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1、 塑料罩殼的注射模具設(shè)計(jì)方案 第一章 緒論 1.1 課程設(shè)計(jì)的背景和意義 課程設(shè)計(jì)是畢業(yè)生畢業(yè)前的一次全面綜合訓(xùn)練， 是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的 理論知識(shí)和技能， 去解決問(wèn)題的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)， 也是鍛煉學(xué)生把實(shí)踐技能用書(shū) 面語(yǔ)言表達(dá)總結(jié)的能力，有以下目的： 1、理論分析、制定設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力。 2、調(diào)查研究、查閱中外文獻(xiàn)和收集資料的能力。 3、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)處理的能力。 4、設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖的能力。 5、外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。 6、綜合分析、總結(jié)提高、編

2、制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及撰寫(xiě)科技論文的能力。 1.2 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備， 選擇注射機(jī)時(shí)， 必須了解注射機(jī)的各主要工藝參數(shù)，使模具在注射機(jī)工藝參數(shù)的許可范圍內(nèi)， 主要包括一下幾項(xiàng)： 最大注射量、最大注射壓力、鎖模力、閉合高度、開(kāi)模行程。 1.3 課程設(shè)計(jì)和論文的主要內(nèi)容 (1) 圖示零件注射成型工藝的分析 （包括材料性能、成型工藝、塑件結(jié)構(gòu)的分析）； (2) 分析選擇并確定注塑模具的結(jié)構(gòu)； (3) 進(jìn)行工藝計(jì)算，選擇并校核注射機(jī)； (4) 繪制模具總裝圖及型芯、型腔零件圖； (5) 編寫(xiě)上述內(nèi)容的

3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 5 第二章 零件注射成型工藝的分析 本課程設(shè)計(jì)為一塑料罩殼，如下圖 2—1 所示。 2.1 PP( 聚丙烯 ) 的性能分析 聚丙烯為線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型聚合物。吸濕性小，使用溫度在 10-120 ℃，化學(xué)穩(wěn)定性較好，不容易發(fā)生反應(yīng)，耐寒性差，光氧作用下易降解老化，機(jī)械性能比聚乙烯好。成型時(shí)收縮率大，流動(dòng)性好，

4、成型性能較好，易產(chǎn)生變形等缺陷。主要用做板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、閥門配件、日用品等。 密度 3 表 2— 1 PP 的性能指標(biāo) 0.9-0.91 彎曲模量 ( MPa 694-1980 kg/dm ) 吸水率 24h/% 很小 拉伸強(qiáng)度 ( MPa 9.39-36.7 ) 收縮率 /% 1.0-2.5 缺口沖擊強(qiáng)度 6.78-116 ( J/m) 2.2 塑件的分析 （1）外形尺寸 該塑件壁厚為 2.5 ㎜，塑件外形尺寸不是很大，塑料熔體流程不是太長(zhǎng)，塑件材

5、料為熱塑性塑料，流動(dòng)性好，適合于注射型。 （2）精度等級(jí) 塑件中各個(gè)尺寸的公差已在任務(wù)書(shū)中給定，其他未注明公差取 MT7。 （3）脫模斜度 PP 的成型工藝性良好，韌性好，但是收縮率中等，去脫模褻瀆為 1°。 6 2.3 PP 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) （1）注射成型過(guò)程 ① 成型前準(zhǔn)備。對(duì) PP的色澤、粒度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)， 若不是在特殊情況下可以無(wú)需進(jìn)行干燥。 ② 注射過(guò)程。塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具 的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔成型， 其過(guò)程大致可以分為充模、 壓實(shí)、倒流和冷卻五個(gè)階段。 ③ 塑件的后處理 為防

6、止后結(jié)晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。 （2）注射工藝參數(shù) ① 注射機(jī)：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為 0-180r/min 。 ②料筒溫度 t/ ℃：前段 200-220 中段 180-200 后段 160-180 ③模具溫度 t/ ℃： 80-90 ④注射壓力 p/Mpa：70-100 ⑤成型時(shí)間 s：50-160 （注射時(shí)間取 40，高壓時(shí)間取 2，冷卻時(shí)間取 60） 7 第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 3.1 分型面位置的確定 通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)

