【正文】 :被加工零件材料的表面質(zhì)量狀態(tài)，材料的硬度、延展率等力學(xué)性能，被加工零件的尺寸精度等都與模具的壽命有直接的關(guān)系 模具的精度和剛度、生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本以及壽命，他們之間是相互影響和制約的。本設(shè)計(jì)中使用注射模具來生產(chǎn)該產(chǎn)品，其原理是將粒狀塑料連續(xù)輸入到成型機(jī)的料筒中加熱熔融，然后由注射桿推進(jìn)，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導(dǎo)入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的和意義 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，擬達(dá)到以下成果： （ 1）通過本次設(shè)計(jì)的過程，了解塑料與成型加工有關(guān)的各種性質(zhì)、塑料制件的結(jié)構(gòu)分析及其工藝性，為學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)其性質(zhì)和塑料的成型工藝性與模具的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)階段最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)既可以鞏固我們?cè)诒倦A段學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問題的綜合能力，又可以使我們初步掌握科學(xué)研究的基本方法和撰寫符合規(guī)范要求的專業(yè)技術(shù)文件的能力。 那么塑件的體積 m = 333 = ?? 塑件的尺寸和精度 塑料 尺寸大小取決于塑料的流動(dòng)性。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 21 精度等級(jí)的選用 類別 塑料品種 公差等級(jí) 標(biāo)注公差尺寸 未標(biāo)注 差尺寸 高精度 一般精度 1 ABS MT2 MT3 MT5 聚苯乙烯（ PS） 聚丙烯（ PP） 尼龍（ PA） 聚碳酸酯（ PC） 2 聚酰胺 66 MT3 MT4 MT6 聚甲醛 聚氯乙烯（硬） 氯化聚醚 酚醛塑料 3 聚甲醛 MT4 MT5 MT7 氯乙烯（高） 4 聚氯乙烯（軟） MT5 MT6 MT7 聚乙烯（低） （資料來源：《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 表 ） 該塑件的尺寸精度要求不高，尺寸未注公差，因此， 根據(jù)表 21， 尺寸精度取MT5級(jí)精度。 、 20177。 、 230177。 177。 177。 177。 177。 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)，否則應(yīng)在圖樣上加以注明。 所以本次設(shè)計(jì)的脫模斜度為 3176。 塑材 經(jīng)濟(jì)、環(huán)保分析 由于本次設(shè)計(jì)：塑料凳 ，精度和使用性能要求較低，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面考慮，選用再生塑料是最好的選擇。 常用的再生塑料的價(jià)格 及用途 ，如下表 24 塑料凳模具設(shè)計(jì) 13 表 24 常用再生料價(jià)格性能表 種類（再生料） 價(jià)格 (元 /噸 ) 用途 PP 8000 日常生活用具：盆、桶、凳 。此外，聚丙烯的彈性、屈服強(qiáng)度、硬度及拉力、抗壓強(qiáng)度等都高于聚乙烯，其中拉伸強(qiáng)度甚至高于聚苯乙烯 ABS。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強(qiáng)度特別高。澆口直徑范圍是 1～ ㎜，但也可以用小到 ㎜的澆口。但是在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔模具應(yīng)是更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括注塑料凳模具設(shè)計(jì) 19 射、合模、綜合性能等三個(gè)方面，如公稱注射量、螺桿直徑及有效長(zhǎng)度、注射行程、注射壓力、注射速度、塑化能力、合模力、開模力、開模合模速度、開模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循環(huán)時(shí)間、機(jī)器功率、體積和質(zhì)量等。???????? () 式中 k—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 ； ????—注射機(jī)的額定塑化量， g/h 或 ????3/h； t—成型周期， s； ????—澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積， g 或 ????3； ????—單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積 ， g 或 ????3； n—型腔的數(shù)量。1 200、 25 塑料凳模具設(shè)計(jì) 21 泵 壓力 /Mpa 電動(dòng)機(jī)功率 /kW 22 螺桿驅(qū)動(dòng)力 /kN 加熱功率 /kW 14 機(jī)器外形尺寸 /mm 650013002021 (資料來源：《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 表 231) 圖 43 注塑機(jī)的校核 最大注射量的校核 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的 80%以內(nèi)。 