51水杯注塑模具設(shè)計
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1 緒論
1.1 引言
在現(xiàn)代生產(chǎn)中的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上依賴模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、行空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機械行業(yè)，據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，21世紀機械制造行業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都依靠模具完成。因此，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的重要工業(yè)。
模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具的技術(shù)，模具技術(shù)又涉及到多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國家特別是一些工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進制造技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已取得了顯著的經(jīng)濟效益。美國是世界上超級經(jīng)濟大國，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國家，早在20世紀80年代么，美國模具行業(yè)有一萬兩千多個企業(yè)，從業(yè)人員有十七萬多人，模具總產(chǎn)值達64.47億美元。日本模具工業(yè)從1957年開始發(fā)展起來的，當(dāng)年模具總產(chǎn)值僅有106日元，到1998年總產(chǎn)值已超過4.88萬億日元，在短短的40余年內(nèi)增加了460倍，這也是日本經(jīng)濟能迅速發(fā)展并在國際市場上占有一定優(yōu)勢的重要原因之一[1]。
縱觀世界經(jīng)濟的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟繁榮和經(jīng)濟蕭條時代都不可或缺。經(jīng)濟發(fā)展較快時，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟發(fā)展滯緩期[2]，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然想法設(shè)法開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會給模具帶來強勁需求。因此，國內(nèi)外行家都稱現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰的工業(yè)。
1.2課程設(shè)計的意義
本設(shè)計是以塑料儀表為對象，進行注塑模具課程設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括分析塑料儀表的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析，利用在校學(xué)習(xí)的Autocad維軟件繪制塑料儀表三維，，確定了塑料儀表的模腔數(shù)并選擇相關(guān)注塑機，完成對應(yīng)牙刷掛件主體塑料模具總裝圖設(shè)計，模具總裝圖用AUTO CAD繪制，總圖設(shè)計嚴格按標(biāo)準，包含零件序號及零件明細表等；對模具分型面、澆注方案、冷卻方案等設(shè)計進行分析，對模具零件關(guān)鍵尺寸的確定進行計算，如、厚度尺寸、導(dǎo)柱直徑，具有很強的工程實用意義。以此作為課題來進行研究具有十分深遠的意義，符合當(dāng)今時代背景又與所學(xué)專業(yè)對口。在研究過程中，查閱相關(guān)資料可以對我國現(xiàn)有的注塑模水平有個較為深入地了解，而且在設(shè)計中可以對現(xiàn)有的方案進行對比和改進，不斷創(chuàng)新，在為今后而工作崗位上先操作起來。
2 產(chǎn)品工藝性分析
2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析
該塑件內(nèi)外形簡單，最大直徑為體積中等，高111mm，壁厚為3mm，按照老師所給任務(wù)書中數(shù)據(jù)完成塑件二維圖繪制，如圖2.1所示；
圖2.1 產(chǎn)品二維圖
（1）壁厚分析：從塑件厚來看，總的來講塑件壁厚變化比較均勻，有利于零件成型。
（2）脫模斜度分析： 當(dāng)塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復(fù)雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設(shè)脫模斜度。
一般來說，塑件高度在25mm以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設(shè)計脫模斜度。
①斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度，在模具上稱為脫模斜度。
②脫模斜度選取:取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30′～1°30′。
塑件脫模斜度的選取應(yīng)遵循以下原則：
1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應(yīng)取偏大值，反之取偏小值。
2 塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，脫模阻力就比較大，應(yīng)選用較大的脫模斜度。
3 當(dāng)塑件高度不大（一般小于2mm）時，可以不設(shè)斜度；對型芯長或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。
4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些，有時也根據(jù)塑件的預(yù)留位置（留于凹?；蛲鼓Ｉ希﹣泶_定制件內(nèi)外表面的斜度。
5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應(yīng)取小一些。
6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般，本設(shè)計中采用30′的脫模斜度。
表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等癡點外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低1~2級，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般為1.6~0.2um，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關(guān)。一般，型腔表面粗糙度要求達到0.2~0.4mm。
2.2產(chǎn)品材料分析
此產(chǎn)品的材料在老師分布任務(wù)時，已經(jīng)給出材質(zhì)為PP。
PP塑料，化學(xué)名稱：聚丙烯
英文名稱:Polypropylene（簡稱PP）
比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收縮率:1.0-2.5% 成型溫度：160-220℃ 。PP為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中PP最輕，密度僅為0.91g/cm3（比水?。?。通用塑料中，PP的耐熱性最好，其熱變形溫度為80-100℃，能在沸水中煮。PP有良好的耐應(yīng)力開裂性，有很高的彎曲疲勞壽命，俗稱“百折膠”。PP的綜合性能優(yōu)于PE料。PP產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好。PP的缺點：尺寸精度低、剛性不足、耐候性差、易產(chǎn)生“銅害”，它具有后收縮現(xiàn)象，脫模后，易老化、變脆、易變形。
（1）成型特性
1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.
