水管堵頭注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、水管堵頭注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì) 中文摘要摘要：塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 本次設(shè)計(jì)的課題是水管堵頭注塑成型及模具設(shè)計(jì)。對(duì)水管堵頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝性分析，然后選擇注塑機(jī)并確定型腔數(shù)目，接著確定成型方案：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分型面選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，接著進(jìn)行注塑機(jī)工藝參數(shù)校核，包括注射量、注射壓力、模具厚度和注射機(jī)閉合高度等方面。最后進(jìn)行脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面。關(guān)鍵詞：水管堵頭；注塑模；成型方案english abstract abstract:plastic industry

2、is in the world grows now one of quickest industry classes,but casts the mold is development quick type,therefore,the research casts the modl to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.the subject of design is conduit b

3、ulkhead injection mold desifn.based on struture and process analysis of conduit bulkhead,and then choice of injection molding machine and to determine the number of cavity,and plastic forming programs to determine:the overall structral design,surface selection,gating system design,demoulding body de

4、sign,colling system design.finally,process parameters for injection molding machine check,including the injection of the amount of clamping force,injection pressure,injection machine mold thickness and height etc.key words:chassis board;injection mold;forming programs 第一章 緒論 1.1 注塑成型模具的地位塑料工業(yè)是當(dāng)今極具活力

5、的一門產(chǎn)業(yè)。塑料是現(xiàn)代主要的工業(yè)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于汽車、宇航、電子通信、儀器儀表、文體用具、化工、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑五金、家用電器、等各個(gè)領(lǐng)域。至2004年，我國塑料制件的年產(chǎn)量已突破2500t。展望21世紀(jì)高分子材料進(jìn)入質(zhì)的飛躍發(fā)展時(shí)期。從2003年我國模具進(jìn)口的海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知，塑料模具占了模具進(jìn)口總量的57%，而注塑成型模具在整個(gè)塑料模具中占據(jù)很大的比例。注塑模具設(shè)計(jì)的好壞，決定著注塑成型制件的質(zhì)量優(yōu)劣及成品率高低，也就是說，是否能加工出優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑模具設(shè)計(jì)的合理性和先進(jìn)性來保證?，F(xiàn)代塑料制件生產(chǎn)中，合理的注塑成型工藝、先進(jìn)的注塑成型模具及高精度、高效

6、率的注塑設(shè)備是當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個(gè)重要因素，缺一將一事無成。尤其是注塑成型模具對(duì)完成塑料加工工藝要求、塑料制件使用要求和造型設(shè)計(jì)騎著重要作用。高效的、全自動(dòng)的設(shè)備也只有裝上能全自動(dòng)生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以密集制造和創(chuàng)新為前提的。我國注塑模具生產(chǎn)水平自2004年以來也取得了長足進(jìn)步。在大型注塑模具方面，可以生產(chǎn)1219mm電視機(jī)的塑料外殼模具、6.5大容量洗衣機(jī)洗衣桶的模具以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板凳塑料模具；在精密注塑模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具等。這也顯示了目前我國注塑模具技術(shù)已達(dá)到了較高水平，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中將發(fā)揮越來

7、越重要的作用。現(xiàn)在考察某個(gè)國家的科學(xué)與生產(chǎn)技術(shù)水平，塑料的生產(chǎn)與應(yīng)用情況是重要標(biāo)志之一。塑料的加工與應(yīng)用和塑料工業(yè)發(fā)展的快慢，對(duì)國家科技與生產(chǎn)，以及國民積極發(fā)展的巨大影響是不言而喻的?？v觀世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具的制造技術(shù)能跟上。目前模具市場仍供不應(yīng)求，可見研究和發(fā)展模具技術(shù)、提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。在日本模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”在德國則冠之為“金屬加工工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。可以斷言，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展，人們生存在“塑料世界”中，塑料模具在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中將處于十分重要的地位。1.2

