毕业设计（论文）-安全帽注射模设计.doc

安全帽注塑模具设计安全帽注塑模具设计 摘要摘要: :本文主要讲述了安全帽注塑模的设计。内容包括制品材料的选择及材料性能的 分析、注射机的选用、浇注系统、成型零件、冷却系统和抽芯机构的设计等部分。除 此之外，还包括模具型腔部分，并利用先进软件将其加工部分直接生成 NC 文件。本文 强调利用现代计算机辅助设计制造技术，运用了 Pro/E、CAXA 等国内外著名软件进行 辅助设计。既保证了产品的质量，还大大地提高了制造生产率，缩短了产品更新的周 期。 关键词关键词： 安全帽 注塑模 辅助设计 第一章第一章 绪论绪论 随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制造品的主要手 段之一，且发展成为最有前景的模具之一。实际上，塑料制品是目标，塑 料注射模是实现目标的一种手段，所以不能“孤立地为模具而只考虑模具” ，应从系统工程角度出发，把塑料注射模作为塑料注射成型加工系统中的 一个环节，这样在设计与制造塑料注射模时，就应把这个系统中的其他环 节作为塑料注射模设计与制造的考虑因素。本文从零件出发，详细讲述了 模具设计各部分，直到模腔三维造型的仿真加工完成这整一个过程。 模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质 量和市场竞争力的重要手段，已越来越受到各工业部门的重视。随着工业 技术不断向前发展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具 的精度越来越高，使用寿命越来越长。为了满足这些要求，国内外都在模 具材料的研究和开发上作了巨大的努力，也在这方面取得了不少成果。 然而由于塑料零配件形状复杂、设计灵活，对模具材料、设计水平及 加工设备均有较高要求，并不是人人都可以轻易涉足的。专家认为，目 前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业 发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模 企业应向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平 必须尽快跟上，否则塑料模具发展将受到制约。 面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快 产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建 设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平 与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。 第二章第二章 零件材料的选择及材料性能分析零件材料的选择及材料性能分析 1、塑料制品的设计依据及选材依据、塑料制品的设计依据及选材依据 1 本设计帽壳采用昂贵的日本进口超高抗冲 ABS 工程塑料，弹性好，强 度高，安全性能特好。加宽帽沿加强肋，使帽壳整体更坚固。帽壳前后还 有透气孔，佩戴起来通风，使人感觉舒适。 ABS（Acrylonitrile/butadiene/styrene compolymer）即为在聚苯 乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为改性共聚物，也可称 为改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯优越的使用性能和工艺特性。其流动性 中等，随温度变化较大：料温高则流动性增大。所以成型时宜调节温度来 控制流动性。模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成 形时也可控制料温、模温及注射压力、注射速度等因素来适当地调节成型 需要。