滚轮注塑模具设计

（2014 届）本科毕业设计（论文）I#目名称:滚轮注塑成型工艺及模具设#学院（部）：业：学生姓名：级:学号职称职称最终评定成绩：I XX大学教务处摘要本设计是滚轮塑料零件的注塑模具设计，在结合了传统的机械设计后把 CAD/CAM 技术应用在注塑模具的设计上，在 CAD系统实行了模型和注塑模具的设计。本文介绍 了我国当前模具技术的发展状况以及 CAD/CAM在模具上的应用，其中包括 AUTOCAD 主要的机械部分设计，其内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则。塑料 注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计，动、定模， 浇注系统，脱模机构，顶出机构，冷却系统等设计等方面。如此设计出的结构可确保 模具工作运行可靠。关键词：CAD CAM注塑模；工艺2大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTIt 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 tech no logy and the CAD/CAM applicati on of mould in china no wadays.In cludi ngAUTOCAD , MASTERCAM. While mai n mecha nical desig ns con te nt the prin ciple and applicati on of the plastic mould, desig n sta ndards. The calculati on of the plastic mould desig n concerns about the mould con structi on desig n, choos ing In jecti on Mold ing Mach ine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould orga n, the gori ng orga n, the cooli ng systemand so desig nThe structure desig ned in such way can en sure the reliable running of the mould.Keywords: cad；cam；plastic injection；mouldiii大学本科毕业设计（论文）目录摘要IIABSTRACTIJJ目录JV.第1章绪论1.1.1模具的作用与地位11.2 本次设计研究目的及意义 11.3 CAD发展概况11.4 注塑模CAD内容2第2章塑件的工艺分析 .4.2.1塑件的工艺性分析 42.1.1塑件的原材料分析 42.1.2 聚甲醛的注塑工艺参数42.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 62.2.1结构分析62.2.2尺寸精度分析62.2.3表面质量分析62.3计算塑件的体积和质量6第3章注射机的选择及校核7.3.1 注射机的选择73.2 型腔数目的确定及校核83.3 锁模力的校核93.4 开模行程的校核9第4章浇注系统的设计104.1 分型面的选择104.2 主流道的设计114.3 浇口设计114.3.1 剪切速率的校核 124.3.2 主流道剪切速率校核12433浇口剪切速率的校核 12第5章成型零部件设计145.1 型腔和型芯工作尺寸计算 145.2 型腔侧壁厚度计算15第6章合模导向机构设计 1.6第7章温度调节系统设计1.77.1 对温度调节系统的要求 177.2 冷却系统设计177.2.1 设计原则177.2.2 冷却时间的确定177.2.3 塑料熔体释放的热量187.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热187.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量 197.2.6 冷却系统的计算207.2.7 凹模冷却系统的计算20第8章模具工作原理说明22总结23.参考文献2.4.致谢25.V大学本科毕业设计(论文)第1章绪论1.1模具的作用与地位模具是指工业生产上通过注塑、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模型和工具， 是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，被称为“工业之母”。其生产过程集精密制造、计算机技术和智能控制为一体，既是高新技术载体，又是高新技术 产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材，以及有 较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用 于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗器械、五金 工具、生物、能源、日用品等制造领域，据资料统计，禾I用模具制造的零件数量，在飞 机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80鸠上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%上；在电冰箱、空调、洗衣机、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车等轻工业产品中占90%以上;在枪支等兵器军工产品中占95沖上。为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务做 了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业要发展，模具须先行。没有高水平的模 具就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高 低的重要标志，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制 造水平的重要标志之一。1.2 本次设计研究目的及意义(1) .调查研究中外文献检索和阅读能力；(2) .综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力；(3) .设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力；(4) .掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程；(5) .逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；(6) .撰写设计说明书(论文)的能力；(7) .养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。