汽車(chē)塑料保險(xiǎn)杠注射成型模具設(shè)計(jì)-模具畢業(yè)論文

華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘要： 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是一篇關(guān)于汽車(chē)塑料保險(xiǎn)杠注射成型模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，文中詳細(xì)的介紹了模具設(shè)計(jì)過(guò)程及其相關(guān)計(jì)算，并對(duì)大型注塑模具成型零件的受力分析進(jìn)行了初步探討。 該制品外表面為裝飾面，采用熱流道注射成型、定模頂出機(jī)構(gòu)，澆口及推桿均設(shè)置在制品內(nèi)表面。設(shè)計(jì)有注射機(jī)的選擇、澆注系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)、開(kāi)合模設(shè)計(jì)系統(tǒng)等組成。制品適用于昌河牌小轎車(chē)。 關(guān)鍵詞： 保險(xiǎn)杠 注塑模具 熱流道 Abstract: This granduated paper presents a design of injection mould for auto safety guard used in motorcar which is made of plastics.The process of the design and the interrelated calculation are introduced in this paper.we also study the guarantee of the forced parts of this design. The surface of the product is decorateing plane.It is made by thermo-injection road,still mold pushing system and filling gate,and the pushing staff is fixed inside surface of product. This design include choose of injecting machines； design of filling system； design of cooling and heating system；design in closure and separation of the mould and so on.The product can be used for changhe motocars safty guard. keywords: safety guard； injection mould； thermo-injection road 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 目 錄 前言 1 第一章塑料制品和方案論證 3 第 1.1 節(jié)制件介紹 3 第 1.2 節(jié)方案論證 4 第二章有關(guān)注射機(jī)參數(shù)的校核 5 第 1 節(jié)最大注射量的校核 5 第 2 節(jié)注射壓力的校核 6 第 3 節(jié)鎖模力的校核 6 第 4 節(jié)開(kāi)模行程的校核 6 第三章澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 第四章加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 第 1 節(jié)綜述 9 第 2 節(jié)模具冷卻分析 9 第 3 節(jié)冷卻系統(tǒng)的分析計(jì)算 9 第 4 節(jié)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第 5 節(jié)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 第五章成型零件的設(shè)計(jì) 14 第 1 節(jié) 成型零件工作尺寸的計(jì)算 14 第 2 節(jié)型腔壁厚和墊板厚度的計(jì)算 16 第 3 節(jié)分型面的確定 17 第六章合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 第七章脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20 參考文獻(xiàn) 21 結(jié)束語(yǔ) 23 致謝 24 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是每個(gè)畢業(yè)生所必經(jīng)的一個(gè)學(xué)習(xí)階段。它是在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。其基本目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。這對(duì)于培養(yǎng)我們勇于實(shí)踐、勇于探索和開(kāi)拓創(chuàng)新的精神，提高我們分 析、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)我們正確的設(shè)計(jì)思想和華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度都具有重要意義。