制品成型時(shí)所需的注射壓力一般很難確定，它與塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、制品形狀的復(fù)雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)。顯然有 P成 =60～ 100MPa≤ P注 =1190MPa 因此，該螺桿式注射機(jī)的注射壓力滿足要求。 p—— 型腔內(nèi)塑料熔體壓力， Mpa。對(duì)于不同型式的鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程與模具厚度有關(guān)，有的與模具厚度無關(guān)。 最大、最小模具厚度校核 在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。 1． 噴嘴尺寸 注射機(jī)噴嘴頭部的球面半徑 R1應(yīng)與模具的主流道始端的球面半徑 R2吻合，以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。為了使主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模板上凸出的定位環(huán)應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈松動(dòng)的間隙配合。 主流道中心對(duì)稱由壓板和定模板的配合，因而噴嘴和澆口套的配合可以得到保證。對(duì)于重量較大的大型模具，采用螺栓直接固定較為安全。影響塑料收縮率的因素有：塑料品種、成型條件、模具結(jié)構(gòu)等。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。 4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 8) 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。按圖 所示塑料件的外形要求，分型面選擇在 B處。其作用是將熔體從噴嘴平穩(wěn)的引入型腔，并在熔體沖模和固化定型過程中，將注射壓力和保壓充分傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制品。在臥式和立式注射機(jī)中，主流道軸線垂直于軸線，屬于直澆注系統(tǒng)；在直角式注塑機(jī)中，主流道軸線平行于分型面，屬橫澆注系統(tǒng)?！?10176。 為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對(duì)接處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處制成半球形凹坑，其半徑21 (1 ~ 2)R R mm?? ，其小端直徑 12 ( ~ 1)d d m m?? 。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，主流道剪切速率以 ??? = 5 103??。 上式中 Q之值為注射機(jī)對(duì)該種塑料的額定注射量 Qn的 60%～ 80%除以注射時(shí)間t之值，為實(shí)際的體積流率，可根據(jù) 文獻(xiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 中 公式 (555)計(jì)算 ： ( ~ ) n t? （ ） t=， 文獻(xiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 表 538，注射機(jī)的額定注射量 Qn=5003cm ，則 Q = ???? = 3/cms 那么 ???? = √???????3 = （ ） 另一經(jīng)驗(yàn)式 D = √4?????? () 式中 D— 主流道大端直徑， mm； V— 流經(jīng)主流道的熔體體積（各型腔、各級(jí)分流道主流道以及冷料穴的體積），3/cms ； 塑料凳模具設(shè)計(jì) 29 K— 因熔體材料的常數(shù)；（ PP 取值 4） D = √4435??4 = 12mm （ ） ④ 為減小料流轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過度，其圓角半徑1~3r mm? ,本次設(shè)計(jì)中取 r=1mm。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置對(duì)塑件成型質(zhì)量影響很大，塑件上的一些缺陷，如縮孔、缺料、白班、熔接痕、質(zhì)脆、分解和翹曲等往往是由于澆口設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生的，因此正確設(shè)計(jì)澆口是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。但去除不便，且有明顯的澆口痕跡，澆口部位熱量集中，型腔封口遲，內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生氣孔和縮孔等缺陷。否則，被壓縮氣體所產(chǎn)生的高溫將引起局部燒焦碳化或產(chǎn)生氣泡，還可能產(chǎn)生熔接痕。注射模成型時(shí)排氣通常以如下幾種方式進(jìn)行： （ 1） 開排氣槽 排氣槽一般開設(shè)在前模分型面熔體流動(dòng)的末端，寬度為 5～ 8。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填料等缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳 化或燒焦，同時(shí)積存氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。