1.3 CAD发展概况计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)指利用计算机及其图形设备帮助设计人 员进行设计工作。CAD的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大 算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、 分析模拟、优化设计和绘图等项任务，并通过设计人员进行创造性的设计以实现最优方 案。CAD(ComputerAidedDesign)诞生于20世纪60年代，是美国麻省理工大学提出了交互 式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航 空公司使用自行开发的交互式绘图系统。70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才 开始广泛使用交互式绘图系统。80年代，由于PP机的应用，CAD得以迅速发展，出现 了专门从事CADS统开发的公司。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工 业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。通用的CAD牛是AutoCAD 但AutoCAD是一种通用的绘图软件，对机械行业针对性差，不过幸运的是，AutoCAD是个开放性软件，可以对它进行二次开发，如采用 ADS ARX语言等。由于二次开发的深 入，加强了参数化设计、智能化设计等，这样充分发挥了计算机的强大的搜索功能和运 算功能。CAD技术的发展与应用对于彻底改变塑料模具设计与制造的传统方法与落后面貌，提 高模具的设计质量与设计效率，缩短模具的设计制造周期，具有重要作用。世界上第一 套塑料模具 CAD软件是澳大利亚 MOLDFLO公司于1976年推出并以公司名字命名的 MOLDFLOW目前MOLDFLOW经发展得比较完善，能够为设计人员、模具制作人员、工 程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化 如何影响可制造性。实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优 化模拟过程，使设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上“制造”塑料产品。据美国 Protetype&PlasticMold 公司统计，该公司使用CADS统后一年内生产效率提高了一倍， 节省了 35%勺准备时间，制造周期平均缩短了 30%材料节省了 10%模具成本降低了 10%-30%模具CAD/CAM/CA技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和 进步，普及CAD/CAM/CA技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CA技术培训和技 术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能， 实现技术资源的重新整合， 使虚拟制造成为可能。塑料模具 CAM应用带来了巨大的社会效益和经济效益。1.4 注塑模CAD内容在模具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分 别已形成厂标、行标或国标。对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二 维工程图CADS统中建立模架、零件库，以被设计时调用。对于浇注系统、温控系统、 模架结构强度计算等内容，已有一些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计 算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。注塑模 CAM内容有以下几点：1. 注塑制品的几何造型2. 模腔面形状的生成模具结构方面的设计2大学本科毕业设计（论文）3. 标准模架选择4. 部装图及总装图的生成5. 模具零件图的生成6. 常规计算和校核。J 1 1大学本科毕业设计（论文）第2章塑件的工艺分析该塑件是滚轮产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用尼龙（聚甲醛） ，生产类型为大批量生产。#39）5705.25T5-I4斫3图1滚轮图2.1塑件的工艺性分析2.1.1塑件的原材料分析聚甲醛（英文：polyformaldehyde）热塑性结晶聚合物。被誉为“超钢”或者“赛钢”， 又称聚氧亚甲基。结构为，英文缩写为 POM通常甲醛聚合所得之聚合物，聚合度不高， 且易受热解聚。聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40- 100C温度 范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐太阳光紫外线的辐射。聚甲醛的拉伸强度达70MPa吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚 甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳 性强度均高，耐磨性和电性能优良2.1.2 聚甲醛的注塑工艺参数密度g /cm31.39-1.43吸水率%0.2连续使用温度C50-105屈服抗拉强度MPa63屈服拉应变%10极限抗拉强度MPa极限拉应变%31抗冲击韧度Kj/ m2缺口冲击韧度Kj/ m6洛氏硬度MPa135邵氏硬度MPa85抗弯强度MPa弹性模量MPa2600软化温度C150热变形温度C155HDT热线膨胀系数1.1热导率W/(mX K)031摩擦系数0.35其2综合表现为：耐疲劳强度高。耐磨性好，磨擦性能非常优异。吸水率低。表面硬度大，刚性好。尺寸稳定性好，产品的尺寸精度高。良好的滑动。POM环境性能POM不耐强碱和氧化剂，对烯酸及弱酸有一定的稳定性。 POM的耐溶剂性良好，可耐烃 类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱等，并可在高温下保持相当的化学稳定性。 吸水性小，尺寸稳定性好。2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析221结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。对称分布，因此，模具设计,该零件属于中等复杂程度2.2.2尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚均匀，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺 陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质 量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑时在工艺控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到 保证.2.3计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。