注射模CAD设计说明书.doc

毕业设计说明书设计题目: 注射模cad 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2009目 次1、前言12、设计课题13、塑件及材料分析33.1塑件形状分析33.2材料分析33.3塑件正投影面积，体积及质量计算34、拟定的成型工艺44.1制品的成型工艺54.2制品的成型参数55、型腔数目的确定66、型腔布局67分型面与排气系统设计77.1分型面的选择77.2排气系统设计88、浇注系统的设计98.1主流道的设计98.2冷料穴设计108.3分流道设计118.4浇口设计129成型零件设计 139.1型芯和成型杆设计139.2凹模径向尺寸的计算149.3凹模壁厚计算1510、导向与定位机构设计1611、脱模机构设计1712、模温调节与冷却系统的设计1912.1模温对塑件质量的影响2012.2模温对生产效率的影响2012.3冷却时间的确定2012.4冷却系统设计2113、注射模与注射机的关系2313.1注射压力的校核2313.2锁模力的校核2413.3安装部分相关尺寸校核2514、模具转配草图及工作原理2614.1模具装配草图2614.2模具工作原理26设计总结28致谢29参考资料301、前言这次设计的是有关塑料模的研究，以我们日常生活中最常见的把手封条为塑件设计一个塑料模，这样会加深我们对这方面知识的认识，在设计的前期，我们要做相关知识的准备，比如到注塑模具厂实地考察，了解注射机的型号，性能以及种类等，并对本课题的设计方案做出3套以上进行分析对比，以确定最优方案。通过毕业设计，巩固和深化我们这三年里所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们综合应用的能力。通过毕业设计，树立实践工程的观点和正确的设计思想，获得解决专业范围内工程技术的相关经验、培养解决问题的能力。通过毕业设计，训练和提高我们的设计技能，包括搜集资料、学习资料和应用资料的能力；查阅设计手册和有关参考文献的技能；设计计算、绘图及编写技术文件的能力。该毕业设计的题目是注射模cad的设计，既是对本专业知识的综合考查，是大学阶段教学的最后一个环节。此次毕业设计把大学几年所有本专业的各种基础知识以及相关专业知识进行系统的综合运用，也是对各种理论知识、实践经验进行巩固和提高，在设计中进一步提高自己的综合素质的一个过程。由于本人能力有限，此次设计中难免有许多缺点和不足之处，望老师批评指正。2、设计课题把手封条注射模（图1）图1把手封条注射模3、塑件及材料分析3.1 塑件形状分析此塑件结构比较简单，外观光滑，只是制品的凹槽涉及到的脱模必须是两次顶出，塑件上有四条槽。3.2 材料分析材料选用pe，是聚乙烯的简写，是由乙烯聚合而成的的聚合物，作为塑料使用时，其平均相对分子质量要在1万以上。根据聚合物条件不同，实际平均相对分子质量可从1万到几百万不等。生成的pe乙烯单体大部分是由石油裂解得到。聚乙烯是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格较低，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同性能要求，因此它从问世以来发展很快，是目前产量最大的树脂品种，用途极广泛。pe材料的性能特点:质软,机械性能差,表面硬度低,化学稳定性好,但不耐强氧化剂,耐水性好pe的成型特点:成型前不可预热,收缩大,易变形,冷却时间长,成型效率不高,塑件有浅侧凹可强制脱模。pe材料在模具设计时应注意的事项:浇注系统应尽快保证充型,须设冷却系统,使用温度一般为800c。pe材料的品种多，根据塑件的要求及特点，我们选用低密度聚乙烯来作为注塑材料。pe材料的品种很多，在此低密度聚乙烯（ldpe）作为塑件的注塑材料。ldpe是在高温和特别高的压力下通过典型的自由基聚合过程得到的。早在20世纪40年代初，ldpe已用于电线包覆，是pe家族中最早出现的产品。ldpe综合了许多优良的性能，如透明性、封合性、易于加工，是当今聚合物工业中应用最广泛的材料之一。ldpe通常可采用管式和釜式反应器两种生产工艺制备，聚合时压力为（150350）mpa，聚合温度在150260之间，并加入适量的引发剂。与其他工艺过程得到的线性pe不同，高压自由基聚合历程易发生链转移，得到的聚合物存在大量的支链结构，这种结构使ldpe具有透明、柔顺，易于挤出等特定性能。通过控制平均相对分子质量（mw）、结晶度和相对分子质量分布（mwd），可以是ldpe树脂获得多种应用。聚合物的平均相对分子质量是用组成聚合物的所有分子链的平均尺寸来表达的，为方便起见，在塑料工业中采用熔体流动速率（mfr）作为平均相对分子质量的量度，mfr的单位为g/10min，mfr的值与平均相对分子质量的大小成反比。ldpe的结晶度与树脂中的短支链的含量有关，结晶度通常为30%40%，结晶度的提高是ldpe的刚性、耐化学药品性、阻隔性、拉伸强度和耐热性增加。而冲击强度、撕裂强度和耐应力开裂性能降低。3.3 塑件正投影面积，体积及质量计算 根据塑件如图2，可算出体积及质量图2 塑件如图2所示，可把塑件分成几个部分来计算，具体计算如下： 塑件有4个槽，把相对的两个槽合起来计算就相当与计算一个圆住的体积根据图纸可以知道塑件的体积等于上端长方体的体积加上下端长方体的体积减掉凸模所形成的凹槽再减掉两个圆柱的体积： 设：上端长方体的体积为v上则 v上=18x1.7x70=2142mm3 下端长方体的体积为v下 v下=15x67x（7.7-1.7）=6030mm3 凹槽的体积v凹=(15x1.7x2)x(7.7-1.7)x(67-1.7x2) =4426.56mm3 根据图中所示,可设一个圆柱的长为l1=64mm体积为v1 另一个取l2=12mm体积为v2 v1=rl1=3.14x0.62x64=7.2345mm3 v2=rl2=3.14x0.62x12=1.35648mm3v1+v2=7.23456+1.35648=8.59mm3 v总=2142+(6030-4426.56)-8.59=3746.49mm3因为pe材料选用的是底密度乙烯,所以密度=0.91g/cm m总=3746.49x10-3x0.91=3.4g4、拟定的成型工艺4.1制品的成型方法热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料pe，可用注射成型。