供暖管道非标准变径接弯头注塑模具设计说明书.docx
供暖管道非标准变径接弯头注塑模具设计-侧抽芯含SW三维及7张CAD图1模2腔
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供暖管道非标准变径接弯头注塑模具设计摘要变径接头的模具的设计，主要包罗了以下几个方面：（1）塑料工件的原料并且有注射机的选用。（2）分型平面选取、脱模机构、成型的零件、侧向分型机构、浇注的机构、冷却系统设计。因为产品批量与机构的约束，此模具采取了二次分型和一腔两模。采取了全体嵌入式的瓣合式型腔，节省了原料。因为塑料工件形状所限本模具的设计决定采取侧向分型机构，但因为塑料工件又带有比较长的侧孔不适宜采取常用的斜销类型的侧抽芯装置，因此采取齿轮齿条类型的侧抽芯装置代替。分型平面选取在塑料工件的中心部分。这类型结构用二次分型结构比较严格的把控模具开启动作，这里增加了定位销与定距拉杆来约束模具动作使得模具开启的动作过程能按要求动作。浇口的选取放在分型平面上侧面浇口，在每个型腔设立一个进料口， 使得浇口的加工更加便利。分流道采取的是均衡式分布，在主要流道的下面设立的冷料井是带有拉料杆的，在模具开启时候主要流道的凝料被自动地排出。为了保证模具的快速成型，此模具设计了五条带有铜管的冷却水道。关键词：注射模具；一模两腔；二次分型；齿轮齿条侧抽芯；齿轮齿条。IIAbstractThis design is a variable diameter connector die design, mainly including several aspects of the content: ( 1 ) the plastic parts and the selection of the injection machine. ( 2 ) design of parting surface, forming parts, pouring mechanism, demoulding mechanism, lateral parting mechanism and cooling system.Due to the restriction of product batch and mechanism, the die adopts one cavity Tael and two 分. In order to save material, the die design adopts the integral embedded flap type cavity. The parting surface is selected in the central part of the plastic part. Due to the shape of the plastic parts, the design of the mold decided to use the side parting mechanism, but because the plastic part with a long side hole is not suitable for the commonly used oblique side core-pulling structure, so use of the rack side core-pulling mechanism instead. This kind of junctionKeywords: injection mold; A mode of two cavities; Quadratic parting; The side core-pulling of the rack and rack;Gear rack .目录摘要IAbstractII1.1 选题的目的与意义11.2 选题在该领域的发展水平以及动态11.3 塑料注射设计简述12.塑料工件分析32.1 外表面的质量以及塑料工件的结构分析32.2 塑料工件原料的选取32.3 塑料工件体积的计算及注射机的选用43.模具具体结构设计53.1 分型平面设计53.2 注射模的排出气体63.3 型腔数目及布局73.4 抽芯机构的设计84.浇注系统的设计114.1 主流动的设计114.2 分流道设计124.3 浇口设计135 冷却回路设计155.1 冷却回路设计156.模具工作零件结构设计176.1 凹模结构设计176.2 脱模以及导向机构设计176.3 导向和定位机构设计197.模具设计相关计算207.1 型腔壁厚度的计算207.2 脱模阻力计算217.3 模具加热和冷却时间的计算217.4 冷却参考数据计算227.5 模具的设计相关参考数据校核23注射机相关参考数据校核：23抽芯力的校核：248.模具动作的过程24参考文献27附录 1：外文翻译28附录 2：外文原文32致谢36变径接头的注塑模具设计1 绪论1.1 选题的目的与意义在现代的机械制造中，模具行业已经成为国民经济当中一个非常重要的行业，很多新产品的开发与生产，在比较广阔的程度上依靠模具制造技术，并且在塑料制品的外形上的性能方面的要求变得越来越复杂，而且这些产品的制造离不模具开启具，这要求模具制造行业用最高的质量与最快的速度设计生产模具，特别是在汽车和轻工并且有电子航天等行业中显得尤其重要。