关 键 词：

储物箱 注射 设计

资源描述：

储物箱注射模设计,储物箱,注射,设计

内容简介：

湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理工学部 学生姓名刘 鑫学 号200841914418年级专业及班级2008 级 机械设计制造及其自动化专业 （ 四 ）班指导教师姓名董 亮指导教师职称副教授毕业论文题目储物箱注射模设计毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题1.熟悉课题，收集借阅有关资料2.计算塑件的体积和重量3.注射模的部分结构设计4.模具设计的部分有关计算1.塑件成型工艺性分析2.塑件注射工艺参数的确定3.注射模的结构设计4.NC加工轨迹及G代码指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 储物箱注射模设计THE DESIGN OF INJECTION MOULD FOR STORAGE BOX学生姓名:刘 鑫学 号:200841914418年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化(4)班指导老师及职称：董亮 副教授 学 部：理工学部湖南长沙提交日期：2012年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言11.1 塑料模具研究的意义2 1.2 国内外研究及其发展趋势22 塑件成型工艺性分析3 2.1 塑件分析3 2.2 塑件的结构及成型工艺分析3 2.2.1 结构分析4 2.2.2 成型工艺分析4 2.3 热塑性塑料的注射过程及工艺参数4 2.3.1 注射成型过程4 2.3.2 注射过程4 2.3.4 塑件的后处理5 2.3.5 聚丙烯的注射工艺参数53 模具结构形式的确定6 3.1 分型面位置的确定6 3.2 型腔数量的确定6 3.3 浇注系统形式的确定6 3.3.1 浇口形式的确定6 3.3.2 浇口数量的确定6 3.4 推出机构的确定7 3.5 抽芯机构的确定7 3.6 选择模架74 模具设计及其理论计算8 4.1 热流道系统的计算和结构尺寸的确定8 4.1.1 流道系统尺寸的确定8 4.1.2 热流道板结构设计9 4.2 注射机型号的确定12 4.3 温度调节系统的设计14 4.3.1 冷却系统14 4.3.2 冷却系统的计算14 4.3.3 凸凹模加热计算16 4.4 排气系统设计16 4.5 脱模推出机构的设计17 4.5.1 压缩空气顶出的基本要求18 4.5.2 顶出方式18 4.5.3 脱模力的计算18 4.5.4 定模脱模力20 4.6 成型零件设计20 4.7 安装尺寸的校核21 4.8 典型零件的制造工艺21 4.8.1 型腔的加工工艺21 4.8.2 凸模的加工工艺22 4.9 模具工作过程225 结论23参考文献 23致谢 23附录24储物箱注射模设计学 生：刘鑫指导老师：董亮(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128) 摘 要：本文主要内容是通过分析储物箱的工艺特点，详细介绍了储物箱的结构设计和模具设计的过程以及要点，设计包括了储物箱的塑件结构的设计方法，分型面外置的选择，模具型腔数目的确定和模架的选择，以及模具分型面和推出结构等设计过程。整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的成型工艺和质量。 关键词：储物箱；塑料模具；注射模；分型面The Design of Injection Mould for Storage BoxStudent: Liu XingTutor: Dong Liang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：This paper is mainly introduced the progress and the main points of the locker structure design and the die design through the analysis of the technology of the storage box. It includes the design method of the plastic structure parts of the locker,the selection of the external parting surface , confirming the number of mold cavity and choosing formwork,and the design process of mold parting surface and push mechanism.The whole design process illustrates that the mold can fulfill the requirements of molding process and quality of the plastic parts.Keywords：Storage;mould of plastics;injection mould;parting line 1 前言1.1 塑料模具研究的意义塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注射模具是其中发展最快的的种类。