太阳镜边框创意造型设计及模具设计 机械电子工程专业

太阳镜边框创意造型设计及模具设计摘 要该论文是关于太阳镜边框的模具设计。基于UG软件对塑件的三维建模，完成了塑件的结构布局；该塑件结构相对简单，其平骨位在中心侧面处，主要在平骨位上进胶；结合具体实践情况，包括模具的尺寸以及效益方面问题，所以本次设计所采用的结构为一模二腔结构，侧浇口进料的两板式模具。本文主要内容如下：（1）在对塑件原料成型工艺进行合理分析的基础上挑选恰当的注塑机，同时校核注塑机参数；（2）对浇筑系统进行设计，重点分析了其分流道、主流道等的设计；（3）成型零件相关数据的计算，比如型腔深度、高度等；（4）冷却系统的分析；（5）推出机构、合模导向机构等的设计；（6）对一模二腔、侧浇口进料两板式模具的设计。关键词：模具设计；注射成型； 塑件工艺分析；模具结构设计AbstractTheThe paper is about the mold design of the sunglasses frame. Based on the three-dimensional modeling of plastic parts by the UG software, the structural layout of the plastic parts was completed; the structure of the plastic parts is relatively simple, and the flat bone position is at the center side, mainly in the flat bone position; combined with specific practice conditions, including the mold The dimensions and benefits of the problem, so the design used in this design is a two-cavity structure, side gate feed two-plate mold. The main content of this article is as follows:(1) Select the right injection molding machine based on the reasonable analysis of the molding process of plastic parts raw materials, and check the parameters of the injection molding machine at the same time;(2) The design of the pouring system was designed, and the design of the runner, the main flow channel, etc. was analyzed in detail;(3) Calculation of related data of molded parts, such as cavity depth, height, etc.;(4) Analysis of the cooling system;(5) The design of the launch mechanism, the mold closing guide mechanism, etc.;(6) Design of a two-plate mold for two-cavity and side-gate feeding.Keywords: Mold design；Injection molding；Plastic parts process analysis；The mould structure designIII目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 塑料简介21.2 注塑成型及注塑模2第2章 塑件分析42.1.1塑件的二维图 建模（图2-1）42.2塑件结构的工艺性分析52.3塑件材料的成型工艺分析62.4塑件体积及质量8第3章 注射机的选择93.1 注塑过程注射量的计算93.2 注塑机型号的选择93.3 本章小结9第4章 浇注系统的设计104.1 分型面的选择104.2型腔数目的确定104.3主流道的设计114.5 浇口设计124.6冷料穴的设计124.7排气方式的设计134.8 本章小结13第5章 温度调节系统设计145.1对温度调节系统的要求145.2冷却系统的需要与否145.2.1 冷却时间的确定155.2. 2冷却水体积流量155.3 本章小结16第6章 成型零部件设计176.1型腔尺寸的计算186.2型芯尺寸的计算196.3 型腔侧壁厚度及底板厚度计算206.4 本章小结21第7章 机构的设计227.2 合模导向机构设计237.2.1.导向机构的作用24（1) 导向机构用于保证动模和定模的精准配合。模具的分模与合模依靠导向机构导向进行的，可以降低型芯与型腔发生移位碰撞的损坏。