4.2制品的成型参数根据制品结构特点及选定的原料pe，可拟定如下工艺参数。 塑料名称： pe 密度（g/cm）： 0.9100.925 计算收缩率（%）：0.30.8 预热温度（）： 7080 预热时间（h）： 12 料筒温度（） 前段 170200 后段 140160 模具温度（）： 3555 注射压力（mpa）：60100 成型时间（s）： 注射时间 1560 高压时间 03冷却时间 2090 总周期 50160适应注射机类型： 柱塞式 5、型腔数目确定型腔数目的确定主要参考以下几点 来确定（1）根据经济性确定型腔数目:根据总成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。（2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法。（3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,在磨具中每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个。（4）由于塑件的构造比较简单,只是四周多了四个槽,并可以使用限位杆来实行强制脱模,磨具本身的结构也很简单,塑件的质量也很轻,故可以用一模两腔注射成型。同时根据塑件体积v=3746.79mm，初步确定注射机为sz-40/32。注射机各参数如下：项目 sz-40/32结构形式 立式理论注射容量（cm） 40螺杆直径（mm） 24注射压力（mpa） 150注射速率（g/s）塑化能力（kg/h）螺杆转速（r/min）锁模力（kn） 320拉杆内向距（mm） 205移模行程（mm） 160最大模具厚度（mm） 160最小模具厚度（mm） 130模具定位孔直径模具定位孔直径（mm）喷嘴球半径（mm） 10喷嘴口孔径（mm） 36、型腔布局由于塑件比较简单，而且比较小，直线形分布。为提高生产效率，可以采用一模两腔的方法（图3）。 图3 型腔布局7、分型面与排气系统设计7.1分型面选择选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。选择时应遵行如下原则：1）复合塑件脱模。为使塑件能从模内取去，分型面的位置应设在塑件断面尺寸大的部位。2）确保塑件质量。分型面应不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量。3）有利于塑件脱模。由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。4）考虑侧向轴拔距。一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。5）锁紧模具的要求。侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。6）有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排气。7）模具零件易于加工。选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。根据以上分型面选择原则及塑件本身的特点，确定为一次分型（如图4）图4 分型面的选择7.2排气系统设计当排气不良时将在塑件上形成气泡，银文，云雾，接缝，使表面轮廓不清，甚至冲模不满；严重时在塑件表面产生焦痕；降低冲模速度，影响成型周期；形成断续注射，减低生产效率。因此我们一般用以下的几种排气方法：1）排气槽排气 对于成型大中型塑件的模具，需排住的气体量多，通常都应开设排气槽。2）分型面排气 对于小型模具，可利用分型面间隙排气，但分型面须位于容体流动末端。3）拼镶件缝隙排气 对于组合的凹模或型芯，可利用其拼合的缝隙排气。4）推杆间隙排气 利用推杆与模板或型芯的配合间隙排气。5）粉末烧结合金块排气。6）排气井排气 在塑料熔体汇合处的外侧，设置一个空穴，使气体排入其中，也可以获得良好的排气效果。7）强制性排气 在封闭气体的部位，设置排气杆。8、浇注系统的设计浇注系统设计是注射 模设计的一个重要环节，它 对注射成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响。设计时须遵循如下原则：1结合型腔布局考虑，应注意以下三点：1）尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。2）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。3）型腔排列要尽量可能紧凑，以减少模具外形尺寸。2热量及压力损失要小 为此浇注系统流程应尽量短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低。3确保均衡进料 尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。4塑料耗量要少 在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量要小，以减少塑料的耗量。5消除冷料 浇注系统应能捕集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件的质量。6排气良好 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。7防止塑件出现缺陷 避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。8塑件外观质量 根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。