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课设 三维PROE塑件 最大直径84 塑料 衬套 注塑 设计 三维 PROE 最大 直径 84 CAD 图纸

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宁课程设计(论文)塑料方孔衬套注塑模具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要随着各种性能优越的工程塑料的不断开发，工业、民业的各种塑料制品需要的不断增长，注塑工艺越来越多地用于制造领域成形各种性能要求的制品。而注塑模具的设计质量、注塑机应用等直接影响成形制品的生产效率、质量及成本。一副好的注射模具可成型上百万次，由于其寿命的延长，从另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更换，检修少，从而提高了其生产效率。为了满足日益发展的工业的要求和民需生活品的需要，我们应不断的研究开发，设计出能提高注射模性能的注射模，以满足各行各业的需要。在本设计中，通过运用CAD对方孔衬套进行一模二穴的设计开发，其中包括凸、凹模的设计、推出机构的设计、注射机的选择与校核、浇注系统的设计、冷却系统的设计、模架的选择等各项工作。在本设计中，设计的重点在成型零部件即凸、凹模的设计和浇注系统、冷却系统的设计。其中浇注系统和冷却系统的设计是一副模具的设计灵魂，浇注系统的设计直接影响着塑件的成型质量和生产效率1。因此，对浇注系统的设计是注射模具设计的重点工作。而与此同时，模具的温度对塑件的质量和生产效率也着直接的影响，模具温度的控制直接影响着模具的凝固时间和收缩内应力，从而影响模具的成型周期长短和塑件质量好坏，及其表面粗糙度等。在本设计中着重设计了凸、凹模尺寸、浇注系统和冷却系统的尺寸及其系统结构。通过本次设计，我们首先学习了解了我国塑料模具的现状和发展状况、注射模的基本结构和注射模成型工艺过程以及模具设计的基本原理。 关键词：CAD；CAM；注塑模；工艺IVABSTRACTWith the continuous development of each high performance engineering plastics, plastic products industry, the industry needs to continue to grow, the injection molding process is more and more used in various performance requirements of forming the products manufacturing. The quality of injection mold design, injection molding machine by forming a direct impact on production efficiency, quality and cost of products. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of plastic parts molding, and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby improving the production efficiency. In order to meet the needs of the growing industrial requirements and the quality of life, we should continue research and development, designed to improve the performance of injection mold injection mold, in order to meet the needs of all walks of life.In this design, through the design and development using CAD in a mold with two cavities on the tray, including convex and concave mold design, the design of ejecting mechanism, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, the choice of mold and other work. In this design, the design focus on the design of molding parts is convex and concave mold design, gating system and cooling system. The design of gating system and cooling system is the soul of a mold design, gating system design directly affects the plastic parts molding quality and production efficiency of 1. Therefore, the design of pouring system is the focus of the design of the injection mould. At the same time, the temperature of the mould for the plastic parts quality and production efficiency has a direct impact, the mold temperature control directly affect the mold solidification time and contraction stress, thus affecting the molding cycle of mold and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex, concave die size, gating system and cooling system and its system structure design in the design. Through this design, we first learn to understand the current situation and development of plastic mold in our country, the basic structure and the injection mold injection mold and molding process and the basic principles of mold design.Keywords: CAD; CAM; injection mold; Technology目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪 论11.1蓬勃发展的模具工业11.2塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向1第2章 塑件的工艺分析32.1塑件的工艺性分析32.1.1塑件的原材料分析32.1.2 ABS的注塑工艺参数52.