泡沫灭火器喷嘴注射模设计

泡沫灭火器喷嘴注射模设计1.绪论1.1 模具工业在国民经济中的重要地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于 0.10.3 的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在 1998 年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998 年 11 月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装第 1 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近 10 亿美元的模具。我国石化工业一年生产 500 多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。1.2 我国模具工业的发展现状20 世纪 80 年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。目前，中国有 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 4 8 in （约 122cm ）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/ CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。1.3 我国模具技术发展的趋势随着电子、信息等高新技术的不断发展，我国模具技术的发展呈现以下趋势。第 2 页 共 35 页(1)(2)(3)泡沫灭火器喷嘴注射模设计模具 CAD/ CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展快速经济制模技术得到应用(4)特种加工技术有了进一步的发展(5)模具自动加工系统的研制和发展(6)模具材料及表面处理技术发展迅速(7)模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现 了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；模具标准件的日渐广泛应用（模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本） ；广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。第 3 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计2.塑件分析2.1 塑件材料选择灭火器在工作过程中，会有大量高压气体从喷嘴中喷出，这就要求喷嘴材料要有比较好的耐高冲击性能。并且灭火器的喷嘴还会经常经受高温和低温，因此对材料的热变形温度和脆化温度有一定要求。综合考虑使用性能、加工性能、经济条件和原料情况，选择材料 PA1010。PA1010 在国内有大批量的生产，具有良好的成型性、力学性能、表面光泽度和低成本等优点，其性能如下表：表 2-1 PA1010 性能项目 质量指标密度，g/cm 1.05熔点， 195210成型收缩率，% 1.01.5拉伸强度，MPa 60弯曲强度，MPa 902.2 塑件形状图 2.1 塑件图第 4 页 共 35 页该制件形状为旋转体，中间通孔（如上图）2.3 制品质量泡沫灭火器喷嘴注射模设计1.利用 PRO E体积软件进行 三维实体建模，并可直接通过软件进行分析，查询到塑件2.计算塑件的质量图 2.2V 塑= 10.988234cm 取 11cm根据塑料，查得 PA1010 的密度：1.041.05 g/ cm,所以取 =1.05 g/ cm，根据塑件形状及尺寸，采用一模两腔的模具结构。故单件制品的质量为 m=1.0511=11.55g2.4 尺寸精度由于制件未标注公差，查（实用模具设计简明手册表 36）取 MT6 级。第 5 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计3.PA1010 注塑成型过程及工艺参数3.1 注塑成型过程注塑成型是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。一般分为三个阶段的工作。（1）物料准备：为了使注塑能顺利地进行并保证产品得到质量， 在成型前有一系列的准备工作。包括对物料的颗粒情况、外观色泽，杂质含量等进行检验，并测试其流动性，热稳定性和收缩率等指标。由于 PA1010 吸水性强，成型前应进行充分的干燥。查（塑料成型工艺及模具设计P63 表 31）干燥处理温度为：90150，时间为：812h。（2）注塑过程：塑料在料筒内经过塑化达到流动状态后，进入模 腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段。（3）塑件的后处理：注塑制品经脱模或机械加工后，常需要经过 适当的后处理以改善制品的性能和提高尺寸稳定性；PA1010 的后处理中须退火消除内部应力。3.2 注塑成型工艺参数（1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。PA1010 料温度的经验数据查（塑料成型工艺及模具设计P63 表 31）可知：第 6 页 共 35 页表 3-1 温度的经验数据泡沫灭火器喷嘴注射模设计料筒温度 / 喷嘴温度/ 模具温度/后段 中段 前段190-210 2000-220 210-230 200-210 40-80（2）压力；注射成型过程中需要控制的压力包括注射压力，保压 力。根据经验值PA1010 料的注塑压力为 70-100MPa，时间为 1-5 秒；保压压力为 20-40MPa ，时间为 20-50秒。（3）时间；完成一次注塑成型所需要的时间称为注塑周期或称总周期。