7、形式的分析， 分型面應(yīng)該選在端蓋截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如 3-1 所示。 3-1 3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 (1) 型腔數(shù)量的確定 由于塑件的精度要求不高，且塑件的尺寸中等，初步設(shè)定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列形式的確定 由下圖 3-2 所示 3-2 該模具選擇是一模兩腔，垂直主流道，其型腔中心距的確定如上圖所示。 （3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為

8、一模兩腔，對(duì)稱排列，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀及材料的性質(zhì)， 推出機(jī)構(gòu)初選推管脫模方式。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)在分型面上。綜上所訴，可以確定采用單分型面注射模，垂直式主流道，側(cè)澆口，推管推出。 8 3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 （1）注射量的計(jì)算 塑件的體積： V塑 =83.590cm3 塑件的質(zhì)量： m塑 = ρ V 塑 = 0.9 ×83.590 = 75.231g (2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值， 但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照 塑件體積的 0.2 到 1 倍來(lái)計(jì)

9、算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡(jiǎn)單而且比較短， 因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 0.3 倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V 總 = 1.3n V  塑=1.3  ×2×83.590 = 217.334cm 3 （3）選擇注射機(jī) 根據(jù)以上計(jì)算算出在一次注射過(guò)程中注入模具型腔的塑料的總體積為 217.334cm3 ，由參考文獻(xiàn)【 1】式（ 4-18 ）V 公 = V 總/0.8=217/0.8 = 271.25  ㎝ 3 。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱注塑量為 320cm3 ，注射機(jī)型號(hào)為 XZY-300 臥

10、式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn) 3-3 。 表 3-3 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量 /cm3 320 移模行程 /mm 340 螺桿直徑 /mm 60 最大模具厚度 /mm 355 注射壓力 /Mpa 175 最小模具厚度 /mm 285 注射行程 /mm 150 模板尺寸 /mm 620×520 注射時(shí)間 /s 2.5 拉桿空間 /mm 400×350 塑化能力 /(g/s) 19 噴嘴球半徑 /mm 18 合模力 /N 15× 105 噴嘴口直徑 /mm 5 注射方式 螺桿式 定位孔直徑

11、/mm 150 (4) 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 ①注射壓力校核。查參考文獻(xiàn)【1】表 13-3 可知，PP所需注射壓力為 70-100Mpa, 這里取 p0 = 100Mpa,該注射機(jī)的公稱注射壓力 p 公 = 175Mpa，注射壓力系數(shù) 1.25-1.4 ，這里取 k1 = 1.3, 則： k1p0 = 1.3 ×100 = 130Mpa ＜ p 公，所以注射機(jī)注射壓力合格。  k1 = ②鎖模力校核。 塑件在分型面上的投影面積 A 塑 = 115 ×90-3.14 ×52 ×4 = 10036 ㎜2 澆注系統(tǒng)在分型面上的

12、投影是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積 A 塑的 0.2 0.5 倍。由于本設(shè)計(jì)的流道很簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可 以適當(dāng)取小些。這里取 A 澆 = 0.3 A 塑。  到 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積 A 總 = 2 ×1.3×A塑  A 總為 = 26093.6mm2 模具型腔內(nèi)的脹型力  F脹，則 F  脹 = A  總 p 模  = 26093.6  × 30 = 782.81kN 上式中 p 模是型腔的平均計(jì)算壓力值

13、。 p 模 是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 20%-40%，大致范圍為 20-40Mpa。對(duì)于黏度大的精度較高的塑料制品應(yīng)取 較大值。 PP的黏度小，流動(dòng)性好，故 p 模 取 30 Mpa。 鎖模力的安全系數(shù)為 k2= 1.1-1.2 ，這里取 k2 為 1.2 ，則  k2 F  脹=1.2  ×F脹= 9 1.2 × 782.81= 939.37kN ＜F 鎖 =1500kN , 所以注射機(jī)鎖模力滿足要求。 對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。

14、 10 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。 主流道的形狀為圓錐形， 以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸， 因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。 主流道尺寸 （ 1）主流道的長(zhǎng)度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對(duì)于小型模具L 應(yīng)盡量小于 60 ㎜，本次設(shè)計(jì)中因?yàn)槟＞呤侵械?，模具深度偏高，所以初?0 ㎜進(jìn)行計(jì)算。

