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塑料 注塑 成型 工艺 模具设计

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塑料套注塑成型工艺与模具设计,塑料,注塑,成型,工艺,模具设计

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I广西工学院鹿山学院广西工学院鹿山学院课程设计说明书课程设计说明书课程名称： 课题名称： 塑料套注塑模具设计 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书II目录1 塑料成型工艺性分析.11.1 塑件分析.11.2 注射成型过程及工艺参数.21.3 PE 的性能分析.22 拟定模具结构形式.12.1 分型面位置的确定.12.2 确定型腔数量和排列方式.22.3 模具结构形式的确定.33 注射机型号的确定.43.1 所需注射量的计算.43.2 注射机型号的选定.43.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核.44 浇注系统的形式和浇口的设计.84.1 主流道的设计.84.2 冷料穴的设计.104.3 分流道的设计.104.4 浇口的设计.114.5 浇注系统的平衡.124.6 浇注系统凝料体积的计算.124.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算.134.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核.135 成型零件的结构设计和计算.155.1 定模部分的型芯与型腔.155.2 动模部分的型芯.165.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核.186 模架的确定和标准件的选用.197 导向机构的设计.218 脱模推出机构的设计.239 排气系统的设计.2510 温度调节系统的设计.2610.1 冷却系统.2610.2 加热系统.27设计总结.28参考文献.29广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书11 1 塑料成型工艺性分析塑料成型工艺性分析1.11.1 塑件分析塑件分析该塑件为塑料套，如图 1-1 所示， 图 1-1 塑件零件图分析该塑料可知，本塑料套为阶级圆筒直壁塑件，中间为一台阶，而且有一个31 的圆环，周边是四个加强筋。该塑件为塑料套,所用材料为 PE,无颜色要求,生产批量为中批量。由塑件图分析可知,精度未注,采用一般经济级精度 6 级。所用塑料为聚丙烯,该塑料流动性好,注射充型流动平稳,塑件外设置有脱模斜度,脱模斜度为 30-1广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书21.21.2 注射成型过程及工艺参数注射成型过程及工艺参数聚乙烯为典型的热塑性塑料，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的 PE 树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒料，外观呈乳白色。其分子量在 1 万一 loa万范围内。分子量超过 10 万的则为超高分子量聚乙烯 f UHMWPE3。分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为 10-130C其耐低温性能优良。在一 60下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在 80110。聚乙烯化学稳定性较好，室温下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等溶液。但不耐强氧化的腐蚀，如发烟硫酸浓硝酸、铬酸与硫酸的混合液。在室温下上述溶剂会对聚乙烯产生缓慢的侵蚀作用，而在 90-100下，浓硫酸和浓硝酸会快速地侵蚀聚乙烯，使其破坏或分解。聚乙烯在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化，变色、龟裂、变脆或粉化，丧失其力学性能。在成型加工温度下，也会因氧化作用，使其熔体戮度下降，发生变色、出现条纹，故而在成型加工和使用过程或选材时应予以注意。正因为聚乙烯拥有如上特质，容易加工成型，因此聚乙烯的再生回收具有非常深远的价值。2 注射工艺参数表 1-1 PE 注射工艺参数注射成型机类型螺杆式转速（3060）r/min料筒温度 后段 160170 中段 200220前段 180200喷嘴温度250260模具温度4080喷嘴形式直通式注射压力70120Mpa保压力5060MPa注射时间05s成型周期40120s保压时间2060s冷却时间1550s注：源自参考文献1中的表 4-181.31.3 PEPE 的性能分析的性能分析使用性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔点范围为 132-135，低密度聚乙烯熔点较低（112）且范围宽。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书3常温下不溶于任何已知溶剂中，70以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书12 2 拟定模具结构形式拟定模具结构形式2.12.1 分型面位置的确定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的形状数量，否则就无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理，对塑件质量工艺，操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。