水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)

水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì),水杯,注塑,工藝,分析,模具設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì) 副 標(biāo) 題： 學(xué) 生 姓 名： 所在系、專業(yè)： 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 日 期： II 摘要 摘 要 本文是關(guān)于注塑模設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的制品是水杯蓋。首先對(duì)制品進(jìn)行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據(jù)分析選擇注塑材料和注射機(jī)。進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，也就是對(duì)模具型腔、型芯和澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再利用AutoCAD畫(huà)出整個(gè)模具的裝配圖。 關(guān)鍵詞：注塑機(jī) ，型腔， 型芯， 澆注系統(tǒng) I 水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì) 引 言 (1)模具制造中數(shù)控技術(shù)的重要性 數(shù)控技術(shù)是以數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)模具制造技術(shù)； (2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(4) 自動(dòng)控制技術(shù)；(5) 軟件技術(shù)；(6) 傳感器技術(shù)軟件技術(shù)等。 (2) 塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 這幾年來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為12%，1998年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2005年我國(guó)模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 （3）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD技術(shù) CAD技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)。塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用；開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具；以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 （4） 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平 由于塑料模成型制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求，以及高生產(chǎn)率要求，必須提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)和制造水平。 5 目錄 目　　錄 摘 要 I 引 言 II 1、零件材料選擇及性能 2 1.1、零件結(jié)構(gòu)分析 2 1.1.1 2 1.1.2 2 1.2、塑料性能 2 1.2．1 2 1.2.2 2 2.2． 2 2、注射機(jī)的選擇 3 2.1.制品的幾何屬性 3 2.2.注射機(jī)的選用 3 2.2．1 注射量的計(jì)算 3 2.2．5 注射壓力 4 2.3. 模具閉合厚度的較核 4 3、成型零件設(shè)計(jì) 5 3.1. 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3.1.1 5 3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.3. 型腔分型面設(shè)計(jì) 6 3.4. 成型零件工作尺寸計(jì)算 7 3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算 7 3.4．2 型芯徑向尺寸的計(jì)算 7 3.4．3 型腔深度尺寸的計(jì)算 7 3.4．4 型芯高度尺寸的計(jì)算 8 3.5. 型腔壁厚與底板厚度的計(jì)算 8 4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 4.1．主流道設(shè)計(jì) 8 4.1．1主流道尺寸 8 4.1．2主流道襯套的形式 8 4.1．3主流道襯套的固定 8 4.2． 分流道設(shè)計(jì) 9 4.2．1 9 4.2．2 9 4.3.冷料井設(shè)計(jì) 9 4.4.澆口的設(shè)計(jì) 9 4.4.1 9 4.5．排氣孔道的設(shè)計(jì) 10 5、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 5.1．頂出機(jī)構(gòu) 11 5.1．1 11 5.1．2 11 5.1．3 11 5.1．4 11 5.1．5 11 5.2復(fù)位機(jī)構(gòu) 13 5.3．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 6、塑料模溫控系統(tǒng) 14 6.1．型腔上的冷卻 14 7、模具的試模與修模 16 7.1. 粘著模腔 16 7.2. 粘著模芯 16 7.3. 粘著主流道 16 7.4. 成型缺陷 17 致 謝 19 參考文獻(xiàn) 20 水杯蓋注塑工藝分析模具設(shè)計(jì) 1、零件材料選擇及性能 1.1、零件結(jié)構(gòu)分析 圖—1制品零件圖 1.1.1 技術(shù)參數(shù)：無(wú)塌陷，劃痕，變形。表面光滑。 1.1.2 注塑制品大口杯蓋其特點(diǎn)如下： （1） 要求材料強(qiáng)度不大，剛度一般。 （2）如圖（1）分析得，該制品精度不高，表面粗糙度要求一般。 在注塑制品中，杯蓋采用聚丙烯注塑而成。 1.2、塑料性能 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.3-7得材料PP特如下： 1.2．1、 使用性能：乳白色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒熱塑性塑料。