15、 （ 2）主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴尺寸 + （0.5-1 ）mm = 5.5mm。 （ 3）主流道大端直徑 D = d + 2L 主 tan( ａ/2)=10mm 式中ａ≈ 4° （ 4）主流道球面半徑 SR = 注射機(jī)噴嘴球頭半徑 + （ 1-2 ）mm = 20mm (5) 球面配合高度 h = 3mm 主流道的凝料體積 V 主 = L 主 （R 主 2 +r 主 2 + R主 r 主 ）π /3 = 70 ×（ 4.85 2 + 2.75 2 + 4.85 × 2.75 ）× 3.14/3 = 3258.24 mm 3

16、 主流道當(dāng)量半徑 Rn = (2.75+5)/2 = 3.9mm 主流道交口套的形式 主流道小端入口處與注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸， 屬易損壞，對(duì)材料要求較嚴(yán)， 因而模具主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套， 以便有效地選用 優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用 45 鋼或合金鋼等，熱處理硬度為 52-56HRC。此設(shè)計(jì)若采用分開(kāi)式結(jié)構(gòu)，主流道比較長(zhǎng)，凝料體積比較大，因此把 襯套和定位圈做成一整體的延伸式澆口套。 因?yàn)榱鞯篱L(zhǎng)短與所選模架有關(guān)， 所以 在確定流道尺寸之前應(yīng)根據(jù)型腔數(shù)量及布局估算動(dòng)定模板的平面尺寸， 即粗定模 架的型號(hào)和規(guī)格

17、，這樣才使得理論計(jì)算有據(jù)可依。根據(jù)布局及考慮到模仁壁厚、 順序分型時(shí)在主分型面的一些元件的布置等，選用側(cè)交口模架，規(guī)格為 315× 315，查表得： H4 = 25 ，H5 =80 ，延伸式澆口形式如零件圖上所示。 4.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道的布置形式 為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。 分流道的長(zhǎng)度 根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道的長(zhǎng)度適中，初選 60mm。 分流道的當(dāng)量直徑 流過(guò)分流道塑料的質(zhì)量 m = ΡV 塑 = 75.231

18、g ＜ 200g 此塑件壁厚為 2.5mm,在 2mm-3mm之間，按本書(shū)圖 2-4 表上的經(jīng)驗(yàn)曲線查得 D’= 4.7mm ，再根據(jù)分流道長(zhǎng)度由圖 2-5 查得修正系數(shù) f = 1.05 ，則分流道直 11 徑修整后為 D = D’f = 6mm 。 分流道截面形狀 本設(shè)計(jì)采用梯形截面， 其加工工藝性好， 且塑料熔體的熱量散失、 流動(dòng)阻力均不大。 分流道截面尺寸 設(shè)梯形的上底寬度為 B = 7mm , 地面圓角的半徑取 R = 1mm,梯形高度取 H = = 4.5mm , 設(shè)下底的寬度為 b，梯形面積應(yīng)滿足如下關(guān)系式。（B+b） H/2 =

19、 π D2 /4 取 b = 5.5mm。通過(guò)計(jì)算得梯形斜度α = 9.36 °，基本符合要求 。 凝料體積 ① 分流道的長(zhǎng)度為  L 分  = 60mm ② 分流道截面積 A  分 =  （ 7+5.5 ）× 4.5/2 = 28.125mm 2 ③ 凝料體積 V 分 = L 分 A分 = 60 × 28.125 = 1687.5mm 3 = 1.6875cm 3 考慮到圓弧的影響， V 分 = 1.5cm 3 校核剪切速率 ① 確定注射時(shí)間：查本書(shū)表 2-3, 可取 t =

20、2s ② 計(jì)算單邊分流道體積流量： q 分 = （V/2+V 塑） /t = 42.17cm 3 /s ③ 由本書(shū)（式 2-22 ）可得剪切速率 r 分 = 3.3q 分 / ΠR 分 3 = 1.6 ×103s-1 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×102 — 5×103s-1 之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 4.2.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 Ra 1.25 μm-2.5 μm即可，此 處取 Ra 1.6 μm。另外其脫模斜度在 5°— 0°之間，通過(guò)上

