課程 設(shè)計(jì)說明書  學(xué)   院      機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院                        專   業(yè)      機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化       班   級(jí)      06機(jī)械國貿(mào)                     學(xué)   號(hào)      064095226                  姓  名      王澤勇                       指導(dǎo)教師    李紅林         完成日期    2010               目    錄  1 塑件工藝性分析      3 2 模具結(jié)構(gòu)分析         4 作過程         4 型面的選擇     4 腔數(shù)目 和 配置     5 注系統(tǒng)設(shè)計(jì)       6 型零部件設(shè)計(jì)     8       12     14     14         16         17         17       17     18           18 1 塑件工藝性分析  塑件分析  圖 1為肥皂盒的上下蓋的外形簡圖，材料選用聚苯乙烯（ 精度等級(jí)為一般精度（ 4級(jí)精度），要求外觀表面光澤、無雜色，無收縮痕跡。  A                              B 圖 1 （ A） 肥皂盒上蓋   （ B） 肥皂盒下蓋  料的性能  塑料性能                般型  屈服強(qiáng)度 /                35伸強(qiáng)度 /                35長率（ %）                   伸彈性模量 /                曲強(qiáng)度 /                61度 /（ 3/g     擦系數(shù)                  外 有優(yōu)良的絕緣性能、一定的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。  成型特性和條件  1)流動(dòng)性和成型性優(yōu)良，成品率高。  2）容易出現(xiàn)裂紋，故塑件壁厚應(yīng)均勻，脫模斜度不宜過小，塑件不宜有鑲件。塑件結(jié)構(gòu)工藝性  根據(jù) 特性，一般制件的壁厚應(yīng)均勻，型腔脫模斜度為 35 30，型芯的脫模斜度為 30 這里取 3制品的平均壁厚，外表面的脫模斜度為 40，內(nèi)表面的脫模斜度為 30。  生產(chǎn)批量為 5000 套，一模上下蓋各一個(gè)，即一套。  圖 2 模具結(jié)構(gòu)示意圖  1- 動(dòng)模座板   2 3， 4， 13， 14  5 6 7 8 9 1011  12 15 16 1718  19  作過程  開模時(shí)，動(dòng)模板（ 10）與定模版（ 11）分離，由于制件因收縮包緊在型芯（ 19）上和拉料桿（ 09）對(duì)澆注系統(tǒng)凝料的作用，塑料制件留在動(dòng)模板上  ，當(dāng)移動(dòng)一定距離（大于制件的高度 ）后，用推桿（ 06）將制件推出，最后將澆注系統(tǒng)凝料與制件分離。  合模時(shí)，利用復(fù)位桿（ 20）將推桿固定板頂回以使推桿復(fù)位。  型面的選擇  分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們?cè)谶@里選用與合模方向垂直的分型面。  選擇設(shè)計(jì)分型面的基本原則是：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。同時(shí)在選擇設(shè)計(jì)分型面時(shí)還應(yīng)考慮以下因素：  1）分型面的選擇應(yīng)便于塑件脫模并簡化模具結(jié)構(gòu)  2）分型面的選擇應(yīng)考慮塑件的技術(shù)要求  3）分型面應(yīng)盡量選擇在不影響塑件外觀的位置  4) 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣  5）分型面的選擇應(yīng)有利于模具零件加工  6）分型面的選擇應(yīng)考慮注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)  根據(jù)上述原則，模具的分型面選擇如圖 3所示。  圖 3 模具的分型面  腔數(shù)目 和 配置  型腔數(shù)目的確定  為使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： 1）、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目； 2）、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； 3）、根據(jù)注射機(jī) 的最大注射量確定型腔數(shù)目；  4）、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。  本例中取型腔數(shù)目為 2。  型腔的配置  多型腔在模板上排列形式通常有圓形、 H 形、直線形及復(fù)合形等，在設(shè)計(jì)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：  1）盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。  2）型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。  3）盡量使型腔排列緊湊，以便減小模具的外形尺寸。  本例中的型腔數(shù)目為 2，采用直線對(duì)稱式布置。  注系統(tǒng)設(shè)計(jì)  澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴到型腔入口的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料 穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)、傳熱、傳壓的情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，其布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。  主流道設(shè)計(jì)  主流道是連接噴嘴與分流道的通道，通常和噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，改善料流的速度。  