其具体的成型条件如下表 1 所示： 表 1：ABS 塑料成型条件 适用 注射 机 类型 密度 (g/cm 3 ) 注射 压力 (MPa ) 螺杆 转速 (r/m in) 计算 收缩 率 (%) 模具 温度 (0C) 预热 吸水 率 24h (%) 拉伸 屈服 强度 (MPa) 抗拉 屈服 强度 (MPa) 喷嘴 温度 (0C) 温度 0C 时间 /h 螺杆 柱塞 式 均可 1.03 1.07 60 10030 0.3 0.8508 0 80 85 230.3180050 170 18 0 2、塑件体积估算、塑件体积估算 按制品尺寸要求在 “CAXA 制造工程师”软件画出零件实体，然后点 击 “工具”“查询”“零件属性”即可得出制品所需的塑件体积为 297285.996。 3 mm 3 3、塑件质量计算、塑件质量计算 ABS 的密度为 1.031.07 g/cm 取=1.05 g/cm 3 3 塑件质量 M=V=1.05 g/cm297285.996 cm =311.85 g 3 3 10 3 注塑机的选用，由制品体积计算注射机的最大注射量 设计模具时，应使成型制品每次所需注射量总量小于注射机的 件 V 最大注射量。即 注 V 件 V%80 注 V 式中： 塑件与浇注系统的体积（） ； 件 V 3 cm 注射机的注射量（） ； 注 V 3 cm 最大注射容量的利用系数。%80 而由上知为 297285.996（合 297.3，所以可得： 件 V 3 mm) 3 cm / 注 V 件 V%80 通过计算可得：371.6。 注 V 3 cm 综上所述，只能选择螺杆式注射机（60） 。结合本国国情， 注 V 3 cm 初选国产 XS-ZY-1000 型卧式注射机。该注射机的主要技术参数如下表 2 所示： 表 2：XS-ZY-1000 型卧式注射机主要技术参数 最大理论 注射量（ ） 3 cm 注射 方式 最 大 开 模 行 程 注射 速率 （g/s ） 最大模 具厚度 （mm ） 螺杆直 径 （mm ） 最小模 具厚度 （mm ） 注射 压力 （Mp a） 锁模 力 （KN ） 模具 定位 孔直 径 （mm ） 喷嘴球 半径 （mm ） 1000螺杆 式 70070700703001080 0 450015018 4 4、注射机有关工艺参数的校核、注射机有关工艺参数的校核 （1）注射压力的校核 塑件成形所需的注射压力应小开或等于注射机的额定注射压力，其关 系按下式校核： 成 p 注 p 式中 塑件成型所需的注射压力（Mpa） 成 p 所选注射机的额定注射压力（Mpa） 注 p 已知 =60100(Mpa); =10800（Mpa） 成 p 注 p 所以满足 ： 成 p 注 p （2）锁模力的校核 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按 下式校核： （） 1000 AkpC FkN 式中 安全系数，常取 =1.11.2，这里取值 1.1;kk 熔融塑料在型腔内的平均压力（。根据经验，型 C p)MPa 腔内平均压力常取 2040。这里取 30； C pMPaMPa A塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积（cm ） ； 2 注射机额定锁模力。 F 已知 Aab 式中 a椭圆长半轴，取 140mm; b椭圆短半轴，取 130mm， 所以 A=即：ab),(12.5717713014014 . 3 2 mm F)(84.1886 1000 12.57177301 . 1 kN 所选注射机的锁模力 F=4500 1886.84 ,所以所选注射机满足锁kNkN 模力要求。 （3）模具闭合厚度的校核 模具闭合时的厚度在注射机，动、定模板的最在闭合高度和最小闭合 高度之间，其关系按下式校核： min H m H max H 式中 注射机允许的最小模具厚度（mm） min H 模具闭合厚度（mm） m H 注射机允许的最大模具厚度(mm) max H 已知= 300 mm，=700 mm， min H max H 初步可设 = m H 其他动推杆行程定 hhhh 式中 定模的高度，比制品高度高，初取为 200mm； 定 h 推杆行程，比制品高度略高，初取为 170mm； 推杆行程 h 动模不包括制品型腔部位的高度，初取为 40； 动 h 其他厚度包括动定模板厚度、支承板厚度等， 其他 h 取为 200mm。 