1)分型面的选择原则1：(1) 分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模;(2) 分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整;(3) 分型面的选择应保证塑件尺寸精度;(4) 分型面选择应有利于排气;(5) 分型面选择应便于模具零件的加工;(6) 分型面选择应考虑注射机的规格2) 分型面的选择方案(1) 分型面选择方案。分型面与开模方向垂直，位置选在直径为33 的端面如图 2-1 所示，动模上的型芯凸出，开模后，塑件包紧型芯，留于动模，然后采用脱模板将塑件推出，整个塑件成型精度较高，模具也比较简单。 图 2-1 分型面形式与位置1 动模部分 2 分型面3 定模部分(2) 分型面选择方案。分型面与开模方向垂直，位置选在直径为33 与25的相交处如图 2-2 所示，33 和25 分别在动模和定模内成型，这将由于合模误差不利于保证其同轴度要求。采用圆筒形推杆将塑件推出，整个塑件成型精度较方案广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书2低，模具也较方案复杂。 图 2-2 分型面形式与位置1 定模部分 2 分型面3 动模部分综上所述，分型面选择方案，模具结构相对简单，塑件成型精度可靠，因此采用方案。2.22.2 确定型腔数量和排列方式确定型腔数量和排列方式该塑件为小型塑件，精度要求不高，又是中等批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，初定为一模四腔的模具形式。如图 2-3 所示。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书3图 2-3 型腔的排列2.32.3 模具结构形式的确定模具结构形式的确定从上面分析中可知，本模具拟采用一模四腔，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上确定模具结构形式为 A4 型带推件板的单分型面注射模。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书43 3 注射机型号的确定注射机型号的确定3.13.1 所需注射量的计算所需注射量的计算1)塑件质量、体积计算对于该设计，提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对此模型用建模分析得：塑件体积 3164. 8cmV 塑件质量 gVm902. 764. 891. 0112)浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的 0.6 倍估算，由于该模具采用一模四腔，所以浇注系统凝料体积为312736.206 . 064. 846 . 04cmVV3)该模具一次注射所需塑料 PE体积 3210296.55736.2064. 844cmVVV质量 gVm32.50296.5591. 0003.23.2 注射机型号的选定注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为 XS-ZY-125，型卧式注射机，查表2其主要技术参数见表 3-1。表 3-1 XS-ZY-125型注射机主要技术参数额定注射量125cm3锁模力900KN螺杆直径42mm拉杆内间距260360mm额定注射压力150MPa最大开模行程300mm注射时间1.8s最大模具厚度300mm塑化能力50kg/h最小模具厚度200mm螺杆转速10140r/min定位孔直径100mm喷嘴球半径SR12mm喷嘴孔直径4mm合模方式液压-机械注：该注射机由上海塑料机械厂生产3.33.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核型腔数量及注射机有关工艺参数校核1)型腔数量的校核(1)按注射机的最大注射量校核型腔数量njgVVKVn式中 K 注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取 0.8；广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书5 注射机允许的最大注射量，=125cm3；gVgV 浇注系统所需要的塑件体积，=20.736 cm3；jVjV 单个塑件的质量或体积，=8.64g； nVnV上式中 左边=4; 右边= 满足要求17. 964. 8736.201258 . 0 (2)由注射机料筒塑化速率校核型腔数量12mmKMtn式中 K 注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取 0.8； M 注射机的额定塑化量，该注射机为 50kg/h=13.89g/s；t 成型周期，因塑件小，壁厚不大，取 50s； m1 单个塑件的质量和体积，取；gm64. 81 m2 浇注系统所需塑件质量和体积，取。146 . 0m上式中 左边=4; 右边= 19. 664. 864. 846 . 05089.138 . 0满足要求2)注射机工艺参数的校核(1)注射量的校核注射量以容积表示，最大注射容积为 3max75.9312575. 0cmaVV式中 模具型腔和流道的最大容积；maxV V 指定型号与规格的注射机注射量容积，该注射机为 125cm3; 注射系数，取 0.750.85，无定型塑料取 0.85，结晶型塑料取 0.75，a该处取 0.75。倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑件在料筒中停留的时间就会过长。所以最小注射容积。故每次注射的3min25.3112525. 