圖 4 主流道 尺寸  主要參數(shù)：錐角 =2 3；內(nèi)表面粗糙度 m ；小端直徑 d=噴嘴直徑 +(1)徑 R=噴嘴球面半徑 +(1 2)H=(1/3 2/5)R； r=13 主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材進(jìn)行單獨(dú)的加工和熱處理。常用 材制作，并淬火處理到 50 55口套、定位圈的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示 :       圖 5 定位環(huán)、澆口套的結(jié)構(gòu)簡圖  分流道設(shè)計(jì)  分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。  1）分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、 U 形和六角形等。為減 少壓力損失和傳熱損失，我們這里就選用半圓形分流道。   2）分流道的尺寸：可以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計(jì)分流道的尺寸 D=14                                             3）分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。其布置形式有平衡式與非平衡式兩類，這里選用平衡式的布置方法。  4）分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處加工成斜面，有利于塑料熔體的流動(dòng)及充填。  冷料穴設(shè)計(jì)  冷料穴設(shè)置于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。其作用在于存放料流前峰的“冷料”，防止 “冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；此外，在開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑（ 14長度約為主流道大端直徑。  澆口設(shè)計(jì)  澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。該模具采用點(diǎn)澆口，其有以下特性：  1）提高熔體的剪切速率，從而降低熔體粘度；  2）熔體經(jīng)過小澆口時(shí)，強(qiáng)烈摩擦，熔體溫度升高，粘度再次降低；  3）澆口小，便于塑件 與冷凝料分離，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)；  4）可以靈活選擇澆口位置。  型零部件設(shè)計(jì)  成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  成型零件在工作時(shí)與塑料直接接觸，成型塑件。進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料，以降低模具成本。  凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  凹模又稱型腔，它是成型塑件外部輪廓的零件。有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式凹模、整體嵌入式凹模、鑲拼組合式凹模，瓣合式凹模等，整體式凹模由整塊材料加工制成，強(qiáng)度高、剛性好，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡，可減少注射模中成型零件的數(shù)量，便于模 具裝配，肥皂盒上下蓋屬于小型制件，選用整體式凹模，凹模所用材料為 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后硬度為 230凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞菫檎w式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模，它是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成。型芯和動(dòng)模板所用材料為 45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后硬度 230成型零部件的工作尺寸計(jì)算  設(shè)塑件的材料為聚苯乙烯（ 采用一般精度（ 4 級(jí)精度）。查得 故其平均收縮率為 因塑件的 精度等級(jí)為一般精度，故選取模具的制造公差為零件公差的 14，模具磨損系數(shù)為  下蓋型芯尺寸  下蓋型芯徑向尺寸圖  其中制品尺寸   h=   ( 1 )  B x 0 . 1 40 0 . 1 4 (1 0 . 0 0 5 5 ) 1 3 3 . 4 4 0 . 5 0 . 5 6 1 3 4 . 4 5     2 ( 1 ) B x 0 . 1 10 0 . 1 1 (1 0 . 0 0 5 5 ) 8 3 . 5 6 0 . 5 0 . 4 4 8 4 . 2 4 0 . 5 ( 1 ) h S h 0 . 0 73 1 . 7 4 + 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 6  上蓋型芯尺寸  上蓋型芯徑向尺寸圖  其中制品尺寸   h=   ( 1 ) B x 0 . 1 40 0 . 1 4 (1 0 . 0 0 5 5 ) 1 3 3 . 4 4 0 . 5 0 . 5 6 1 3 4 . 4 1 2 ( 1 ) B x 0 . 1 10 0 . 1 1 (1 0 . 0 0 5 5 ) 8 3 . 5 6 0 . 5 0 . 4 4 8 4 . 2 4 0 . 5 ( 1 ) h S h 0 . 0 62 1 . 7 8 + 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 2  下蓋型腔尺寸計(jì)算  下蓋型腔徑向尺寸圖  其中制品尺寸   H=   ( 1 ) D S D x 0 . 1 4( 1 0 . 0 0 5 5 ) 1 4 0 . 5 6 0 . 5 0 . 5 6   0 . 1 1( 1 0 . 0 0 5 5 ) 9 0 . 4 4 0 . 5 0 . 4 4   0 . 5 ( 1 ) H S h 0 . 0 63 0 . 2 6 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 6   2 ( 1 ) D S D x 上蓋型腔尺寸計(jì)算  上蓋型腔徑向尺寸圖  其中制品尺寸   H=   ( 1 ) D S D x 0 . 1 4( 1 0 . 0 0 5 5 ) 1 4 0 . 5 6 0 . 5 0 . 5 6   0 . 5 ( 1 ) H S h 0 . 0 62 5 . 2 4 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 4   模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)  脫模機(jī)構(gòu)的類型選擇  從模具中推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。