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 塑料是 20 世紀(jì)才發(fā)展起來(lái)的新材料。目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上鋼鐵，成為當(dāng)前人類使用的又一大類材料。我國(guó)的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已經(jīng)深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。塑料工程通常是指塑料制造與改性，塑料成型及制品后加工。塑料制品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要部分，是塑料工業(yè)中不可少的環(huán)節(jié)。 塑料材料的密度低，比強(qiáng)度高，又具有耐腐蝕性和絕緣性。在較多的品種中，有的耐磨性能良好，有 的防震、抗沖性能優(yōu)異，有的耐疲勞性能突出。因而各種塑料制品在國(guó)民日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，它的大量使用還由于它的可加工性可以用注塑、擠塑、熱成型和壓延等方法高效的生產(chǎn)各種制品；它又可經(jīng)纖維增強(qiáng)或改性，一定程度的改善制品所需的某些性能；另外塑料制品著色容易，又可多樣修飾，使它濃妝淡抹走進(jìn)千家萬(wàn)戶。塑料制品被大量使用是作結(jié)構(gòu)件，如各種電子儀表家用電器和通訊設(shè)備等的機(jī)殼、機(jī)架和機(jī)座、建筑上的塑料管道板條和門(mén)窗。汽車(chē)上的前后保險(xiǎn)杠、儀表盤(pán)和內(nèi)飾件。除此之外塑料件作為電絕緣零件，與金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體器件相輔相成。近年 來(lái)透明塑料制品，從鏡片、光盤(pán)到照明燈具，又拓展了新的應(yīng)用領(lǐng)域。 對(duì)于一件塑料件只有通過(guò)正確的制品設(shè)計(jì)，才能步入國(guó)民經(jīng)濟(jì)以至尖端技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。因而在塑料制件的生產(chǎn)中我們工程技術(shù)人員必須熟悉制品設(shè)計(jì)和有關(guān)理論、方法，結(jié)構(gòu)和造型。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 塑料材料的粘彈性、強(qiáng)度和剛度，以及它的特殊的失效形式、使用壽命和可靠性設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的技術(shù)難點(diǎn)。另外塑料材料的機(jī)加工，模具的冷卻系統(tǒng)、模具精度，以及塑料件精度的取決因素和塑料件加工時(shí)的熔體流動(dòng)或軟化變形的可行性也是如今塑料制品設(shè)計(jì)上的技術(shù)難點(diǎn)。 如今塑料件成型模具的生產(chǎn)效率不斷提高，注 塑成型的熱流道模具已普遍采用，各種自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)已相當(dāng)成熟，模具的冷卻系統(tǒng)的冷卻效率得到充分的利用。再者，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）的使用顯著提高了塑料模具設(shè)計(jì)和制造的效率和質(zhì)量，有效地縮短了模具設(shè)計(jì)制造周期。繼 CAD 和 CAM 技術(shù)成功地在模具設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用后，此項(xiàng)技術(shù)向縱深方向發(fā)展。另外計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）也將成為塑料模具設(shè)計(jì)中一種重要的輔助軟件。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第一章 塑料制品和方案論證 第 1.1 節(jié) 制件介紹 圖 1.1 中所示為汽車(chē)保險(xiǎn)杠簡(jiǎn)圖 圖 1.1 1 3 2 0+2.25-2.25150R9R15690+0.32-0.32+0.51 -0.51 該保險(xiǎn)杠塑料制品用于昌河小型汽車(chē)，它安裝汽車(chē)車(chē)尾部分。其外形尺寸 1320 150 90，形狀為無(wú)蓋殼體，整個(gè)制品的平均厚度為 5 。 保險(xiǎn)杠選用 PP 塑料成型， PP 塑料具有質(zhì)輕、原料來(lái)源豐富、性能 /價(jià)格比優(yōu)越、易于成型、易于回收等特點(diǎn)，因而用途十分廣泛。但是均聚 PP 抗沖擊性能、低溫韌性、耐老化和尺寸穩(wěn)定比較較差，難以滿足汽車(chē)制件強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均衡的要求。