大油壶盖注塑模具设计说明书

摘 要本文是关于大油壶盖注塑模具的设计，针对的主要是模具成型中的自动脱螺纹方法。在正确分析塑件工艺特点和 HDPE 的性能的基础上，采用了最简单的绝热流道结构井坑试喷嘴模具。介绍了对螺纹型芯，凹模，浇注系统，脱模机构，选择标准零件，设计非标件的设计过程。涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题；运用了（CAD） 、辅助制造（CAM） 、辅助工程（CAE）等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。大油壶盖注射模具设计，采用一般精度，利用 CAD、CAE、CAM 来设计或分析注射模的成型零部件，浇注系统，导向部件和脱模机构等等。综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CADCAMCAE 等。关键词： 熔融塑料 ,绝热流道, 螺纹型芯, 长导程螺杆，脱模机构。IIABSTRACTThis is the lard on the handle of the plastic injection mold design, which is mainly aimed at the Molding of Automatic Screw methods. I choice the most simple structure must Abstracts - pits trial nozzle mold on the basis of The correct analysis of the characteristics of plastic parts and the performance of HDPE. This article includes the design process of thread core, die, casting system, stripping institutions, the selection criteria parts, and the non-standard pieces . It also involve many Project Operational issues :mold structure, strength, life calculation and forecast the flow of melting plastic in the mold. At the same time, analyses the design, manufacture and product quality of the mold with (CAD), aided manufacturing (CAM), aided engineering (CAE) software in a wide variety. In the design process ,I use CAD, CAE and CAM to design or analysis the injection mold parts of the molding, casting systems, components ,guidance Demoulding institutions and so on ,following the usual precision . I use the expertise integratedly in the design process too,while the Core Knowledge is the plastic mold, molding material and technological foundation for mechanical design, plastic molding technology, computer-aided design, CAD CAM CAE, etc. Key word: Fusing plastic heat insulation flow channel thread core, long lead screw, drawing of patterns organization.