端蓋一模兩腔注射模設(shè)計-材料成型及控制畢業(yè)論文

華東交通大學理工學院華東交通大學理工學院 InstituteofTechnology. EastChinaJiaotongUniversity 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 GraduationDesign （20112015 年） 題目端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 分院：機電工程分院 專業(yè)：材料成型及控制工程 班級：* 學號：* 學生姓名：* 指導教師：* 起訖日期： 華東交通大學理工學院華東交通大學理工學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性申明畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在導師指導下獨立進 行的研究工作所取得的研究成果。設(shè)計（論文）中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、 圖件、資料，均已在設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，除此之外，本設(shè)計 （論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研 究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識 到本申明的法律后果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名：日期：年月日 畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者完全了解學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計（論文） 的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交設(shè)計（論文）的復(fù)印件 和電子版，允許設(shè)計（論文）被查閱和借閱。本人授權(quán)華東交通大學理工學 院可以將本設(shè)計（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以 采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編畢業(yè)設(shè)計（論文） 。 （保密的畢業(yè)設(shè)計（論文）在解密后適用本授權(quán)書） 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名：指導教師簽名： 簽字日期：年月日簽字日期：年月日 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 1 摘要 本課題主要是研究注射模的設(shè)計，通過對塑料性能的分析，塑件產(chǎn)品的工藝性分析， 來設(shè)計模具的結(jié)構(gòu)，主要包括對塑料制品的工藝性分析、注射機的初選、注射模的結(jié)構(gòu)設(shè) 計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、成型零部件設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計、合模導向機構(gòu)設(shè)計、溫度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計以及結(jié)構(gòu)零件的尺寸設(shè)計，并對相應(yīng)參數(shù)進行校核，最終能夠熟練的利用 AutoCAD 把模具的裝配圖和零件圖畫出來。 本文論述的端蓋一模兩腔注射模設(shè)計，這里采用一模兩腔注射模設(shè)計，符合現(xiàn)在一模 多腔的流行趨勢，具有典型的代表性，效率高，自動化程度高，采用側(cè)澆口澆注，保證端 蓋的精度，脫模時，端蓋留在動模的一側(cè)，利用頂料桿將其推出。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：注射模；一模兩腔；效率高；自動化 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 2 Abstract This subject mainly research the design of the injection mould, by analyzing the performance of plastic, plastic product manufacturability analysis, to design the mould structure, mainly including the analysis of technology for plastic products, primary injection machine, injection mould structure design, the design of gating system, molding parts design, launch mechanism design, mold design of steering mechanism design, temperature control system and the size of the structure parts design, and the corresponding parameters, finally able to skillfully use AutoCAD to mold assembly drawing and parts drawing. This paper discusses the end cover of one