模具制造强弱和模具制造水平高低，已成为衡量一个国家的机械制造行业技术水平的重要标志，直接影响国民经济中的许多部门的发展。通过变径接头的模具设计来培养自己独立查阅资料和设计塑料注射模具能力，能使得自己更加深刻地掌握模具设计技巧，并且能熟练掌握绘图软件。1.2 选题在该领域的发展水平以及动态随着塑料制品在机械、电子、国防、交通、建筑、轻工、包装、农业等行业广泛的应用，对塑料模的需求量也日益增加，塑料在国民经济中重要性也日益凸出，本世纪九十年代以来，在我国塑料模技术发展进入了一个新阶段，以汽车保险杠、64cm（25in） 以上的彩电机壳和仪表小模数齿轮、双缸洗衣机联体桶等产品为代表的大型、复杂、高寿命、精密塑料模，我国已能自行设计制造以部分替代进口的模具；电加工、数控加工、快速经济以及特种制模技术已经进入许多模具生产厂已经代替通用机床的加工；引进P20、S45C、S50C、S55C 和 718 等新的钢种牌号并且在国内很多钢厂生产，并且打破了长期以来主要 45 号钢制作模具型腔情况，使得模具型腔的抛光性能并且有寿命有了很大提高；标准的模架以及模具标准件已经有了很多工厂定点的生产，越来越多单位采取标准件来改变过去完全由单位包干生产的局面；我国自行研究制造的高科技塑料模CAD/CAM/CAE 集成系统软件已获得不少完善，不就将投入使用。1.3 塑料注射设计简述随着塑料工业发展，塑料注射模已经是制造塑料产品的主要方式，并发展成最具有发展潜力模具之一。具体来说，目标是塑料制品，塑料注射模是实现目标的手段，所以不可以单独地为模具而只思量模具，要从系统的角度出发，把塑料注射模当成我塑料注射成型的加工系统中一个环节，这样制造和设计塑料注射模时，就应该把系统中其他的环节作为塑料注射模制造与设计的思量要因，因此，塑料注射模具设计与制造考虑的因素包括:（1）塑料注射成型的工艺以及控制；9（2）塑料成型的工艺特性；（3）塑料制品的结构工艺性；（4）塑料的注射机匹配性；（5）塑料注射模的制造装备和制造工艺；（6）塑料注射模设计及原料等。注射模的结构因为注射机的类型和塑料工件的结构和特点决定。塑料的结构，因为其使用的要求不同而千变万化，导致注射模的结构形式多种多样。但是若把各种类型的注射模加以分析和归纳，每副模具可以由若干部分组成，并且他们在不同模具中均起着相同作用。一副注射模是由下面几个成分构成：（1）成型零件；（2）导向部件;（3）浇注系统；（4）脱模机构；（5）分型抽芯机构；（6）调温系统；（7）排出气体系统；（8）其他零部件；2.塑料工件分析2.1 外表面的质量以及塑料工件的结构分析1）从结构分析。这个零件的难度是中等的复杂，零件大致的外形是圆形。几个连续的阶梯圆形分布在长度方向上，四个方形的通孔成规律分布在宽度方向上，在塑料工件最小的半径一侧上并且有三个凸起直角棱，这样在模具设计时就要选取侧向抽芯机构，并且抽芯的距离较大，为了便利脱模在设计时候应设立脱模斜度。塑料工件壁厚度不太均匀，最小处为 2mm，厚度最大处为 4mm，对于塑料工件的成型没有太大的影响。2）从外表面的质量分析。该零件外表面要求没有缺陷和毛刺、内部外表面光滑就行，较易成型，外表面的质量没有其他的要求。所以，在工艺的参考数据把握的计较精准的时候，可以保证注塑的零件成型的条件。2.2 塑料工件原料的选取从使用的性能考虑，此塑料工件需要拥有耐热性能好、刚度好，它的介电性能与频率还有温度没有关系等优点，塑料工件原料采取 ABS 树脂，是理想的采取原料。但是加工较艰难，适宜采取高材料温度的模具温度，材料温度材料温度过高易产生分解（分解的温度为 25），对物理性能影响较大，对精度要求比较严格的塑料工件模具温度应该选取 5060，要求其耐热以及光泽度型料宜采取 6080，注射的压力应稍稍高些， 通常用柱塞形式注射机器时候材料的温度为 180230，注射的压力是 100140Mpa，螺杆形式注射机器则选取 160220，70100Mpa 为好。模具设计的时候应该注意浇注系统选取进料口的形式和位置，着机械在加工制造时或顶出力过于大会使得塑料工件的外表面有“白色”印，脱离模具的斜度 2 度之上。ABS 性能如下：（1）一般性能：外观的颜色多，并且拥有高达 91%高的光泽程度。吸水率极低，相对密度为 1.05。ABS 和相同于别的原料的结合性能符合性高，镀层和涂层的处理，在外面表面涂刷很容易。（2）力学性能：ABS 冲击的强度非常优异，有着非常优良的力学性能，可以在非常低的温度下用；即便制品被破坏也是只能是拉伸的破坏，有很好韧性。ABS 的尺寸稳定性较好，耐磨性优异，又有耐油性。（3）热学性能：93118是 ABS 的热学的变形的温度，它的制品在经历退火的处置后还能将近 10左右的提升空间。（4）电学性能：ABS 的电绝缘性比较好，并且几乎不受湿度、温度并且有频率的影响， 可以在应用在很多情形之下。（5）环境性能：ABS 可溶于酮类、氯代烃以及醛类中，非常容易降解在紫外线的照射作用下，但是不受水无机盐、酸、以及多种碱的影响；总之，依据以上 ABS 的特性，完全可以达到本塑料工件使用功能。2.3 塑料工件体积的计算及注射机的选用为选择注射机器以及确定模具的型腔数量。