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南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 作 者： 陳茜 學(xué) 號： 088811202052 學(xué) 院： 江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計 題 目： 摩絲噴嘴的注塑模設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 2013 年 4 月 淮 安 第- 22 -頁 摘 要 本次設(shè)計的是摩絲噴嘴的注塑模具。屬于日常生活用品，所用材料是當前應(yīng)用較為廣泛的熱塑性塑料LDPE。本次設(shè)計使用了制圖軟件AutoCAD及模具設(shè)計軟件UG。用UG繪出實體，清晰的把模具的結(jié)構(gòu)，分模表示出來。 關(guān)鍵詞 LDPE；模具；摩絲噴嘴；實體；AutoCAD；UG；Moldflow 目 錄 前言 第一章 緒論 1.1 產(chǎn)品概緒 1.2課程介紹 第二章 塑件工藝分析 2.1 塑件材料及工藝特性分析 2.1.1塑件材料基本特性 2.1.2成型工藝條件 2.1.3塑件材料用途 2.2塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 2．2.1結(jié)構(gòu)分析 2.2.2尺寸精度分析 2.2.3表面質(zhì)量分析 2.2.4方案確定 第三章 注射機型號的確定 3.1計算塑件的體積和質(zhì)量 3.2塑件注射工藝參數(shù)的確定 第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1分型面選擇 4.2確定行腔的排列方式 4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.3.1澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 4.3.2主流道設(shè)計與定位圈的設(shè)計 4.3.3分流道設(shè)計 4.3.4點澆口設(shè)計 4.3.5冷料穴設(shè)計 4.4成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.4.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.5合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 4.5.1導(dǎo)柱的設(shè)計 4.5.2導(dǎo)套的設(shè)計 第五章 模具設(shè)計的有關(guān)計算 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算 5.2 型腔模具的厚度 5.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 5.4模具閉合高度確定 第六章 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校 6.1 鎖模力的校核 6.2 模具閉合高度的校核 6.3 模具安裝部分的校核 6.4 模具開模行程的校核 6.5 注射壓力校核 6.6 鎖模力的校核 6.7 注射機安裝模具部分的尺寸校核 第七章 繪制模具總裝配圖和非標準工件圖 第八章 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 第九章 設(shè)計小結(jié) 謝辭 參考文獻 附錄 前言 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認識。模具工業(yè)作為進入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業(yè)技術(shù)向前邁進！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人們所理解和掌握。當塑料品種入其成型加工設(shè)備被確定之后，塑料制品質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80％。由此可知，推動模具技術(shù)的進步應(yīng)刻不容緩！塑料模具設(shè)計技術(shù)與制造水平，常標志一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。由此可知，塑料模具設(shè)計，對于產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的重要性是不言而喻的。 畢業(yè)設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨立承擔實際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過獨立完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力。另外，畢業(yè)設(shè)計必須具備一定的計算機應(yīng)用的能力，在設(shè)計過程中都應(yīng)結(jié)合設(shè)計課題利用利用UG 軟件進行塑件的3D塑件分模，同時還具備必要的計算機繪圖能力，如利用AutoCAD進行二維圖的繪制。 