21、訴計(jì)算脫模斜度為 9.36 °，脫模斜度足夠。 4.3 澆口的設(shè)計(jì) 該塑件要求不允許有變形和裂紋， 表面質(zhì)量要求較高， 采用一模兩腔， 為便于充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間， 因此采用側(cè)交口。 其界面形狀簡(jiǎn)單， 易于加工，便于試模后修正，且開(kāi)設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進(jìn)料。 側(cè)澆口尺寸的確定 根據(jù)表 2-7, 由于此塑件壁厚為 2.5mm，側(cè)澆口的深度 h 取 2mm ,寬度 b 取2.5mm,澆口長(zhǎng)度取 1.2mm。 側(cè)澆口剪切速率的校核。 ① 確定注射時(shí)間：查表 2-3 ，取 t= 2s ② 計(jì)算澆口體積流量： q

22、 澆 = V 塑/t = 83.59/2 = 41.795cm 3 /s ③ 計(jì)算澆口的剪切速率：對(duì)于矩形澆口可得： r = 3.3q 分 / ΠR分3 ≤4×104 s-1 , 則 r = 3.3q 分/ ΠRn3 = 3.3 ×41.795/3.14 × 1.2 3 ×103 =2.54 ×104＜4×104s-1 其中  Rn 為矩形澆口的當(dāng)量半徑，即  Rn =  （2A2 / Π l ） 1/3  = 1.209mm 12 4.4 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積、 主流道的體積、 分流道的

23、體積以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。 4.4.1 計(jì)算主流道的體積流量 q 主 = （ V 主 + V 分 + nV 塑 ）/t =( 3.258 + 1.5 + 2×83.59)/2 = 85.879 ㎝ 3 4.4.1 計(jì)算主流道的剪切速率 ×0.001 = 1.62 × 10 3 R =3.3q 主 / ΠR 主 3 = 3.3 ×85.879/3.14 ×3.8 3 s-1 5× 102 —5×103s-1 之 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 間，所以主流道

24、的剪切速率合格。 4.5 冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是儲(chǔ)存熔體前鋒的冷料， 防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。由于該塑件要求表面沒(méi)有印痕， 采用脫模板推出塑件， 故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴。 開(kāi)模時(shí)，利用凝料 對(duì)球頭的抱緊力使凝料從主流道襯套中脫出。 13 第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分成整體式

25、、 整體嵌入式、 組合式和鑲拼式四種。 本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模，如下圖所示。 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為 整體式和組合式兩種類型。 該塑件采用整體式型芯， 如下圖所示， 因?yàn)樗芗谋Ьo力較大，所以設(shè)在動(dòng)模部分。 5.2 成型零件的鋼材選用 根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析， 該塑件的成型零件要有足夠的剛度、 強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性， 同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。 又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模剛才選用 P20。對(duì)于成型塑件內(nèi)表面的型芯來(lái)說(shuō)，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，此剛才選用 P20 鋼，進(jìn)行滲氮

26、處理。 5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 采用式（ 2-36 ）—式（ 2-30 ）相應(yīng)公式中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件 尺寸公差按照零件圖中給定的公差計(jì)算。 5.3.1 凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換 L = 110 0 0 mm ,相應(yīng)的塑件制造公差 △ = 0.01mm ; -0.04 mm = 110 -0.04 s1

27、 1 Ls2 0 = 115 ±0.02mm = 115.02 -0.04 mm,相應(yīng)的塑件制造公差△ 2 = 0.04mm Ls3 = 85 +0.05 -0.02 mm = 85.05 0 = 0.07mm -0.07 mm，相應(yīng)的塑件制造公差△ 3 L = 90 ±0.02mm = 90.02 0 -0.04 mm,相應(yīng)的塑件制造公差

28、△ 4 = 0.04mm s4 LM1 ={ （ 1+Scp） Ls1 - x1 △ +a × 0.01} 0.0017 = 1 } 0 = {(1+0.0175)× 110-0.8 0 111.917 +0.0017 0 = 111.9 +0.0017 0mm LM2 = { （1+Scp） Ls2- x2△2 } +a ×11

29、5-0.8 ×0.04} 0.0067 =116.980 +0.0067 0= {(1+0.0175) 0 0 = 117.0 +0.0067 0mm +a 0.0117 +0.0117 LM3 = {（ 1+Scp）Ls3 - x3 △3} ×85.05-0.8 × 0.07} 0= {(1+0.0175) 0 =86.482 0 = 86.5 +0.0117 0 +a 0.0067 0.