025. 0cmVV实际注射容积应满足，而，符合要求。Vmax0minVVV30296.55cmV (2)锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力，其大推T小等于制件浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机额定的锁模力，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生合T溢边跑料现象。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书6型腔内塑料熔体的推力：推T0kpApApAT平均推式中 型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力；推T A 塑料与浇注系统在分型面上积投影面积； 型腔内塑料熔体的平均压力，一般是注射压力的 30%50%，PE 流动平均p性好，所薄壁容器类，取型腔平均压力为 50Mpa； 型腔内塑料熔体的压力；p 注射压力；0p K 压力损失系数，可在 0.20.4 的范围内选取，此处选 0.4。上式左边=50A60A=右边，符合要求。(3)最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力（见表 3-1） ，应该MPaP150max大于注射成型是所需调用的注射压力，即0P0maxPkP式中 安全系数，常取。k4 . 125. 1 k 注射成型是所需调用的注射压力0P实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为 70120Mpa,由于选用的是螺杆式0P注射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,同时 PE 流动性好,因此注射压力选用 90 0PMpa。代值计算:左边=150MPa 右边=MPa1405 .112904 . 19025. 1符合要求。3)安装尺寸校核(1)喷嘴尺寸 主流道的小端直径 D 大于注射机喷嘴，通常为1dmmdD) 15 . 0(对于该模具，取，符合要求。mmd4mmD5 主流道入口的凹球面半径应大于注射机注射机喷嘴球半径 SR，通常为20SRmmSRSR)21 (0对于该模具 SR=12mm，取，符合要求。mmSR130(2)最大与最小模具厚度模具厚度 H 应满足maxminHHH式中 ，mmH200minmmH300max而该套模具厚度，符合要求。mmH26025634032255025广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书74)开模行程和推出机构的校核(1)开模行程的校核mmHHH)105(21式中 H 注射机动模板的开模行程，取 300mm，见表 3-1； 塑件推出行程，取 22.5mm；1H 包括流道凝料在内的塑件高度为 80mm2H其值为，符合要求mmmmH5 .1125 .107)105(5 .2280(2)推出机构的校核该塑件的推出行程为 22.5mm 小于注射的机推出行程，符合要求。5)模架尺寸与注射机拉杆内间距校核该套模具模架的外形尺寸为 250mm 250mm，而注射机拉杆内间距为260mm 360mm，因 360mm250mm，符合要求。注：对上面 2、3、4、5 的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书84 4 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对塑料质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴和浇口。4.14.1 主流道的设计主流道的设计主流道置于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1)主流道尺寸(1)主流道小端直径 ) 15 . 0(415 . 0）（注射机喷嘴直径d。取mmD5(2)主流道球面半径）（）（注射机喷嘴球头半径2112210SR。取mmSR130(3)球面配合高度。mmmmh53mmh3取(4)主流道长度由标准模架结合该塑料制件的结构决定取 L=80mm (5)主流道大端直径 )221(4 . 82tan8025tan2，取为半锥角mmLdD。取mmD5 . 8(6)浇口套总长。mmhL802502502)主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机反复接触，属易损件，对材料要求较严。因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质的钢材单独进行加工和热处理，采用碳素工具钢 T10A 热处理硬度为50HRC55HRC，如图 4-1 所示。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书9图 4-1 主流道衬套由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜，其定位圈结构尺寸如图 4-2 所示。图 4-2 定位圈3)主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图 4-3 所示。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书104-3 主流道衬套的固定形式4.24.2 冷料穴的设计冷料穴的设计冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设置在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料穴。