云朵造型餐盘注塑模具设计

本科生毕业设计（论文）[24]。1）主流道设计成圆锥的形式，能够满足增压的功能，本次的这种PE的热塑性物料，可知其具备较好的流动性，则可根据要求将这种主流道的锥度做成2-4°。2）主流道长：中小模具流道长L主尽量小于100mm，设计L3）流道小端直径：4）主流道大端直径：5）主流道球面半径：S通过相应的尺寸计算，可将主流道做成圆锥结构，将这种的圆锥的锥角设计为1∘，主流道球面半径搓成R11mm，主流道长L为80.5mm。3.6.2分流道的设计分流道为主流道与浇口两者物料的关键通道，承接主流道过来的物料，之后在传递到浇口的位置。因此在多型腔的模具中，就需要针对性的设计出分流道，实现物料的分流以及转向的功能。分流道的界面形式很多类型，常见的则为圆形，梯形，U行还有矩形，半圆形的结构。如何选取和设计分流道，要综合分析和考虑。符合多个原则要求[25]：1、首先需要有大的截面积，同时还要考虑到减少物料的压力损失。2、要确保流道的表面积小，减少传热损失。3、要保证分流道的通达尽可能的短，降低分流固化时间，提升传递速度。4、要保证高温物料可以均匀稳定的传输至于模具腔体内部。本次设计的注塑模具，是按照的一模四腔的结构形式，因此考虑到流道的压力损失小，以及能够平稳的实现物料的填充要求，则设计的是圆形分流道，此种流道的传热效果好，将分流道的直径设计为d=6mm，表面粗糙度，Ra=1.6um,分流道如下：图3-7分流道结构图3.6.3浇口的设计浇口则是直接填充到模具腔体的部分，属于一段细短的通道，能够保证物料填充完毕有，浇口就快速的冷却凝固，避免腔体的物料回流的情况。故而浇口也是模具浇注系统的关键部分。浇口可以根据塑件的要求以及模具的结构设计，可做成点浇口，侧浇口，也可以依据要求设计潜伏式的浇口。但是不同的浇口类型，性能不同，对于产品的影响也不同。通常来说侧浇口，潜伏浇口多是用在多型腔模具当中。考虑到本次塑件作为外观塑件，因此表面不可以有直接浇口痕迹，故而采取的是侧浇口的形式，设计这种浇口的尺寸为Φ1mm3.6.4冷料穴的设计冷料穴通常是设计与动模板上，或者设计在分流道末端，功能则是实现对前锋冷料的收集，避免这种前端的冷料进入模具腔体，造成塑件的影响。通常来说，冷料穴的功能有冷料收集，同时还可以起到拉出主流道冷料的效果。形式主要有比如Z型冷料穴，圆环形，以及带球头的冷料穴形式，考虑到结构简单，以及可以实现对凝料的拉出效果，则本次设计的为普通的Z型的冷料穴，设计如下的形式。图3-8冷料穴形式3.7模具排气系统设计模具的排气也是不容忽视的问题，主要是因为物料加热有很多气体，同时模具高压注射也会引入很多气体，这些气体多聚集在模具的腔体内部。因此就需要及时的将气体排出，否则气体溶于塑件内部，会造成塑件空洞，存留表面则可能造成塑件的表面烧焦现象，故而需要合理的考虑到模具的排气问题，避免因为模具排气不良，出现质量问题。通常来说，注塑模具的排气有多种的方式，主要为分型面间隙排气，以及通过排气槽实现排气。后者这种的排气槽则是多用在大型模具，或者是结构复杂的模具中。本次的模具为中小尺寸，结构简单的模具，故而可直接通过模具的分型面来排气，就可以实现排气的功能。3.8成型零件设计与计算成型零件为注塑模具中的关键结构部分，也是依靠成型零件来构成模具的型腔的。主要结构涵盖了凹模，凸模，型芯等多个部分。由于高温的物料需要通过型腔空间来限制物料的流动性，故而成型零件直接接触这种高温的物料，因此需要具备很高的强度，刚度，同时耐磨性也要足够好。在设计当中，需要合理的设计成型零件结构，同时还要考虑成型零件的材料选取，以及材料的性能等。3.8.1成型零件结构设计1.型腔结构设计模具的型腔一般也会叫做是凹模，这部分为加工塑件外表面的。故而要依据塑件的外表面结构和尺寸来设计型腔。