胶水瓶盖注塑工艺及模具设计【自动脱螺纹】【三维UG模型】【含10张CAD图纸】
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编号： 毕业设计说明书题 目： 胶水瓶盖注塑工艺及模具设计胶水瓶盖注塑工艺及模具设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016 年 6 月 3 日摘 要近年来，随着塑料工业制品在社会发展当中的各个领域的应用日渐普及，使得人们对各类型塑料用品的需求与日俱增，虽然使得市场对塑料制品的提出了新的要求，但与此同时也扩展了塑料制品的市场规模。本论文详细的论述了塑料胶水瓶盖分注塑模设计及其工艺分析。首先对胶水瓶盖塑件的结构和成型工艺进行充分的分析，了解其整个成型过程，并通过相关计算机软件进行工艺参数模拟分析实验，确定最佳工艺方案，为模具设计阶段提供相关的数据支持。接着确定型腔的数量和分型面，针对塑件设计成型零件的型腔和型芯，设计合理的浇注与排气系统,根据型腔的尺寸与形状特征，设计模具冷却系统。然后根据塑件的特点设计合理的脱模与导向机构，依据塑件的尺寸选择模架，并对模具中主要的零部件进行产品制造的工艺分析。最后模具产品的设计。此外，在设计过程中对模具主要的结构设计进行了工艺分析和参数方面的校核。设计中参考了以往注塑模具的经验进行设计，难点在于实现瓶盖内螺纹的自动旋转脱螺纹功能，解决方案是使用齿轮齿条传动机构来实现抽芯，通过轴承旋转型腔来实现脱螺纹。设计过程中运用 Moldflow 软件进行工艺参数的模拟分析以及运用AutoCAD、UG 等软件进行二维和三维的绘图，通过计算软件辅助设计，不仅能缩短生产周期，而且能够获得良好的经济效益。关键词：胶水瓶盖；模拟分析；模具设计；脱螺纹 Abstract In recent years, with the increasing popularity of the application of plastic industrial products in the social development in various fields, making peoples demand of various types of plastic activities increasing, while making the market of plastic products put forward new requirements, but at the same time, it also extends the market size of plastic products.This paper discusses in detail the plastic injection mold design and analysis of glue bottle technology. First of all to glue bottle cover plastic parts of the structure and forming process of full analysis, understand the whole process, and through the relevant computer software for process parameter analysis of simulate experiment and determine the optimal process plan, provide data support for die design stage. then determine the number and parting surface of the cavity, for plastic parts design molding parts of the cavity and core, design a reasonable casting and exhaust system, according to the size and shape characteristics of the cavity, the design of mold cooling system. Then according to the characteristics of the plastic parts of the design and reasonable demoulding and guide mechanism, according to the size of the plastic parts choice mold, and analysis of the main components of the mold manufacturing process. Design of Die & mold product. In addition, in the design process, the main structure of the mold design process analysis and parameters of the check.Design in reference to the experience of previous injection mold design, the difficulty lies in cap thread automatically rotate off thread function, solution is to use the rack and pinion drive mechanism to realize the core pulling and through the bearing rotating cavity to realize thread demoulding. Design process using Moldflow software to simulate and analyze the process parameters and 2D and 3D drawing using AutoCAD, UG software. Through calculation software aided design, not only to shorten the production cycle, and can obtain good economic benefits.Keywords: glue cap; process analysis; injection mold design; screw thread目目 录录引言 .1第 1 章 塑件的分析 .31.1 塑件的介绍 .31.2 塑料的基本知识 .41.3 塑件材料的分析 .41.3.1 PP 塑料的概述.51.3.2 PP 塑料成型特性.61.3.3 PP 塑料各项性能.61.4 塑件的脱模斜度 .71.5 塑件的壁厚 .71.6 塑件的圆角 .8第 2 章 注塑机的选择 .92.1 参数的确定 .8第 3 章 型腔数目的决定 .103.1 型腔数量 .123.2 型腔分布 .12第4 章 分型面的选择.12第5 章 浇注系统的设计.125.1 主流道的设计 .135.1.1 主流道的参数 .135.2 分流道的设计 .145.3 浇口的设计 .145.3.1 浇口的参数.145.4 浇注系统设计.185.5 浇口套的设计 .18第6 章 模具温度调节系统的设计.206.1 概述 .206.2 