按推出零件對(duì)機(jī)構(gòu)分類，可以分為推桿推出、推管推出、推件板推出、推塊推出和多元件聯(lián)合推出等；這里我們采用推桿推出機(jī)構(gòu)。  推桿的固定方式  脫模力計(jì)算  脫模力是指將塑件從抱緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收縮引 起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。脫模力的大小與塑件的厚薄及其形狀有關(guān)。薄壁的矩環(huán)形塑件的脫模力計(jì)算公式如下：   ( )t a n(c o  式中 F 脫模力 (N)；  2 矩環(huán)形塑件的壁厚 (  S 塑料平均成型收縮率；  l 塑件對(duì)形芯的包容長度（   型芯的脫模斜度（）；  f 塑件與形芯之間的摩擦系數(shù)；  E 塑料的彈性模量 (   塑料的泊松比；  2k 無量綱系數(shù)  A 盲孔塑件型芯在垂直脫模方向上投影面積（  肥皂盒下蓋的的脫模力 F )a 。肥皂盒上蓋的脫模力 F )a 。則脫模力 F=2=68920N 推桿尺寸計(jì)算  這里我們通過壓桿穩(wěn)定公式算頂桿的尺寸。  2 1/ 4()   是安全系數(shù)，取  ；  N） ;n 是推桿數(shù)目； E 是推桿材料的彈性模量（   2 1 / 4 9 . 4 61 8 5 6 8 9 2 01 . 3 ( )4 2 1 0 0 0 0   這里我們?nèi)?d=10向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)  為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。  導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種，這里選取導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。  導(dǎo)柱均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣有足夠的距離，保證模具的強(qiáng)度。為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套 、導(dǎo)柱端部做成錐形，導(dǎo)套的前端倒角。  導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8/套外徑的配合按 H7/ 度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)  模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性  塑料在成型過程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。  一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在 60以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于熔融黏度低、流動(dòng) 性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具可簡單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻。另外如果模溫要求超過 80時(shí)，還需要設(shè)置加熱系統(tǒng)。由于本文選用的材料為 溫要求較低，故僅需要冷卻系統(tǒng)。  冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則  1）冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)。  2）合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與性墻壁的距離  3）降低進(jìn)出水的溫度差  4）澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻  5）應(yīng)避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔接痕處  6）冷卻水道應(yīng)便于加工和清理  冷 卻回路布置  模具冷卻回路的形式應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)溫度分布及澆口位置等情況設(shè)計(jì)成不同的形式。通常有型腔冷卻和型芯冷卻兩種回路的結(jié)構(gòu)形式 。此處只采用型腔冷卻回路。  型腔冷卻回路  模具的熱量主要是由型 腔 帶走的，型 腔 的冷卻回路選為直通式。結(jié)構(gòu)簡圖10如下 圖 所示   塑件體積為 121 3澆注系統(tǒng)凝料的體積為 10 3總體積為 135 3 選用 號(hào) 的 注射成型機(jī) 。  射成型機(jī)的技術(shù)規(guī)范  額定注射量 / 3500 注射行程 /00 合模力 /500 最大開合模行程 /00 最大模具厚度 /50 最小模具厚度 /00 模力的校核  按 F中， F 為注射機(jī)的最大鎖模力； p 為模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)熔體的 平均 壓力）； A 為所有制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和。 K 為壓力損耗系數(shù)，一般取 于制品材 料為 于中等粘度塑料和有精度要求的制品，查相關(guān)資料得： p 為  p=30A 分是分型面上的投影面積，經(jīng)計(jì)算 ， 得到 兩 個(gè)塑件的投影面積 約 為24814注系統(tǒng)的投影面積約為 685兩個(gè)制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和 A 分為 25499 因此： 30 25499N=842  F=350042滿足要求。  具厚度校核  注射機(jī)允許安裝的模具最高厚度為 430射機(jī)允許安裝的模具最小厚  度為 150模具實(shí)際厚度  H=334 注射機(jī)允許安裝的模具最小厚度 模具實(shí)際厚度 H注射機(jī)允許安裝的模具最大 厚度 ，故 模具厚度滿足要求。  模行程校核  本例注射機(jī)最大開模行程與膜厚無關(guān) 。模具 為 單 分型面注射模，可按下式校核：  S2 +（ 5中，注射機(jī)最大開模行程 S 為 500品的推出距離  45  品的總高度  40 2+（ 55005然，注射機(jī)最大開模行程 S95具的開模行程足夠。  通過以上的校核和計(jì)算可 以選擇 號(hào)的注射成型機(jī)。  撐板厚