247.3 本章小结25第8章 有关参数的校核268.1 型腔数目的校核268.2 锁模力的校核268.3 开模行程的校核278.4 剪切速率的校核278.5模架的选择278.6模具工作原理说明278.7 本章小结28参考文献30致 谢32第1章 绪 论 背景：正所谓“眼见为实，耳听为虚”，在我们看来这个科技发达的时代，机器人往往代替所谓的“旧工业”，而人们往往只会在乎当今最发达的第三产业，或许都基本忽略了第一产业，第一产业虽然看起来粗糙，但是其中富含得细节是我们难以想象的。而第一产业的其中之一的代表我就觉得是模具制造业。模具制造业是我国再当今社会上国民经济成长的一个至关重要的工业的组成部分，而随着我国模具工业的不断发展，其重要性日渐凸显，受到越来越多人的关注。且多数人更是认为工业生产过程设备的基础便是模具行业。在多个工业行业中，如汽车、仪表、电气等的组件中80%甚至更高的。比例的组件依赖于模具的成形。该模具生产的精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高、消耗低，无法与其他加工方法相匹配。他的出现，告别了让人所认为的“工业都是人力耗费多，生产效率低”的时代。因为模具是依照最终产品制作的，但是其所能带来的效益较大，从其自身的价值上来看，可达到最终产品的十倍甚至上百倍。所以说，在制造业中，模具行业是基础性的行业，不但对各种产品的制作，甚至对技术转化方面均有重要的作用。另外，随着科技的发展，模具行业日益向高精尖方向发展，已经成为高新技术产业中的一个重要组成部分。随着人们生活水平的提高，当面对太阳的时候，我们不需要用手或者手臂挡着刺眼的太阳光，这个时候，太阳眼镜得出现成为一个历史发展得必然因素。人们对太阳眼镜的需求逐渐提高，这就为太阳眼镜这个发展提供了一个强大的市场，我们可以看一组数据地区3月产量1-3月累计3月同比增长（%）1-3月增长比例（%）全国43,429,872.00126,436,506.00-10.963.45北京19,570.0072,835.009.5828.18江苏11,646.00334,925.00-54.44-21.65浙江21,070,784.0059,789,345.0011.913.84福建10,467,535.0029,005,891,00-0.47-4.11江西1,644,286.005,011,592.0022.5723.77山东1,400,000.004,000,258.0016.6729.03广东10,114,651.0032,217,918.00-43.26-7.73我们通过这组数据统计分析，可以重表格得出一个结论：我国的太阳眼镜的需求量一直呈稳定的增长趋势，这可以更充分的说明这市场的潜力。然后我们再说呢，当我们有了市场，我们下一步就是生产。而我们要做就不能做小贩小商，要做就得做大。模具的出现，可以进一步让我们增加生产效率，可以更好更快的占有现有市场，做第一个“吃大螃蟹的人”。 1.1 塑料简介塑料的本质是高分子材料，其主要的成分是树脂，当达到熔点之后，塑料便具备了一定的流动性，辅以相应的措施，塑料便能够被塑造成各种形状，接着通过降温等方式，使塑料固化。固化后的塑料有着较广的作用，基本遍布于现代 工业和日常生活中，另外，塑料也有许多较佳的特性，比如体积小、重量轻，同时还具备较强的绝缘性以及化学稳定性，这些特性使其拥有了其他材料所没有的性能。另外，随着技术的不断发展，塑料的作用也逐渐增加，甚至其能够代替木材、金属等，在各行各业中发挥着日渐重要的作用。在当前社会中，多个行业均会应用到塑料，塑料在人们的生活中发挥的作用也越来越大。 1.2 注塑成型及注塑模通常情况下，塑料制成品是批量生产的，所应用的工艺也较多，比如注射压力、压缩、吹塑等等，在这些工艺中，最为常见的一种工艺是注塑成型。自塑料产生之日起，该种方法便一直为人们所知，且在该种工艺之下，多种热塑性的材料均可以应用该种方法来成型。另外，技艺水平的不断提升，也使该种方式有了更大的优势，比如其成型所用的时间较少，虽然时间段，但是也有较高的尺寸精度。另外，依当前的技艺，能够一次成型一些繁复的产品，对于一些简单的产品甚至已经实现了自动化。所以，这种方式在当前的塑料产品的制造生产过程中被广泛应用。依据相关数据统计，在当前所生产的塑料制品中，应用注塑法所生产的产品数量高达30%，不过该种方式所用到的设备的价格和模具的代价是非常高的，不太应用于单和小批量生产的塑料零件。从原理上来看，注塑成型这一工艺源于“金属压铸成型”，金属压铸成型便是通过挤出方式来成型。其具体的工艺流程是初始将粉末状或者是颗粒状的验材料注入到机器桶之内，之后随着温度的升高，这些原材料会变成溶体，接着利用高压等方式使流量通过气缸前面的喷嘴，在压力降低温度冷却后，模具的开启可以从外观上形成一定的形状和尺寸的塑料制品。注塑模具通常有较大的差异，其差异的产生受到的影响因素较多，包括塑料的品种、模具的构造等等，所以在进行设计注塑磨具时候，需要对这些因素进行详细的分析，以为后续活动奠定基础。通常情况下，注塑模具可以划分为两种，即动态模型以及固定模型两种，在注塑机固定板上，会放置巩固模件上。另外，其所用的导柱在注塑过程中，可以将两者封闭。由以上分析可以得知，注塑模件的构成主要有转向机构、浇筑系统等。注塑成型过程得到较佳的塑化塑料熔体所采用的措施中最为重要的组成部分。具体来说，通过将所得到的塑料熔体注入到型腔之内，再通过调整温度，对其进行冷却定性，最终得到所需求的质量较高的塑料。另外，除却以上工艺外，决定所铸造的产品的质量因素还包括注塑机以及磨具布局两种，所以在进行注塑之时，必须从多角度出发进行挑选控制，方能得到最佳的注塑效果。