磁帶盒底座注塑模具設計,磁帶,底座,注塑,模具設計 1 緒論 模具課程設計 目錄 1 緒論 3 1.1 我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.2 國外塑料模的發(fā)展狀況 5 2 塑件成型工藝分析 7 2.1磁帶盒的結構分析 7 2.2磁帶盒的材料性能分析 7 2.3塑件的表面質量與表面粗糙度 8 2.3.1.塑件的表面質量 8 2.3.2塑件的表面粗糙度 8 3 注射模具的結構設計 9 3.1分型面選擇 9 3.2 型腔的排布 9 3.3模架的選取 10 3.3澆注系統(tǒng)設計 11 3.3.1主流道的設計 11 3.3.2分流道的設計 12 3.3.3澆口的設計 12 3.3.4冷料穴的設計 12 3.4抽芯機構的設計 13 3.4.1抽芯機構的確定 13 3.4.2 斜推桿設計 13 3.4.3斜導柱側向抽芯機構設計 14 3.5推出機構的設計 15 3.5.1脫模力的計算 16 3.6 導向機構的設計 16 4成型零件的尺寸計算 17 4.1型腔計算 18 4.2型芯計算 19 5冷卻系統(tǒng)設計 20 5.1設計原則 20 5.2冷卻時間的確定 20 5.3塑料熔體釋放的熱量計算 21 5.4冷卻系統(tǒng)的計算 21 結論 23 參考文獻 24 1 緒論 80年代以來，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產值為245億，至2000年我國模具總產值預計為260-270億元，其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 1.1 我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距.　? 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率 達不到10%，與國外的50～80%相比，差距較大。 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引 進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。? 近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。? 　? ??據有關方面預測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 整體來看，中國塑料模具無論是在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都有了很大進步，但與國民經濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。 1.2 國外塑料模的發(fā)展狀況 國外先進國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標準化程度高、設計和工藝技術先進，如模具CAD/CAM技術采用普遍，加工設備數控化率高等，模具生產效率高、周期短。國外，70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術在歐美已經逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術在模具設計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應用CAE技術后，試模時間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來說，國內的材料很難達到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE?CAD?CAM.CAPP等軟件很多都是國外的。拿塑封模具來說，國外一次可以加工出上百個型腔的模具，還有熱流道技術、氣輔成型這些工藝應用都很普遍。德國的模具很多采用熱流道技術，使用熱流道技術，產品的質量好，成型周期短，精度高。 通過這次畢業(yè)設計，預期達到以下目的； （1）加深對塑料的組成及性能的了解。 （2）了解塑料成型的基本原理，學會正確分析成型工藝對模具的要求。 （3）掌握一類成型模具的結構特點及設計方法。 （4）具有初步分析，解決模具現(xiàn)場技術問題的能力。 注塑成型時一門實踐性很強的學問，若想對它融會貫通，還需要長期的生產實踐經驗。在課程設計中，需要對大學四年以來學過的知識進行綜合應用，即可以加深對已學知識理解，有可以從中發(fā)現(xiàn)不足同時，也可以加強創(chuàng)新以及動手能力的培養(yǎng)，加強獨立分析和解決問題的能力。 2 塑件成型工藝分析 2.1磁帶盒的結構分析 該磁帶盒長方形薄殼類透明的塑件，壁厚均勻，長106mm。寬為70m。對塑件結構進行分析，塑件結構比較簡單，但是用于放置磁帶的凹槽，和由于和磁帶另一蓋進行裝配的側壁上的4個圓孔成型是一個難題。需要借助側抽芯機構脫模。 塑件二維圖 2.2磁帶盒的材料性能分析 根據老師要求，查閱材料相應特征，磁帶盒的材質定為PS，以下對PS性能進行闡述。 ⒈一般性能：PS為無色透明的粒料，燃燒時發(fā)出濃煙并帶有松節(jié)油氣味，吹熄可拉長絲；制品硬似玻璃狀，落地或者敲打會發(fā)出類似金屬的聲音，因此又被叫做“響膠”；能斷裂但不能彎曲，斷裂時斷口處呈現(xiàn)蚌殼色銀光。PS的吸水率為0.05%，稍大于PE，但對制品的強度和尺寸穩(wěn)定性影響不大。 ⒉光學性能：透明性好是PS的最大特點，其透光率可達88~92%，同PC和PMMA一樣屬于最優(yōu)秀的透明塑料品種，統(tǒng)稱為三大透明塑料。PS的折射率為1.59~1.60，但因苯環(huán)的存在，導致其雙折射較大，不能用于高檔光學儀器。 ⒊力學性能：PS硬而脆、無延伸性、拉伸至屈服點附近即斷裂。PS的拉伸強度和彎曲強度在通用塑料中最高，其拉伸強度可達60MPa；但沖擊強度很小，難以用做工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕變性一般。PS的力學性能受溫度的影響比較大。 ⒋熱學性能：PS的耐熱性能不好，熱變形溫度僅為70~90℃，只可長期在60~80℃范圍內使用。PS的耐低溫性也不好，脆化溫度為-30℃。PS的熱導率低，一般為0.04~0.13W/(m.K)；線膨脹系數較大，一般為（6~8）×10-5 K-1，與金屬相差懸殊，因此制品不利于帶金屬嵌件。 ⒌電學性能：PS的電絕緣性優(yōu)良，而且不受溫度和濕度的影響；介電損耗角正切值小，可耐適當的電暈放電；耐電弧性好，適于做高頻絕緣材料。 ⒍環(huán)境性能：PS的化學穩(wěn)定性較好，可耐一般酸、堿、鹽、礦物油和低級醇等，可受許多烴類、酮類、高級脂肪酸等侵蝕，可溶于芳烴（如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等）、氯化烴（如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯等）及酯類等。PS的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不適合于長期戶外使用；但PS的耐輻射性好。 2.3塑件的表面質量與表面粗糙度 2.3.1.塑件的表面質量 PS材料的公差等級分為高精度MT3，一般精度MT4，未注公差尺寸MT6，該塑件精度要求不高，所以選取一般精度MT4。 2.3.2塑件的表面粗糙度 PS材料注射成型后所能達到的表面粗糙度范圍為 0.025-1.6μm，因塑件對外表面要求一般，故選擇塑件的外表面粗糙度為0.8μm，內表面粗糙度為1.6μm。 3 注射模具的結構設計 3.1分型面選擇 分型面在一些產品圖中已經作具體規(guī)定，但在很多的模具設計中要有模具設計人員來定。一般來講，在平面上的分型面比較容易處理，有時碰到立體形式的分型面就應當特別注意。其分型面的選擇應遵照以下原則： a不影響制品的外觀，尤其是對外觀有明確要求的制品，更應注意分型面對外觀的影響 b有利于保證制品的精度 c有利于模具加工，特別是型腔加工 d有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計 e有利于制品的脫模，確定在開模時使制品留于動模一邊 f便于嵌件的安裝。 綜合上述原則，結合塑件本身結構，如果立著放，側抽芯機構就會少一個機構，但是會在塑件外表面留下分型線，塑件躺著放雖然增加了一處側抽芯機構，不太經濟，但是可以保證塑件外觀質量，而且是產品的最大輪廓面，模具課程設計重點是考察學生學到模具知識多少，不做設計工廠生產。所以選擇塑件分型面如圖所示。 分型面的位置 3.2 型腔的排布 根據塑件精度等級（在模具中每增加一個型腔，塑件精度要降低4%）以及型腔數目來確定模具的型腔數量，由于塑件較大，塑件側凹與側孔比較多，為了提高生產效率，采用一模兩腔的結構較為合適。在確定型腔數目之后，就要進行型腔排布的分析，型腔排布往往有很多選擇，翻閱教材在實際工作中應遵循以下設計原則。力求平衡、對稱：一模多腔的模具，盡量采用平衡布置，使各型腔在相同溫度下同時充模。排位的形狀分多鐘有“O”“S”“X”“S” 此次設計采用一字型形排列，型腔的布置方式如圖所示。 型腔排布 3.3模架的選取 模架的選擇：根據對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結構如下： 模架示意圖 根據模架的分類，選擇二板模模架，二板模模架由定模部分和動模部分組成，定模部分包括面板和定模板；動模部分包括推板、動模板、托板、支撐件方鐵、底板及推桿固定板和推桿底板等。其優(yōu)點是模具架構簡單，成型制品的適應性強，制造成本相對較低。根據塑件尺寸與型腔排布初步擬定模架尺寸為CI型工字模。 3.3澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。 產品；采用普通流道系統(tǒng)，由流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內容之一。