因此，研究注射模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大的意义。模具行业是制造业的重要组成部分，也是国民经济的基础工业。受到政府和企业的高度重视，具有广阔的前景。通过本次设计可以使我掌握注射模的模具结构机构的设计，对CAD，PRO/E等一系列软件的应用熟练，让我们能更快适应生产工作。培养自己综合运用所学基础和专业基本理论、基本方法分析和解决测量与控制及其它相关工程实际问题的能力，在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业、等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经一个国家制造业水平的重要标志之一。1.2 国内外研究现状及发展趋势 我国在注塑模CAD技术开发研究与应用方面起步较晚。从20世纪80年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模CAD系统。同时，某些高等学校和科研院所也开始了注塑模CAD系统的研制与开发工作，我国注塑模CAD/CAE/CAM研究始于07年代末，发展较为迅速多年来,我国对注塑模设计制造技术及其CAD的开发应用十分重视，在“八五”期间,由北京航空航天大学、华中理工大学、四川联合大学等单位联合进行了国家重点科技攻关课题“注塑模CAD/CAE/CAM集成系统”，并于1996年通过鉴定，部分成果己投入实际应用，使我国的注塑模CAD/CAE/CAM研究和应用水平有了较大提高.目前拥有自主版权的软件有，华中理工大学开发的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系统HscZ0，郑州工业大学研制的2一MOLD分析软件等.这些软件正在一些模具企业中推广和使用，有待在试用中逐步完善。这些项目的成果对促进我国注塑模CAD技术的迅速发展起了重要作用，使我国注塑模CAD技术及应用水平很快提高。目前，我国经济仍处于高速发展阶段。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。近二十多年间，国外注塑模CAD/CAE技术发展相当迅速。70年代许多研究者对一维流动进行了大量研究，由最初的CAD技术和CAM技术以图纸为媒介传递信息向CAD/CAM一体化方向发展。80年代初开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压分子取向以及翘曲预测等领域。80年代中期注塑模CAD/CAE进入实用阶段，出现了许多商品化注塑模CAD/CAE软件，比较著名的有:1.澳大利亚MOLDFLOW公司的MOLDFLOW系统；2.美国PTC公司的Pro/Engineer 软件；3.美国UG公司的UGllUNIGRAPHICSl系统等等.这些先进软件的熟练掌握极大地促进了国外模具行业的发展。因此，未来的一段时间内，他们将朝着大型、精密、复杂与长寿命模具的方向发展1。2 塑件成型工艺分析2.1 塑件分析塑件模型如图1下所示。塑件名称：聚丙烯PP.色调：半透明、白色生产纲领：大批量图1 储物箱Fig.1 Strorage box2.2 塑件的结构及成型工艺分析2.2.1 结构分析： 该塑件为储物箱，结构应近可能的简单，且强度和刚度应满足需要，在底部设有较多的加强肋板，在上边缘设有一圈弧形加强肋以增加储物箱的刚度和强度。该塑件长端有两处安装提手的孔，当储物箱上盖盖上以后，安装到孔中的提手又起着卡扣作用，该部位为受力较集中的部分，故此处的壁厚应该适当的加厚，已满足其力学的性能的要求。 当箱子中装有东西多而重量较大搬运困难时，特意在箱子底部设计了有安装滚轮轴的卡槽，滚轮在轴上转动，而滚轮轴安装在卡槽中，以便于箱子在室内移动22.2.2 成型工艺分析 注射模精度等级：采用一般精度4级。脱模斜度：该塑件壁厚约为3mm，其脱模斜度查表得到聚丙烯PP其型腔脱模斜度为：2545，其型芯脱模斜度为：2045。由于该塑件没有狭小部分，且塑件整体造型已具备了一定的斜度，所以只有塑件底部肋板处放脱模斜度取1。2.3 热塑性塑料的注射成型过程及其工艺参数2.3.1 注射成型过程注射成型工艺过程包括：成型前的准备，注射成型过程以及塑件的后处理三个阶段3。2.3.2 成型前准备分析检验成型物料质量：根据塑料工艺性能要求，检验其各种性能指标，如含水量等。对于该塑件材料PP参考文献知道聚丙烯PP吸水率0.03%，允许水含量0.05%0.20%。由于该塑料不易吸水，故可以不进行干燥处理。