3计算塑件的体积：V=17.78cm （单个）计算塑件的质量：根据设计手册可查得 ABS勺密度为p =1.06kg/dm塑件质量：M=p = 19g（通过3D软件测量得到）采用一模一件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情 况，初步选用注塑机XS-ZY125型。7大学本科毕业设计（论文）第3章注射机的选择及校核3.1 注射机的选择设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了 解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面 积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位 置和尺寸。公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能 力。注射压力；为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料 必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。注射速率；为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有 一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射 速率如表所示。表1注射速率注射量/ciM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射时间/S11.251.51.752.2533.755塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配 合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的能力，反之则 会加长成型周期.锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下模具不 应被熔融的塑料所顶开合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉杆空间，模板间最大开距，动模板的行程 模具最大厚度与最小厚度等这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范 围开合模速度；为使模具闭合时平稳，以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏，要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快在到停. 空循环时间；在没有塑化，注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下，完成一次循环 所需的时间.选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-500,其主要技术参数如下：表2注射机参数注塑机型号XS-ZY-额定注射量500cm1螺杆（柱塞）直径85mm注射压力121Mpa注射行程260mm注射方式螺杆式锁模力4500KN最大成型面积1800棉最大开合模行程700mm模具最大厚度700mm模具最小厚度300mm喷嘴圆弧半径R18mm喷嘴孔直径 7.5mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸900X1000mm拉杆空间650X550mm合模方式中心液压、两侧机械顶杆液压泵流量200、18L/mi n压力614Mpa电动机功率40KW加热功率14KW机器外形尺寸7670X1740X2380mm3.2 型腔数目的确定及校核根据市场经济及生产效率的要求，本模具采用一模2腔型腔结构，即型腔数目n=2, 因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一 个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量Kmp -日m式中K 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8 ;mp 注射机最大注塑量，g;mi 浇注系统所需塑料质量，g ；m单个塑件的质量，g。式中mp、m!、m也可以为注射机最在注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cni）、 单个塑件的体积（cmi）。故取n =1满足我们设计要求。3.3 锁模力的校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面 上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔 体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注 射机额定锁模离，即：（nA AJp “Fp （式中符号同前）式中A为单个塑件在分型面上的投影面积，口市2A为浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积，mmP为塑料熔体在型腔中的成型压力， Mpa;Fp为注塑机的额定销模力,N。3.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，塑 料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要满足下式：S 二比 H2 a 510（4-3）式中S模具开模行程；Hi 推出距离（脱模距离）H2 塑件高度；（H）a定模板与中间板之间的分开距离。则 S=Hi H2 a 5 10 =291mm500mm小于注射机最大开合模行程，故满足要求第4章浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道， 具有传质、传压 和传热的功能，它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道 浇注系统，包括主流到，分流道、冷料穴，浇口。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑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，故设计时要使型腔布置和浇口 开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当， 尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。 