同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。本设计采用推板脱模机构，由于 PE 的弹性很强，故采用沟形头冷料穴，结构如图 4-4 所示。 图 4-4 冷料穴图 4.34.3 分流道的设计分流道的设计1)分流道的布置形式在分型面上与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的形式，但应遵循两个方面的原则：一是排列紧凑，缩小模板尺寸，二是流程尽量短，锁模力均匀。该流道布置采用平衡式2)分流道的长度长度应尽可能短，结合模具尺寸结构，取分流道长度 L = 30mm3)分流道形状及尺寸圆形分流道截面积虽然效率高，但其是以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出，因而其加工工艺性不佳，不予采用。许多模具设计采用梯形截面，加工广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书11工艺性好，且塑料熔体的热量散失，流动阻力均不大，一般采用如下公式（参考文献3公式 5-5，5-6）可确定截面尺寸，即42654. 0LmBBH3/2式中 B 梯形大底面的宽度(mm) m 塑件质量(g) L 分流道的长度(mm) H 梯形高度注：上述公式的适用范围，塑件厚度在 3mm 以下，质量小于 200g，且 B 的计算结果在 3.2-9.5mm 才合理。由于，不在适用范围，需自mmLmB15. 270902. 72645. 02654. 044行设计。分流道设计为梯形，由参考文献2中图 9.2-12（分流道直径尺寸曲线一）和参考文献3中（常用分流道形状及尺寸）取得分流道直径，考虑到分流道长mmD1 . 4度系数，所以修正后分流道直径为，圆整为 4.5mm。梯1 . 1LfmmDfDL51. 4形斜角通常取，此处取；底部圆角 R=1mm3mm，取 R=1mm。其截面形1056状及尺寸如图 4-6 所示。 图 4-6 分流道截面形状及尺寸4)分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取，这可增加对外层m2.5-1.25 Ra 塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却塑料皮层固定形成绝热层，有利于保温。此处取 Ra。m5 . 15)分流道与浇口连接形式分流道与浇口采用斜向与圆弧连接，这样有利于塑料的流动与填充，防止塑料流动产生反压力，消耗动能。4.44.4 浇口的设计浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书121)类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具，同时从所提供塑件图样中可看出，在底部36 的圆周上设置浇口比较合适。类型选用常用的侧浇口，这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。2)浇口结构尺寸的经验计算矩形侧浇口的大小由其厚度，宽度和长度决定（参考文献1式 6-5，6-6）h = ntb = 30An式中 h 侧浇口厚度（mm） b 侧浇口宽度（mm） t 塑件壁厚（mm） n 与塑料品种有关的系数，查文献1表 6-4 得 n = 0.7 A 塑件外表面积（mm2）代入数据得 h = 0.72.5 = 1.75mm。 mmAnb37. 1303 .34607 . 030浇口长度取 L = 1.0mm4.54.5 浇注系统的平衡浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔和分流道的长度相等，形状及截面尺寸相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。4.64.6 浇注系统凝料体积的计算浇注系统凝料体积的计算1)主流道与主流道冷料井凝料体积33222631534215 . 411421054mmhVVV冷推主2)分流道凝料体积317825 . 4542188mmV）（梯3)浇口凝料体积很小，可取为 0。浇V4)浇注系统凝料体积3331. 44431cmmmVVVV浇梯主总广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书13该值远小于前面对浇注系统凝料体积的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求，不需要重新设计计算。4.74.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算浇注系统各截面流过熔体的体积计算1)流过浇口的体积364. 8cmVVG塑2)流过分流道的体积395.1264. 831. 4cmVVVR梯塑3)流过主流道的体积343.544cmVVVRs主4.84.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核普通浇注系统截面尺寸的计算与校核1)确定适当的剪切速率根据经验浇注系统各段的取以下值，所成型塑件质量较好。(1)主浇道1312105105sss(2)分浇道12105sR(3)浇口1510sG(4)其他浇口1413105105ss2)确定体积流量1)主浇道体积流量sq主流道体积体积流率并不大，取13102ssscmRqss/33.2410225. 04433332)浇口体积流量Gq侧浇口用适当的剪切速率代入得14101sGscmwhqGG/44. 8610118. 016. 0624223)注射时间的计算(1)模具充模时间广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书14sqVtsss08. 233.2447.52(2)单个型腔充模时间sqVtGGG14. 