8、注塑模的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的不斷加快，世界各國對(duì)建筑材料、電子通信等諸多領(lǐng)域的塑料制品需求量正在逐年增加，這為模具工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。據(jù)資料顯示，全世界模具年產(chǎn)值約為650億美元，模具工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超越了近年來快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)電子工業(yè)。中國模具工業(yè)產(chǎn)值僅次于日本和美國，排在世界前三位。中國經(jīng)濟(jì)的告訴發(fā)展同樣對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的空間。近十年來，國內(nèi)模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大的跨越；現(xiàn)在以每年15%左右的增長速度穩(wěn)步發(fā)展。與發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比，我國在精密、大型、復(fù)雜、長壽命的高檔模具方面依然存在著較大的差距，每年仍需從模具

9、強(qiáng)國井口精密、大型、復(fù)雜、長壽命的高檔模具。與國外模具同行相比，我國在模具設(shè)計(jì)理念、制造工藝、生產(chǎn)周期等方面還存在著較大的差異，這阻礙著我國向模具強(qiáng)國發(fā)展。同時(shí)，我國的模具生產(chǎn)仍然供不應(yīng)求，無法滿足模具市場的需求。而其中主要的模具缺1：1類型，仍集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命的高檔模具領(lǐng)域。在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術(shù)等幾方面，我國還未達(dá)到國際先進(jìn)水平，與國際模具的綜合競爭能力還存在著較大的差距。因而，精密、大型、復(fù)雜、長壽命的高檔模具仍然依靠進(jìn)口。我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和改革開放及開放方針引導(dǎo)下，我國注塑

10、模得到迅速發(fā)展，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、無流道、氣體輔助、高壽命模具在整個(gè)塑料模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。 隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式在今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是在品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。（1） 超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。（2） 多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。（3） 為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的rp/rt技術(shù)將得到快速發(fā)展。（

11、4） 模具設(shè)計(jì)、加工機(jī)各種管理將向數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。（5） 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。（6） 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。（7） 各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。（8） 逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。（9） 熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有所發(fā)展。（10） 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。（11） 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來

12、。即，今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢，以及 的回收利用等方面，將越來越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利用環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。1.3 課題研究的意義及主要研究內(nèi)容 結(jié)合大學(xué)四年所學(xué)的理論知識(shí)，以及將來所從事的專業(yè)，通過這次設(shè)計(jì)能夠正確設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的塑料模具和常見到的塑料制品，能正確的分析與判斷塑料制品成型過程中出現(xiàn)的常見缺陷，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，并能解決工程中遇到的實(shí)際問題。本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容如下：1.對(duì)水管堵頭進(jìn)行工藝分析；2.確定模具型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定型腔的布置方案；3.選擇合理的注塑設(shè)備，確定成型機(jī)的技術(shù)參數(shù)；4.選擇模架，確定成型零

13、件、澆注系統(tǒng)、脫模方式、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；5.對(duì)塑料模的主要零件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；6.最后繪制注射模的裝配圖及主要零件圖，零件圖標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)條件，并對(duì)主要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核；7.撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書； 第二章 水管堵頭的工藝性分析 2.1 水管堵頭的工藝性分析水管堵頭零件圖與立體圖如圖21和圖22； 圖21 圖2-22.2 水管堵頭的材料選擇成型塑料選擇日常生活中常見的塑料pe，即聚乙烯。pe為熱塑性塑料，加熱時(shí)變軟以致流動(dòng)，冷卻時(shí)變硬，這種過程是可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。這種塑料的基本情況如下：2.2.1基本特性 聚乙烯為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無毒，具有優(yōu)越的介電性能。易