概括说来，需要注意以下问题：1. 适应塑料的工艺性；2. 流程要短；3. 排气良好；4. 避免料流直冲型芯或嵌件；5. 浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；6. 浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；7修整方便，保证制品外观质量；8.防止塑件变形。4.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题：1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；2塑件的生产批量；3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；4型腔的溢流和排气条件；5模具加工的工艺性。 选择塑料件最大投影处，11大学本科毕业设计（论文）4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道垂直于分型面， 为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，主流道通常设计在主流道衬套（浇口套）中, 为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm其中，浇口套主流道大端直径D应尽量选得小些。如果D过大模腔内部 压力对浇口套的反作用也将按比例增大，到达一定程度浇口套容易从模体中弹出。4.3 浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道， 浇口是连接分流道 与型腔的通道，它是浇注系统最关键的部分，它的形状、尺寸、位置对塑件的质量 有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料熔体的通道，二是浇口 的适时凝固可控制保压时间。常用的浇口形式有直接浇口、侧胶口、侧胶口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由于不同 的浇口形式对塑料熔体的充型特性、 成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。 而 各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考： 尽量缩短流动距离； 浇口应开设在塑件壁最厚处；大学本科毕业设计(论文)必须尽量减少或避免熔接痕；应有利于型腔中气体的排除；考虑分子定向的影响；避免产生喷射和蠕动；不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口; 浇口位置的选择应注意塑件外观质量。431剪切速率的校核231生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8X 10 5X 10S、浇口的剪切速率R=104105S时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将 以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：3R= _Rn式中q v 体积流量(CM/S )； R3 浇注系统断面当量半径(CM。4.3.2 主流道剪切速率校核Q主 v=0.8Q公 /T =338.2 - 1.5=225.5(ClM/S)T注射时间：T=2.5 (S)；Rn主流道的平均当量截面半径：Rn = d1 3=0.538 (CM4d1主流道小端直径，d 1=0.63(CM； d 2主流道大端直径，d2 =1.2 (CMR主 =3j3qv = 3.1 X 158.9/(3.14 X 0.278 )=1.47 X 103 S至Rn335X 10 R-r=r( (T / (T 卜2p)1/2-1进行计算式中各参数分别为：p=50Mpa选定值)；S =0.05mm；(T =160MPar=28mmS R-r=r(T / (T -2p)1/2-1=28(160/160-2 X 50)1/2-1 16.8mm17。一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为(2) 凹模底板厚度计算按强度条件计算，型腔地板厚为：p=50 Mpar=28mm(T =160MPah1.22pr 2/ (T1/216大学本科毕业设计(论文)1/22 1.22 X 50 X 28 /160 17.3mm18mm般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为第6章 合模导向机构设计导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位， 本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位 和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧 压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，从保证模 具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出812伽，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用T10,HRC555,导柱固定部分表面粗糙度 Ra为0.8卩m导向部分Ra为0.8 0.4卩m本设计采用？根导柱，固定端与模板间采用H7/m6导套常采用T10A,H型导套，采用H7/m6配合镶入模板。具体结构如下图所示： 导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱 应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量， 特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构， 带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：(1) 合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安 全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。(2) 导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm以确保其导向与引导作用。(3) 导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导 柱固定部分配合精度采用 H7/k6 ;导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度通常 取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。