30、0067 LM4 = { （1+Scp） Ls4- x4△ 4} × 0.04} =91.543 = 0= {(1+0.0175) ×90-0.8 0 0 91.5 +0.0067 0 mm 5.3.2 凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件高度方向尺寸的換算：塑件高度的最大尺寸 Hs1 = 60 0 -0.05 mm ，相應(yīng)的公差△ 1 = 0.06 ，塑件底部凸緣的基本尺寸為 2.5mm 未注公差，屬 B 類尺寸，按 MT5級(jí)進(jìn)行

31、計(jì)算，則最大尺寸 Hs2 = 2.5 ± 0.08 = 14 0 2.58 -0.16 mm , 相應(yīng)的△ 1= 0.16mm。 H M1 ={（1+Scp）Hs1- x1△ +a = {(1+0.0175) ×60-0.65 ×0.06} 0.01 +0.01 0mm 1} 0 0 = 61.011 H M2 ={（1+Scp）Hs2- x2△2} +a = {(1+0.0175) ×2

32、.58-0.65 ×0.16} 0.027 =2.52 +0.027 0mm 0 0 5.3.3 型芯徑向尺寸計(jì)算。 塑件內(nèi)部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換 Ls1 = 80 ±0.02 = 79.98 +0.04 0 mm , △s1 = 0.04mm Ls2 = 110 -0.04 0 =109.99 +0.01 0 mm , △ s2 = 0.01mm LM1 ={（1+Scp）Ls1+ x1△1} 0-a = {(1+0.

33、0175) × 80+0.8 ×0.04} 0 0.0067 = 81.432 0-0.0067 mm LM2 ={ （ 1+Scp） Ls2+ x2 △ 0 {(1+0.0175) × 109.99+0.8 × 0.01} 0 = 2} -a = 0.0017 111.9 0 -0.0017 mm 塑件高度尺寸轉(zhuǎn)換： hs1 = 55 +0.05 -0.01 =54.99 +0.06 5.3.4 型芯高度尺寸計(jì)算。 0

34、mm hM1={（1+Scp）hs1+ x1△1 } 0 -a = {(1+0.0175) ×54.99+0.65 ×0.06} 0 0.001 = 55.9 -0.001 0mm 5.3.5 型芯徑向尺寸的計(jì)算。 Φ 10 自由公差按 MT5查得：Φ 10+0.20 0，不需要轉(zhuǎn)換，因此德 LM3 ={（1+Scp）Ls3+ x2△2 } 0 0 = 10.3 0 -0.033 mm -a = {(1+0.0175) ×10+0

35、.75 ×0.20} 0.033 5.3.6 成型孔的高度。 4×Φ 10 的型芯是與凹模碰穿，所以高度應(yīng)取正公差，以 利于修模。 5.3.7 成型孔間距的計(jì)算 CM1 = { （ 1+s）Cs1} ±? α = （1.0175 ×40）± ? 0.01 = 40.7 ±0.005 mm C = { （1+s）C } ± ? α= （1.0175 ×65）± ? 0.0067= 66.1 ± 0.0

36、03mm M2 s2 5.4 成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，其厚度根據(jù)本節(jié)參考文獻(xiàn)【 1】中的剛度計(jì)算公式計(jì)算。 S = （3ph4/2Eα p）1/3 = （ 3ph4/2E αp ）1/3 = （ 3× 25×604/2 ×2.1 × 105× 1.08 × 25x1000）1/3 =44mm 凹模嵌件初定單邊厚選 20。由于壁厚不能滿足 44mm要求，所以凹模嵌件采用預(yù)應(yīng)力的形式壓入模板

37、中， 由模板和型腔共同來(lái)承受型腔壓力。 根據(jù)型腔的布置，初步估算模板平面尺寸選用 315 ㎜× 315 ㎜。 動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算。 動(dòng)模墊板厚度和所選木架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在 315 ㎜× 315 ㎜這個(gè)范圍內(nèi)，查表 7-1 墊塊之間的跨度大約為 L = B-2B 3 = 315 – 2 ×56 = 203mm。那么根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)動(dòng)模板的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模墊板的厚度，即 T = 0.54L(pA / EL 1δp) 1/3 = 0.54 ×203×（ 25×2×10036/2.1 ×105×315× 0.0376 ） =22.1mm。動(dòng)