目录中文摘要 英文摘要 第一章 概述 11.1 国际塑料模具工业的发展的新动态 11.2 我国模具工业发展现状 31.3 我国模具设计技术今后发展方向 51.4 毕业设计课题资料查询 51.4.1 分析塑件结构及工艺技术要求 61.4.2 了解塑件的加工性能和工艺性能 61.4.3 塑料的适用范围61.4.4 塑件收缩及补缩问题，尽量减少残余内应力和翘曲变形61.4.5 注塑工艺及模具条件71.4.6 模具材料 71.4.7 模具的热量损耗，冷却水用量，生产效率71.5 毕业设计思想简述 7第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计92.1 成型塑料制件结构工艺性分析 92.2 塑件三维 CAD 建模及 CAE 分析 102.2.1 利用 CAD 建模，完成三维零件的设计 102.2.2 CAE 分析及其结果 102.3 根据 CAE 分析结论进行模具工艺设计142.3.1.型腔数量的决定 142.3.2 型腔布置 142.3.3 确定分型面 142.3.4 主流道和主流道衬套结构设计16第三章 选择注射机及注射机工艺参数校核 193.1 注塑机的技术规范193.2 最大注射量的校核193.3 注塑压力的核核203.4 锁模力的校核203.5 模具闭合高度校核21第四章 模具设计 224.确定标准注塑模架224.2 模具成型零件设计 224.2.1 凹模（阴模）的结构设计 224.2.2 型芯的结构设计 224.2.3 确定模具零件厚度及外形尺寸234.2.4 排气方式及排气孔的设计 234.3 型腔成型尺寸计算 244.3.1 塑件精度影响误差值的确定 244.3.2 按平均收缩率计算成型尺寸 244.3.3 型芯径向尺寸计算 254.3.4 型腔深度尺寸计算 264.3.5 型芯高度尺寸的计算 274.4 脱模机构的设计 284.5 模具冷却系统设计 304.5.1 注射模冷却系统设计的原则 304.5.2 模具热平衡计算 314.6 模具主要连接、定位、导向件设计 33第五章 绘制模具图 35第六章 结论 37参考文献 39致谢 40四川理工学院毕业设计（论文）1第一章 概 述1.4 毕业设计课题资料查询1.4.1 分析塑件结构及工艺技术要求该塑件名为风扇盖，机构简单，关键在于自动卸螺纹，采用的材料：PP（聚丙烯），其技术要求 1.大批量生产 ；2.自动卸螺纹。在设计脱模机构时会比较复杂，而且要实现全自动对传动系统的设计是重点。1.4.2 了解塑件的加工性能和工艺性能。PP(聚丙烯) Polypropylene 72 密度： 0.90.91g/ 3cm熔料温度 ：160175料筒恒温 ：240模具温度 ：5090(5).注射压力：采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的 95%时转保压，用较长的保压时间。(6).注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的 PP 和模具不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。(8).流道和浇口：流道直径 4-7mm，针形浇口长度 1-1.5mm，直径可小至 0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为 0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深 0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的 50-60%）。均聚 PP 制造的产品，厚度不能超过 3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚 PP）。(9).熔胶背压：可用 5bar 熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。(10).制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。回收率 ：可达到 100回收收缩率 ：1.5；1.4.3 塑料的适用范围典型应用范围 工程、包装薄膜、家用电器、汽车零件等。1.4.4 塑件收缩及补缩问题，尽量减少残余内应力和翘曲变形。第一章 概述2PP 是半结晶材料，成型收缩率较大，在 152.5之间。PP 比 PE 要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的 PP 温度高于 0以上时非常脆，许多商业的 PP 材料是加入 14%乙烯的无规共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物。