首先应该计算出塑料工件以及凝料所需要的重量大小塑料工件的质量为：M = V= 1.12* 10.97= 12.29g- 塑件材料（ABS）的密度， =1.12g/cm;V- 塑件及凝料的体积，V=10.97cm;根据上面的结论选取一模两腔形式的注射机选取 SZ/-68/40 型号的卧式注射的机器所用到的各项数据：喷嘴口孔径：3mm螺杆转速：40200r/min 注射压力：161.5Mpa拉杆内间距：(250*230) 塑化能力：20kg/h螺杆直径：26mm 锁模力：400Kn注射速率：58cm/s模具定位孔直径：100mm(深 12mm) 最小模具厚度：130mm喷嘴球半径：SR12mm 移模行程：220mm锁模形式：双曲轴最大模具厚度：240mm 理论注射量：53g3.模具具体结构设计注射的模具结构设计包罗：冷却水道布局、分型平面选取、型腔排列方式、模具的型腔数目确定、模具的工作零件的推出机构结构设计、侧面的分型与抽芯结构设计、浇口的位置的设计等等内容。3.1 分型平面设计分型平面的设计为型腔的设计的初步，它受塑料工件的外观、形状、尺寸精度、壁厚度、以及模具的型腔数目、浇口位置、排出气体槽等等诸多原因的影响。选取模具的分型平面时应该参考下面原则：1）思量塑料工件的质量（1）确保塑料工件的尺寸精度。（2）确保塑料工件的外表面要求。2）思量注射机技术规格。（1）思量锁模力；（2）思量模板间距。3）思量模具结构（1）尽量简化脱模部件；（2）尽量便利浇注系统布置（3）便于排溢；（4）便于嵌件安放（5）模具大体结构简化；（6）参考模具制成的难度。综合以上此模具分型平面设计是为了使模具脱模以及制造方面，分型平面尺寸选在塑料工件断面尺寸最大的地方，采取和注射机器模具开启运动方向相垂直的分型平面如3-1 图。图 3.1分型平面的选取中心线处于的面是可以选择分型平面所选取的地方，如此选择分型平面就可型腔是轴对称的形式，较适合型腔的加工，但必须设置能够抽拔比较大型芯的侧抽芯机构，并且在同一时间侧抽时后需要严格的把控抽出芯的动作有利于让塑料工件留在动模的一面。虽然说模具的结构形式比较繁琐但是相对其别的模式的分型平面选取这种分型平面应该为最好选取。3.2 注射模的排出气体换种说法来说，注射模具是一种置换的机器，塑料的熔体进模腔的时候，置换出模腔内部的气体。事实模具内部的气体也不都在型腔内部，也不可以将流道中内的空气忽略，如果空气未被迅速除出就会造成很多害处。积累在注塑模具内部的气体有一下几个源头：1）型腔和进料系统内部有空气；2）在高温度下塑料内的水分蒸发形成水蒸气；3）塑料在过高的温度下，分解产生气体。4）一些化学反应还有配合剂挥发形成的气体注塑模排出气体不良有很多危害，比如：1）在塑料工件上产生接缝气泡、云雾、银纹，使得外面表面的轮廓不清晰，以至于冲模达不到满的状态；2）甚至可在塑料工件外免表面形成烧焦的痕迹；3）将冲模速率变得缓慢，拖长成型的时间；4）注射变得断断续续的，生产的效率下降。注塑模具的排出气体方法通常有下面七种：1）通过排出气体槽体排出气体2）分型平面排出气体 相对比较小的模具，能利用分型平面的间缝隙排出气体， 但分型平面要定位于溶体的流动的最后面；3）拼镶的工件间缝隙排出气体 对于组合式的凹模或型芯，可以利用拼合的缝隙排出气体；4）推杆间缝隙排出气体利用模版和推杆或者型芯间的配合间缝隙排出气体， 或者有意增加模版间和推杆间的缝隙；5）烧结的粉末合金属排出气体它的下底部疏通气体的小孔半径不应该太大， 避免因为型腔内部的压力使其受到挤压力形状发生变化；6）排体的井排出气体设立空穴，让气体排进塑料的熔融体的相互融合的内部， 排出气体的结果也挺不错；7）强制性的排出气体设立排出气体杆件，应用到比较封闭的部位。本模具分型平面选取在熔体流动的末端，属于小型模具的范围之内，所以排出气体的方法要采取分型平面的排出气体方式。3.3 型腔数目及布局一模两腔，就是 2 个型腔在同一个模具上。思量模具结构的复杂程度、浇注的系统、塑料工件形状和质量等等要素采取如 3-2 图的型腔的排布方法。采取图 3-2 所示的型腔排布方法的非常有利于设立侧方向的分型面抽出型芯装置， 只设立一边就好。如果采取均衡式的进料方式要设立两个方向的抽芯机构，即使塑料工件比较容易成型但还是会使模具的复杂程度增加，模具的加工周期变大大。图 3.2一模两腔布置3.4 抽芯机构的设计此塑料工件需要进行较长的抽芯运动，因为塑料工件的本身结构和型腔的排列方式的限制。如果斜销抽芯选择比较常用的机构，最小模具开启的行程和斜销长度和计算： 抽拔距离为：S = 52 + (2 3) = 54mmL = D/2tg + h/cos + d/tg + s/sin + (10 15)= 15/2 * tg20 + 40/cos20 +12/2tg20 + 54/sin20 +10= 2.73 + 42.57 + 2.2 +157.89 +10= 215.4H = s * ctg = 54 * ctg20 = 148.4mm式中：L-斜销总长度（mm）D-斜销固定部分的大端直径（mm）；D=15mm h-斜销固定板厚度（mm）;h=40mmd-斜销直径（mm）；d=12mm-斜销的角度（度）；=20由此可得到斜销的长度是 215.4mm 以及移模形程是 148.4mm，在此模具的设计中实现比较不容易，抽芯距离短的塑料工件较适合斜销侧抽芯。这个方案不要，选取齿轮齿条的侧向抽取型芯装置，抽拔距和抽拔力是相对来说挺大的是这类型装置的特点，能抽拔圆弧型芯或任意斜度，齿轮齿条的侧抽芯机构一般有下面几种形式：1）模具开启力驱动2）推出力驱动3）齿条拔出的弧形芯的驱动这个模具的设计选取的模具开启力驱动的机构就如图 3-3图 3.3齿轮齿条侧向抽取型芯的结构该机构的具体动作过程如下：闭模的时候锁上齿条。