隔弧板注塑模具設計,隔弧板,注塑,模具設計 目 錄 目 錄 1 摘 要 I 第一章 緒 論 1 1.1課題背景 1 第二章 塑件成型工藝性分析 2 2.1 PA6的基本性能與成型特點 2 2.2塑件結(jié)構(gòu)分析 3 2.3注塑機的選擇 4 第三章 分型面的選擇和澆注系統(tǒng)的設計 5 3.1型腔的分布 5 3.2分型面的選擇 5 3.3澆注系統(tǒng)設計 6 3.4排氣系統(tǒng)的設計 9 第四章 成型零件的設計及尺寸計算 10 4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設計 10 4.2成型零件工作尺寸的計算 12 第五章 推出機構(gòu)的設計 13 5.1推出力的計算 13 5.2推出機構(gòu)的選擇及位置的確定 13 5.3推出機構(gòu)的導向與復位 14 第六章 結(jié)構(gòu)零件的設計 15 6.1模架和標準件的選用 15 其他零件的選擇 16 6.2支成零部件的設計 16 6.3合模導向機構(gòu)的設計 17 第七章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 18 7.1冷卻回路尺寸的確定和布置 18 第八章 主要參數(shù)的校核 22 8.1注射壓力的校核 22 8.2鎖模力的校核 22 8.3注射量的校核 23 8.4 模具安裝部分的校核 23 8.5模具開模行程的校核 23 第九章 模具的試模與修模 24 9.1 模具總裝圖及模具的裝配 24 結(jié) 論 25 參考文獻 26 摘 要 本課題主要是設計指針環(huán)注塑模設計，本說明書以圖文結(jié)合的形式，對澆注系統(tǒng)、分型面、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、推出機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)都有了較詳細的論述。最后對有關參數(shù)的校核也有詳細的計算。 關鍵字：澆注系統(tǒng)，推出機構(gòu)，型芯，型腔。 I 第一章 緒 論 1.1課題背景 20世紀，是塑料蓬勃發(fā)展的新新時代，塑料一步一步的走進我們的生活中，改變著我們的生活方式。從吃飯用的金屬碗到如今的塑料碗，從金屬的手機外殼到如今的塑料手機外殼，從喝水用的瓷杯子到如今五顏六色的塑料杯子，塑料在我們的生活中無處不在，并且起著重要的作用。塑料是以樹脂為主要成分，再加入填充劑、增塑劑、著色劑、穩(wěn)定劑、固化劑等，在塑料中，添加劑起著很重要的作用。根據(jù)塑料中樹脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能，可將塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料。根據(jù)塑料性能及用途，可分為通用塑料、工程塑料、增強塑料和特殊塑料等。塑料熔體經(jīng)過模具模腔，在壓力的作用下，可生產(chǎn)出塑料產(chǎn)品，在如今，隨著人們對塑料產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、美觀等要求越來越高的同時，對于模具的研究工作者來說，要提高模具各個方面的性能，使模具能生產(chǎn)出質(zhì)量更高的塑料制品，能夠大批量生產(chǎn)產(chǎn)品，能夠延長模具的使用壽命。這樣，可以節(jié)約模具的再次制造時間和費用，也能更好的節(jié)約資源。 經(jīng)過最近幾年的創(chuàng)新，中國對于模具的研究進展可謂是碩果累累，模具行業(yè)幾乎以10-20%的增長速度在飛速發(fā)展著?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的重要基礎工藝裝備”已經(jīng)取得了共識[1]。模具在制造業(yè)中是舉足輕重的一部分，工業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)、研究、測試都需要模具來成型，模具分為很多種，有沖壓、鑄造等。模具的質(zhì)量與控制塑件的精確度，會使塑料產(chǎn)品的質(zhì)量、美觀、合格率等受到影響，還會使產(chǎn)品的更新速度及市場占有率下降。模具有著價格便宜、重量比較輕、硬度和強度高等優(yōu)點。隨著塑料制品被廣泛的使用，而模具是成形這些塑料制品的重要設備，一副好的模具可以用好幾年甚至十幾年，所以模具設計有著非常重要的意義[2]。當今德國、法國等工業(yè)發(fā)達的國家，生產(chǎn)塑料模具和沖壓模具的企業(yè)所占的比例正在快速的增長。由此可知，在日用產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中，優(yōu)秀的塑料模具設計往往能夠取代多個傳統(tǒng)金屬器件，形成了一種“塑料化”城市，塑料模具已經(jīng)和沖壓模具并駕齊驅(qū)，占據(jù)著不可動搖的地位。