14、燃燒且離火后繼續(xù)燃燒。透水率低，對(duì)有機(jī)蒸汽透過率則較大。聚乙烯的透明度隨結(jié)晶度增加而下降在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔點(diǎn)范圍為132-135oc，低密度聚乙烯熔點(diǎn)較低（112oc）且范圍寬。常溫下不溶于任何已知溶劑中，70oc以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三率乙烯等溶劑中。 聚乙烯有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學(xué)物質(zhì)，硝酸和硫酸對(duì)聚乙烯有較強(qiáng)的破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線作用下容易發(fā)生降解，碳黑對(duì)聚乙烯有優(yōu)異的光屏蔽作用。受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團(tuán)等反映。2.2.2主要用

15、途 低密度聚乙烯總產(chǎn)量的一半以上經(jīng)吹塑制成薄膜，這種薄膜有良好的透明性和一定的抗拉強(qiáng)度，廣泛用作各種食品、衣物、醫(yī)藥、化肥、工業(yè)品的包裝材料以及農(nóng)用薄膜。也可用擠出法加工成復(fù)合薄膜用于包裝重物；高密度聚乙烯強(qiáng)度較高，適宜作中空制品。如牛奶瓶、去污劑瓶；可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用澆鑄法制成槽車罐和貯罐等大型容器。擠出法可生產(chǎn)聚乙烯管材，高密度聚乙烯管強(qiáng)度較高，適于地下鋪設(shè)；擠出的板材可進(jìn)行二次加工；也可用發(fā)泡擠出和發(fā)泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺(tái)板和建筑材料；防護(hù)套（例如纜索護(hù)套）；用注射成型法生產(chǎn)的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉(zhuǎn)箱、小型容器、自行車和拖拉機(jī)的零件等；

16、電冰箱容器、存儲(chǔ)容器、家用廚具、密封蓋等；制造結(jié)構(gòu)件時(shí)要用高密度聚乙烯。2.2.3成型特點(diǎn) 結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感,成型時(shí)宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不宜用直接澆口,以防收縮不均,內(nèi)應(yīng)力增大.注意選擇澆口位置,防止產(chǎn)生縮孔和變形.收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲；冷卻速度宜慢,模具設(shè)冷料穴,并有冷卻系統(tǒng)；加熱時(shí)間不宜過長,否則會(huì)發(fā)生分解；軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí),可強(qiáng)行脫模；可能發(fā)生融體破裂,不宜與有機(jī)溶劑接觸,以防開裂。pe的主要技術(shù)指標(biāo) 表11 熱物理性能密度（g/cm3）0.940.96比熱容（jkg-1k-1）2300導(dǎo)熱系

17、數(shù)（wm-1k-110-2）0.047線膨脹系數(shù)（10-5k-1）2024 表12 力學(xué)性能屈服強(qiáng)度（mpa）80180抗拉強(qiáng)度（mpa）2239斷裂伸長率（%）60150拉伸彈性模量（gpa）0.840.95抗彎強(qiáng)度（mpa）2540彎曲彈性模量（gpa）1.11.42.2.4成型條件 注射機(jī)成型類型：柱塞式密度：0.940.96g/cm3 計(jì)算收縮率：1.53.6%預(yù)熱時(shí)間：12h 預(yù)熱溫度：7080料筒溫度（后段）：140160料筒溫度（中段）：150170料筒溫度（前段）：170200噴嘴溫度：200260 模具溫度：5070 成型溫度：150250 注射壓力：60100mpa 成型時(shí)

18、間（注射時(shí)間）：1560s 成型時(shí)間（高壓時(shí)間）：03s 成型時(shí)間（冷卻時(shí)間）：1560s 成型時(shí)間（總周期）：40130s 螺桿轉(zhuǎn)速：10140 通用注射機(jī)類型：螺桿式、柱塞式均可 第三章 分型面的選擇 3.1分型面的確定 分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，它直接影響著成型塑件的質(zhì)量、模具加工的工藝性以及注射成型的效率等等。因此確定模具的分型面是模具設(shè)計(jì)中的總要環(huán)節(jié)之一。 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響、因此在選擇分型面的時(shí)候應(yīng)該綜合分析。 選擇分型面的時(shí)候一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：1.