在這個過程之中，首先是對零件的分析，消化現(xiàn)有的資料，對設(shè)計的目的和要求有一個大致的了解；然后是大致測量零件的尺寸著手畫出實物的零件圖，利用所學(xué)知識分析出零件的凸模和凹模；查找手頭的資料進行相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，根據(jù)所得數(shù)據(jù)畫出草圖，檢查和核對之后繪制零件的裝備圖；最后分析總結(jié)，寫出自己的設(shè)計思路，設(shè)計過程和設(shè)計體會。 本設(shè)計的課題是摩絲噴嘴的注射模設(shè)計，在此次設(shè)計中，主要用到所學(xué)的注塑模設(shè)計、機械設(shè)計、UG和Moldflow等軟件應(yīng)用的相關(guān)知識。需要對注射模設(shè)計的一般流程進行分析，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注射模具設(shè)計的有關(guān)計算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產(chǎn)制造等。其中模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計既是重點又是難點，主要包括成型位置及分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列布局、流道布局以及澆口位置的選擇、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計、拉料桿的形式選擇、排氣方式設(shè)計等。要很好的完成畢業(yè)設(shè)計，必須要掌握模具設(shè)計的過程，學(xué)習如何查閱相關(guān)資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，總之，這次畢業(yè)設(shè)計能夠為我們以后從事模具職業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。 第一章 緒論 1.1產(chǎn)品概述 塑料是以高分子合成樹脂為主要成分,在一定的溫度和壓力下,可塑制成一定的形狀、并且在一定條件下保持不變的材料。各種合成樹脂都是將低分子化合物的單體通過合成的方法生產(chǎn)出的高分子化合物。 塑料是21世紀才發(fā)展起來的一大類新材料,具有質(zhì)量小、比強度高、電氣性能優(yōu)越、化學(xué)穩(wěn)定性好、摩擦系數(shù)小、耐磨性能優(yōu)良、吸振和消聲隔音效果好等特點,同時易成型、易切削、易焊接,能很好地同其他材料相粘接,加之原料來源豐富,因此在汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料及電子通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,成為4大工業(yè)材料(鋼材、木材、水泥和塑料)中發(fā)展最快的一種材料。塑料制件(塑件)幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域。目前,我國的塑料工業(yè)已逐步成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。 塑料工業(yè)是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的新興工業(yè),包含塑料生產(chǎn)和塑件生產(chǎn)兩大部分。塑料生產(chǎn)是指樹脂或塑料原材料的生產(chǎn),通常由樹脂廠來完成。塑件生產(chǎn)即塑料成型加工,是根據(jù)塑料性能,利用各種成型加工手段,使其成為具有一定形狀和使用價值的物品或定型材料。 塑件生產(chǎn)主要包括成型、機械加工、修飾和裝配等4個生產(chǎn)過程。成型是將各種形態(tài)(如粉狀、粒狀、溶液和分散體等)的塑料原料,制成所需形狀的塑件或型坯的過程,是塑件生產(chǎn)中最重要且必不可少的過程,其他三個過程可視塑件要求而取舍。 塑料成型模具塑料成型模具是成型塑件的主要工藝裝備之一,它可使塑料獲得一定的形狀和所需性能。 在塑件生產(chǎn)中約有95%是依靠模具完成的,塑件的更新都是以成型工藝的改進和模具的更新為前提的。 塑料模具可分為下列幾類: (1)注射模注射模又稱注塑模。塑料注射成型是在金屬壓鑄成型原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。首先將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中,經(jīng)過加熱熔融成粘流態(tài),然后在注射機螺桿或柱塞(已很少使用)的推動下,熔融塑料以一定的流速通過料筒前端的噴嘴及模具的澆注系統(tǒng)注入閉合的模具型腔中,經(jīng)過一定時間的保壓,塑料在模內(nèi)冷卻、硬化定形,接著打開模具,從模內(nèi)脫出成型的塑件。注射成型主要用于熱塑性塑料的成型。近年來,熱固性塑料的注射成型也在逐漸增加。注射成型具有能成型形狀復(fù)雜的塑件及生產(chǎn)效率高等特點,在塑件的生產(chǎn)中占有很大的比重。注射成型所使用的模具稱為注射模。據(jù)統(tǒng)計,注射模的產(chǎn)量占世界塑料成型模具產(chǎn)量的一半以上。 (2)壓縮模壓縮模又稱壓塑模。