通常情况下，要达到注塑成型，需要重视三大要素，分别是温度、压力以及时间。因为在注射成型的过程中，如果温度不达标，便会导致其冷却时间降低，压力不达标，则难以达到预期的形状，而时间不够便会影响到生产产品的质量等呢过，尤其是在一些较为精密的制品生产过程中，没有控制好以上三种要素，所造成的问题会更多，不过在精密产物的注射成型过程中，所需要的其他条件也较多，不单单只是这三种，还包括原材料、电压波动情况等等。塑料模具的设计所应用的先进技术较多，除却常见的CAD设计等，还需要应用一些辅助性的技术，如CAE等等，随着计算机的发展，其所涉及到的与计算机相关的技术必然会日渐增多，而且会成为一种趋势。从注塑成型的发展阶段来看，其主要经过两个阶段，分别是开采涉及阶段以及生产阶段，其中开采阶段重点在于磨具设计方面，生产阶段则在从原料的购买中再到模具的成型等多个活动。第2章 塑件分析2.1.1塑件的二维图 建模（图2-1）该塑件尺寸长148.5mmX宽50.5mm，高10MM，圆周的一圈有平均角度的筋骨，壁厚约4mm。图2-1（塑件图二维图)2.2塑件结构的工艺性分析模具的设计所需要的工艺较多，在其设计之前也有较多的准备工作，这样方能为后续的工作奠定基础。具体来说，前期的准备活动汇总，必须要明确塑件的各种工艺特性，这样方能制作出符合要求的模具。该塑件的外形为长方形的腔体，其塑件底面与面之间采纳圆弧过渡，应用该种方式有较佳的优势，其一是能够使塑件的强度增加，其二则是使物料的流动情况等进行转变，通过这种转变使冲模的阻力降低，从而有利于整个塑料结构的制作活动。另外，在确定塑件结构之时，还需要将模具上的圆角和塑料转角处的圆角对应起来，这样方能使模具的强度进一步提升，同时还能够降低淬火过程中模具裂开的可能性。（1）、脱模斜度注射制品在外界温度降低以及冷却的过程中，必然会产生收缩的情况，不当的脱模斜度会影响到制品的质量，会使制品的形状等发生变化。具体来说，注射制品在冷却的过程中会慢慢的收缩，逐渐脱模，而在脱模之前则会降模具型芯中的突出部分进行包裹，再慢慢脱模。为了使脱模的活动更加比便利，同时不再脱模之中使制品的表面受损，所以需要确定一定的脱模斜度。而与脱模斜度相关的因素又比较多，如制品的形状，如收缩率等等，如果脱模斜度比较小，那么会影响到制品的尺寸，且脱模的难度较大，而如果斜度比较大，虽然相比较小的消毒来说，脱模的难度降低，但是却会在一定程度上影响到制品的尺寸精度，同时还会浪费原材料，增加产品的成本。所以一般情况下，所选取的脱模斜度在0.5到1.5之间，更具体的来说，塑件材料的脱模斜度在0.35到130之间，而型芯的脱模斜度在30到1之间。（2）、塑件的壁厚塑件的壁厚在模具制造中也占据重要的部分，在设计塑件时候应当依据具体的情况充分考虑，因为在注射成型过程中，不同的塑件壁厚会直接影响到其质量，因为塑件的壁厚能够对溶体流动、固化成型的冷却速度以及时间产生较大的影响，如果塑件的壁厚较厚，则溶体流动速度回减慢，同时其固化成型的冷却时间长度也会增加，而冷却时间长度的增加则直接影响着产品的生产效率，最终影响到产品生产的成本。所以，从成本的角度考虑，必须要对塑料的壁厚进行规定。通常情况下，塑料的壁厚应当在1mm到4mm之间，在3mm左右方为较佳的数值，不过也并不全是3mm便是最佳的数值，要依据不同的部位进行调整，比如在周边其壁厚在3mm左右，但是底部的壁厚可以设置成4mm或者5mm。（3）、塑件的圆角通常情况下，塑料转角处的应力较为集中，这可能会影响到产品的成型加工过程，所以为了防止该种情况的产生，可以依据力学相关知识，在塑件的转角处采用圆角过度的方式，这样可以最大限度的避免应力集中的情况，从而确保产品的质量。如果没有特殊的要求，可以在塑件的各连接角处设置一些半径在1mm到2mm左右的圆角。2.3塑件材料的成型工艺分析成型塑料件的材料特征及选用1.PP、PE、PVC、PS、PP成型特点对比（1）聚丙烯（PP）成形特点聚丙烯成形收缩的过程中，有较大的收缩率，加之其具有较好的流动率，所以较易成型。不过其也比较容易形成一些凹痕或者是缩孔。所以，聚丙烯在成型的过程中，必须要重视其成型的温度，对温度进行合理的控制，这样方能确定合理的冷却回路，方能确保成型的质量。（2）聚乙烯（PE）成形特点完成得时候，聚乙烯在不同的方向有不同的收缩率，差异比较大。在垂直方向收缩率相对较小，注射方向的收缩率比较大。所以在成型中便会导致产品出现弯曲等情况，为了改变这种情况，必须要从整体上对模温进行控制，使整体能够用用均匀的方式进行冷却，从而使其变形的几率尽量降低。如有必要，可以在模具之内设置冷却系统，以充分把握其冷却的均衡性。（3）聚氯乙烯(PVC)成型特点无定形料，吸湿性小，流动性差，为了提高流动性，防止 发生气泡，宜事先干燥。比较容易分解，与铜等接触在高温中分解效率会更高。成型温度范围小。模具浇注系统应粗大，浇口截面宜大，模具应冷却，模温30-60度，料温160-190。（4）聚苯乙烯(PS)成型特点无定形料，吸湿小，不须充分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力。流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型。所以适合应用较高的料温以及模温，同时辅以较低的注射压力，方能尽可能的减小缩孔以及变形的可能性。