代入上述数据可得：=200+170+40+200=610(mm) m H 所以模具闭合时的厚度能满足要求，即： =300=610=700（mm） min H m H max H （4）开模行程校核： 3 5HHL 21 （）（mm10 式中 脱模距离（） ，这里为157.5； 1 Hmm 1 Hmm 包括浇注系统在内的制品高度（） ，这 2 Hmm 里为190； 2 Hmm 注射机开模行程（即移动模板行程） （） 。Lmm 已知所选注射机最大开模行程=700,故而可知Lmm 157.5+190+5.5353（）,能满足要求。Lmm 第三章第三章 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴到型腔的必经通道，它直接关系到 成型的难易和制品的质量，是注射模设计中的重要组成部分。其作用是使 熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去且把压力充分地传递到各个部位， 以获得组织致密、外形清晰、美观的制品。 1、按制品特点选择浇注形式、按制品特点选择浇注形式 安全帽的结构特点是大而深的壳体零件。为此拟定直接浇口类型。由 直浇口的特点（加工薄壁塑件时，浇品根部的直径最多等于塑件壁厚的两 倍）确定浇品根部直径为 mm5 。 主流道的一端常设计成带凸台的圆盘，其高度为 510mm，这里定为 8mm，并与注射机固定模板的定位孔间隙配合。衬套的球形凹坑尝试常取 35mm，这里取 4mm。半锥角，这里取。主流道大端处应呈圆 1 3 2 角，其半径常取，这里取 2mm。1rmm3 已知注射机相关参数如下：注射机固定模板的定位孔半径 R=75mm,机 床喷嘴孔径，喷嘴圆弧半径，那么浇口套主要尺寸可,3 1 mmDmmR18 1 计算得： ,。如附图 41 所示。1 ( 12 RRmmmm19)25 . 0( 12 DDmmmm5 . 3) 1 在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度 L 尽量短，否则将会使 主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响 注射成型通常主流道长度 L 可小于或等于 60mm。 图 41 直浇道口的设计 2 2、浇口套的设计、浇口套的设计 由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分 通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材（如 T8A 等）单 独加工和热处理（硬度为 5357HRC） ，或用 45，50，55 等钢表面淬火（ 55HRC） 。 3 3、定位圈的设计、定位圈的设计 其直径 D 为与注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔确 定。直径 D 一般比注射机定位孔直径小 0.1以便于安装。定位圈一mm3 . 0 般采用 45 或 Q235 钢。用两个以上的 M6-M8 的内六角螺钉固定在模板上。 第四章第四章 成型零件的设计成型零件的设计 1 1、型腔数的确定、型腔数的确定 根据制件的几何形状、材料、注射类型及生产批量通过经验图确定型 腔数为单腔；为避免出现飞边，要求注射压力以及锁模力作用在主流道中 心。 2 2、成型零件的结构设计、成型零件的结构设计 （1）凹模（型腔）结构设计 凹模是成形塑件外形的主要部件，结构随塑件的形状和模具的加工方 法而变化。本设计中的制品形状比较简单，宜设计成完全整体凹模，其特 点是强度、刚度好，结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较 好。 （2）凸模（型芯）结构设计 凸模是成型塑件内形的成型零件，型芯是成型塑件上孔的成型零件， 两者并无严格的区别。分析制品的形状特点：两侧有 48 个小孔。故而应 设计成完全整体式凸模+局部镶拼嵌入，即在大凸模上又局部镶拼嵌入了 小凸模。 