因此在汽車(chē)制件中普遍使用的是改性的 PP 料，其中 PP/EPDM ，共混改性料就是最常用的一 種。本設(shè)計(jì)選擇了 DSM 公司的 PP/EPDM，牌號(hào)為 IP2401/1，其主要加工性能如表 1 所示。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 表 1 PP/EPDM 的主要加工性能 頂出溫度/ 最低加工溫度 / 最高加工溫度 / 最低模溫/ 最高模溫/ 最大剪切速率 / 90 220 260 40 60 24000 第 1.2 節(jié) 方案論證 本設(shè)計(jì)采用熱流道注射成型，不僅縮短了成型周期、提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也節(jié)省了原料，它是大型模具的發(fā)展方向。設(shè)計(jì)中還采用了推板推桿聯(lián)合頂出可以解決大型注塑模具制品脫出困難的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中合理利用頂柱， 從而解決了大型注塑模具尺寸跨度大難以滿足成型零件的剛度要求的矛盾。 當(dāng)開(kāi)模至一定距離后，動(dòng)模板開(kāi)始帶動(dòng)拉板。繼續(xù)開(kāi)模動(dòng)作則由拉板帶動(dòng)推板，并通過(guò)復(fù)位桿及推桿板帶動(dòng)推桿與推板同時(shí)推動(dòng)制品脫離定模鑲件。合模時(shí)，推桿由復(fù)位桿復(fù)位。 1.模具主要參數(shù)確定： 收縮率：本保險(xiǎn)杠所選用的塑料原材料是化工研究院研制的 PP 改性材料，其收縮率為 1.2%，設(shè)計(jì)時(shí)各項(xiàng)收縮率定為：徑向方向?yàn)?1.18%，橫向方向定為 1.28%，豎向方向定為 1.2%。 2.模具材料的選用：型腔用 Cr12，該鋼韌性差，可用于載荷大的大型模具，型芯采用 40Cr，頂板、墊板選用 45#鋼，導(dǎo)柱、導(dǎo)套選用 T8A、 T10A 淬火，頂桿用 T8A，模腳選用 A3，熱流道主體選用 55#碳鋼調(diào)質(zhì)，噴嘴采用 60Si2Mn 高頻淬火。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二章 有關(guān)注射機(jī)參數(shù)的校核 第 1 節(jié) 最大注射量的校核 大型塑料制品中所用注射成型機(jī)都是螺桿式，其最大注射能力通常以螺桿在料筒內(nèi)的最大推進(jìn)容積表示。 成型所需要的注射總量應(yīng)小于所選注射機(jī)最大注射量的 80%：即 G1 80% m 總質(zhì)量 （ 2-1） 式中 G1 注射機(jī)的最大注射量 m 總質(zhì)量 塑料件加澆注系統(tǒng)凝料的總質(zhì)量 經(jīng)計(jì)算 m 總質(zhì)量 大約為 2400cm3，所以可以選用公稱注射容量為 4000cm3 X S ZY 4000 型注射機(jī)。 PP 為非極性的結(jié)晶性高聚物，吸水率低，約為 0.03% 0.04%，注射時(shí)一般不需干燥。 PP 粘度適中，流動(dòng)性好，設(shè)定料溫在 220 260之間，模溫在 60左右，用于成型生產(chǎn)的注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表 2 所示 表 2 型號(hào) XS ZY 4000 公稱注射容量 cm3 4000 螺桿直徑 130 注射壓力 /MPa 106 注射行程 370 合模力 MN 10.0 Smax cm2 3800 動(dòng)模行程 Lmax 1100 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 模厚 hmax/ 1000 拉桿開(kāi)距 1050 950 模板開(kāi)距 2100 頂出形式 中心液壓頂出，兩側(cè) 頂桿頂出 產(chǎn)地 上海 第 2 節(jié) 注射壓力的校核 在選擇注射機(jī)注射壓力時(shí)應(yīng)選擇大于制品注射成型壓力的注射壓力。經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)本設(shè)計(jì)選擇的 DSM 公司的 PP/EPDM 的注射成型壓力約為 85MPa，雖然本設(shè)計(jì)的制品件為薄壁制件，但是具有 106MPa 注射壓力的 XS ZY 4000 型注射機(jī)是可以滿足要求的。 第 3 節(jié) 鎖模力的校核 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)熔料的壓力之積，稱為鎖模力。所選注射機(jī)的鎖模力應(yīng)大于模具所需的鎖模力，否則，模具在分型面容易被高壓熔融塑料所漲開(kāi)。由上述得鎖模力計(jì)算 公式如下： F 機(jī) PA （ 2-2） 式中 F 機(jī) 注射機(jī)的鎖模力 P 模具型腔內(nèi)的熔料壓力 A 塑料件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 模具型腔內(nèi)的壓力 P 一般取 20 50MPa。 經(jīng)計(jì)算 A 0.198m2,則模具所需的鎖模力為 3.96MN 9.9MN，所以上面所選的注射機(jī)符合要求。 