可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件。脱模斜度大，顶出均匀。塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热。吸水性极小，成型前可不干燥。模温30-60度，料温140-200度。（5）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PP）成形特点PP比较容易出现一些缺陷，因为在吸水等方式使塑料的表现出现一些云纹，更有甚者，可能会出现一些瘢痕，直接影响着产品的质量，在之后加工、干燥等技艺之下，可能会影响到最终的成品。另外，在正常的成形情况之下，收到收缩率的影响比较小，在生产一些要求不高的产品中可以忽略，不过对于一些精度要求较高的茶品，则必须要对模具的温度等进行控制，以减少收缩率对产品的影响。通常情况下， 要求其模具的温度在50到60，这样能够在确保质量的同时保障其塑化效率，故成形周期短； 2.PP、PE、PVC、PS、各项性能对比PP与其它几种主要的通用塑料的性能比较，如表2-1 所示 表2-1 PP、PE、PVC、PS、PP 各项性能对比塑料种类密度刚性收缩率韧性强度耐热性化学稳定性耐候性毒性粘合剂粘合热合性成型加工性PP最小较好一般低温下差较高好好差无毒差一般好PE小于水差差好低一般好差无毒差好好PVC较大好好差较高差好一般可以无毒好一般麻烦PS略高于水好好差高较差好一般无毒一般一般好PP略高于水好好好高较差好较差无毒一般一般好成型塑料件材料的确定:依据上表来确定此次使用材料为：聚丙烯（PP）。本次塑件是塑料太空杯中的一个太阳镜框，塑件壁薄，中批量生产，PP（聚丙烯）材料其化学稳定性好，熔点高，成型工艺好，可以采取注射成型。采用较高注射压力和保压压力，大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。为减少内应力及变形，应选择高速注射。PP塑件的注射成型的条件及主要工艺参数：料筒温度的前段温度为180到200之间，诊断在200到220之间，后段在160到170之间。注射压力在70MPa到120MPa之间。注射的时间分为保压时间、冷却时间两种，保压时间在20到60秒，冷却时间在15到50秒。喷嘴的温度为170到190之间。2.4塑件体积及质量通过使用ug软件软件实体造型后知体积为7.88cm3，材料密度选0.9g/cm3，所以塑件质量：7.01g。图2-2 零件图数据2.5 本章小结塑件成型工艺与模具设计有着密切的关系，想要设计出合理的模具布局，塑件设计必须要符合成型工艺性的要求，只有在符合要求的前提下才能保证 塑件可以顺利成型，并且在达到要求的情况下产品的性能、生产率才得以提高，生产成本才有可能降低。否能够满足使用性能不是评价一个塑件设计的好坏的唯一标准。除此之外的一个重要评价标准则是成型工艺。11第3章 注射机的选择 3.1 注塑过程注射量的计算3.1.1浇注系统凝料的初步计算浇注系统的凝料体积为： 一次注射所需塑料PP体积为： 3.2 注塑机型号的选择 依据计算结果选择注塑机的型号为：的卧式注塑机，该注塑机主要技术参数如下：额定注射量为500cm3；螺杆（柱塞）直径为65mm；注射压力为102Mpa；注射行程为200mm；锁模力为3500KN；塑化能力为80 (kg/h)；拉杆间距为540mm440mm；模具最大厚度为450mm；模具的最小厚度在300mm，喷嘴圆弧半径为R18mm。3.3 本章小结本章主要讲述注塑成型工艺以及成型设备的选择，不同的成型件有不同注塑工艺，如何选择正确的注射方式和处理方法是根据成型件的形状来确定，一个合理的方案将大大减少对设备的维护和成本。21第4章 浇注系统的设计 4.1 分型面的选择模具结构中的基准面是分型面太阳镜框对表面要求较高，本次的塑件是太阳镜框。在确定分型面时候，需要考虑的因素角度，主要包括六大方面，具体如下所示：1）在最大轮廓处选择分型面；2）开模后将塑料放在动模上；3）可以忽视分型面的痕迹；4）对浇口进行合理的安排；5）塑料外观上不能有推杆痕迹；6）使塑件易于脱模。图4-1 分型面选择方案1图4-2 分型面选择方案24.2型腔数目的确定依据相关要求，此次应用一模二腔的结构，让型腔数据n=2。浇筑系统是一个通道，从注射模中到主流道再到型腔部分熔体通过的一个通道，该浇筑系统能够分为两大类，即流道凝料浇筑系统以及无流道凝料浇筑系统。结合具体的情况本文中所选择的主要是无流道凝料浇筑系统。4.3主流道的设计笔者根据设计手册设计主流道尺寸，具体如下所示：锥角=26取主流道小端直径主流道球面半径主流道长度L取；主流道大端直径对于分流道的设计应该以注塑时降低注射压力和熔体温度的流失和流道容积的条件而设计。图4-3 主流道4.4 分流道设计由于该塑料的结构构造非常简单，并且形状也较为简洁。所以熔料填充型腔相对来说也不难，故而要得到分流道的长度长短，可以对型腔排列方式进行分析，最终得到结果。结合型腔排列的方式，通常选择分流道的形状为半圆形的，其半径为6mm左右即可。分流道对熔体而言，具有重要的作用。其作用主要包括对熔体的分流控制和对熔体的转向控制。此外，在进行分流道设计时需要充分考虑，当将塑料熔块到达模腔中时，如何有效的减少注射的压力。文章通过文献查找发现，分流道在设计时形状通常会选择圆形。