3 3、分型面的确定、分型面的确定 从制品的形状出发，确定分型面主要从以下四个方面进行考虑： （1）确保塑件表面要求：分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的 部位以及塑件外观的要求，而且分型面处所产生的飞边应容易修整加工。 （2）考虑锁模力：尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。如图 3 1 模具的分型面尺寸在保证一定的型腔不溢料边距的情况下，应尽可能减 小分型需接触面积，从而可以增加分型面的接触应力，防止溢料，并简化 分型面的加工。 图 31 分型面的确定 （3）考虑模板间距：该塑件的高度为 160mm，而底面椭圆尺寸为 280mm 260mm。故选择高度方向可将模板间距减小到最小。 （4）便于排溢：为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端 重合。 综上四点，根据制品的形状，应选用单分型面，以制品的最大端面作 为分型面。 4、成型零件工作尺寸的计算、成型零件工作尺寸的计算 制品尺寸能否达到图纸尺寸要求与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很 大的关系。成型零件工作尺寸的计算有很多，这里以塑件平均收缩率为基 准的计算方法计算成型零件的工作尺寸。 计算模具成型零件最基本的公式为：AQA m A 式中 模具成型零件在室温（20） 时的尺寸（） ； m ACmm 塑料制品在室温时的尺寸（） ；Amm 塑料的平均收缩率， ABS 为 0.5%0.8%，这里取 0.6%Q （1）型腔内径尺寸的计算 模具的开腔内径尺寸是由制品的外径尺寸所决定。设制品的外径名义 尺寸为 D 是最大尺寸，其公差为负偏差（如非应进行转换） 。制品的平均 径向尺寸取（D。考虑到收缩率，其收缩量为（D。） 2 ） 2 Q 设型腔内径名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差，则其平均 M D Z 值为+。考虑到型腔工作过程中最大磨损量，取平均值为，则 M D Z C 2 C 有： +（D+（D M D 2 Z ） 2 ） 2 Q 2 C 对于中小型制品，可取，代入上式，得： Z 3 C 6 +（D+（D M D 32 Z ） 2 ） 2 Q 62 C 对上式化简可得：D+D M DQ 2 Q 4 3 因为与其它各项相比很小，可略去，加上制造偏差，则得模具型 2 Q 腔内径计算公式为：（D+D）（） M DQ 4 3 Z mm 式中 型腔的内径尺寸（） ； M Dmm D制品的最大尺寸（） ；mm 制品公差，这里取 0.48；mm 塑料的平均收缩率（%） ，这里取Q 0.6%；Q 3/4系数，可随制品精度变化。一般取 0.5 0.8 之间。若制品偏差大则取小值 ， 若 制品偏差小则取大值。这里取 0.6； 模具制造公差，一般取（1/61/4） Z 。mm 这里取 0.2。mm 由上式易得： 制品总长： （280+2800.6 0.48） ML D%6 . 0 281.4（） ； 2 . 02 . 0 mm 椭圆短轴长：（205+2050.6 0.48）205.9（ MD D%6 . 0 2 . 02 . 0 ） ；mm 椭圆长轴长：（226+2260.6 0.48）227.1（ MC D%6 . 0 2 . 02 . 0 ） 。mm 同理可得如下计算公式，推导过程从略。 （2）型腔深度尺寸的计算（凹模深度计算）： Z Qhh ) 3 2 H 11M（ 式中 型腔深度尺寸（） ； M Hmm 制品高度最大尺寸（） 。 1 hmm 其余参数同上。 代入各数据可得：（160+160）160.6（ M H 2 . 0 48 . 0 3 2 %6 . 0 ） 2 . 0 ） 。mm （3）型芯径向尺寸的计算（凸模径向尺寸）：（ Z QDDdM ) 4 3 ( 11 ）mm 式中 型芯外径尺寸（） ； M dmm 制品内径最小尺寸（） 。 1 Dmm 代入各数据可得： 椭圆短轴长：（200+200201.5（） ； MD d 2 . 0 48 . 0 6 . 0%6 . 0 ）2 . 