19、分型面應(yīng)該選在塑件外形最大輪廓處2. 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模3. 保證塑件的精度4. 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求5. 便于模具制造的加工6. 注意對(duì)分型面積的影響7. 對(duì)排氣效果8. 對(duì)側(cè)抽芯的影響在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)該抓住主要矛盾，以確定分型面。對(duì)于水管堵頭擬有三種分型面的選擇方式，如圖3-1，3-2,3-3 圖3-1 圖3-2 圖3-3 綜合考慮選擇第二種方式。 第四章 注射機(jī)的選擇 4.1 型腔數(shù)目的確定型腔是指模具中成型塑件的空腔，而該空腔是塑件的復(fù)形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而已。注射成型是先閉合模具以形成空腔，

20、然后進(jìn)料成型，因此必須由兩部分或（兩部分以上）形成這一空腔型腔。其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯。型腔數(shù)目的確定于下列條件有關(guān)：1.塑件尺寸精度型腔數(shù)越多時(shí)，精度也相對(duì)地降低，1、2級(jí)超精密注塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時(shí)可以一摸兩腔；3、4級(jí)的精密塑件，最多一模四腔。2.模具的制造成本多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)比，從塑件成本中所占的模具費(fèi)用比例看，多腔模比單腔模具低。3.注塑成型的生產(chǎn)效益多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高。但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)周期長而且維持費(fèi)較高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮模具的腔數(shù)。4.制造難度 多腔模的制造難度不單腔模

21、大，當(dāng)其中某一腔先損壞時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)維修，這樣就影響生產(chǎn)。塑料的成型收縮時(shí)受多方面影響的，如塑料品種，塑件尺寸、大小、形狀，熔體溫度，模具溫度，注射壓力，充模時(shí)間，保壓時(shí)間等。影響最顯著的是塑件的壁厚和幾何形狀的復(fù)雜程度。5.注射機(jī)額定注射量 每次注射量不超過最大注射量的80%，即式中 n型腔數(shù) mj澆注系統(tǒng)重量（g） mz塑件重量（g） mg注射機(jī)的額定注射量（g） 本次設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮型腔布局方式，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣比一模一腔的生產(chǎn)效率高，同時(shí)結(jié)構(gòu)更為合理。4.2 注射機(jī)的選擇 機(jī)的主要參數(shù)有額定注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，注射方

22、式，開模行程，成型面積，開合模速度，空循環(huán)時(shí)間，電動(dòng)機(jī)功率，及其外形尺寸等。這些參數(shù)是設(shè)計(jì)，制造，購買和使用注射機(jī)的主要依據(jù)。1.額定注射量：指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大行程時(shí)，注射機(jī)所能達(dá)到的最大最大注射量，反映了注射機(jī)的加工能力。2.注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力，螺桿或柱塞對(duì)熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。3.注射速率：為了使熔料及時(shí)充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動(dòng)速率，描述這一參數(shù)為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表3.1所示。 表3.1 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量/cm3125

23、250500100020004000600010000注射速率/cm/s125200333570890133016002000注射時(shí)間/s1.622.734610134.塑化能力：單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量。塑化能力應(yīng)與注射機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào)若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則加長了成型周期。5.鎖模力：注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。6.合模裝置的基本尺寸：包括模板尺寸，拉桿空間，模板見最大開距，動(dòng)模板的行程，模具最大厚度與最小厚度。這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所用模具尺寸范圍。7.開合模速度：為使模具閉

24、合時(shí)平穩(wěn)，以及開模，推出制件時(shí)不使塑料制件損壞，要求模板在整個(gè)行程中的速度合理，即合模時(shí)從快到慢，開模時(shí)由慢到快再到停。8.空循環(huán)時(shí)間：在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動(dòng)作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時(shí)間4.2.1由公稱注射量選定注射機(jī)： 塑件體積v=22.7cm3，質(zhì)量m=21.8g；材料的密度取0.96g/cm3澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算：澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.21倍來計(jì)算。由于本次采用流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.5倍來計(jì)算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 又根據(jù) 根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射