共聚物型的 PP 材料有较低的热变形温度（100） 、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP 的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。PP 的维卡软化温度为 150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 PP 进行改性。PP 的流动率 MFR 范围在 140。低 MFR 的 PP 材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同 MFR 的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP 的收缩率相当高，一般为 1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比 PE-HD 等材料要好得多。加入 30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到 0.7%。均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP 也不象 PE 那样在高温下仍具有抗氧化性。1.4.5 注塑工艺及模具条件干燥：如果贮存恰当则无须干燥。模具温度：5090 。6mm 以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm 以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。为了取得合理的成型周期，冷却回路直径应不小于 8mm，并且距模具表面的距离应在 13J之内(这里“J， 是冷却回路的直径)。注射压力：150180MPa 。注射速度：建议使用高速注射。流道和浇口：流道直径应在 475mm 之间，流道长度应尽可能短一些的浇口，浇口长度不要超过 0.75mm。这种树脂特别适十采用热流道。1.4.6 模具材料模具多采用 45 钢，各标准模架和凹模也采用 45 钢，部分零件采用 T8A，T10A。45钢属于低碳碳素钢，强度低，韧度、塑性和焊接性均好，主要用于型腔简单，生产批量较小的塑料模，采用反印法制造模具，然后经渗碳淬火、回火处理，可或的外表高硬度又耐磨，心部韧性好的模具，其加工性能较好，脱碳敏锐性较小。该模具的其他各部分零件详见后面章节内容。四川理工学院毕业设计（论文）31.4.7 模具的热量损耗，冷却水用量，生产效率模具的热量损耗，冷却水用量，生产效率见第四章第 5 节。四川理工学院毕业设计（论文）9第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计2.1 成型塑料制件结构工艺性分析尺寸精度分析：塑料制件图样上未注公差尺寸的允许偏差，采用塑料制件尺寸公差(SJl37278) 7 级精度。用于孔时，取“公差数值表”中数值冠以（+）号，用于轴时，取“公差数值表”中数值冠以（-）号。用于长度尺寸时，取“公差数值表”中数值之 1/2 冠以（）号 7。根据塑件材料加工精度分析，选用较低精度制造，经查选用 IT7 级制造，塑件其他尺寸均按该精度等级制造。 基本尺寸（mm） 公差数值（mm）0 3 0.323 6 0.366 10 0.4010 14 0.4480 100 1.2表 2-1 (SJl37278) 7 级精度 公差数值简表粗糙度：由塑料制件的粗糙度确定模具的粗糙度，模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一级。按制件的使用要求和工艺条件可选用模具的粗糙度为 0.4 ，m斜度设计：便于拔模和留模。基于本设计，由于是螺纹型芯所以开模时塑件留在型芯上。壁厚：壁厚应均匀，薄壁处是否有强度。本塑件壁厚均匀且符合材料最小壁厚要求，也同时能满足使用要求。圆角设计、螺纹设计：该塑件最小圆角 R=2mm 满足加工要求；螺纹 M801.5 也能满足工艺要求。塑件质量的初步估算：根据 CAE 建模分析可得制件的体积和质量质量：M=9.61g 2.3 模具工艺设计2.3.1.型腔数量的决定与布置由于 PP 特别适合采用热流道，但热流道模具结构复杂，有一定难度。根据自身情第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计10况选用冷流道，采用一模两腔。2.3.2 确定分型面分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。