0mm 椭圆短轴长：（221+221222.6（） 。 CM d 2 . 0 48 . 0 6 . 0%6 . 0 ）2 . 0mm （4）型芯高度尺寸的计算： Z QHHhM ) 3 2 ( 11 式中 型芯高度尺寸（） ； M hmm 制品深度最小尺寸（） 。 1 Hmm 代入各数据可行：（157.5+157.5158.8（） 。 M h 2 . 0 48 . 0 3 2 %6 . 0 ） 2 . 0 mm 5 5、模具型腔侧壁和底板厚度的计算、模具型腔侧壁和底板厚度的计算 塑料模在注射成型过程中，由于注射成型压力很高，型腔内部承受熔 融塑料的巨大压力，这就要求型腔要有一定的强度和刚度，如果模具型腔 的强度和刚度不足，则会造成模具的变形和断裂。 （1）侧壁的理论宽度计算 A 求系数 c: C= 式中 c系数； 1 l h f h凹模型腔的深度（cm） ； 凹模型腔的宽度（cm） ； 1 l 注：计算 c 时，先确定 h，的值，然后单击 h/文本框，再单击 c 1 l 1 l 文本框自动通过曲线图计算出系数 c。 因为 h=15.75 cm, =22.6 cm。代入可求得 c=0.1315 1 l B 求系数 ： = 式中 系数； 1 2 l l f 凹模型腔短边长度（cm） ； 2 l 凹模型腔长边长度（cm） ； 1 l 注：计算 时，先确定， 的值，然后单击 /文本框，再单击 1 l 2 l 2 l 1 l 文本框自动调用曲线图计算出系数 。 因为 =21.6cm;=22.6cm.。代入可求得 = 0.6053. 2 l 1 l C 求凹模侧壁的理论宽度： b=h3 yE cph 式中 b凹模侧壁的理论宽度（cm） ； h凹模型腔的深度（cm） ； p凹模型腔内的熔体压力（MPa） ； y凹模长边侧壁的允许弹性变形量（cm） ； 一般塑件 y=0.005； 精密塑件 y塑件壁厚的成形收缩量； 尼龙塑件 y=0.00250.003； c系数 系数 E钢材的抗拉弹性模量，一般中碳钢 E=2.1 5 10 MPa； 预硬化塑料模具钢 E=2.2 5 10 因为 h=15.75cm,p=30MPa,y=0.005cm。代入可求得：b=7.14cm=71.4mm （2）型腔的理论底部厚度计算 ： 2 3 4 1758 . 0 P E pr h 各参数同上。代入可得：h=41.25mm。 取 h=41.25mm，但是由于型腔还有定模固定板支承，故其不会悬空， 因而可不必取这么厚尺寸，与定模固定板联结总尺寸大于 41.25mm 即可。 6 6、模具钢的选择、模具钢的选择 （1）选择模具钢的原则 塑件的尺寸精度 塑件的尺寸精度，有 50%取决于模具。而模具的制造精度及耐磨损性 能又决定制件的合格率。对于要求高精度（SJ137278 的 3、4 级精度） 以及超高精度（SJ137278 的 1、2 级精度）的塑件，既使产量极低，也 应选用优质模具钢。 制件的复杂程度 制件越复杂，型腔的加工就越难，因而必须选用切削性能好的钢材。 制件复杂程度高，表现在制件图样上的尺寸数目多，加工部位多。因而加 工的应力变形必须考虑。 制件的体积大小 制件越大，型腔的切削量也越大。用大吃刀量切削时，切削应力也大。 因而对于大制件的模具最好选用易切钢。制件小时，型腔体积小，所用的 刀具（主要是铣刀）强度低，切削量很小。选择钢材时应选用质地均匀， 合金碳化物分布细而均称的钢材。小模具多先作预硬化处理后加工，要考 虑加工的可能性。 （2）本设计模具钢的选择 基于上述各个原则并逐次考虑之，结合制件为大批量生产、塑件尺寸 精度要求较高、制件形状相对简单、体积较大以及制件要求外观比较光滑 等特点，从经济性、加工性等方面进行综合考虑，本设计决定选用 3Cr2Mo(P20)模具钢。 3Cr2Mo(P20)属预硬化钢，为我国引进美国通用的塑料模具钢，预硬 化后硬度 HRC3638。用于中、小型热塑性塑料注射模。真空熔炼的品种 可以抛光成镜面光泽。抗拉强度约为 1330。 2 /mmN 第五章第五章 脱模机构的设计脱模机构的设计 5 1、结构形式设计、结构形式设计 为提高生产率，本设计采用机动脱模，即应用注射机的液压顶出装置 或机械顶出机构，在模具开模后，通过模具中的顶出机构将塑件从模具中 脱出。