壓縮成型是將預(yù)熱過的塑料原料直接放在加熱的模具型腔(加料室)內(nèi),凸模向下運動,在熱和壓力的作用下,塑料呈熔融狀態(tài)并充滿型腔,然后固化成型。壓縮成型多用于熱固性塑料的成型,是塑件成型方法中較早采用的一種方法。該方法成型周期較長、生產(chǎn)效率低。壓縮成型所使用的模具稱為壓縮模。 (3)壓注模壓注模又稱傳遞模。壓注模的加料室與型腔是通過澆注系統(tǒng)連接起來的,通過壓柱或柱塞將加料室內(nèi)受熱塑化熔融的塑料經(jīng)澆注系統(tǒng)壓入被加熱的閉合型腔,最后固化定型。壓注成型主要用于熱固性塑料的成型,所使用的模具稱為壓注模。 (4)擠出模擠出模又稱擠出機頭。擠出成型是利用擠出機料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式,連續(xù)地將塑化好的呈熔融狀態(tài)的塑料從料筒中擠出,通過特定截面形狀的機頭口模成型并借助于牽引裝置將擠出的塑件均勻拉出,同時冷卻定型,獲得截面形狀一致的連續(xù)型材。該方法生產(chǎn)效率高、成本低、適應(yīng)性強。擠出成型所使用的模具稱為擠出模。 (5)氣動成型模氣動成型模是指利用氣體作為動力成型塑件的模具。氣動成型模包括中空吹塑成型模、真空成型模與壓縮空氣成型模等。 除了上述介紹的幾類常用的塑料成型模具外,還有泡沫塑料成型模、澆鑄成型模、滾塑(包括搪塑)成型模、壓延成型模以及聚四氟乙烯冷壓成型模等。 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢： 塑料成型技術(shù)發(fā)展趨勢在塑件的生產(chǎn)中,高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成型設(shè)備等是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。一副優(yōu)良的注射模可成型上百萬次,一副好的壓縮模能成型25萬次以上,這與上述各種因素有很大關(guān)系。下面從塑料模的設(shè)計、制造、模具的材料以及成型技術(shù)等方面,簡單介紹一下塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢。 1.CAD/CAE/CAM 技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用隨著模具工業(yè)的發(fā)展,模具型腔形狀和模具結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,模具制造精度要求越來越高,而生產(chǎn)周期要求越來越短。為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢,應(yīng)用計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)和計算機輔助制造(CAM)技術(shù),可以模擬塑料成型過程,優(yōu)化成型工藝參數(shù),提高模具質(zhì)量,縮短模具設(shè)計與制造周期,降低生產(chǎn)成本。CAD/CAE/CAM 技術(shù)給模具工業(yè)帶來了巨大的變革,成為模具技術(shù)最重要的發(fā)展方向。 模具CAD/CAE/CAM 技術(shù)及其應(yīng)用已日趨成熟。模具CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)是計算機輔助某一種類型模具的設(shè)計、計算、分析、繪圖以及數(shù)控加工、自動編程等的有機集成。采用模具CAD/CAM 一體化技術(shù),可以構(gòu)建模具型腔或型芯的三維實體,可以生成刀具軌跡和數(shù)控加工代碼,進行計算機仿真。通過計算機與數(shù)控加工機床DNC的通信接口,使得型腔或型芯實體的加工程序可以傳遞給數(shù)控加工機床,可在試切成功后,再進行正式的模具加工。利用CAE技術(shù)可以在模具加工制造前,在計算機上對整個成型過程進行模擬分析,準確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況,以及塑件中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、塑件的收縮和翹曲變形等情況,以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題,及時修改塑件和模具設(shè)計。CAE技術(shù)主要應(yīng)用于塑件設(shè)計、模具設(shè)計和成型參數(shù)確定等方面。尤其在大型、復(fù)雜塑料模具設(shè)計過程中,CAE技術(shù)的應(yīng)用顯得更為重要。 CAD/CAE/CAM 技術(shù)具有更新速度快、綜合性強和效率高的特點,目前CAD/CAE/CAM 技術(shù)還在不斷地發(fā)展,它不但可以實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計中的各個分過程或若干過程的集成,而且可以把生產(chǎn)的全過程集成在一起。 2. 快速原型制造技術(shù)的發(fā)展快速原型制造技術(shù)(RapidPrototyping& Manufacturing,RP&M)又稱為快速成型制造技術(shù),是由CAD 模型直接驅(qū)動的快速制造復(fù)雜形狀三維物理實體技術(shù)的總稱,是20世紀80年代后期發(fā)展起來的新興先進制造技術(shù),是現(xiàn)代工業(yè)從大規(guī)模批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨總€性化生產(chǎn),產(chǎn)品的生命周期越來越短,同時對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀設(shè)計水平的要求也越來越高而產(chǎn)生的。