2.3.2.1 型腔分型面位置的设计 1外表质量：分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处 方便脱模，制件留在动模边：从制件的推出装置设置方便考虑。包紧力大的，芯应设在动模边 而将凹模放在定模边包紧力小且不能确切判断留向的将型芯和凹模的主要部分都设在动模边对型芯无包紧力，对凹模粘附力较大的，将粘附力较大的设在动模边同心度要求：要求同心的部分放在模具分型面的同一侧。排气：当分型面作为主要排气面时 料流的末端应在分型面上以利排气。2.3.2.2 分型面形状的决定（如图 2-3-4）图 2-3-1 分型面三维图2.3.3.3 确定浇注系统和排气系统在设计浇注系统时应考虑下列有关因素 1：. 塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。. 模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，四川理工学院毕业设计（论文）11浇注系统需按型腔布局设计。. 塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。. 塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。. 注射机安装模板的大小：在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。. 冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。. 根据 图 2-2-9 A 可看出气泡分布位置明显且比较多，可在模具型腔上加排气系统。2.3.4 主流道和主流道衬套结构设计绝热流道浇注系统 1这种浇注系统是将流道设计得相当粗大，使其在注射过程中只有周围很薄一层塑料凝固。由于塑料的导热性能差，这层凝固的塑料层便起着绝热层的作用，使中心的塑料保持熔融状态。这种流道称为绝热流道。绝热流道有两种常用形式。本设计采用井坑式绝热流道这种绝热流道浇注系统只用于单型腔模具，是最简单的绝热流道浇注系统，其结构如图 2-3-2 所示。用一个直径较大的锥形井坑代替直接浇口的主流道衬套，浇口处按点浇口形式设计，井坑一端与注射机喷嘴连接。正常工作时，井坑锥面有一层塑料凝固层，中心是熔融塑料；这种浇口虽有一定的绝热保温性能，但毕竟只是靠塑料自身的热量保持一定温度，故只适用于每次注射周期较短的模具。如果每次注射图 2-3-2 绝热流道浇注系统1.塑件 2.绝热主流道 3. 喷嘴第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计12间隔时间太长，井坑内的塑料也会凝固而使通道变小或堵塞。主流道村套结构：设计成井坑式绝热流道型；设计过程如下：容积的计算： = 1.7542 (2-3)12RTVpp1熔体在浇道中所受的外部压力（MPa） ；119p2熔体在浇道中所受的内压（MPa） ；34.8V熔体在该状态下的容积（cm3/g） ；1.7542熔体在273下的比容（cm3/g） ；0.956R修正的气体常数；0.271T热力学温度（+273） 。453容积流率的计算： = 94.2883 (2-4)VWQtQ容积流率（cm3/s） ；94.2883V熔体在该状态下的容积（cm3/g） ；1.7542W塑件的重量（g） ；21.5t注射时间（s） 。4主流道直径的计算： = 5.78 (2-5)30.59GGQ31.27ssDQQs主浇道流率（cm3/s）;94.2883Ds主流道直径(mm)。5.7804缝隙宽度的计算： = 2.23 (2-6)30.49sshQs主浇道流率（cm3/s） ；94.2883hs主浇道缝隙宽度(mm)。2.2302点浇口直径： =2.1 (2-7)30.467PGGDQ浇口流率Q（cm3/s） ；94.2883点浇口直PG径（mm） 。2.1 根据以上要求按塑料成型模具一书 P76 图 3-4-2 主流道杯主要图 2-3-3 绝热主流道四川理工学院毕业设计（论文）13尺寸设计主流道衬套结构如图 2-3-3浇口套的固定方式：定位圈与浇口套为一体，压配于定模板内，能防止从定模板内顶出。浇口断面： 如图 2-3-4浇口断面尺寸：按塑料成型模具一书 P76 图 3-4-2 主流道杯主要尺寸设计。浇口位置设计说明，浇口的设计需要满足一下条件：1.有利于减小制品翘曲变形2.有利于改善注塑制品的力学性质3.