本脱模机构采用异型顶杆、顶出固定板和顶出板组成的顶出机构。 开模时，塑件滞留于动模，模具开启后使塑件及浇品凝料滞留于带有脱模 装置的动模上，以便模具脱模装置在注射机顶杆的驱动下完成脱模动作。 2、2 2、脱模力的计算、脱模力的计算 经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯 包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带 来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运行时所产生的 摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，脱模力的计算一般总是计算初始 脱模力。 由 t/D=2.5/226=1/90.41/20(塑件壁厚与其内孔直径之比)，所以应 按薄壁塑件来计算脱模力： B K ftLE Q10 )1 ( )tan(cos2 式中 Q脱模力（N） ； 塑料的拉伸模量，为 2000；EMPa 塑料成型的平均收缩率,为 0.6%； 塑件的壁厚,为 2.5mm；t 被包型芯的长度，为 157.5mm；L 脱模斜度（ ）,一般为 12 ,这里取 1 ； f 塑料与钢材之间的摩擦系数，为 0.3； 塑料的泊松比，对于 ABS 为 0.35； 由和决定的无因次系数，约等于 1。Kf B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（） ， 2 mm 当塑件底部有通孔时，10视为零。这里=BB 2 38340108113mm 所以可得： =11981.3QN 3 3、推杆长度计算、推杆长度计算 推杆总长度： 顶固顶动垫凸杆 hShhh)()( 21 式中 凸模的总高度，为 188； 凸 hmm 动模垫板的厚度，为 80； 动垫 hmm 顶出行程，为 175； 顶 Smm 顶杆固定板的厚度，为 20 顶固 hmm 1 富裕量，一般为（0.050.1），这里取 0.08;mmmm 顶出行程富裕量，一般为 36mm，这里取 4，以免 2 mm 顶出板直接顶到动模垫板。 代入上述各数据，可得推杆总长度： =467.08 ,取 468mm。 杆 hmm 4 4、推杆强度计算与应力校核、推杆强度计算与应力校核 1 （1）圆形推杆直径d： )( 64 4 3 22 cmQ Rn l d 式中 d圆形推杆直径（cm） ； 推杆长度系数 0.7; 推杆长度，为 46.8cm;l 推杆数量,定为 4 根；n E推杆材料的弹性模量（ ） ，钢 2 /cmN =；E 7 101 . 2 总脱模力，为 11981.3N。Q 代入各数据可得圆形推杆直径： =0.64cm=6.4mm。d 因推杆比较长，应适当增大其直径以提高其刚度。 由1表 5-10 选择推杆尺寸（GB4169.184）如下（单位：）：mm 0 . 2 0 0 05 . 0 0 2 . 0 013 . 0 022 . 0 468,7,22,16 LSDd 因推杆需参与成型，故应做成异型推杆，经上述标准修补而成。 （2）推杆应力校核： s dn Q 2 4 式中 推杆应力（） ； 2 /cmN s 推杆钢材的屈服强度，对于 45 钢，=32000 2 /cmN 。 s 所以 =（ 2 /cmN ）,32000 2 . 33 104 3 . 119814 2 s 能保证推杆的正常工作。 推板厚度计算： 354 . 0 EBy Q LH 式中 H推板厚度（cm） ； L推杆间距，为 9.6cm； Q总脱模力，为 11981.3N； E钢材的弹性模量，对于 45 钢为 E=2.110 N/cm 72 B推板宽度，为 36cm； y推板允许最大变形量，为 0.005cm。 代入以上各数据，可算得： H=7.615cm=76.15mm，取 80mm。 第六章第六章 排溢、引气系统的设计排溢、引气系统的设计 1 1、排溢设计、排溢设计 模具型腔在塑料充填过程中，除了型腔内原有的空气外，还有塑料受 热或凝固而产生的低分子挥发气体尤其是在高速注射成型时，考虑排气是 很必要的。