從總體來說，它的作用可以作如下歸納：它是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時使型腔的氣體能及時順利排出，在塑件熔體填充凝固的過程中，將注塑壓力有效地傳遞到型的各個部位，以獲得形完整、內外在質量優(yōu)良的塑件制件。 3.3.1主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注塑機噴嘴與模具處到分流道為止塑料熔體流動通道。其形狀，大小會直接影響熔體的流動速度和塑料時間。塑料機的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑相接觸，二者必須匹配，無漏料。一般要求主襯套球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm.，主流道進口直徑比塑料機噴嘴出口直徑應大0.5～1mm。其作用：一是補償噴嘴與主流道的對中誤差；二是為了便于流道凝料的脫出，主流道設計成錐形。 查表得XS-ZY-125臥式注射機型注射機噴嘴有關尺寸： 噴嘴孔徑:d0=4mm； 噴嘴球半徑:r0=12mm； 根據主流道和注射機噴嘴的關系： d= d0 +1mm R=r0+(1～2)mm取主流道球面半徑R＝14㎜； 取主流道的小端直徑d＝5mm。為了將冷凝料從主流道中拉出，主流道圓錐形其斜度為2°～6°，在本設計中取斜度為4°。經計算得主流道大端直徑D＝Φ12㎜。 3.3.2分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形?？梢杂昧鞯赖慕孛娣e與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。因為塑件材料為PS，PS一般流道直徑尺寸在4.8-9.5mm，在該模具上一級分流道為圓形截面：直徑D=6mm 3.3.3澆口的設計 澆口亦稱進料口,是連接分流道與型腔的熔體的通道.，也是注塑模進料系統(tǒng)的最后部分.澆口的設計與位置的選擇恰當與否,直接關系到塑件能否完好的高質量地注射成型.其基本作用為： a.從流道來的熔融塑料以最快的速度進入充滿型腔。 b.型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。 根據澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，由于塑件表面質量要求不是很高，所以本次模具設計采用側澆口，澆口位置布置在塑件一側壁上。如圖所示 側澆口 3.3.4冷料穴的設計 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 3.4抽芯機構的設計 當塑件具有與開模方向不同的內側孔、外側孔或側凹穴時，除極少情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹穴的零件做成可動的機構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后再從型腔中和型芯上脫出塑件。完成側向活動型芯抽出和復位的機構就叫側向抽芯機構。 3.4.1抽芯機構的確定 分析塑件結構，在選定分型面位置之后，左右側壁上對稱各分布2個圓孔和一個大凹槽，便成為側孔和側凹，由于結構的限制，側孔只能采用斜導柱+滑塊外側抽芯，側凹采用斜頂桿抽芯機構比較好，既能推出塑件又能成型側凹。 3.4.2 斜推桿設計 斜推桿抽芯距為S， S=S1+(2～3)=28mm 斜頂傾斜角為a tana=S/H， H為頂出距離，斜頂的傾斜角一般為3°～15°，在設計過程中，這一角度能小不大。故選擇傾斜角a=14°。由于斜頂要在塑件內部滑動，所以在斜頂上端面應比型芯端面低0.05～0.1mm，斜頂頭部需要加工成型塑件側凹的部分，這樣移動時避免干涉，互動順利。 斜頂桿抽芯機構 3.4.3斜導柱側向抽芯機構設計 斜導柱側向抽芯的特點是利用推出機構的推力驅動斜滑塊斜向運動，在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側向抽芯動作。一般分為外側抽芯和內側抽芯兩種。是利用成型的開模動作用，使斜撐梢與滑塊產生相對運動趨勢，斜滑塊抽芯機構適用于制品具有側孔或較淺側凹，成型面積較大的場合。設置銷釘鎖緊或壓緊的止動裝置。使滑塊沿開模方向及水平方向的兩種運動形式，使之脫離倒勾。 a. 側向分型與抽芯機構的類型 （1）手動抽芯 （2）液壓或氣動抽芯 （3）機動抽芯 b. 抽心距：S=H+(3-5) = 5mm 其中,S為抽芯機構需要行走的總距離， H為通過測量出來的產品抽芯距離（可以通過3D或2D進行實際測量） 3-5MM為產品抽芯后的安全距離 3.4.4斜導柱抽芯機構 （1）斜導柱抽芯機構的結構及其設計 1）斜導柱的設計 ① 斜導柱的結構設計 a. 斜導柱的形狀，在此套模具中，我們采用標準的斜導柱形式，含有胚頭示。 可以直接購買標準件。 b. 斜導柱的材料：45鋼、T8、T10或者20鋼經滲碳處理，淬火硬度在55HRC以 上，表面粗糙度為Ra0.8μm～Ra1.6μm。 c. 斜導柱與其固定的模板之間采用過渡配合H7/m6。 d. 斜導柱傾斜角的確定：通常α取15°～20°，一般不大于25° e. 斜導柱的長度計算：查表 f. 