有利于避免注塑成型时的喷射现象 4.有利于充模流动、排气和补料5.有利于减少熔接痕，增加熔接牢度6.浇口位置应防止料流将型芯或嵌件挤歪变形 图 2-3-4 浇口断面尺寸第二章 塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计14四川理工学院毕业设计（论文）19图 3-1-1 注塑机 SZ-60/450第三章 选择注射机及注射机工艺参数校核3.1 注塑机的技术规范 注射模是安装在注塑机是使用得工艺设备，因此设计注塑模时应该详细了解注塑机的技术规范，放能设计出符合要求模具。从模具设计角度考虑，需了解注塑机技术规范的主要项目有：最大注射量、最大注射压力、最大锁（合）模力，模具安装尺寸以及开模行程等。根据材料成型设备一书 P169 表 5-1 部分国产 SZ 塑料注射成型机的规格及主要技术参数，选择确定注射机型号 SZ-60/450， 其 规 格 如 下 2：结构形式：卧式额定注射量/ ：783cm螺杆注射直径/mm：30注射压力/MPa：170注射速率 g/s: 60塑化能力 g/s: 5.6螺杆转速 r/min： 14200注射方式：螺杆式锁模力 kN：450最大开合模行程：220mm拉杆内间距：280250mm最大模具厚度：300mm最小模具厚度：100mm合模形式：双曲肘喷嘴口孔径：2mm喷嘴球半径：20mm3.2 最大注射量的校核 + (3-1)0Km浇 料第三章 选择注射机及注射机工艺参数校核20式中， -制品的质量 21.5gm浇-浇道凝料质量 5g（第一次注射时才有）料K0 8-最大注射量 HDPE 的密度为 0.941-0.965g/ 3cm得 6530 满足要求3.3 注塑压力的核核 1（可计算、可应用 CAE 分析结论）注射成型时需要选择与控制的压力包括注射压力、保压力和背压力。其中的注射压力与注射速度相辅相承，对塑料的流动和冲模有决定性的作用；保压力和保压时间密切相关，主要是影响模腔压力以及最终的成型质量; 背压力的大小影响塑料的塑化程度、塑化效果和塑化能力,并于螺杆转速有关。由塑料的要求可知：此材料为 HDPE，由注塑模具设计手册（软件版） 可查得：HDPE 塑料的注射压力为：Po=80140MPa注射机的最大注射压力应该大于塑件成型所要的注射压力：即： P 0p式中:：注射机的最大注射压力0P：塑件成型所要的注射压力=150MPa 大于 P=100MPa 0F满足要求3.4 锁模力的校核由于熔体塑料是在高温下充满型腔，会对注塑机的轴向产生很大的后压力，因此需要对模具加有一定的锁模力，否则就会产生溢流飞边，塑料形状发生改变等缺陷，造成不应有的损失。型腔内的塑料熔体的压力可由：P=KPo 计算 k 为压力损失系数 取 0.20.4 以：p=(0.20.4)(80140)MPa=1656MPa型腔压力(HDPE)取 p=50MPaA=3.144.64.6=66.45 2锁模力计算： (3-2)ApF1.0F注塑机的额定锁模力，kNA制件加上浇注系统在分型面上的总投影面积， 2F 要远远大于 F=0.1PA=0.15066.45=332.6kN 因此锁模力应大于 332kN四川理工学院毕业设计（论文）21既：450KN 332KN 锁模力满足要求。3.5 模具闭合高度校核 1HH (3-3)minHax式中， =100mm， =300mmi maxH模具总度 240mm满足要求第四章 模具设计22第四章 模具设计4.确定标准注塑模架考虑到传动机构要较大空间固定所以选用 A4 型模架如图 4-17图 4-1-1 A4 标准模架4.2 模具成型零件设计4.2.1 凹模（阴模）的结构设计结构如图 4-2-1图 4-2-1 凹模结构图4.2.2 型芯的结构设计型芯的设计和尺寸如图 4-2-2。根据塑件的外型特征和材料的性能将型芯设计成为四川理工学院毕业设计（论文）23整体镶嵌式，节约贵重材料。图 4-2-2 凸模结构图4.2.3 确定模具零件厚度及外形尺寸中小型模具（模板的长度和宽度在 500mm 以下的模具）的强度，模板的有效使用面积不大于其长度和宽度的 60，深度不超过其长度的 10，可以不必通过计算 1。大型模具（长度或宽度在 630mm 以上）的凹模强度必须通过计算。在该设计中，凹模壁厚的取值较大，可以不进行强度和刚度的效核。4.2.4 排气方式及排气孔的设计由于经过 CAE 分析在制件表面出现的气泡和容接痕太多（见图 2-2-9 A） ，所以在排气上采用一气塞辅助排气，气塞是一种特殊少制的带气孔的有色金属，使用时镶嵌于排气孔内，从而改善排气 7。