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析52.2.1结构分析52.2.2尺寸精度分析52.2.3表面质量分析52.3计算塑件的体积和质量5第3章 注射机的选择及校核63.1 注射机的选择63.2 型腔数目的确定及校核73.3 锁模力的校核83.4 开模行程的校核8第4章 浇注系统的设计94.1 分型面的选择94.2 主流道的设计104.3 浇口设计104.3.1 剪切速率的校核114.3.2 主流道剪切速率校核114.3.3 浇口剪切速率的校核12第5章 成型零部件设计135.1 型腔和型芯工作尺寸计算135.2 型腔侧壁厚度计算14第6章 合模导向机构设计16第7章 温度调节系统设计177.1 对温度调节系统的要求177.2 冷却系统设计177.2.1 设计原则177.2.2 冷却时间的确定177.2.3 塑料熔体释放的热量187.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热187.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量197.2.6 冷却系统的计算207.2.7 凹模冷却系统的计算20第8章 模具工作原理说明22结 论23参考文献24致 谢25主要符号表第1章 绪 论1.1蓬勃发展的模具工业从20世纪80年代初开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。在随后随着模具技术的不断发展，模具工业也被广泛的被投用于汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料以及日用品等工业部门中。在发达国家人们认为，没有模具，就没有高质量的产品。并且模具享有“发展工业的一把钥匙”；“一个企业的心脏”；“富裕社会的一种动力”等之美誉。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15%的增长速度快速发展。模具企业也如雨后春笋，迅速萌生，蓬勃发展。随着模具工业规模的不断扩大，我国的模具技术水平也有较大的提高已能制造体现现代模具设计制造水平的大型、负责、精密的模具，部分模具达到了国际先进水平。虽然我国模具工业有了长足的进步，部分模具已经到达了国际先进水平，但是无论是数量上还是在质量上仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的大型、精密、复杂模具。为了缩小与发达国家的模具行业的差距，我国的模具正积极的向着开发大型、精密、复杂模具；加强模具标准件的应用；推广CAD/CAM/CAE技术等几方面进行大力发展。1.2塑料模具工业的现状和技术的主要发展方向（1）现状近年来国外塑料模的发展速度也迅速增长，在诸多国家中（日本、德国、瑞士等）其塑料模工业的发展都高于了冲压模，塑料模生产的经济经额占据了整个模具产业的1/2。国外大量生产的塑料模主要采用多腔模、多层模和多层多腔、多工位多腔等类型模具，多层模已发展到6464腔，还研制了多层模专用的注射成形机，各试饮料塑料瓶、杯子几鞋模多采用多工位多腔模，饮料瓶模多达32腔。日本和欧美一些国家用铝材制作注塑模，由于铝导热性比钢好，是钢的三倍，注射周期可缩短2530%，并且模具重量也大为减轻。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。我国在塑料模的发展中用30年的时间就走过了国外90年的发展历程，现已具备相当规模。在1987年我过塑料产量已达297万吨，位居世界第5位。如今我国塑料产业已形成了相当规模的完整体系，塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAABS技术已有相应的设计和开发应用。塑料的生产，成型加工，塑料机械设备。模具工业以及科研等，都已发展都了一定规模。（2）发展趋势随着人类社会的不断进步和高新技术的不断发展，人们对产品的要求越来越高，这就促使了我们必须大力研发模具设计技术。世界各国对塑料模设计技术也给予了高度的重视和关注并投入重金进行研究和开发。在国际上塑料模具未来的发展主要向着以下几方面进行：在模具设计制造中全面推广CAD/CAM/CAE技术CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑，实践证明，CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。注射模CAD的实用化塑料模MoldFlow或CFlow软件和塑料模MoldCool或CCool软件已经商品化，注射模CAD正向实用化方向迈进。我国政府对注射模CAD实用化进程也十分重视。专门组织了“八五”国家重点技术攻关项目“注射模CAD/CAM/CAE集成系统研究”。目前，美国PSP公司的IMES专家系统，能帮助模具设计人员用专家的知识解决注射模的问题。塑料模专用材料研究和开发目前，塑料模钢拥有的类型有：基本型、预硬化型、时效硬化型、热处理硬化型、马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等钢种。在“八五”期间，国家也组织了诸多钢铁厂单位大力研究和开发塑料模专用系列钢，这将进一步扩大和完善塑料模钢材。塑料模加工程控化机械技术与电子技术的密切结合，日益更多地采用数控数显、计算机程序控制的加工方法，实现高层次、多工位加工，使塑料模在质量上、效率上产生一个新的飞跃。激光成型技术也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。模具研磨抛光自动化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,我国目前仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低（约占整个模具周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。26第2章 塑件的工艺分析该塑件是方孔衬套产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。图1 方孔衬套图2.1塑件的工艺性分析2.1.1塑件的原材料分析该材料为ABSABS是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。ABS是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40-100C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐太阳光紫外线的辐射。ABS为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。ABS的分子结构式为毛CHZ-0矢，是一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。由于C-0键的键长小于C-C键，因此ABS链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比，ABS的碳氧键短，内聚能密度高，密度大。按其分子链中化学结构的不同，可分为均ABS和共ABS两种。