第 4 節(jié) 開(kāi)模行程的校核 單分型面注射模具所需的開(kāi)模行程 S h1+h2+(5 10)mm (2-3) 式中 h1 頂出距離（或型芯高度） h2 塑件加料把總高度 S 開(kāi)模行程。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 本設(shè)計(jì)中的模具開(kāi)模行程不足 2000mm,遠(yuǎn)小于所選注射機(jī)的 1100mm. 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)特征與外觀要求，模具的結(jié)構(gòu)類型應(yīng)采用多點(diǎn)澆口的三板式注射模或熱流道模具?，F(xiàn)采用熱流道注射成型，定模頂出機(jī)構(gòu)，澆口及推桿均設(shè)置在制品內(nèi) 表面。模具如圖 3-1 所示 圖 3-1 AAA?96 無(wú)流道系統(tǒng)，這項(xiàng)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)乃是注射模具的一次重大改革。它的應(yīng)用不僅縮短了成型周期、提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也節(jié)省了原料。在大型模具設(shè)計(jì)中，無(wú)流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用愈來(lái)愈廣，特別是熱流道模具，它是大型模具的設(shè)計(jì)方向 1。具有以下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)： 縮短成型周期，一般可達(dá) 30% 40%。 避免回收大量回頭料，從而節(jié)省原料，降低成本。 由于嚴(yán)格控制溫度，因此提高了制品質(zhì)量，保證了制品的尺寸精度和強(qiáng)度。 熱流道有利于壓力傳遞，從而可降低注射壓力。 縮短開(kāi)模行程，有利于保護(hù)模具，延長(zhǎng)模具使用壽命。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 無(wú)需修剪料把，節(jié)省工時(shí)和人力。 縮短制模周期，制品成本降低，在一般情況下生產(chǎn)成本降低 16% 下面就熱流道澆注系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述如下： (1).噴嘴形式：本設(shè)計(jì)采用外熱式延伸噴嘴。 (2).澆注系統(tǒng)斷面尺寸：經(jīng)計(jì)算得到保險(xiǎn)杠的體積約為 2400cm3 由使用的注射機(jī)的公稱注射了量 Vmax=4000cm3，注射時(shí)間 t=15 秒， PP 的體積流量 qv 為 qv=tv0=scm1524003 （ 3-1） 由塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè)上的圖 3-34 -qv-Rn 關(guān)系曲線查得主流道 的當(dāng)量半徑 Rn=3.7 （取 =5.0 105s-1時(shí)，故主流道大端直徑 D2=10 ，小端直徑 D1=8 ，點(diǎn)澆口直徑 d=2 。 （ 3）型腔壓力的估算。 PP/EPDM 的注射壓力 pi 為 110 140Mpa，取 pi=125Mpa 則型腔壓力 pM=kpi=0.4 125 Mpa=50 Mpa 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第四章 加熱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 1 節(jié) 綜述 模具溫度調(diào)節(jié)有兩個(gè)目的：一是提高成型率，二是提高制品的質(zhì)量。注射成型時(shí)，對(duì)多數(shù)塑料來(lái)說(shuō)，是把 200左右的塑料熔體注入模腔內(nèi)，固化后當(dāng)摩溫降低到 5060時(shí)取出制品。這個(gè)溫差若調(diào)節(jié)不好，不但影響熔料沖模，且易使制品翹曲變形和開(kāi)裂。模具內(nèi)快速冷卻定型，是縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率的重要措施。 加熱是調(diào)節(jié)模具溫度的一個(gè)方面。為了保持一定的注射溫度，應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行加熱 。大型模具中，如果成型距離比較長(zhǎng)，塑件壁厚，即使是低熔點(diǎn)塑料，為了防止沖模不滿，在初始注射時(shí)也應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行加熱。 在模具內(nèi)設(shè)置冷卻系統(tǒng)是控制模具溫度的有效措施。為了縮短制品模制周期，總是希望模具溫度低一些，但是模溫太低會(huì)使塑件產(chǎn)生料流跡，熔接縫線（或熔接不牢），強(qiáng)度差和嚴(yán)重缺料等問(wèn)題。模溫過(guò)高，雖然熔料流動(dòng)性好，制品表面粗糙度小，力學(xué)性能好，但卻發(fā)生大的收縮，成型周期長(zhǎng)并產(chǎn)生縮孔。