它由充模、保压时间、冷却和加料（包括预塑化）时间以及开模、辅助作业（如涂擦脱模剂、安装嵌件等）和闭模时间组成。其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 1-5 秒，保压时间一般为 20-50 秒，冷却时间一般为 20-40 秒。根据塑件的形状、壁厚、材料等因素，注塑周期初定为 60 秒（注射时间取 3 秒，保压时间取 25 秒，冷却时间取 25 秒，辅助时间取 7 秒）第 7 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计4.拟定模具结构形式当塑 件的结构和所 用的材料满足 成型工艺的要 求后，就需要考虑塑件的分型面位置，确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产，这样就初步确定模具的结构形式，为后续的设计计算提供依据。4.1 分型面位置的确定模具上用来取出塑件和（或）浇注系统可分离和接触的表面称为分型面。分型面的选择应注意以下几点：（1）分型面应选在塑件的最大截面处；（2）不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件；（3）有利于保证塑件的精度要求；（4）有利于模具加工，特别是型腔的加工；（5）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置；（6）便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；（7）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积，以减少所需锁模力；（8）便于嵌件的安装；（9）长型芯应置于开模方向。综合考虑以上几点，设置分型面位置如下图 4-1。第 8 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计图 4.1 分型面的位置4.2 型腔数量的确定考虑到塑件比较小，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件尺寸，模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。4.3 型腔排列形式的确定多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计采用的是一模两腔，故采用直线对称排列。第 9 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计5.注塑机的选择及校核5.1 注塑机型号的确定5.1.1 注射量的计算塑件的体积:塑件的质量：V=11cmM=11.55g5.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但可以根据经验按照塑件体积的 0.2-1 倍来估算。本次浇注系统的凝料按照塑件体积的 0.3 倍估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和 2 个塑件体积之和）为：V 总=V 塑（1+0.3）2 =111.32=28.6cm5.1.3 选择注射机3根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积V 总=28.6cmV 总/0.8 = 28.6/0.8cm = 35.75cm 3 3查（现代模具成形设备表 61）3则有：初选公称注射量为 60cm ，注射机型号为 SZ 60/40，其主要技术指标见下表：表 5-1 国产注射机 SZ60/40 技术参数表特性 内容 特性 内容理论注射容积（cm 3 ） 60 移模行程(mm) 180第 10 页 共 35 页33螺杆(柱塞) 直径(mm) 30 锁模力(KN)泡沫灭火器喷嘴注射模设计400注射压力(MPa) 150 拉杆内间距（mmmm）295185最小模具厚度(mm) 160 喷嘴球半径(mm) 15最大模具厚度（mm） 280 喷嘴孔直径（mm） 3.55.2 注塑机的校核5.2.1 注射压力的校核查（塑料成型工艺及模具设计表 31）可知，PA1010 的注射压力为70100MPa，这里取 P 0 =100MPa ，该注射机的公称注射压力 P 公 =150MPa ，注射压力安全系数 K1=1.25 1.4，这里去 K 1=1.3，则：K1P0=1001.3=130MPaP 公 （5-1）所以注射机压力合格。5.2.2 锁模力的校核1）塑件在分型面上的投影面积 A 塑，则：A 塑 = （16 3）mm=775.58mm2）浇注系统在分型面上的投影面积 A 浇，即六道凝料（包括）浇口在分型面上的投影面积 A 浇数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。A 浇是每个塑件在分型面上的投影面积 A 塑的 0.2-0.5 倍。由于本次流道设计简单，分流道相对较短，因此凝料投影面积可以适当取小一些取 A 浇=0.2A 塑3）塑件和浇注系统在分型面上总投影面积 A 总：A 总=n （ A 浇+A 塑）= n（0.2A 塑+A 塑）=21.2775.58mm=1861.39mm （5-2 ）4）模具型腔内的胀型力 F 胀，则：F 胀=A 总 P 模=1861.445=83.76KN （5-3）式中，P 模是型腔的平均计算压力值，通常取注射压力的 20%40%，这里取 30% ，第 11 页 共 35 页则为 45MPa 。泡沫灭火器喷嘴注射模设计查表 3，可知该注射机的公称锁模力 F 锁=500KN，锁模力的安全系数 K=1.11.2，这里去 K=1.2 ，则：KF 胀=83.761.2=100.5KN F 锁所以锁模力合格对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。