成型薄壁制品時(shí)，根部直徑 d不超過塑件壁厚的兩 倍。直接澆口，又稱主流道型澆口如圖 55。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為 R18，所以澆口套的為 R19，本次設(shè)計(jì)采用圖 53澆口套的形式及固定 中 b 的方式連接 。通常主流道長(zhǎng)度由模板厚度確定，一般取 60L mm? 。 可按 文獻(xiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 中公式 (554)計(jì)算 ??? = ????????3 () 式中 ???—— 熔體流動(dòng)時(shí)的剪切速率 ( 1s? )，根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ??? = 5 103??。在本次設(shè)計(jì)中， 211R R mm?? =18+1=19mm， d mm?? =4+=，h=3mm。 ② 主流道一般位于 模具中心線上，且應(yīng)當(dāng)注意和注塑機(jī)噴嘴的對(duì)中問題，因?qū)χ胁涣籍a(chǎn)生的誤差容易在噴嘴和主流道進(jìn)口造成漏料或積存冷料，并因此妨礙主流道凝料脫模?！? 4176。 本次設(shè)計(jì)采用一模一腔式，而且形狀為一殼體，沖模過程中無阻礙作用，所以只設(shè)主流道，且為直接澆口 主流道設(shè)計(jì) 主流道是指 澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸部位開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。而采用在 B處分型的方案，確保開模時(shí)塑件留在動(dòng)模，由推出機(jī)構(gòu)推出，便于取件，塑件的尺寸、外觀質(zhì)量也可以保證。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。 6) 對(duì)成型面積的影響。 2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊。其次塑料的收縮率還與塑件的形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、是否有嵌件等有很大的關(guān)系 本次設(shè)計(jì) PP 的計(jì)算收縮率為 1%%，塑件的厚度為 2 mm，由于在實(shí)際成型時(shí)不僅不同品種的塑料其收縮率不同，而且不同批次的同一種塑料或者同一制件的不同部位的收縮率也經(jīng)常不同， 本次取 收縮率為 2%。 第五章 注塑模具設(shè)計(jì) 塑件收縮率的計(jì)算 塑料的收縮率是指塑料制件在成型溫度下尺寸與從模具中取出冷卻至室溫后尺寸之差的百分比。模具在注射機(jī)上的安裝方法有用螺栓固定和用壓板固定兩種。定位環(huán)用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上。本注射 機(jī)噴嘴頭部的球面半徑為 18mm,噴嘴直徑 d=6 mm,而模具的主流道始端的球面半徑為 19mm， 主流道小端直徑 D=， 所以噴嘴尺寸是合理的 。 根據(jù)注射機(jī)與注射模具運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系可知，模具厚度與注射機(jī)模板閉合厚度應(yīng)滿足一下關(guān)系（ 本設(shè)計(jì)所選用的注射機(jī)的最大模厚為 450mm,最小模厚為 300mm） ???????? ≤ ???? ≤ ???????? （ ） 式中 ????— 模具閉合后總高度， 360mm； maxS1H2H1H 2HmaxS安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 ????????— 注射機(jī)允許的最大模具厚度， 450mm； ????????— 注射機(jī)允許的模具最小厚度， 300mm 安裝部分的校核 為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須校核注射機(jī)上與模具安裝有關(guān)的尺寸，因?yàn)椴煌吞?hào)和規(guī)格的注射機(jī)，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。所以注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時(shí)取出塑件所需的開模距離，即滿足下式： ??max ≥ ?? = ??1 +??2 + ??3+ (5~10) （ ） 式中 —— 注射機(jī)最大開模行程， mm； —— 塑料脫模所需要的頂出距離， mm； —— 塑件厚度（包括澆注系統(tǒng)凝料）， mm； 那么，由塑件的結(jié)構(gòu)可知 =250mm，由塑件和澆注系統(tǒng)凝料結(jié)構(gòu)可知 =59mm。 塑料凳模具設(shè)計(jì) 23 這里 A=3900mm2 ，我們?nèi)?p0 =100MPa， k=，那么 T 推 =A?k?p0=3900??100=117KN?900KN 可見，鎖模力符合要求。該推力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力 T合 ，否則在注射成型時(shí)會(huì)因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。 P成 ≤ P注 （ ） 式中 P成 —— 為塑料成型時(shí)所需的注射壓力， MPa； P注 —— 為注射機(jī)的額定注射壓力， MPa。 安