因此，模具應(yīng)保持一定的模溫，這樣就必須靠模具的加熱、冷卻系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)。 第 2 節(jié) 模具冷卻分析 塑料注射模具的冷卻劑常用壓縮空 氣、水和冷凍水，但其溫度不宜過(guò)低導(dǎo)致冷卻效率降低，一般選在 10適宜。 對(duì)于大型模具最好以自來(lái)水冷卻，有條件時(shí)可用深井水冷卻，這樣較為經(jīng)濟(jì)。水在模具通道中的流速應(yīng)盡可能高一些。就流動(dòng)狀態(tài)來(lái)說(shuō)，湍流比層流好。在湍流條件下，熱傳遞速率高于層流 1020 倍。因?yàn)椴艑恿髦欣鋮s水以平行于冷卻通道壁的諸同心層運(yùn)動(dòng)，從而妨礙了模具向冷卻水散熱過(guò)程的進(jìn)行。然而一旦達(dá)到湍流狀態(tài)，再增加冷卻水在管內(nèi)的流速，其傳熱速率并無(wú)明顯提高。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3 節(jié) 冷卻系統(tǒng)的分析計(jì)算 由產(chǎn)品圖得知，制品厚度為 5mm，查表 3-792，得到制品在 模內(nèi)冷卻時(shí)間 tc 為57.5s。由于該制品開(kāi)模時(shí)無(wú)法自動(dòng)墜落，須由手工取出。設(shè)開(kāi)模取出制品的時(shí)間為15s，再加上注射時(shí)間 15s，開(kāi)模時(shí)間 6.5s，閉模時(shí)間 6s，故制品的成型周期 T=100s PP/EPDM 帶入型腔內(nèi)的總熱量 Qin： Qin=nGq (4-1) n= hhT /36/10036003600 次次 查表 3-782得 q=586J/g G=(2400 0.904)g=2169.6g 則 Qin=nGq=（ 36 2169.6 586） J/h =46339473.6 J/h 46339KJ/h (1)模具表面空氣對(duì)流所散去的熱量 Q1。 Q1=h1A1(TMV Tr) (4-2) 式中 Q1 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)自然對(duì)流散發(fā)到空氣中的模具熱量，單位為 KJ/h； h1 自然對(duì)流時(shí)的傳熱系數(shù)，單位為 W/（ .K）； A1 能夠發(fā)生自然對(duì)流的 模具表面積，單位為； TMV 模具整體的平均溫度，單位為； Tr 室溫，單位為。 計(jì)算得： Q1=2846KJ/h (2)模具表面輻射到空氣中的熱量 Q2 Q2=20.8AMC 100273100273 rMV TT （ 4-3） 式中 AMC 模具四周與空氣接觸的側(cè)表面面積，單位為； 輻射率。 計(jì)算得： Q2=169 KJ/h （ 3）模具傳給注射機(jī)的熱量 Q3。 Q3=h3A2(TMV Tr) （ 4-4） 式中 Q3 單位時(shí)間內(nèi)模具傳給動(dòng)、定模固定板的熱量，單位為 KJ/h A2 動(dòng)模座和定模座與注射機(jī)動(dòng)、定模固定板的接觸面積，單位為 計(jì)算得： Q3=21KJ/h （ 4）冷卻水傳出的熱量 Q4。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 Q4=Qin (Q1+Q2 Q3) （ 4-5） 計(jì)算得： Q4=43303KJ/h 這些熱量應(yīng)由凹模和型芯冷卻系統(tǒng)帶走?？紤]到型芯儲(chǔ)存的熱量多，且散熱條件差，故須強(qiáng)化冷卻，采用式（ 3-67） 2的分配方案，則凹模冷卻系統(tǒng)應(yīng)帶走的熱量 Q4 凹模 為 Q4 凹模 =0.4Q4=17321.2KJ/h 型芯冷卻系統(tǒng)應(yīng)帶走的熱量 Q4 凸 為 Q4 凸 =25981.8KJ/h （ 5）凹模冷卻系統(tǒng)計(jì)算。設(shè)型腔最 高溫度為 60，最低溫度 55，則型腔平均溫度為 57.5。 凹模所需冷卻水流量 qv 凹 。設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度為 20，出口溫度為 25，由凹模冷卻水管帶走的熱量 Q Q4 凹 將使水溫上升。由式 qv 凹 =TcQp凹4 （ 4-6） 計(jì)算得 qv 凹 =TcQp凹4=60)2025(183.410 2.173213 m3/min =0.0138 m3/min 凹模冷卻水管直徑 d 凹 及流速 v 凹 。由 qv 凹 查表得 d 凹 =25mm，最低速度 v 凹 =24dqv 凹 = smsm /469.0/60)1025( 0138.04 23 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)。冷卻水平均溫度為 22.5，查表得，取 f=6.47，再由下式 2.08.0)(187.4dvf 凹 2.038.0)1025()469.01000(47.6187.4 kJ/( .h. ) =7765 kJ/( .h. ) 冷卻管道總傳熱面積 A 凹 。 A 凹 =）（凹 5.225.577765 2.173214 TQ =0.063 該模具設(shè)計(jì)中，凹模冷卻水總傳熱面積遠(yuǎn)大于 0.063 ，滿足要求?？梢钥紤]間歇式供水。