两者的重要区别是：均ABS密度、结晶度、熔点都高， 但热稳定性差，加工温度范围窄（约10），对酸碱稳定性略低；而共ABS密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽（约 50），对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢，为第三大通用 塑料。 适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件。ABS分子链的柔顺性大，链的结构规整性高，因而结晶度高，结晶能力强。均ABS的结晶度为75%一85 %，共ABS为70%一75 %，即使快速淬火，结晶度也能达到65%以上。完全非晶态的ABS只有在一100时才能得到。高密度和高结晶度是ABS具有优良胜能的主要原因，如硬度大和模量高，尺寸稳定性好，耐疲劳性突出，不易被化学介质腐蚀等。尽管ABS分子链中C-。键有一定的极性，但由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动，从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。ABS端基中含有半缩醛结构。当加热至100左右时，可从其端基的半缩醛处逐渐解聚，因此其耐热性较低。当加热到 170左右时，可从分子链的任何一处发生自动氧化反应而放出甲醛，甲醛在高温有氧时会被氧化成为甲酸，甲酸对ABS的降解反应有自动加速催化作用，因此 常在均ABS树脂中加人热稳定剂、抗氧化剂、甲醛吸收剂等，以满足成形加工的需要。由于共ABS分子链中含有一定量的C-C键，它可以阻止ABS分子链的 氧化降解，因而共ABS比均ABS的热稳定性能要好得多。但是无论是均ABS还是共ABS，在加工和应用时应充分重视其热稳定性和热氧稳定差的缺点。注塑工艺参数料筒温度喂料区3050(50)区1160250(200)区2200300(220)区3220300(240)区4220300(240)区5220300(240)喷嘴220300(240)比重 1.43熔点 175C伸强度（屈服） 70MPa伸长率（屈服） 15%（断裂） 15%冲击强度（无缺口） 108KJ/m2（带缺口） 7.6KJ/m2均ABS的合成一般以甲醛的水溶液在酸的存在下缩合聚合。得到聚合度为100以上的a-ABS，然后将其加热分解成甲醛气体，经精制和脱水后，通常利用部分预聚合的方法纯化单体，然后通入含少量引发剂的干燥溶剂中进行聚合。因为水的存在，使分子量显著降低。引发剂可用路易斯酸或碱等。但大多用叔胺进行负离子加成聚合，反应如下：ABS的端基为半缩醛（CH2OH），当温度高于 100 时，端基易断裂，一般需经端基处理使之稳定化。稳定化处理后可耐热到230 。多ABS可在 170200 的温度下加工，如注射、挤出、吹塑等。主要用作工程塑料，用于汽车、机械部件等。POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%3.5%。对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。2.1.2 ABS的注塑工艺参数1、注塑机类型：螺杆式7、保压力5070MP2、喷嘴形式直通式8、注射时间35s3、螺杆转速（r/min）30609、保压时间1530s4、喷嘴温度180190C10、模具温度50705、成型温度 C料筒：前200210中210230后18020011、冷却时间1530s6、注射压力7090 MP12、成型周期4070s2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。在凸台上,孔对称分布,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.2.2尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为9mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=17.78cm（单个）计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为=1.06kg/dm塑件质量：M=V19g(通过3D软件测量得到)采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY500型。第3章 注射机的选择及校核3.1 注射机的选择设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。公称注塑量；指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表所示。表1注射速率注射量/CM125250500100020004000600010000注射速率/CM/S125200333570890133016002000注射时间/S11.251.51.752.2533.755塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.选择螺杆式注塑机的型号为：XS-ZY-500，其主要技术参数如下：表2注射机参数注塑机型号XS-ZY-500额定注射量500cm3螺杆（柱塞）直径85mm注射压力121Mpa注射行程260mm注射方式螺杆式锁模力4500KN最大成型面积1800cm2最大开合模行程700mm模具最大厚度700mm模具最小厚度300mm喷嘴圆弧半径R18mm喷嘴孔直径7.5mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸900X1000mm拉杆空间650X550mm合模方式中心液压、两侧机械顶杆液压泵流量200、18L/min压力614Mpa电动机功率40KW加热功率14KW机器外形尺寸7670X1740X2380mm3.2 型腔数目的确定及校核根据市场经济及生产效率的要求，本模具采用一模2腔型腔结构，即型腔数目。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量；式中注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；注射机最大注塑量，g；浇注系统所需塑料质量，；单个塑件的质量，。式中、也可以为注射机最在注射体积（cm3）、浇注系统凝料体积（cm3）、单个塑件的体积（cm3）。故取满足我们设计要求。3.3 锁模力的校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离，即：（式中符号同前）式中为单个塑件在分型面上的投影面积，mm2;为浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积，mm2；P为塑料熔体在型腔中的成型压力，Mpa;为注塑机的额定销模力,N。3.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要满足下式：（4-3）式中模具开模行程；推出距离（脱模距离）塑件高度；（H2）定模板与中间板之间的分开距离。则=291mm500mm小于注射机最大开合模行程，故满足要求。第4章 浇注系统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，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，包括主流到，分流道、冷料穴，浇口。