【導(dǎo)讀】塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)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。產(chǎn)品數(shù)據(jù)精度低，往往需不斷地修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)和修改模具，因此，它研發(fā)周期長(zhǎng)、成本高。針對(duì)上述問題，本設(shè)計(jì)采用最新CAD/CAE/CAM-Pro/E軟件來實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)，運(yùn)用Plastic. 加工周期，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，大大降低產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)的成本。本設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了塑料成型工藝與塑料模具設(shè)計(jì)兩大主題，通過進(jìn)行調(diào)研及查閱資料，具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過理論計(jì)算與軟件分析進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)中還運(yùn)用PlasticAdvisor等注塑模。擬分析專業(yè)軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行注射成型流動(dòng)模擬分析，得到一系列關(guān)于注射時(shí)間，ABS的成形工藝參數(shù)..

　　

【正文】 因此實(shí)際頂出行程 EH 必須小于斜銷高度。為了安全，設(shè)計(jì)者可以在頂針板上安裝限位塊，確保頂出時(shí)其頂出距離只有 EH。 3）頂出行程配合斜銷角度，必須能夠讓成品倒勾位脫離模具，因此實(shí)際頂出距離 EH * tan(斜銷角度 θ ) 必須大于倒勾行程 S 4） 為了確保成品頂出時(shí)斜銷留在模具內(nèi)的距離足夠長(zhǎng)，不會(huì)讓斜銷脫離模具，因此斜銷高度 LH 至少要是成品高度 H 的兩倍 LH = 2H EH , EH * tanθ S （ 3） 斜頂?shù)幕緟?shù)： 1）斜頂行程： S=1++2＝ ㎜ 2） 由于行程小，設(shè)斜頂角度為 4176。 。 3）最小頂出行程： S/tan4176。 = ㎜ 其他具體參數(shù)見零件圖。 （ 4） 斜頂?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)： 圖 4－ 8 圖 4－ 8 斜頂?shù)幕窘Y(jié)構(gòu) 冷卻系統(tǒng)計(jì)算 （ 1）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 為了提高冷卻系統(tǒng)的效率和使型腔表面溫度分布均勻，在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守如下原則： 1）在設(shè)計(jì)時(shí)冷卻系統(tǒng)應(yīng)先于推出機(jī)構(gòu)。 2）注意凹模和型芯的熱平衡。 第四章 模具設(shè)計(jì) 28 3）對(duì)于簡(jiǎn)單的模具，可先設(shè)定冷卻水出入口的溫差，然后計(jì)算冷卻水的流、冷卻管道直徑、保證湍流的流速以及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。 4）生產(chǎn)批量大的普通模具和精密模具在冷卻方式上應(yīng)有差異；對(duì)于大批量生產(chǎn)的普通塑件，可采用快冷以獲得較短的循環(huán)注塑周期。 5）模具中冷卻水溫度升高會(huì)使熱傳遞減小，精密模具出入口水溫相差應(yīng)在 2℃以內(nèi)，普通模具也不要超過 5℃。 6）由于凹模與型芯的冷卻情況不同，一般應(yīng)采用兩條冷卻回路分別冷卻凹模和型芯。 7）當(dāng)模具僅設(shè)一個(gè)入水接口和一個(gè)出水接口時(shí)，應(yīng)將冷卻管道串聯(lián)連接，若采用并聯(lián)連接，由于各回路的流動(dòng)阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。 8）采用多而細(xì)的冷卻管道，比采用獨(dú)根大冷卻管道好。 9）在收縮率大的塑料制件 的模具中，應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置冷卻回路。 10）普通模具的冷卻水應(yīng)采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具溫度。 11）合理地確定冷卻管道的中心距以及冷卻管道與型腔壁的距離。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的 1~2 倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的 3~5 倍。 12）盡可能使所有冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。 13）應(yīng)加強(qiáng)澆口處的冷卻。 14）應(yīng)避免將冷卻管道開設(shè)在塑件熔合紋的部位。 15）注意水管的密封問題，以免漏水。 