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 所需凹模水道長(zhǎng)度 L 凹 =凹凹dA=31025065.0=0.81m 流動(dòng)狀態(tài)校核。 凹凹 dvRe （ 4-7） 式中 Re 雷諾數(shù)； 運(yùn)動(dòng)粘度。 故 Re=6101025.0469.0 =11725 10000 紊流，冷卻回路具有良好的冷卻效果。 （ 6）型芯冷卻系統(tǒng)計(jì)算 型芯所需冷卻水流量 qv 凸 、管徑 d 凸 及流速 v 凸 ?？紤]到型芯成型面應(yīng)具有型腔相同的平均溫度，仍取為 57.5，冷卻水進(jìn)口溫度仍為 20，出口溫度取為 27，則冷卻水平均溫度仍為 23.5。欲從型芯中帶走 25981.8KJ/h 的熱量，所需冷卻水的體積流量為 m i n/6020)-( 2 74 . 1 8 31000 2 5 9 8 1 . 8 34 cmTcQqpV 凸凸 =0.015 min/3cm 查表得水管直徑為 20mm 最低流速60)1020(015.044232 凸凸凸dqvv =0.796m/s 冷卻水管面積凸A 24 098.0)5.235.57(7 7 6 5 8.2 5 9 8 1 mThQA 凸凸 所需脫模水道長(zhǎng)度凸L mdAL 56.11020098.03 凸凸凸 實(shí)際設(shè)計(jì) 3m,完全滿足要求。 第 4 節(jié) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。冷卻不均勻，會(huì)使制件翹曲變形，華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、開(kāi)裂等。同時(shí)也影響塑件的成型周期，因而設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)在整個(gè)塑料模具設(shè)計(jì)中占有較為重要的作用。在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： （ 1）冷卻水孔數(shù)量多、尺寸大、間距小，冷卻效果好。 （ 2）水孔排列盡可能按型腔形狀排列，離型腔的距離視制件的壁厚情況而定。 （ 3）熱量聚集的地方加強(qiáng)冷卻（塑件壁厚處和熱澆口處）。 （ 4）降低入口和出口的水溫 差，這樣就要求流程盡可能短而不要太長(zhǎng)。 （ 5）在產(chǎn)生熔接痕處避免冷卻過(guò)度，以免影響熔接牢度。 （ 6）一般情況下，水孔的直徑不得過(guò)小，在 8 12 之間選取較好。 本設(shè)計(jì)采用如圖 4-1 所示的貫通式水道，同時(shí)進(jìn)行型腔和型芯的冷卻，水孔的布置按制件形狀而排列，這種冷卻在大型模具中較為合適。 圖 4-1 第 5 節(jié) 加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的加熱系統(tǒng)分為兩部分：一是過(guò)長(zhǎng)噴嘴部分用電熱線圈加熱；二是成型零件部分開(kāi)機(jī)前的預(yù)熱 用熱水和過(guò)熱水加熱。 電熱線圈加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，清潔衛(wèi)生，傳熱好，為要求模溫較高的大型塑料注射模所采用。但有局部過(guò)熱的缺點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)中的冷卻水孔同時(shí)可作為開(kāi)機(jī)前的預(yù)熱水道。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第五章 成型零件的設(shè)計(jì) 第 1 節(jié) 成型零件工作尺寸的計(jì)算 大型塑料注射模具零件工作尺寸的確定，不能采用中小型模具零件的計(jì)算方法，因?yàn)槟＞咧圃旃顚?duì)中小型塑件尺寸精度影響很大，而 塑料收縮率波 動(dòng)值卻對(duì)大塑件（即大型模具）尺寸精度影響很大。在計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)原四機(jī)部制訂的塑件尺寸公差表和精度選用表為依據(jù)，同時(shí)考慮模具模具材料的熱膨脹率和塑件的綜合收縮率 綜合收縮率 SQ=S Q 其中 S 是塑料的收縮率 Q 是模具成型零件材料的熱膨脹率 Q=（ T T1） 100% （ 5-1） 式中 金屬材料膨脹系數(shù)（ 1） T 模具成型零件的加工溫度（） T 模具常溫（） 查 表得 PP/EPDM 的收縮率為 S=1.0 2.5% S =1.75% Q=（ T T1） 100%=12.8 10 6（ 240 60） 100%=0.2304% SQ=S Q=1.75% 0.2304%=1.5196% 模具使用到額定壽命一半時(shí)的平均尺寸 LMCP=LSCP LSCPSQ 5.1.1 對(duì)型腔內(nèi)徑來(lái)說(shuō) LMCP=LM22 ZC （ 5-2） 即： LM= LMCP（22 ZC ） （ 5-3） 減去修模余量 x ，再標(biāo)上制造公差，得： 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 LM= ZXCZM C PL )22( （ 5-4） 令22 zxc ，于是上式變?yōu)椋?ZZM C PM LL )( （ 5-5） 其中 LM 為模具的單向公差名義尺寸 c 模具成型零件的總磨損值 z 模具成型零件的制造公差 塑件制造總公差 對(duì)于大型制件，如果維持制造公差 z =3，則加工精度低，而且隨著制件尺寸變大加工精度愈來(lái)愈低，因此大型制件的模具應(yīng)取 z 3。 