冷却系统的设计.216.2.1 冷却系统的参数设计 .216.2.2 冷却水管位置设计原则 .21第7 章 基于 Mlodflow 的胶水瓶盖的 CAE 分析.217.1 CAE 技术概述及其在注塑成型中的应用 .227.2 Mlodflow 软件的概述.22 7.3 Mlodflow 分析流程.227.3.1 塑件建模.227.3.2 建立浇注系统.247.3.3 建立冷却系统.267.3.4 条件设定.267.3.5 仿真结果分析.277.4 MLODFLOW 分析流程.287.4.1 正交分析法简介 .287.4.2 试验方案的确定 .287.4.3 试验数据的确定.297.4.4 仿真数据的处理 .297.4.5 最优工艺方案的验证 .29第 8 章 成型零件的设计 .308.1 成型零件工作尺寸的计算.318.2 型腔侧壁与底板厚度的设计.32第 9 章 齿轮脱模机构的设计 .339.1 相关参数设计.349.2 传动齿条的设计.359.3 推出机构 .35第10 章 合模导向和定位机构.3610.1 导柱的设计.3610.2 导套的设计.37第11 章 模具排气系统的设计.3811.1 推杆排气.3911.2 分型面排气.40第 12 章 标准件的选用 .4012.1 模架的选用.4012.2 其他零件的选用.40第 13 章 模具的总装图以及运动顺序、及其特点 .40第 14 章 模具的安装、调试 .40第 15 章 工艺卡片 .40结论 .40谢辞 .40参考文献 .40 第 0 页 共 46 页引言塑料制品拥有众多的优良性能，在机械工业、电子工业、汽车工业、化学工业、建筑工业、航天航空工业以及日常用品等诸多领域得到广泛应用。例如家用电子器件如洗衣机、热水器、照相机等都采用了塑料制品；为减轻总体重量，飞机的气动外壳、仪表仪器、内饰件等采用了塑料制造；军舰的塑料浮筒、雷达罩等也采用了塑料制造。总之从天上飞的，地上跑的，水中游的，都有塑料制品的足迹。塑料制品的发展与塑料模具的设计制造关系密切。可以说，塑料模具的发展水平不仅决定了塑料制品的质量工艺水平，还决定了塑料制品的应用范围。塑料制品的模具设计过程主要包括制品的设计、材料的选择、成型工艺确定、模具的设计与制造，在这四个流程中，模具的设计制造是实现塑料制品工业化的最重要一环。塑料制品的模具是非常重要的生产工艺装备，模具根据塑料制品的形状按照一定的成型方式使原料成型为制品。在模具注塑工艺中，不同的塑料成型方法有着不同注塑模工艺。塑料制品质量的好坏以及生产效率的高低取决于模具的设计是否合理，质量好的注塑模可以成型上百万次。在现代的注塑模的生产中，合理的注塑工艺、高效的注塑设备、先进的塑料模具和制造技术，是提高塑料制品质量与生产料率的关键因素，尤其是塑料模具对于实现塑料制品的加工工艺要求、塑料制品的功能要求起着重要的影响作用。然而，传统的手工设计模式已经不能很好地适应时代的需要，计算机辅助设计与制造的效果却是立竿见影的，在本课题中，利用 Mlodflow 模流分析软件可以在模具设计前，通过专业性软件对注塑成型过程进行类比分析，准确分析熔体的填充过程、保压压时间、冷却时间、翘曲变量等情况，使得设计者能够在生产之前发现塑料制品存在的问题，并能够及时的修改塑料制品的设计，从而合理规划模具的设计。通过计算机辅助设计，不仅是对传统注塑模具的设计方法的一次创新，而且实践表明通过计算机软件辅助设计的模具质量高、设计成本低，有效的正常的模具的使用寿命，在提高成型塑料制品的质量的同时还相对降低了实际的生产成本。这对于塑料制品的设计与制造有着重大的技术经济层面上的意义。本次课题所设计的胶水瓶盖塑料制品面向家庭日常用品，生产量大，市场投放范围广，因此，本课题的设计有一定的应用价值和现实意义。 第 1 页 共 46 页第 1 章 塑件的分析1.1 塑件的介绍 如图 1-1 为 UG 建模软件制作的胶水瓶盖。塑件的材料为 PP（聚丙烯）。 （a）（b）图 1-1 塑件三维图（a）(b) 第 2 页 共 46 页本次设计的塑件为胶水瓶盖。胶水的市场应用定位为日常办公用品，主要使用对象为办公人员、学生等。胶水材料为 PVA，主要用于纸质类的粘合。瓶盖外观要求美感且具有实用性，选用塑件材料化学性质要求稳定，不与胶水材料其化学反应。为了在日常使用中防止胶水流出，塑件型腔内还设计了止流圆柱，用于与胶水出口处的配合。塑件的具体尺寸参数如图 1-2：图 1-2 塑件尺寸图 本次的设计定位非精密塑件，所以精度选择一般精度，查表 1-1 的推荐公差等级为 MT5。表 1-1 塑件材料收缩率对应公差等级表 收缩 01%的常用材料有：ABS,PC,PC/ABS,PA+玻纤填充物，PP+填料; 收缩 12%的常用材料有：PA,尺寸150mm 的 POM; 收缩 23%的常用材料有：PP,尺寸150mm 的 POM，PE;公差等级一标注公差尺寸收缩特性值(%)高精度一般精度未注公差尺寸0MT2MT3MT5MT3NT4MT6MT4MT5MT7MT5MT6MT7 第 3 页 共 46 页收缩3%的常用材料有：软 PVC。1.2 塑料的基本知识塑料是以树脂为基本成分，在加入增塑剂、稳定剂、着色剂、填料等一些添加剂后，在一定的时间、压力和温度的作用下，在模具中制成具有特性形状特征的塑料制品的一种高分子材料，是工业应用当中非常重要的的材料。塑料的一般性能： （1）塑料的密度为钢的 1/71/4，铝的 1/2 左右，密度较小。 （2）塑料有着良好的抗腐蚀能力，对于酸、碱、盐以及有机溶剂等化学药物来说。 （3）塑料绝缘性能好。几乎所有的塑料，都具有良好的电绝缘性和耐电弧性，可与绝缘性能优异的陶瓷、橡胶媲美。 （4）塑料具有优异的减震、耐磨、自润滑性能。 （5）塑料的比强度高。比如玻璃纤维增强塑料，它的比强度达 170400Mpa，而普通钢材仅为 160Mpa 左右。 （7）塑料的着色性能。电镀性能与装饰性能十分优良 （8）塑料的加工性能好，生产过程简单，可以实现塑件自动化生产与无人化管理、生产效率高，同时生产成本低。1.3 塑件材料的分析1.3.1 PP 塑料概述PP 化学名称：聚丙烯；英文名称:Polypropylene；密度:0.9-0.91g/cm-3 成型收缩率 :1.0-2.5%；成型温度：160220。聚丙烯是一种优良的树脂品种，它是一种高密度、无侧链、高结晶的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明，蜡状，比聚乙烯轻，透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。聚丙烯对大多数酸、碱、盐、氧化剂都不会发生化学反应，只有少数强氧化剂才可能使其出现反应，因此化学性能稳定。聚丙烯材料属于非极性化合物，与极性溶剂接触能保持稳定，如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸都不会使其溶胀，但在部分非极性有机溶剂当中容易溶解或溶胀。 1.3.2 PP 塑料成型特性成型特性：（1）结晶料,吸湿性小,长期与热金属接触易分解。（2）流动性好,收缩范围及收缩值大 ,易发生缩孔、凹痕、变形。 第 4 页 共 46 页（3）冷却速度快 ,要注意控制成型温度 ,当模具温度低于 50时,塑件不光滑 ,易产生熔接不良、流痕 ,90以上则易发生翘曲变形。（4）塑料的壁厚应该设计均匀 ,为防止应力集中，所以避免有尖角等。1.3.3 PP 塑料各项性能各项性能如表 1-2 所示。表 1-2 聚丙烯的各项性能1.3.4 PP 塑料注塑成型条件PP 塑料注塑成型条件如下表 1-3 所示。