把手封条注塑模设计模具

装 订 线摘 要模具生产技术水准的上下，已成为衡量一个国家产品制造水平上下的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。本论文详细的论述了模具设计的全过程。该零件是把手封条，该产品目前市场的需求量非常大，价格较低，市场竞争力大。从模具的角度考虑，要想降低本钱，需设计全自动脱模式的模具。该产品的精度要求一般，结构简单，可设计成多腔模以提高生产率。关键是怎样实现全自动脱模，从而省去人工切除凝料的过程。本文还论述塑料零件的注射成型工艺的选择、成型模具的结构设计，模具主要零部件的加工工艺规程的编制及模具装配与试模的工艺方法等。关键词： 多腔模，成型工艺，加工工艺目 录第一章引言3第二章塑件材料及结构的分析42.1塑件形状分析42.2塑件材料分析42.3塑件正投影面积，体积及质量计算5第三章拟定的成型工艺73.1制品的成型方法73.2制品的成型参数7第四章型腔数目8第五章型腔布局9第六章分型面与排气系统设计10第七章浇注系统设计117.1主流道的设计117.2冷料穴设计127.3分流道设计137.4浇口设计13第八章成型零件设计158.1型芯和成型杆设计158.2凹模径向尺寸的计算158.3凹模壁厚计算168.4导柱与导套设计16第九章脱模机构设计18第十章模温调节与冷却系统设计2110.1模温对塑件质量的影响：2110.2 模温对生产效率的影响2110.3 冷却时间确实定2210.4冷却系统设计与计算22第十一章注射模与注射机的关系2511.1注射压力的校核2511.2锁模力的校核2511.3开模行程与推出机构的校核2611.4安装局部相关尺寸校核26第十二章模具装配草图及工作原理28第十三章总结29参考资料30把手封条注塑模的设计第一章引言该塑件是把手封条，见图1。本塑件的材料采用尼龙6加30%GF、生产类型为大批量生产。其结构简单，月产量约100万，一般采用侧浇口进料，这种方式注射本钱高，效率低。如果将进料口该为香蕉式，从而降低本钱，提高效率。本论文就改良后的模具进行论证。图1第二章塑件材料及结构的分析2.1塑件形状分析此塑件结构比拟简单，外观光滑，只是制品的凹槽涉及到的脱模必须是两次顶出，塑件上有四条槽。2.2塑件材料分析 材料选用PE，是聚乙烯的简写，是由乙烯聚合而成的的聚合物，作为塑料使用时，其平均相对分子质量要在1万以上。根据聚合物条件不同，实际平均相对分子质量可从1万到几百万不等。生成的PE乙烯单体大局部是由石油裂解得到 聚乙烯是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格较低，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同性能要求，因此它从问世以来开展很快，是目前产量最大的树脂品种，用途极广泛 PE材料的性能特点:质软,机械性能差,外表硬度低,化学稳定性好,但不耐强氧化剂,耐水性好 PE的成型特点:成型前不可预热,收缩大,易变形,冷却时间长,成型效率不高,塑件有浅侧凹可强制脱模 PE材料在模具设计时应注意的事项:浇注系统应尽快保证充型,须设冷却系统,使用温度一般为800C PE材料的品种多，根据塑件的要求及特点，我们选用低密度聚乙烯来作为注塑材料。PE材料的品种很多，在此低密度聚乙烯LDPE作为塑件的注塑材料。LDPE是在高温和特别高的压力下通过典型的自由基聚合过程得到的。早在20世纪40年代初，LDPE已用于电线包覆，是PE家族中最早出现的产品。LDPE综合了许多优良的性能，如透明性、封合性、易于加工，是当今聚合物工业中应用最广泛的材料之一。 LDPE通常可采用管式和釜式反响器两种生产工艺制备，聚合时压力为150350Mpa，聚合温度在150260之间，并参加适量的引发剂。 与其他工艺过程得到的线性PE不同，高压自由基聚合历程易发生链转移，得到的聚合物存在大量的支链结构，这种结构使LDPE具有透明、柔顺，易于挤出等特定性能。通过控制平均相对分子质量MW、结晶度和相对分子质量分布MWD，可以是LDPE树脂获得多种应用。 聚合物的平均相对分子质量是用组成聚合物的所有分子链的平均尺寸来表达的，为方便起见，在塑料工业中采用熔体流动速率MFR作为平均相对分子质量的量度，MFR的单位为g/10min，MFR的值与平均相对分子质量的大小成反比。 LDPE的结晶度与树脂中的短支链的含量有关，结晶度通常为30%40%，结晶度的提高是LDPE的刚性、耐化学药品性、阻隔性、拉伸强度和耐热性增加。而冲击强度、撕裂强度和耐应力开裂性能降低。2.3塑件正投影面积，体积及质量计算图2如图2所示，可把塑件分成几个局部来计算，具体计算如下： 塑件有4个槽，把相对的两个槽合起来计算就相当与计算一个圆住的体积根据图纸可以知道塑件的体积等于上端长方体的体积加上下端长方体的体积减掉凸模所形成的凹槽再减掉两个圆柱的体积： 设：上端长方体的体积为V上那么 V上=18x1.7x70=2142mm3 下端长方体的体积为V下 V下=15x67x7.7-1.7=6030mm3 凹槽的体积V凹=(15x1.7x2)x(7.7-1.7)x(67-1.7x2) =4426.56mm3 根据图中所示,可设一个圆柱的长为L1=64mm体积为V1 另一个取L2=12mm体积为V2 V1=rL12x64=7.2345mm3 V2=rL22x12=1.35648mm3 V1+V2=7.23456+1.35648=8.59mm3 V总=2142+(6030-4426.56)-8.59=3746.49mm3因为PE材料选用的是底密度乙烯,所以密度=0.91g/cm m总=3746.49x10-3x0.91=3.4g第三章拟定的成型工艺3.1制品的成型方法热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料PE，可用注射成型。 