第四章 模具设计24图 4-2-3 排气孔的开设 4.3 型腔成型尺寸计算4.3.1 塑件精度影响误差值的确定成型零件制造误差 =0.6%m收缩率波动值 =2%s型腔成型零件磨损量的影响 w4.3.2 按平均收缩率计算成型尺寸4.3.2.1 型腔径向尺寸计算塑件型腔平均尺寸为：+ (4-1)2wmMcpLpcLspc= + + (4-2)cpScpP1)(13scp2scpscpcLspcsp2cL型腔名义尺寸为： (4-3)MLwmcp塑件平均尺寸为： (4-4)2pc出于修模考虑型腔（孔）的为名义尺寸： (4-MLm)2(rwmcp5)对于注射成型模具，当型腔磨损量很小时型腔名义尺寸计算：允许磨损量和修模余量关系： (4-6)rwm2MLmcp)(采用平均收缩率计算法计算，型腔径向尺寸 L = (1+S)L - X (4-7)m0zs0z四川理工学院毕业设计（论文）25图 4-3-1 型腔径向尺寸表 4-1 型腔径向尺寸计算4.3.3 型芯径向尺寸计算：尺寸、偏差规定：型芯（轴）的最大尺寸为名义尺寸 ，制造偏差 为负值；MLm塑料件的内表面（孔）的最小尺寸为名义尺寸 ，偏差 为正值；P型芯径向尺寸计算：型芯径向平均尺寸（考虑了型芯允许磨损 之后）： (4-8)wMcpL2wm塑件上孔的平均尺寸： (4-9)2pcL型芯名义尺寸（出于修模考虑） ； (4-Mrwmcp210)型芯名义尺寸（出于修模考虑并标上制造公差）： (4-MLmrwmcp)2(11)对注塑模具当磨损量很小 修模余量也很小时，允许磨损量和修模余量关系： (4-12)rwm2磨损量，修模余量都很小，并标上制造公差则型芯名义尺寸； (4-MLmcp)(第四章 模具设计2613) 采用平均收缩率计算法计算，型芯径向尺寸 l = (1+S)l + X (4-14)mz0sz0按平均收缩率计算成型尺寸型芯名义尺寸（出于修模考虑） ； (4-MLrwmcp215)型芯名义尺寸（出于修模考虑并标上制造公差）： (4-MLmrwmcp)2(16)图 4-3-2 型芯径向尺寸 表 4-2 型芯径向尺寸计算4.3.4 型腔深度尺寸计算尺寸、偏差规定： 型腔深度最小尺寸为名义尺寸，同时有正公差，标注为 。mMH型腔深度平均尺寸（不考虑脱模磨损）： (4-17)2pMc塑件上的高度名义 为最大尺寸、 （尺寸公差）偏差 为负偏差PH四川理工学院毕业设计（论文）27塑件平均尺寸 (4-18)2pPcH型腔深度平均尺寸 + (4-19)McPcspMcp+ + (4-20)McpHScpP1cpscs2cH型腔深度尺寸计算：型腔深度计算公式 (4-21)mrMcpH2若取修模余量 = 则当型腔容易修浅时，修模余量 取值为正，型腔深度r2m rmMcpH型腔容易修深时取值为负，型腔深度 (4-22)mMcpH采用平均收缩率计算法计算，型腔深度尺寸 H = (1+S)H - X (4-23)m0zs0z便于修浅的型腔便于修深的型腔型腔深度计算公式 (4-24)mrMcpH2图 4-3-3 型腔深度尺寸采用便于修浅计算： 第四章 模具设计28表 4-3 修浅时型腔深度尺寸计算采用便于修深计算：表 4-4 修深时型腔深度尺寸计算4.3.5 型芯高度尺寸的计算型芯高度尺寸设计：型芯高度计算公式 (4-25)mrMcpH2型芯尺寸便于修长，取修模余量为负值 型芯高度 (4-26)mMcpH型芯尺寸便于修短，取修模余量为正值 型芯高度 (4-27)M采用平均收缩率计算法计算，型芯高度尺寸 h = (1+S)h + X (4-28)mz0sz0图 4-3-4 型芯高度尺寸型芯尺寸便于修长表 4-5 修长时型芯高度尺寸计算型芯尺寸便于修短四川理工学院毕业设计（论文）29表 4-6 修短时型芯高度尺寸计算4.4 脱模机构的设计： 模具由螺纹型芯、动模、定模、传动机构所组成，经过注塑机注塑成型。在脱芯时，根据产品的形状要求，产品属于罩壳形，且由于制品本身的螺纹较深且材料弹性不高，所以设制自动抽芯机构。根据设计手册选用 7螺纹型芯不后退式：螺纹型芯不作后退运动，而是只作旋动。塑件由外轮廓止转，徐徐退出型腔。根据本题情况开模后不能用外轮廓止转，设计一衬套在弹簧的作用下始终保持同塑件端面接触止转直到塑件脱落。见图 4-4-1脱模力矩计算：正压力的计算 (4-29)cos1EStapRm参数:E=84000N/cm2; S=0.02mm/mm; t=0.25cm; =2; R=4cm; m(帕松比)=0.38计算结果:p=169.2517 MPa式中： p正压力（MPa） ；E塑料的弹性模量（N/cm2） ；S成形收缩率（mm/mm） ；t塑件平均壁厚（cm） ；脱模斜度（） ；R凸模半径（指圆形截面，矩形截面时可求其相等远，即以其周长除以 ） （cm） ；m塑料的帕松比，约为 0.380.39。