2.流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形.
3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時容易取向,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形
4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中.
（2）pp的基本性能指標(biāo)
密度(Kg.dm-3)0.90~0.91g/cm3
收縮率%2
熔點℃130~160
熱變形溫度℃65~98
彎曲強度 Mpa 80
拉伸強度 MPa 50
拉伸彈性模量 GPa 1.8×103
彎曲彈性模量 Gpa 1.4
壓縮強度 Mpa 18~39
缺口沖擊強度 kJ/㎡11~20
硬度 HR R62~86
體積電阻系數(shù)Ωcm 1013
擊穿電壓 Kv.mm-115
介電常數(shù)60Hz3.7
（3）注射成型工藝參數(shù)
注射機：螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30——60（選30）
預(yù)熱和干燥：溫度（°C） 80——85
時間 (h) 2——3
密度（g/ cm3）：1.02——1.05
材料收縮率（%）：0.3——0.8
料筒溫度（℃）：后段 150——157
中段 165——180
前段 180——200
噴嘴溫度（℃）：170——180
模具溫度（℃）：50——80
注射壓力（MPa）：70——100
適應(yīng)注射機類型：螺桿、柱塞均可
2.3型腔數(shù)目的確定和排列
在確定型腔數(shù)目多少的時候，不僅要考慮塑料水杯精度，和生產(chǎn)批量，更要考慮塑件體積大小及結(jié)構(gòu)難易程度，和塑料水杯形狀，由于塑件體積較大，適合做一模一腔結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品的中軸線在模具的中軸線下方，型腔排布如圖所示。
圖2.3 型腔排布
2.4 分型面位置
分型面是動、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)[2]。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條：
(1)保證塑料制品能夠脫模。
(2)使分型面容易加工。
(3)盡量避免側(cè)向抽芯。
(4)使側(cè)向抽芯盡量短。
(5)有利于排氣。
(6)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。
(7)盡可能使塑件留在動模一側(cè)。
分析塑件結(jié)構(gòu)特點，此類外殼體類零件，通常都選在塑件截面最大的部位，這樣既能滿足分型面最大橫截面積原則，又能不影響外觀，分型面位置如圖所指位置的平面所示。
分型面位置
3 注塑機型號及模架的選擇
3.1產(chǎn)品體積
通過三維軟件得塑件體積為：V塑=70cm3 (PP密度為0.91g/cm3 )
塑件的質(zhì)量：M塑=63.7g
流通凝料的體積還是一個未知數(shù)，由于此模具結(jié)構(gòu)型腔數(shù)目為一模2腔，而且塑件較小。根據(jù)以往設(shè)計模具的經(jīng)驗值0.2-1，由于塑件體積較小，我們可以取塑件體積的0.2倍，
故需要的注射量為：
V= V塑+0.2×V塑=70×2+（70×2）×0.2=84cm3
模具成型的塑料制品和流道凝料總體積應(yīng)小于注射機的額定注射量的80%，所以注射機的額定注射量≥117.6÷80%=147cm3.