2.3.3 注射过程注射过程是塑料转变成塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。1）加料：由注射机的料斗落入一定量的塑料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀、最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机计量装置来控制。2）塑化：塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态，并且有良好的可塑性全过程。3）注射：注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体，从料筒中经过喷嘴、浇注系统，直接压入模腔。4）保压：保压时自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程，即压实工序。5）冷却定型：当浇注系统的塑料已经冷却凝固。继续保压不在需要，此时可退回柱塞或螺杆，由于冷却水、空气等冷却介质，对模具进一步冷却，这一阶段称冷却定型、实际上冷却定型过程从塑料注入型腔就开始，它包括从注射完成、保压到脱模前这段时间4。6）脱模：塑件冷却到一定温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。2.3.4 塑件的后处理 塑件进行注射成型后，除去浇口凝料。修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，借以改善和提高塑件性能，塑件的后处理主要是退火和调湿处理。通过查找文献知道该塑料不需要任何后处理。2.3.5 聚丙烯PP的注射工艺参数 1料筒温度：302202熔料温度：2202503料筒恒温：2204模具温度：80905注射压力：PP具有很好的流动性，避免采用过高的折射压力，一般在80MPa140MPa之间，一些薄壁包装容器可达180MPa.6保压压力：避免制品产生壁缩，需要较长时间对制品进行保压：约为注射压力的30%60%。7背压：2MPa5MPa8注射速度：对薄壁包装容器需要高的注射速度；中等注射速度往往比较适合于其他类的塑料制品。 9螺杆转速：高速螺杆转速线速度约为1.3m/s是允许的，只需要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。10计量行程：0.5D4D;4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的。11残料量：2mm8mm,取决于计量行程和螺杆转速。12预烘干：不需要；如果储藏不好，在80的温度下烘干1h就可以。13回收率：可达100%回收。14收缩率：1.2%2.5%；收缩程度高；24h后不会收缩。15浇口系统：点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的收缩。3 模具结构形式的确定3.1 分型面位置的确定 在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型面得形状和位置，否则无法完成模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面和浇口的位置，然后选择模具的结构。该塑件在进行结构设计时已经充分考虑到了模具的分型面，同时从所提供的塑件图样可以看出该塑件为典型的箱体。将分型面设计在塑件上边缘外援处，在提手处，将分型面沿提手最大外援处设置分型面，以方便出模。3.2 型腔数量的确定 当塑件分型面位置确定之后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说，大型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，此塑件属于大型塑件，故采用一模一腔结构形式5。3.3 浇注系统形式的确定3.3.1 浇口形式和位置的确定 该塑件属于大型腔盒形件，分型面只能采用一个，根据塑件结构不能采用侧浇口、潜伏式浇口或护耳式浇口，因为浇口完全偏置一边不利进料。只能采用直接浇口或点浇口，浇口位置在塑件底部。3.3.1 浇口数量的确定在确定塑件的浇口时，还应考虑塑料熔体所允许的最大流动距离比，当采用直接浇口时，如图1可估算出流动比K=L/t=230，这在PP塑料的流动比范围之内，基本符合要求。但采用直接浇口塑件上印痕较大，不利于塑件的美观和浇口处的力学性能，流程比也接近于上限值，不利于塑料熔体对型腔的填充。若采用普通流通道点浇口两点进料的话，在定模部分必须要有一个分型面一边取出浇注系统的凝料，这样模具结构相当的复杂而又浪费材料，显然也不是可取的。如果采用热流道点浇口，上述问题不复存在，是一个较好的解决方案。在该模具中使用主流道杯，热流道板，浇口喷嘴都采用加热式的结构，热流道如图2下所示。1浇口；2喷嘴分流道；3热流道分流板 4主流道图2 热流道布置示意图Fig2 Harting decorates schemes3.4 推出机构的确定该塑件属于大型腔薄壁型半透明塑件，对表面质量要求很高，在塑件表面不允许有推杆痕迹，同时塑件的推模力也比较大，因此经过反复的考虑，决定采用气动推出，所以标准架设在动模的推出机构就可以省略。