初始脱模力的计算 (4-30)2(1)tESLfQm参数:E=84000N/cm2; S=0.02mm/mm; t=0.25cm; L=1cm; f=0.2; m=0.38计算结果:Q=79.371 N图 4-4-1 脱模结构图1.塑料制件 2.螺纹型芯 3.衬套 4.导柱 5.脱模弹簧第四章 模具设计30试中：Q脱模力（N） ；E塑料弹性模量（N/cm2） ；S塑料平均成形收缩率（mm/mm） ；t塑件壁厚（cm） ；L包容凸模的长度（cm） ；f塑料与钢的摩擦系数；m塑料的柏松比。脱模力偶矩： (4-31)2QMed参数：d=0.08m Q=79.371 N计算结果：Me=3.2 试中：d型芯直径（m）开模结构设计：开模力驱动大升角螺杆旋出 1。长导程大升角的螺杆可利用开模力驱动齿轮，不但非常方便，而且可简化模具结构，在国外该类零件已经商品化，该结构被广泛采用。螺杆的导程可根据塑件罗纹的牙数和开模或推出距离决定，一般来说螺纹的升角越大则接触压力降低，传出力矩增加，使用寿命延长，但在移动相同距离是旋转圈数较少。结构如图 4-4-2。滑动螺旋传动的技术参数 8：轴向载荷 F为：5000N螺母形式为：整体式滑动速度范围为：低速、润滑良好螺杆材料为：40Cr螺母材料为：35 号钢图 4-4-2 脱模结构图1.长导程螺杆 2.轴承 3.螺母兼主动齿轮 4.从动齿轮 四川理工学院毕业设计（论文）31螺纹中径 d2 为：15mm公称直径为：16mm外螺纹小径 d1 为：14mm内螺纹大径 d 为：16mm螺距 P 为：4mm导程 L 为：10mm4.5 模具冷却系统设计4.5.1 注射模冷却系统设计的原则设计冷却系统需要考虑模具的结构、塑件的尺寸和壁厚、镶块的位置、熔接痕的产生位置等 1。(1) 塑件厚度均匀，冷却通道至型腔表面的距离相等，亦即冷却通道的排列与型腔的形状相吻合，塑件壁厚处冷却通道应靠近型腔，间距要小以加强冷却。一般冷却通道与型腔表面的距离大于 10mm，为冷却通道直径的 1倍。(2) 在模具结构允许的前提下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多，以保证冷却均匀。(3) 为防止漏水，镶块与镶块的拼接处不应设置冷却通道，并注意水道穿过型芯、型腔与模板接缝处时的密封以及水管与水嘴连接处的密封，同时水管接头部位设置在不影响操作的方向，通常在注射机的北面。(4) 浇口处应加强冷却。由于浇口附近温度最高，通常可使冷却水先流经浇口附近，再流向浇口远端。(5)降低入水与出水的温度差，避免模具表面冷却不均匀。(6)冷却通道要避免接近塑件熔接痕的生产位置，以免降低塑件的强度。(7)冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应避免过大的压力降。冷却通道直径的选择要易于加工清理，一般为 6 12mm。本题将冷却水道分别开设在凹模与凸模上，取 8mm 如图 4-5-1。第四章 模具设计32图 4-5-1 凹模上冷却水道的开设4.5.2 模具热平衡计算塑料注射模温调节能力，不仅影响到塑件质量，而且也决定着生产效率。实际上模温设计恰当与否，直接关系到生产成本和经济效益。所以说，模具温度对塑件的质量及生产效率有极大的影响，热塑性塑料熔体进入型腔后，释放大量的热而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在一定的适当温度。模温对塑件质量的影响主要表现在以下六个方面：改善成型性（塑件轮廓、充模质量，形状、尺寸精度）成型收缩率塑件变形（收缩不均导致翘曲）尺寸稳定性力学性能外观质量下面计算塑料单位时间内传给模具的总热 Q 和自然对流散发到空气中的热量inQ ，以确定是否安排冷却系统。out热平衡计算制品重量由 CAE 分析得：21.5g =0.0215kg查塑料模技术手册表 3-41 可知 =755Kj/kg，塑件的成型周期为 20s，那么i=3600/20=180，CAE 分析可知 =0.0215 ， =n =3.87ngmKpgmK将数据代入 4-32 计算得：=2920 (4-32)gpiinenQhJ式中 塑料熔体每小时冷却固化所放出的热量，i hJ四川理工学院毕业设计（论文）33每千克塑料熔体凝固时放出热含量（ ） i KgJ每小时注射次数n每次注射的塑料用量，gmKg每小时注射的塑料量，p设注射时间 =5s ，冷却时间 =10s，开模取制件 =5s ，得注塑周期时间为20s，由模具总装图可得：模具四侧面积 F=0.230.22+0.230.182=0.16 2m合模面积 F”=20.180.2=0.076 ,再由设定的 ， 和 ，得开模率为：0.35，故得2m散热面积 F=0.16+0.0760.35=0.18 。