9生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成形周期短，效率高。8.1主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度，其设计要点为：1）主流道圆锥角为a=2060，对流动性差的可取3060，内壁粗糙度为ra0.63m.2）主流道大端成圆角，半径r=13mm，以减小料转向过度时的阻力。3）在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响流体的顺利充型。4）对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，主流道衬套与定模板采用h7/m6过度配合与定位圈的配合采用h9/f9间隙配合。5）主流道衬套一般选用t8 t10制造，热处理强度为5256hrc.根据“常用塑料直浇口尺寸”表，选主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸d=4mm，浇口套始端半径r=机床喷嘴小经d +（0.51）=10+(0.51)=11mm，半锥角a=2。其长度尺寸取l=40mm，其余尺寸见图5。主流道内壁粗造度ra=0.63，抛光时要沿轴向进行。根据主流道尺寸，可求出主流道体积： v主=1/3l（r+rr+r） =1/3x3.14x40（1.252+1.25x2+4）= 0.334cm 图5 主流道衬套8.2冷料穴设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”防止“冷料”进入行腔而影响塑件质量；开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。其类型可分为四大类（1）底部带有推杆的冷料穴 这类冷料穴的底部由一跟推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此他常于推杆或推管脱模机构连用。（2）底部带有拉料杆的冷料穴 这类冷料穴的底部有一根拉料杆构成，拉料杆装于型芯固定板上，因此它不随脱模机构运动。（3）底部无杆的冷料穴 对于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件与流道凝料取出，冷料穴底部不必设计杆件。（4）分流道冷料穴 当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。 8.3分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多行腔模具一定设置分流道 ，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。由于模具有四条分流道，要从行腔侧面注入，分流道应是侧浇，设计成圆形并四周交叉分布，这样效率比较高。因为塑件的壁厚为1.73mm，质量3.4200g，所以可以根据公式 d=0.2654w1/2l1/4来计算 d 分流道的直径（mm） w 塑件的质量 （g） l 分流道的长度 （mm）因为型腔为一模四腔按圆周均匀分布，两个小型腔的最小直线距离在7mm8mm，在这里取8mm，这样计算分流道长度为15mm(图6).图6分流道其直径尺寸可按下列经验公式确定：把w=3.4mm和l=15mm带入上式得： d=0.2654x3.4x15=0.96mm分流道直径d=0.96mm,不符合直径限于3.29.5mm条件。应取5mm8.4浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其形状、位置、尺寸对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：（1）行腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口凝料；（3）对于多行腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单行腔模具，用以控制熔接缝的位置。浇口截面面积通常为分流道截面面积的0.030.09。浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口长度为0.52mm左右，浇口具体尺寸一般根据经验确定。在这我们取限制性浇口中的侧浇口，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便调整充模时的剪切速度和浇口封闭时间，因而也称为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精密加工。浇口截面积通常为分流道截面积的0.030.09。s浇=s分（0.030.09）=x32x0.09=d浇则d浇=3x0.3=0.9浇口长度一般取0.52mm，取l=1mm（图7）。 图7 浇口9、成型零件设计由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以下一些性能:1:必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压，2:有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理，使其硬度达到hrc40以上3:对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢处理4:材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗造度应在ra0.4以下5:切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好6:熔焊性能要好,以便修理7:成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为h8h10，轴类零件为h7h10。