模具开启时候存在一段空形程在导柱齿条，楔紧块脱离齿条得到了保证，然后抽芯的动作由齿条驱动完成，此时定距拉杆（图 3-4）带动模板继继续抽芯并且续模具开启，齿条脱离齿轮为止，型芯被限位，因为和拉料杆型芯的作用， 楔紧块将齿条封锁，使得注射时候的型芯不能移动。图 3.4定距拉杆限位因为此设计是一模两腔的装置，两个抽芯动作被需要，两个齿轮由一个齿条导柱带动来进行侧抽芯。中间用三个齿轮传动，结构图是 3-5。图 3.5齿轮轮动194.浇注系统的设计注射模具的设计的一个组成部分是浇注的系统的设计，对注射成型的塑料工件的质量还有周期都有很大影响。4.1 主流动的设计浇口套通常是来组成热塑性质的塑料的主要流道的，但是也存在如果批量不大，在定模的座板上开设主要的流道，主要流道长度通常不大于 60mm 是好。此设计的主要流道采取了一部分组成是浇口套，还有一部分是开设主要流道在定模板上。长度为 58mm。SZ/-68/40 卧式注射机的选取数据：喷嘴球半径：SR12mm 喷嘴口孔径：3mm根据模具喷嘴和主要流道之间的联系：R = R0 + (1 2)mm D = d 0 + (0.5 1)mm式中 R0 -喷嘴球半径（mm）d 0 -喷嘴孔孔径（mm） 主要流道的小端的直径大小 d=4mm;半锥角 1； 主要流道的球面的球面的直径大小 R=13mm。（1）浇口套设计因为注塑的成型的时候主要流道需要和注塑机和喷嘴高温塑料熔体来来回回的碰撞和接触，所以通常都不将主要流道的开在定模上而是独自设置在一个嵌套中，之后再嵌入定模的内部，这个所谓的嵌套就是主要流道的衬套。主要流道的衬套的设计时要参考下面因素：1 相对比较小的模具，可以把主要流道的定位环和衬套设置一个全体，但是在大多情形下都是分开的。2 主要流道的衬套要选择比较好的的钢性材料，热的处理后是 5456HRC。3 定模的配合的一些厚度要和衬套的长度差不多。4 定模与衬套之间采取 H7/m6 配合本设计浇口套选用盘起标准件，内部直径大小是13mm（2）定位环设计注塑机与定位环的固定板的孔之间配合，可以让主要喷嘴和流道与料筒相对。定位环的设置时要参考下列几项因素：1 注塑机和定位环定模板中间的定位孔相互是采取较松动的间缝隙配合，比如H11/b11 还有 H11/h11。2 对比较小的模具来说，定位孔和定位环相互配合的长度应用 810，相对比较大的模具应用 1015mm。3 模板上的定位环的定位状况通常有两种，一种是使用定位的环套设置在主要流道的衬套上面，还有一种是在模板上加工的地安置定位环的台阶孔采用主要流道衬套用来定位，在同一时间还能避免衬套不在定模内。此设计的定位环选取盘起标准件。（3）冷料井设计分流道的末端或主要流道的正面的动的模板上是冷料井位置。主要流道的大端的直径大小是其长度的大小。冷料井的类型主要有下面几类情形：1 底部带有锥杆的冷料井在推杆的固定板上设置推杆，因而其一般与推杆的脱模装置一起用。2 下面有拉料的杆件的冷料井此类型冷料井的下面是一条拉料组成，在型芯的固定板处安装，不跟随脱模装置移动，一般其头的位置都是侧凹的造型，a）倒锥头形 b)菌头形 c)球头形 d)圆锥头形，还可在它的头部开设冷料井。3 底部无杆冷料井相对拥有垂直分型平面的注射模具来说，在左右两半模中央线上面，当模具开启时候分型平面两半分离，流道与凝料塑料工件一同被拿出，冷料井的下面不需要设立杆件。4 分流道冷料井分流管道比较长的时候，可以将分流管道的末端沿着料流动的方向，来储存冷料， 其它的长度出不多是分流管道的直径的两倍。因为此浇注系统的主要流道的凝料比较长使得能够便利脱模，在模具开启时候需要将主要流道凝料排开，选取下面有拉料杆的。4.2 分流道设计本篇是一模两腔的模具，因此必须有分流的管道。设置分流道的时候要思量下面几项因素：（1）分流管道和熔体之间的阻力要尽量小。（2）每个型腔都平均的进入材料。（3）外表面粗糙度要求达到 Ra0.8（4）分流管道之间相互对比的时候，需要在分流管道的最后面设置冷料井（5）分流管道可独自设置在动模板或定模板上，亦能在动模板与定模板上面。（6）分流管道和浇口的接连的地方要设置成斜的面，并要以圆弧来过度，对塑料的熔体填充还有流动非常有好处。1）分流道的截面形状一般的分流管道的截面的形状分为 U 字形、梯形、圆形和六角形等。为了实现这一点可以采用圆形的流动，但是梯形就不能采用，综合思量，此模具设计采用平面为分型平面，选取圆形为分流道截面形状，此方法效率很高。2）分流道的截面尺寸依照塑料工件成型壁厚度和形状、有分流道长度和体积还有注射的速率等条件来选定分流道截面的尺寸大小。当分流管道的大小比较好时，流动性较好的塑料，它的大小小于 2mm 左右；对于性能比较差的原料来说，分流的直径可大到 13mm。多数塑料选取的分流管道大小在 610mm 间选取，ABS 塑料流动性很好，所以设计中分流管道的长度不必选取过长，查询手册塑料模具技术手册表 3-5 选取分流直径大小时常用 1.610mm 之间，直径大小该用 3mm。3）分流管道分流管道的分布受型腔的分布决定。分流管道有非均衡和均衡式两类分布方法：（1）均衡式布局对于从主要流道一直到各个型腔的分流管道，它们的尺寸大小，它们的形状还有长短都需要是同样的大小，需要达成型腔的塑料热均衡并且有流动均衡。因而所有的尺寸都一样大小。