25、量為104cm3，注射機(jī)型號(hào)為xs-zy125臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表3.2 表3.2 xszy125注射機(jī)技術(shù)參數(shù)表 理論注射容量/cm3104移模行程/mm160螺桿柱塞直徑/mm30最大模具厚度/mm300注射壓力/mpa150最小模具厚度/mm200注射時(shí)間/s1.8鎖模形式液壓機(jī)械 螺桿轉(zhuǎn)速/r/min10140模具定位孔直徑/mm 120 鎖模力/kn 900噴嘴球半徑/mm12 拉桿內(nèi)間距/mm260360噴嘴口孔徑/mm 44.3 注射量的校核 注射機(jī)一個(gè)注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。 在一個(gè)折射成型周期內(nèi)，需要注射如模具內(nèi)的塑料

26、熔體的容量或質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量或質(zhì)量之和，即 根據(jù)計(jì)算得 可見注射機(jī)的注射量符合要求4.4 型腔數(shù)量的校核 型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān)，此外，還受到塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素的影響。 可根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)n n (kmnm2)/m1式中 k注射機(jī)的最大注射量的得用系數(shù)，一般取0.8； mn注射機(jī)允許的最大注射量； m1單個(gè)塑件的質(zhì)量； m2澆注系統(tǒng)所需要塑料的質(zhì)量故可以計(jì)算得： n (0.810422.7)/22.72.67所以n=2符合要求。4.5 鎖模力的校核注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值

27、越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機(jī)允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會(huì)出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象。1） 塑件在分型面上的投影面積a塑，則 2） 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積a澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積a澆數(shù)值可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定。a澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積a型的0.20.5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡單，分流道想對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些。這里取a澆=0.2a塑。3） 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積a總，則4） 模具型腔內(nèi)的脹型力f脹，則 式中，p模是型腔的平均計(jì)算壓力值。p模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%40%,

28、大致的范圍是2540mpa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑件制品應(yīng)取較大值。pe屬于低等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p模取30mpa。查表33可得該注射機(jī)的公稱鎖模力f鎖=900kn，鎖模力的安全系數(shù)為k2=1.11.2這里取k=1.2，則 ，所以，注射機(jī)鎖模力合格。4.6 最大注射壓力校核 注射機(jī)的額定注射壓力即為它的最高壓力p公，應(yīng)該大于注射機(jī)成型時(shí)所調(diào)用的注射壓力，即： 很明顯，上式成立，符合要求。4.7 模具注射機(jī)安裝部分的校核噴嘴尺寸 注射機(jī)頭為球面，其球面半徑與相應(yīng)接觸的模具主流道始端凹下球面半徑相適應(yīng)。 模具厚度 模具厚度h（又稱為閉合高度）必須滿足： hminhhmax式中 hm

29、in注射機(jī)允許的最小厚度，即動(dòng)、定模板之間的最小開距； hmax注射機(jī)允許的最大模具厚度。注射機(jī)允許厚度 200 h 300符合要求。4.8 開模行程的校核 開模行程s（合模行程）是指模具開合過程中動(dòng)模固定板的移動(dòng)距離。對(duì)于具有液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定的，而不受模具厚度的影響，當(dāng)模具厚度變化時(shí)可由其調(diào)模裝置調(diào)整。故校核時(shí)只需使注射機(jī)最大開模行程大于模具所需的開模距離，即： smaxs=h1+h2+510mm；式中 smax注射機(jī)最大開模行程，（mm）； h1推出距離（脫模距離）（mm）； h2澆注系統(tǒng)凝料的高度（mm）。脫模距離取 h1 =34.5