密度為0.91g/cm3,熔點(diǎn)165C,燃點(diǎn)5900C,彈性模量3500Mpa,不吸水,導(dǎo)熱性低,耐酸堿鹽腐蝕,有良好的絕緣性能,化學(xué)穩(wěn)定性和良好的物理機(jī)械性能及加工性能. 1.2.2加工性能： 1 磨擦系數(shù)低。 2 耐強(qiáng)酸或氧化性酸。 3 流動(dòng)性好。 4 結(jié)晶度高。 5不吸水。一般可不用干燥處理。 6 模具澆注系統(tǒng)以料流阻力小，進(jìn)料口小。 7 宜用螺桿式注塑機(jī)成型。 1.2．3物理熱性能如下表-3： 表3物理熱性能表 參數(shù) 密度（g/cm3） 熔點(diǎn)（） 收縮率 數(shù)值 0.91 165 0.6%-2% 表-3 2、注射機(jī)的選擇 2.1.制品的幾何屬性 利用AutoCAD按圖紙的尺寸要求畫(huà)出零件實(shí)體圖形，接著利用軟件“分析----模具分析——模型質(zhì)量屬性”可以查到該制品的幾何屬性為： 體積 = 3.6110586e+04 毫米^3 曲面面積 = 1.6286860e+04 毫米^2 密度 = 9.1000000e-10 公噸 毫米^3 質(zhì)量 = 3.2860634e-05 公噸 2.2.注射機(jī)的選用 2.2．1 注射量的計(jì)算 G≤ nG1+G2 n為型腔中的型腔數(shù),這里n=1。 G1每個(gè)制品的體積量?！? G2澆注系統(tǒng)的體積量，初步設(shè)澆注系統(tǒng)的體積量為30 cm3 Gmax為注塑機(jī)的最大澆注體積量 =（3.6110586+30）/0.8 = 42.01382325 cm3 2.2．2 由PP加工性能得，注塑機(jī)選螺桿式。 2.2．3 由PP加工性能，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-2得，其成型壓力為Pc=25MPa 2.2．4 鎖模力確定， 模具的額定鎖模力為: F≥ K*Pc*A A為塑料制品和澆注系統(tǒng)在分型面上總投影面積。（mm2） 利用AutoCAD，“分析---測(cè)量----面積”可以查到該制品的投影面積是： 制品投影面積=2304.91 mm2 澆注系統(tǒng)=300 mm2 塑料在分型面投影面積 A=2304.91+300 =2604.91 Pc是熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-2得 Pc=25MPa K為安全系數(shù)，常取K=1.1—1.2，這里取1.1 F=1.1*25*2604.91 =71.64(KN) 2.2．5 注射壓力 注射壓力是成型柱塞或螺桿施于料筒內(nèi)熔融塑料上的壓力。常取70～150 MPa。由塑料加工性能得注塑壓力為80—130 MPa.注射機(jī)的最大注射壓力要大于成型制品所需的注射壓力。 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-3，選用SX-ZY-125注塑機(jī)，參數(shù)如表-5 表-5 注塑機(jī)參數(shù)表為 螺桿直徑 mm 42 理論注射容積 cm3 125 注射壓力 MPa 119 鎖模力 KN 900 模板最大行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最小厚度 mm 200 拉桿內(nèi)間距(寬*高) mm 538×520 噴嘴球頭半徑 mm SR18 頂出形式 mm 中心距230 模具定位孔直徑 mm ?100 表-5 2.3. 模具閉合厚度的較核 模具閉合時(shí)厚度在注射機(jī)動(dòng)、定模板的最大閉合高度與最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式較核： Hmin ≤ Hm ≤ Hmax 式中 Hmin—注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm） Hm—模具閉合厚度（mm） Hmax—注射機(jī)允許最大模具厚度（mm） Hmax=最大模具厚度+模板最大行程其中 =600mm Hmin=200mm, Hmax =550mm, Hm=235mm . 故滿足要求。 3、成型零件設(shè)計(jì) 3.1. 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)模可以直接推出脫模。 3.1.1模具做成鑲件形式，因?yàn)轫敆U加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖-2 圖 2 動(dòng)模裝配結(jié)構(gòu)圖 3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖3 圖-3定模的裝配結(jié)構(gòu) 3.3. 型腔分型面設(shè)計(jì) 如何確定分型面，需要考慮的條件比較多。由于分型面受到塑件在模具中成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀和推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素影響，因此在選擇分型面時(shí)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理方案。選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： 1 分型面應(yīng)該選塑件外形最大輪廓處。 2 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一側(cè)。 3 保證塑件精度要求。 4 滿足塑件外觀質(zhì)量要求。 5 便于模具加工制造。 6 對(duì)成型面積影響。 7 對(duì)排氣效果的影響。 8 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 根據(jù)第1、2、5、6選擇以下的分型面，如圖-4 圖-4 分型面示意圖 圖-4 3.4. 成型零件工作尺寸計(jì)算 根據(jù)制品尺寸及其公差，查SJ1372標(biāo)準(zhǔn)（《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》），得制品的精度為5級(jí)。 由于模具制造允差和制品尺寸公差間存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系。查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.5-64，得模具的制造精度為IT9。 3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算 模具型腔內(nèi)徑計(jì)算公式： Dm=（D+DQ-3/4△） 式中 ： Dm --型腔的內(nèi)徑尺寸（mm）， z--模具制造公差，取z=（1/6～1/3）△， 塑件精度等級(jí)為5級(jí)，型腔尺寸精度為IT6，取1/3△ D-- 制品最大尺寸(mm)； Q-- 塑料平均收縮率1.3%，按經(jīng)驗(yàn)取1.2%； △--制品公差； 3/4--系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5～0.8之間，若制品偏差小則取大值，若制品偏差大則取小值。 