（2）非均衡式的布局每一个型腔的分流管道一直至主要流道的长短彼此都不一样的是其分布的主要特点。每个浇注口的大小互相不同，就能使得同时使得原料进入。非均衡式主要采取的布置方式采取有 H 形、圆形的和一字形的布置，其中一字形与 H 形布局是在型腔的数目相同时采取的，可以减小模板的尺寸，H 形排列的均衡式布局和一模两腔的分流道结构能够用有很好的热均衡并且达到塑料流动均衡。它的结构如 3-2 图。4.3 浇口设计连接着型腔和分流道之间一条比较短而且细的流道就是浇口。浇口的尺寸和浇口的数量对质量有着至关的决定作用。浇口的主要作用包罗：1）熔体首先在浇口的地方冻结，避免熔体倒流回去；2）容易切除浇口的凝料。3）平均的使原料进入浇口根据浇口的形式和特点，可将其划分两种类型：（1） 非约束性浇口在外面浇口比较艰难，产生的比较明显的浇口痕迹，在浇口的附近集聚大量热量，冷缩凝聚力较迟，造成比较大的内部压，较易造成缩孔和外表面凹陷现象，其适合比较大的塑料工件。(2) 约束性浇口分流道与型腔中间选取的是一条距离比较小，面积比较小的互相接连。约束性的浇口能划分出下面几个类型：1）点浇口主要的特点是：浇口的位置限制比较少，即便去除掉浇口之后留下的痕迹也比不大而且通常不会影响到塑料工件的外观形状。模具开启的时候浇口被自动的拉断，控制很简便。相对壁薄的塑料件在浇口的附近因为剪切的速度很高，并且分子的高度定向造成的局部应力，很有可能导致开裂，即使补料造成的压力很小。在不耽误使用的情况下，避免这种现象，可增大浇口处的壁厚度，用圆弧来过渡，损失压力的缘故，模具结构选择三板式，为了不让模具的结构太复杂，选取顺序分模结构。投影面积比较大的的塑料工件和容易变形的塑料工件可以选取多点浇口，使得翘曲变形减少。2）潜伏式的浇口肩负式的特点是：进料口位置通常在塑料工件的的表面或塑料工件的侧面隐蔽处。所以不影响塑料工件的外观。流通管道并且有塑料工件都设立推出的机构，凝料被自动脱落在模具开启时候切断，这种装置不适宜强度大的塑件，因为推出时候有比较强的力。后者断裂容易，前者不容易切断，容易堵塞浇口。3）侧面浇口侧面的浇口一般设立在分型平面上，料是在型腔的外侧面进入的，矩形的设置，比较灵活的调节将浇口的闭合的时候并且有冲模时候以及剪下的速度。浇口去除比较便利，痕迹不大。4）重叠式浇口对比侧面浇口差不多相同，但是非型腔的侧面，而是在另一个方向。5）扇形浇口其形状是慢慢舒展开的。是沿着料进入的地方慢慢变大的，厚度值也慢慢缩到最小， 进到型腔内部。此设计能更加便利地调整冲模的剪切速度，还要在分型平面上设置浇口，使得塑料工件外观完好，排除造成分型平面以外的印。为了精密的加工浇口的尺寸，最好是依据各个类型的特点以及它的浇口形状以来选取浇注口。选取矩形为浇口的截面形状，它的选取值如下： 取宽度 1.5mm厚度 1mm 长度 1mm5 冷却回路设计5.1 冷却回路设计依照塑料工件的所需要的浇口的位置和形状以及冷却温度等，可以设置很多不同冷却回路，最简单的钻冷却水的孔方法是经常用在不深的冷却回路。在冷却的通道之间可以采取内部的钻孔的方法，使用堵头或隔板形成规范冷却回路。水孔的数目尽量多，直径尽量大，通常在 8mm 之上。冷却的回路设计原则应该如下：（1）强化处理浇口的冷却地方（2）降低温差（3）将塑料工件的熔接痕处避开（4）水接头的安放位置恰当的选择一般设置在注射机背面。依据冷却水管的分布并且有思量各种条件与水道是否产生干涉，根据公式计算出各个冷却数值（比如冷却水、管道的直径冷却的面积、冷却时间）水道的分布效果如 5-1 图、5-2 图。图 5.1 定模的冷却水管道的分布图5-1 是把水管安在定模板上的冷却水孔的内，能将冷却水在型腔壁上的压力降低。图 5-2 是同也是拥有水管的安装在动模板上冷却水孔，在接近浇口的周围，降低温度时要先冷却温度比较高的位置。图 5.2动模的冷却水管道的分布6.模具工作零件结构设计6.1 凹模结构设计图 6.1型腔的布局6.2 脱模以及导向机构设计脱模的装置参考下面几类因素： 1）塑料工件靠在动模边上，依靠模具开启驱动的脱模机构，来实现脱模，使得模具的组成简洁。2）为了避免塑料工件的变形还有损坏，恰当的思考塑料工件处的部分，有方向的确定恰当的脱模机构，使得推出重心相与的中心重合。3）脱模的位置的选择时，尽量选择外表面完好整洁的。4）设计的机构安全放心，换取便利、活动性好、生产简单、并且各项性能优异。本设计是采取了推杆的脱模装置，如图 6-2、6-3图 6.2拉料杆拉料图 6.3推杆脱模图 6-3 的推杆的型芯与端面相平，图 6-2 中的冷料井底部是由拉料构成，就直接推出冷料井或者塑料工件的凝料，在顶出的时候，拉料与推杆都是固定在推杆的固定的板上面的。6.3 导向和定位机构设计注射模的导向机构的一般分为两类是锥面的定位与柱形的导向，定模与动模的开合与脱模装置通常采取柱形的导向装置。机构的作用：每一个模具设立的导向装置在定模和动内。其作用是：1.起到固定位置的作用2.引导方向的作用3.承受压力的作用采取推杆板的脱模或三板式的模具结构，导向柱要承受推件板并且有定模型腔板的重载荷。4.使得平缓的运动导套的选用：带头的导套的尾部和以模板配合起着定位的作用，有着省去定位销的作用。依据孔的大小选择，其壁厚度一般是 310mm，孔大就取大值，这里采取的是精密级的带头的导套。变径接头的注塑模具设计7.