3.2制品的成型参数根据制品结构特点及选定的原料PE，可拟定如下工艺参数。 塑料名称： PE 密度g/cm： 0.9100.925 计算收缩率%：0.30.8 预热温度： 7080 预热时间h： 12 料筒温度 前段 170200 后段 140160 模具温度： 3555 注射压力MPa：60100 成型时间s： 注射时间 1560 高压时间 03 冷却时间 2090 总周期 50160 适应注射机类型： 柱塞式第四章型腔数目型腔数目确实定主要参考以下几点来确定：1、根据经济性确定型腔数目:根据总成型加工费用最小的原那么,并忽略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费2、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法3、根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,在磨具中每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个4、由于塑件的构造比拟简单,只是四周多了四个槽,并可以使用限位杆来实行强制脱模,磨具本身的结构也很简单,塑件的质量也很轻,故可以用一模两腔注射成型 同时根据塑件体积v=3746.79mm，初步确定注射机为SZ-40/32 注射机各参数如下： 工程 SZ-40/32 结构形式 立式 理论注射容量cm 40 螺杆直径mm 24 注射压力MPa 150 锁模力KN 320 拉杆内向距mm 205 移模行程mm 160 最大模具厚度mm 160 最小模具厚度mm 130喷嘴球半径mm 10喷嘴口孔径mm 3第五章型腔布局由于塑件比拟简单，而且比拟小，直线形分布。为提高生产效率，可以采用一模两腔的方法。如图3图3第六章分型面与排气系统设计 选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。 选择时应遵行如下原那么：1、复合塑件脱模。为使塑件能从模内取去，分型面的位置应设在塑件断面尺寸大的部位。2、确保塑件质量。分型面应不要选择在塑件光滑的外外表，防止影响外观质量；将塑件要求同轴度的3、有利于塑件脱模。由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，应选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。4、考虑侧向轴拔距。一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，防止定模抽芯。5、锁紧模具的要求。侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。6、有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排气。7、模具零件易于加工。选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。根据以上分型面选择原那么及塑件本身的特点，确定为一次分型如图4 图4第七章浇注系统设计 浇注系统设计是注射 模设计的一个重要环节，它 对注射成型周期和塑件质量如外观、物理性能、尺寸精度等都有直接影响。设计时须遵循如下原那么： 1结合型腔布局考虑，应注意以下三点： 1尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。 2型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。 3型腔排列要尽量可能紧凑，以减少模具外形尺寸。 2 热量及压力损失要小 为此浇注系统流程应尽量短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，外表粗糙度要低。 3. 确保均衡进料 尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。 4塑料耗量要少 在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量要小，以减少塑料的耗量。 5消除冷料 浇注系统应能捕集温度较低的“冷料，防止其进入型腔，影响塑件的质量。 6排气良好 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。 7防止塑件出现缺陷 防止熔体出现充填缺乏或塑件出现气孔、缩孔、剩余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。 8塑件外观质量 根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。 9生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成形周期短，效率高。 10塑料熔体流体特性 大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，以充分利用。