30、mm 澆注系統(tǒng)凝料高度取h2=55mm余量取 5mm則有： smaxs=94.5mm滿足要求。第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口、冷料穴等部分組成。在注射模具設(shè)計(jì)中對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行合理的布局和形式的選擇是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)正確與否直接影響著注射工程中的成型效果和塑件質(zhì)量。5.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是熔融塑料由注射機(jī)噴嘴噴出時(shí)最先經(jīng)過的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料順利拔出。 主流道主要技術(shù)參數(shù)： 主流道的長度：小型 模具l主應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取 50mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。 主流道小端直

31、徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）mm=（4+0.5）mm=4.5mm。 主流道大端直徑：d=d+2l主tan7mm，式中=3。 主流道球面半徑：sr0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12）mm=（12+2）=14mm。 球面的配合高度：h=3mm。 圖 5-1 澆口套主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是整體式，即定位圈與澆口套為一體，并壓配于定模板內(nèi)，一般用于小型模具；另一種是分體式，將澆口套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合在模板上。由于主流道與熔融塑料水管堵頭注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，采用分體式的澆口套，澆口套的材料選為t8 工具鋼制作，經(jīng)淬火洛氏硬度為53

32、57hrc。澆口套和定位圈結(jié)構(gòu)如圖5.1和5.2所示。 圖5-2 定位圈5.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道是將熔融塑料從主流道中通過流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或從主流道進(jìn)入多個(gè)腔模的各個(gè)型腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用。通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。5.2.1 分流道的截面設(shè)計(jì)分流道的截面形狀常用的有圓形、梯形和矩形。通常在選用分流道的截面形狀時(shí)，應(yīng)考慮分流道的效率問題、成型區(qū)域的面積以及加工的經(jīng)濟(jì)問題，其分流道的效率如表5.1所示。流道截面形狀使截面均為r2d=2rb=0.886dr=rd=dh=0.953db=1.1dh=0.76

33、db=1.14d效率0.25d0.25b0.153d0.217b0.287h 表5.1 分流道的截面形狀與效率圓形截面的分流道的截面積和周長之比最大，即效率最高，但是制造起來比較麻煩，因?yàn)樗仨殞⒎至鞯涝O(shè)在模板兩側(cè)，在對(duì)合時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)口現(xiàn)象。梯形截面效率次于圓形和正方形截面，且加工起來比較簡單，所以此次設(shè)計(jì)選用梯形截面的分流道。5.2.2 分流道的長度 由于流道設(shè)計(jì)簡單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小一些。單邊分流道長度l分取35mm。 圖5-3 分布方式5.2.3 分流道的當(dāng)量直徑 因?yàn)樵撍芗馁|(zhì)量m塑=21.8200g，分流道的當(dāng)量直徑為 5.2.4 分流道截面尺寸

34、 設(shè)梯形的下底寬度為x，底面圓角的半徑r=1mm，設(shè)置梯形的高h(yuǎn)=3.5mm，則該梯形的截面積為 再根據(jù)該面積與當(dāng)量直徑3mm的圓面積相等，可得 即可得：，則梯形的上底約為3mm。5.2.5 凝料體積 分流道的長度l分=352=70mm 分流道截面積 凝料體積 5.2.6 校核剪切速率 確定注射時(shí)間：查表3.2，可取t=1.8s 計(jì)算分流道體積流量： 剪切速率為： 該流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。5.2.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取ra1.252.5um即可，此處取ra1.6um。另外，其脫

35、模斜度一般在之間，這里取脫模斜度為。5.2.8分流道的分布設(shè)計(jì) 分流道的布置形式有平衡式進(jìn)料和非平衡式進(jìn)料兩種。 本模具的流道布置形式采用梯形平衡式分流道。:5.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口又稱進(jìn)料口或內(nèi)流道，它是分流道與塑件之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分。它能使分流道輸送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度，形成理想的流態(tài)，順序、迅速地充滿型腔，同時(shí)還起著封閉型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。 澆口的斷面形狀通常用圓形和矩形，而矩形澆口用得比較廣泛。澆口尺寸一般憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。澆口斷面積與分流道斷面積之比約為0.030.09，澆口長度約為0.50.75mm。通常，矩形斷面的