斜導柱直徑的計算：查表 （2）滑塊的設計 滑塊設計的要點在于滑塊與側向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種。 滑塊材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 斜導柱抽芯機構 3.5推出機構的設計 在塑料成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構稱為脫模機構（或稱推出、頂出機構）。推出是塑料成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定塑件的質量，因此，塑件的推出是不可忽視的。 3.5.1脫模力的計算 脫模力是指將塑件從包緊的型芯上脫出所需克服的阻力。對于薄壁距環(huán)形斷面的塑件，其脫模力的計算公式為： （6.1） 上式中， 是距環(huán)形塑件的平均壁厚，=1.5mm； E是塑料的彈性模量，E=1800MPa； S是塑料的平均收縮率，這里取0.55%； L是塑件對型芯的包容長度，l=266mm； 是模具型芯的脫模斜度，=； f是塑件與型芯之間的精摩擦系數，對于PS塑料取0.21； 是塑件的泊松比，=0.35； 是無因次因素，； A是塑件型芯在脫模機構方向上的投影面積，A=2862mm2； 將上述數值代入公式（3-1）得到脫模力F=2023.7N 3.6 導向機構的設計 合模導向裝置是保證動模和定模合模時正確定位和導向的裝置，本設計采用導柱導向裝置，主要零件為導柱和導套。 導向機構的作用 a. 導向作用。 b. 定位作用。 c. 承受一定的側壓力。 d. 承載作用。 e. 保持機構的運動平穩(wěn)。 導柱是與安裝在另一半模上的導套相配合，用以確定動模和定模的相對位置，保證模具運動導向精度的圓柱形零件。 導套是與安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動模和定模的相對位置，保證模具運動導向精度的圓套形零件。 因為前蓋與后蓋的體積相差不大，所以它們采用相同的模架，因此，它們采用相同的導向機構。本設計選用直徑為30的導柱，然后選用相對應的導套，其結構如下圖所示： 圖 導柱導套 4成型零件的尺寸計算 成型零部件工作尺寸計算方法有平均值法和公差帶法兩種。對于塑件尺寸和成零部件的尺寸偏差統(tǒng)一按入體原則標注，對于中心距尺寸則采用雙向對稱偏差標注.?分清了各部分尺寸的分類后，即可在趨于增的尺寸上減小一個1/2Δ，而在趨于縮小的尺寸上加上一個1/2Δ，其中Δ為塑件公差。但是由于成型零件脫模過程中與塑件的移動摩擦而產生磨損，彌補又因為成型零件部位的不同，受磨損的程度也不同，所以成型零件的徑向尺寸，受磨損較大取最大值，即1/4Δ；而成型零件的高度尺寸相對磨損較小取最小值，即1/6Δ。 該塑件的成型尺寸計算均按平均值法技術。查有關手冊得PS的收縮率為S=0.5%.塑件經成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數值見圖紙。 型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 D0是最大的尺寸，其公差△為負偏差，因此塑件平均尺寸為D0-△，模具型腔的基本尺寸D是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為D+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以D +Z表示型腔尺寸, ps平均收縮率S=0.5%. D+δz/2+δc/2=( D0-△/2)+( D0-△/2)S 經整理最終公式為：D+δz=[(1+S) D0-(0.5～0.75)△]0+δz 4.1型腔計算 （1） 型腔的徑向尺寸??? 式中D—型腔的最小基本尺寸；?D0—塑件的最大基本尺寸； (2)型腔深度計算 式中H m — 型腔深度的最小基本尺寸； Hs— 塑件的最大基本尺寸。 =1.05mm 4.2型芯計算 (1) 型芯的徑向尺寸? 式中??d—型芯的最大基本尺寸；?d0—塑件的最小基本尺寸。 (2)型芯高度計算 式中??h—型芯高度的最大尺寸；???h0—塑件內形深度的最小尺寸。? =15.32mm 5冷卻系統(tǒng)設計 模具成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，表面會產生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。 5.1設計原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；（2）冷卻水孔的數量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。（4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；（5）應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃（6）冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。