【導(dǎo)讀】冷水壺蓋注射模具設(shè)計(jì)。所在專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。申請學(xué)位工學(xué)學(xué)士。指導(dǎo)教師鄢奉林職稱講師。答辯時(shí)間2021年6月13日

　　

【正文】 ，常取 ? ＝ ； L ─推 桿的長度 (mm)； n ─推 桿數(shù)目。 其余符號(hào)含意同式（ 72）。 由上面所選的標(biāo)準(zhǔn)模架可算得 236L? mm；可查得 頂桿數(shù)目 16n? 。 所以， 11224452 3 6 2 4 0 61 . 5 2 . 5 31 6 2 . 1 1 0LFd nE? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?mm 由所選的標(biāo)準(zhǔn)模架可知 推 桿直徑 4d? mm，滿足最小直徑 ? mm 的要求。 推 桿直徑的強(qiáng)度校核公式由 [2]式（ 868） ? ???? ?? 24dn F （ 73） 式中 ??? ─頂桿材料的許用應(yīng)力 (MPa)； ? ─頂桿所受的應(yīng)力； 其余符號(hào)含意同式（ 73）。 由 [3]表 52查得頂桿的材料為 AT8 ，屬優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。 ? ? 320?? MPa 已知， 2406F? N； 16n? ； 4d? mm， 所以 224 4 24 06 21 .3 7 32 016 3. 14 4F M P a M P and? ? ?? ? ? ??? 滿足要求。 圖 72 頂 桿位置示意圖 復(fù)位桿設(shè)計(jì) 根據(jù)要求和模架尺寸，該設(shè)計(jì)采用彈簧復(fù)位，其復(fù)位桿的直徑查 [1]表 2136 得d=20mm， D=24mm H=8mm 熱處理： HRC54~58 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 21 － 8 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 定位作用：模具合模時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證動(dòng)模和定模的位置正確，以便使型腔的形狀和尺寸精確；另外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具的裝配過程中也起到定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。 導(dǎo)向作用：合模時(shí)，模具的導(dǎo)向零件首先接觸，引導(dǎo)動(dòng)、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯(cuò)誤接觸而造成的損壞。 承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個(gè)方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)成非平衡進(jìn)料形式，就會(huì)產(chǎn)生單邊的側(cè)向壓力，設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。 導(dǎo)柱 設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐形定位兩種形式，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向的形式。設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)注意： （ 1） 導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻地分布在模具分型面的四角，導(dǎo)柱至模具的邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度；導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具的尺寸來選取，關(guān)于導(dǎo)柱的直徑的選取和布置可參考標(biāo)準(zhǔn)模架來選取。為了不使模具在裝配或合模時(shí)將方向搞錯(cuò)，導(dǎo)柱的布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱的對稱布置方式。 （ 2） 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出 8~6 mm，以免在錯(cuò)誤定位時(shí)，型芯進(jìn)入凹模型腔相碰而損壞。 （ 3） 導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)可以起到保護(hù)型芯及塑件脫模時(shí)，支撐推件板的作用，設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用。 （ 4） 除了在動(dòng)模和定模之間設(shè)置導(dǎo)柱，導(dǎo)套以外，還需要在推板與動(dòng)模座板之間設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套，以保證推板的順利推出。 本設(shè)計(jì)采用等直徑導(dǎo)柱對稱的布置方式。