第 12 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计6. 浇注系统的设计浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，流道及浇口位置的选择应遵循以下原则。（1）流道应尽量少弯折，表面粗糙度为 R0.8 m1.6 m。（2）应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔 布局设计，尽量与模具中心线对称。（3）单型腔模具投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在 模具的单面开设浇口，不然会照成注射时模具的受力不均。（4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。（5）一腔多模时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。（6）在设计浇口时避免塑料熔体直接冲击直径型芯及嵌件，以免 产生弯曲、折断或移位。（7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短填充时间。（8）能顺利的引导塑件熔体填充各个部位，并在填充过程中不致 产生塑料熔体涡流、紊流现，使型腔内的气体顺利排出模外。（9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。（10）若是主流道型浇口，因主流到处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。（11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利地流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位。（12）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。第 13 页 共 35 页6.1 主流道的设计泡沫灭火器喷嘴注射模设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道（或浇口）的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。计。6.1.1 主流道尺寸1）主流道的长度：小型模具 L 主应尽量小于 60mm，本次设计初取 40mm 进行设2）主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=3.5+0.5mm=4mm3）主流道大端直径：d=d+2L 主 tan/27.5mm 式中 取 44）主流道球面半径：SR0=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=15+1.5mm=16.5mm6.1.2 主流道的凝料体积 2 2 3.14V 主= 3 L 主（R主 r主R 主 主 340 （ 3.75+2+3.752）=1070.2mm=1.07cm （6-1）6.1.36.1.4主流道当量半径主流道浇口套的形式2本次设计的主流道衬套如下图，其主要参数： 锥角 =5 ；内 表 面 粗 糙 度Ra=0.63m；材料为碳素工具钢 T8A，热处理淬火表面硬度为 5055HRC。第 14 页 共 35 页=（23.75）Rn= =2.875mm泡沫灭火器喷嘴注射模设计图 6.1 主流道浇口套6.2 分流道的设计6.21.分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑分流道德容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。6.2.2.分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，可以适当取小点，故单边分流道长度：L 分=25mm6.2.3.分流道的当量直径根据经验，对于常见壁厚 23mm，采用圆形截面分流道的直径一般在 37mm 之间变动， 并且对于流动性能好的塑料，如 PA，当分流道很小时可小到 2.5mm ，在这里取 D 分=3mm6.2.4.分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U 型，六角形等，为了便于加工和脱模，分流道大多设计在分型面上，本设计采用梯形截面，其加工工艺性好。6.2.5.分流道截面尺寸设梯形下地面为 x，底面圆角半径 R=1mm，查表，设梯形的高 h=2mm ，则截面积为：第 15 页 共 35 页A 分 2 =2x+4tan8泡沫灭火器喷嘴注射模设计（6-2）根据该面积与当量直径为 3mm 的圆形截面面积相等，可得：可得，x=3.4，则上底为 3.7。6.2.6.凝料体积2x+4tan8=D分42（6-3）1）分流道的长度：L 分=252=50mm2）分流道截面积：A 分=（3.4+3.7）2/2=7.1mm3）凝料体积：V 分=L 分 A 分=507.1=355mm=0.355cm6.2.7 校核剪切速率（6-4）（6-5）1）确定注射时间：查（塑料成型工艺及模具设计表 42） ，可取注射时间 t=1s2）计算分流道体积流量：q 分=3）由此可得剪切速率：3.3qvV分V塑t= 0.355111cm/s=11.355cm/s （6-6）6-7R 3n =(3.311.355)/(3.141.5）=3.5410/s （6-7）该分流道的剪切速率符合浇口主流道和分流道的最佳剪切速率 510510/s 之间，所以分流道内的熔体剪切速率合格。6.2.8.