7.1主流道的设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度，其设计要点为： 1：主流道圆锥角为a=2060，对流动性差的可取3060，内壁粗糙度为Ra0.63； 2：主流道大端成圆角，半径r=13mm，以减小料转向过度时的阻力； 3：在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于60mm，过长那么会影响流体的顺利充型；如图5 4：对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，主流道衬套与定模板采用H7/m6过度配合与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合； 5：主流道衬套一般选用T8 T10制造，热处理强度为5256HRC。 根据“常用塑料直浇口尺寸表，选主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，浇口套始端半径R=机床喷嘴小经d +0.51=10+(0.51)=11mm，半锥角a=2。其长度尺寸取L=40mm，其余尺寸见图。主流道内壁粗造度Ra=0.63，抛光时要沿轴向进行。 根据主流道尺寸，可求出主流道体积： V主=1/3LR+Rr+r =1/3x3.14x401.252+1.25x2+4= 0.334cm 图57.2冷料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料防止“冷料进入行腔而影响塑件质量；开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。其类型可分为四大类1 底部带有推杆的冷料穴 这类冷料穴的底部由一跟推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此他常于推杆或推管脱模机构连用。2 底部带有拉料杆的冷料穴 这类冷料穴的底部有一根拉料杆构成，拉料杆装于型芯固定板上，因此它不随脱模机构运动3底部无杆的冷料穴 对于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件与流道凝料取出，冷料穴底部不必设计杆件。4分流道冷料穴 当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。 7.3分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。多行腔模具一定设置分流道 ，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。由于模具有四条分流道，要从行腔侧面注入，分流道应是侧浇，设计成圆形并四周交叉分布，这样效率比拟高。因为塑件的壁厚为1.73mm，质量3.4200g，所以可以根据公式D=0.2654W1/2L1/4来计算 D 分流道的直径mm W 塑件的质量 g L 分流道的长度 mm 因为型腔为一模四腔按圆周均匀分布，两个小型腔的最小直线距离在7mm8mm，在这里取8mm，这样计算分流道长度为15mm如图6 图6 其直径尺寸可按以下经验公式确定：把W=3.4mm和L=15mm带入上式得： DX15=0.96mm 分流道直径D=0.96mm,不符合直径限于3.29.5mm条件。应取5mm7.4浇口设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其形状、位置、尺寸对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：1行腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；2易于切除浇口凝料；3对于多行腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单行腔模具，用以控制熔接缝的位置。浇口截面面积通常为分流道截面面积的0.030.09。浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口长度为0.52mm左右，浇口具体尺寸一般根据经验确定。在这我们取限制性浇口中的侧浇口，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便调整充模时的剪切速度和浇口封闭时间，因而也称为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精密加工。 浇口截面积通常为分流道截面积的0.030.09。 S浇=S分0.030.09=x32x0.09=d浇那么d浇=3X0.3=0.9 浇口长度一般取0.52mm，取L=1mm如图7 图7第八章成型零件设计由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以下一些性能:1.必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压;2.有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理，使其硬度到达HRC40以上;3.对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢处理;4.材料的抛光性能好，外表应该光滑美观。外表粗造度应在Ra0.4以下;5.切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好;6.熔焊性能要好,以便修理;7.