这是由于当面积相同时，圆形和其他的形状相比，具有最短的周长。有关研究资料显示，当前面积减少到一定程度时，会对熔体流速产生影响，且会造成塑料圈烧焦小孔等不利影响。但设计分流道时，需要关注下列几点：减少注射压力、保持熔体温度、充分考虑流道的容积条件。4.5 浇口设计进料口是将分流道以及型腔连接的通道，通常情况下也被称为浇口，浇口具备两大功能，分别是让塑料溶体流到型腔中，或者是在注射压力车里之后，避免型腔中的固化塑料倒流。一般情况下，浇口位置选择方面，要遵从四点原则，具体如下所示：1)确保其整体的流程最短；2)分流到达最远端的时间基本一致；3)在选料时候从壁厚较厚的部分开始；4) 尽量减少分流的转向。通过对塑件成型要求等进行分析研究后，文章决定采用侧浇口来进行设计。文章设置h代表侧浇口的深度，则其计算公式如下所示： 文章设置b代表侧浇口的宽度，则其计算公式如下所示： 文章通过文献查找发现，侧浇口的长度范围通常为大于0.7毫米，小于2.5毫米。且文章与该设计结合将侧浇口的长度选择为2毫米。通过上述公式可知，t代表的是塑件厚度；n代表的是塑料成型系数，且本文中的n=0.7。A代表的是凹模的内表面，且本文中的A=6000平方毫米。文章结合设计需求，将侧浇口的截面设计为矩形。4.6冷料穴的设计通常情况下，在动模板的对面设置冷料穴，或者是结合具体的情况在分流道的两段进行设置，这样方能尽可能的避免冷料进入到型腔之中，从而确保塑件有较高的质量。文章通过对设计需求的分析，选择了形状为Z字的冷料穴。目前形状Z字的冷料穴在该行业中应用的较为广泛。4.7排气方式的设计空气对塑件的质量影响较大，在型腔填充的过程中，需要把里面的空气挤压出来。挤压出的空气包括了系统中的空气与塑料自身由于浇注而产生的空气。如果空气挤压不完全，塑件上会出现气泡、轮廓模糊、色泽不均等现象。此外空气过多还会对冲模的速度造成不利影响。由此可知，在浇注系统设计时必须充分考虑排气的问题。文章通过文献查找，采用了模具零部件的间歇排气方式来设计浇注系统的排气。 4.8 本章小结 本章节主要阐述了对浇注系统设计的过程。在浇注系统设计师要充分考虑主流道、分流道、浇口，冷料穴等各个部分。通过精确的数字计算，设计出各个部分的大小，选择适宜的材料。且在设计时需要严格遵守浇注的原则，确保浇注系统的合理性。第5章 温度调节系统设计 在模具成型的过程中，受到温度的影响较大， 如果没有采用七档的温度，则会使塑料溶体的成型收到影响，最终影响塑件整体的质量。具体来说，如果模具的温度较低则会导致熔体具有较差的流动性，且塑料的轮廓也会模糊不清，最终会在表面产生流等现象。如果模具存在温度不均匀的情况，则会导致各个部分收缩效率的不同。收缩效率会对塑料的形状产生重要影响。因此收缩效率不均等也会导致塑料形状不均等，由此对塑料的尺寸和精度产生不利影响。文章通过文献查找发现，pp的成型温度范围为大于220度，小于160度。模具的温度范围为大于40度，小于80度。5.1对温度调节系统的要求就温度调节系统而言，需要充分考虑下列几点，在这四点的基础上进行设置，方能保障最终的质量。具体来说，其一是明确塑料的品种对模具采用的方式是什么，是加热的或者是冷却的；其二是对模具采用均衡的温度，避免出现该处冷却而其他处没有冷却的情况；其三是要采用大流量通水方式进行调节，这一调节方式的作用要优于其他的方式；其四则是应当选择较为简单的调节系统，这样方能是加工更加容易，方能有更低的成本。文章通过对设计需求的分析发现，pp在成型时不需要太高的温度，因此可以在模具上只配置简单的加温装置，就能够满足文章设计的要求。5.2冷却系统的需要与否在设计冷却系统时，最主要是为了能够进行有效的冷却，所以在设计中要重视以下几点：1.冷却系统设计要求（1）是膜腔中各部分的温度保持一致，从而确保收缩率的一致性。（2）冷却水道和其横截面积对塑料的冷却效果有较大的影响，且冷却水道和横截面积与塑料冷却效果大致成正比的关系。（3）在塑料冷却的过程中，冷却水道和模腔的距离必须保持相同，且冷却水道必须保持一定的高度。（4）由于浇口位置的温度通常处于较高的状态，因此可以在浇口的位置设计冷却水道。（5）确保入口水的温度和出口水道的温度在合理的范围内。（6）在设计冷却水道形状时，需要充分考虑塑料件的需求。（7）出水口接口与进水口接口的位置必须合理。（8）在水道设计的过程中，需要考虑水道和其他构件是否有干涉的情况。 （9）在设计冷却系统时，出水口接口应该内置于模板中，这是为了避免冷却系统在安装和运输的过程中，出水口接口被损害。此外，出水口和注水口接口处都需要进行标注和说明。 模具冷却图5.2.1 冷却时间的确定冷却时间受限的罂粟较多，其具体的计算公式如下所示：通过上述公式可以看出，S代表塑件的壁厚，且本文设置S=1.5毫米。代表塑料热扩散系统，且本文设置=0.065 mm/s。T代表成型温度，且T的取值范围为大于160，小于220。且本文设置T=200。T代表平均脱模温度，且本文设置T=80。T为模具温度，T的取值范围为大于40，小于80，且本文设置T=50。 5.2. 2冷却水体积流量文章在对冷却水的体积流量进行计算时，会提前对pp的注射成型参数、闭模时间、开模时间等进行估算取值。文章将闭模时间设置为3秒，冷却时间设置为15秒，pp注射时间设置为0.5秒，保压时间设置为20秒。由此可知，在1h内，pp注射的总次数为83次，其计算公式如下所示： 文章将模具的温度设置为40，且模具的出口温度设置为30。