(4) 导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定 模一边有利于塑件脱模。本书模具设置四个标准带头导柱配合标准直导套作为导向 系统，导柱设置在动模上，以保护型芯不受损坏。导套和导柱结构如下：导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱 应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量， 特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构， 带头导柱轴向固定容易。第7章温度调节系统设计模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和 塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料 和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银 丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀， 导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温 度调节系统以达到理想的温度要求。PP推荐的成型温度为160-220 C,模具温度为 4080C。7.1 对温度调节系统的要求(1) 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；(2) 希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；(3) 采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；(4) 温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；(5) 从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。7.2 冷却系统设计7.2.1 设计原则(1) 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；(2) 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；(3) 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距 B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离 为0.81.5B。最小不要小于10。(4) 浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；(5) 应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5C(6) 冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设 水孔。(7) 合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构 发生干涉。7.2.2 冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算； 取闭模时间3S,开模时间3S,顶出时间2S,冷却时间30S,保压时间20S,总周 期为60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算：t冷二羊 In 戸刊=67(3.14 2X 0.07) In 8/3.14 2X (200-50)/(80-50)=73 (S)式中：S塑件平均壁厚，S取6mm:塑料热扩散系数(mnf/s)，: =0.07 ;TS 成型温度160-220 C, TS取200C；TE 平均脱模温度，TE取80C；TM 模具温度4080C, TM取50C。由计算结果得冷却时间需要 73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模 具型芯中的冷却管道扩大为腔体(如下图)，使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷 却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取 30S即可。7.2.3 塑料熔体释放的热量Q1 =nG CS(t 1 -10)=60X217.6 X 10 X 1.9 X(220-60)=3969.02KJ/h式中：n每小时注射次数，n=60 (次)；G每次的注射量(KG),G=217.6X 10 ；CS=1.9C S 塑料的比热容(KJ/KG C ), t1 熔融塑料进入型腔的温度C,t 1 =220;t 0 塑件脱模温度C, t 0=60。7.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热Q2=3.6A - (t 1 -1 2)=3.6 X 4069X 10 X 140X( 220-50)=348.63 KJ/h式中：AZ注塑机的喷嘴头与模具的接触面积(m2 ) , AZ =4069X 10厘m2(AZ=4 二 R2 =4 X 3.14 X 182=4069X 10 m2 , R=18mr注塑机喷嘴球半径，)；：金属传热系数：=140(W/ m2 * C)；t 2 模具平均温度Ct 2 =50 ；t1 熔融塑料进入型腔的温度Ct 1 =220。725注射模通过自然冷却传导走的热量(1) 对流传热Q 对=h1 Am( t21大学本科毕业设计(论文)=5.35 X 0.203 X( 50- 20)=112式中:4.187 XKJ/hh1 传热系数(KJ/ m2 . h *r), h1=5.35 (=4.187(0.25+360(0.25+)=5.35 );50+3002m 两个分型面和四个侧面的面积m, Am =0.203【Am= (Am1) +t2 300)=#大学本科毕业设计(论文)#大学本科毕业设计(论文)(Am2)nk=0.097+0.22 X 0.48=0.203 , A 耐=2BL=2X 220 X 220 X10-=0.097 m2 ; Am2=4BH=4X 220X 250X 10-=0.22m2); B模具宽度 mm, B=220 t _(t注 +1冷)L模具长度 m m L=220,开模率 nk=- = (60-31.5 ) /60=0.48 】；t2 模具平均温度C, t 2 =50;t 3 室温 C, t 3=20O(2) 辐射散73的热量273+t3Q辐=20.8 A m2 ； (100Z73) 4 ( 100 曲 20=20.8 X 0.22 X 0.8 X (100) 4 -(100) 4=128.7 KJ/h式中：；一一辐射率，一般表面 ；=0.80.9 ;Am2=0.22 ;(3) 工作台散发的热量Q台 =h2 A接(t 2 -1 3)h2 =502 X 0.0484 X( 50 30) =485.94 KJ/h式中:传热系数 h 2 =502KJ/(m2 hLI C);A接 模具与工作台的接触面积 m2 , A接=0.0484 ;A接=bl= 220 X 220X 10=0.0484;b模具与工作台接触宽度 m m b=220;模具与工 作台接触长度m m,l=220。