16）進(jìn)口、出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能開設(shè)在模具的同一 側(cè)。 （ 2） 冷卻管道設(shè)計(jì) 兩個(gè)塑件加澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量 m總 =； 查表， ABS 的密度為 ρ 1=； ABS的比熱容是 pc = kJ/(kg178。 K)； 水的比熱容為 c1=(kg178。 K)， 水的密度為 ρ =179。 103kg/ 3m ； 成型時(shí)間為 設(shè) t=高壓時(shí)間 +保壓時(shí)間 +冷卻時(shí)間 =60s 每分鐘注射次數(shù) =6060ss =1 次 /min； 1）求冷卻水的體積流量 冷卻介質(zhì)的體積流量可按下式計(jì)算， qv=（ MQ1） /[60ρ C1（θ 1θ 2） ] 式中 qv─冷卻介質(zhì)的體積流量， m3/min； M─單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的樹脂質(zhì)量， Kg/h； M=； XXXXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 Q1─單位時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)所放出的熱量，取 179。 105 J/Kg； ρ─冷卻介質(zhì)的密度，取 1179。 103Kg/ m3； C1─冷卻介質(zhì)的比熱容，取 179。 103J/（ Kg178。 K）； θ 1─冷卻介質(zhì)出口溫度，取 28℃； θ 2─冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度，取 25℃。 根據(jù)上式，將數(shù)值代入， 即 qv=（ MQ1） /[60ρ C1（θ 1θ 2） ] =179。 179。 105 /[60179。 1179。 103179。 179。 103179。（ 2825） ] =179。 103 m3/min 2）求冷卻管道直徑 d 查表，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取 d=8mm 3）求冷卻水在管道內(nèi)的流速 V 冷卻介質(zhì)在管道內(nèi)的流速 V 可按下式計(jì)算 V=4 qv /π d2 式中 V─冷卻介質(zhì)的流速， m/s； qv─冷卻介質(zhì)的體積流量， m3/s； d─冷卻管道直徑， mm。 根據(jù)上式，將數(shù)值代入， 即 V=4 qv /π d2 =（ 4179。 179。 103） /[179。 60179。（ 8179。 103） 2] = m/s 4）求冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h h=[f(ρ V)]/ 式中 f─與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取 （水溫為 25℃時(shí)）； ρ─冷卻水在該溫度下的密度，取 1179。 103Kg/ m3； V─冷卻水的流速， m/s； d─ 冷卻水孔的直徑， mm。 根據(jù)上式，將數(shù)值代入， 即 h=[f(ρ V)]/ =[179。（ 1179。 103） ]/（ 8179。 103） =179。 103W/(m2178。 K) 5）求冷卻回路的總表面積 A A=M Q1/[3600h(θ mθ n)] 式中 h─冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， W/(m2178。 K)； 第四章 模具設(shè)計(jì) 30 M─單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的樹脂質(zhì)量， Kg/h； M=； Q1─單位時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)所放出的熱量，取 179。 105 J/Kg； θ m─模具 成型表面的溫度，取 60℃； θ n─冷卻水的平均溫度，℃。 根據(jù)上式，將數(shù)值代入， 即 A= M Q1/[3600h(θ mθ n)] =179。 179。 105/[3600179。 179。 103179。 (60（ 25+28） /2)] =179。 103 m2 6）求模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù) n 模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù) n可按下式計(jì)算， n=A/(π dL) 式中 A─冷卻管道總傳熱面積， m2； d─冷卻管道直徑， m； L─冷卻管道開設(shè)方向上模具長(zhǎng)度或?qū)挾?，?350mm。 根據(jù)上式 ，將數(shù)值代入， 即 n=A/(π dL) =179。 103 /(179。 8179。 103179。 350179。 103) ≈ 1 由上述計(jì)算可以看出，一條冷卻陸水道對(duì)于模具來說顯然是不合適的，所以本設(shè)計(jì)采用以下冷卻水道： 如 圖 4－ 9 圖 4－ 9 冷卻水道 XXXXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 模具零件尺寸計(jì)算及校核 成型零件部分尺寸計(jì)算 塑件尺寸與公差根據(jù)“入體原則”標(biāo)注有廣義孔用符號(hào) As 編號(hào)，極限公差取“ +”，廣義軸用符號(hào) Bs 編號(hào)，極限公差取“ ”，中心距用 Cs 編號(hào)，公差取所差值的半值并取對(duì)稱公差“ 177。 ”。 由于產(chǎn)品未注公差尺寸，塑件尺寸公差 精度要求按 MT5 級(jí)查取。經(jīng)查表得： As1=142177。 As2=177。 As3=177。 As4=? 177。 As5=? 3177。 As6=? 177。 As7=? 177。 As8=R11177。 As9=10 177。 As10=177。 As11=? 177。 As12=177。 As13=177。 As14=177。 As15=5177。 As16=177。 As17=177。 Bs1=124177。 Bs2=? 177。 Bs3=177。 Bs4=177。 Bs5=177。 Bs6=177。 Bs7=177。 Bs8=177。 Bs9=177。 Bs10=177。 Cs1=104177。 Cs2=177。 Cs3=177。 Cs4=17177。 根據(jù)塑件的基本尺寸和所要求的精度， 查得 ABS 的收縮率范圍為 %%，得平均收縮率 Scp =( Scpmin +Scpmax )/2179。 100% =(%+%)/2 =% （ 1） 腔成型尺寸計(jì)算 型腔成型尺寸中分兩類，一類如孔徑等在生產(chǎn)中受雙邊磨損，其計(jì)算公式為： A M=[AS+ （ AS179。 SCP） xΔ] ?? 其中 x 取值范圍為 1/2~3/4,塑件精度較高，因此取 δ z = △ /3，取 x=3/4 A M=[AS+ AS179。 %3/4Δ] Z?? 另一類如型腔深度等在生產(chǎn)中受單邊磨損，其計(jì)算公式為： A M=[AS+ AS179。 %1/2Δ] Z?? 區(qū)分型腔成型尺寸的類型，由所查塑件尺寸偏差和塑件的收縮率，分別代入公式計(jì)算得： As1= ? As2= ? As3= ? As4= ?? As5= ?? As6= ?? As7= ?? As8= ? As9= ? As10= ? As11= ?? As12= ? As13= ? As14= ? As15= ? As16= ? As17= ? 第四章 模具設(shè)計(jì) 32 （ 2） 型芯成型尺寸計(jì)算： 型芯成型尺寸也分兩類，雙邊磨損時(shí)，計(jì)算公式為： B M=[BS+ BS 179。 SCP+3/4Δ] Z?? 單邊磨損時(shí)，計(jì)算公式為： B M =[BS+ BS 179。 SCP+1/2Δ] Z?? 區(qū)分型腔成型尺寸的類型，由所查塑件尺寸偏差和塑件的收縮率，分別代入公式計(jì)算得： Bs1= ? Bs2=? ? Bs3= R ? Bs4= ? Bs5= ? Bs6= ? Bs7= ? Bs8= ? Bs9= ? Bs10= ? （ 3）中心距計(jì)算： 生產(chǎn)過程中，中心距不會(huì)由于零件磨損而發(fā)生尺寸變化，計(jì)算公式為： C M=[CS+ CS 179。 SCP] 2z?? 由所查塑件尺寸偏差和塑件的收縮率，代入公式計(jì)算得： Cs1=177。 Cs2=177。 Cs3=177。 Cs4=177。 主要零件的強(qiáng)度校核 由于注射壓力的作用，凹模型腔有向外脹出變形的產(chǎn)生。當(dāng)變形量大于塑件在壁厚方向的成型收縮量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脫模困難，嚴(yán)重時(shí)還不能開模。另外也由于成型中各種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實(shí)際受力十分復(fù)雜，不可能以一種簡(jiǎn)單的模式完全代表；因此，在強(qiáng)度計(jì)算上采取了比較寬容的做法，原則是：寧可有余不可不足。換言之，則是安全系數(shù)越大越好。 本設(shè)計(jì)的模具尺寸中等，型芯側(cè)壁和底板厚度的確定按剛度計(jì)算 （ 1）側(cè)壁可按以下公式進(jìn)行計(jì)算： H1= 3 4?Ecpa 式中 H1—— 凹模側(cè)壁的理論寬度 （ mm） a —— 凹模型腔的深度 (mm) p —— 凹模型腔內(nèi)的熔體壓力 (MPa)，一般取 25— 45MPa ? —— 凹模長(zhǎng)邊側(cè)壁的允許彈性變形量 (mm),按一般塑件而定，故取 ? = c—— 為系數(shù)；其具體數(shù)值由 a/L 的關(guān)系，由查表得到 XXXXXXXXXX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 33 E—— 鋼材的抗拉彈性模量（ MPa）在本設(shè)計(jì)中取一般中碳鋼 E=179。 105 MPa 圖 4－ 10 型腔示意圖 如 圖 4－ 10 所示， L=270mm， a= ， P=35MPa ，查表得，對(duì)應(yīng) a/L= 的 c值：取 c=1， 塑件材料是為 ABS，故取 ? =，將已知值代入式中，得 H1= ? ? 46333 5 61 3 5 1 0 3 4 .5 1 00 .0 5 1 0 2 .1 1 0 1 0??? ? ? ?? ? ? ?= 本模具側(cè)壁厚滿足要求 。 （ 2） 底板厚度可按以下公式進(jìn)行計(jì)算： H2= 3 41?Epbc 式中 b 為凹模型腔的短邊長(zhǎng)度 ，其值是 200mm， 查表得對(duì)應(yīng) L/b= 時(shí)的 c1值為：c1= 其他符號(hào)意義與側(cè)壁計(jì)算公式相同， 將已知值代入式中，得 H2= ? ? 46333 5 60 .0 2 2 3 5 1 0 2 0 0 1 00 .0 5 1 0 2 .1 1 0