模具设计相关计算本次设计中，所有尺寸大小的计算的时候都采取查资料的数据范围内的值，并且有收缩率、制造公差、磨损量等核算收缩率大小选定 0.005。7.1 型腔壁厚度的计算注塑的制造中，在腔的内部经载着熔体压力，对应需要比较高的强度。否则会变形，或者裂开；若果刚度未达到要求也将会造成变形。在模具设计中其中经常碰到的一个严重问题是塑料的模具型腔底壁与侧壁的厚度的计算，尤其是大型的模具，在目前许多公司都对强度与刚度有一定规定。思量到其独特性，应该思量下列几项因素：1.要防止原料溢出 对应粘度比较低的它的间缝隙应该是 0.0250.04mm 之间；ABS 粘度塑料为 0.05mm。2.应该确保塑料工件的精密度 尺寸大小应该满足条件，变形值应该等于可控制范围内变形公差的 1/5，可以按照塑料工件的精度与大小等级进行选取。3.必要方便脱模型腔侧壁厚度的计算：1/ 3S = h (CPh / Es)1/ 3= 22 *(0.93*30*11) /(2.1*105*0.05)= 6.8毫米式中：式中：S-型腔的侧壁的厚度（mm）；P-型腔内部的单位压力（Mpa），P=30； h-型腔的深度（mm）；h=22mm;E-型腔的材料弹性模量（Mpa）,E=2.1*106； C-由 h/ l1 决定的常数，C=0.95；s-允许的变形量（mm）；s=0.05；l1 -型腔长边的长度（mm）， l1 =52。腔底部的厚度值：H = (C1Pl4 / Es)1/ 32式中：= 22 *(0.93*30*11) /(2.1*105*0.05)1/ 3= 5.36mm20H-型腔的腔底厚度（mm）；l2 -型腔的短边长度（mm）；C1 -由l1 / l2 决定， C1 =0.002; s=0.05;E = 2.1*105 Mpa 。依据以上的结果可以获得本厚度是 10mm。型腔腔底是 30mm，因此满足设计条件。7.2 脱模阻力计算壳体的形状的塑料工件的阻力一般按照厚壁和薄壁的分类来思量。各个类型的塑料工件都要根据断面的几何形状计算。对于厚壁的这一类，t/d1/20。1.当圆环形为塑料工件横截面时，脱模阻力的大小是：Q = 2rEeLcosF(f - tgF)/(1+ u + K 2) K1 +10B= 2 *3.14 *12 * 2 *103 * 0.005 *52 * (0.2 - tg 2) /(1+ 0.38 + 3.556) *1.0035 +10B= 1Kn式中：E-型腔的材料弹性模量（Mpa）,E=2.1*103;e-塑料的成型平均收缩率利率（%），e=0.005； t-塑料平均壁厚（mm），t=2；L-塑料的包容型芯长度，L=52； u-塑料泊松比，u=0.38；F -脱模的斜度， F =2；f-塑料和钢材之间的摩擦系数，f=0.2;r-塑料型芯的大小端的平均直径（mm）,r=14; a-矩形的型芯短边的长度（mm）;b-矩形的型芯长边的长度（mm）;B-塑件和开模方向垂直的平面上投影的面积;K1 -由 f 和 F 决定；K 2 -由l和 F 决定。脱模的阻力计算是用来校核抽芯力。7.3 模具加热和冷却时间的计算模具的制造的人需要设置合适的加热的长短，这冷却时长受下列几个因素影响：（1） 模具的原料模具原料为钢材，它的机械的强度比较好，冷却的时29间短，熔融的塑料导热非常好。（2） 冷却介质的温度与流动状态冷却水的入口与出口中间的温度差尽量缩减小些。5以下为好。（3） 模具的原料（4） 塑料工件的厚度如果塑料工件的壁厚度过厚，时间就约长久。（5） 冷却回路的布局（6） 模具温度就是说工件之间相连的外表面冷热程度1）塑料工件的厚度最大的部位的断面中心层温度降低到热变形温度以下冷却要用的时间长短是：1q= t2 /(2 k ) * ln4 * (Tm - Tw) / (Ts - Tw) = 42 /(2 * 2.7 * 0.1) * ln4 * (260 - 50) /( *50)= 6 *3.3= 19.8s式中：q1 -塑料工件所需要的冷却时间（s）；t-塑料工件的厚度（mm），t=4;k-塑料热扩散率（/s），k=2.7*103；T m -塑料工件的溶体温度（），T m =260；T w -模具的温度（），T w =50；T s -塑料工件热变形温度（），T s =100； 2）塑料工件的在截面内部的平均温度能到一定的脱模的温度时，冷却要用的时间-是：2q = t2 /(2 k ) * ln8* (Tm -Tw)/ (T均Tw )= 42 /(2 * 2.7 *10-1) * ln8* (260 - 50) / * (60 - 50)= 24s式中 T均 -塑脱模时间的平键温度（）， T均 =60.7.4 冷却参考数据计算那么模具降温需要的水的体积为：V = G Di /60Cr(t1 - t2)= 213*3*105 /60 *103 * 4187 * (30 - 5)1.02 *10-2 m2 / min式中：V-冷却的水的体积流量（m/min）G-单位时间注入模具塑料的质量（kg/h）,G=213。7.5 模具的设计相关参考数据校核为了让注射的成型进行的很有序，对相应互相选定的各个数据校核。注射机相关参考数据校核：各个模板的确定中，依据经验选取：定模板：40mm 定模座板：20mm 动模板：50mm 动模座板：30mm 垫块：60mm 下固定板：20mm 上固定板：15mm所以模具的闭合高是： H = 40 + 20 + 50 + 30 + 60 + 20 +15 = 235毫米注射机的最大厚度允许值是 240mm。