3.2 注塑機型號初選
根據(jù)以上的計算，初步選擇理論注射量為253cm3，根據(jù)以上計算《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表2-40選擇注射機HTF160螺桿式注射機，其參數(shù)如下：
額定注射量：253
螺桿直徑：42mm
注射壓力：150Mpa
鎖模力：1600KN
模板行程：300mm
模具最大厚度：520mm
模具最小厚度：200mm
模板尺寸：705*705mm
拉桿空間：260×290mm
定位孔直徑：100mm
合模方式：液壓—機械
3.3模架的選擇
根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面有推板的模具，由《塑料注射模中小型模架》可選擇BI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
模架
模架是設(shè)計、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，通過它將模具的各個部分有機地聯(lián)系成為一個整體，如圖9.1所示，標(biāo)準模架一般有定模座板、定模板、動模板、動模支撐板、墊塊、動模座板、推桿固定板、推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。
本塑件模具的推出方式采用推件板推出，且在開模方向上只有一個分型面，根據(jù)型腔的排布形式，選用B型直澆口I型模架。因此該模具選擇標(biāo)準模板B3032—160×50×180 GB/T1 2555—2006，其中參數(shù)含義如下：
B—直澆口I型模架（如圖9.1所示）；
3032—指模板的寬和長分別為300mm和320mm；
160—定模板（A板）厚度160mm；
50—動模板（B板）厚度50mm；
180—墊板（C板）厚度180mm；
4 澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理, 直接影響到制品的表觀質(zhì)量, 行位尺寸精度，制品物理力學(xué)性能，充模難易程度以及熔料在充模式的流動狀態(tài)。澆注系統(tǒng)是指從模具進料口開始到模具型腔止的流動通道。普通澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆口和冷料穴四部分組成。由于本次設(shè)計采用的是直澆口，不存在分流道。澆口，或者說主流道下端就是本次模具設(shè)計的澆口，此類型澆口非常適合單型腔，深腔體積較大殼體類零件模具設(shè)計中采用。
4.1主流道
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計成圓錐形，主流道通常設(shè)計在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過大模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達一定程度澆口套容易從模體中彈出。根據(jù)選用的HTF160型號注射機的相關(guān)尺寸得：
噴嘴前端孔徑：d=5mm；
噴嘴前端球面半徑：R1=14mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系:
mm mm
取主流道球面半徑：mm；
取主流道小端直徑：mm；
1-澆口套；2-定模座板；
3-定位圈；4-注射機噴嘴
4.2澆口設(shè)計
澆口是連接分流道和型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的形式對塑件生產(chǎn)質(zhì)量質(zhì)量影響很大，澆口的種類有很多,按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點,常用的澆口可分為以下幾種形式。
(1)測澆口
(2)中心澆口
(3)輪輻式澆口
(4)環(huán)形澆口
(5)盤形澆口
(6)潛伏式澆口
(7)點澆口
對比每種澆口的特點和適用場合，再結(jié)合本次設(shè)計的塑件結(jié)構(gòu)，決定采用直澆口。澆口位置設(shè)在產(chǎn)品的底部。如圖所示
圖4.2 直澆口
3
5 成型零件設(shè)計及成型尺寸
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。
5.1 型芯型腔設(shè)計
型芯用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱凸模、陽模。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。組合式適用于復(fù)雜產(chǎn)品，為了便于加工和有利于排氣。雖然產(chǎn)品內(nèi)表面結(jié)構(gòu)簡單，但是由于采用BI帶推板的模架，型芯只能采用鑲件形式。型腔用于成型產(chǎn)品的外表面，又稱陰模、凹模。按照結(jié)構(gòu)的不同也分為整體式和組合式。塑料儀表外部結(jié)構(gòu)簡單，就采用強度、剛度良好的整體式型腔結(jié)構(gòu)。