在現(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)過程中，模具加工工藝要符合合理性、高效性和先進性。塑料模具對塑料加工工藝和塑料制品成本的降低起著至關重要的作用。 第二章 塑件成型工藝性分析 2.1 PA6的基本性能與成型特點 （1）物理性能 聚乙烯是一種無色、無味、無毒的高結(jié)晶的聚合物。密度僅為0.90-0.96g/cm3。它幾乎不吸水，流動性好，容易著色，制品表面光澤性好。 （2）力學性能 聚乙烯的拉伸強度和剛性都比較好，如硬度、屈服強度、抗拉強度、彈性及抗壓強度比聚乙烯好。但沖擊強度比較差，特別是低溫時耐沖擊性差。 （3）熱性能 在五大通用塑料中，PA6的耐熱性是最好的，熱變形溫度為114℃，熔點164-170℃，使用溫度在無負荷情況下可達150℃，其低溫使用溫度達-15℃，低于-35℃時會脆裂。 （4）化學穩(wěn)定性 聚乙烯的化學穩(wěn)定性較好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其它各種化學試劑都比較穩(wěn)定[13]。 （5）電性能 聚乙烯的高頻絕緣性能優(yōu)良，由于它幾乎不吸水，故絕緣性能不受濕度的影響。 （6）成形性能 聚乙烯吸濕性小，比較容易發(fā)生融體破裂，與金屬長期接觸容易發(fā)生分解[14]。它的流動性好，但成型收縮率大，達到1.0-2.5%，容易發(fā)生縮孔、凹痕、變形。它的冷卻速度比較快，所以澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)應該緩慢散熱，并且注意控制成型溫度。料溫低方向性明顯，當?shù)蜏馗邏簳r更加明顯。模具溫度低于50℃時，會造成塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷，高于90℃時易發(fā)生翹曲和變形[15]。 1、密度：1.12-1.14g/cm 2、比容：0.86~0.98 cm/g 3、吸水率（24h）：0.2~0.4% 4、收縮率：0.8~2.1% 5、熔點：130~160C 2.2塑件結(jié)構(gòu)分析 1、 塑件表面上平整光滑，無翹曲、折皺、裂紋等缺陷，沒有尖利或薄弱結(jié)構(gòu)； 2、 塑件簡單，容易加工； 3、 分型面容易； 4、 壁厚均一； 5、 有圓角過渡，有較好的剛度和強度。 塑件平面圖如圖2-1所示： 圖2-1塑件平面圖 塑件三維如圖2-3所示： 圖2-3塑件三維 2.3注塑機的選擇 由上圖可知塑件體積： 因為流道塑件屬于未知數(shù)，按塑件的0.3倍來估算，因此塑料熔體總體積為： （2） 每個塑件在分型面上的投影面積為：；流道凝在分型面上的投影面積是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2-0.5倍，這里取0.35倍進行估算： 模具所需鎖模力為： 其中參考文獻[5]，取35MP。 （3） 選注射機 根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，初選XS-ZY-250臥式注射機，其主要參數(shù)參考相關文獻[5]如表4-3所示。 表4-3 XS-ZY-250注射機技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 理論注射容積/cm3 250 塑化能力(kg．h-1) 29.6 螺桿直徑/cm 40 拉桿內(nèi)間距/mm 441-441 移模行程/mm 360 注射壓力/MPa 236 最小模具厚度/mm 200 最大模具厚度/mm 350 模具定位孔直徑/mm 100 鎖模形式 液壓-機械 噴嘴口直徑/mm 5 鎖模力/kN 1800 噴嘴球直徑/mm 14 最大成型面積/cm2 650 第三章 分型面的選擇和澆注系統(tǒng)的設計 3.1型腔的分布 根據(jù)設計要求為一模2腔且為矩形分布，制件在模具中的位置如圖3-1所示： 圖3-1型腔的分布 3.2分型面的選擇 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度，嵌件位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面的時應綜合考慮分析比較以選出較為合理的方案。 根據(jù)制件在模具中的位置，在此次選擇分型面的階段，考慮到方便制品的脫模、保證塑件外觀質(zhì)量、有利于排氣、保證開模時產(chǎn)品在動模一側(cè)等這些因素，如圖3-1所示，上下模塊制件的平面為該制品在模具中的分型面的位置。 圖3-2分型面的位置 3.3澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通道，它的作用是將塑料熔體順利的充滿型腔的各個部位。