成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为H8H10，轴类零件为h7h10。8.1型芯和成型杆设计 因为把手封条注塑模本身比拟简单,只是塑件四周有凹槽,因此不容易脱模,为了便于脱模,把型芯和成型杆单独制作,然后将成型杆嵌入型芯中,使之成为型芯的一局部,并能单独做为顶杆,以便方便于第二次和限位杆配合脱模。确定型芯尺寸： lm=ls1+s+ 3/4 0 -z把ls=11.6，收缩率取s=0.009，精度等级系数取 =0.72， z=/3=0.24带入上式得： lm=11.6(1+0.009)+0.75x0.72 0 -z=12.20-0.24mm型芯的工作高度尺寸： hm=hs1+s+2/3 x 0 -z把hs=6，收缩率s=0.009,=0.56， z=/3=0.18带入上式得hm=6x1.009+2/3 x 0.560-0.18=6.4 0-0.18mm8.2凹模径向尺寸的计算 凹模用于成型塑件的外外表，按起结构的不同，可分为6种1：整体式凹模2：整体嵌入式凹模3：局部镶嵌式凹模4：大面积镶嵌式凹模5：四壁拼合式凹模6：拼块式凹模。塑件本身比拟简单，应根据塑件的结构和尺寸来确定凹模的尺寸和形状 径向尺寸计算： Dm=Ds1+s- 3/4 +0 把D1m=18 D2m =15 S=0.009，=0.30 z=/3=0.1 D1m=18x1.009-0.75 x 0.30+0.1=17.940+0.1mm D2m=15x1.009-0.75 x 0.30+0.1= 14.910+0.1mm 凹模套的高度尺寸： Hm=Hs1+s-2/3 x +z 0 把H1m=7.7，H2m=1.7，H3m=6，s=0.009，1=0.64，2=0.42，3=0.56，z=/3依次带入上式得： H1m=7.7x1.009-2/3 x 0.640+0.21=7.340+0.21mm H2m=1.7x1.009-2/3 x 0.420+0.42=1.440+0.21mm H3m=6x1.009-2/3 x 0.560+0.56=5.680+0.56mm8.3凹模壁厚计算 在注射过程中，凹模套承受塑料熔体的高压作用，因此模具的凹模套应该有足够的强度。凹模套强度缺乏将发生塑件变形，甚至破裂；刚度缺乏将产生过大弹性变形，导致凹模套向外膨胀，并产生溢料间隙。 型腔壁厚计算应以最大型腔压力为准。一副模具要能正常生产，即不允许行腔强度缺乏，也不允许其刚度缺乏，因此行腔壁厚应该同时考虑其强度条件和刚度条件。据分析，大尺寸行腔，刚度缺乏是主要矛盾，应按刚度计算，小尺寸行腔，在发生大的弹性变形前，其内应力已超过许用应力，因此强度缺乏是主要矛盾，应按强度计算 按刚度计算为： S最小0.31L1aPL1/EA1/3mm E 模具材料的弹性模量MPa，碳钢为2.1x10 5 MPa P 型腔压力，一般取2545Mpa A 型腔侧壁全高度mm L1型腔长边长度mma型腔侧壁受压高度mm 刚度条件，即许用变形量mm，由表3可查 模具材料的许用应力MPa，一般取1.8x10 3 2.2x10 3 MPa表3粘度特性塑料品种值的许用范围mm高粘度PC、PPO、PSF、HPVC0.060.08低粘度PA、PE、PP、POM0.0250.048.4导柱与导套设计为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。 导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧那么便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。 一般导柱滑动局部的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定局部配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。 除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。 导柱的直径应根据模具大小而定，可参考标准模架数据选取。 一次分型导向机构设计： 导柱固定在固定模板上，与固定模板为H7/m6的过渡配合。导柱直径参考标准，取D=12mm，导柱头部做成半圆形。 导柱长度与主流导长度点浇口长度以及塑件长度等有关。 Lg= L型芯固板+L型腔固板+L支撑板+68 =20+35+68 =63mm 导柱和导套配合如以下图图8第九章脱模机构设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成模具脱模。脱模机构设计应遵循下述原那么：1、 塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。2、 防止塑件结构变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所部位，有针对性的选择适宜的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。3、 力求良好的塑件外观，在选择顶相互位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题。4、 结构合理可靠，脱模结构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且有足够的强度和刚度。依据以上脱模机构设计原那么及模具自身特点如多小型芯、形状复杂等，当顶杆将制品从型芯上顶出，型腔板嵌在制品凹槽内而一道移动，当型芯完全抽出后，限位杆被拖板挡住，型腔板停止移动，制品从型腔板中强制脱出。