module and two cavities injection mould design, here with one module and two cavities injection mould design, conform to the popular trend of a multi-cavity mould now, as the typical representative, a high degree of automation, adopt side sprue gating, ensure the accuracy of end cover, demoulding, end cover to stay in the side of the dynamic model, using the lifter rod to launch it. KeyKey wordswords: Injection mould; One module and two cavities; High efficiency; automation 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 3 目錄 中文摘要中文摘要1 英文摘要英文摘要2 目目錄錄3 引引言言1 1 1 塑料制品的工藝性塑料制品的工藝性1 1.1 塑料結(jié)構(gòu)方面的工藝性分析1 1.1.1 聚氯乙烯塑料的主要技術(shù)指標 2 1.1.2 聚氯乙烯的注射成型工藝參數(shù) 2 1.2 尺寸精度的工藝性分析2 1.3 脫模斜度與收縮率方面3 2 2 注射機的初選注射機的初選4 2.1 注射機的選擇依據(jù)4 2.2 初選注射機的參數(shù)5 2.3 注射模的標準模架5 2.4 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核6 2.4.1 最大注射量的校核 6 2.4.2 最大注射壓力的校核 6 2.4.3 鎖模力的校核7 2.4.4 對注塑機有關(guān)安裝尺寸的校核 7 2.5 開模行程的校核7 3 3 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 3.1 型腔數(shù)目的確定 9 3.2 型腔的布置 9 3.3 分型面的選擇 10 3.3.1 分型面的確定 10 3.3.2 分型面的設(shè)計 10 4 4澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計12 4.1 澆注系統(tǒng)的作用12 4.2 澆注系統(tǒng)的組成12 4.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則12 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 4 4.4 主流道的設(shè)計13 4.5 分流道的設(shè)計13 4.6 澆口的設(shè)計14 4.6.1 澆口的選擇14 4.6.2 澆口位置選擇15 4.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計16 5 5 成型零部件設(shè)計成型零部件設(shè)計17 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計17 5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計17 5.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計17 5.2 成型零件的尺寸計算18 5.3 型腔和底板的強度及剛度計算20 6 6 推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)的設(shè)計21 6.1 推出機構(gòu)的組成 21 6.1.1 推桿的設(shè)計 21 6.1.2 推桿位置的設(shè)置 21 7 7 合模導向機構(gòu)設(shè)計合模導向機構(gòu)設(shè)計22 7.1 導柱的設(shè)計 22 7.2 導柱的配合22 8 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 23 8.1 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計23 9 9 結(jié)構(gòu)零件的尺寸設(shè)計結(jié)構(gòu)零件的尺寸設(shè)計24 9.1 結(jié)構(gòu)零件的尺寸24 結(jié)結(jié)論論 25 參考文獻參考文獻 26 附附錄錄 27 后后記記 31 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 1 引言 注射模可以成型除氟塑料以外的熱塑性塑料及部分熱固性塑料，因為它容易實現(xiàn)自 動化，且能夠成型復(fù)雜的塑件，所以廣泛應(yīng)用于各種塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)品占目前塑 料制件生產(chǎn)的 30%左右，美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ，日本把模具譽 為“進入富裕社會的原動力” ，由此可見模具工業(yè)很重要。因此，也就有開發(fā)和研究注射 模的意義。 模具生產(chǎn)是生產(chǎn)產(chǎn)品的主要技術(shù)之一，被稱之為“工業(yè)之基石” 。塑料模是模具的子 模，占 35%40%。隨著我國工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，塑件的產(chǎn)品種類及數(shù)量曾指數(shù)增長趨 勢，在工業(yè)領(lǐng)域的地位越來越重要。