36、b=1.55，h=0.52，這里b取1.5，h取1. 圖 5-4 澆口位置的選擇對(duì)塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則：1.避免塑件上產(chǎn)生缺陷；2.澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處；3.有利于塑件熔體的流動(dòng)；4.有利于型腔的排氣；5.考慮塑件受力情況；6.增加熔接痕的牢度；7.流動(dòng)定向方位對(duì)塑件性能的影響；8.澆口位置和數(shù)目對(duì)塑件變形的影響；9.校核流動(dòng)比；10.防止型芯或嵌件擠壓唯一或變形。此外，在選擇澆口位置和形式時(shí)，還應(yīng)該考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質(zhì)量，流動(dòng)凝料少等因素。本設(shè)計(jì)采用側(cè)面進(jìn)料的側(cè)澆口。結(jié)構(gòu)形式如圖5.35.4 冷料穴的設(shè)計(jì)5.4.1 冷料穴冷料穴是

37、用來儲(chǔ)藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件的質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔。冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或者出于分流道的末端，其作用是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。冷料穴分兩種，一種專門用于收集、儲(chǔ)存冷料，另外一種除儲(chǔ)存冷料外還兼有拉出流道凝料的作用。根據(jù)需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道轉(zhuǎn)向的位置，甚至在型腔的末端開設(shè)冷料穴。冷料穴應(yīng)設(shè)置在熔體流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長度通常為流道直徑d的1.52倍。本設(shè)計(jì)開設(shè)的冷料長度為6 mm。5.4.2 拉料形式本次設(shè)計(jì)采用圓錐孔帶頂桿頂出的拉料穴，其凝料頂桿在頂桿固

38、定板上，開模時(shí)依靠錐孔起拉料作用，然后利用頂桿對(duì)凝料強(qiáng)制脫模。由于取下主流道凝料時(shí)無需做橫向移動(dòng)，故容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，同時(shí)拉料穴也起到了冷料穴的作用。 第六章 成型零件的設(shè)計(jì)成型零件的設(shè)計(jì)主要是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常有凹模、凸模、各種成型桿和成型環(huán)。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計(jì)算，塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因?yàn)閺?qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔

39、，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)確定型腔壁厚和底板厚度。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。成型零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。6.1 凹模的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型塑件外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本次設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模。如圖6-1所示： 圖6-1 凹模 圖6-2凸模6.2 凸模的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種。通過對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件就一個(gè)型芯如圖6-2所示，設(shè)計(jì)時(shí)將

40、其放在定模部分，選擇組合式凸模，同時(shí)有利于分散脫模力和簡化模具結(jié)構(gòu)。6.3 成型零件鋼材的選用根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用p20。對(duì)于凸模來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼cr12mov。6.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按gb/t 144861993計(jì)算。6.4.1凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件外部的徑向尺寸：，相應(yīng)的塑件制造公差；，相應(yīng)的塑件制造公差 ；相應(yīng)的塑件制造公差。 式中

41、，是塑件的平均收縮率，查表1-2可得pe的收縮率為2.5%3.5%，所以其平均收縮率；是系數(shù)，查表4-15可知x一般在0.50.8之間，此處??；分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）；是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對(duì)于中小型塑件取（下同）。6.4.2凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件高度的方向尺寸：，相應(yīng)的；相應(yīng)的。6.4.3凸模徑向尺寸的計(jì)算 ,相應(yīng)的；，相應(yīng)的是系數(shù)，查表4-15可知x一般在0.50.7之間，此處取6.4.4凸模高度尺寸的計(jì)算 相應(yīng)的6.5.螺紋型環(huán)的尺寸計(jì)算塑件螺紋的大徑、中徑、小徑，螺紋型環(huán)中徑制造公差，一搬取，查表4-17得；螺紋型環(huán)的螺距基本尺寸，塑件螺距的基本尺寸，螺紋型環(huán)的螺距制