脱模力的计算：F脱=fF正=PAf-摩擦系数，一般取0.151F 正因塑件收缩对型芯产生的正压力即包紧力：P 塑件对型芯产生的单位正压力包紧力，一般P812MPa，薄件取小值，厚件取大值；A 塑件包紧型芯的侧面积mm对与不通孔的壳体塑件脱模时，还需要克服大气压力造成的阻力F阻，其值为 F阻=0.1A1A1为型芯端面面积mm故总的脱模力为： F总脱=F1脱+F阻=PA+0.1A1=9024+73.77=9097.77N=9.1KN 由于所设计的是两个型腔，所需要的脱模离为9097.77x2=18195.54=18.2KN型芯推杆长度尺寸：L1=L推杆固板+L型芯固板+L型腔固板+L支撑板+33-1.7 =10+16+16+20+33-1.7 =93.3mm推杆径向尺寸：圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得：见图13；d=kL2F脱/nE1/4 式中d推杆直径mm L推杆长度mm F脱塑件脱模力N E推杆材料的弹性模量MPa一般取2.1x105 n推杆的数量 取8 k安系数，取k=1.5 d=1.593.32 x18195.54/8x 2.1x1051/4 =4.7mm 推杆直径确定后，还应进行强度效核，其计算式为： d 4 F脱/n 材料的许用应力MPa，一般取1.8x10 3 2.2x10 3 Mpa 3 =1.32mm 推杆的直径4.71.32 可以应用，推杆与型芯的配合如以下图所示：图9 复位杆长度尺寸：L4=L顶杆固定板+L支撑板+L塑型腔板+L型芯板+33 =10+20+32+33 =95mm 复位杆径向尺寸参考标准见尺寸，取d=6mm。第十章模温调节与冷却系统设计10.1模温对塑件质量的影响： 热塑性塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适当的温度，模温对塑件质量的影响主要表现在下面的六个方面：1、改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中假设能始终维持相适应的模温那么其成形性可得到改善，假设模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2、 成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3、 塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用适宜的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4、 尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，防止在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料如聚烯烃等采用低模温有利用塑件尺寸稳定。5、 力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大的降低。6、 外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，外表无光泽或粗糙度增加等。 10.2 模温对生产效率的影响 就注射成形过程讲，可把模具看成为热交换器。塑料熔体凝固时释放出的热量中约有5以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95由模具的冷却介质一般是水带走。因此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的2/3至4/5，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。故在设计过程中冷却时间应适当控制。 10.3 冷却时间确实定 在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满欣腔起的可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一段时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定强度和刚度为准。这段冷却时间一般占整个注射生产周期的80。下式可计算： t=s/.a ln4/ . Ts-Tm/TE-TM a 塑件热扩散系数m/s 由课本可查表得低密度聚乙烯 的a值为6.2x10-4 s 制品壁厚mm t= 1.72/x6.2x10-4 /360 x 4/ x 200-50/100-50 =5.1 S表4塑料名称TSTMTEPS200500406060100AS200260406060100ABS200260406060100PE150250507070110 10.4冷却系统设计与计算 一般注射模具内的塑料熔体温度为200度左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60度以下，所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率 冷却系统的设计原那么： 1、 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。