表 1-3 聚丙烯的注塑成型条件1.4 塑件的脱模斜度塑件冷却时的收缩会使它包紧住模具的型芯，为了使得塑件中从型腔中脱出，同时防止脱模时损伤塑件，应该让塑件内外表面的沿脱模方向，设计有足够的斜度。查表 1-4 取 301表 1-4 常用塑料脱模斜度性能指数性能指数密度（g/cm-3）0.9-0.91硬度（R）95-105吸水率(%)0.03-0.04热变形温度（C）56-67成型收缩率（%）1.0-2.0拉伸强度（Mpa）30-39脆性温度（C）-35弯曲强度（Mpa）42-56伸长率(%)200压缩强度（Mpa）39-56注射成型机类型螺杆式密度（g/cm-3）0.90.91收缩率(%)1.02.5注射压力(Mpa)70100喷嘴温度(C)170180螺杆转速(n/min)48模具温度(C)8090适用注射机类型螺杆式预热温度（C）时间（h）8010012料筒温度（C）前段中段后段160180180200200220成型时间（s）注射时间高压时间冷却时间总周期206003209050160后处理- 第 5 页 共 46 页1.5 塑件的壁厚合理地确定塑件的壁厚是很重要的。塑件的使用要求决定了塑件的厚度，即满足强度、结构、质量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。塑件的壁厚通常在16mm，而常用的数值为 23mm。表 1-5 为根据塑件外形尺寸推荐的一般热塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值。根据表 1-5 的推荐与实际情况选取主体 1.5mm 壁厚。表 1-5 部分热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值1.6 塑件的圆角设计成圆角的好处：在塑料成型时流动阻力小，有利于改善冲模特性；防止因塑料收缩而导致的塑件变形，或者因锐角而引起的应力集中；延长模具的使用寿命；使塑件外观美观；使得模具成型零件在热处理时不易产生裂口，增强强度。本设计中塑件的圆角都取 R=0.5mm，主要集中在塑件花纹顶端处。脱模斜度塑料名称型芯型腔ABS35140120PS30135130PC3050351PP2550301塑件材料最小壁厚（mm）小型塑件推荐值（mm）中型塑件推荐值（mm）大型塑件推荐值（mm）聚丙烯0.851.451.752.43.2聚乙烯0.61.251.62.43.2有机玻璃0.81.502.246.5尼龙0.450.761.52.43.2 第 6 页 共 46 页第 2 章 注塑机的选择2.1 参数的确定 （1）塑件的体积与质量计算 通过 UG 分析功能算出体积 V=4072.70mm，据表 1-1 所提供的密度 =0.90g/cm-3 （2-gVG7 . 390. 070.4072塑件1） 因为初步选定为一腔四模，所以塑件总质量为： （2-gGG8 .1447 . 34塑件总2）()注塑机的选择由于塑件为大批量生产，综合考虑应选用 ZSZY60 型卧式注塑机。如下表 2-1所示注塑机相关数据。表 2-1 XS-Z-60 型注塑机相关数据 第 7 页 共 46 页 （4）注塑机参数的校核最大注射量的校核塑件连同浇注系统凝料在内的质量一般不应大于注塑机公称的 80%，注塑机多以公称容量来表示，可采用下列公式校核： （2-GcGmax 3） max G注塑机可注射的最大注射量； c料筒温度下塑料的体制膨胀率的校正系数，参照模具手册资料取 0.93； G注塑机公称注射量，根据表 2-1 取 60g （2-gGcG22.506090. 093. 0max 4） （2-总GGmax5）注塑机型号XS-Z-60额定注射量60cm3螺杆（柱塞）直径38mm注射压力122Mpa注射行程170mm注射方式柱塞式锁模力500KN最大成型面积130最大开合模行程180mm模具最大厚度300mm模具最小厚度70mm喷嘴圆弧半径R12mm(可调整型)喷嘴孔直径3mm顶出形式两侧设有顶杆，机械顶出动、定模固定板尺寸330X440mm拉杆空间190X300mm 合模方式液压-机械液压泵流量70、12L/min 压力6.5Mpa电动机功率11KW 第 8 页 共 46 页 由上式对比结果可以判断出注塑机的注射量满足本次设计要求。 最大注射压力的校核 注塑机的公称注射压力要大于塑件成型的压力，即： （2-注公PP 6） 公P注塑机的最大注射压力，根据表 2-1 取 122Mpa; 注P塑件成型所需的实际注射压力，根据表 1-2 取 100Mpa （2-100122 注公PP7）由上式对比结果可以判断出注塑机的注射压力满足本次设计要求。锁模力的校核塑料熔体充满型腔时，因高压会产生很大的推力，这个推力的大小应该小于注塑机的锁模力，不然将可能出现溢料现象，即： （2-分锁pAF8）锁F注塑机公称锁模力，根据表 2-1 取 500KNp注射时型腔内注射的压力，根据表 2-2 取 15Mpa分A塑件和在分型面上的垂直投影面积之和，由 UG 软件计算得 2837.162mm （2-9） 表 2-2 常用塑料可选用的型腔压力 由上式对比结果可以判断出注塑机的锁模力满足本次设计要求。 开模距离的校核因为注塑机的开模行程是有限的，所以塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出.可以根据下列公式进行校核：塑件材料型腔平均压力（Mpa）塑件材料型腔平均压力（Mpa）高压聚乙烯1015聚苯乙烯1520低压聚乙烯20AS30中亚聚乙烯35ABS30聚丙烯15有机玻璃30KNKNpAF57.4216.283715500分锁 第 9 页 共 46 页 （2-mmHHS1052110） S注塑机的最大开模行程，根据表 2-1 取 180mm；1H塑件脱模距离，根据塑件高度取 30mm；2H包括流道在内的塑件的高度，根据相关资料取 70mm。 （2-mmHHS1052111） mmmm110107030180由上式对比结果可以判断出注塑机的开模距离满足本次设计要求。第 3 章 型腔数量与分布 第 10 页 共 46 页56. 78 .14/20608 . 0/8 . 0(）（）件浇gmmGN3.1 型腔数量 为了合理地确定了型腔的数目，需检查注射容量，根据注塑机的最大注射量的 80%进行计算，即： （3-1） N型腔数； G注射机注射量（g）,根据表 2-1 取 60g； 浇m浇注系统的重量，根据相关资料取 20g； 件m塑件重量，根据公式 2-1 得 3.7g. （3-2） 由上式的计算结果得知本次设计最多可布置的型腔数量为 7 个，但考虑到实际与设计的要求，将型腔数量确定为 4 个。3.2 型腔分布 型腔分布原则: （1）型腔分布一般采用平衡式排列，可确保塑件的质量。 （2）型腔分布和浇口开设部位应保持对称，防止模具承受偏载产生溢料，影响塑件质量。（3）型腔分布应紧凑，可减小模具的外形尺寸。 本设计中由于采用四腔，设计成平衡式排列方式，采用排列方式如图 3-1 所示。 型腔中心之间的距离 A=40mm，B=56.5mm。 图 3-1 型腔分布 件浇）mmGN/8 . 0( 第 11 页 共 46 页第 4 章 分型面的选择模具上用以取出塑件和凝料,可分离的接触表面称为分型面。分型面的设计在注塑模的设计中占有重要的位置，分型面的设计对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度以及模具的制造等都有很大的影响。