42、造公差，查表4-18得一般為0.020.04這里取0.03mm 6.6 成型零件尺寸的計(jì)算6.6.1凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布置，模架初選180mm315mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，其厚度根據(jù)表4-19中的剛度公式計(jì)算。 式中，p是型腔壓力（mpa）（下同）；e是材料彈性模量（mpa）（下同）；h=w，w是影響變形的最大尺寸，而h=49mm；是模具剛度計(jì)算的需用變形量。根據(jù)注射塑料品種。 式中，6.6.2 凹模底邊厚度的計(jì)算 計(jì)算時(shí)：w=r第七章 模架的確定7.1 模架的確定模架是注射模的骨架和基體，模具的每一個(gè)部分都要寄生在其中，通過它將模具的各個(gè)部分聯(lián)系

43、在一起。從市場上買來的標(biāo)準(zhǔn)模架一般包括定模座板（或叫定模板、定模地板）、定模固定板、動(dòng)模固定板、動(dòng)模墊板（或叫支撐板）、墊板（或叫據(jù)墊腳、模腳）、動(dòng)模座板（或叫動(dòng)模板、動(dòng)模底板）、頂出固定板、頂出墊板（或叫頂出底板）、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。塑料注射模中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)型式可以分為：按結(jié)構(gòu)特征可分為基本型和派生型?；拘椭饕猘1a4四個(gè)品種，a1適用于單分型面注射模，a2適用于直流道斜導(dǎo)柱抽芯的注射模，a3適用于脫模力大的塑件，a4同a1適用于單分型面注射模。派生型主要p1p4四個(gè)品種，與基本型不同在于去掉了定模板上的固定螺釘，使定模部分增加了一個(gè)分型面而成為三板式模具，多用于點(diǎn)澆口場合。

44、根據(jù)前面型腔的布局、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算以及相互的位置尺寸，選擇弟4號(hào)a1型標(biāo)準(zhǔn)模架，其規(guī)格為wl=180315mm標(biāo)準(zhǔn)模架選定之后，就可以直接查出與之相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)柱直徑=16mm，導(dǎo)柱的間距w1lt=142216mm，動(dòng)、定模座板的寬度w1=250mm，墊塊的寬度w3=32mm，定模座板的厚度h1=25mm，推板的厚度h4=16mm,推桿固定板的厚度h5=12.5mm，復(fù)位桿的間距w2lt=80277 mm,動(dòng)、定模板的螺釘數(shù)量規(guī)格：8m10，動(dòng)、定模板螺釘?shù)拈g距：w3lt=148229mm。7.1.1 各模板尺寸的確定a板尺寸。a板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)板厚取50mm。b板尺寸。b板是動(dòng)模型腔板，

45、塑件高度為27mm，凹模底邊厚度7.32mm，又考慮再模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需要留出足夠的距離，故b板厚度取50mm 。c板尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（510）mm（34.32+16+12.5+510）mm=67.8272.82，初步選定c為80mm。經(jīng)上述尺寸的計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定為序號(hào)為4號(hào)，板面為180250，模架結(jié)構(gòu)形式為a1型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸：寬長高=180250230mm。7.1.2 模架各尺寸的校核 根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。模具平面尺寸 180mm315mm260mm360mm（拉桿間距）校核合格。模具高度尺寸 230mm，200mm230mm300mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。模具的開幕行程 s=h1+h2+（510）mm=94.599.5mm160mm（開模行程），校核合格。第八章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在注射成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體和塑料中的水分在注射溫度下汽化形成的水蒸氣。這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，同時(shí)，這些高溫、高壓的氣體也有可能擠入塑料熔體內(nèi)而使塑件產(chǎn)生氣泡、空洞或填充不足等缺陷。因此，在折射成型中