这样降低了模具的高度，也节约了成本。3.5 抽芯机构的确定提手处的两个小孔应用侧抽芯来成型，但塑件全部位于定模型腔内，若采用机动抽芯，在动模部分还要设置一个分型面，对于大型模具来说，尽量不要设置多个分型面，因为移动的零件多了，对模具的强度、刚度和精度都不利，因此提手小孔可采用液压或气动来完成抽芯。对于成型滚轮轴卡扣槽部分，在定模采用四个镶件滑块来成型，为了使该模具能够长寿命工作，若采用强制脱模以避免侧向抽芯，模具的可靠性不高，同样采用液压或气动抽芯，模具结构不太负责，而可靠性提高了6。3.6 选择模架为了将该设计和工厂模具设计相结合，在此使用Pro/E软件对该塑件进行分型面设计。大体步骤如下，先在Pro/E里对塑件进行建模，然后进入Pro/E的模具设计模块，将塑件模型调入，然后使用公式1=Scp，Scp值为0.02设置该塑件的收缩率，然后增加体积块，体积块的尺寸按照模架的动模板和定模板尺寸来定义，再设计分型面，并通过分型面将模具动模和定模板分开。以达到分模的目的。由于该塑件外形较大，故不再在定模中设置模仁，模架中的A板直接加工出型腔来，而动模的主型芯应单独加工出来，然后镶入动模固定板中，这样能够节省材料和加工工时。参考国家标准初步选用直接浇口型模架，型号A80100420160GB/T125552006。因为该模具采用气体推出，所以动模部分的推出机构及其零件都不需要，所以在原来模架的基础上省去了部分零件，但又采用热流道，又必须加一块安放热流道板的型腔垫板，所以形成了定模三板块（定模座板，型腔垫板和凹模型腔板），动模二块板（动模座板和凸模固定板）组成，简化的模架7。4 模具设计及其理论计算 在对模具的分型面、型腔数量、浇注系统的形式和模具结构初步确定以后，就应对模具的各个系统进行详细的分析和计算。并最终确定各个工作零件的尺寸。4.1 热流道系统的计算和结构尺寸的确定在本设计的热流道系统中，流道比较简单，如图2所示，且为平衡式布置，所以不需要进行复杂的流变学计算。而热流道喷嘴是标准件，所以先按塑料熔体通过浇口允许的剪切速率来初步确定浇口直径，然后在计算相应的其他流道尺寸。最后根据热流道尺寸确定其他结构尺寸。4.1.1 流道系统尺寸的确定 1所需注射量的计算。对于该设计，提供了塑料图样，据此在Pro/E中建立模型并对此分析，可知塑件体积为V12.71032喷嘴浇口尺寸的确定。注射时间根据类似产品取10s，则主流道体积流率Qs=V/t=2.7100010=270cm/s （1）分流道的体积流率Qr=Qs/2=270/2=135cm/s （2）根据表查数据，PP最大允许的剪切速率=105s-1 ,而喷嘴浇口是最小的部位，用此剪切速率求出浇口直径。 Dg=0.24 （3） 而热流道喷嘴浇口直径2.7mm、3.9mm、4.5mm等标准尺寸，而本设计浇口采用开放式直接浇口带有一段凝料，有利于布置水道对浇口进行冷却，储物箱底部的肋板高为20mm,凝料长定位30mm比较合适。由于凝料有一个脱模斜度，通过计算，浇口直径取4.5mm,脱模斜度取3，流道最小直径为 Dg=4.5230tan1.5=2.93mm （4）再校核最小截面处的剪切速率G=32Qg/Dg=54695/s105s-1 （5）剪切速率符合要求。3喷嘴流道直径的确定。对低粘度PP，流道剪切速率取=1000s-1 进行初步估算，因此喷嘴流道直径为：Dr=1.112 （6） 取标准直径Dr=1cm,则分流道剪切速率为R=32Qr/Dr3=1375.8s-1 （7）在510051000s-1 ，比初取值大37.58%，如果分流道直径取12mm，剪切速率就显得有些小，所以分流道剪切速率合理。考虑到喷嘴安装方面等因素，参考文献中图，可以采用标准喷嘴BP25型. 4流道板分流道直径的确定。根据热流道喷嘴与流道板的安装结构、热流道板分流道直径比喷嘴道直径大0.5mm1mm，取分流道直径为11mm。与上面计算值11.12mm相差不大，剪切速率在预定的范围内，可行。5主流道直径尺寸的确定。本设计的分流道仅有两条，且分流道的剪切速率不太大，所以主流道直径也取11mm，与分流道直径一样大，主流道剪切速率为s=32Qs/Ds3=2067.3s-1 （8）在510051000S ，主流道剪切速率合理8。4.1.2 热流道板结构设计 热流道板应该具有良好的加热和绝热设施，保证加热器安装方便和温度控制有效。热流道板根据浇口数量和位置的不同，可分别采用字、H字等各种外形。该塑件结构比较简单确定采用两点进料，故采用字型热流道板。分流道通常用圆形截面直径一般在1mm5mm.流道转折处应圆滑过渡，防止塑料熔体滞留。分流道端孔用细牙螺栓堵头封住并用铜质或聚四氟乙烯封垫圈防漏。热流道板应该选用比热容小和热传导率高的材料，通常采用中碳钢和高强度的铜合金制造，本设计热流道板采用H13中碳钢。1热流道板几何尺寸的确定。根据上述的计算，主流道、分流道直径取11mm,两浇口之间的距离取260mm,流道采用外加热的方式，在流道板铣削嵌入电加热器的槽，考虑到流道板的固定和其他零件的连接等因素。