在选择分型面时，应保证塑件的质量要求，在一般情况下选分型面是以塑件精度、脱模的难易度作为前提的，如图 4-1（a）(b)所示，在图 4-1（a）中分型面的选择在轴线上这样会使塑件的表面留下分型面的痕迹，并会产生毛刺状起伏物，影响塑件的表面质量，同时还会造成分型面的侧向抽芯困难，不利于安装自动脱螺纹机构，从而影响大批量生产时的效率。图 4-1（b）的分型面选择在塑件的下端面，这样可以使塑件的外表面可以在整体型腔内成形，使得塑件的外表面光滑，表面的质量得到一定的保证，也使自动脱螺纹机构安装容易，塑件的整体脱模方便。因此，综合上述因素，对于塑件的分型面，本次设计应选择图 4-1（b）所示分型面。图 4-1 分型面的选择（a）（b） 第 12 页 共 46 页第 5 章 浇注系统的设计 浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充以及凝固的过程中将注射压力传递到塑件各部位。一般的浇注系统主要由主流道、分流道、浇口及冷料穴四个部分组成。在设计浇注系统时应该注意以下有因素：（1）浇注系统的设计应该充分考虑到所用塑料的成型特性，以保证塑件的成型质量。（2）根据塑件大小、形状、壁厚、技术要求等因素，结合分型面，设置浇注系统的形式、浇口数量以及位置。（3）设置浇注系统还应该考虑到去除、修正浇口方便，不影响塑件的外表美观。（4）浇注系统要依据型腔分布进行设计。（5）设计浇注系统时应该注意冷料的储存措施。（6）在大量生产时，设置浇注系统还应该考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，缩短填充、冷却时间，缩短成型周期，同时减少损耗的塑料。 5.1 主流道的设计主流道是溶料注入模具最先经过的一段流道，直接影响道填充时间及流动速度。主流道大都呈圆锥形，也有形状是扁形或圆形的。但是为了方便将流道中的冷料拉出，一般把主流道设计为圆锥形，一般的锥角通常为 27，内壁粗糙度小于或等于0.8m，定模板的厚度决定了主流道的长度。如图 5-1 为主流道示意图。 图 5-1 主流道示意图5.1.1 主流道的参数 以下是主流道参数计算数据：（1）喷嘴处孔径的计算 第 13 页 共 46 页根据表 2-1 所示，注塑机嘴喷孔径为 3mm, 选用直通式喷嘴，即： （5-mmd）（注塑机喷嘴孔直径15 . 01） （5-mmd4132）（2）浇口处喷嘴球半径 R 的计算根据表 2-1 所示，注塑机交口处喷嘴球半径 R 为 12mm，即： （5-mmR）（喷嘴球半径323） （5-mmR153124） （3）主流道半径的计算注射成型时，为了保证主流道与注塑机喷嘴处不溢料，设计时主流道小端直径 D要比料筒喷嘴 d 直径大 0.5mm，即： （5-mmdD5 . 45 . 0415 . 05）（4）主流道锥度为了利于熔体流动，根据模具设计手册，主流道锥度： （5-6）42取。 4（5）主流道粗糙度 主流道粗糙度： （5-mRa6 . 18 . 07） 取。mRa8 . 05.2 分流道的设计 主流道与浇口之间的通道称为分流道，通常设在分型面上，有起到分流和转向的作用。模具型腔的分布和浇口位置决定了分流道的长度。为了减少流道凝料，压力与热量的损失，分流道长度不能太长，应尽量短。如果要减少流道内的压力和热量的损失，那么流道设计时截面积要大，表面积要小。分流道的形状主要有圆形、矩形、梯形、U 形和正六角形等，而流道效率从高到低的排列顺序依次是：圆形U 型正六角形梯形矩形半圆形，根据流道效率大小决定本次设计在该模具上取圆形断面形状。分流道尺寸推荐如表 5-1 所示。 表 5-1 流道断面尺寸推荐值 第 14 页 共 46 页对于常见的 1.52.0mm 壁厚塑件，采用的圆形分流道直径一般 3.57.0mm 之间，根据表 5-1 所示选取直径为 5mm，表面粗糙度取 0.8，即： （5-mRmmDa8 . 05；分8）5.3 浇口的设计浇口能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。浇口分为非限制性浇口和限制性浇口两种，为提高成型质量，本次设计使用限制性浇口，其优点在于：（1）成型周期短（2）去除流道方便，在塑件上残留的痕迹小。（3）型腔内实际压力小，与使用非限制性浇口相比可形成较大投影面积的塑件。（4）由于浇口的摩擦作用，可提高料温，减少流痕。另外料流流速高，有利于充填型腔。（5）对多型腔模具，可调节浇口截面积，以保证各型腔同时充满。（6）残余应力小，可防止塑件破裂、翘曲、变形。根据仿真模拟塑件的浇口位置，本次设计采用点浇口进行浇注。点浇口是一种常用的浇口形式，主要适用于壳、盒类塑件的成型。点浇口的浇口小，在去流道后残留的痕迹较小，减少了熔接不良的现象，同时，主流道还可将其自动拉断。点浇口所成型的塑件表面光泽清晰，符合本次设计塑件的要求。典型点浇口如图 5-2 所示。塑料名称分流道断面直径 mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513 第 15 页 共 46 页图 5-2 典型点浇口（a）(b)(c)(d)(e)5.3.1 浇口的参数本设计浇口采用点浇口，浇口具体尺寸一般通过查询资料结合材料的特性确定。 (1)浇口直径 d查模具手册得到推荐范围： (5-8)mmd5 . 15 . 0根据相关资料，PP 材料的浇口直径范围为 11.5mm，取mm。(2)浇口长度查模具手册得到推荐范围： (5-9)mml25 . 0根据经验取 2mm。（3）浇口方向角查模具手册得到推荐范围： (5-10)156根据经验取 15。5.4 冷料穴的设计冷料穴是用来储藏在注射间隔时期内由于喷嘴部温度低而构成的所谓冷料渣，以及它拉出凝固在流道内的塑料，一般常用形式采用如图 5-3 所示沟扣型冷料穴。 第 16 页 共 46 页图 5-3 沟扣型冷料穴5.5 浇口套的选择在实际生产过程中，主流道要经常与高温塑料及喷嘴结合碰撞，因此模具的主流道部分要设计成可拆卸并且能够更换的衬套，该衬套称为浇口套。（1）浇口套的作用 使模具安装时进入定位孔方便，在注塑机上能够很好地进行定位，与注塑机喷嘴孔吻合，并能承受塑料熔体的反压力，不致被推出模具。 导流料筒同内的塑料熔体到模具型腔内，注塑过程中保证熔体不会溢出，同时保证主流道凝料脱模顺畅、方便。（2）浇口套分类浇口套通常被分为二板模具浇口套及三板模具浇口套两大类。本次设计选用的是二板模具浇口套。一般情况下，浇口套的直径根据模具大小D选取，模架宽度在 400mm 以内，选用的类型，模架宽度在 400mm 以上，选用12D的类型，浇口套长度根据模架大小确定。本次设计模架 300400，所以选用16D12,即： (5-11)12D 第 17 页 共 46 页第 6 章 模具温度调节系统的设计6.1 概述模具中将熔体的热量源源不断地传递出去，或者将模具加热到模具正常的注射温度，将模具温度控制在合理范围内的那部分结构就成为温度控制系统。塑件成型的质量和生产效率能够由模具的温度直接影响到，由于各类型的塑料性能和成型工艺不同，对模具的温度要求也不尽相同，应该根据塑料的特性要求，控制模具温度保持在一个合理的范围之内，以此达到提高塑件的质量和生产效率。模具温度控制系统设计必须考虑到因素如下：（1）成型塑件的壁厚、投影面积、结构形状。（2）塑件的生产批量。（3）成型塑料的特性（4）模具的大小及结构，成型零件的镶拼方式（5）浇口的形式，流道的布置。6.2 冷却系统设计本次设计选用的是 PP 材料，根据其特性介绍，要求注塑时模具温度较低，所以采用冷却系统的设计以达到温度调节的作用。冷却系统的设计原则：（1）冷却水道可设计成单回路或多回路。