38、模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取 50mm，滿足要求。 15 第六章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 可采用推件板推出、 推桿推出、或推件板加推桿的綜合推出方式。根據(jù)脫模力計(jì)算來(lái)決定。 6.1 脫模力的計(jì)算 6.1.1 主型芯脫模力計(jì)算 因?yàn)?λ = l + b / π t = 200/3.14 × 2.5 = 25.5 ＞ 10，故此制件為薄壁制件。 薄壁矩形類塑件的脫模力計(jì)算： αE（T – T ） th F1 = 12Kf c f j = 12 × 0.9496 × 0.4 × 9

39、.8 × 10-5 × 0.885 × 103 × 50× 2.5 × 60 = 2964.9N 4- Φ 10 小型芯脫模力的計(jì)算 因?yàn)?λ = r /t = 5/2.5 = 2 ≤10 ，所以算是厚壁圓筒的受力狀態(tài)，根據(jù)厚壁筒形脫模力的計(jì)算公式可得： F2 = 2 π rESL（ f – tan Φ）× 4/(1+ μ+K1)K2 = 2 × 3.14 × 5× 0.885 × 103×0.0175 × 3（ 0.4-tan0 ）× 4/(1+0.33+1.6) × 1.0069 = 870.34N 總脫模力為 F = F1

40、 + F2 = 2964.9 +870.3 = 3835.2N 6.2 推出方式的確定 采用推桿推出 （ 1）推出面積 設(shè) 10mm的圓推桿設(shè)置 4 根，那么推出面積為 A桿 = π d2 ×4/4 = 3.14 ×102 = 314mm2 （ 2）推桿推出應(yīng)力 根據(jù)表 2-12 取許用應(yīng)力為 12Mpa。 δ = F/A 桿 = 3835.2/314 = 12.2Mpa ＞ 12Mpa 故可采用推桿推出。 但聚丙烯成型收縮率較大，易變形翹曲，柔軟性好，又制件深度較大，故為使 制件不發(fā)生翹曲變形采用推板推出。 推件板推出時(shí)，為

41、減少推件板與型芯的摩擦， 設(shè)計(jì)時(shí)在推件板與型芯之間留出 0.2mm的間隙，并采用錐面配合。 為了防止推件 板因偏心或加工誤差而使錐面配合不良而差生溢料， 推件板與凸模應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)預(yù) 載。這樣就可以保證推件板與凸模錐面準(zhǔn)確定位。 16 第七章 模架的選擇 根據(jù)模具型腔布局中心距和凹模嵌件的尺寸，查表 7-1 可確定選用帶推件板的直澆口模架，查表 7-4 得 B×L = 315mm× 315mm及各板的厚度尺寸。 7.1 各模板尺寸的確定 （1）定模型腔板 塑件高度為 60mm?？紤]到模板上還要開(kāi)設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離。故定模型

42、腔板厚度取 80mm。 （ 2）型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取 25。 （ 3）墊塊尺寸 墊塊 = 推出形成 + 推板厚度 +桿固定板厚度 +(5-10)mm = 110 — 115mm ,初步定為 110mm。 其他尺寸按標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，如下圖所示。 7.2 模架各尺寸的校核 根據(jù)所選注塑機(jī)來(lái)校核模具的尺寸。 （ 1） 模具平面尺寸 400mm×315mm＜ 400 ㎜× 350 ㎜（拉桿間距），校核合格

43、。 （ 2） 模具高度尺寸 347mm，285 ㎜＜ 347 ㎜＜ 355 ㎜（模具最大厚度和最小厚度） （ 3） 模具的開(kāi)模行程 S = 60+80+ （ 5-10 ） = 145 ㎜— 150 ㎜＜ 340 ㎜，校核合格。 17 第八章 排氣槽及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.1 排氣槽及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料熔體經(jīng)塑件下方的臺(tái)階向上充滿型腔， 每個(gè)型芯上有連根推桿，其配合間隙可作為氣體排出方式， 不會(huì)再頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。 同時(shí)，地面的氣體會(huì)沿著分型面、型芯和推件板之間的間隙向外排出。 8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

44、 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩， 在此只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對(duì)流、輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量， 按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)候所放出的熱量應(yīng)該等于冷卻水所帶走的熱量。 冷卻介質(zhì) HIPS 屬流動(dòng)性好的材料，其成型溫度及模具溫度分別為  160～ 220℃和 80～ 90℃。熱變形溫度為 102～ 115℃。所以模具溫度初步選為 50℃，用常溫水對(duì)模 具進(jìn)行冷卻。 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 1) 單位時(shí)間注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 （ 1）塑料制品的體積  W V = V  主 + V