具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，正確設計澆注系統(tǒng)是獲得優(yōu)質(zhì)的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔，影響順利充模的關鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設計。 3.3.1主流道的設計 主流道是指緊接注射機噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道，熔融塑料進入模具時首先經(jīng)過它。它與注射機噴嘴在同一軸線上，物料在主流道中不改變流動方向，主流道形狀一般為圓錐形或圓柱形。在設計主流道時通常要注意一下事項： 主流道小端直徑d=注射機噴嘴直徑+（0.5—1)mm=4mm； 主流道大端直徑D=d+=5mm； 主流道的球半徑 SR = 注射機噴嘴球頭半徑+（1～2）mm=15mm； 球面配合高度h=3mm； 主流道錐度。 3.3.2澆口套的設計 主流道小端入口處與高溫塑料和噴嘴反復接觸和碰撞，易磨損，對材料要求較高，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理。本設計中澆口套采用碳素鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50—55HRC。在澆口套端部設一個與注射機定位孔相配的定位環(huán)，并在端面用螺釘將澆口套壓在模體內(nèi)，克服塑件對澆口套的反座力。澆口套與定位圈采用H9／f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時應插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與定位孔的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。根據(jù)GB/T4169.19-2006規(guī)定，選擇澆口套的型號為Φ16×35，定位圈的型號采用直徑D為100。 3.3.3分流道的設計 分流道是主流道末端至澆口的整個通道，它通常在多型腔或者單型腔多澆口時設置。分流道的設計應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 根據(jù)以上分流道的設計原則，由于此次設計的產(chǎn)品壁厚為2.8mm，質(zhì)量為34.333g（<200g），且根據(jù)要求為一模2腔，另外精度要求不高，加工容易，因此將分流道的截面形狀設計成半圓形。故采用下面的經(jīng)驗公式來確定分流道的直徑。 （式3-1） 式中，D為分流道直徑（mm）； m為塑件的質(zhì)量（g）； L為分流道的長度（mm）。 根據(jù)分析一級分流道長度為22cm，得D=6Mm。分流道分布及尺寸如圖3-5所示： 圖3-5分流道分布及尺寸 3.3.4澆口的設計 澆口是指分流道末端與型腔入口之間狹窄且較短的一段通道。它的功能是時聚合物熔融體順利注入型腔內(nèi)，有序的充滿型腔，又能及時冷卻封閉，以防止熔體倒流并對補縮具有控制作用，且便于切除。 1） 澆口截面的選擇：由于此次設計的產(chǎn)品要求為一模多腔，且尺寸較小，所以選擇側(cè)澆口。另外側(cè)澆口還有截面形狀簡單，加工方便的優(yōu)點； 2）澆口位置的選擇：為了提高制品質(zhì)量，不影響制品性能， 側(cè)澆口深度尺寸： 其中n是塑料成型系數(shù)，查閱相關資料得PA6塑料系數(shù)n=0.7，對應塑件厚度t=2.8mm。 側(cè)澆口的寬度： 側(cè)澆口的長度：為去除澆口方便，2mm 圖3-6澆口位置 3.3.5冷料穴的設計 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流前面冷卻凝料，以免這些冷料注入型腔，不僅影響熔體充填的速度，而且影響成型塑件的質(zhì)量。根據(jù)制品及以上設計部分分析，冷料穴形式采用半球形，此外，主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還有便于在此處設置拉料桿的功能。在注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注凝料一起推出模外。如圖3-10，為Z字形的拉料桿。 圖3-10Z字形拉料桿 3.4排氣系統(tǒng)的設計 當塑料熔體充滿模具型腔時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生產(chǎn)生的氣體不能被排出干凈，塑件上就會形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清楚及填充不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此在設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。