一般是在塑料充填的同时，必须将气体排出模外。否则，被压 缩的气体所产生的高温，引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或 使塑件熔接不良而引起塑件强度降低，甚至阻碍塑料填充等。为了使这些 气体从型腔中及时排出，可以采用开设排气槽等办法。 2 2、引气设计、引气设计 本设计制品为深腔壳形塑件,注射成型后,整个型腔由塑料填满,型腔 内气体被挤出,此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空。当 塑件脱模时，由于受到大气压力的作用造成脱模困难，如采用强行脱模， 势必使塑件发生变形或损坏，影响塑件质量。 第七章第七章 冷却系统的设计冷却系统的设计 3 一般注射到模具内的塑料温度为 200C 左右,而塑件固化后从模具型腔 中取出时其温度在 600C 以下。热塑性颜料在注射成型后,必须对模具进行 有效的冷却,使熔融塑料的热量尽快传给模具,以便使塑件可靠冷却定型并 可迅速脱模,提高塑件定型质量和生产效率。 冷却介质采用冷却水,这是因为水的热容量大,传热系数大,成本低,且 低于室温的水也容易取得.用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却 水通道,利用循环水将热量带走,维持恒温。 1 1、冷却通道的理论计算、冷却通道的理论计算 （1）热量计算 模具的热量是由辐射传热、对流散热、向模板的传热和与注射喷嘴的 传热等很多因素综合作用的结果。要精确计算是十分困难的。现仅考虑冷 却介质在管内强制对流的散热，而忽略其它传热因素。假设由熔融塑料放 出的热量全部付给模具，其热量为： (J/h)( 21 TTnmCQ 式中 每小时注射次数（次/小时） ；n 每次注射的塑料质量（千克/次） ；m 塑料的比热容（J/kg 0C）,查表 8-26 可得 ABS 的比C 热 容是 1047（J/kg 0C） ； 熔融塑料进入模腔的温度（0C） ； 1 T 制品脱模温度（0C） 。 2 T 每小时注射次数 与注射周期有关，而注射周期 （每两次闭模的时nT 间间隔）包括 ： 1 )(sTTTTT rcni 式中 充模时间，查表 5-49 得=6.8s; i T i T 升压及保压时间，=,当壁厚 s=2.5mm 时， n T n T)2(3 . 0 2 ss 代入可得=4.5s; n T 冷却时间，对于 ABS 塑料，查表 5-51 得壁厚为Tc 2.5mm 时=13.7s；Tc 其余时间，包括脱模取件及开闭模时间。这一段时Tr 间基本上与模内塑件的冷却无甚关系。因而时间不能固定，与人为因素Tr 有关系，所以计算冷却系统时，可不考虑。Tr 代入上述数据可计算得： )(25 sT 所以可得每小时注射次数为：，查 可得其余各n)(144 6060 次 T 1 项值如下： =316.3千克/每次，=1900C ，=550C。m 3 10 1 T 2 T 所以可得： 6437868.98（J/h） )55190(104710 3 . 316144 3 Q （2）冷却水量和管径的计算 冷却时所需要的冷却水量: )( 43 TT Q M 式中 通过模具的冷却水质量（） ；Mkg 出水温度（0C） ，这时定为 400C； 3 T 进水温度（0C） ，这里定为室温 200C； 4 T 导热系数（J/0C） ，m 代入各数据可得： =（）M11.305 )2040(1055 98.6437868 kg 根据冷却水处于湍流状态下的流速 与水管道直径 的关系，确定模vd 具模具冷却水管道直径 。d 因为 Mvd 2 4 故有 )( 104 3 mm v M d 式中 通过模具的冷却水质量（） ；Mkg 管道内冷却水的流速，一般取 0.82.5m/s,这里取v 1.5m/s； 水的密度，10。 33 /mkg 所以可得： =，这时取 =15。d)( 0 . 16 105 . 114 . 3 11.305104 3 3 mm dmm 第八章第八章 侧向分型与抽芯机构设计侧向分型与抽芯机构设计 5 因制品两侧有小孔，模具上成型该处的型芯必须制成可侧向移动的活 动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。 