一共 8 根導(dǎo)柱 ,定模一側(cè)設(shè) 4 根 ,作用是導(dǎo)向脫澆道板和定模 ,動(dòng)模一側(cè)設(shè)四根導(dǎo)向定模。 導(dǎo)柱尺寸的確定 由所選取的標(biāo)準(zhǔn)模架查得導(dǎo)柱的直徑 25d? mm（見上表 51）。查 [4]表 209，選用帶頭導(dǎo)柱，其尺寸如下圖 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 22 － 圖 81 帶頭導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)圖 該導(dǎo)柱的標(biāo)記為：導(dǎo)柱 25 30 183? ? ? 1 9 8 1 6 9/ ?TGB ； 材料： 20（ GB/T 1298— 1986）；熱處理： 56~60HRC 導(dǎo)套 選用帶頭導(dǎo)套，見 [4]表 2012 選帶頭導(dǎo)套（ I）。 標(biāo)記：導(dǎo)套 30 63?? ?TGB ； 材料： T8A（ GB/T 1298— 1986）； 熱處理： 50~55HRC； 其尺寸如下圖 圖 82 帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 23 － 9 抽芯機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 能完成側(cè)向活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為抽芯機(jī)構(gòu)。 機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)抽拔力較大，具有靈活、方便，生產(chǎn)率高，容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，且不需要另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，是目前生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種抽芯機(jī)構(gòu)。 抽拔力的計(jì)算 抽拔力是將側(cè)型芯從制品中抽出所需的力。其計(jì)算公式由 [2]式（ 871） ? ??? s incos1 ?? flhpF （ 91） 式中 l—— 活動(dòng)側(cè)芯被塑料包緊的斷面的周長 (mm)； h —— 成型芯部分的深度 (mm)； p —— 制品對側(cè)芯的壓力，一般取 12~8 MPa； f —— 塑料對鋼的摩擦系數(shù)，常用 ~?f ； ? —— 側(cè)抽芯的脫模斜度，常取 ?? 2~1?? 。 已知， 1 6 2 3 0 2 9 2l ? ? ? ? ?mm； 2h? mm。 取， 10?p MPa； ?f ； ?1?? 。 所以， ? ? ? ?1 c o s sin 9 2 2 1 0 0 .2 c o s 1 sin 1 3 3 1 .2F lh p f ?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?N 抽芯距的計(jì)算 將活動(dòng)芯從成型位置抽至不妨礙制品脫模的位置所移動(dòng)的距離稱為 抽芯距。由 [2]式（ 872） HS? ? ?5~2??tg （ 92） 式中 H —— 斜導(dǎo)柱完成抽芯所需的開模行程 (mm)； ? —— 斜導(dǎo)柱傾斜角 ??? ，一般取 ?? 20~15?? 。 取 15?? ；初選 20H? mm。 所以， HS? ? ?2 ~ 5 2 0 1 5 2 8tg tg? ? ? ? ? ?mm 斜導(dǎo)柱所受彎曲力的計(jì)算 彎曲力的計(jì)算由 [2]式（ 873） ?cosQP? (N) （ 93） 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 24 － 式中 Q—— 抽拔阻力（與抽拔力大小相等，方向相反）； ? —— 斜導(dǎo)柱傾斜角 ??? 。 所以， c os c os 15QP ?? ? ?N 按斜導(dǎo)柱所受最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用彎曲應(yīng)力的原則，可推導(dǎo)出斜導(dǎo)柱直徑的計(jì)算公式，由 [2]式（ 876） ? ?3 彎?PLd ? （ 94） 式中 P—— 最大彎曲力； L —— 斜導(dǎo)柱有效工作長度； ??彎? —— 彎曲許用應(yīng)力，對碳鋼可取 ? ? 137?彎? MPa； 已知， ? ； 8 32sin sin 15SL ??? ? ?mm；斜導(dǎo)柱的材料為 T8A，其? ? 137?彎? MPa。 所以 ? ?33 3 4 3 .2 3 29 .2 80 .1 0 .1 1 3 7PLd ? ?? ? ??mm 查 [1]表 2037，取 10d? mm，則 12D? mm。 楔緊塊剛度計(jì)算 由 [1]表 2170，根據(jù)第一個(gè)結(jié)構(gòu)圖得 3 3 )13(][2 ?? alEBpac ? （ 95） 式中 c—— 楔緊塊受力中點(diǎn)處的厚度（ mm）； p —— 作用于楔緊塊斜面的均布載荷（ N/mm）； a—— 螺釘中心到楔緊塊面受力中點(diǎn)距離（ mm）； E—— 彈性模量，一般為 ? MPa； B—— 楔緊塊寬度（ mm）； ][? —— 楔緊塊彈性模量，一般取 ； l—— 螺釘中心到楔緊塊底面的距離（ mm）； 已知， 4 0 2 2 6 4 . 1 9 2 1 1 3 5 . 