對于由于排氣不暢而造成型腔局部填充困難時，除了設計排氣系統(tǒng)外，還可以考慮開設溢流槽，用于在容納冷料的同時也容納一部分氣體，有時采用這種措施是十分有效的。此次設計的產(chǎn)品較為簡單，可以利用配合間隙進行排氣。 第四章 成型零件的設計及尺寸計算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，由于塑料熔體的高壓、料流的沖刷，在脫模時還與塑件發(fā)生摩擦，因此成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度和較好的耐磨性能。 4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設計 1、 凹模的結(jié)構(gòu)設計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式和組合式。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，該產(chǎn)品屬于小模具，而且沒有凹槽，因此本設計中采用整體式凹模結(jié)構(gòu)，凹模結(jié)構(gòu)如圖4-1所示： 圖4-1凹模結(jié)構(gòu) 2、 凸模的結(jié)構(gòu)設計 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件。根據(jù)對塑件的分析，由于該塑件的內(nèi)形和外形相似，同時為了加工的的方便，本設計中采用組合式型芯結(jié)構(gòu)。 4.2成型零件工作尺寸的計算 本次塑件的原料是PA6（PA6）材料，PA6材料是一種收縮率范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸按照平均值法計算。已知PA6的收縮率為0.8—2.1%之間 ,故可以得到PA6的平均收縮率為：1.450%。 此制品尺寸精度要求不太高，對塑件只有外形尺寸和內(nèi)孔尺寸的要求，這就要考慮模具磨損量和制造公差等，而其他部位沒有精度要求，因此只需計算型芯型腔的幾個主要尺寸就可以了。塑件精度等級按GB/T14486-1993,PA6一般精度取MT5級，計算中按相應公差來查詢，采取平均值法來計算。 （1） 型腔尺寸的計算 1）對尺寸 （2） 型腔深度的計算 1） 對尺寸 型芯尺寸： 1）對尺寸 （3） 型芯高度的計算 1）對尺寸 第五章 推出機構(gòu)的設計 注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機構(gòu)成為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機上的頂桿或液壓缸完成的。 5.1推出力的計算 查資料得推出力的計算公式： （式5-1） （式5-2） 式中：A為塑件包絡型芯的面積，通過計算，本設計塑件包絡型芯的面積為3589mm2。 P為塑件對型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的塑件，p取；模內(nèi)冷卻的塑件，取。為方便計算，本設計中取。 為塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.3，本設計中取0.2。 為脫模斜度。本設計型芯脫模斜度為30′。 因此，本設計推出力通過上述公式計算約為。 5.2推出機構(gòu)的選擇及位置的確定 5.2.1推出方式的確定及其固定形式 由于塑件較為簡單，質(zhì)量較輕，所以采用推桿推出。 根據(jù)對制品分析，因為塑件對型芯的包緊力在四周最大，所以在塑件內(nèi)壁設計推桿。推桿位置如圖5-3所示。 圖5-3推桿的位置選擇 5.3推出機構(gòu)的導向與復位 推出機構(gòu)在注射模工作時，每開合模一次，就往復運動一次，除了推桿和復位桿與模板的滑動配合外其余部分均處于浮動狀態(tài)。推桿固定板與推桿的重量不應作用在推桿上而應該由導向零件來支撐。推出機構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型，還必須使推出機構(gòu)復位。 5.3.1推出機構(gòu)的復位 使推出機構(gòu)復位最簡單、最常用的方法是在推桿固定板上同時安裝復位桿，此次設計的復位桿為圓形截面，每副模具設置四根復位桿，其位置應對稱設在推桿固定板的四周，以便推出機構(gòu)在合模時能平穩(wěn)復位 。 第六章 結(jié)構(gòu)零件的設計 6.1模架和標準件的選用 根據(jù)注塑模模架國家標準GB/T 12555—2006，本次設計選用標準模架，確定出標準模架的形式。在模具設計時，應根據(jù)塑件圖樣及技術(shù)要求，分析、計算、確定塑件形狀類型、尺寸范圍、壁厚、孔形及孔位，尺寸精度及表面性能要求以及材料性能等，以制定塑件成型工藝，確定進料口位置、塑件重量以及型腔數(shù)，并選定注射機的型號和規(guī)格等等。