn)象?；顒右`活、可靠，起止位 置的定位要準(zhǔn)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(shè)備也要進(jìn)行全面檢查，即對設(shè)備的油路、水路、電 路、機(jī)械運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 7.2.2 模具的安裝及調(diào)試 模具的安裝是指將模具從制造地點(diǎn)運(yùn)至注塑機(jī)所在地，并安裝在指定注射機(jī)的 全過程。 模具安裝到注射機(jī)上要注意以下幾個問題： 1. 模具的安裝方位要滿足設(shè)計(jì)圖樣的要求。 2. 當(dāng)模具長度與寬度尺寸相差較大時，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行。 3. 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(jī)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(jī)上之后，要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗(yàn)?zāi)＞呱细鬟\(yùn)動 機(jī)構(gòu)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(dǎo)向部位運(yùn)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。 27 7.2.3 試模 將模具安裝在注射機(jī)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(jī)， 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(dāng)提高溫度條件。 試模注射出樣件。試模過程中，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，將結(jié)果填入試模記錄卡，并保留 試模的樣件。 7.2.4 修模 雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但 是人們的認(rèn)識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗(yàn)，看 成型的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進(jìn)行排除錯誤性的修模。 塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝 條件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象 的實(shí)際情況，進(jìn)行細(xì)致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補(bǔ)救方法。因 為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解 決問題時，才考慮修理模具。 修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條 件，就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。 7.2.5 檢驗(yàn) 通過試模可以檢驗(yàn)出模具結(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng)清理干凈，涂防銹油入庫保存。 28 29 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對所學(xué)知識的一次大總結(jié)，設(shè)計(jì)的目的主要是培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)理 論知識和專業(yè)知識來分析和解決模具設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的一系列問題。本次的設(shè)計(jì)是三 年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計(jì)，它不僅體現(xiàn)了我們對模具的設(shè)計(jì)，更重要 的是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識應(yīng)用到了實(shí)踐，使我明白了在今后設(shè)計(jì)過程中的一般步 驟和方法。通過設(shè)計(jì)使我各方面的能力都得到了很大提高，為今后工作和學(xué)習(xí)奠定 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我認(rèn)為這才是最重要的。為期三年的大學(xué)生活即將結(jié)束了，看著手 中寫好的論文，心里不免陣陣激動，又陣陣驚喜，同時更多的是感激。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師——老師，張老師從帶 課程設(shè)計(jì)的開始就給我無私的關(guān)懷和幫助。同時，也感謝我的好同學(xué)和好朋友們， 他們的鼓勵和支持還有幫助給我?guī)碜鱿氯サ男判暮蛣恿Α?向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠的謝意。 向在百忙之中評閱本方案并提出寶貴意見的各位評委老師表示最誠摯的謝意， 同時向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師表示衷心的感謝，祝你們工作順利，萬事如 意！ 由于本人的學(xué)識水平、時間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之 處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善。 2008年 30 參考文獻(xiàn) [1] 屈華昌編著.塑料成形工藝與模具設(shè)計(jì).北京：高等育出版社，2006. 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