D頂=（D+DQ-3/4△） = （91+91*0.015-3/4*0.22）+00。22=91.15+00.073 mm D基=（D+DQ-3/4△） = （72+72*0.015-3/4*0.2）+01/3*0.2=72.42+00.067 mm 3.4．2 型芯徑向尺寸的計(jì)算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定，與型腔徑向尺寸的原理是 一樣的，則分為兩個(gè)部分來(lái)計(jì)算： dm=（D1+DQ+3/4△） 式中： dm --型芯的外徑尺寸（mm）； D1 -- 制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)； 其余符號(hào)含義同型腔的計(jì)算公式。 D動(dòng)=（D1+DQ+3/4△） =(15+15*0.015+3/4*0.2)-01/3*0.2 =15.38-00.067 mm D定=（D1+DQ+3/4△） =(13.5+13.5*0.015+3/4*0.18)-01/3*0.18 =13.84-00.067 mm 3.4．3 型腔深度尺寸的計(jì)算 模具型腔深度尺寸是由制品高度尺寸所決定的，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差-△，型腔深度名義尺寸是最小尺寸，其公差為正偏差+δz。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以省去磨損量δc，在計(jì)算中取δz=△/3，加上制造偏差是： 7 HM =（h1+h1Q-2/3△） 式中 HM --型芯的外徑尺寸（mm）； h1 --制品高度最大尺寸（mm）。 制品高度最大尺寸是h1=24mm, △=0.64 , δz=△/4=0.16 HM1 =（h1+h1Q-2/3△） =(24+24*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=24.3+00.12mm HM2 =（h2+h2Q-2/3△） =(10.68+10.68*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=10.6+00.12mm 3.4．4 型芯高度尺寸計(jì)算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定的，假設(shè)制品深度尺寸H1是最小尺寸，其公差為正偏差+△。型芯高度尺寸是最大尺寸，其公差為正偏差-δz。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式： hM =（H1+H1Q+2/3△） 式中 ： hM --型芯高度尺寸（mm）； H1 --制品深度最小尺寸（mm）。 HM定 =（H1+H1Q+2/3△）=(10.38+10.38*0.015+2/3*0.36)=10.78-00.12 3.5. 型腔壁厚與底板厚度計(jì)算 要確定型腔壁厚的方法有計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。計(jì)算法有按強(qiáng)度、按剛度計(jì)算兩種。經(jīng)驗(yàn)有查圖法和查表法。目前經(jīng)驗(yàn)法應(yīng)用比較多，直接憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定模具 結(jié)構(gòu)尺寸。 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.5-78得知，鑲件壁厚取8mm，模套取15mm。 4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1．主流道設(shè)計(jì) 4.1．1主流道尺寸 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸的，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道，主流道出口端尺寸為12mm。 4.1．2主流道襯套的形式 主流道入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即是澆口套，便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。其尺寸如圖5： 4.1．3主流道襯套的固定 主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成整體式，主流道襯套見(jiàn)圖-5 8 4.2． 分流道設(shè)計(jì) 4.2．1分流道是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化和流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。所以分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地充到型腔中。 圖-5主流道襯套圖 圖5 在本設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇半圓形截面的分流道口。尺寸如圖-6 4.2．2分流道的表面粗糙度因?yàn)榉至鞯乐信c模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra ，并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，并有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 4.3.冷料井設(shè)計(jì) 冷料井設(shè)置在主流道的末端，直徑應(yīng)稍大于主流道直徑，冷料井可防止冷料進(jìn)入型腔而影響制品的質(zhì)量均勻性和外觀完美性。采用倒錐形頭拉料冷料井結(jié)構(gòu)。冷料井直徑取d3= 5mm。 4.4.澆口的設(shè)計(jì) 澆口稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小部分，卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。 4.4.1澆口的位置和尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后需進(jìn)一步修改澆口尺寸，不論采用哪種澆口，開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響比較大，所以合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同并影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芎屯獗恚欢ㄒJ(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： 1 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。 