2流道板加热功率的计算。流道板加热功率，是在一定时间内流道板从室温加热升温到塑料熔体注射温度所需要的功率。当流道板达到给定的温度时，由温度调节器自动控制，补偿热损失功率，维持热流道温度恒定。流道板升温加热功率，在热流道系统初步设计完成，获知了流道板的体积后，按质量m的经验公式计算。以每1kg钢升温需100W电热功率计算。小模具可增大些比值，升温时间可少于20min，而大型模具要减小比值。片面追求快速升温，不利于电热加热和温度调节系统的设计。加热流道板所需要的功率有三部分组成。其一是达到设置注射温度所需电功率；其二是补充流道板的传导、对流和辐射热损耗功率；其三是考虑电网电压波动影响和加热器的热效率。工程设计时，计算流道板的加热器功率公式如下： P=mc/60t0 （9）式中P流道板加热器的电功率（kw）m流道板的质量（kg）流道板质量，通过在Pro/E建模后，进行质量分析，密度为7.85kg/dm，其质量为m=9.27kg。C流道板材料的比热容kJ/(kg)，对于钢材，C=0.48kJ/(kg);T流道板的加热时间（min），通常为20min30min，时间长短取决于流道板尺寸大小和注射工艺的温度；这里取20min；T流道板注射工作温度与室温之差（）。查表知道PP喷嘴温度为220290，模具温度为2060，在此喷嘴温度220，模具温度取50。 T=22050=170目前我国注射机基本都是普通注射机，不是高速注射机，熔融塑料在热流道中停留时间比较久，所以宜取较低喷嘴温度和较高的模温。o加热流道板的效率系数，流道板的绝热条件良好o=0.470.56；这里取0.5。故 P=mc/60to=1.26kw 三个垫圈的热传导面积，如图5所示Ap=0.001 （10）垫圈的传导耗热。用HI3中碳钢，查表得=0.28W/m,则有 Qp=280.001（220-50）/0.010=476W （11）式中Qp热流道板的传导热损失W 绝热零件材料的热导率W/ m T1热流道板的注射工作温度 T2注射模具结构的温度 若用钛合金制造垫圈，查表知=7W/ m,有 Qp=119W 图3 隔热垫圈Fig.3 Insulation gasket3流道板的热对流和热辐射的功率损失。流道板温度T1=273+220=493K;模具温度T2=273+50=323K,得T=T1T2=170K.经发黑或锈蚀的灰暗表面流道板的辐射系数Co=2.62W/K;而光亮铝箱覆盖时，Co=0.18 W/K。已知道板辐射表面积Ar=0.126.由两种状态计算功率损失。无绝热设计的流道板，先计算热辐射系数 s1 =C0=7.5W/(/K) （12） 在考虑流道板周边间隙中空气对刘热损失，查表可知取空气自然对流系数=10 W/K.龟兹流道板的对流和辐射热损失 ks1=374.85W （13）绝热设计的流道板，计算安装反射薄片时的辐射系数s2= C0=0.51W/(/K) （14）大面积上安装反射箔片Ar1=0.05+0.060.382,小面积上无反射面Ar2=0.050.062=0.006,由此得对流和辐射热损失 ks1=167.2W （15）根据上述计算数据汇总成下表1表1 流道板数据Tablel runner plate date类型无绝热设计的流道板绝热设计的流道板流道板升温加热功率12601260热传导损失功率476钢垫圈119钛合金垫圈对流和辐射热损失374.85表面灰暗167.2大面积使用反射其他因素的电损10%211154.6总计2321.91700.64讨论。查表知，承压圈和支承垫采用绝热材料钛合金，而本设计流道板及电热器的安装方式采用钛合金垫圈，而采用反射片，所以电热的总功率为： P=1260+119+374.85110=1929.235W （16）选两根1000W的矩形电热管嵌入热流道板的槽中即可9。4.2 注射机型号的确定表2 注射机参数Table2 Injection machine parameters项目单位尺寸实际注射容积 4450螺杆直径 mm110塑化能力 g/s116注射压力 MPa181/197喷嘴半径 mmR20锁模力 KN10000拉杆有效间距 mm11201120定位圈尺寸 mm300最大（小）模具厚度 mm1100（600）4.2.1 注射机有关参数的校核n（Mt/3600m2)/m1式中K注射机最大注射量的利用系数，PP取0.75M注射机的塑化能力为116g/st成型周期，因塑件采用热流道系统，查表知取60sm1单个塑件的质量，取2.43103gm2浇注系统所需的塑料质量，由于该塑件采用热流道系统成型，故无浇注系统凝料。 上式右边=0.7511662/2.43103 1符合要求。4.2.2 锁模力校核。塑件采用热流道系统，投影总面积A A=L1L2=602425=2.5585105 2 （17）由于该塑件属于薄壁均匀的容器塑件，采用PP注塑，流动性好，故取P1=25MPa,所需锁模力为Fm=Ap1=2.5585105 25=6395.25KN （18）锁模力校核为FKFm=KAP1=1.26369.25=7675.5KN式中K为锁模力安全系数。4.2.3 安装尺寸的校核。