9.1型芯和成型杆设计 因为把手封条注塑模本身比较简单,只是塑件四周有凹槽,因此不容易脱模,为了便于脱模,把型芯和成型杆单独制作,然后将成型杆嵌入型芯中,使之成为型芯的一部分,并能单独做为顶杆,以便方便于第二次和限位杆配合脱模（图8）。图8 型芯和成型杆设计确定型芯尺寸： lm=ls（1+s）+ 3/4 0 -z把ls=11.6，收缩率取s=0.009，精度等级系数取 =0.72， z=/3=0.24带入上式得： lm=11.6(1+0.009)+0.75x0.72 0 -z=12.20-0.24mm型芯的工作高度尺寸： hm=hs（1+s）+2/3 x 0 -z把hs=6，收缩率s=0.009,=0.56， z=/3=0.18带入上式得hm=6x1.009+2/3 x 0.560-0.18=6.4 0-0.18mm9.2凹模径向尺寸的计算凹模用于成型塑件的外表面，按起结构的不同，可分为6种1：整体式凹模2：整体嵌入式凹模3：局部镶嵌式凹模4：大面积镶嵌式凹模5：四壁拼合式凹模6：拼块式凹模。塑件本身比较简单，应根据塑件的结构和尺寸来确定凹模的尺寸和形状.径向尺寸计算： dm=ds（1+s）- 3/4 +0 把d1m=18 d2m =15 s=0.009，=0.30 z=/3=0.1 d1m=18x1.009-0.75 x 0.30+0.1=17.940+0.1mm d2m=15x1.009-0.75 x 0.30+0.1= 14.910+0.1mm凹模套的高度尺寸： hm=hs（1+s）-2/3 x +z 0 把h1m=7.7，h2m=1.7，h3m=6，s=0.009，1=0.64，2=0.42，3=0.56，z=/3依次带入上式得： h1m=7.7x1.009-2/3 x 0.640+0.21=7.340+0.21mm h2m=1.7x1.009-2/3 x 0.420+0.42=1.440+0.21mm h3m=6x1.009-2/3 x 0.560+0.56=5.680+0.56mm9.3凹模壁厚计算在注射过程中，凹模套承受塑料熔体的高压作用，因此模具的凹模套应该有足够的强度。凹模套强度不足将发生塑件变形，甚至破裂；刚度不足将产生过大弹性变形，导致凹模套向外膨胀，并产生溢料间隙。型腔壁厚计算应以最大型腔压力为准。一副模具要能正常生产，即不允许行腔强度不足，也不允许其刚度不足，因此行腔壁厚应该同时考虑其强度条件和刚度条件。据分析，大尺寸行腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算，小尺寸行腔，在发生大的弹性变形前，其内应力已超过许用应力，因此强度不足是主要矛盾，应按强度计算 按刚度计算为： s最小0.31l1（apl1/ea）1/3mm e 模具材料的弹性模量（mpa），碳钢为2.1x10 5 mpa p 型腔压力，一般取2545mpa a 型腔侧壁全高度mm l1型腔长边长度mma型腔侧壁受压高度mm 刚度条件，即许用变形量（mm），由表1可查 模具材料的许用应力（mpa），一般取1.8x10 3 2.2x10 3 mpa表1 许用变形量粘度特性塑料品种值的许用范围（mm）高粘度pc、ppo、psf、hpvc0.060.08低粘度pa、pe、pp、pom0.0250.0410、导向与定位机构设计1、为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。2、导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。 3、一般导柱滑动部分的配合形式按h8/f8，导柱和导套固定部分配合按h7/k6，导套外径的配合按h7/k6。 4、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。 5、导柱的直径应根据模具大小而定，可参考标准模架数据选取。一次分型导向机构设计：导柱固定在固定模板上，与固定模板为h7/m6的过渡配合。导柱直径参考标准，取d=12mm，导柱头部做成半圆形。 导柱长度与主流导长度点浇口长度以及塑件长度等有关。 lg= l型芯固板+l型腔固板+l支撑板+68 =20+35+68 =63mm 导柱和导套配合如图9图9 导柱和导套配合11、脱模机构设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成模具脱模。脱模机构设计应遵循下述原则：1.塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。2.防止塑件结构变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所部位，有针对性的选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。3.力求良好的塑件外观，在选择顶相互位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题。4.结构合理可靠，脱模结构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且有足够的强度和刚度。依据以上脱模机构设计原则及模具自身特点（如多小型芯、形状复杂等），当顶杆将制品从型芯上顶出，型腔板嵌在制品凹槽内而一道移动，当型芯完全抽出后，限位杆被拖板挡住，型腔板停止移动，制品从型腔板中强制脱出。