2 輸管盡量縮短流動(dòng)距離。 3 必須盡量減少熔接痕。 9 圖-6分流道截面圖 圖-6 圖-7 澆口尺寸圖 圖-7 4 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 5 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 6 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 7 考慮分子定向影響。 8 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 澆口的尺寸設(shè)計(jì)。參照《模具設(shè)計(jì)與制造》具體尺寸如圖7 4.5．排氣孔道的設(shè)計(jì) 排氣孔道的作用是把型腔與型芯周圍空間的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都具有排氣效果，已能滿足。 5、 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 制品推出是注射成型過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則： 10 5.1．頂出機(jī)構(gòu) 5.1．1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。 5.1．2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 5.1．3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過(guò)程中的各種力的作用，確保塑件能夠順利脫模。 5.1．4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)該盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面與非裝飾面，對(duì)于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 5.1．5合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位并保證不與其他模具零件相干擾。 分析：根據(jù)以上的原則，由于頂桿加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。 脫模力的計(jì)算 當(dāng)脫模開(kāi)始時(shí)，阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)的受力計(jì)算。 對(duì)于厚壁圓形件 其中：Q—脫模力（N） E—塑料的彈性模量，E=3.5*103MPa； u—泊桑比，PP取0.42； —塑料的平均收縮率，選用=1.2%； 11 L—塑料對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度（cm）； r—塑料型芯的平均半徑cm； k—系數(shù)，隨和變化，查表取k=3.18； f—制品與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常取f=0.1～0.2,取f=0.2 ∴ =15170N 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (1)推桿的長(zhǎng)度 頂出行程S頂=h凸+e 式中 e—頂出行程余量 h凸—型芯成型高度 已知h凸=52mm,e=5mm ∴S頂=57mm 頂桿選擇標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為125mm (2) 頂桿直徑 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計(jì)算出頂桿直徑： （m） 式中 d——頂桿直徑； ——安全系數(shù),常取=1.5； L——頂桿長(zhǎng)度； n——頂桿數(shù)目； =3.88mm 取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=6mm 頂桿直徑強(qiáng)度較核： 12 （MPa） 其中， ：頂桿所受應(yīng)力(Mpa); []：頂桿的材料的許用應(yīng)力(Mpa); 滿足條件。 查《模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》有D=12-0.2 ,L=90+2.0,S=5-0.05 設(shè)計(jì)的頂出機(jī)構(gòu)如圖-8 5.2復(fù)位機(jī)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)完成塑料制件頂出后，為了進(jìn)行下一次循環(huán)必須回復(fù)到初始位置。采用彈簧復(fù)位，彈簧在頂出板和動(dòng)模板之間，頂出塑料件時(shí)，彈簧被壓縮下去。合模時(shí)，只要注塑機(jī)的頂桿離開(kāi)模具頂板，彈簧的回復(fù)力將頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位。選用4根復(fù)位彈簧。分別套在兩根頂桿和兩根定位桿上。彈簧定位桿和頂桿安裝在同一固定定板上，頂桿工作端面與分型面齊平，低于動(dòng)模表面不大于0.05mm。 圖-8 頂出桿機(jī)構(gòu)圖 圖-8 5.3．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) A. 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向 因?qū)е饘?dǎo)向作用，不用考慮受壓力的作用，所以只需要保證導(dǎo)向就行了。 選?。褐蓖ㄐ停ˋ型）導(dǎo)柱，采用T8淬硬到HRC50～55。 B.導(dǎo)套 與導(dǎo)柱配合使用。 13 　圖-9 6、塑料模溫控系統(tǒng) 在注射工藝過(guò)程中，模具溫度將直接影響制品質(zhì)量和注射周期。對(duì)于任何塑料制品，模溫波動(dòng)大都是不利的。過(guò)高的模溫會(huì)使制品在脫模后發(fā)生變形。 延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，使生產(chǎn)率降低。過(guò)低的模溫會(huì)使降低塑料的流動(dòng)性，很難充滿型腔，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的溶接痕等缺陷。由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典查得PP在注射成型時(shí)所需的模溫是100-150度 。