1)定位圈尺寸。注射机定位尺寸为，定位圈尺寸取，两者之间呈较松间隙配合，合要求。2)主流道入口的凹球面半径应大于注射机喷嘴球半径通常为： +(1-2)=20+2=22 （19）3) 最大与最小模具厚度。模具厚度应满足minHHmax ，式中Hmin=600，Hmax=1100.该模具初步拟定厚度H1+B+A+H3+H4=40+160+420+90+40=750(符合要求) （20）式中、动模、定模座板厚度； 凸模固定板厚度； 定模型腔厚度； 型腔垫板厚度。4.2.3 开模行程和推出行程的校核，开模行程（510）式中为注射机的开模行程取1200，塑件的推出行程，塑件脱芯后，人工取出，数值取350，为流道凝料在内塑件高度取400。所以开模行程为：350400（1020）760770S符合要求104. 温度条调节系统的设计4. 冷却系统该模具内的塑料温度为200左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，时熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低，流动性好的塑料，因为成型工艺要求模具温度都不太高，本设计采用常温水对模具进行冷却。因为谁的热容量大，传热系数大，成本低。用水冷却，即在模具周围或内部开设冷却水道。4. 冷却系统的计算如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的简略计算。1)求塑件在固话时每小时释放的热量查参考文献知道聚丙烯单位质量放出的热量5.9102kj/kg,故 Q=WQ1=2.43605.9102=86kj/h （21）式中W单位时间（每分钟）内注射模具中的塑料质量（kj/min）,该模具每分钟注射1次，所以W=2.431=2.43kg/min 2)求冷却水的体积流量。由表得qv=0.068m3/min （22）式中冷却水的密度，为1103kg/m3C1冷却水的比热容，为4.187kj/kg1冷却水的出口温度，为252冷却水的入口温度，为203)求冷却管道直径d。查资料知，为使冷却水出于湍流状态，因为流量较大，冷却水管直径至少在30以上，这样给标准水嘴的选择带来了一些困难，根据实际情况，一般最大水嘴为M16,所以水孔直径定位d=12mm。4)确定冷却水灾管道内的流速v，查资料取流速v=1.1m/s,这样的雷诺数Re打到104，冷却效果较好。5)求传热膜系数，查资料取=6.65（平均水温为22.5） h=18276kj/h （23）6)求冷却管道总传热面积A A=0.1716 （24）7) 计算模具所需的冷却水管的总长度L L=4.554m （25）8) 求模具上应开设的冷却水道的孔数 =4.554/0.8=5.7根 （26）式中I=0.8(为模具的宽度)9)型腔和型芯的水孔数量分配。塑件冷却定型后向凸模收缩，因此有经验表明凹模带走热量的40，凸模带走热量的60，所以有：n凹=0.45.7=2.3根 取3根n凸=0.65.7=3.42根 取4根凹模水孔根据上述计算取孔径12，而凸模水道布置采用串联隔板式，保证良好的冷却效果。必须使用通过隔板两侧冷却水的雷诺数与进出水孔的雷诺直径，装隔板后通流面积A及截面周长x为： A= （27） X=d/2+d0.002= （28）通过流面积的当量半径R=A/x= （29）根据公式及其要求Re=4vR/=104,经过整理化简求得：d=0.02125m,考虑到水道复杂，流动阻力较大，取孔径为22mm.这是在10下算出来的结果，在水温22.5下，水的粘度还要小些，散热效果会更好一点11。4.3.3 凸凹模加热计算对于大型模具和高温塑料膜，为了减少模注射次数和提高塑件成品率，一般应设置加热系统。通过Pro/E建模分析粗略估算凹模质量约为1800kg,凸模质量约为700kg,若按大型模具35W/kg来计算，模具加热功率达87.5kw，电热棒若按每根2kw来估算，需安装44根，每根孔径32mm,因此模具无法容纳这么多的电热棒。而本模具是成型PP塑料，该塑料流动性好，模具温度也较低，所以不设置点加热系统，若需要加热的话，可把冷却水仙加热来预热模具12。4.4 排气系统设计 注射成型时，整个型腔由塑料填满，型腔内气体应能顺利排出，否则就会产生熔接、充型不满和局部烧焦等缺陷。本设计采用气动推出，没有机械推出装备，所以就不能利用其推出机构的间隙进行排气，只能利用分型面进行排气。塑料熔体充模过程很短，可以认为模内气体物体性质符合绝热条件。所需排气槽的截面面积可用如下公式计算：F= （30）式中F排气槽截面面积()M1模具内气体质量（kg）Po模内气体的初始压力为0.1MPaT1模内被压缩气体的最终温度（）T充模时间（s）模内气体质量按常温20的氮气密度计算出m1=P0V0=3.13210-3kg应用气体状态方程，可求得T1=273 （31）式中T0模具内气体的初始温度（） T1=312 （32）充模时间查参考资料知PP成型周期为60s闭模时间为6s注射时间为10s塑化和冷却时间31s开模时间4s取件9s故： F=1.8942 （33）查资料知排气槽高度h=0.02mm，因此排气槽总宽度13 W=F/h=1.894/0.02=94.7mm （34）实际排气槽宽度应大于计算值，因为当模具使用一段时间后，挥发性气体的积垢使排气有效截面积减小。