脱模力的计算：f脱=ff正=paf-摩擦系数，一般取0.151f 正 因塑件收缩对型芯产生的正压力（即包紧力）：p 塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力），一般p812mpa，薄件取小值，厚件取大值；a 塑件包紧型芯的侧面积（mm）对与不通孔的壳体塑件脱模时，还需要克服大气压力造成的阻力f阻，其值为 f阻=0.1a1（a1为型芯端面面积mm）故总的脱模力为： f总脱=f1脱+f阻=pa+0.1a1=10x（67-1.7x2）x6x2+（15-1.7x2）x6x2+0.1x737.76=9024+73.77=9097.77n=9.1kn 由于所设计的是两个型腔，所需要的脱模离为9097.77x2=18195.54=18.2kn型芯推杆长度尺寸：l1=l推杆固板+l型芯固板+l型腔固板+l支撑板+33-1.7 =10+16+16+20+33-1.7 =93.3mm推杆径向尺寸：圆形推杆的直径可由欧拉公式简化得： d=k（l2f脱/ne）1/4 式中d推杆直径（mm） l推杆长度（mm） f脱塑件脱模力（n） e推杆材料的弹性模量（mpa）一般取2.1x105 n推杆的数量 取8 k安系数，取k=1.5 d=1.5（93.32 x18195.54/8x 2.1x105）1/4 =4.7mm 推杆直径确定后，还应进行强度效核，其计算式为： d 4 f脱/n 材料的许用应力（mpa），一般取1.8x10 3 2.2x10 3 mpa 4x18195.54/8x3.14x2.2x10 3 =1.32mm 推杆的直径4.71.32 可以应用，推杆与型芯的配合如图10所示： 图10 推杆与型芯的配合复位杆（图11）长度尺寸：l4=l顶杆固定板+l支撑板+l塑型腔板+l型芯板+33 =10+20+32+33 =95mm 图11 复位杆复位杆径向尺寸参考标准见尺寸，取d=6mm。12、 模温调节与冷却系统设计12.1模温对塑件质量的影响热塑性塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适当的温度，模温对塑件质量的影响主要表现在下面的六个方面：1）改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2）成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3）塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4）尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。5）力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使用高模温，可使其应力开裂大大的降低。6）外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。12.2模温对生产效率的影响就注射成形过程讲，可把模具看成为热交换器。塑料熔体凝固时释放出的热量中约有5以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95由模具的冷却介质（一般是水）带走。因此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的2/3至4/5，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。故在设计过程中冷却时间应适当控制。12.3冷却时间的确定在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满欣腔起的可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一段时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定强度和刚度为准。这段冷却时间一般占整个注射生产周期的80。下式可计算： t=s/.a ln4/ . （ts-tm）/（te-tm） a 塑件热扩散系数（m/s） 由课本可查表得低密度聚乙烯 的a值为6.2x10-4 s 制品壁厚（mm） t= 1.72/x6.2x10-4 /360 x 4/ x （200-50）/（100-50） =5.112.4冷却系统设计一般注射模具内的塑料熔体温度为200度左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60度以下，所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率1）冷却系统的设计原则： 1、 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。2、 冷却水孔的数量约多，孔径约大，则对塑件的冷却效果约均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的12倍（常位1215mm），冷却水孔中心距约为水孔直径的35倍，水孔直径约为812mm。3、 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于10mm。4、 浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却。即冷却水从浇口附近流入。5、 应降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温差不大于5。6、 合理选择冷却水道的形式。对于收缩大的塑件（入聚乙烯）应沿收缩方向开设冷却水孔。7、 合理确定冷却水管的接头的位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具的同一侧。8、 冷却系统的水道应尽量避免与模具上其它机构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。9、 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。最好在进口和出口处分别打出标志，如“in”（进口）和“out”（出口）等。2）冷却系统的计算：通常对于中小型模具以及对塑件制品要求不太严格时，一般可忽略空气对流，辐射以及与注射机接触传走的热量，同时也忽略高温喷嘴头向模具的接触传给型腔的热。所谓简单计算就是以塑料熔体释放出的热量q为总热量，全部由冷却介质传走。