下列公式可计算出1h内pp注射的总产量：通过上述公式可知，p代表塑料密度，v代表的是塑料体积，n代表的是每小时注射总次。由于塑料在固化过程中会释放热量，且文章将释放的热量设置为Q。通过文章查找可知聚丙烯的单位热流量为5.9105J/kg，则Q的计算公式如下所示: 通过上述公式可知，W代表的是每小时的成型注射总量，Q1代表的是塑料熔体的单位热度流量。通过上述公式可知，Q代表的是塑料在固化过程中，每小时释放的热量。P代表的是冷却介质密度。C2代表的是冷却介质比热容，由于冷却介质为水，因此C2 = 4.187kJ/（kg）。T3 代表的是冷却介质出口温度。T4 代表的是冷却介质入口温度。通过上述计算公式可以看出，冷却时间的数值较小，并且模具每分钟内需要的冷却水体积流量也不大。通过上述公式计算可知，冷却系统在本次设计中可以去掉。这是由于模具冷却可以通过空冷的方式来满足冷却的要求。而用空冷的形式，也能有效的减少支出的成本，在浇注系统的设计也能起到简化的作用。5.3 本章小结由于。模具内的温度过高，导致了pp成型时收缩率较大，则会出现pp变形、凝料流出的现象。由此可知，温度系统的合理设置，有利于确保模具内温度的均匀，避免塑料变形的情况。第6章 成型零部件设计 一般对于成型的零部件而言，它的公差值必须要满足1/3到1/4之间，另外也可以将它的公差取值为IT7中的8级别。在此之外取IT8级，型芯工作尺寸公差取IT7级。磨具型腔中尺寸之间的偏差值为整数，对于成型的部件而言，它能够存在的最大尺寸误差要在之内，也就是以下所有的误差之和。（1）零部件之间的误差；（2）零部件安装过程产生的磨损；（3）零部件由于自身的收缩会产生相应的误差；（4）零部件搭配中的衔接误差；（5）成型部件安装中的误差。一般由于在实际的操作过程中会存在一定的误差，而对于模型制造的误差规定为25%。通常对模型进行设计的时候，要考虑到以下几个方面的问题：a.第一点要保证该注塑件在外观方面的完整性，这样能够使得它的尺寸精度能够达到规定的要求，尽量要对该塑件外形减少毛刺、边角等相应的危害。b.其次，要考虑到实际的加工工艺，必须要将模型件进行合理的设计，这样才能够节省人力和物力，满足各个部位的装配要求。c.要使得装配时候尽量准确，因此在加工模型制造的方面要有一个基准面。d.结合相应的模具装配原理，考虑到它们之间的相互配合，尽量减少配合面的数量。e.对所有模型进行设计的时候，要考虑到后期的更换和维修等相关的操作。f.在模型当中所铸造的塑件要在后期具有较为方便的使用，并且能够简单的进行安装。表6-1 塑料制品的公差数值表基本尺寸33106101014141818242430304040505065658080100100120精度等级1公差数值0.040.050.060.070.080.090.1O.ll0.120.130.140.160.1820.060.070.080.090.10.110.120.130.140.160.190.220.2530.080.090.10.110.120.140.160.180.20.220.260.30.3440.120.140.160.180.20.220.240.260.280.320.380.440.550.160.180.20.220.240.280.320.360.40.460.520.60.6860.240.280.320.360.40.440.480.520.560.620.760.88170.320.360.40.440.480.560.640.720.80.9211.21.480.480.560.640.720.80.880.9611.21.41.61.82基本尺寸120140140160160180180200200225225250250280280315315355355400400450450500精度等级1公差数值20.280.310.340.370.410.450.50.550.60.650.70.830.380.420.460.50.560.620.680.740.820.911.140.560.620.680.740.850.911.11.21.31.41.650.760.840.9211.11.21.31.41.61.822.26I.lO1.21.41.51.61.822.22.42.62.83.271.51.71.822.22.42.62.83.23.644.482.22.42.733.33.644.44.85.25.66.46.1型腔尺寸的计算一般对于pp材料而言，它的收缩率都是1.5%。由于在模具的制造过程当中，客观会产生一定程度的误差，因此必须要对该误差进一步明确，本次将其取值为=/3，那么接下来就可以对腔体的径向尺寸进行计算。具体公式如下。在这个公式当中，s主要是代表这个塑件的平均收缩率，代表该塑件的径向尺寸，一般将其取值为148.5；x代表的是一个修正系数，一般会将之该系数确定为0.15；一般是指塑件的尺寸公差值，对于具体的本次设计的相应材料而言，这个公差值确定为0.28。那么计算得出 在有关腔体高度的计算方面而言，相关的公式为。在该公式当中，s主要是代表该塑件的平均收缩率；指数塑件的高度，一般高度是10；对于而言，它主要是指该公式中的一个修正系数，一般该系数选为0.05，主要是指塑件尺寸的公差值，在查询该材料的公差值之后，取值为-0.05。