164. 871.10(3)注射时间根据经验公式求得注射时间stttGs45. 13/23/根据文献3中表 3.3-5 可知注射机最短注射时间，所选时间合理。t4)校核各处剪切速率(1)浇口剪切速率，基本合理。142231024. 118. 016. 071.1066swhVG(2)分流道剪切速率，合理。12331013. 624. 006. 83 . 33 . 3sRqnRR式中 ，scmtVqRR/06. 855. 149.12324. 0232LARn(3)主流道剪切速率，基本合理。13331057. 224. 085.333 . 33 . 3sRqsss式中 ，。24. 0nsRRscmtVqss/56.323广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书155 5 成型零件的结构设计和计算成型零件的结构设计和计算5.15.1 定模部分的型芯与型腔定模部分的型芯与型腔由于该塑件圆筒内的中间有一凸台，故需要在动，定模部分同时设置型芯。取凸台向小内径的一面为动，定模两型芯的接触表面。该模具的型腔开设在定模上。成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按经济级 6 级计算。 （公式参考文献17-7，7-9，7-11，7-13，7-14）1)型腔尺寸的计算（见图 5-1）(1)采用整体式型腔 (2)尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表 3-2（SJ1372-1987 公差数值表）式中 塑件的平均收缩率，PE 为 2.0%；cpS 塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值； 模具成型零件制造误差，该塑件 为小型塑件，取。31 修正系数，对于中、小塑件，则得：x3/z6/c型腔径向尺寸 ： ZscpmLSL0143)1(同理，型腔高度尺寸： ZscpmHSH0132)1( 1173. 003/52. 0001141.3852. 0323802. 0143)1(ZscpmHSH 2147. 003/44. 0002209.1944. 0321902. 0143)1(ZscpmHSH 3173. 003/52. 0001127.3352. 0433302. 0143)1(ZscpsDSD 416. 003/48. 0002214.2548. 0432502. 0143)1(ZscpsDSD 5147. 003/44. 0003309.2144. 0432102. 0143)1(ZscpsDSD2)定模上型芯尺寸的计算（见图 5-2）(1)采用台肩固定的形式，上底面用定模座板压紧。(2)尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表 3-2（SJ 1372-1987 公差广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书16数值表）塑件尺寸 ，44. 00121sd40. 0015 .25sh24. 0013sl44. 00219sl标注制造公差后得文献1公式 7-8，7-12： 0)1(ZxlSlscpm式中 塑件的平均收缩率，PE 为 2.0%；cpS 塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值； 模具成型零件制造误差，该塑件 为小型塑件，取。31 修正系数，对于中、小塑件，则得：x3/z6/c型芯径向尺寸： 043)1(ZscpmlSl同理，型芯高度尺寸： 032)1(ZscpmhSh 10147. 003/44. 001175.2144. 0432102. 0143)1(ZscpmdSd 20133. 003/40. 001108.1640. 0325 .1502. 0132)1(ZscpmhSh 3018. 003/24. 001124. 324. 043302. 0143)1(ZscpmlSl 40147. 003/44. 002271.1944. 0431902. 0143)1(ZscpmlSl 图 5-2 型芯的形状和尺寸5.25.2 动模部分的型芯动模部分的型芯动模上型芯尺寸的计算（见图 5-3）广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书171)采用台肩固定的形式，下底面用型芯固定板压紧。2)尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献1表 3-2（SJ1372-1987 公差数值表）塑件尺寸 ，48. 00228sd44. 00321sd44. 00420sd40. 00215sh，28. 0035 . 4sh24. 0043sh标注制造公差后得文献1公式 7-8，7-12： 0)1(ZxlSlscpm式中 塑件的平均收缩率，PE 为 2.0%；cpS 塑件的尺寸公差，见上塑件尺寸公差值； 模具成型零件制造误差，该塑件 为小型塑件，取。31 修正系数，对于中、小塑件，则得：x3/z6/c型芯径向尺寸： 043)1(ZscpmlSl同理，型芯高度尺寸： 032)1(ZscpmhSh 1016. 003/48. 002292.2848. 0432802. 0143)1(ZscpmdSd 20147. 003/44. 003375.2144. 0432102. 0143)1(ZscpmdSd 30147. 003/44. 004473.2044. 0432002. 0143)1(ZscpmdSd 40133. 003/40. 002257.1540. 0321502. 0132)1(ZscpmhSh 50093. 003/28. 003378. 428. 0325 . 402. 0132)1(ZscpmdSh 6008. 