模具外形的尺寸是 230毫米* 200毫米* 235毫米.SZ/-68/40 的卧式注射装置拉杆的内间距是 250*230，所以是符合条件。根据上面的结论，闭合高为 235mm，并且 SZ/-68/40 的卧式注射装置的最小的厚度是 130mm，最大的厚度是 240mm，,所以符合条件：H min H H max通过查询资料 SZ/-68/40 的卧式注射机最大的模具开启行程 S=220mm，因此符合上式的塑料工件的条件。S H 1 + H 2 + (5 10)mm= 58 +11 + 5= 74mm最大的注射量的校核：选定塑料工件的质量大小，在注射模的成型之后的重量最低不应该小于百分之 10，最大可以达到百分之 80，但是要在公称的注射量的百分之 35 到百分之 75 之间。一方面设备的能力得到了发挥另一方面可以塑料工件的质量也得到了保证，最好选取在百分之 50 和百分之 80 之间。一次性成型与塑料工件的重量的比例是：12.29/53=23% 所以满足设计要求。锁模力大小的校核：当型腔被大压力的熔体充盈时候，能够造成使其沿着分型平面的方向离开的力量，所以注射剂额定的锁模力的大小一定要胀模力的大小。额定的锁模力：T KA = KkpApc= 1.1* 0.25*161.5*1988= 88.3kN当 T 的值取 400KN 时比 88.3KN 远远大得多。所以满足设计要求。抽芯力的校核：采取齿轮齿条的抽取型芯装置时候，应该符合下列公式：Pc 1.2Q通过模具设计和制造的手册的查询，对于齿条的直径大小是 10 的能够承受的抽芯力的值是 1.8Kn，7.2 计算得出的结论 Q 大小是 1Kn，1*1.2 小于 1.8由上述结论可以得知抽芯力的值在符合条件的范围之内。模具关闭的情况下，确定传动的齿条中第一个齿轮的位置的原则，是设立一段时间的延迟抽芯行程，也就是要首先不阻碍机构的传动，也就是要符合下式：Si = S j + Sa= 4.17 + 2= 6.71mm8.模具动作的过程这个设计是的侧抽芯装置是由齿轮齿条组成的，它的结构是中间运动是由三个齿轮组成，两条齿条带动着一条齿条进行的侧向抽芯运动，由于塑料工件的形状与强度的限制，因而采取了二次顶出的装置，模具先在弹簧的作用下进行第一次分型，跟随着定模导柱的齿条向着上面的方向运动。凝料被拉料的杆拉出来，在齿轮与齿条脱离的时候，限位钉对型芯进行限位，然后注射机使用推杆顶出塑料工件，模具合并的时候方向推出。如图 8-1.图 8.1模具的总体结构图1-齿轮 2-齿条 3-扁推杆 4-楔紧块 5-限位钉 6-导柱齿条 7-定模板座8-型芯 9-定模板 10-导套 11-导柱结论通过这次很完整的注塑模具的全过程设计，再也不是单纯的全理论学习，将实践与理论结合在一起非常有效的锻炼了自己，将所学到的综合知识有效的运用到其中，不仅帮助到实践工作的顺利进行，对知识的理解得到了加深，许多实际的问题得到了解决。设计手册等等能力。确实实现了对学生锻炼的初衷。即便毕业设计的内容比较多，过程也比较复杂，但是我的收获也相应的很大，从各各原料的选取，并且有标准的确定，流道的分型平面并且有中心线等等的确定，都是随着工作的一点点推进进而一点点学习并且掌握的。并且将不明之处拿出来与老师同学们探讨，使得了解其中的知识，掌握之后就觉得很欣慰。当然在设计中也遇到过很多棘手的问题，比如理论和实践并相符的时候。最后在老师和同学的帮助与指导下慢慢将问题解决了。在此次的设计当中所有累积起来的知识都是非常宝贵的，这也让我明白，知识的累积是多么重要，并且这个过程是无尽头的，正所谓活到老学到老。顺利的完成这次的毕业设计给我充满了信心，对自己所学的专业知识更加深刻地理解，未来的职业规划有了进一步的明确。其中因为生产而造成的污染引起了我的深思， 如何降低甚至消除污染越来越值得关注，这一方面我想有机会去深造，将这个世界的环境变得越来越美。参考文献1 . 朱光力. 完金保.塑料模具设计M.清华大学出版社，1997。2 . 贾润礼. 程志远. 实用注塑模设计手册S.中国轻工业出版社，2000。3. 陈万林. 实用塑料注射模设计与制造M.机械工业出版社，1998。4. 毛谦德. 李振清.机械师设计手册S.第 2 版.机械工业出版社，1995。5. 许发樾. 实用模具设计与制造手册S. 机械工业出版社，2002。6. 蹊永生. 精密注射模具设计M. 中国轻工业出版社, 2002。7. 许鹤峰. 陈言秋. 注塑模具设计要点与图例M. 第 2 版.化学工业出版社 1998。8.李凯岭,刘军华,沈楠,白桂恒. 注塑模具 CAD 专家系统中的知识库研究J. 模具技术,2005,(01):53-57.9冯刚,张朝阁,江平. 我国注塑模具关键技术的研究与应用进展J. 塑料工业,2014,(04):16-19.10彭志荣. 注塑模具的标准化及自动化设计J. 硅谷,2013,(08):119+89.11王昌,胡修鑫. 注塑模具的先进制造技术综述J. 机床与液压,2012,(14):123-125+129.12田学军. 注塑模具浇注系统设计及工艺分析J. 机床与液压,2011,(12):31-34.13许发樾. 实用模具设计与制造手册S. 北京：机械工业出版社，1997。