型腔
型芯鑲件
5.2型腔和型芯工作尺寸計算
在設(shè)計模具過程中，應(yīng)該根據(jù)影響塑件尺寸精度的因素對塑件的成型零件尺寸進行設(shè)計計算。這些因素一般包括塑件材料、幾何形狀、精度等級等。
計算成型零部件尺寸使用到的公式[3]：
收縮率波動誤差：
塑件的成型誤差：
成型零件實際尺寸：
塑料的平均收縮率：
上式中 ——塑件基本尺寸；——制造誤差；——磨損誤差
——間隙誤差； ——裝配誤差
塑料收縮率波動誤差應(yīng)該小于塑件公差/3。模具成型零件制造誤差一般取塑件公差的1/3~1/4，或取MT5級作為制造公差。成型零件磨損誤差主要原因是脫模磨損，磨損使得型腔尺寸加大，型芯尺寸減小，一般與脫模方向垂直的表面不考慮磨損，平行方向才考慮磨損。
一般取/4，在計算過程中，只要使成型零件的累積誤差小于塑件公差，即，則設(shè)計合格[1]。
5.2.1型腔尺寸計算
表5.1 型腔尺寸計算表
類型
塑料儀表尺寸/mm
公式
型腔尺寸/mm
徑向尺寸
80
36
高度尺寸
111
5.2.2型芯尺寸計算
表5.2 型芯尺寸計算
類型
塑料儀表尺寸/mm
公式
型芯尺寸/mm
徑向尺寸
75
40
高度尺寸
108
6 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
6.1 合模導(dǎo)向機構(gòu)作用
導(dǎo)向機構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有：
a. 定位作用
b. 導(dǎo)向作用
c. 承載作用
d. 保持運動平穩(wěn)作用
e. 錐面定位機構(gòu)作用
6.2導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇
6.2.1導(dǎo)柱
導(dǎo) 柱頂部可以設(shè) 計 成 錐 形或者半球形 的 先 導(dǎo) 部 分，這樣是為了導(dǎo)柱能夠順 利 進 入導(dǎo)向 孔。導(dǎo)柱長度必需得比凸模高出6～8mm，為了預(yù)防導(dǎo)柱沒有對好位子而引起型芯先進入型腔，然后合型腔出現(xiàn)砰撞得可能。導(dǎo)柱的表面需具備良好的耐磨性，并且芯的部分得堅韌，不容易被折斷。所以制作它的原料選碳 素 鋼，經(jīng)淬火處理后硬度達到5 0～5 5 H R C。導(dǎo)柱和模板固定的方式主要是是H7/m6過渡配合。導(dǎo)柱一般可以設(shè)計四個，小型的模具則少設(shè)計些，一般為4個。
6.2.2導(dǎo)套
導(dǎo)套是與導(dǎo)柱配合使用的，所以導(dǎo)套的固定孔大小得與導(dǎo)柱固定孔徑相同，這樣的話，兩孔可以同時加工處理，從而滿足同軸度。為了方 便同時加 工 孔 與孔 徑，導(dǎo) 套選用帶 頭 導(dǎo) 套。
導(dǎo)套 的前 端設(shè) 計成 倒圓 角為 了導(dǎo) 柱可以順 利進入其中。導(dǎo)套首選設(shè)計為通孔，但是如果結(jié)構(gòu)有需要的話也可以設(shè)計成盲孔，并且得在盲孔側(cè)面建個通氣孔。導(dǎo)套得硬度一般不高于導(dǎo)柱，為了減少出現(xiàn)導(dǎo)套拉毛貨者避免導(dǎo)柱得情況發(fā)生，因此制作導(dǎo)套應(yīng)該要用耐摩的材料。
為了確保導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝孔得同軸度，同時加工導(dǎo)柱和導(dǎo)套得孔。導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)用H8/f7或H7/f7的方式配合。
7 推出機構(gòu)的設(shè)計
在注射成型的每個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出型件的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)（或脫模機構(gòu)）。在設(shè)計塑件的推出機構(gòu)的時候以下原則是不可忽視的。
(1)推出機構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動模一側(cè)。
(2)保證塑件不因推出而變形損壞。
(3)機構(gòu)簡單,動作可靠。
(4)良好的塑件外觀。
(5)合模時的準確復(fù)位。
7.1 脫模機構(gòu)的選擇
常見的推出機構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，各個推出機構(gòu)都有自己適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔薄壁類的產(chǎn)品適合推板推出，螺柱孔適合推管，所以在選擇推出結(jié)構(gòu)的時候，必須分析要推出的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