003/24. 004422. 324. 032302. 0132)1(ZscpmdSh广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书18图 5-3 型芯尺寸和形状5.35.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核成型零件的强度及支撑板厚度校核1)型腔壁厚的校核该型腔侧壁厚,因其直接为定模板,可按整体式圆形型腔，由公式 7-481 HprhS 式中 p 型腔内压力.MPa,一般为 20-50MPa,取 40 MPa r 型腔内半径,为 33mm h 型腔深度, 为 38mm 型腔材料的许用压力 ，一般中碳刚为 160MPa H 型腔外壁高度 为 35mm mmS96. 835160383340 考虑到导柱的长度和安装尺寸,预定的 10mm 显然满足上述尺寸,完全可以满足强度和刚度条件2)型腔底板厚度的校核该型腔为整体式圆形行腔，按强度条件分析，由于最大应力发生在周边，所需底板厚度为（公式原自参考文献17-57）.，符合要求。mmmmprt323 .14160433403 4322式中 P 型腔内压力.Mpa，一般为 20-50MPa,取 40 MPa r 型腔内半径，为 33mm 型腔材料的许用压力 为 160MPa广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书196 6 模架的确定和标准件的选用模架的确定和标准件的选用由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件结合标准模架，选用结构形式为 A4 型、模架尺寸为 250mm 250mm 的标准模架，可符合要求。模具上所有的螺钉采用内六角螺钉；模具外表面不流有突出部分且外表面光洁，加涂防锈油。两模板之间流有分模间隙。1) 定模座板（315mm 250mm，厚 25mm）定模座板是模即与注射机连接固定的板，材料为 45 钢。通过 4 个 M8 的内六角圆柱螺钉（其规格为 GB/T 70.12000 M8 12）与定模固定板连接；定位圈通过 4 个 M6 的内六角圆柱螺钉（其规格为 GB/T 70.12000 M6 35）与其连接；定模板座与浇口套为 H8/f8 配合。2) 定模板（250mm 250mm，厚 50mm）用于固定型芯、导套。因定模板要有一定的厚度，并要有足够的强度，故采用Q235A 制成，调制 230HB270HB。其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6 配合，另一端采用 H7/e7 配合；定模板与浇口套采用 H7/m6 配合；定模板与型芯采用 H7/m6 配合。3) 推件板（250mm 250mm，厚 25mm）推出机构中的一部分将塑件推出，要有足够的强度，故采用 T10A，淬火43HRC58HRC；拉料杆孔与拉料杆之间采用 H7/f6 配合。型芯与推件板上型芯孔之间采用 H7/f6 配合。4) 型芯固定板（250mm 250mm，厚 32mm）该模具的型芯固定在型芯固定板上，采用 45 钢；拉料杆孔与拉料杆之间采用H7/m6 配合；型芯与型芯固定板上型芯孔之间采用 H7/m6 配合。5) 支承板（250mm 250mm，厚 40mm）支承板要求具有较高的平行度和硬度，起到了动模固定板的作用，采用 45 钢较好，调制 230HB270HB。6) 垫块（50mm 250mm，厚 63mm）(1) 主要作用在动模板上与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的整体高度，以适应注射机的模具安装厚度要求。(2) 结构形式采用平行垫块。(3) 垫块材料该模具垫块采用 Q235A 制造。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书20(4) 垫块高度的校核，符合要求。mmshhhh5 .6245 .2220160321mm63式中 顶出板限位钉的厚度，该模具没有采用限位钉，故其值为 0；1h 推出板厚度，为 16mm；2h 推杆固定板厚度，为 20mm；3h 推出行程，为 22.5mm；s 推出行程富余量，一般为 3mm6mm，取 4mm。7) 动模座板（315mm 250mm，厚 25mm）材料为 45 钢。其上注射机的顶杆孔为16mm，其上用 4 个 M12 的内六角圆柱螺钉（其规格为 GB/T 70.12000 M6 120）与垫块、支承板和型芯固定板连接。8) 推出固定板（148mm 250mm，厚 16mm）材料为 45 钢。用 4 个 M6 的内六角圆柱螺钉（其规格为 GB/T 70.12000 M8 16）与推杆固定板固定。9) 推板（148mm 200mm，厚 20mm）材料为 45 钢。其上的推杆孔与推杆采用 H7/k6 配合广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书217 7 导向机构的设计导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分及其他零部件之间的准确对合。导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，设计的基本要求是导向精确，定位准确，并且有足够的强度，刚度和耐磨性，多采用导柱导向机构。由于采用的是标准模架，模架本身带有导向装置，因此只需按模架规格选用。1)动定模合模导向机构设计时将导柱置于动模上，其导向部分的尺寸由文献2表 7-1 查得直径为25mm。导柱与推件板之间采用 H7/f7 配合；导柱与型芯固定板之间采用 H7/k6 配合；定模板之间采用 H7/k6 配合；导向时导向孔设计为通孔，便于导柱进入导向孔时排尽孔内的空气；导套与定模座板间采用 H7/f7 配合；导套与定模之间采用 H7/ k6配合。