本設計采用采用環(huán)繞式冷卻水分布 5.2冷卻時間的確定 在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數據取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間30S，保壓時間20S，總周期為60S。 其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算： t= =2.52/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴散系數(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計算結果得冷卻時間需要73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強。參照經驗推薦值，冷卻時間取30S即可。 5.3塑料熔體釋放的熱量計算 Q =nG C(t－t) = 60×217.6×10×1.9×（220－60）= 3969.02KJ/h 式中：n——每小時注射次數， n=60 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10； C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9； t——熔融塑料進入型腔的溫度℃，t=220； t——塑件脫模溫度℃，t=60。 5.4冷卻系統(tǒng)的計算 型腔內發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q =60× 217.6×10×300 =3916.8 每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 確定生產周期（S）——t=60 塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350；取Q=300 每小時的注射次數——n=60 從計算結果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因為Q涉及的因素較多，所以應該取Q來計算。 查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對應的最低。冷卻水孔總長L流速為1.66 m/s時才能達到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動未達到湍流。 冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數[6] 7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2=1395 (w/mk) 式中：是與冷卻介質溫度有關的物理系數，取7.6。 凹模冷卻管的傳熱面積A=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]=5.52×10 m 式中：T——模具與冷卻介質平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。 L=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]=0.22m 模具上應開設的冷卻水孔圈數n=L/B=0.22÷（4×0.076） =0.72 式中：B為開一圈冷卻水道時冷卻水道長度。 冷卻水流動狀態(tài)校核。R=0.202×0.008/（1×10）=1616＜10 式中：R——雷諾數； ——水的運動粘度，=1×10（m/s）。 進出口溫差校核。T－T=763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202）=4.99℃ 預期溫差為5℃，校核的結果與預期的非常吻合，說明實際應用正確。 24 結論 課程設計是大學四年的中的必修課程環(huán)節(jié)，當然也是至關重要的一個環(huán)節(jié)，是對四年所學課程的一個粗略檢測，也是對四年學習的一個總結，對提高自己的設計能力，實際動手能力都很有意義，同時對以后工作中將會遇到的問題，有了一個提前鍛煉的機會。 在設計過程中，最深刻的體會是，理論與實際相結合的重要性，理論轉化到實際的難度比想象的大，同時也反映出自我設計的基本功和設計經驗還有待提高。經過很長時間的思考和查閱資料，才成功地完成了本套模具的設計過程。當然，本模具的設計也存在了很多的問題，在實際中也許并沒有辦法正常運作。通過這次設計，學到很多有用的東西，對于以后工作中可能會遇到的問題，知道要如何去解決，在設計時要一絲不茍，才能高質量的完成一件工作。 參考文獻 [1] 李集仁.模具設計與制造(第二版)[M].西安電子科技大學出版社，2010.2 [2] 黃榮學,范洪遠.我國模具工業(yè)發(fā)展概述及展望. 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