選用標準模架的要點如下： 1、模架厚度H和注射機的閉合距離L 對于不同型號及規(guī)格的注射機，不同結(jié)構(gòu)形式的鎖模機構(gòu)具有不同的閉合距離。模具厚度與閉合距離的關系為： （式6-1） 式中，H為模架厚度； 為注射機最大閉合距離； 為注射機最小閉合距離； 所以，由所選注射機得模架厚度的范圍為200～350㎜。 2、開模行程與定、動模分開的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關系 設計時須計算確定，在取出塑件時的注射機開模行程應大于取出塑件所需的動、定模分開的距離，而模具推出塑件距離須小于頂出液壓缸的額定頂出行程。 根據(jù)型腔所占的平面尺寸為150mm×260mm，查參考資料得W=50,因此需采用250mm×400mm的模架。但是又考慮到是采用推件板和推桿綜合的推出方式，且推桿布置在靠近凸模的中心，這樣推桿邊緣與推桿固定板邊緣距離較大，因此為降低模具成本可適當減小模具尺寸，同時又考慮到導柱、導套、水路的布置等因素。所以模架采用Ci2540-A70×B80×C80S0GB/T 12555-2006。 圖6-1 模架的選擇 其他零件的選擇 （1） 上?？颍址QA板，采用45材料，尺寸為：250mm×400mm×70mm，并加工成所需形狀。 （2） 下?？颍址QB板，采用45材料，尺寸為：250mm×400mm×80mm， 并加工成所需形狀。 （3） 墊塊，又稱C板，采用45鋼材料，尺寸為：400mm×38mm×80mm。 （4） 定模座板，采用45鋼，尺寸為：320mm×350mm×30mm，上表面與導柱接觸部分加工排氣槽。 （5） 動模座板，采用45鋼， （6） 上頂針面板（推板），采用45鋼， （7） 下頂針面板（推板固定板），采用45鋼， 6.2支成零部件的設計 用于防止成型零部件及各部分機構(gòu)在成型壓力作用下發(fā)生變形超差現(xiàn)象的零部件稱為支撐零部件。支撐零部件主要有支承板、墊板、支承柱等。 6.2.1墊塊的設計 用于支承動模成型部分并形成推出機構(gòu)運動空間的零件稱為墊塊。 6.3合模導向機構(gòu)的設計 合模導向機構(gòu)是保證動、定 模合模時，正確定位和導向的零件。合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。本設計采用導柱導向。導向機構(gòu)有以下作用： 1、定位作用 模具閉合后，保證動、定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精度。導向機構(gòu)在模具裝配過程中也會起到定位作用，即便于模具的裝配和調(diào)整。 2、導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動、定模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件的損壞。 3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充形過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)向壓力，此時導柱將承受一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)向壓力很大或者精度要求很低的影響，則不能單靠導柱來承擔，需增加錐面定位機構(gòu)來承擔側(cè)向壓力。 6.3.1導柱與導套的設計 1、導柱結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求： 1）長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8～12㎜，以免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔的情況。 2）形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。 3）材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理）或者T10A、T8A（經(jīng)淬火處理），硬度為50～55HRC。導柱固定部分的表面粗糙度為Ra=0.8μm。導向部分的表面粗糙度為Ra=0.8～0.4μm。 該套模具采用推板導柱固定在動模座板上的形式。對于本套模具，根據(jù)上述設計要求以及GB/T4169.4-2006，導柱選用帶頭導柱，型號為25×30×140。導套選用直導套，型號為30×80。該模具設置了4套推板導柱與導套，他們之間用H8/e7。 第七章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 模具溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。