結(jié)合塑料儀表結(jié)構(gòu)的特點，推管和推塊明顯不適合此次模具設(shè)計，以下僅對推板和推桿進行分析。推板適用于薄壁，型腔比較深的塑料產(chǎn)品，推桿是最常用的推出機構(gòu)，考慮到四個均布圓孔的限制，采用推桿會導(dǎo)致推出力作用在內(nèi)壁上不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生劃痕，為了推出力均勻，達到平穩(wěn)的推出效果，決定采用推板推出。推板推出機構(gòu)如圖所示。
推板推出
7.2脫模力的計算
對于一般殼蓋形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）：
式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）;
--被包緊部分的深度（cm）;
--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取
；
--磨擦系數(shù)，一般取；
--脫模斜度；
L=180.5mm
h=108mm
Q=230×90×10×0.1×（0.2cos1°-sin1°）=20700 N
8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計
注塑模具的溫度高低對塑件的充型的流動性、塑件的尺寸大小以及形狀、以及使用性能、物理性能都有很重要的影響。在薄壁線圈架注塑模具中溫度控制系統(tǒng)的主要目是控制模具的均衡溫度，系統(tǒng)的熱平衡計算公式如下：
8.1冷卻時間的確定
在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間30S，保壓時間20S，總周期為60S。
其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算：
t=
=12/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)]
= 71（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取1mm；
——塑料熱擴散系數(shù)(mm/s)，=0.07；
T——成型溫度160-220℃，T取200℃；
T——平均脫模溫度，T取80℃；
T——模具溫度40~80℃，T取50℃。
由計算結(jié)果得冷卻時間需要73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強。參照經(jīng)驗推薦值，冷卻時間取30S即可。
8.2塑料熔體釋放的熱量計算
Q =nG C(t－t)
= 50×217.6×10×1.9×（220－60）= 3969.02KJ/h
式中：n——每小時注射次數(shù)， n=50 （次）；
G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10；
C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9；
t——熔融塑料進入型腔的溫度℃，t=220；
t——塑件脫模溫度℃，t=60。
8.3冷卻系統(tǒng)的計算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q
=50× 217.6×10×310
=3916.8
每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10
確定生產(chǎn)周期（S）——t=50
塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=270~350；取Q=310
每小時的注射次數(shù)——n=60
從計算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因為Q涉及的因素較多，所以應(yīng)該取Q來計算。
查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為10mm的冷卻水管所對應(yīng)的最低。冷卻水孔總長L流速為2.16 m/s時才能達到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動未達到湍流。
8.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
良好的冷卻系統(tǒng)要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)量身定制，所以設(shè)計冷卻系統(tǒng)要首先分析塑件結(jié)構(gòu)。由于塑件屬于深腔塑件，用冷卻水井散熱效果較好。塑件外表面采用普通的冷卻水管冷卻。兩種形式的冷卻配合使用，達到良好的冷卻效果。冷卻結(jié)構(gòu)如圖所示。
冷卻水道結(jié)構(gòu) 9 注塑機參數(shù)的校核