利用快速成型技術(shù)不需任何工裝,可快速制造出任意復(fù)雜的甚至連數(shù)控設(shè)備都極難制造或根本不可能制造出來的產(chǎn)品樣件,這樣大大減少了產(chǎn)品開發(fā)的風險和加工費用,縮短了研制周期。 3. 各種模具新材料的研制和使用模具材料的選用在模具的設(shè)計與制造中是一個比較重要的問題,它直接影響到模具的制造工藝、模具的使用壽命、塑件的成型質(zhì)量和模具的加工成本等。國內(nèi)外模具工作者在分析模具的工作條件、失效形式和如何提高模具使用壽命的基礎(chǔ)上進行了大量的研究工作,并且已開發(fā)出了許多具有良好使用性能和加工性能、熱處理變形小的新型模具鋼種,如預(yù)硬鋼、新型淬火回火鋼、馬氏體時效鋼、析出硬化鋼和耐腐蝕鋼等。經(jīng)過應(yīng)用,均取得了較為滿意的技術(shù)和經(jīng)濟效果。另外,為了提高模具的壽命,在模具成型零件的表面強化處理方面也做了許多研究與工程實踐,取得了很好的效果。目前,上述的研究與開發(fā)工作還在不斷地深入進行,已取得的成果正在大力推廣。 1.2課程介紹 設(shè)計題目：摩絲噴嘴的注射模設(shè)計 圖1.1為零件二維圖，圖1.2為零件的三維圖。零件雖小，在設(shè)計過程中應(yīng)該從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和模具的制造加工工藝出發(fā)盡量簡化模具的結(jié)構(gòu)。該零件的表面和配合面除要求沒有缺陷、毛刺，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 圖1.1摩絲噴嘴的塑件圖 圖1.2塑件的三維圖 第二章 塑件工藝分析 2.1 塑件材料及工藝特性分析 2.1.1塑件材料基本特性 化學(xué)名稱：低密度聚乙烯 英文名稱:Polyethylene ，low density（簡稱LDPE） 低密度聚乙烯（LDPE）又稱高壓聚乙烯，為支鏈型線型分子結(jié)構(gòu)的熱塑性塑料。其結(jié)晶度為55%~65%,相對分子質(zhì)量較小，密度為0.91~0,94g/cm3，壓縮比為1.84~2.3，比熱為2.30J/(g?℃)。低密度聚乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性較高，能耐大多數(shù)酸、堿及鹽的侵蝕,但不耐強氧化酸的腐蝕；除苯及汽油外，一般不溶于有機溶劑。低密度聚乙烯耐低溫性能好，在-60℃下仍具有較好的力學(xué)性能，但其使用溫度不高（在80℃以下）。低密度聚乙烯在熱、光及氧的作業(yè)下會發(fā)生老化變脆，力學(xué)性能和電性能下降。在成型時，氧化會引起熔體黏度下降和變色，產(chǎn)生條紋，影響塑件質(zhì)量。因此，需添加抗氧化劑及紫外線吸收劑等。 2.1.2成型工藝條件 低密度聚乙烯的成型特性為： （1）成型性好，可采用注射、擠出及吹塑等成型加工方法。 （2）吸濕性小，成型前可不干燥。 （3）熔體黏度小 、流動性好，溢邊值為0.02mm；流動性對壓力敏感，宜采用較高的壓力注射。 （4）可能發(fā)生熔體破裂，與有機溶劑接觸會發(fā)生開裂。 （5）成型溫度范圍為160～240℃。熔融溫度低且塑件質(zhì)量輕，塑件可采用柱塞式注射機成型。應(yīng)嚴格控制模具溫度，一般以35～65℃為宜，模具應(yīng)采用調(diào)質(zhì)處理。 （6）冷卻速度慢，必須充分冷卻，模具設(shè)計應(yīng)有冷卻系統(tǒng)。 （7）收縮率大而且波動范圍大，方向性明顯（取向），不宜采用直澆口，易翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應(yīng)控制模溫，保證冷卻均勻穩(wěn)定。 （8）易產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)嚴格控制成型條件，塑件成型后應(yīng)進行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力；塑件壁厚宜小，應(yīng)避免有尖角，脫模斜度宜取1°～3°。 （9）質(zhì)軟易脫模，當塑件有淺側(cè)凹（凸）時，可強行脫模。該塑件的螺紋成型應(yīng)采用強行脫模方式。 2.1.3塑件材料用途 （1）低密度聚乙烯耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,化學(xué)交聯(lián)、輻照交聯(lián)改性。 （2）易燃燒且離火后繼續(xù)燃燒。 （3）透水率低，對有機蒸汽透過率則較大。 （4）低密度聚乙烯的透明度隨結(jié)晶度增加而下降在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增大而提高。 所以LDPE主要用途是作薄膜產(chǎn)品，還用于注塑制品，醫(yī)療器具，藥品和食品包裝材料，吹塑中空成型制品等。 （5）低密度聚乙烯有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性 2.2塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 2．