分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度的要求不是很低，一般可设 Ra=1.252.5m 即可，此处 Ra 取1.6m。另外脱模斜度一般 5 10，这里取脱模斜度为 8。第 16 页 共 35 页（xx2htan8 ）h=R 浇=6.3 浇口的设计泡沫灭火器喷嘴注射模设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。本次设计的模具为一模两腔，为了调整充模时候的剪切速率和时间，故采取侧浇口。6.3.1 侧浇口尺寸的确定1）计算侧浇口的深度 查表，可得侧浇口深度计算公式为：H=nt=0.72mm=1.4mm （6-8）式中 t 是壁厚，n 是塑料成型系数，对于 PA1010，其 n=0.7 。2）侧浇口的宽度和长度 查表，根据推荐尺寸，此处取 L 浇=0.7mm，b=2mm6.3.2 侧浇口剪切速率的校核1）计算浇口的当量直径 由面积相等，R 浇=Bh 由此可得2）校核浇口的剪切速率R 浇= Bh =0.944mm （6-9）确定注射时间：查表，可取 t=1s计算浇口的体积流量：q 浇=V塑t=11cm/s （6-10）计算浇口的剪切速率：Rn4 S 1 （6-11）该矩形浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 510所以，浇口的剪切速率校核合格。第 17 页 共 35 页4510 5S 13.3qR浇= =（ 3.31110）/(3.140.944)=1.261036.4 主流道剪切速率的校核泡沫灭火器喷嘴注射模设计6.4.1.计算主流道的体积流量查（塑料成型工艺及模具设计表 42） ，可取注射时间 t=1st （6-12）6.4.2. 主流道的平均当量截面半径：R n =2.875mm6.4.3. 计算主流道的剪切速率R = =（3.323.425 10 / 3.142.875 =1.0410s 1 6-13主 R n3 ） （ ） （ ）R=510 2主 流 道 内 熔 体 的 剪 切 速 率 处 于 浇 口 与 分 流 道 的 最 佳 剪 切 速 率510 S ，所以主流道的剪切速率校核合格。第 18 页 共 35 页（V V n V ）主Q = =（1.07+0.355+211)/1=23.425cm/s3.3q3 - 1泡沫灭火器喷嘴注射模设计7.成型零件的工作尺寸计算模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括凹模、型芯、镶块、成形杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用，料流的冲刷，脱模时与塑件间发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的强度、刚度和表面硬度。在计算型腔和型芯工作尺寸之前，对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转化，即塑件外形尺寸（名义尺寸）为最大尺寸，其公差为负值；塑件的内腔尺寸（名义尺寸）为最小值，其公差 为正值；中心距尺寸为公称尺寸，其公差为正负/2。7.1 凹模的工作尺寸计算凹模的径向尺寸计算公式：LM=Ls(1+S cp)-X0式中 ：Ls塑件外型径向公称尺寸；KScp塑料的平均收缩率；塑件的尺寸公差；+ （7-1）模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/31/6。凹模的深度尺寸计算公式：+HM=Hs(1+Scp)-X式中:Hs塑件高度方向的公称尺寸。0 （7-2）经查得 PA1010 的收缩率 PA1010=1.2%；塑件未注尺寸公差，所以按 MT6B 类公差选取。7.1.1 凹模径向尺寸模具最大磨损量取塑件公差的 1/6 ；模具的制造公差 z= /6，X 一般在 0.50.8 之第 19 页 共 35 页间，这里取 X=0.6。泡沫灭火器喷嘴注射模设计1）32 mm32.4 00.8mmzLM1=（1+Scp ） Ls+x 00.133=（1+0.012）32.4+0.60.8=32.310 mm2）22 mm22.31 0.62 mm000.103=（1+0.012）22.31-0.60.62003）14 mm14.27 00.54 mmzLM3= （1+Scp ）Ls+x 00.09=（1+0.013）14.27-0.60.54=14.120 mm07.1.2 凹模深度尺寸模具制造公差 z= /6；X 一般在 0.5-0.7 之间，取 X=0.65,1）80 mm80.84 01.68 mmzHM1=Hs(1+S cp)-X00.28=(1+0.012)80.84+0.651.68=80.8 0 mm0第 20 页 共 35 页0.1330zL =（1+Scp ） Ls+x0.103=22.21 mm0.090.282）9 mm9.29 00.58 mmz泡沫灭火器喷嘴注射模设计HM2=Hs(1+S cp)-X 00.097=(1+0.012)9.29+0.650.58=9.02 0 mm03）7 mm7.29 00.58 mm0.097HM3=(1+0.012)7.29-0.650.58=7.02 0 mm04）6 mm6.26 00.52mm0.087HM4=(1+0.012)6.26-0.650.52007.2 型芯的工作尺寸计算型芯的径向尺寸计算公式：L M=Ls(1+Scp)+X式中： Ls塑件内部径向公称尺寸Scp塑料的平均收缩率塑件的尺寸公差0z（7-3）模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/6 。凹模的深度尺寸计算公式：HM=Hs(1+Scp)+X z式中：Hs塑件高度方向的公称尺寸。经查得 PA1010 的收缩率约为 1.2% ，塑件未注公差按 MT6B 类公差选取（1）型芯的径向尺寸：（7-4）第 21 页 共 35 页=6.01 mm0.09700.0970.087泡沫灭火器喷嘴注射模设计模具的制造公差 z= /6；X 一般在 05-0.8 之间，取 X=0.7。