目前使用到的凹模形式，多为整体式凹模，整体嵌入式凹模，或者是组合形式的凹模。从制造难度来看，整体式凹模更为简单，制造加工方便，同时结构的强度更好。组合式凹模加工更为复杂。考虑到塑件的尺寸小，结构简单，以及加工更为简单，则本次的凹模设计的是整体凹模，凹模的结构如下图所示：图3-9型腔结构图2.型芯结构设计型芯同时也被称作是凸模，这种的凸模是加工产品内表面的，因此就需要按照塑件的内部结构来设计凸模。同样的凸模的结构形式也是多样化的，比如有用到整体式的凸模，镶拼形式的凸模，以及组合形式的凸模。考虑到制造简单，以及凸模具有很好的强度，那么也设计的是整体式的凸模，凸模的形式如下图：图3-10型芯结构图3.8.2成型零件工作尺寸计算成型零件的工作尺寸需要做成相应的计算，主要计算的是凹模，凸模构成塑件的尺寸数据，同时凹模，凸模工作尺寸精度也是直接影响塑件的精度。需要考虑的如下：1、影响工作尺寸的因素影响塑件公差，包含了多个方面，主要为塑件收缩率影响，凹凸模的制造公差，以及工作过程中的模具磨损量等。通常来说塑件公差则可采用单向限制形式，表示的塑件外轮廓的尺寸公差是负值“−Δ”，塑件内腔尺寸公差则表示的为“+Δ”，塑件的孔中心距尺寸公差则是为对称布置计算，采取的为“±Δ（1）模具制造公差：通常情况下是按照产品尺寸公差13~16，是（2）模具磨损量：通常普通的中小尺寸产品，可按照要求选定最大磨损量为产品尺寸公差1/6,为δc=16Δ，尺寸大的塑件（3）塑件收缩率：不同的物料会存在不同的收缩率，这个也是直接影响到塑件的尺寸公差的，设计当中则是按照平均收缩率做出计算。以上的模具制造公差是表示为δz，模具磨损量δc，塑件收缩率本次的塑件选定的为PE热塑性的物料，这种的物料可查询到期收缩率为1.5%，则按照平均收缩率为1.5%,计算可根据平均收缩率来计算即可。2、工作尺寸的计算可知本次产品采用的为PE热塑性物料，则可知这种物料平均收缩率为1.5%。（1）凹模径向尺寸:上式：x−−随产品精度尺寸变动，通常为0.5~0.8。LlsSΔ−−塑件公差值（δls（2）型芯径向尺寸：上式：（3）凹模深度尺寸：上式：Δ−−塑件公差值（（4）型芯高度尺寸：上式：Hs3.9模架的选取与设计3.9.1模架的选取模具的模架也是关键的一个部分，需要通过模架来安装各个模板，以及成型机构部件。模架目前多是为标准化生产，国内的中小型模具基本上都有相应的尺寸模架可供选取，因此也方便了模具的制造，同时也降低了模具的生产周期，具有很好的经济性。本次的模具尺寸为中小模具，因此考虑到方便设计加工，同样可以选取标准注塑模具的模架，可以缩短模具的制造周期。因此可按照GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》选CI型模架，本次模具的模架如下图的形式：图3-11模架形式按照尺寸要求，本次模具采取的模架型号是根CI-6570-A120-B160-C150-L500。模架尺寸：820mm×800mm定模座板；定模座板是采用的Q235钢，其跟定模机构是采取的六个M14螺钉来固定，定模座板设计尺寸为750mm定模板；尺寸650mm×动模板尺寸；650mm3.9.2导向机构的的设计模具的导向则是直接引导模具的开合模的运动部件，并且也是保证动定模的正确的位置，起到定位的基本要求，以及保护模具的腔体的功能。大部分的注塑模具则依靠的到导柱导套来实现定位的功能。本次的模具也通过导柱导套来定位，其中的导柱导套是做间隙运动，采取的是间隙配合公差H7/f7，且导套跟模板是为过度配合，公差是H7/m6。3.9.3模板的尺寸校核模架的尺寸设计好以后，需要对模板的安装和外形尺寸进行校核，确保这种注塑机可以方便安装模架。1）校验模具安装尺寸模具安装尺寸要方便安装，则要保证其外形尺寸小于注塑机拉杆间距。