45、  分 + nV  塑 = 171.938  ㎝3 （ 2）塑料制品的質(zhì)量 m = V  ρ  = 171.938  ×  0.91 = 156.46g （ 3）塑件壁厚為 2.5 ㎜，參考文獻(xiàn)【 1】4-34 得 t 冷 = 30s。取注射時(shí)間 t 注 = 2s , 脫模時(shí)間 8s，則注射周期： t = t 注 + t 冷 + t 脫 = 40s 。由此可得每小時(shí) 注射次數(shù) N = 90 次。 （ 4）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量為： W= Nm= 90×0.15646 = 14.

46、08 ㎏ /h 2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)放出的熱量 Qs 查本節(jié)參考文獻(xiàn)【 1】表 4-35 知 PP的單位熱流量 Qs 為 602kJ/ ㎏。 3）計(jì)算冷卻水的體積流量 qv 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 t2 = 22 ℃，出水口的水溫為 t1 = 30 ℃，取水的密 度 ρ = 1000 ㎏/m3 ，水的比熱容 c = 4.187Kj/( ㎏×℃ ) ，則根據(jù)公式可得： qv = WQs/60 ρ c( t1 – t2) = 14.08 ×602/60 ×1000×4.187 （30-22 ）= 4.2 × 10-3

47、m3 /min 4) 確定冷卻水路的直徑 d 當(dāng) qv =4.2 × 10-3 m3 /min 時(shí)，為了使冷卻水處在湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑 d = 8mm。 5) 冷卻水在管內(nèi)的流速 v V = 4qv/60 πd2 = 4×4.2 ×10-3 /60 ×3.14 ×0.008 2 =2.06m/s ＞1.66m/s 合 理 6) 求冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) h 因?yàn)槠骄疁貫? 26℃，查本節(jié)參考文獻(xiàn)【 1】表 4-31 可知 f = 0.672, 則有： h = 4.187f( ρ v) 0.8 /d

48、 0.2 = 4.187 × 6.72 × (1000 × 2.06) 0.8 /0.008 0.2 = 33093.9kJ/(m 2 ×h×℃ ) 18 7）計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A A = WQs/h△ t = 14.08 × 602/33093.9 ×（ 50-26 ） = 0.0106721 ㎡ 8）計(jì)算模具冷卻水管的總長(zhǎng)度 L L = A/ Π d= 0.0106721/3.14 ×0.008=424mm 9) 冷卻水路的根數(shù) x 設(shè)每根水路的長(zhǎng)度為

49、 l = 315mm, 則冷卻水路的根數(shù)為 X = L/l = 424/315 = 1.34 根 由上訴計(jì)算可以看出，一條冷卻水道對(duì)于模具來(lái)說(shuō)顯然是不合適的，本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)定模各兩個(gè)冷卻水道。 19 設(shè)計(jì)

50、心得 本次課程設(shè)計(jì)是在畢業(yè)前最后一次課程設(shè)計(jì)， 在為期將近一個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了很多關(guān)于注塑模設(shè)計(jì)的心得體會(huì)。 本次課程設(shè)計(jì)相對(duì)之前的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的， 由于之前沒(méi)有設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)， 所以設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多問(wèn)題， 這其中也不免有設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和由于設(shè)計(jì)順序不當(dāng)造成的重新計(jì)算和選取注塑機(jī)和模架的 過(guò)程。通過(guò)本次設(shè)計(jì)， 在一定程度上掌握了注塑模設(shè)計(jì)的一般步驟， 了解到從整體的角度去設(shè)計(jì)和選取， 考慮地更細(xì)致更縝密。 對(duì)注射模具和各部分結(jié)構(gòu)有了更 深一層的認(rèn)識(shí)。此外，由于本次裝配圖和零件圖的繪制過(guò)程中有用到繪圖軟件，故我對(duì) AutoCAD和 pro/e 軟件的掌握有了提

51、高。 在此，多謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助。 19 參考文獻(xiàn) （ 1）伍先明 張蓉等。塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 國(guó)防工業(yè)出版社 2006 （ 2）葉久新，王群。塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社 2007 （ 3）《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》 編寫(xiě)組。塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 （ 4）章飛 型腔模具設(shè)計(jì)與制造 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 20