那么计算可以得出 下图是有关该型腔的三维图，详情为： 图6-1 型腔三维图6.2型芯尺寸的计算在对行星，进行尺寸计算的过程当中，相关的变量，具体代表的意义分别为。s代表该塑件的收缩率；主要是指减去了侧壁之后他的径向尺寸，一般将该尺寸定为59.3；是代表的修正系数，将这个系数定为0.15；而是在塑件尺寸计算过程当中的一个公差值，一般将这个值选为0.15。结算之后的结果为： 图6-2 型芯6.3 型腔侧壁厚度及底板厚度计算 (1)凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔体是一个由多个结构共同组成的腔体，在整个腔体当中相应的侧壁厚度计算公式如下：(6-9)在以上的这个公式当中，S主要是代表该腔体侧壁的厚度，单位一般用mm表示；p代表腔内承受的压力，一般用Mpa这个单位来表示；b代表熔体压力承受的侧壁它的厚度，单位一般用mm表示；L1主要是代表一型腔体他的边长，常用单位mm来进行表示；E代表该模型的弹性模型；b代表侧壁总体的厚度，一般用单位mm来表示；e代表侧壁的弹性变形量。最终对p进行取值，选择参数为40Mpa。 (2)凹模底板厚度计算对于凹模的底板厚度而言，它的计算方式也和他的错侧壁计算相同，具体的计算公式为：(6-10)在以上的这个公式当中，H主要是代表该腔体底板的的厚度，单位一般用mm表示；p代表腔内承受的压力，一般用Mpa这个单位来表示；b代表熔体压力承受的侧壁它的厚度，单位一般用mm表示；L主要是代表一型腔体他的边长，常用单位mm来进行表示；E代表该模型的弹性模型；b代表侧壁总体的厚度，一般用单位mm来表示；代表侧壁的弯曲应力。6.4 本章小结成型零件是塑件生产最 重要的因素，成型零件的尺寸大小，直接影响到塑件的尺寸，所以，成型零件一定要慢慢计算，合理定位，和动、定模准确配合，保证产出零件的稳定性，这样可以更加一步的提高生产率和生产的产品的质量。 27第7章 机构的设计 7.1推出机构的设计总体来讲，本次设计的机械结构主要包括推出部分、复位部分以及导向部分这三个不部位共同组成。在本次设计过程当中，塑件的脱模工作需要依据注射机的开模动作再在动作模具上驱动相关的推出部分，这样就能够让塑件自动的进行脱模。推出部位设计的相关原则主要包括以下这几点：首先，必须要使得推出的机构都在塑料动模的同一侧；其次，在推出过程中，尽量不要破坏塑件；第三，塑件外观和质量必须要保持一定的完整性；第四，在合膜的过程当中要让推出部位能够在之后得到正确的复原。在设计相应构件的时候，应该要让推出和复位的整个过程得到可靠的动作，并且易于操作。对于顶杆位置的设计而言，要求如下：首先，必须要将顶杆放在具有最大阻力的地方；第二，对塑件的各个位置而言，他们的阻力如果相等，那么就应该将订顶杆放在均匀阻力的位置；第三，如果塑件当中有一些比较细长的加强筋时，那么就要在凹面和芯槽当中设置顶杆；第四，如果塑料制品是比较薄的时候，并且也要推出模型的时候，就可以借助于顶出板来增加该顶杆的作用面积；第五，如果塑料件要求较高的，不能在表面留出痕迹的话，就要用一种顶出去的方法；第六，顶杆设置的位置不能出现冷却水道之间两者的交接情况；第七，顶杆的长度不能让横截面太长，这样能够避免顶力过大出现折断的情况发生；第八，如果，塑料件能够被这一设备顶出，那么久必须要保证塑料件表面的精确程度，减少顶杆操作的次数；第九，如果塑料件对于后期装配还有更高的要求，那么应该将顶杆设置的高度与顶芯面的差值控制在0.1毫米之内，但是同时又要考虑到对脱模的影响。根据压杆稳定公式，可以对顶杆直径进行精确地计算：在该公式当中：表示的是安全系数，一般取值为=1.5；L代表顶杆的长度，单位是米。；n表示的是顶杆的数目。在公司当中带入相应的直径数据，假设直径为五毫米，那么该顶杆的强度公式则表述为：在以上公司当中，代表的是该材料的应力单位为Mpa，代表顶杆反应的外界阻力，单位为Mpa。在该公式中代入相关的数据，最后可以计算得出以下结果。因此从该结果当中就可以发现，这一顶杆的强度是能够符合设计要求的，对于顶杆推出部分的结构图如下图所示，由于圆柱形状的杆孔是设计比较简单同时也利于加工，并且也有较多的优点，特别是在阻力方面一般都比较小。图7-1 推杆7.2 合模导向机构设计一个合理的导向机构能够便于合模在运动过程当中精确的对各个零件进行有效定位，在常见设计过程当中采用到的合模导向机构一般包括了导柱导向以及锥面定位这两种方式。根据本次设计的具体情况，最终选择了导柱导向着一种定位方式。7.2.1.导向机构的作用一般来说，导向机构在整个，结构单元当中的主要作用包括以下几点。第一，它能够保证定位较为准确，由于模具进行分模合模的构成必须要借助于导向机构来进行辅助，这样能够降低各个生产器械之间碰撞的可能性发生。第二，针对一部分塑件结构较为复杂的，那么对于整个模型其内部都会具有各种不同的结构，而这种结果会导致在不同方向上具有不同应力，因此就必须要借助于导向机构来对这些不均的阻力进行分配。第三，保障在成型的过程中模具能够进行准确的配合，由于在合模过程当中，导向机构在最初阶段起到了重要的作用，因而才有利于整个模具进行合成。第四，针对一部分体积较大的注射模具而言，如果借助于导向机构来进行合模，那么能够减少在这一运动过程当中产生的波动现象，并且使得生产出来的塑件更为精密。2 导向机构的设计要素（1）为了使整个模具能够达到一定的强度要求，因此必须要将导向机构放置在整个模具的周边位置，这样才能够保证到在腔体运动过程当中不会对最终模具的外形和质量造成影响。