2、 冷却水孔的数量约多，孔径约大，那么对塑件的冷却效果约均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的12倍常位1215mm，冷却水孔中心距约为水孔直径的35倍，水孔直径约为812mm。3、 尽可能使冷却水孔至型腔外表的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔外表的距离应处处相等。当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于10mm。4、 浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却。即冷却水从浇口附近流入。5、 应降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温差不大于5。6、 合理选择冷却水道的形式。对于收缩大的塑件入聚乙烯应沿收缩方向开设冷却水孔。7、 合理确定冷却水管的接头的位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机反面的模具的同一侧。8、 冷却系统的水道应尽量防止与模具上其它机构如推杆孔、小型芯孔等发生干预现象，设计时要通盘考虑。9、 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。最好在进口和出口处分别打出标志，如“IN进口和“OUT出口等。冷却系统的计算： 通常对于中小型模具以及对塑件制品要求不太严格时，一般可忽略空气对流，辐射以及与注射机接触传走的热量，同时也忽略高温喷嘴头向模具的接触传给型腔的热。所谓简单计算就是以塑料熔体释放出的热量Q为总热量，全部由冷却介质传走。 1、计算单位时间内从型腔中散发出的总热量Q总=Q1：1计算每次需要的注射量Kg或cm G=nG件+G浇 n=2 =3.4x10-3-3 =0.007Kg确定生产周期s t=t注 + t冷 + t脱 =60s式中数值查表得3求使用的塑料单位热流量QsKj/Kg查表得LDPE单位热流量 590690 Kj/Kg4求每小时需要注射的次数 N=3600/60=60次5求每小时的注射量Kg/h W=N.G =60x0.007 =0.42Kg/h6求从型腔内发出的总热量Kj/h Q总=Q1=W.Qs=0.42 x 600=252 Kj/h2、求冷水的体积流量m/min V=q.v=Q/60 / 1.C1T出 T进式中，为水密度 10Kg/m，C1为水的比热熔 C1=4.187J/Kg.，T出为水管出口设定温度，T进为水管进口设定温度，实验说明1/3的热量是凹模带走，其余2/3有型芯带走，也有资料说前者带走40%而后者带走60%。Q实为凹模带走的热量，但在这里是以简单的计算公式来计算Q的总量，因此也把Q凹模带走的热量当做Q总量Kj/h取T=T进-T出=5 q.v=1/3 x 252/60 / 10x4.187x5 =6.67x10-3 m/min 如下表所示，冷却水管的最低流速是1.32vm/s 冷却水管的的直径应该是10mm表5冷却水管直径dmm最低流速vm/s冷却水体积流量vm/min81.665.0 x 10-3101.326.2 x 10-3121.107.4 x 10-3150.879.2 x 10-3200.6612.4 x 10-3第十一章注射模与注射机的关系 注射机选定为Sz-40/3211.1注射压力的校核根据经验，成型所需注射压力大致如下：1：塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力通常选为70Mpa2：塑料熔体粘度较底，塑件形状一般，精度要求一般者，选为70100Mpa3：塑料熔体一般具有中等粘度改性PS，PE等塑件形状一般，有一定精度要求，选为70140Mpa4：塑料熔体具有较高粘度，塑件壁厚，尺寸大，或厚壁不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所选大约在140180MPa 校核所选用注射机的公称压力P公能否满足塑件成型所需要的注射压力P0，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定，塑件的壁厚为中等壁厚件为100120具体可参考表6通常要求P公P0；查表6 得 P0=120150 MPa，即 P0 150聚酰胺9010110114014011.2锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，既： F锁F胀=A分.P型 式中，F锁注射机的额定锁模力N； P型模具型腔内塑料熔体平均压力MPa，一般为注射机压力的0.30.65倍，通常为2040MPa；A分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和mm。 将P型=35MPa，A分=5274.24 mm带入上式，得： F锁=35x5274.24=N =184.6KNF胀。11.3开模行程与推出机构的校核 开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于是单分型面，所以根据下面的公式计算： S机H=H1+H2+510mm 式中， H1塑件推出距离也可作为凸模高度mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度mm； H所需塑件开模行程mm。 将各值带入上式，得： H=6+47.7+10 =63.7mmH。