（2）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大（3）冷却水的入口宜选在浇口附近（4）冷却水到的出入口温差尽量小（5）冷水水道应该沿着塑料收缩的方向设置6.2.1 冷却系统的参数计算 第 18 页 共 46 页冷却系统的计算要计算冷却介质的传热面积，为以后的冷却系统的结构设计提供依据。下面是关于冷却系统参数计算：（1）塑料传给模具的热量根据模具设计手册提供的计算公式，即： （6-nmqQ 1）Q单位时间内塑料传递给模具的热量，；hkJ /n每小时注射次数，产量为估算 30 次；m每次注射的塑料量，包括浇注系统，估算为 24.8g；q单位质量的塑料在型腔所散发的热量，查相关资料得 5.910 kJ/kg。2 （6-h/1096. 7109 . 545. 03032kJnmqQ2） （2）由冷却水带走的热量根据模具手册提供的相关计算公式，即： （6-QQW%953） WQ单位时间内模具由水冷却水带走的热量，;h/1096. 73kJhkJ /Q单位时间内塑料传给模具的热量，根据 6-2 得 （6-hkJQQW/10562. 71096. 795. 0%95334） （3）冷却水的体积流量根据相关资料查询提供的计算公式，即： （6-5） 冷却水的密度，根据资料取；33/101mkg冷却水的比热容，根据资料取；1C)/(187. 4Ckgkj冷却水出口温度，根据资料取；1C25冷却水进口温度，根据资料取。2C22 （4）冷却管道直径为了使冷却水在管中呈紊流状态，冷却水水管的直径应该小于 20mm。根据表 6-1流速与水管直径的对应关系得，初步确定取wd=8mmhmCQqv/64. 0)2225(187. 4101096. 7)(333211 第 19 页 共 46 页6-1 水管与流速的对应关系 （5）冷却水在管道内的流速 （6-6） 6.2.2 冷却水管位置设计原则（1）冷却水管的布置要根据塑件形状而定。当塑件壁厚基本均匀时，各冷却水管距离型腔的距离要一致。（2）冷却水道到型腔的距离在 1015mm 为宜。（3）冷却水管之间的中心距离一般为 5D8D，为冷却水管的设计直径。本次设计选用直径 D=8mm 的冷却水管，则取 40mm 以上。（4）冷却水管应该考虑到与模具上的其他机构的干涉。因此设计冷却水路时，冷却水管和其他结构孔之间的钢厚至少保持 3mm，对于细长冷却管，钢厚要求至少 5mm。（5）冷却水道的布置要利于浇口附近的冷却。因为塑料熔体在填充时，浇口附近温度最高，因而要加强浇口附近的冷却，且冷却水应从从浇口附近开始向其他地方流，这样冷却效果比较利于塑件的成型。（6）塑件易产生熔接痕的部位，冷却水管的布置应该避开，以消除熔痕的形成。（7）冷却水管尽量布置在塑件四周或各腔之类，为塑件结构的局部改动留下余地。mdwm/810121520)/smV（1.661.321.100.870.66smsmdqvv/66. 1/0 . 1)108(14. 364. 044232 第 20 页 共 46 页第 7 章 基于 Mlodflow 的胶水瓶盖注塑模具 CAE 分析7.1 CAE 技术概述CAE 技术分析是运用计算机分析几何模型问题的技术，让设计者对产品进行仿真与模拟的研究行为。在工程方面，CAE 技术领域主要包括结构应力分析、应变分析、振动分析、流体流场分析、热传分析、电磁场分析、机构运动分析、塑料注塑成型模流分析等，本次设计应用的 CAE 技术为塑料注塑成型模流动分析。在工程设计中运用 CAE技术的好处在于，能够在建立产品原型之前或之后找到产品的设计缺陷，并进行设计变更，协助排除产品设计中遇到的困难，累积设计经验，系统化设计过程，逐步建立起产品的设计准则。CAE 技术通过近似的数值方法进行计算与求解，并不是传统意义上的数学方式求解。这种数值计算方法可以解决许多纯数学无法解决的问题，因此在工程层面上的应用很是广泛。数值计算方法主要是应用到了矩阵的计算技巧，因此很适合运用计算机作为平台进行计算与求解。数值计算方法的效率和成败与所运用的计算机平台的性能有直接的关系，原则上计算机性能越出色，那么数值计算方法的效率越高，成功的概率也更高，所以在计算机的发展直接促进了 CAE 技术的进步。注塑模的 CAE 技术分析是以计算机有限元分析为基础而进行的模流分析，其分析模型的过程先是将产品的几何模型曲面离散为三角形或者四边形的结构形式的网格形态表示出来，然后再进行模流分析。注塑模 CAE 技术可以帮助模具设计者在生产过程中，通过计算机模拟出来结果，了解熔体在充填、保压及冷却成型过程中的各种状态， 第 21 页 共 46 页如成型产品的填充时间、保压压力、熔体流速、剪切力及翘曲变量等的变化情况，并由这些模拟参数决定产品和模具的设计。例如最佳浇口位置的选择，多模腔的安排，预测熔接线及排气孔的位置，冷却水管的分布等。同时，通过功提供适当工艺参数例如保压时间、保压压力、注射压力、加工温度、模具温度等，可预测注塑过程所需锁模力及成型产品的翘曲变形量。 传统的注塑模具设计过程是在正式生产前，由技术人员凭借以往的设计经验开发模具，在模具进行装配之后，需要多次模拟开合模试验，从中发现设计缺陷，而发现问题后常常需要重新设置模具的工艺参数，有时候如果问题重大可能还需要改正塑料制品的参数甚至于整体的模具设计，这样的话，生产成本会大量徒增，产品开发周期被拉长，降低实际的生产效率。而通过运用 CAE 技术进行模拟分析，可以完全省略掉模具的试模过程，因为 CAE 技术的运用为的制品设计到生产提供了完整的解决方案，在模具制造之前，就已经完整的预测了塑料制品的整个成型过程，帮助设计者在成型过程中及早发现所隐藏的问题，有效地防止由设计缺陷所引起的问题，不仅缩短了开发周期，还有效的降低了生产成本。7.2 Mlodflow 软件的概述 MoldFlow 软件是由美国 MOLDFLOW 公司开发的产品，主要专注于塑料注塑成型领域，该公司自 1976 年发行了全球首款注塑成型流动分析软件以来，至今已经发展至Moldflow2016 版，在塑料注塑成型领域影响力巨大，一直主导着塑料成型 CAE 的软件市场。现如今，该公司已经发展成为塑料注塑成型流动分析软件方面的巨头，占据该领域的大量市场份额。MoldFlow 软件在注塑模设计中的作用: （1）优化塑料制品 通过 MoldFlow 软件的功能分析，可以得到产品的实际最小壁厚，进而优化产品的结构，降低产品材料的使用成本，缩短产品的生产周期，确保产品能够完成整个填充的过程。 （2）优化模具结构 通过 MoldFlow 软件的功能分析，能够分析出产品的最佳的浇口位置与数量，可以对型腔的尺寸、浇口的尺寸、流道的尺寸和冷却的系统尺寸进行参数上的优化，直接在计算机上进行试模、修模，从而大大地提高了模具设计的质量，在设计过程中减少了修模次数。 （3）优化注塑工艺参数 通过 MoldFlow 软件的功能分析，能够确定出适合相关注塑产品的最佳注射压力、保压压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间和冷却时间，再通过一系列科学的试验方案，得出最优的注塑方案，从而注塑出最佳的塑料制品，提高了产品的质量，节约了设计成本。 第 22 页 共 46 页7.3 Mlodflow 分析流程Mlodflow 的分析流程流程为图 7-1 所示： 图 7-3 仿真分析流程7.3.1 塑件建模 （1)模型的导入与网格划分 Mlodflow 软件在导入其他制图软件制作的模型之前，需要转换文件的格式，一般转换的格式为.igs，之后需要经过 Mlodflow CAD doctor 软件进行修复模型缺陷之后，再将其导入到 Mlodflow 的分析软件中。