1 1、侧向分型与抽芯机构的选用、侧向分型与抽芯机构的选用 为提高生产率，选用机动侧向分型与抽芯机构，利用注射机开模力作 为动力，通过斜导槽、滚筒和滑块等零件，使力作用于侧向成型零件而把 活动型芯从塑料制品中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。 2 2、抽心距的计算、抽心距的计算 抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不妨碍塑件取出位置时，侧型芯在 抽拨方向所移动的距离。抽芯距一般应大于塑件的侧孔深度 23mm。 +（23 ）()hs mm 式中 抽芯距（） ；smm 塑件侧孔深度，为 2.5。hmm 所以可得： =2.5+2.5=5()。smm 抽芯机构各尺寸的确定： cos sin/ sH sL 式中 斜导槽的工作长度（） ；Lmm 抽芯距，由上知 =5；ssmm 斜导槽的倾斜角，实践证明取 22最为理想； 33 与抽芯距 对应的开模距（） 。Hsmm 代入上述各数据可得： =13，=12。LmmHmm 3 3、抽芯力及抽芯所需开模力的计算、抽芯力及抽芯所需开模力的计算 （1）抽芯力的计算： )sincos(uchpFc 式中 抽芯力（） ； c FN 侧型芯成型部分的截面平均周长，为 5c 3 10 ；m 侧型芯成型部分的高度，为 2.5；h 3 10m 塑件对侧型芯的收缩应力（包紧力） ，其值与 p 塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有 关，一般情况下模内冷却的塑件=（0.8p 1.2）,取 1。Pa 7 10Pa 7 10 塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般u =0.150.2，取 =0.18。uu 侧型芯的脱模斜度，取= 1 代入以上各数据可得： =20.32。 c FN 两侧共有 48 个小孔，故其总需抽芯力为： 4 . 9754832.20NFc总N （2）抽芯所需开模力的计算： tan cos2 tk t w FF F F 式中 侧抽芯时斜导槽所受的弯曲力（） ； w FN 侧抽芯时的脱模力，=（） ； t F t F 总c FN 侧抽芯时所需的开模力（） 。 k FN 所以可得： =530，=400。 w FN k FN 由计算可知抽芯时所需的开模力并不大，斜导槽所受的弯曲力也很少。 故而斜导槽的尺寸可按模具的结构取一合理值即可。 5 5、型芯结构布置设计及其它部件选材、型芯结构布置设计及其它部件选材 型芯结构布置如附图 10.5.1 所示。组成斜导槽的零件对硬度和耐磨 性都有一定的要求，一般情况下。常用材料为 45 钢。为了便于加工和防 止热变形，常常调质至 2832HRC 后铣削成形。盖板的材料用 T8 钢，要 求硬 C 50。斜导槽与滑块配合部分的表面要求较高，表面粗糙度 。mRa8 . 0 附图 9.5.1 第九章第九章 模架选择模架选择 根据制品的大小、型腔的布局和模具的总体的结构，可知应选用标准 模架(GB/T12556.112556.2-90)型,其标记为: 3 A A3560*63020Z2GB/T125561990 但由于制品深度太大，且带有侧抽芯机构，故无法完全按其标准，只 好依次选用标准模板。各标准零件标记如下： 定模座板：模板 630 560 50 GB/T4169.884，材料：45 钢 GB/T 6991999；如附图 10.1 动模座板：模板 630 560 50 GB/T4169.884，材料：45 钢 GB/T 6991999；如附图 10.2 垫块：100 560 200 GB/T 4169.61984，材料：Q235A 钢 GB/T 7001988； 推板：360 560 25 GB/T 4169.71984，材料：45 钢 GB/T 699 1999；如附图 10.3 限位钉 8 GB/T 4169.9-1984，材料：45 钢 GB/T 699-1999。如附图 10.4 附图 10.1 定模座板 附图 10.2 动模座板 附