从计算的结果看，工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多，这显然是不正 确的，说明了 Q台的计算结果错误。这是因为有关Q台的计算参考资料很少，计算中 有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量Q为总热量，这些热量全部由冷却介质带走，这些热量应分别由凹模和型芯的冷却系统带走，实验表明， 约1/3的热量被凹模带走，其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量：#大学本科毕业设计(论文)Q冷 = （Q + Q2） （ Q对 + Q辐 + Q台）由于现在无法得到Q台的正确值，所以计算以简单计算原则，取Q总=Qi726冷却系统的计算型腔内发出的总热量（KJ/h）：Q = n G Q s=60X 217.6 X 10 - X 300=3916.8（1）每次需要的注射量（KG G=217.6X 10-（2）确定生产周期（S） t=60（3） 塑料单位热流量（KJ/h ） Qs=280350;取Qs =300（4）每小时的注射次数一一n=60从计算结果看，Q总与Q1相差不多但不相等，这是因为 Q1涉及的因素较多，所以应该应该取Q总来计算。7.2.7凹模冷却系统的计算(1 )凹模的冷却水体积流量qv= G(T出-T进八60q =763 X 103/10 3X 4.187 X 103X(25-20) X 6033=0.61 X10 m/mi n式中：Q凹=1/3 Q 总=1/3 X 2289=763 KJ/h：?水的密度10KG/m5;C1 水的比热容 4.187 X 103 J/KG C；T出 水管出口温度，T出取25C；T进水管入口温度，T进取20C(2)冷却水管的平均流速：V平均=4qv2兀*d=4X 0.61 X 10；/ (3.14 X 0.0082) =12.14 m/min =0.202 m/s式中：d冷却水管直径，取d=8 mm查冷却水的稳定湍流速度与流量得，管径为8mm的冷却水管所对应的最低流速 为1.66 m/s时才能达到湍流状态，故冷却水在凹模冷却管道中的流动未达到湍流。（3）.冷却水管壁与水交界面的传热膜系数:a _ （知平均）=7.6 X( 1000X 0.202 ) .8/0.008 0.22=1395 (w/m k)式中： 是与冷却介质温度有关的物理系数，取7.6。(4) 凹模冷却管的传热面积A=3600：(T.-TJ=763X 103/3600 X 1395X( 50-22.5 )32=5.52 X 10 m式中：TB模具与冷却介质平均温度，T日=27.5 C (TT = TM (T出+T进)/2 =50(20+25) /2 =22.5C)。(5) 冷却水孔总长LL=3600二(V平均 d)0.8(T.,-TJ=763X 103/3600 X 3.14 X 7.6 X( 1000X 0.202 X 0.008 ) 0.8 X( 50-22.5 ) =0.22m(6) 模具上应开设的冷却水孔圈数n=L/B=0.22 -( 4X 0.076) =0.72，所以冷却水孔数位 1根(如下图)。式中：B为开一圈冷却水道时冷却水道长度。(7) 冷却水流动状态校核Re = V平均dn=0.202 X 0.008/ (1 X 10 上)4=1616v 10式中：Re雷诺数；水的运动粘度，=1X 10(m2/s )。(8) 进出口温差校核T出一T进-Q凹3900兀d2C均23=763X 103/ (900X 3.14 X 0.008 X 103X 4187X 0.202 )=4.99 C预期温差为5C,校核的结果与预期的非常吻合，说明实际应用正确。23大学本科毕业设计（论文）第8章模具工作原理说明模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模部分固定在注射机 的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流通注入型腔，经保压，冷却后塑件成 型。开模时动模部分随动板一起运动渐渐将分型面打开，当分型面打开完毕后，凝料从 上模中脱出，在注塑机顶杆的作用下，顶杆通过推杆将塑件和凝料系统顶出，与此同时 由于采用的是侧胶口，在开模的瞬间，塑件和凝料分开。此时塑件自动脱落，实现全自 动脱模。合模时，随着分型面的闭合复位杆将顶杆复位， 模具闭合，等待下一次的动作24大学本科毕业设计（论文）总结通过此毕业设计，掌握了模具设计的方法和步骤，并结合具体的零件进行了具体的 设计工作，包括确定型腔的数目、选择分型面、确定浇注系统、脱模方式、温度调节系 统的设计、注射模成型零件尺寸的计算等。毕业设计从测绘塑件，进行绘制；完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算；最 后完成模具加工，掌握了完整的工程设计过程，工程设计应用能力得到了锻炼和提高。完成了注射模具的制造工艺设计，但由于缺乏实际工作经验，在这些设计过程中也 遇到了很多困难，但在老师的指导下，问题都迎刃而解。25大学本科毕业设计（论文）参考文献1 肖景容模具计算机辅助设计和制造M 北京：国防工业出版社，1990.2 李志刚等.模具计算机辅助设计M 武汉：华中理工大学出版社，1990.3 张中原塑料注射模设计M 北京：航空工业出版社，1999.4 材料成型设备王卫卫机械工业出版社，2004.8模具CAD/CAM第二版）伊启中机械工业出版社6 塑料模具技术手册编写组塑料模具设计手册M 机械工业出版社，20057 注塑CAE软件应用张金标机械工业出版社，2011.58 王华山：塑料注塑技术与实例，化学工业出版社，2005.109 朱光力、万金保等：塑料模具设计，清华大学出版社，200310 刘昌祺：塑料模具设计，机械工业出版社，1998.1011M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kin gsbury:E nergy recovery in the susta in able recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment. May 2005.26本科毕业设计（论文）致谢论文从开题、具体设计、论文的撰写，均得到了老师、同学和朋友的大力支持。在此感谢指导老师，以及身边的同学悉心的教导和帮助。 感谢老师给我方向性的建议, 在设计过程中给予的帮助和支持！感谢谢几位同学在模具设计上给予的建议和细节上 的帮助，使我加深了对模具方面的认识，培养了我独立思考题、解决问题的能力。27