经过 Mlodflow CAD doctor 修复的模型更符合仿真分析的要求，降低分析失败的概率，提高网格划分质量。本设计所用的制图软件为 UG，在完成三维制图后将源文件按照.igs 转出。 修图步骤： 导入模型文件后，点击 进行缺陷扫描，如图 7-2（a）所示。 缺陷扫描之后进行缝合处理，点击 缝合功能，修复结果如图 7-2（b），通过对比可以看出，第一步修复了很多缺陷。 进行缝合处理后，还会有部分缺陷没有修复，此时需要点击 数据交换功能，进行更深层次修复，经过多次修复后得图 7-3(c)所示 设定分析过程进行仿真分析仿真结果分析三维建立模型导入产品模型网格划分诊断并修复网格缺陷创建浇注系统创建冷却系统注塑条件设定 第 23 页 共 46 页 （a） (b) (c) 图 7-4 修复示意图（a）(b)(c)在完成模型的修复之后，将文件导出，在 Moldflow 软件中建立工程，并将已经修复完成的模型导入，如图 7-4 所示。图 7-5 模型导入图（2）网格划分模型在进行仿真分析之前，需要对模型进行网格划分。在网格划分中，分为 3D、中性面、双层面三种划分形式。本设计采用比较流行的双层面进行划分。网格划分时，网格边长越短，划分的网格越密集，相应的分析越准确，但是网格越密集，分析过程就更长，生产效率越低，所以本次设计全局网格划分的初始值采用系统所默认的 0.81mm，容差 0.1mm。 图 7-6 网格划分示意图 在划分网格之后需要对网格进行统计，然后对网格进行修复，改善纵横比、网格匹配率等影响分析过程的特征值。本次设计要求纵横比控制在 10 左右、网格匹配率保持在 90%以上，经过网格修复，得到如图 7-6 所示纵横比和网格匹配率。 第 24 页 共 46 页 (a) (b) 图 7-7 模型纵横比和网格匹配率(a)(b)7.3.2 建立浇注系统在建立浇注系统之前，应该对模型的最优的注射位置进行分析，运用 Moldflow 软件分析中的浇注位置分析功能，通过软件的计算分析，获得根据模拟数据得出的最佳的浇口位置，为建立浇注系统的布局提供依据。如图 7-8 为最佳浇口图，通过图可以清晰知道，该塑件的最佳注射点在与顶部，采用点浇口的设计。 图 7-8 最佳注射点通过浇注系统的参数设计，将浇注系统的具体参数代入 Mlodflow 的浇注系统参数设置中，以达到仿真模拟的作用。具体设置数据:主流道直径 9.0mm、分流道直径 5mm、浇口直径 1mm、浇口长度 2mm。图 7-7 为一腔四模的浇注系统示意图。 第 25 页 共 46 页 图 7-9 浇注系统示意图7.3.3 建立冷却系统通过冷却系统的参数设计，将冷却系统的具体参数其代入 Mlodflow 的冷却系统的设置中，具体的数据为：水管直径 5mm、水管距零件 10mm、水管间距 30mm、水管数 4。 图 7-9 为根据上述数据建立冷却系统 图 7-10 为冷却系统示意图7.3.4 条件设定 在进行塑件的仿真分析之前，需要对注塑条件、分析项目进行设定。 （1）注塑条件 首先选择塑件的材料，通过 Mlodflow 的材料库选择制造商 Ferro,牌号为GPP20CF57HBGY 的 PP 材料。然后通过分析项目成型窗口进行分析，确定系统推荐的注塑条件。经过成型窗口的分析，获得推荐的模具温度:63.64 C、推荐的熔体温度：241.03、推荐的注射时间：0.1539s、最大注射压力 180MPA、锁模力 7000 将其输入工艺设置的参数设计中。（2）分析项目本次设计的分析项目选择为冷却+填充+保压+翘曲分析，对塑件的成型过程进行全面的仿真分析。在条件设定完成开始进行仿真分析实验，系统会自动进行仿真分析，自动得出各项分析数据。7.3.5 仿真结果分析首次仿真实验组使用的是推荐参数，主要分析的对象是翘曲变形量。因为塑件的翘曲变形程度决定了成型质量的高低，要想提高成型质量，必须对翘曲变形量进行控制。根据图 7-10，总翘曲变形量 0.2368。 第 26 页 共 46 页图 7-11 翘曲变形量7.4 正交分析法确定工艺参数7.4.1 正交分析法简介正交试分析法是是解决理论上需要进行的实验次数与实际可行的实验次数的矛盾，以及实际所做的少数次数实验与要求全面掌握事物内在规律之间的矛盾的科学方法，它打破了传统试验观点的束缚，克服了单因素优选的局限性，应用数理统计的观点和正交原理，让整个试验建立在科学的基础上，使试验的过程简单有效实用。在注塑的过程中，不同的注塑参数对塑件的成型有不用的影响，通过正交分析计算各因素对成型质量的影响，并用图表表示出来，再经过极差综合比较，最后确认最佳工艺参数。这样的方法，通过很少的试验就能获得足够多的信息，从而节约了成本，提高了生产效率。7.4.2 试验方案的确定用正交设计表安排试验，相对于全面试验而言，它只是部分试验，可用比全面试验少得多的试验次数，获得能基本上反映全面试验的试验情况，其方案如下： (1)确定试验指标 本次设计以翘曲变形量为试验指标。翘曲量越小，则成型质量越好，则本次试验的目的为最大化减少翘曲变形量。 (2)确定试验因子以及水平 对试验指标产生影响的因素称为因子，通常用大写字母 A、B、表示，将因子的各种状态表现成为水平，一般用 1、2、3 表示，例如表示 A 因子的第一个水平值，用 A1这样的字母与数值组合表示。对于本次设计，分别采用熔体温度、模具温度、注射时间、保压时间、冷却时间代表因子，各因子取四个水平，采用正交表进行分析。(3)建立因素以及水平表 如下表 7-1 多因素正交的试验的因素及其水平表所示 表 7-1 多因素正交的试验的因素及其水平表 第 27 页 共 46 页 因素水平ABCDE1A1B1C1D1E12A2B2C2D2E23A3B3C3D3E34A4B4C4D4E4(4)建立试验正交表如下表 7-2 试验正交表所示表 7-2 试验正交表实验组A（注射温度）CB（模具温度）CC(注射时间)/sD(保压时间）/sE(冷却时间）/sZ（mm）1A1B1C1D1E1Z12A1B2C2D2E2Z23A1B3C3D3E3Z34A1B4C4D4E4Z45A2B1C2D3E4Z56A2B2C1D4E3Z67A2B3C4D1E2Z78A2B4C3D2E1Z89A3B1C3D4E2Z910A3B2C4D3E1Z111A3B3C1D2E4Z1112A3B4C2D1E3Z1213A4B1C4D2E3Z1314A4B2C3D1E4Z1415A4B3C2D4E1Z1516A4B4C1D3E2Z16 （4）建立因子水平的极差分析表 如下表 7-3 因子水平的极差分析表所示。例如 AF1 表示 A 因子下所有 1 水平对应 第 28 页 共 46 页翘曲变量的 Z 之和，AF1表示翘曲变形量之和的均值，以此类推，G 则表示 A 因子下所有 1 水平对应翘曲最大值与最小值之差，极差越大则说明该 A 因子翘曲变形量影响最大，并以序号标出。 表 7-3 因子水平的极差分析表 ABCDEF1AF1BF1CF1DF1EF1F2AF2BF2CF2DF2EF2F3AF3BF3CF3DF3EF3F4AF4BF4CF4DF4EF4G（极差）minmax-BFBFminmax-CFCFminmax-EFEF排序123457.4.3 试验数据的确定 利用正交表安排试验顺序，确定如下试验指标、设计变量、约束条件。 （1）试验指标为翘曲变量。 （2）设计变量在工艺参数的优化试验中，设计变量的取值范围是关键，涉及到是否包含最优参数或者次有解，也影响到优化过程的搜索效率，本设计采用以下变量设计:注塑温度Mlodflow 的塑料库提供了牌号为 GPP20CF57HBGY 的 PP 材料的注塑温度范围，据图7-3 所示 200280，取值：200、225、250、280。