为了防止模具安装时模具安装错误，因此将一边的导柱向内移动 4mm。(1)导柱的设计（见图 7-1）导柱应高出型腔端面 68mm，其长度为mmhlll907432020721式中 型腔高度；h 型芯固定板厚度；1l 推件板厚度。2l图 7-1 导柱广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书22图 7-2 导套 图 7-3 顶板的导向(2)导套的设计（见图 7-2）因为导套要穿过定模座板和定模板所以采用带头导套，导套壁厚常在 310mm，导套孔工作部分的长度一般是孔径的 11.5 倍，2)推出板的导向推出板在推出塑件过程，必须采用导向机构以使塑件受力均匀，保证塑件不变形，并起到复位的作用，由于该模具为卧式有四根导柱导向，无需另行设计导向机构。3)顶板的导向顶板的导向机构采用导柱导套配合导向，由于推出时推出行程比较大，因此将导柱的另一端与动模座板之间采用 H7/k6 配合，其导向机构的设计如图 7-3 所示。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书238 8 脱模推出机构的设计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也称推出机构。1)脱模机构的设计原则塑件推出(顶出)机构是注射成型过程中最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出不可忽视。在设计推出脱模机构时应遵循以下原则:(1)尽量设置在动模的一侧;(2)保证塑件不因推出而变形损坏;(3)机构简单，动作可靠;(4)良好的塑件外观;(5)合模时的准确复位。2)塑件的脱模机构由于本塑件的形状所确定，采用推板推出机构。推板推出机构在塑件表面不留推出痕迹，同时受力均匀，推出平稳，且推出力大，结构简单。3)复位机构推出及复位时，导柱能够起导向作用，可以保证准确复位，无需另设复位杆。为保证推出板不掉下，故应将导柱长度设置较长。4)脱模力的校核应用简单估算法对该套模具的脱模力进行计算。脱模力由两部分组成，由参考文献2的式（9.6-1） ，即eQbceQQQ式中 塑件对型芯包紧的脱模力（N） ；cQ 使封闭壳体脱模须克服的真空吸力（N） ，为型芯的截bQbbAQ1 . 0bA面面积。因为，所以该塑料属厚壁制件，塑件对型芯包紧的05. 00625. 032/2/dt脱模阻力计算公式（见参考文献2的式（9.6-3） ）cos)1 (2KhKErQfcpc式中 型芯的平均半径；cpr 塑件的拉伸弹性模量（MPa） ，取 2.2Gpa，见参考文献2的表 9.6-1；E 塑件的平均收缩率，为 1.0%3.0%，取 2.0%，见参考文献2广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书24 表 9.6-1； 型芯脱模方向的高度，分别为 3mm，4.5mm，17mm；h 脱模斜度修正系数，其计算公式为fK27. 001. 127. 0cossin1sincosssfffK 塑件与钢材表面的静摩擦因数，为 0.290.33，取 0.30，见参考sf 文献2的表 9.6-1； 塑件的泊松比，取 0.44，见参考文献2的表 9.6-1； 壁厚塑件的计算系数，其计算式为Kcos2cos22K代入数据，计算出其值分别为6 . 416275. 734.15，5.54，7.281K2K3K代入数据计算得，NQc85.6441NQc33.8082NQc31.31573NAQb22.301 . 0所需脱模力NQQQQbce18562)(44因该脱模力较小，注射机的顶出力可以满足要求。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书259 9 排气系统的设计排气系统的设计该套模具属小型模具，排气量小，又为圆筒类塑件，有上、下两个型芯可以排气，因此本设计不单独开设排气槽。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书261010 温度调节系统的设计温度调节系统的设计10.110.1 冷却系统冷却系统 对热塑性塑料，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可能的传给模具，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(如聚乙烯，聚丙烯等)，因成型工艺要求模温不太高，所以常用温水进行冷却。1)冷却介质冷却介质有水和压缩空气，但用冷却水较多，因为水的热量大，传热系数大，成本低。决定用水冷却，即在模具型腔周围开设冷却水道。2)冷却系统的简单计算(1)塑件固化每小时释放的热量由参考文献1表 10-4 查得 PE 的单位热流量为kgKJQ/109 . 521hKJWQQ/2950050109 . 521式中 W 单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料质量(kg/min)，取 W=50kg/h 冷却水的体积流量，由参考文献1式 10-12 得 =2111cWQqvmin/105 . 62027187. 4103109 . 560/50332m式中 冷却介质的体积流量，m3/min；vq W 单位时间内注入模具中的塑料质量，取 50kg/h 单位重量的塑件在凝固时所放出的热量.kJ/kg；1Q 冷却介质的密度，kg/m3； 冷却介质的比热熔，1CCkgKJ/ 冷却介质的出口温度，取 27；1 冷却介质的进口温度，取 202(2)冷却水管直径，由参考文献2表 7-27 查得为使冷却水处于湍流状态，取 d = 10mm(3)冷却水在管道内的流速 V，公式参考文献1式 10-16 得dqvv24sm/38. 1601031021035 . 64式中 冷却介质的流速.m/sv 冷却介质的体积流量，m3/svq 冷却水管的直径，