设模具平均温度为 =60，室温为 =20。2mt0t代如下列公式可得：通过自然冷却传走的热量： (4-33)120.()mQcaFt试中： 热传递系数1a为模具平均温度 2mt为室温 021a模具散热表面积 F2由辐射散发的热量： (4-34)44073730.8()()01mRttQF试中： 模具平均温度 2mt室温 02辐射率，一般加工表面取 0.9由注塑机工作台面传走的热量： (4-35)203.6()LmaFt试中： 模具平均温度 2mt室温 02模具散热表面积 F2冷却水所带走的热量，按公式 4-36 计算： (4-36)=1600 ()outCRLQQhKJ式中冷却水每小时从模具带走的热量，冷却水用量的计算： (4-37)10()piMTM每一次注射所需的单位时间用水量(kg/s)(l/s)；Q1由冷却系统传去的热功(W)；Cp水的定压比热J/(kgk) 20 Cp=4183ti水之入口温度（） ；t0水之出口温度（） ；参数设置： Q1=1600 =445W, Cp=4178J/(kgk), t0=25, t1=20hKJ第四章 模具设计34计算结果：M=0.0213 (kg/s)(1/s)用水量(流量)校核：所计算出的用水量(流量)与表 4-7 校核 7。如大于允许值时，应加大孔径。表 4-7 冷却水管直径与冷却水速度的关系表M=0.0213 (kg/s)(1/s) 5 L/min 即：采用直径为 8mm 的冷却水道能满足要求。4.6 模具主要连接、定位、导向件设计根据标准模架，可以确定导柱基本尺寸 d=16mm。采用有肩导柱，其他尺寸和粗糙偏差值如图 4-6-1。图 4-6-1 根据标准模架选择导柱导套基本尺寸 d=28mm，如图 4-6-2。图 4-6-2四川理工学院毕业设计（论文）35导柱和导套的其他尺寸查塑料模具设计软件版 V1.0，如图 4-6-3。图 4-6-3四川理工学院毕业设计（论文）35第五章 绘制模具总装图及零件图运用 Auto CAD 软件，按照上述几章设计的尺寸，绘制模具装配总图及各零件图。总装配图按照 0#图纸绘制，零件图则按照 3#图纸绘制。图样幅面应符合国家标准(GB4457.1-84)，基本幅面代号及尺寸采用表 5-1 规定的尺寸，其格式如图 5-1 所示。图 5-1 图纸幅面幅面代号 A0 A1 A2 A3 A4 BL 8411189 594841 420594 297420 210297e 20 10a 25c 10 5表 5-1先绘制装配草图，经指导老师认可，才进行正式图的绘制。绘图过程中严格按照国标制图标准绘制 3。1.装配图的绘制 装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图、剖视图，一般主视图和俯视图应对应绘制。还要注明必要尺寸，如模具高度、轮廓尺寸、开模行程以及装配保证的有关尺寸和精度。画出工件图，填写详细的零件明细表和技术要求。装配结构图如图 5-2：第五章 绘制模具总装图及零件图36图 5-2 模具装配结构图2.模具零件图的绘制 按设计的零件总图，拆绘模具零件图。零件图也应有足够的投影和必要的剖面、剖视图，以便将将零件结构表达清楚。另外，还要标注出零件的详细尺寸、制造公差、形位公差、表面粗糙度、材料热处理、技术要求等。计算成型零件主要尺寸及公差，标注在零件图上 3。零件图例如图 5-3：图 5-3 模具零件图37第六章 设计总结到现在，经过三个月的毕业设计终于可以画上一个句号了。但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中，从中也学到了不少知识，尤其是注塑模具设计方面的。毕业设计不仅是对前面所学专业知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。 第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。我自己结合自己今后的工作方向和兴趣所在，选取了塑料模具设计这一块。在题目难度上，我考虑自己在专业知识掌握的情况，选取了大油壶盖注塑模具设计这一典型的自动脱螺纹模具结构进行设计。 第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功