1）28 mm27.65 0 mmL M1=Ls(1+S cp)+X z=（1+0.012）27.65+0.70.7 0.117=28.47 0.117 mm2）6 mm5.84 0 mmLM2=Ls(1+S cp)+X z=(1+0.012)5.84+0.750.32 0.053=6.13 0.117 mm（2）型芯高度尺寸：制造公差 =/6；X 一般在 0.5-0.8 之间，取 X=0.60HM1=Hs(1+Scp)+X z0.1570.1572)8079.36 1.2800HM2=Hs(1+Scp)+X z0=(1+0.012)79.36+0.61.28=81.08 0.2130.2137.3 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算7.3.1 凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选第 22 页 共 35 页0.70000.320000.941)4948.5300=(1+0.012)48.53+0.60.940=49.680180mm250mm 的标准模架，其厚度根据公式：2Ep50.01563泡沫灭火器喷嘴注射模设计1） （ ）式中：p 是型腔压力（MPa） ，E 是材料弹性模量（MPa） ，h=W， W 是影响变形的最大尺寸，而 r=16mm，p 是模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种。p =25i 1=250.625m=15.625m=0.01563mm11（7-6）由于型腔采用直线对称结构布置，故两个型腔之间壁厚满足结构设计就可以了。型腔与模具周边的距离由模板的外形尺寸来确定，根据估算模板平面尺寸选用180mm250mm，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全满足强度和刚度的要求。7.3.2 动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在 180mm250mm 这个范围内，垫块之间的跨度大约为 180mm30mm 30mm=120mm。那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力可以计算得到动模垫板的厚度，即EL1p1=0.54120(453.1414)/(2.110 250 0.02759) =12.504mm1式中，p 是动模垫板刚度计算许用变形量，p =25（0.35150 +0,001150）mm=0.02759mm，L 是两个垫块之间的距离，约 120mm，L 1 是动模垫板的长度，取 250mm ，A 是两个型芯投影到动模垫板上的面积。故动模垫板可按照标准厚度取 20mm第 23 页 共 35 页4 13ph3（ ） （ ） （ 351pA7-755泡沫灭火器喷嘴注射模设计8.模架的确定根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸，又考虑到凹模最小壁厚，导柱，导套的布置，查表，参考其中小型标准模架的选型经验公式，可以确定选用模架序号为 4号（WL=180mm250mm）模架的结构为 A3 型。8.1 各模板尺寸的确定1）A 板尺寸： A 板是定模型腔板，塑件高度为 80mm 考虑到还要在模板上开设冷却水道，还需留出一定距离，故 A 板得厚度取 100mm2）B 板尺寸：B 板是型芯固定板，按模架标准板厚取 20mm。3）C 板（垫块）尺寸：垫块= 推出行 程+推板厚 度+推杆固定板厚度 +（510mm ）=45+16+12.5+510mm ，取 C 板厚度为 80mm经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架序号为 4 号，板面为 180mm250mmm，模架结构形式为 A3 型的标准模架。其外形尺寸：宽 长高=180mm250mm270mm，如图所示第 24 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计8.2 模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸1） 模具平面尺寸 180mm250mm195mm295mm（拉杆间距） ，校核合格。2） 模具高度尺寸 270mm，160mm 270mm280mm（模具最大厚度和最小厚度） ，校核合格3)模具的开模行程 S=H1+H2+（510mm）=130 135mm180mm （开模行程） ，校核合格。第 25 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计9. 脱模推出机构的设计在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构） 。在设计脱模推出机构是应遵循下列原则：(1) 推出机构应尽量设置在动模一侧。(2) 保证塑件不因推出而变形损坏。(3) 机构简单、动作可靠。(4) 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。(5) 合模时能正确复位。9.1 斜滑块推出机构的设计9.1.1 脱模力大小的计算脱模力是指从动模一侧的主型芯上脱出制品所须施加的外力，包括型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。脱模力的大小与塑件的厚薄及其形状有关。1）圆柱大型芯的脱模力计算当圆形塑件的内孔半径与壁厚之比 =r/t 10，此时塑 件称为厚壁件。此处为厚壁件。