所以型腔的長(zhǎng)度方向 z 可以取 z =10，查表得 =4.5mm z =0.45 mm LMCP=LSCP LSCPSQ=1320+1320 1.5196%=1340.06 ZZM C PM LL )( = 45.0)45.006.1340( =1339.61+0.45 型腔的寬度方向，查表得 =1.02mm z =5 =0.20mm LMCP=LSCP LSCPSQ=150+150 1.5196%=152.28 mm ZZM C PM LL )( = 20.0)20.028.152( =152.08+0.20 5.1.2 對(duì)型芯外徑尺寸來(lái)說(shuō) 即： LM= LMCP+22 ZC （ 5-6） 考慮上修模余量 x ，再標(biāo)上制造公差 令22 zxc ，于是上式變?yōu)椋?LM=ZZMCPL )( 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 所以型芯的長(zhǎng)度方向z可以取z=10， 查表得 =4.5mm z=0.45 mm LMCP=LSCP LSCPSQ=1310+1310 1.5196%=1329.91 LM=ZZMCPL )(=45.0)45.091.1329( =1330.36-0.45 型芯的寬度方向，查表得 =1.02mm z = 5 =0.20mm LMCP=LSCP LSCPSQ=140+140 1.5196%=142.13 mm LM=ZZMCPL )(=（ 142.13+0.20） -0.20=142.33-0.20 5.1.3 型腔深度的計(jì)算 HMCP=HSCP+HSCPSQ=90+90 1.5196%=91.37mm 查表得： =0.64 取 z =5=0.128mm HM=ZZMCPH )2(=（ 91.37 0.064） +0.128=91.30+0.128 5.1.4 型芯高度的計(jì)算 hMCP=hSCP+hSCPSQ=85+85 1.5196%=86.29mm 查表得 =0.64 取 z =5=0.128mm hM=(hMCP+2Z)Z=(86.29+0.064)-0.128=86.35-0.128 第 2 節(jié) 型腔壁厚和墊板厚度的計(jì)算 5.2.1 凹模型腔側(cè)壁厚的計(jì)算 本模具采用整體式矩形凹模型腔，其長(zhǎng)邊側(cè)壁厚度依據(jù)下公式計(jì)算 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 tc=34EhcpM （ 5-7） 其中Mp 模腔壓力，單位為 MPa E 材料的彈性模量，單位為 MPa 成型零部件的許用變形量 h 凹模型腔的深度 由前面的計(jì)算可知， h=90mm Mp=50MPa 查表得 E=2.1 105 MPa PP 的允許變形量，查表可 取 =0.03 mm 當(dāng) L/h=1320/90=14.67 時(shí) c=3L4/(2L4+96h4)= 9667.142 67.143 44 1.5 tc= 3 4EhcpM = 35403.0101.290505.1 =92mm 考慮到凹模的側(cè)壁上開(kāi)有 4 個(gè)直徑為 130mm 的導(dǎo)套孔，故取凹模側(cè)壁厚為340mm再考慮到模具結(jié)構(gòu)，最后型腔壁厚都取約 400mm。 5.2.2 型腔底板厚度的計(jì)算 允許形變量 =0.03mm時(shí)，按剛度計(jì)算 3 4|EpbcS （ 5-8） 式中 c|-常數(shù) 由底板內(nèi)壁邊長(zhǎng)之比 L/b 而定。 當(dāng) L/b=1320/150=8.8 時(shí) c|=3L4/(2L4+96b4)= 968.82 8.83 44 1.4 3 4|EpbcS = 35403.0101.2150504.1 =177mm 第 3 節(jié) 分型面的確定 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 在大型塑料注射模具中，分型面的選擇對(duì)模具的使用壽命、塑件尺寸精度、外觀質(zhì)量及是否脫模等有很大影響。開(kāi)設(shè)分型面時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1）設(shè)計(jì)在不引人注目的位置或塑件斷面最大尺寸處。 （ 2）不能設(shè)在有凹坑和圓滑轉(zhuǎn)角處，應(yīng)設(shè)在加工容易及便于處理、但又不影響美觀處。 （ 3）設(shè)計(jì)時(shí)澆口位置的選擇及加工問(wèn)題。 但實(shí)際大型模具分型面時(shí)應(yīng)考慮熔料充模的不均 勻性而引起的側(cè)向壓力，它會(huì)造成凸凹模不不同心 本設(shè)計(jì)中模具的分型面在推板與動(dòng)模型腔之間。推板做成圓倒角的階梯狀，可以兼起到合模導(dǎo)向及定位作用。 為了加工方便，型芯采用鑲嵌組合。同時(shí)在水道的周?chē)恿嗣芊庋b置。