2.1結(jié)構(gòu)分析 從圖1.2摩絲噴嘴的三維圖分析，該塑件的外形基本上由回轉(zhuǎn)體和矩形組成，結(jié)構(gòu)較簡單，該處設(shè)計脫模容易，且飛邊易去除，設(shè)計合理；壁厚相對均勻，且符合最小壁厚的要求；在塑件內(nèi)壁有有螺紋，螺紋尺寸較小，可考慮采用強制脫模。在設(shè)計型芯時應(yīng)注意該結(jié)構(gòu)。為有利于通風和散熱，該塑件壁厚較小，較為復(fù)雜，不可用推桿推出。 2.2.2尺寸精度分析 該塑件的尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT7級精度查取公差，塑件上主要尺寸的公差要求見表2-1。 表2-1 塑件標注尺寸 塑件尺寸公差 外型尺寸 φ48 φ34 42 33 R17 16 10 9 8 7.5 7 6 內(nèi)型尺寸 dM大=46 dM中=44.83 dM小=44.05 32 3 2.2.3表面質(zhì)量分析 對該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8μm；沒有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度Ra可取3.2μm。 2.2.4方案確定 方案一:斜導(dǎo)柱與側(cè)滑快同時安裝在定模 方案二: 斜導(dǎo)柱固定在定模、側(cè)滑塊安裝在動模 經(jīng)分析，綜合考慮各方面的因素，方案一較合理。 第三章 注射機型號的確定 3.1計算塑件的體積和質(zhì)量 通過三維造型可獲得摩絲噴嘴的體積V=6472.76mm3 PE的密度為ρ=0.95g/cm3，所以塑件的質(zhì)量w=0.95×6472.76×10-3=6.15g 查《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編》表7-31，初選SZ-100/60型注射機?？紤]到SZ-100/60型注射機的額定注射量為100 cm3，本設(shè)計中塑件的體積為6.47276 cm3，注射機的額定注射量限制成型該塑件的最多數(shù)量為2，而塑件為大批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率，決定采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，型腔平衡布制在型腔板兩側(cè)，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。 3.2塑件注射工藝參數(shù)的確定 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點和PE的成型性能，查有關(guān)資料初步確定成型工藝參數(shù)， 見表2-2 表2-2 塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 內(nèi)容 預(yù)熱和干燥 溫度80～90℃ 時間2h 料筒溫度/℃ 后段 140～160 中段 —— 前段 170～200 噴嘴溫度/℃ 150～170 模具溫度/℃ 30～45 注射壓力/MPa 60～100 成型時間/s 注射時間 3～5 保壓時間 15～60 冷卻時間 15～60 總周期 40～140 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) ___ 后處理 方法 退火處理 溫度/℃ 循環(huán)烘箱10～20 時間/h 8～12 第四章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括；分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。 4.1分型面選擇 不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計方法，都必須首先確定分型面，因為模具結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇。為保證塑件能順利分型，主分型面應(yīng)首先考慮選擇在塑件外形的最大輪廓處。 選擇分型面即是決定型腔空間在模內(nèi)應(yīng)占有的位置。選擇時應(yīng)遵行如下原則： 1.方便塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸大的部位。 2.有利于塑件脫模。由于模具脫模機構(gòu)通常只設(shè)在動模一側(cè)，故選擇分型面時應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動模一側(cè)。這對于自動化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。 3.確保塑件質(zhì)量。分型面不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量。 4.有利于排氣。當分型面作為主要排氣渠道時，應(yīng)將分型面設(shè)在塑料熔體的末端，以利于排氣。 5.模具零件易于加工。選擇分型面時，應(yīng)使模具分割成便于加工的零件，以減小機械加工的困難。 