若排气槽总宽度较大时，可采用多个，甚至连续的排气槽排气。可在整个型腔周边上安排排气槽排气。参考资料，本设计设置18条排气槽，以方便气体顺利排出。如下图图4图4 排气槽分布图Fig.4 Exhaust slot distribution4.5 脱模推出机构的设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，即推出机构。本套模具属于大型腔模具，推出形式选用气动推出，压缩空气顶出适用于任何杯形或盒形塑件。当压缩空气进入型芯和塑件之间时，并不会像在平板形状中那样，立即释放到空气中，而是有足够的时间在塑件下禅僧压力将其推出，脱离型芯14。4.5.1 压缩空气顶出的基本要求 空气供应必须充足。每幅模具型腔中的空气溢出量必须均衡，这样在多模型腔模具中，即使一部分或大多数塑件已经顶出。所以需要足够大和实弹平衡空气管道以及较小的喷嘴开口。为了避免塑料溢入，必须保证吹起口和喷嘴的尺寸的均匀性，同时必须保证有足够的气体流过吹起口和喷嘴。气体必须经过净化，无灰尘、油滴或水分。必须可靠控制气压，实现连续、无故障顶出15。4.5.2 顶出方式 气体顶出方式，可以自制阀杆，阀杆在型芯或型腔的顶部用锥座固定，防止塑料进入气动系统。模具开启后，阀杆向前移动SE距离。也可以采用标准气阀，这样能缩短制造周期，在工程实践中普遍采用，本设计采用标准气阀，推动阀杆向前进四靠阀杆底部的气体压力。行程SE很小，大约为0.25mm.164.5.3 脱模力的计算（简单计算法） 塑件坐在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服着一包紧力，对于不带瞳孔的壳体类塑件，脱模时还需要克服大气压力。此外，还需克服塑料和钢材之间粘合力。开始脱模时瞬间所要克服的阻力最大，称为初始脱模力，以后脱模所需的力称为相继脱模力，后者比前者小，所以计算脱模力的时候，总是计算初始脱模力。1)动脱模力的计算，脱模力Qe由两部分组成，查资料只方程为 Qe=Qc+Qb （35）式中Qc塑件对型芯包紧的脱模阻力（S）Qb使封闭壳体唾沫所需克服的真空吸力（N）,Qb=0.1Ab,这里0.1的单位是0.1MPa,Ab为型芯的横截面积（2）在脱模力的计算中将=rcp/t10的制品视为薄壁制品。反之，视之为厚壁制品。式中t为制品厚度，rcp为型芯的平均半径。该塑件为矩形塑件，型芯平均半径为矩形长边长度加短边平均长度除以，故： rcp=（584.4+4000.85）/=312.8mm （36）所得型芯平均半径为312.8mm，则：= rcp/t=312.8/3=104.2710 （37）故该塑件为薄壁塑件，根据资料得：式中E塑料的拉伸弹性模具（MPa）,查资料取1.6MPa;塑料的平均收缩率，查资料取2.0塑料的泊松比，查资料取0.33；h型芯脱模方向高度（mm）,取327.4mmt塑件壁厚（mm）,取3mm;Kf脱模斜度修正系数，其计算式为Kf=型芯的唾沫斜度，取3；f制品与钢材表面的静摩擦系数，查表取0.5；由此可得：Kf=0.4356 （38）则： Qc=163475.6N Qb=0.1Ab=0.1581.4400.85=23305.4N Qe=Qc+Qb=1.87105N由于采用气动推出，故该脱模力除以塑件内表面积就是所需压缩空气的压力为： P=0.803MPa （39）式中Aa为塑件在开模方向上的投影面积，Aa=581.4400.85=2.33105 mm2.故气动推出的压缩空气的气压为0.803MPa,为了安全起见，取0.85MPa的气压。讨论：根据上述计算结果，脱模力达187KN，数字过大，与工程实际不相符合。（2）动模脱模力计算（精确计算法）。按精确计算方法测算，查资料计算公式为： Qc=12KfcaE（TfTj）th=12.0850.57.810-51.6103(11050) 3327.4=37509N式中K脱模斜度系数 Kf=0.85 （40） a塑料线膨胀系数（1/）； Tf热变形温度（110）； Tj塑件脱模温度（50）。其余符合同上式一样。 Qe=37509+23300=60809N P=Qe/Aa=0.261MPa故气动推出的压缩空气的气压为0.261Mpa，为安全起见，通入0.3MPa0.4MPa压力的压缩空气。车间空气压缩机提供压力一般为0.6MPa0.8MPa，所以可行。4.5.3 定模脱模力在定模型腔底部有纵横交错的多条加强肋板，在塑件口部边缘也有一加强圈包紧在定模型腔上，若计算脱模力十分复杂，这样在开模时塑件是留在动模还是定模，不十分确定，因此在定模型腔必须设置气阀，在开模前先开启定模气阀，强行使塑件包住动模型腔模型芯从定模型腔脱出，最后开模结束，动模气阀作推出塑件17。4.6 成型零件设计4.6.1 成型零件工作尺寸的计算大型塑件注射模具工作零件尺寸的确定，不能采用中小型模具零件计算方法，因为模具制造公差对中小型塑件尺寸精度影响很大，而塑料收缩率波动值却对大型塑件尺寸精度影响很大。