11.4安装局部相关尺寸校核模具与注射机安装部位的的相关尺寸主要有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、拉杆间距、最大模具厚度与最小模具厚度以及模具与注射机的安装关系。1） 喷嘴尺寸：注射机的喷嘴与模具的浇口套主流道衬套关系主要有：主流道始端的球面半径R应比注射机喷嘴头球面半径R0大12mm；主流道小端直径d应比喷嘴直径d0大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。R=11mm，R0=10mm。即 R-R0=11-10=1mm0.51mm 2 定位圈与注射机固定板的关系：模具定模座板上的定位圈要求与主流道同心，并与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度，对小型模具为810mm，对大模具为1015mm。此外，对中、小型模具一般只在定模座板上设定位圈，而对大型模具，可在动模座板、定模座板上同时设定位圈。 H=8mm810mm 3 模板规格与拉杆间距的关系：模具的安装有两种方式，即从注射机上方直接吊装入机内进行安装，或先吊到侧面再由侧面推入机内安装。而模具的外形尺寸受到拉杆间距的限制，因以重视。 注射机拉杆间距为 205x205mm ，模具的外形尺寸为 190x190mm。4） 模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之间关系应满足： HminHmHmax 而 Hmax= Hmin+H 式中，Hm模具闭合后总厚度mm； Hmax注射机允许的最大模具厚度mm； Hmin注射机允许的最小模具厚度mm； H注射机在模具厚度方向的调节量mm。 当 Hm Hmax时，那么模具无法闭合，尤其是机械液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直。 Hm=155mm，Hmax=160mm，Hmin=130mm 130mm 155mm 160mm5） 模具与注射机的安装关系：模具的安装固定形式有压板式与螺钉式两种。当用压板固定时，只有模具座板以外的附近有螺孔就能固定，很灵活方便，当用螺钉直接固定使，模具座板上必须设安装孔，同时还要与注射机模板上的安装孔完全吻合，并且很麻烦，固生产成广泛采用前者。使用压板时，动模、定模各用24个压板即可。第十二章模具装配草图及工作原理1、 模具装配草图：具体草图见图16；2、模具工作原理：由于模具本身和模具结构都较简单，只是制品的凹槽涉及到脱模必须两次推出，在此由限位杆解决这个问题。按制品的要求，型腔板只有7.7mm厚，为增加刚度和刚性，在其四周进行了加厚。当翻开模具后，顶杆将制品 从型芯上顶出，行腔板嵌在制品凹槽内而一道移动，当型芯被完全抽出后，限位杆被拖板挡住，型腔板停止移动，制品从型腔板中强行滑出。图10 第十三章总结 自从毕业设计发下来时可以说是坐立不安，心中想着该从哪里下手，也从中真正知道自己所学的东西很少，没有方法，只能从课本从头到尾一面看一面设计，做完了觉得心理塌实多了，也从这次设计中感觉到需要学的东西很多，也从中知道自己平时所学的东西很少，可以说是这个多月是自己三年来学到最多的东西，以前好多不懂的东西现在也知道了不少，这个设计真的是一环扣一环，有个地方出了错，就要全篇改正，所以容不得半点马虎。本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想；同时也让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识的能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及手册，不仅认真探讨了模具设计领域的各种问题，而且对零件进行了全面的分析。因此，本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的理解和认识，而且也拓宽了自己的知识面。此外，本次设计在绘图过程中，使用了AUTOCAD、UG、等二维和三维绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高绘图能力致谢本次毕业设计就要伴随着大学五年的学习生活结束了。在此特向五年来关心帮助过我的老师和同学表示衷心的感谢。同时也感谢所有的轻院老师给我们营造这样一个学习的环境，让我在这样美丽的校园里度过了这值得回忆的五年，感谢所有的教过我的老师，是他们教我这五年的知识，不光是书本上的，尤其是他们自己的平时所做，感染我们，引导我们，走向正确的人生观。在此，请允许我向他们表示由衷的感谢！谢谢！ 最后感谢我的母校常州轻工职业技术学院，大学五年来对我的栽培。参考资料1.塑料模具技术手册/?塑料模具技术手册?编委会编； 北京； 机械工业出版社出版；1997.62.塑料制品成型及模具设计/ 叶久新、赵龙主编； 长沙； 湖南科学技术出版社；2004.73.塑料成型工艺及模具简明手册/ 王孝培主编； 北京； 机械工业出版社；2000.64.实用模具技术手册/ 陈锡栋、周小玉主编； 北京； 机械工业出版社； 2001.75.模具制造工艺学/ 甄瑞麟主编；杨善义、张永军副主编；王哲明主审；北京； 清华大学出版社；2005.16.聚合物材料/ 凌绳、王秀芬、吴友平编著；北京； 中国轻工业出版社；2000.62004.7重印7.注塑模具设计经验点评/ 王永平编著；北京； 机械工业出版社；2001.78.几何量公差与检测/ 甘永立主编；5版、上海；上海科用技术出版社；2001.49.画法几何及机械制图/ 贺光谊、唐之清主编；重庆；重庆大学出版社；