根據(jù)以上分型面選擇原則及塑件本身的特點，確定分型面如圖3所示如圖3-1所示在滿足該原則的二個方案中，方案A的塑件開模后留在定模一側(cè)，塑件不易取出，頂出機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜；方案B不但保證了塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也較容易，因此選擇方案B。 A B 另外，為了提高自動化程度和生產(chǎn)率，減少LDPE的取向變形以及保證塑件表面質(zhì)量，并且該塑件所需注射壓力較大，決定采用點澆口；而模具采用了雙分型面結(jié)構(gòu)，一個分型面用于成型塑件，另一個分型面用于取出澆注系統(tǒng)凝料。 4.2確定行腔的排列方式 型腔數(shù)量的確定主要是根據(jù)制品的質(zhì)量、投影面積、幾何形狀、制品精度、批量以及經(jīng)濟效益來確定，以上這些因素有時是相互制約的，在確定設(shè)計方案時必須進行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件。 型腔數(shù)量確定之后，便進行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機構(gòu)的設(shè)計、鑲件及型心的設(shè)計以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在具體設(shè)計過程中，要進行必要的調(diào)整，以達到比較完善的設(shè)計。 對于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。本案例的模具采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)。如圖4-1所示 圖4-1型腔的排列方式 4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.3.1澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成。澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射模設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。設(shè)計時須遵循如下原則： 1.盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)置平衡式分流道。 2.型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 3.型腔排列要盡量可能緊湊，以減少模具外形尺寸。 4.熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低。 5.確保均衡進料 盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。 6.塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量要小，以減少塑料的耗量。 7.消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件的質(zhì)量。 8.排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出。 9.防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象。 10.塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用。 11.生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成形周期短，效率高。 4.3.2主流道設(shè)計與定位圈的設(shè)計 主流道設(shè)計要點為： 1.主流道圓錐角為α=20～60，對流動性差的可取30～60，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63μm。 2.主流道大端成圓角，半徑r=1～3mm，以減小料轉(zhuǎn)向過度時的阻力。 3.在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響流體的順利充型。 4.對于小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，但在大多數(shù)情況下將主流襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，主流道襯套與定模板采用H7/m6過度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。 5主流道襯套一般選用T8 T10制造，熱處理強度為52～56HRC。 主流道與注射機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計成可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計，如圖3-2所示 圖3-2澆口套與定位圈的設(shè)計 由表2-3可知，SZ-100/60型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸為： 噴嘴孔直徑d0=2mm 噴嘴前端球面半徑SR0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系得到： 主流道進口端球面半徑SR=SR0+（1～2）=10+（1～2）mm，取SR=14mm; 主流道進口端孔直徑d=d0+0.5=2mm+0.5 mm，取d=2.5 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度取4°；同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計r=5 mm的圓弧過渡。