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中所選用的導(dǎo)柱如圖 6-1所示 圖 6-1 為了延長(zhǎng)模具的使用壽命，在導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)中設(shè)置了兩個(gè)油槽，以促進(jìn)潤(rùn)滑和積存灰垢。 在設(shè)計(jì)中，選用了 與導(dǎo)柱配套的導(dǎo)套。 四組導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝在模具的四周。 根據(jù)模具尺寸選用的導(dǎo)柱工作部分的直徑為 96。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第七章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用的是推板和推桿聯(lián)合頂出制品，當(dāng)開(kāi)模至一定距離后，動(dòng)模板開(kāi)始帶動(dòng)拉板。繼續(xù)開(kāi)模動(dòng)作則由拉板帶動(dòng)推板，并通過(guò)復(fù)位桿及推桿板帶動(dòng)推桿與推板同時(shí)推動(dòng)制品脫離定模鑲件 。合模時(shí)，推桿由復(fù)位桿復(fù)位。此種定模頂出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，應(yīng)用較廣。 其中，推桿和定模部分的配合為間隙配合， 8 根推桿間隙還具有一定的排氣的效果外。 為了防止推板劃傷型芯，推板和型芯之間應(yīng) .留有 0.20mm 的間隙（也具有一定排氣效果，與推桿間隙、 熔體流動(dòng)末端的型芯上的排氣槽共同組成了模具的排氣系統(tǒng) ），同時(shí)推板與型芯的接觸部分應(yīng)與開(kāi)模方向成 5 10。 。 由于推出板重量較大， 單靠幾根推桿和復(fù)位桿承擔(dān)是遠(yuǎn)不夠的，所以在設(shè)計(jì)中專門(mén)為其設(shè)計(jì)了四組導(dǎo)柱、導(dǎo)套以保證推出機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。 附 ：大型塑料注射模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 1、 由于模具尺寸大，在滿足強(qiáng)度要求的模具型腔在高壓作用下仍可能產(chǎn)生較大變形，從而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。故型腔校核應(yīng)以剛度校核為準(zhǔn)。 2、 在大型模具中為了機(jī)械加工 、研磨、拋光和熱處理的方便，成型零件一般使用組合式結(jié)構(gòu)。 3、 對(duì)脫模機(jī)構(gòu)要求高。 4、 對(duì)型腔排氣系統(tǒng)也不同于小型模具。 華北工學(xué)院分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 5、 需設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng)。 參 考 文 獻(xiàn) 1. 奚永生 鮑明飛 劉曉明 編著 大型注塑模具設(shè)計(jì) 中國(guó)輕工業(yè)出版社出版社 1996 2. 王孝培 主編 、塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè) 、機(jī)械工業(yè)出版社 、 2001 3. 賈潤(rùn)禮 程志遠(yuǎn) 編著實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè)、中國(guó)輕工業(yè)出版社出版社 、 2000 4. 申開(kāi)智 主編 、塑料成型模具 、中國(guó)輕工業(yè)出版社 、 2002 5. 黃銳 主編 、曾邦祿 副主編 、塑料成型工藝 學(xué) 、中國(guó)輕工業(yè)出版社 、 1998 6. 華南理工大學(xué) 黃毅宏 、上海交通大學(xué) 李明輝 主編 、模具制造工藝 、機(jī)械工業(yè)出版社 、 2002 7. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 編著 、塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 、機(jī)械工業(yè)出版社 、 1999 8. 塑料模具技術(shù)手冊(cè)編委會(huì) 編 、塑料模具技術(shù)手冊(cè) 、機(jī)械工業(yè)出版社 、 1997 9. 北京化工學(xué)院 、天津輕工業(yè)學(xué)院 主編 、塑料成型機(jī)械 、中國(guó)輕工業(yè)出版社 、2002 10. 王樹(shù)勛 ，鄧庚厚 編 、典型注塑模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè) 、中南工業(yè)大學(xué)出版社 、 1992 11. 揚(yáng)可楨 程光蘊(yùn) 主編 、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 、 高等教育出版社 、 2002 12. 陳經(jīng)斗 ，許鎮(zhèn) ，董培蓓 、劉黎 主編 、畫(huà)法幾何及機(jī)械制