校核条件：模具长×宽＜模板尺寸N×本次注塑模具可知长宽外形尺寸是750mm×700mm可知安装尺寸是符合要求的。2）校验模具闭合高度尺寸模具的闭合高度尺寸，校核公式如下：以上：可知初选的注塑机，其最大模具厚度是780mm，最小模厚为320mm，因此是符合要求的。3）开模行程校核可知这种的注塑机，其最大开模行程是780mm，符合需求。3.10模具脱模机构设计脱模机构也可以称作是推出机构，主要就是将加工好的塑件，以及凝料推出模具，因此是模具的重要结构部件，需要合理的设计脱模机构。3.10.1脱模机构设计原则脱模机构有很多样式和结构，然而设计脱模机构的原则基本是相同的，主要表现为结构方面：1、首先脱模机构的动力为注塑机推出机构部分，方便通过注塑机的推动力来推出。2、要保证推出机构将塑件顶出过程，不至于损伤到塑件的表面结构。3、脱模机构要保证塑件在开模以后处于动模的一侧位置。4、需要尽可能保证脱模机构简单，工作可靠性高。3.10.2脱模机构设计脱模机构设计综合分析这些基本要求，并且需要实际考虑到产品的结构形式。其结构包含了推出部件，推出部件的固定板，以及复位机构等。推出部件则有推杆，推板或者是采取推管等部分。考虑到本次的塑件结构简单，则采取推杆的方式直接推出塑件即可，此种推杆方便加工制造。其中的推杆跟模板孔为间隙配合，配合公差为H8/f8或H9/f9。可查GB4169.-1984选定。依据要求，推出机构设计的是长方形推杆，设计如下图：3.10.3复位机构的设计模具将塑件推出以后，这个推出机构要回复到原位置，才能方便进行再次推出，此部分的复位的机构，也叫做推出复位机构。主要是通过复位杆的机构，在模具的四个位置设计四根复位杆，依靠模具的合模力带动复位杆运动，最终驱动推出机构回到原来的位置。第四章冷却系统设计4.1冷却系统基本要求模具是实现高温到低温冷却的过程，此阶段更多的体现为温度的变化，通过这种温度急速冷却，最终凝固成需要外形尺寸产品。因此温度调节是直接关系塑件质量以及生产效率的。通常来说，成型的物料种类不同，塑件的质量要求不同，则温度的要求也是不同的。对于大部分的热塑性塑料，其要求的模具温度都比较低，主要为40-80℃，有些大型尺寸的模具，或者是部分物料，其成型温度高达80℃以上的，就需要适当的考虑设计加热系统。由于本次的物料为PE物料，要求的模具温度小，则只要设计冷却系统即可。冷却系统的设计，主要就是考虑需要具备较好的冷却效果，可以快速的将模具的热量给带走，保证塑料制品具有较好的质量品质。对于冷却系统的设计，需要满足多个方面的原则和要求，如：1、首先要保证冷却通道离凹模壁位置不可以太远或者是太近，避免因为冷却效果不同，出现对塑件的质量影响。2、在模具符合生产要求的前提，尽可能设计较大的冷却水管直径，以及多设计冷却管道。3、要保证冷却通道跟型腔表面位置尽量做到相等，同时在壁厚较大的位置，考虑加强冷却的效果。4、在模具的浇口位置，需要考虑到加强冷却。5、冷却管道的进出口的水温温差不可以过大，要保证冷却平衡的要求。4.2冷却系统的计算冷却系统的计算有多方面因素的影响，比如空气会传出一部分热量，以及注塑机的散热都有可能。实际计算，一般是进行理论的计算，可以忽略这种的空气散热。一般是按照单位时间内物料凝固放出的热量是跟冷却水带走热量相同的基本定律做出计算。4.2.1确定冷却介质冷却介质则有风冷以及水冷的方式，效果更好的则是水冷，通过自来水直接作为介质降温冷却。本次的模具也采取这种自来水的冷却方式，操作方便，经济性好。塑料的原材料为PE物料，这种物料是属于中等粘性物料。通过对物料进行查阅，可知PE物料，其成型温度达到200℃，以及模具温度一般为50～70℃，在计算当中，可按照模具温度为50℃计算。