主流道襯套采用可拆卸更換的澆口套，其形狀及尺寸按照常用澆口套設(shè)計；為了能與注射機的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)的方式，這樣不僅減小了澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。 4.3.3分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道。分流道要求熔體的阻力盡可能小，轉(zhuǎn)折處應(yīng)圓弧過度，各型腔保持均衡進料。分流道的截面形狀，常用的有圓形、梯形、U字形和六角形等。 設(shè)計是一模兩腔，澆口形狀和截面相同，分流道的平衡，能保證熔體均勻同時充滿所有型腔，且在保壓期間各型腔的補料條件也相同，由于本設(shè)計中型腔對稱分布，屬自然平衡的澆注系統(tǒng)。本案例采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關(guān)經(jīng)驗表格得PE的分流道推薦直徑為Φ4.8～9.5 mm，取Φ6 mm，深度h=3.75 mm。分流道截面形狀及尺寸如圖3-3所示: 圖3-3分流道的設(shè)計 4.3.4點澆口設(shè)計 腔型與分流道之間采用一段距離很短，截面積很小的通道相連接，此通道稱為澆口，它是連接分流道與型腔的橋梁。它具有兩個功能，第一、對塑料熔體流入型腔控制作用；第二、當注射壓力撤消后，澆口固化，封鎖型腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑料不會側(cè)流，澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 澆口一般分非限制性澆口和限制性澆口，本設(shè)計采用限制性澆口，它又 可分為:①側(cè)澆口系列；②點澆口系列；③盤環(huán)型澆口系列。 點澆口又稱針點澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填，因而對于薄壁塑件以及其它有利。 由于該塑件外觀質(zhì)量要求較高，所以澆口的位置和大小塑件的外質(zhì)量為前提。同時，也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡單。根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析，并結(jié)合已確定的分型面位置，選擇如圖3-4所示的點澆口進料方式。根據(jù)塑件外觀質(zhì)量要求以及型腔的安放方式，進料位置設(shè)計在塑件頂部。點澆口的直徑尺寸可以根據(jù)不同塑料按塑件平均厚度查表選取應(yīng)以不影響 圖3-4 澆口的結(jié)構(gòu)、位置及尺寸 4.3.5冷料穴設(shè)計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10～25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 其類型可分為四大類 1.底部帶有推桿的冷料穴 這類冷料穴的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，因此他常于推桿或推管脫模機構(gòu)連用。 2. 底部帶有拉料桿的冷料穴這類冷料穴的底部有一根拉料桿構(gòu)成，拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不隨脫模機構(gòu)運動。 3. 底部無桿的冷料穴 對于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當開模時分型面左右分開，塑件與流道凝料取出，冷料穴底部不必設(shè)計桿件。 4.分流道冷料穴 當分流道較長時，可將分流道的盡頭沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.5～2倍。 本設(shè)計采用Z形拉料桿，一次分型時斜孔內(nèi)凝料使點澆口與塑件分離，同時Z形拉料桿將主流道的凝料拔出；而二次分型時凝料被定模板刮掉落下來，實現(xiàn)澆注系統(tǒng)與塑件的自動分離與脫出，自動化程度高，勞動強度小。 第五章 模具設(shè)計的有關(guān)計算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊得LDPE的收縮率為1.5%～3.0%，故平均收縮率SCP=（1.5+3.0）/2%=2.25%=0.0225，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δZ=△/3,成型零件尺寸計算見表5-1。 