模具温度根据图 7-3 所示 2080，取值 20、40、60、80注射时间根据成型窗口模拟分析数据得 0.1539s，取 0.10s、0.15s、0.20s、0.25s保压时间根据模拟分析数据得 10.17s，取 8s、10s、12s、14s冷却时间根据模拟分析数据得 9.067，取 7s、9s、11s、13s注射压力根据模拟分析数据得 180Mpa。保压压力minmax-DFDFminmax- AFAF 第 29 页 共 46 页通过相关资料，通常将模具的保压压力设定为注射压力的百分之 80，取 144Mpa。锁模力根据模拟分析结果，取 7000.22tonne.根据材料所提供的推荐工艺参数如图 7-3 所示。图 7-12 材料推荐工艺本次设计各因素水平如表 7-4。 表 7-4 多因素正交的试验的因素及其水平表 因素水平A（注射温度）CB（模具温度）CC(注射时间)/sD(保压时间）/sE(冷却时间）/s1200200.10872225400.151093250600.2012114280800.2514137.4.4 仿真数据处理 经过 16 组的模拟仿真分析，得出各组的翘曲变量值。如下表 7-5 所示： 表 7-5 仿真数据正交表实验组A（注射温度）CB（模具温度）CC(注射时间)/sD(保压时间）/sE(冷却时间）/sZ（mm）1200200.1870.22192200400.151090.2570 第 30 页 共 46 页3200600.2312110.26814200800.2514130.28805225200.1512130.22556225400.114110.23797225600.25890.26008225800.21070.27319250200.21490.226710250400.251270.240511250600.110130.238112250800.158110.255813280200.2510110.221914280400.208130.237815280600.151470.240516280800.11290.2411通过表 7-5 得到的数据再进下一步极差处理，如表 7-6 所示： 表 7-6 试验因子水平的极差分析表 A（注射温度）B（模具温度）C(注射时间)D(保压时间） E(冷却时间）F10.25870.22400.23470.24380.2440F2 0.24910.24330.24470.24750.2462F30.24020.25160.24140.24380.2460F40.23530.26450.25260.24820.2473G（极差）0.02340.04050.01790.00440.0033排序21345 通过极差表的分析结果可以知道，影响翘曲变形的最大因素从大到小的顺序为：，可以知道模具温度的对翘曲冷却时间保压时间注射时间注射温度模具温度变量的影响最大。从表中的均值可以选择出最优方案组合：A4、B1、C1、D3、E1。7.4.5 最优工艺方案验证选择最优方案将其输入到 Moldflow 当中，得出 0.2169，并与 16 组当中最优的一 第 31 页 共 46 页组 0.2219 比较；与系统推荐参数实验组翘曲变量 0.2368 进行比较。综合上述最优工艺方案验证成功。如图 7-12 所示。 图 7-12 最佳工艺方案分析图第 8 章 成型零件的设计 模具中成型零件的尺寸决定塑件的几何形状和尺寸。成型零件主要包括型腔、型芯、镶快、成型和成型环。影响制品尺寸误差主要由以下因素综合作用的结果，如下公式表示： (8-1) 制品尺寸误差； S因采用的成型收缩率不准确引起的尺寸误差；S因制品的成型收缩波动引起的塑件尺寸误差；Z模具成型零件的制造偏差；C成型零件的磨损引起的制品尺寸误差；j模具活动零件的配合间隙引起的制品尺寸误差。以上参数又下面推论得出：jCZSS 第 32 页 共 46 页 塑件尺寸公差通取公差等级 MT5，公差种类 A，公差通过查尺寸公差表取0.48mm。 成形收缩率波动会引起的塑件尺寸误差，要控制在塑件尺寸公差的 1/3 内，则S=0.16 成形零件的制造公差占塑件尺寸的 1/4,可知成形零件的制造公差值为Z=0.12。 模具的成形零件最大磨损取塑件公差的 1/6,可知，模具成形零件的最大磨损量为C=0.08mm。模具安装配合的误差引起塑件的尺寸的变化,误差取从塑件尺寸公差的 1/4，则j=0.12mm。根据模具设计手册中的资料提示，如果将偏差S放在C或者C中考虑，则在计算过程中不必考虑S。 (8-2)48. 012. 008. 012. 016. 0jCZSS8.1 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算方法一般由两种：第一种是平均值计算法，第二种是极限计算法。平均值计算法方法简便，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算，但不适合于精密塑件的模具设计。第二种极限计算法较为复杂，即按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算，能较好的保证尺寸精度。本设计的塑件不属于精密塑件，因此采用平均值法。根据表 8-1 选择模具制造精度等级，本次塑件精度为 MT5，即选择模具精度 IT9，随后通过查注塑形成零件的标准公差数值表，获得相关零件的制造公差数值Z。 表 8-1 注射模成型零件的制造精度与公差值表 ）（ m塑料精度SJ137212345678模具精度GB/T180031998IT6IT7IT8IT9IT9IT10IT10IT11 第 33 页 共 46 页 （1）PP 材料的平均收缩率 根据模具手册提供公式： (8-4) %2)minmaxCPSSS（maxS最大收缩率,2.5% minS最小收缩率,1.0% (8-5) （2）成型零件工作尺寸参数计算型腔的深度，根据平均尺寸法公式ZMH0 （8-6）MH型腔深度尺寸SH塑件高度公称尺寸，30mmZ型腔制造公差，查表取 0.052mmcpS塑料的平均收缩率，取 1.75%塑件的公差值，查表取 0.48mm （8-7）052. 00048. 03230)0175. 01(32-)1(mmHSHZZScpM 052. 0021.30基本尺寸/mm公差等级大于 至IT6IT7IT8IT9IT10IT110 3610142540603 6812183048756 109152236589010 18111827437011018 30132133528413030 5016253962100160ZZScpMHSH0032-)1(%75. 1%2)0 . 15 . 2(%2)minmaxCPSSS（ 第 34 页 共 46 页计算型腔的径向尺寸，根据平均尺寸法公式： ZmL0 （8-8） mL型腔径向尺寸，mmsL塑件径向公称尺寸，查表取 31mm Z型腔制造公差，查表取 0.062mm （8-9） 计算型芯高度尺寸，根据平均尺寸法公式： （8-10）MH型芯的高度尺寸，mm；sH塑件孔深尺度，28.5mm；Z型芯制造公差，查表取 0.052mm （8-11） 计算型芯径向尺寸，根据平均尺寸法公式： （8-12） ML型芯径向尺寸，mm；sL塑件径向尺寸，27mm。Z型芯制造公差，查表取 0.052mm 0052. 083.27 （8-12） ZZsCPmLSL00431 062. 000048. 04331)0175. 