则：（1K1）K2=23.147.11.8100.01280(0.64-tan0.5)/(1+0.32+6.53)1.006=6.15610N=6.156KN其中 K1= 2 2 ， K2=1+fsincos（cos 2cos）第 26 页 共 35 页2rESL（f - tan） 9-12泡沫灭火器喷嘴注射模设计式中，F 是脱模力（N） ；E 是 PA1010 的弹性模量（MPa） ；S 是 PA1010 的平均收缩率；t 是塑件壁厚（mm ） ；L 是被包型芯的长度（ mm） ； 是塑料的泊松比； 是脱模斜度（） ；f 是塑料与钢材之间的摩擦系数；r 是型芯的平均半径（mm） ；A 是塑件在开模方向垂直的平面上投影面积（mm） 。9.1.2 校核推出机构作用在塑件上的单位正压力1) 推出面积42) 推出应力A第 27 页 共 35 页2 2（D -d ）A= =775.58mm （9-2）1.2F= =1.26156/775.58=9.52MPa50MPa( 抗压强度)合格。 （9-3）泡沫灭火器喷嘴注射模设计10.排气系统设计塑料注塑模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑料受热而产生的气体，尤其在高速注射成型产生的气体更多，排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种。(1) 利用排气槽。(2) 利用型芯、镶件、推杆等的配合间隙；利用分型面上的间隙。(3) 对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，需设进气装置。本书设计的模具不是大型模具，并且分型面位于熔体流动首端，可直接利用分型面间隙排气，不必专门设置排气槽和进气槽。第 28 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计11.冷却系统的设计模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。11.1 冷却介质PA1010 属 于 低 粘 度 材 料 ， 其 推 荐 的 成型 温 度 为 160-220 ， 模 具 温度 为4080 。所以模具温度初步定为 60，用常温水进行冷却。11.2. 冷却系统的简单计算1） 塑件制品的体积V=V 主+V 分+V 塑=1.07+0.355+211=23.425cm （11-1）2） 塑件制品的质量M=V= 23.4251.05g=24.6g=0.0246kg （11-2）-23） 塑件的平均壁厚为 3mm，查表，得 t 冷=22s，脱模时间 t 脱=7s，则注射周期 t= t冷+t 注+t 脱=30s，则，每小时注射次数 N=3600/30=120 次。4） 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：W=Nm=1200.0246kg=2.954kg （11-3）-35） 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 Q s，查表，可得 PA1010 的单位热流量 Qs 的值在 6576kJ/kg，这里取 Q s=70kJ/kg。第 29 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计6） 计算冷却水的体积流量 qv 设冷却水道入水口的水温 2=22，出水口的水温1=25，取水的密度 =1000kg/m，水的比热容 c=4.178kJ/(kg)，则根据公式可得：qv= WQs60c（1 -2）（11-4）=2.95470/(6010004.1873)m/min=0.0002743m/min7） 确定冷却水道的直径，查表取 d=8mm8） 冷却水在管内的流速 v60d （11-5）9）f=6.6，则求冷却水管壁与水交界面的膜传热系数 h，因为平均水温为 23.5，查表可得d10） 计算冷却水通道的导热总面积 Ah -4 m （11-7）11） 计算冷却水管的总长度L=A/d=5.710 /(3.140.008)m=22.610 -3 m （11-8）由于 PA1010 的单位热流量很小，导致理论计算的冷却水管长度偏低，显然不合适。一次根据实际情况加以修改。第 30 页 共 35 页V= =40.0002743/(603.140.008)m/s= 0.091m/s4q v 20.84.187f（v） -60 .2WQsA= =2.97570/(1.4510 37.5)m=5.710-4泡沫灭火器喷嘴注射模设计12.导向与定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。12.1 导柱导向定位机构导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：（1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱 直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。（2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm，以确保其导向与引导作用。（3）导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分 配合精度采用 H7/k6；导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度通常取配合直径的 1.52 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。第 31 页 共 35 页泡沫灭火器喷嘴注射模设计（4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。本次模具设计设置四个标准带头导柱配合标准直导套作为导向系统，导柱设置在定模上，有利于塑件脱模