模具溫度是否適合、均一程度，對塑料熔體的充模流動、固話定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響。模具中設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的就是要通過控制模具的溫度，使注射成型塑件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。 7.1冷卻回路尺寸的確定和布置 7.1.1冷卻系統(tǒng)的設計準則 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷卻時間占注射成型周期的約80%。同時影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。因此在設計冷卻系統(tǒng)時應注意以下幾點： （1）低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 （2）模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 （3）對結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 （4）隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應力開裂性與塑料的內(nèi)應力直接相關，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。 7.1.2冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì) 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200°C左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60°C以下，熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。對于黏度低，流動性好的塑料，因為成型工藝要求模溫都不太高，所以用常溫水對模具進行冷卻。由于PA6的流動性為中等，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù)大，故該套模具亦采用常溫水進行冷卻。 7.1.3 冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散出的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的和簡略的計算。 1）求塑件在固化是每分鐘釋放的熱量Q Q=WQ1 式（7-1） =0.03432×350=12.015kJ／min 式中，W為單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中得塑料質(zhì)量（KJ／min），生產(chǎn)周期按每分鐘注射1.2次計算，W=1.2Vsp=1.2×27.245×1.05=0.03432 KJ／min Q1 單位質(zhì)量放出的熱量，為310KJ／kg～400 J／kg，取350 KJ／kg. 2）求冷卻水的體積流量 = 式（7-2） 式中， p為冷卻水的密度，為1×103kg／m3； 為冷卻水的比熱容，為4.187kJ／(kg℃)；， θ1冷卻水出口溫度，取25℃； θ2冷卻水入口溫度，取20℃； 3）求冷卻管道直徑d，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=8mm。 4）求冷卻水在管道內(nèi)的流速v v= 式（7-3） ==1.73m／s 大于最低流速1.66 m／s，復合要求，所以選d=8mm。 5） 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的熱膜系數(shù)h h=3.6f=14630kJ／（m2h℃） 式（7-4） 6)求冷卻管道的總傳熱面積A A= 式（7-5） =3.2×10-3m2 式中 Δθ模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差，模具溫度取50℃。、 7)求模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù) n= 式（7-6） = =1.3≈2 7.1.4冷卻回路的布置 設置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法，也是成型出高質(zhì)量塑件的重要因素。設置冷卻回路，應注意以下幾點： (1)冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大，以使型腔表面的溫度趨于均勻，防止塑件不均勻收縮和產(chǎn)生殘余應力。 (2)冷卻水道離模具型腔表面的距離一般為10～15㎜。 (3)冷卻水道出入口的布置應注意兩個問題，即澆口處加強冷卻和冷卻水道的出入口溫差應盡量小。 (4)冷卻水道應沿著塑料收縮方向設置。 (5)冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。而且各連接處應保持密封，防止冷卻水外泄。 根據(jù)以上設計原則和對制件的分析，冷卻水道的布置及尺寸如圖7-1所示： 圖7-1冷卻水路的布置及尺寸 第八章 主要參數(shù)的校核 8.1注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機類型，噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。對于粘度較大的塑料以及形狀細薄、流程長的塑件，注射壓力應取大些。注射壓力的校核是核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時所需要的注射壓力。注射壓力的校核公式為： 式（8-1） 式中，p為注射機的額定注射壓力， ； 為注射成型時的所需用的注射壓力，；經(jīng)過查資料，取100MPa 為注射壓力安全系數(shù)。，常取=1.25～1.4； ；符合要求。 8.2鎖模力的校核 注塑時塑料熔體進入型腔內(nèi)仍然存在較大的壓力，它會使模具從分型面漲開。為了平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質(zhì)量，注射機必須提供足夠的鎖模力。鎖模力的校核公式為： 式（8-2） 式中 F—注射機的額定鎖模力，KN； A—制件和流道在分型面上的投影面積之和，cm2； p—型腔的平均壓力，；經(jīng)過查資料，取25MPa K—安全系數(shù)，通常K=1.1～1.2； 將數(shù)據(jù)帶入公式得： ,符合要求。 8.3注射量的校核 注射量以容積表示，最大注射量容積為 =0.80×250=200cm3 （式8-3） 式中，為模具型腔和流道在注射壓力下所能注射的最大容積（cm3）； 為指定型號與規(guī)格的注射量容積（cm3）； 為注射系數(shù)，取0.75～0.85，計算中取0.80。 倘=1.3×2×40.6=105.56cm3<200cm3。 8.4 模具安裝部分的校核 注射模具是安裝在注射機上生產(chǎn)的，在設計模具時，必須使模具的有關尺寸與注射機相匹配。與模具安裝有關的尺寸包括噴嘴尺寸、定位環(huán)尺寸、模具的最大和最小厚度以及模板上的安裝螺孔尺寸等等。 該模具的外形尺寸為:250mm×400mm，XS-ZY-250型注塑機的最大安裝尺寸為441mm×441mm，所以能夠滿足模具安裝要求。模具定位圈的直徑為100mm，與注塑機定位孔直徑相同，符合安裝要求。澆口套的球面半徑為SR=14mm，大于注塑機噴嘴的球頭半徑=12mm，符合要求。澆口套小端孔徑為d=5mm，大于注塑機噴嘴孔直徑=4mm。 模具平面尺寸250mm×400mm<441mm×441mm，校核合格。 8.5模具開模行程的校核 由于注塑機采用液壓和機械聯(lián)合作用的鎖模機構(gòu)，所以此次設計的模具的注塑機的最大開模行程與模具厚度無關，所以其開模行程可按下面公式校核： （式8-4） 式中，s為注射機最大開模行程（mm）； 為推出距離（mm）； 為包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm）。 S=75～80mm<360mm，所以校核合格。 第九章 模具的試模與修模 9.1 模具總裝圖及模具的裝配 圖9-1 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。 　?、?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。 　?、?模具使用，裝拆方法。 　　④ 防氧化處理、模具編號、刻字、標記、油封、保管等要求。 　?、?有關試模及檢驗方面的要求。 結(jié) 論 本次的設計中我對產(chǎn)品進行了認真仔細嚴謹?shù)姆治?，通過努力的計算與觀察以及結(jié)合平時所學，得出了產(chǎn)品的分型面所在位置及澆口的所在位置。通過對制品的認真了解和認識分析，具體分析了制品本身的用途和人們在生活中對其的應用等因素，決定了其注射成型所用的材料是PA6，再根據(jù)其所選用的材質(zhì)及其各個方面的成性特點決定了所選用的注射機型號為XS-ZY-250型注塑機。 此次注射模的設計，對我的影響很大，通過本次課設設計，學到了很多，遇到了很多的問題。通過對各種問題的分析，以及與老師的討論，最終都得到了解決， 從當中得到了許多的新東西。 參考文獻 [1]張維合. 塑料成型及模具設計.化學工業(yè)出版社, 2014. 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