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来，需要注意以下问题：1.适应塑料的工艺性；2.流程要短；3.排气良好；4.避免料流直冲型芯或嵌件；5.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小；6.浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称；7.修整方便，保证制品外观质量；8.防止塑件变形。4.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题：1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置；2塑件的生产批量；3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置；4型腔的溢流和排气条件；5模具加工的工艺性。4.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，主流道通常设计在主流道衬套（浇口套）中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm。其中，浇口套主流道大端直径D应尽量选得小些。如果D过大模腔内部压力对浇口套的反作用也将按比例增大，到达一定程度浇口套容易从模体中弹出。4.3 浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，浇口是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最关键的部分，它的形状、尺寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。常用的浇口形式有直接浇口、侧胶口、侧胶口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考：尽量缩短流动距离；浇口应开设在塑件壁最厚处；必须尽量减少或避免熔接痕；应有利于型腔中气体的排除；考虑分子定向的影响；避免产生喷射和蠕动；不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口；浇口位置的选择应注意塑件外观质量。4.3.1 剪切速率的校核生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.810510S、浇口的剪切速率R=1010S时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示：R= 式中 q体积流量（CM/S）；R浇注系统断面当量半径（CM）。4.3.2 主流道剪切速率校核Q=0.8Q/T =338.21.5=225.5 （CM/S） T注射时间：T=2.5（S）； R主流道的平均当量截面半径：R=0.538（CM） d 主流道小端直径 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直径，d=1.2（CM）R= 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S5101.4710510 (满足条件)4.3.3 浇口剪切速率的校核R= =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S其中：浇口面积S=/4(D22-D12),当量面积S=R 所以R=7mm。 单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模1腔，无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易，传递压力好，所以浇口的剪切速率是合适的。从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。第5章 成型零部件设计本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得PP收缩率为Q=12.5%，故平均收缩率为Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取z=/3。5.1 型腔和型芯工作尺寸计算型腔径向尺寸 已知在规定条件下的平均收缩率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差为负偏差，因此塑件平均尺寸为Ls-，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为Lm+z/2。型腔的平均磨损量为c/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收缩率S=2%.Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)SX-修正系数，取0.5-0.75-塑件公差,取MT7=0.6-模具制造公差取(1/3-1/4) =0.15-0.2Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)S1）径向计算公式：L = ( L + LS - 3/4 ) （7）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：；L- 成型零件的径向尺寸，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S- 塑件的成型收缩率，取平均值；L - 塑件的径向基本尺寸，单位： ；型腔尺寸： 28（10.02）3/40.56 30（10.02）30.63/40.5618（10.02）3/40.562）型腔深度计算公式：H = ( H + HS- 2/3 ) （8）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ； S- 塑件的成型收缩率，（取平均值）； H- 成型零件的深度方向的尺寸，单位：；H - 塑件的深度方向基本尺寸，单位：；凹模深度尺寸计算：HH（1k）(2/3) 22.5(10.02)22.952/30.34 2、型芯尺寸的计算公式：型芯长度的计算公式：L = ( L + LS + 3/4 ) （9）式中： - 塑件的尺寸公差，单位：； - 成型零件的制造公差，=( 1/31/6 ) () ；S- 塑件的成型收缩率，取平均值 ；L - 成型零件的径向尺寸，单位：；L - 塑件的径向基本尺寸，单位：；5.2 型腔侧壁厚度计算(1)凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式SR-r=r(/-2p)1/2-1进行计算。式中各参数分别为：p=50Mpa(选定值)；=0.05mm；=160MPar=28mmSR-r=r(/-2p)1/2-1=28(160/160-250)1/2-116.8mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17。(2)凹模底板厚度计算按强度条件计算，型腔地板厚为：p=50 Mpar=28mm=160MPah1.22pr2/1/21.2250282/1601/217.3mm一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。