（2）一般来说会将倒柱放在距离中心线30%左右的位置，这样能够有利于在模具的边沿留有一个导柱运动的空间。（3）对于对称点的数量来说一般，这一数量在两个到四个左右就比较合适，而且这些导向机构他们在直径方面基本上也要做到相同。（4）要在导柱与导套之间设置相应的承料槽，并且将整个套孔设计成一个倒角的形式，而这种设计方式能够确保各个面能够有效的进行闭合。（5）为了减少导入对塑料脱模构件的影响，因此往往在定模进行安装的过程当中必须要借助于相关的推板，而将该推板放在导向机构之上就有利于进行动模的安装。（6）在安装整个导柱的时候，要考虑到它的导向精确性，这样才能够在合模的过程当中确保合模的精准，也能够避免由于导入安装不正确导致了其他部件受损，影响到最终成品的质量。（7）在模具闭合的时候必须要保障导向结构要比其他零件较快接触，这样能够避免零件损坏的现象发生。（8）用合并的工艺对动模以及定模进行加工之时，需要确保导套以及导柱有相同的尺寸。（9）从模具的结构上来看，当模具的接够不复杂时候，可以充分利用导柱与模板，从而不设计导套。（10）通常情况下，需要在导柱的顶端设置一些倒角或者圆角，这样方能确保导柱可以较快的到达导套之内。（11）因为塑件制造的频度相对比较高，所以应当确保导柱导套的耐磨性，使其有较高的强度。导柱：依照国家标准，导柱主要有两种模式，分为主导柱和肩柱。大柱和长柱应设有油槽和记忆润滑油以减少导向摩擦。支柱是模板的重要支撑，尤其对于大型的精密模来说，对于需要职称模具重量的支柱，需要仔细检查其导柱的强度。一般的导套划分为直导套和带头导套，前者的设计需要考虑到加入方式直导套装进模板后被拔出的风险而设计相应的结构；后者则具有使导柱轴对容易固定的优点。在二者的设计过程中需要注意以下几点：首先，需要对导柱位置进行合理的设置，导柱模具的外边缘中心应该具有不少于1个导向柱直径的距离；并且引导柱不能处于四边形的四个危险角的横截面上，而应该设在更完全的地方定位中心线的边长的1/3处。并且还应注意导向柱的布置也应该有相等直径不对称布置，不相等直径对称布置的规则。其次，也应该考虑为保证引导柱的引导和导向作用，芯的端面要比其工作部分的长度低6至8毫米的距离。另外，导柱工作部分相应的配合精度也应该纳入考量范围，通常采用H7/f7。低精度时就要选择较低的配合要求。为最大程度的减少摩擦，提高加工下个效率，导套外径的配合长度往往取其配合直径的1.52倍。还有，导柱也可以考虑将其设置在动模或定模，前者能减少型芯损害度，后者可以帮助塑件脱模。7.3 本章小结为了使动模与定模上下模合模过程中能够为零件提供正确的定位和导向，并能够承受一定的侧向压力，需要导向机构具有更合理科学的导柱导向定位。这种塑料熔化物可以在填充过程中产生，或者从模制设备的低精度角度来看，导柱可以再一定程度上承受部分横横向的压力，从而使模具的运行不受影响。进行模具设计时必须要对模具的硬度进行确定，而确保其硬度，必须要将导向接够设置于合理的位置，从而使塑料件的质量不受影响。31第8章 有关参数的校核8.1 型腔数目的校核一般通过以下公式来检核腔体数量为2的时候是否能够满足相关的设计需求： 在上述的公式当中，代表注射剂机它的利用系数，一般该系数取值为0.8；主要是指注射机的最大注塑量，它的单位是克；代表单个注塑系统所需要的注塑量，单位为克；是指单个塑件它自身的质量，单位为克。对于单个的塑件体积而言，一般在计算它的浇注体及过程当中取值为。V1=0.6 V塑=4.434cm3 = 53.52，因此两个腔体数量的时候是能够符合本次设计要求的。8.2 锁模力的校核由于在整个注塑的过程当中，模具的分型面在塑料部分当中的投影面积会影响到整体的夹紧力。该值越大，所需的夹紧力就越大。 在注塑过程中，由模具所需要的模具夹紧力，另外，要更好的夹紧模具，不闪光现象发生在模制过程，并且该塑料熔化物应被施加到空腔中。标准夹紧力的计算方法是通过成型压力和塑料零件在整个铸造系统当中分型面上的投影面积的总和，一般来说这一值是小于夹紧力的。 在以上的这个公式当中，F代表的是注塑机他的锁模力度，单位取为n；P是代表塑件在整个模型当中内部的压力大小，一般用MPa这个单位来表示，主要是指单个塑件他自身的投影面积，单位为mm2；是代表浇注系统的投影面积，单位同样也是mm2；n代表是模型的腔体数量，一般来说p取值为1515MPa，这是由于结合到本次设计当中原材料的性质决定的，取值为3000mm2。一般情况下浇注系统投影在模具上的面积是很难进行确认的，这需要结合多个腔体并且对此进行全面的统计分析。主要是指每一个塑性部件在型面上相对应投影面积，它的投影面积一般是的1/5到1/2之间，因此在这里取一个中间值为0.35，那么通过计算可以得到=0.35=1050 mm2。那么接下来就可以得出计算的结果：从这个结果可以看出注塑机锁模力度是能够符合设计要求的。8.3 开模行程的校核由于注塑机他在打开的行程方面会有一个限制的要求，因此为了满足该注塑机从塑料的部分能够进行准确的分离，所以必须要对开模的最大距离进行确认，这样能够判定它与塑料部件之间所需要的留出的开口距离。了确保两个塑料部件和可在模具后取出的流路的集合体被打开时，有利于对单个零件进行表面的注塑，而这个过程必须要满足以下的这个公式：在上述这个过程当中，代表的是开模的行程；代表模型推出的距离，一般脱模过程中，距离选值为40毫米；是代表