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算 表5-1 成型零件的尺寸計算 類別 塑件尺寸 計算公式 工作尺寸 型腔尺寸計算 480-1.32 Lm=（Ls+LsScp-3/4△）+δZ0 47.94+0.440 340-1.14 Lm=（Ls+LsScp-3/4△）+δZ0 33.91+0.380 420-1.32 Hm=（Hs+HsScp-2/3△）+δZ0 41.865+0.440 260-1.0 Hm=（Hs+HsScp-2/3△）+δZ0 25.918+0.330 160-0.78 Hm=（Hs+HsScp-2/3△）+δZ0 15.84+0.260 100-0.58 Lm=（Ls+LsScp-3/4△）+δZ0 9.79+0.190 60-0.58 Lm=（Ls+LsScp-3/4△）+δZ0 5.70+0.190 170-0.78 Lm=（Ls+LsScp-3/4△）+δZ0 16.798+0.260 型芯尺寸計算 460+1.32 Lm=（Ls+LsScp+3/4△）0-δZ 47.1750-0.44 320+1.14 Lm=（Ls+LsScp+3/4△）0-δZ 33.5750-0.38 400+1.14 Hm=（Hs+HsScp+2/3△）0-δZ 41.660-0.17 70+0.58 Lm=（Ls+LsScp+3/4△）0-δZ 7.5930-0.19 80+0.58 Lm=（Ls+LsScp+3/4△）0-δZ 8.6150-0.19 dM大=46 Lm=（1+Scp）dM大+△中）0-δ中 47.8050-0.44 dM中=44.83 Lm=（1+Scp）dM中+△中）0-δ中 47.150-0.44 dM小=44.05 Lm=（1+Scp）dM小+△中）0-δ中 46.360-0.44 5.2 型腔模具厚度 采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，依據(jù)尺寸48查相關(guān)材料，得該型腔的推薦壁厚為30mm。 5.3模具型腔模板總體尺寸的確定 該模具型腔最大尺寸為48mm，根據(jù)該尺寸查《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編》表9-25確定的型腔壁厚尺寸30mm，綜合以上數(shù)據(jù)，查相關(guān)資料，確定型腔模板的總體尺寸為B×L×H，其中B=360mm,L=300mm,H=64mm。 5.4標準模架的確定 本塑件采用點澆口注射成型，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)形式、型腔數(shù)量、塑件尺寸、冷卻水道的分布等因素，查相關(guān)資料，選擇P4-160250-43-Z1型標注模架。 5.5模具閉合高度的確定 組成模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有： 定模座板為H1=30mm； 型腔板為H2=64mm； 推件板為H3=15mm； 型芯固定板為H4=25mm 支撐板為H5=65mm； 墊塊為H6=96mm； 則該模具閉合高度為：H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=30+64+15+25+65+96=295mm 5.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 第六章 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校 6.1鎖模力的校核 鎖模力是指注射機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力。注射機鎖模力的校核關(guān)系式為： F≥kpA 式中 F—注射機鎖模力，查塑料模設(shè)計手冊附錄表8得SZ-100/60型注射機的鎖模力為600kN； k—壓力損耗系數(shù)，一般取1.1～1.2； p—型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件p=30MPa; A—塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A=1.456×10-2m2 計算得 kpA=1.2×30×106×1.456×10-2×10-3=524.16kN 故注射機的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。 6.2模具閉合高度的校核 由于SZ-100/60型注射機所允許的模具最小厚度Hmin=200mm,模具最大厚度Hmax=300mm，而計算得模具閉合高度H=295mm,所以模具閉合高度滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。 6.3模具安裝部分的校核 該模具的外形最大部分尺寸為300mm×434mm,SZ-100/60型注射機模板最大安裝尺寸為330 mm×450 mm，故能滿足模具安裝的要求。 6.4模具開模行程的校核 開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距離，用符合S表示。SZ-100/60型注射機的最大開模行程Smax=300mm.為了使塑件成型后能順利脫模，并結(jié)合該模具的雙分型面特點，確定該模具的開模行程S應(yīng)滿足 S＞H1+H2+a+(5～10)=(10+5)+20+42+30=107mm 式中 H1——塑件所用的脫模距離，mm; H2——塑件高度，mm; a——取出澆注系統(tǒng)凝料所必需的長度，mm。 因Smax=300mm＞107mm，故該注射機的開模行程滿足要求。