PP是要求較高的模溫，由于模具不斷的被注入熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自然散熱不能使其保持較低的溫度，所以必須加冷卻系統(tǒng)。 6.1．型腔上的冷卻 設(shè)計(jì)冷卻裝置的目的是為了防止塑件在脫模時(shí)發(fā)生變形，縮短成型周期和提高塑件質(zhì)量。模具冷卻劑用水。水冷，是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。水的熱容量大，成本低。 采用外連結(jié)直通式，是最簡(jiǎn)單的，用塑料管和水管接頭從外部連接，就可以連接成單路循環(huán)或多路循環(huán)的方式。 冷卻裝置開(kāi)設(shè)原則如下： 1． 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。 2． 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，將對(duì)塑件冷卻就越均勻。 3． 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，既水孔的排列和型腔形狀盡量相吻合，當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，厚壁處水孔應(yīng)該靠近型腔，距離要小，一般水孔邊離型腔距離不得小于10mm，則常用12~15mm。 4． 澆口處加強(qiáng)冷卻。熔融塑料填充型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)，溫度越低。因此澆口附近應(yīng)該加強(qiáng)冷卻，通入冷水，而在溫度較低的外側(cè)則只需要通過(guò)經(jīng)熱交換后的溫水就可以。 5． 降低入水與出水的溫差，如果入水和出水溫差太大，會(huì)使模具的溫度分布不均勻，尤其對(duì)流程很長(zhǎng)的大型塑件，料溫越流越低。為使整件的冷卻速度大致相同，可以改變冷卻孔排列的形式。 6． 將結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。 14 7． 縮大的塑件應(yīng)該沿其收縮方向開(kāi)設(shè)冷卻通道。冷卻流道的設(shè)計(jì)要考慮塑件的壁厚。塑件壁厚越大，則所需冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。 8． 冷卻水通道要以免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影響強(qiáng)度。 9． 保證冷卻通道不泄漏，密封性能好，以免在塑件上造成斑紋。 10． 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮盡量避免與模具結(jié)構(gòu)中其它部分的干涉現(xiàn)象，冷卻水通道開(kāi)設(shè)時(shí)，受到模具上各種孔（鑲塊接縫等）的結(jié)構(gòu)限制，要按理想情況設(shè)計(jì)是困難的。 11． 冷卻通道的進(jìn)口和出口接頭盡量不要高出模具外表面，既要埋入模板內(nèi)，以免模具在運(yùn)輸過(guò)程中造成損壞。 12． 冷卻水通道要易于加工和清理?？讖皆O(shè)計(jì)為8~12mm。 具體計(jì)算設(shè)計(jì)如下，假設(shè)熔融塑料產(chǎn)出的熱量全部傳給模具，其熱量為: n為每小時(shí)注射的次數(shù),由制品的成型條件得，每個(gè)周期大概為50S-160S取120S，每小時(shí)注射次數(shù)n=60*60*60/120=1800次。 m為每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次）。根據(jù)澆注系統(tǒng)估算 m大概為0.08千克/次。 C塑料的比熱容（）,查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-28得C=1759 熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（）。由制品的加工性能得：=90-120，這里取110。 制品脫模的溫度（），根據(jù)制品塑料的特性，取為模溫：=80 =7598880（J/h） 計(jì)算用水量 　　　　?。╧g/s） M通過(guò)模具的冷卻水的質(zhì)量（kg）。 為模具單位時(shí)間內(nèi)積累的熱量(J/h)。 為導(dǎo)熱系數(shù)()，查模具設(shè)計(jì)與制造表8-28得=829。 為進(jìn)水溫度（），這里取100。 為出水溫度（。），比脫模溫度要低，取50。 =183kg 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速成與水管直徑d的關(guān)系，則確定模具冷卻水管道的直徑d. 15 M為冷卻水的質(zhì)量（kg）. 為管道內(nèi)冷卻水的流速，取(0.8-2.5m/s)這里取2.3m/s. 為水的密度（kg/）. =10.6mm L圓整，d=10mm. 由于型腔尺寸比較小，所以把冷卻系統(tǒng)設(shè)在模板中。 7、模具的試模與修模 試模中獲得的樣件是對(duì)模具整體質(zhì)量的一個(gè)全面反映。檢驗(yàn)樣件來(lái)修正和驗(yàn)收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。起初，在初次試模中我們最常遇到的問(wèn)題是根本得不到完整的樣件，常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，甚至因流道粘著制品被破壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。 7.1. 粘著模腔 制品粘著在模腔上，指塑件在模具開(kāi)啟后，與設(shè)計(jì)意圖相反，離開(kāi)型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機(jī)構(gòu)失效，制品無(wú)法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： （1） 注射保壓和注射高壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以造成過(guò)量充模。 （2） 注射壓力過(guò)高，或注射保壓壓力過(guò)高。 （3） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （4） 冷卻時(shí)間過(guò)短，物料未能固化。 （5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過(guò)損傷性沖擊，增加脫模阻力。 7.2. 粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成過(guò)量充模，尤其成型芯上有加強(qiáng)筋槽的制品，情況更為明顯。 （2） 可能存在不利脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn)。 （3） 模腔溫度過(guò)高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。 （4） 冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，制件在模芯上收縮量大。 （5） 機(jī)筒與噴嘴溫度過(guò)高，不利于在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固化。 7.3. 粘著主流道 （1） 閉模時(shí)間太短，使主流道物料來(lái)不及充分收縮。 （2） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達(dá)到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜. （3） 主流道拉料桿不能正常工作。 16 （4） 料道徑向尺寸相對(duì)制品壁厚過(guò)大，冷卻時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成料道物料的固化。 （5） 主流道襯套區(qū)域溫度過(guò)高，無(wú)冷卻控制，不允許物料充分收縮。 一旦發(fā)生上述情況，先要設(shè)法將制品取出模腔，不惜破壞制件，保護(hù)模具成型部位不受損傷。仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面對(duì)注射工藝進(jìn)行合理調(diào)整；另一方面要對(duì)模具成型部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，直到認(rèn)為達(dá)到要求，方可進(jìn)行二次注射。 7.4. 成型缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí)，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來(lái)著手修正，逐個(gè)排除，逐步改進(jìn)，則可得到理想的樣件。下面就對(duì)度模中常見(jiàn)的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析。 （1） 注射填充不足 所謂填充不足指在足夠大的壓力，足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見(jiàn)，其主要原因有： a. 熔料流動(dòng)阻力過(guò)大 這主要有下列原因：主流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動(dòng)。盡量采用整圓形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動(dòng)性能不佳，制品壁厚過(guò)薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理的安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 c. 鎖模力不足 因注射時(shí)動(dòng)模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料，應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 （2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 和第一項(xiàng)相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺的存在，其主要原因有： a. 模具局部配合不佳 b. 模板翹曲變形 c. 注射過(guò)量 d. 鎖模力不足 e. 流動(dòng)性過(guò)好 （3） 制件尺寸不準(zhǔn)確 初次試模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸和設(shè)計(jì)要求尺寸相差較大。這時(shí)不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。 a. 尺寸變大 注射壓力過(guò)高，保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。此條件下產(chǎn)生了過(guò)量充模，收縮率趨向小值，使制件的實(shí)際尺寸偏大；模溫較低，事實(shí)上熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小 17 值。這時(shí)要繼續(xù)注射，提高模具溫度，降低注射壓力，縮短保壓時(shí)間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時(shí)間不足，制在冷卻后收縮率偏大，會(huì)使制件尺寸變??；模溫過(guò)高，制件從模腔取出時(shí)，體積收縮量大，尺寸偏小，此時(shí)調(diào)整工藝條件即可。通過(guò)調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸變化，可以改變制件相互配合的松緊程度，但很難改變公稱尺寸。 18 致謝 致 謝 首先，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，給予我提供幫助的同學(xué)，謝謝他們給我正確的理論知識(shí)。 最后，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，給我指導(dǎo)的程洋老師，謝謝她耐心的指導(dǎo)以及不厭其煩的糾正。還要感謝所有教導(dǎo)過(guò)我的老師，是他們?yōu)槲夷軌蛲瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 衷心感謝他們對(duì)我的關(guān)懷和指導(dǎo) 19 參考文獻(xiàn) 1. 洪鐘德.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004. 2. 黨根茂.駱志斌等.模具設(shè)計(jì)與制造. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004。 3. 李志剛.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典. 2003. 4. 黃毅宏.模具制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 5. 曾志新，呂明機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2003. 6. 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