第6章 合模导向机构设计导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出812，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用T10，HRC5055，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m，导向部分Ra为0.80.4m，本设计采用？根导柱，固定端与模板间采用H7/m6 导套常采用T10A，型导套，采用H7/m6配合镶入模板。具体结构如下图所示：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。（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。本书模具设置四个标准带头导柱配合标准直导套作为导向系统，导柱设置在动模上，以保护型芯不受损坏。导套和导柱结构如下：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。第7章 温度调节系统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。PP推荐的成型温度为160-220，模具温度为4080 。7.1 对温度调节系统的要求（1） 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；（3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；(4)温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；(5)从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。7.2 冷却系统设计7.2.1 设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5（6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。7.2.2 冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间30S，保压时间20S，总周期为60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算：t=62/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50)= 73（S）式中：S塑件平均壁厚，S取6mm； 塑料热扩散系数(mm/s)，=0.07；T成型温度160-220，T取200；T平均脱模温度，T取80；T模具温度4080，T取50。 由计算结果得冷却时间需要73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体（如下图），使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取30S即可。7.2.3 塑料熔体释放的热量Q =nG C(tt)=60217.6101.9（22060）=3969.02KJ/h式中：n每小时注射次数， n=60 （次）；G每次的注射量(KG)，G=217.610； C塑料的比热容(KJ/KG)，C=1.9；t熔融塑料进入型腔的温度，t=220；t塑件脱模温度，t=60。7.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热Q=3.6A(tt)=3.6406910140（22050）=348.63 KJ/h式中：A注塑机的喷嘴头与模具的接触面积（m），A=406910m（A=4R =43.1418=406910m，R=18mm注塑机喷嘴球半径，）；金属传热系数 =140(W/ m)； t模具平均温度 t=50 ；t熔融塑料进入型腔的温度 t=220。7.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量（1）对流传热Q=hA( tt)=5.350.203（5020）=112KJ/h 式中：h传热系数（KJ/ m h ），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187（0.25+）= 5.35）； A两个分型面和四个侧面的面积m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.220.48=0.203，A=2BL=222022010=0.097 m； A=4BH =422025010=0.22m）；B模具宽度m m，B=220； L模具长度m m，L=220，开模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t模具平均温度，t=50；t室温，t=20。 （2）辐射散发的热量Q=20.8 A()()=20.80.220.8（）（）=128.7 KJ/h式中: 辐射率，一般表面=0.80.9；A=0.22； （3）工作台散发的热量Q=hA( tt)h= 5020.0484（5030）=485.94 KJ/h式中:传热系数h=502KJ/(mh)； A 模具与工作台的接触面积m，A=0.0484；A=bl= 22022010=0.0484;b模具与工作台接触宽度m m，b=220;模具与工作台接触长度m m,l=220。从计算的结果看，工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多，这显然是不正确的，说明了Q的计算结果错误。这是因为有关Q的计算参考资料很少，计算中有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量Q为总热量，这些热量全部由冷却介质带走，这些热量应分别由凹模和型芯的冷却系统带走，实验表明，约1/3的热量被凹模带走，其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量：Q=（Q+ Q）（Q+ Q+ Q）由于现在无法得到Q的正确值，所以计算以简单计算原则，取Q= Q。7.2.6 冷却系统的计算型腔内发出的总热量（KJ/h）：Q= n G Q=60 217.610300=3916.8（1）每次需要的注射量（KG）G=217.610（2）确定生产周期（S）t=60（3）塑料单位热流量（KJ/h）Q=280350；取Q=300（4）每小时的注射次数n=60从计算结果看，Q与Q相差不多但不相等，这是因为Q涉及的因素较多，所以应该应该取Q来计算。 7.2.7 凹模冷却系统的计算（1）凹模的冷却水体积流量q= 763103/1034.187103（25-20）60= 0.6110 m/min式中： Q=1/3 Q=1/32289=763 KJ/h 水的密度10KG/m；C水的比热容4.18710 J/KG；T水管出口温度，T取25；T水管入口温度，T取20。（2）冷却水管的平均流速：V=40.6110/（3.140.0082）=12.14 m/min =0.202 m/s式中：d冷却水管直径，取d=8 mm 查冷却水的稳定湍流速度与流量得，管径为8mm的冷却水管所对应的最低流速为1.66 m/s时才能达到湍流状态，故冷却水在凹模冷却管道中的流动未达到湍流。