14.SinglegateoptimizationforplasticinjectionmoldJ.JournalofZhejiangUniversity(Scie nceA:AnInternationalAppliedPhysics&EngineeringJournal),2007,07:1077-108315XiaoHuan Yu,XinMing Qiu,T.X. Yu. Theoretical model of a metal tube under inversion over circular diesJ. International Journal of Mechanical Sciences,2016,108-109.附录 1：外文翻译注塑模具单浇口优化摘要：本文论述了塑料注塑模具的单浇口位置优化方法。的目的浇口优化是为了尽量减少注塑件的翘曲，因为翘曲是一个关键的质量问题注塑件受浇口位置影响较大。特征翘曲定义为最大特征曲面上的位移到特征曲面的投影长度来描述零件翘曲。优化结合数值模拟技术找到最优浇口位置，采用模拟退火算法用于搜索最佳。最后，本文讨论的一个例子，可以得出结论，所提出的方法是有效的。关键词：注塑模，浇口位置，优化，特征翘曲简介塑料注射成型是一种应用广泛的复杂但生产高效技术塑料制品种类繁多，特别是那些生产要求高，公差紧复杂的形状。注塑件质量是一个功能的塑料材料，零件几何，模具结构和工艺条件。最重要的注塑模具的一部分基本如下三组组件：洞，门和亚军，冷却系统。Lam 和 Seow（2000）和靳林（2002）通过改变壁厚实现腔平衡部分的性质。内的平衡填充过程腔给出了均匀分布的压力和透射电镜温度可以大大减少翘曲变形部分。但腔平衡只是其中之一零件质量的重要影响因素。尤其是的，有一部分的功能要求，其厚度通常不应改变。从注塑模具设计的角度，一个门的特点是它的大小和位置， 以及流道系统的尺寸和布置。浇口尺寸和流道布局通常被确定为常量。相对而言，浇口位置和流道尺寸更灵活多变，可影响质量部分的。因此，他们往往是设计 PA参数优化。李和基姆（1996）优化尺寸流道和浇口浇注系统的平衡为多多注射腔。转轮平衡描述的入口压力的差异具有相同空腔的多腔模具，并作为熔体流动结时的压力差在每个腔的路径为不同的家庭模具腔体积和几何形状。该方法具有显示均匀的压力分布之间在整个成型周期的多重型腔模具。翟等人（2005）提出的两门位置一个有一个成型腔优化基于压力梯度的有效搜索方法（PGSS），和随后的定位焊的线所需的位置，通过改变流道尺寸的多栅部分（翟 et al.，2006）。体积大部分，需要多个门，以缩短马克西流动路径，与相应的减少注射压力。该方法是有希望的 DE有单腔的浇口和流道的符号多个门。许多注塑件生产同一门，无论是在单腔模具或多腔模具。因此，浇口位置一个单一的门是最常见的设计参数优化.形状分析方法是预先以 courbebaisse 和加西亚（2002），其中注射成型的最佳浇口位置分析交配。随后，他们开发的这种方法OGY 技术及其在单栅极位置运算中的应用L 形的例子（courbebaisse 优化，005）。这是易于使用，而不是费时，而它只服务于简单的扁平零件的转动厚度均匀。pandelidis 和 Zou（1990）提出的优化浇口位置优化，通过间接质量的措施有关翘曲和材料退化， 其中表示为温度差的加权和微分项，过度包装，和摩擦过热期。翘曲是由上述影响因素，但它们之间的关系不明确。因此，优化效果受权重因子的确定。李和基姆（1996）开发了一个自动化浇口位置的选择方法，其中一组最初的浇口位置，提出了一个设计师和然后最佳的门位于相邻节点评价方法。结论在很大程度上很大程度上取决于人类设计师的直觉，因为该方法的第一步是基于设计师命题。因此，结果是一个大前帐篷仅限于设计师的经验。林和金（2001）开发了浇口位置基于最小化的优化方法标准偏差的 Flow Path Length（SD 升）和期间的标准偏差的灌装时间（SD 吨） 成型充型过程。随后，沈等基地。（2004a；2004b）优化浇口位置设计通过最小化填充压力加权和，不同流动路径的填充时间差，温度差，过包率。翟等人（2005）研究了最佳浇口位置随着喷射压力的评价标准，最后填充。这些研究人员提出的目标注射成型性能与产品相关的灌装操作品质。但执行之间的相关性性能和品质是非常复杂的，不明确的他们之间已经观察到了关系。它是也难以选择合适的权重因子每学期。这里提出了一个新的目标函数评估注塑件的翘曲度优化浇口位置。测量零件质量最近，本研究定义特征翘曲评估部分翘曲，这是从评估“流加翘曲”Moldflow 模拟输出塑料洞察（MPI） 软件。目标函数最小，以达到最小变形浇口位置优化。模拟退火算法算法来搜索最佳门位置。给出了一个例子来说明的有效性提出的优化过程的能力。质量指标：特征 warpge特征翘曲的定义优化理论在闸门设计中的应用，零件的质量测量必须在第一个实例。“质量”一词可称为许多产品性能，如机械，热，电、光、工效学或几何道具性能。有两种类型的零件质量测量：直接和间接。预测适当的模型从数值模拟结果的关系将以直接质量测量为特点。相反,零件质量的间接测量与目标质量，但不能提供直接的估计那质量。对于翘曲，间接质量措施相关作品是注塑的表现之一模塑流动行为或加权总和。表现为灌装时间 DIF沿不同的路径差，温差分，过度包装的百分比，等等。它是 OB以往， 翘曲是受这些执行性能之间
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