9.1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(yīng)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100MPP
為注射壓力安全系數(shù)。，常取=1.25～1.4；
；符合要求。
9.2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45MPA
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。
9.3注射量的校核
注射量以容積表示，最大注射量容積為
=0.80×253=202cm3 （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。 故每次注射的實際注射量容積滿足
9.4模具厚度校核
注塑模具厚度 H=515mm
注射成型機H最小=200mm，H最大=520mm
滿足H最?。糎＜H最大。
9.5 開模行程校核
對于單分型面模具來說，其開模行程校驗公式[8]：
式中 Smax——注射機最大開模行程；
H1——推出距離；
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度；
在此次設(shè)計中，所設(shè)計模具需要利用開模動作完成側(cè)向抽芯，所以其開模行程要考慮側(cè)向抽芯所需的開模行程Hc，當(dāng)時，Hc對開模行程沒有影響。即有Smax=400195mm,所選注射機符合要求。
綜合參數(shù)校驗和尺寸校核，所選注射機符合成型要求。
10繪制裝配圖
模具整體設(shè)計也就是模體的設(shè)計，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，模體設(shè)計已接近標(biāo)準化，可以從市場上購買相應(yīng)的模體。標(biāo)準模體一般包括定模板、動模板、墊塊、頂出固定板、頂板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等。標(biāo)準模架有12種結(jié)構(gòu)，15876種規(guī)格。在本次設(shè)計中，澆口套、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿、水嘴都采用標(biāo)準件，可以外購。總裝圖主如圖所示
裝配圖
10.1模具開合模過程
模具安裝在注射機上，動模座板固定在注射機的動模板部分，定模座板固定在注射機的定模板上。注射機合模后，注射機噴嘴伸入到模具中與澆口套的入料口處實現(xiàn)對接。對接后，熔融的ABS經(jīng)主流道、分流道和澆口進入型腔內(nèi)；經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。
開模時，定模板與動模板從分型面處分開，動模向后運動，Z型拉料桿帶動澆注系統(tǒng)的冷凝料及塑料制品一起向后運動。當(dāng)主流道中的凝料完全拉出一段距離后，注射機的頂棍通過下面的頂棍孔作用在推板墊板上，使得澆注系統(tǒng)中的冷凝料和塑料制件在Z型拉料桿和推桿的作用下一起推出，
合模時，注射機鎖模機構(gòu)工作，推板在復(fù)位桿的作用下，回到初始狀態(tài)，動、定模完全閉合，回到成型位置，進入下一個工作循環(huán)。
結(jié) 論
經(jīng)過兩周的認真分析與計算,我順利的完成了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo), 模具設(shè)計對于作者來說,基本上是一個新的領(lǐng)域,對模具的了解只限于在工廠里打工時見到的一些模具外觀和簡單知識。通過查閱塑料注射模具的相關(guān)書籍和手冊彌補空缺的知識,逐漸的熟悉了解模具設(shè)計的重點難點以及設(shè)計流程,再結(jié)合以前所學(xué)知識開始本次設(shè)計。本次設(shè)計通過AutoCAD繪制了塑件二維圖、模具裝配圖、模具零件圖并且用Pro/E繪制塑件三維圖。在設(shè)計過程中出了很多的錯誤和不規(guī)范的設(shè)計,經(jīng)過導(dǎo)師的指導(dǎo)和同學(xué)們的探討以及借鑒相關(guān)書籍,慢慢的修改與完善。經(jīng)過不段的修改與完善中積累的經(jīng)驗,后面的設(shè)計逐漸的變明朗,錯誤也逐漸的減少。本次設(shè)計讓我學(xué)到了很多關(guān)于模具設(shè)計的知識,并且把大學(xué)四年來所學(xué)的知識重新熟悉了一遍,我相信本次設(shè)計對我以后工作有非常大的幫助。
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致 謝
在此要感謝我的指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富
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