2p P s? ? ? ? ?N； a =80mm； B=40mm； 86?l mm 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 25 － 所以 333342 3 2 2 1 1 3 5 . 2 8 0 3 8 6( 1 ) ( 1 ) 3 8 . 6[ ] 2 . 1 1 0 4 0 0 . 0 5 8 0p a lc E B a? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?mm 滑塊抽芯機(jī)構(gòu)組合圖如下： 圖 91滑塊抽芯機(jī)構(gòu)示意圖 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 26 － 10 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 熱量的計(jì)算 假設(shè)由熔融塑料放出的熱量全部傳給模具，其熱量由 [2]（ 881） )( 211 TTnmCQ ?? （ 101） 式中 1Q —— 單位時(shí)間內(nèi)塑料傳給模具的熱量（ J/h）； n—— 每小時(shí)注射次數(shù)（次 /小時(shí)）； m —— 每次注射的塑料質(zhì)量（ kg/次）； C —— 塑料的比熱容（ J/kg? 0C）； 1T —— 熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（0C）； 2T —— 制品脫模溫度（0C）。 由 [1]表 236 表查得塑料 PP 的注射時(shí)間為 )3~0( s，保壓時(shí)間為 (20~60) s，冷卻時(shí)間為 (20~90) s，成型周期為 (50~160) s，取完成一個(gè)周期所需時(shí)間為 180 s。所以每小時(shí)的注射次數(shù) 3600 /180 20n ??次。 由上式（ 32）可知，每次注射的塑料總?cè)莘e ? cm3，取該塑料的密度 ?? g/ cm3，所 以每次注射的塑料質(zhì)量 ?m 1 8 2 .5 0 .9 1 1 6 6 .1 g??。 由 [2]表 826 查得聚苯乙烯的比熱容 1926C? J/kg? 0C。 由 [1]表 236 查得噴嘴溫度 (170 ~190) C ，所以取 1 180TC? ；查得模具溫度為(80~90) C ，所以取 2 85TC? 。 所以， 31 1 2( ) 2 0 1 6 6 .1 1 0 1 9 2 6 ( 1 8 0 8 5 ) 6 0 7 8 2 6Q n m C T T ?? ? ? ? ? ? ? ? ?J/h。 冷卻水量的計(jì)算 由 [2]式（ 882） )( 43 11 TTQM ?? ? （ 102） 式中 1M —— 通過模具的冷卻水質(zhì)量（ kg）； 1Q —— 單位時(shí)間內(nèi)塑料傳給模具的熱量（ J/h）； 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 27 － 3T —— 出水溫度（℃）； 4T —— 進(jìn)水溫度（℃）； ? —— 熱導(dǎo)系數(shù) (J/m? 0C)； 取 CT ?204 ? （常溫）； 3 55TC? （近似模具溫度）；由 [2]表 826 取 423?? J/m? 0C。 所以， 11 34 6078264 2 3 2 2 .8( ) 4 5 2 ( 5 5 2 0 )QM TT?? ? ?? ? ?kg 冷卻水管直徑的計(jì)算 由 [2]式（ 883） ??v Md 13104 ?? （ 103） 式中 1M —— 冷卻水質(zhì)量（ kg）； v —— 管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取 ~ m/s； ? —— 水的密度（ kg/m3）。 已知， 水的密度 1000?? kg/m3，取 2v? m/s； 所以， 3 314 1 0 4 1 0 2 2 . 8 3 . 83 . 1 4 2 1 0 0 0Md v??? ??? ? ???mm 由 [4]表 2042，根據(jù)水嘴的推薦尺寸，取水管的直徑 8?d mm。 廣東海洋大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 28 － 11 開模說明 由于是三板模設(shè)計(jì) ,有兩次分型 , 本設(shè)計(jì) 把 定模板設(shè)計(jì)成游動(dòng) 模 ,是為了能夠把流道凝料方便取出 ,活動(dòng)定模板分型的距由流道凝料的高度而定 ,為了實(shí)現(xiàn)定距分型 ,應(yīng)該設(shè)計(jì)定距拉桿 .為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫料 ,在定模固定板和定模板間加上一個(gè)脫料板 . 1澆口套； 2拉料桿； 3流道凝料； 4定模座板； 5彈簧； 6脫料板； 7定模； 8定距拉桿 圖 111 開模時(shí) ,在彈簧的作用下 ,定模 7與脫料板 6 首先分型，澆口被拉料桿 3 拉斷。當(dāng)定距拉桿 8 起作用后，脫料板 6 將凝料 從拉料桿 2 脫出。隨后進(jìn)行二次分型 , 在定模與動(dòng)模之間的分型面分開斜銷裝在定模上 ,側(cè)型芯裝在動(dòng)模上，開模時(shí)斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊往抽芯方向運(yùn)動(dòng)。由于收縮塑件留在動(dòng)模上，開模到一定距離， 由于注射機(jī)推桿的作用 ,通過 二次脫模機(jī)構(gòu) 把 2 個(gè)塑件同時(shí)頂出。