01(431ZZsCPmLSL062. 0018.310032)1(ZZscpMHSH0052. 00048. 0325 .28)0175. 01(32)1(mmHSHZZscpM0052. 036.2900431ZZsCPMLSL0052. 00048. 04327)0175. 01(431ZZsCPMLSL 第 35 页 共 46 页型芯内的小型腔深度尺寸根据图 1-1 所示，型腔内顶部还有止流柱，所以还要在型芯内在建立一个型腔，根 据型腔深度计算公式： （8-13）Mh小型腔深度尺寸，mm；Sh止流柱高度尺寸，3mmZ小型腔制造公差，查表取 0.025mm （8-14） 型芯内的小型腔径向尺寸据型腔径向计算公式： （8-15） ml小型腔径向尺寸，mm； sl止流柱径向尺寸，2mm； Z小型腔制造公差，查表取 0.025mm 。 （8-16） 成型零件的的螺纹尺寸计算本次设计的型芯为螺纹型芯，故要对其进行螺纹尺寸的计算。对于型芯螺纹进行计算必须知道塑件内螺纹的具体参数，根据图 1-2 所示尺寸图，具体参数如下 8-2 表：表 8-2 塑件内螺纹参数表外径中径内径螺距螺程牙型角25.5mm26.25mm27mm3mm6mm60ZZScpMhSh0032-)1(025. 00025. 000069. 248. 0323)0175. 01(32-)1(ZZScpMhSh025. 0069. 2 ZZsCPmlSl00431 025. 00025. 000068. 1432)0175. 01(431ZZsCPmlSl 第 36 页 共 46 页中具体的制造公差可查表 8-3、8-4 制造公差得外径、内径 0.04m 中径 0.03mm，螺纹型芯螺距制造公差为 0.020.04，取 0.04.表 8-3 细牙普通螺纹型芯及其螺距的制造公差 制造公差/mm螺纹直径/mm外径、内径中径4220.030.0224520.040.0356680.050.04螺纹直径/mm配合长度 L/mm螺距公差l310L120.010.03122212L200.030.05根据螺纹型芯尺寸公式：外径： （8-17）0cp)1(中中外外SMdSd中径： （8-18）0cp)1(中中中中SMdSd外径： （8-19）0cp)1(中中内内SMdSd螺距尺寸： （8-20）lSMTST)1(cp外Md、中Md、内Md螺纹型芯的外径、中径、外径公称尺寸，mm；外Sd、中Sd、内Sd塑件螺孔的外径、中径、内径的公称尺寸，25.5、26.25、27mm；中塑件螺纹中径公差,查螺纹公差表得 0.20mm；螺纹型芯中径制造公差，根据表 8-3 取 0.03mm中MT螺纹型芯的螺距公称尺寸,mmST塑件螺距公称尺寸，根据设计尺寸取 3mmZ 第 37 页 共 46 页l螺纹型芯螺距制造误差，根据表 8-3 取 0.04mm 经过计算得： （8-003. 00cp20. 05 .25)0175. 01()1(中中外外SMdSd21） 003. 015.26 （8-003. 00cp20. 025.26)0175. 01()1(中中中中SMdSd22） 003. 091.26 （8-003. 00cp2 . 027)0175. 01()1(中中内内SMdSd23） 003. 067.27 （8-04. 005. 304. 03)0175. 01()1(cplSMTST24）8.2 型腔侧壁与底板厚度的设计型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。理论分析和生产实践表明，大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸型腔，强度不是主要矛盾，型腔应以满足强度条件为准。本次设计的型腔为小尺寸型腔，所以以满足强度条件为准。凹模型腔为圆形整体式型腔，根据圆形整体式型腔的计算公式： （1）侧壁厚度 （8-25） 强t按强度计算的型腔侧壁厚度，mm； r型腔内半径，15.59mm； 型腔材料许用应力， 一般常用模具钢 =160MPa; p塑料型压力，查表 2-2 取 15MPA. （8-26） 12prt强 6 . 713016016059.1512prt强 第 38 页 共 46 页 暂取 15mm。 （2）底板厚度 （8-27） 强t按强度计算的型腔底板厚度，mm； （8-28） 暂取 10mm。第 9 章 齿轮脱模机构的设计塑件的螺纹分为外螺纹和内螺纹两种，本次设计为内螺纹。脱模机构采用油缸+齿条螺纹的自动脱模机构，动力源来源于液压力，主要依靠油缸给予齿条动力以往复运动，进而通过齿轮的转动使螺纹型芯旋转，从而实现内螺纹脱出。9.1 相关参数设计 （1）确定螺纹型芯转动圈数 计算公式如下： (9-1) U螺纹型芯转动圈数； L塑件螺纹牙长，取mm； P塑件螺纹牙距，取mm； SU安全系数，范围 0.251，取 0.5. （9-2） 但根据实际塑件的旋转取出圈数为 0.5 圈，所以取 0.75 圈。 （2）确定齿轮模数模数取决于齿轮的齿厚。工业用齿轮一模数取在塑件螺纹自动脱模机构中，2m传动齿轮的模数通常取 1.5 或者 2。本次设计取模数 2。 （3）确定齿轮数齿轮数取决于齿轮的外径。通常情况下，如果齿数越多，齿轮之间的传动越平稳，产生的噪声越低，但如果齿数过多，那么模数就得变小很多，齿厚相应的变小，可能 432prt强 4.13160415.591534322prt强SUPLU/5 . 205.)36(/SUPLU 第 39 页 共 46 页致使其弯曲强度的降低，因此在满足齿轮弯曲强度条件的原则下，应该取较多的齿数和较小的模数，为避免干涉，一般去齿数取。本次设计取齿数 20。17Z （4）确定齿轮传动比齿轮的传动比在其高速重载或者开式传动情况下，应该选择质数比，这样做的目的是为避免传动力失效集中在几个齿上。传动比的大下与驱动的形式有关系。例如齿条+锥度齿轮这种驱动时，因受行程的限制，传动比的设置应该大一点，通常取，当选择用油缸或电机时，因传动没有受到限制，不仅可以使得结构变得紧凑41 i节约空间，又有利于降低瞬间的启动力，还可以减慢螺纹型芯旋转速度，因此通常取取。本次设计取 0.5。125. 0 i （5）确定其他参数 分度圆直径： （9-3） 齿顶圆直径： （9-4） 压力角： （9- 205） 齿轮啮合条件：模数和压力角相同，同时分度圆相切。9.2 传动齿条的设计 如图 9-1 所示：40202 mzd442202)2(）（zmda 第 40 页 共 46 页 图 9-1 齿轮和齿条配合工作时需要有足够的强度以及材料外表硬而耐磨。齿条的详细尺寸可参见零件图。9.3 推出机构本次设计的脱模机构需要要一边推顶一边旋转，因此还要对推出机构进行理论计算。推杆直径按照脱模力的大小计算出来。以下是计算过程： （1）简单估算法将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力，此外，脱模力的大小还与制品的厚薄及几何形状有关。脱模力计算公式为： （9-6） 制品对型芯包紧的脱模阻力，N；eQ 使封闭壳体脱模所需克服的真空吸力（N）， ，为型芯的横bQbQbA1 . 0bA截面面积，2mm在脱模力计算中，将的 的制品视为薄壁制品，反之为厚壁制品。t 为制品厚度，cpr为型芯的平均半径，由此得： （9-7） 本次设计制品为厚壁制品。根据厚壁圆筒制品脱模力计算公式： （9-8） 制品对型芯包紧的脱模阻力（N）；eQ E塑料的拉伸弹性
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