1、计算单位时间内从型腔中散发出的总热量（q总=q1）：1）计算每次需要的注射量（kg或cm） g=ng件+g浇 n=2 =3.4x10-3x2+0.334x0.91x10-3 =0.007kg2）确定生产周期（s） t=t注 + t冷 + t脱 =60s（式中数值查表得）3）求使用的塑料单位热流量qs（kj/kg）查表得ldpe单位热流量 590690 kj/kg4）求每小时需要注射的次数 n=3600/60=60次5）求每小时的注射量（kg/h） w=n.g =60x0.007 =0.42kg/h6）求从型腔内发出的总热量（kj/h） q总=q1=n.g.qs=w.qs=0.42 x 600=252 kj/h2、求冷水的体积流量（m/min） v=q.v=q/60 / 1.c1（t出 t进）式中，为水密度 10kg/m，c1为水的比热熔 c1=4.187j/（kg.），t出为水管出口设定温度，t进为水管进口设定温度，实验表明1/3的热量是凹模带走，其余2/3有型芯带走，也有资料说前者带走40%而后者带走60%。q实为凹模带走的热量，但在这里是以简单的计算公式来计算q的总量，因此也把q凹模带走的热量当做q总量（kj/h）取t=t进-t出=5 q.v=1/3 x 252/60 / 10x4.187x5 =6.67x10-3 m/min如表2所示，冷却水管的最低流速是1.32v（m/s）冷却水管的的直径应该是10mm表2 冷却水管的流速冷却水管直径d（mm）最低流速v（m/s）冷却水体积流量v（m/min81.665.0 x 10-3101.326.2 x 10-3121.107.4 x 10-3150.879.2 x 10-3200.6612.4 x 10-313、注射模与注射机的关系注射机选定为sz-40/3213.1注射压力的校核根据经验，成型所需注射压力大致如下：1：塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力通常选为70mpa。2：塑料熔体粘度较底，塑件形状一般，精度要求一般者，选为70100mpa。3：塑料熔体一般具有中等粘度（改性ps，pe等）塑件形状一般，有一定精度要求，选为70140mpa。4：塑料熔体具有较高粘度，塑件壁厚，尺寸大，或厚壁不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所选大约在140180mpa。校核所选用注射机的公称压力p公能否满足塑件成型所需要的注射压p0，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定，塑件的壁厚为中等壁厚件为100120具体可参考表3（通常要求p公p0）；查表3得 p0=120150，即 p0 150聚酰胺9010110114014013.2锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，既： f锁f胀=a分.p型 式中，f锁注射机的额定锁模力（n）； p型模具型腔内塑料熔体平均压力（mpa），一般为注射机压力的0.30.65倍，通常为2040mpa；a分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm）。 将p型=35mpa，a分=5274.24 mm带入上式，得： f锁=35x5274.24=n =184.6knf胀。12.3开模行程与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离，用h表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程s。由于是单分型面，所以根据下面的公式计算： s机h=h1+h2+（510）mm 式中， h1塑件推出距离（也可作为凸模高度）（mm）； h2包括浇注系统在内的塑件高度（mm）； h所需塑件开模行程（mm）。 将各值带入上式，得： h=6+47.7+10 =63.7mmh。13.3安装部分相关尺寸校核模具与注射机安装部位的的相关尺寸主要有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、拉杆间距、最大模具厚度与最小模具厚度以及模具与注射机的安装关系。1)喷嘴尺寸：注射机的喷嘴与模具的浇口套（主流道衬套）关系主要有：主流道始端的球面半径r应比注射机喷嘴头球面半径r0大12mm；主流道小端直径d应比喷嘴直径d0大0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。r=11mm，r0=10mm。即 r-r0=11-10=1mm0.51mm 2）定位圈与注射机固定板的关系：模具定模座板上的定位圈要求与主流道同心，并与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度，对小型模具为810mm，对大模具为1015mm。此外，对中、小型模具一般只在定模座板上设定位圈，而对大型模具，可在动模座板、定模座板上同时设定位圈。 h=8mm810mm3)模板规格与拉杆间距的关系：模具的安装有两种方式，即从注射机上方直接吊装入机内进行安装，或先吊到侧面再由侧面推入机内安装。而模具的外形尺寸受到拉杆间距的限制，因以重视。4）注射机拉杆间距为 205x205mm ，模具的外形尺寸为 190x190mm。5）模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之间关系应满足： hminhmhmax 而 hmax= hmin+h 式中，hm模具闭合后总厚度（mm）； hmax注射机允许的最大模具厚度（mm）； hmin注射机允许的最小模具厚度（mm）； h注射机在模具厚度方向的调节量（mm）。当 hm hmax时，则模具无法闭合，尤其是机械液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直。 hm=155mm，hmax=160m