4.2.2冷却系统的计算1、单位时间注射到模具型腔中物料总质量W1）、塑件的体积计算2）、塑制质量计算3）、塑件壁厚尺寸为2mm，查询书本资料表4-34可知t冷=20.4s，选注射时间t则能够计算出每小时注射的次数：N=4）、单位时间注射至模具腔体中物料总质量2、确定单位质量物料凝固释放的热量Qs通过查看教材中表4-35得到PE物料单位热量Qs一般为（590～690）kJ/kg范围，故而可选均值Qs=640kJ/kg。3、计算冷却水的体积流量qv本次采取自来水冷却，自来水的入水口水温可根据的常温θ1=22°C，出水口水温根据的θ2=25°C，查询可知水密度为4、确定冷却水道直径d在qv=0.02598m5、冷却水在冷却水道的流速v6、计算冷却管壁跟水交界面膜传热系数h可知进出水口的平均水温是23.5℃，查教材中表4-31得到跟冷却介质温度相关物理系数f=6.7，因此计算为：7、计算冷却水道导热总面积8、计算模具需要的冷却水道总长度L9、计算所需冷却水管根数在此可以假定单根冷却水道长度为l=300mm，因此就可以计算要用到多少根冷却水管为：x=用过对冷却系统的计算，可知设计的冷却水管的直径为10mm,同时计算需要用到的理论数值可知，要设计的冷却水管的根数为1.1根以上，然而实际设计不可能是做1.1根冷却水道，考虑到冷却效果好，以及实际性要求，因此需要设计冷却水管是两根。4.3冷却系统的布置通过计算可知，设计的模具冷却水管直径为10mm，且设计两条冷却水管，在模具的动模位置，以及定模位置均设计冷却水管。同时考虑到具有很好的冷却效果，采取循环的管路布置方式，本次设计的冷却水管如下图的形式。图4-1定模冷却水道\ 图4-2动模冷却水道第五章模具装配图与工作过程5.1模具装配图本次这种的餐盘产品注塑模具，能够满足塑件产品的批量加工要求，模具的结构图如下所示：图5-1模具三维图5.2模具工作过程注塑模具的工作过程主要体现在如下几个方面：1、第一部分模具要进行合模，也就是动模跟定模合模。因此通过注塑机的动力，带动动模往定模靠近闭合。然后闭合以后，通过注塑机锁紧模具，之后注塑机的料斗加热好的物料，通过螺杆注射压到模具浇注系统，直至传输到模具腔体中，然后保压一定时间，之后冷却成型。2、第二步，成型好以后，模具就需要开模，此时的动模是原理定模，在运动的过程中，运动到一定位置，此时的注塑机的顶棍就顶住推出机构的固定板，然后固定板就会推动推杆顶出塑件，将产品顶出模具。最终实现一个开模的动作要求。3、模具将塑件顶出以后，然后会不断开模与合模，实现高效率的生产要求。

总结本次课题为塑料餐盘注塑模具，主要就是分析和介绍此种产品的注塑模具设计过程。在前期也花费较多时间做课题的准备工作，网上查阅注塑模具设计教程与案例。课题主要是对这种塑料餐盘产品进行了结构的分析，可知这种产品属于普通的外观塑料件，对于使用要求一般，因此根据这种要求，选取PE热塑性材料。在建完塑件的三维建模后可通过MOLDFLOW对塑件进行模流分析，可以得到最佳浇口的位置，以及适合的温度等参数，从而对整体设计进行优化。可以同时考虑到模具脱模方便，选取产品的分型面在最大截面的位置，且设计为一模四腔的模具形式。全文主要对注射量，锁模力进行参数的计算，按照计算数值选取注塑机型号，具体为SA4700/2950U。并且对模具凹模，凸模进行结构设计，以及工作尺寸的计算等。以及设计浇注系统，浇口选取，以及冷却系统设计等。并且通过自学制图软件，采用CAD制图软件绘制注塑模具的装配图与零件图。经过这种注塑模具的毕业设计下来，整个过程虽然比较艰辛，也是碰到种种困难，但是我倍感充实。也在这个过程中，懂得模具的设计计算，模具的基本结构与设计要求，同时也锻炼了自己绘图的能力，并且还提升了自己思维分析与解决问题的能力。参考文献李大鑫,张秀棉."模具技术现状与发展趋势综述."

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