在计算时应根据塑件尺寸工程表和精度选用表为依据，同时考虑模具材料的热膨胀和塑件的综合收缩率，而不采用平均收缩率计算法。查资料综合收缩率： SQ=ScpQ=0.020.0004=0.0196 （41）而Q=(TmT1)=13.410-6(5020)=4.0210-4 （42）式中 Scp塑料的平均收缩率，取2%； Q 型腔、型芯从室温升到工作温度时的膨胀率； aP20钢线性膨胀系数（13.410-6/） Tm 模具温度（50） T1 室温（20）从上面计算可以看出，因模具温度不高，线膨胀率不大，所以SQ与平均相差很小，仅为，因塑件尺寸大，公差也大，忽略这相差的对塑件的精度影响不大，因此下述计算仍用作为收缩率。查资料计算公式如下：(1+Scp)Lx （43）式中 制品的名义尺寸（最大尺寸）；制品公差（负偏差）；m凹模径向名义尺寸（最小尺寸）；成型零件工作尺寸的修正系数，其取值与制品的尺寸及精度有关。当塑件尺寸很大且精度不高时影响塑件尺寸误差的主要因素是成型收缩率的波动，制造偏差和磨损量可忽略不计，故；标注上模具的制造公差后有型腔尺寸m （44）型芯尺寸 （45）型腔深度 （46）型芯高度 （47）塑件精度等级按的标准来查取，的一般精度为级，根据图的相关尺寸查表后几个重要尺寸及公差分别为：箱底外形长L550 宽 L=373箱底外形长 L3=578+6=584 宽 L4=401+6=407箱上口边缘 L5=602 宽 L6=425箱上口边缘内 I1=6026=596 宽 I2=4256=419箱内腔底长 I2=5506=544 宽 I 4=3756=367塑件成型收缩率取，因为塑件尺寸，公差也大，制造公差在这里取，通过按上述公式和计算，新模具型腔壁太薄不符合要求。在实际生产中对于精度要求不高的塑件，往往就按塑件公称尺寸成一个塑件的收缩率来确定成型零件的尺寸。因此塑件重要尺寸与模具对应尺寸如下表所列表具尺寸数据Table3 Die size date尺寸代号塑件代号模具尺寸尺寸代号塑件代号模具尺寸L1550560l1544554.9L237338009l367374.3L3584595.1l578589.6L4407414.73l401409L5602613.44H321327.4L6425433.08为了保证模具具有较长的工作寿命，成型零件要有一定的修模量，因此型腔零件的有所率可取较小一点，上表型腔尺寸按1.9来初步计算，因此型腔单边后续抛光余量有0.2mm左右，型芯零件害死采用2的收缩率，这样型腔可进行多次抛光塑件壁厚也不会超差。4.6.2 型腔力的计算凹模侧壁厚度的计算。该模具型腔采用矩形凹模的框形结构，为了增强凹模刚度和强度，采用双面之口锁紧方式，其特点是使凹模侧壁四边均受约束，从而减小变形量。型腔结构尺寸计算模型，可按刚度条件确定凹模侧壁厚度S，查资料得 S=h=355=154.9 （48）上式中S=154.9小于201.，型腔刚度满足要求18。4.7 安装尺寸的校核本模具经过理论计算及结构设计，确定了模具的各个尺寸，尤其是外形尺寸对模具能否安装上注射机使用至关重要，本模具的最终尺寸长宽高=10001146685，而注射机的安装尺寸是长宽高=11201120x（6001100），模具尺寸小于安装尺寸及模具高度尺寸685小于拉杆间距1120吊入以后旋90即可安装19。4.8 典型零件的制造工艺4.8.1 型腔的加工工艺凹模成型塑件的外表面，需要相当低的表面粗糙度，因此模具用钢要求有良好的表面抛光性和耐磨性，因此选用塑模工作零件常用的P20钢，工艺过程见下表4表4 膜工艺过程卡Table 4 Concave molding process card 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 设备 10 备料 浇注P20大型钢锭，体积达到要求 炼钢厂电弧炉 20 锻造 锻造到1015815430mm，留加工 水压机 余量5-10mm的单边余量 30 热处理 退火 热处理炉 初铣坯料至1005805425mm，留 40 铣削 双面加工余量5mm左右。保证基准面 龙门铣床 相互垂直 50 钻孔 钻导柱孔以及线切孔 钻床 续表4 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 设备 60 铣削 铣削型腔上平面及外形留余量1mm 数控铣床 70 线切割 线切型腔 线切割机 80 热处理 淬火，表面硬度达36HRC-40HRC 热处理炉 90 铣削 精铣外形，达到图纸要求 数控铣床 100 钳工 钻、攻螺钉孔，去除毛刺，表面粗糙度 钳工台 达到图纸要求 110 检验 检验尺寸是否达到图纸要求 检验中心4.8.1 型腔的加工工艺 凸模备料及选材说明见凹模，加工工艺过程见下表5表5 膜工艺过程卡Table 5 onves molding process card序号 工序名称 加工工艺过程及要求 设备 10 备料 浇注P20大型钢锭，体积达到要求 炼钢厂电弧炉 20 锻造 锻造到753545450 水压机 30 热处理 退火 热处理炉 40 铣削 粗铣坯料，留5mm左右。保证基准面 相互垂直 数控