而且塑料產(chǎn)品具有耐老化、耐沖擊，環(huán)保健康，生產(chǎn) 效率高，經(jīng)濟利潤大等優(yōu)勢，所以塑料模具的設(shè)計具有很重大的意義。此次的畢業(yè)設(shè)計對 于本專業(yè)知識的學習和 Auto-CAD、Pro/E 和 UG 等二維三維軟件制圖的學習是一次綜合性 的鍛煉，能為日后從事本專業(yè)的工作打下一定的基礎(chǔ)。 模具在產(chǎn)品的設(shè)計創(chuàng)新、研發(fā)方面，運用的越來越多。在工業(yè)制造中，模具產(chǎn)出的產(chǎn) 品質(zhì)量與國家制造水準相當。 目前，全球模具產(chǎn)品份額中，中國與其他先進的制造型國家相比，如德國、日本、法 國等國家存在很大的差距。中國加入 WTO 以來，在電子通信，汽車和家電等相關(guān)產(chǎn)業(yè)飛速 發(fā)展。這些領(lǐng)域的 80%以上都要用到模具。以上海、浙江和深圳沿海一帶的模具技術(shù)發(fā)展 最為先進，區(qū)域條件優(yōu)越，有良好的制造業(yè)扶持政策和廣闊的市場領(lǐng)域。 主要設(shè)計過程如下：1.設(shè)計準備；2.塑件成型工藝分析；3.確定澆注系統(tǒng)和選擇分型 面；4.塑料模具設(shè)計方案的確定；5.主要零部件的設(shè)計計算；6.完成裝配工作圖；7.繪制 零件工作圖；8.編寫設(shè)計計算說明書；9.設(shè)計總結(jié)及答辯。 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 1 1 塑料制品的工藝性 1.1 塑料結(jié)構(gòu)方面的工藝性分析塑料結(jié)構(gòu)方面的工藝性分析 產(chǎn)品立體圖 圖 1-1腔內(nèi)產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)凝料圖 如圖所示制件零件圖，材料：PVC,聚氯乙烯,比重;1.4.成型收縮率:0.6-1%，厚度： 2mm，生產(chǎn)量為 100 萬件/年，試設(shè)計與制造出該注塑模具。 聚氯乙烯樹脂是一種熱塑性塑料，它的樹脂是白色，聚氯乙烯不易燃燒，離火就會熄 滅，所以，純聚氯乙烯樹脂只有添加一些添加劑之后才能成為塑料。由于聚氯乙烯樹脂原 料來源豐富，是世界產(chǎn)量排名第二的塑料、又因為價格低廉，有較好的抗拉、抗壓、抗沖 擊以及抗彎等性能，所以制作出的產(chǎn)品性能優(yōu)良。分析圖 1-1 中塑料件圖，端蓋的形狀簡 單，且壁厚均勻，側(cè)壁沒有孔，質(zhì)量要求并不高，成型起來也就不那么困難，可以進行大 批量生產(chǎn)。 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 2 1.1.1 聚氯乙烯塑料的主要技術(shù)指標聚氯乙烯塑料的主要技術(shù)指標 表 1-1 PVC 塑料的主要技術(shù)指標 1.1.2 聚氯乙烯的注射成型工藝參數(shù)聚氯乙烯的注射成型工藝參數(shù) 表 1-2 聚氯乙烯的注射成型工藝參數(shù) 注射機類型螺桿式 預(yù)熱和干燥溫度 t/7090 時間/h46 料筒溫度 t/前段160170 中段165180 后段170190 模具溫度 t/3060 注射壓力/MPa80130 成型時間/s注射時間1560 高壓時間05 冷卻時間1560 總周期40130 1.2 尺寸精度的工藝性分析尺寸精度的工藝性分析 查該塑料PVC產(chǎn)品所能達到的尺寸精度為4級、5級、6級共三個等級，由于對端蓋塑料 產(chǎn)品的尺寸精度不高，因此我這里選擇5級精度。如下圖標注 圖 1-2 按 5 級精度標注圖 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 3 1.3 脫模斜度與收縮率方面脫模斜度與收縮率方面 端蓋上應(yīng)具有足夠和盡可能大的脫模斜度，以便順利脫模。由于端蓋未設(shè)計斜度，相 關(guān)標注按書上確定。在開模的時候，端蓋的里面采用斜度為 0.5的脫模斜度，而端蓋外 采用脫模斜度斜度為 1，這樣是為了讓端蓋留在動模一側(cè)，以便脫模。由表 1-1 可知聚 氯乙烯的收縮率為 0.6%1.0%，根據(jù)要求，計算公式如下： 2 minmax SS Scp %8 . 0 2 %6 . 0%0 . 1 cp S 計算出聚氯乙烯的平均收縮率是 0.8% 圖 1-3 脫模斜度 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 4 2 注射機的初選 2.1 注射機的選擇依據(jù)注射機的選擇依據(jù) 模具設(shè)計時，模具的機構(gòu)應(yīng)當由塑件的結(jié)構(gòu)特點來確定，模具的結(jié)構(gòu)與注射機又有著 很大的聯(lián)系，必須知道注射機的最大注射壓力、最大成型面積、開模最大行程等參數(shù)，以 便保證設(shè)計的模具與之相匹配，如果不匹配的話，注射的過程也就無法進行。 圖 2-1 proe 計算分析圖 根據(jù) proe 的分析計算可知注射體積為 3.63 cm 3，質(zhì)量為 5.08g,算出端蓋和凝料 投影面積在分型上是 820 mm 2，因高壓聚氯乙烯熔體平均壓力一般是 2040Mpa/mm2 ，脹開 力的計算： F=PS=40*820 F=32800N=32.8kN 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 5 公式：S 為投影面積； P 為高壓聚氯乙烯熔體的平均壓力，這里取 40Mpa/mm 2。 由于脹開力應(yīng)小于或等于注射機鎖模力的 80% 算出鎖模力應(yīng)當要大于或等于 41kN 2.2 初選注射機的參數(shù)初選注射機的參數(shù) 表 2-1注射機的參數(shù) 2.3 注射模的標準模架注射模的標準模架 根據(jù)中小型模架的規(guī)格依照品種，長寬比例選用 100100 的模架 型號XS-X-60 公稱注射量/Cm 3 60 螺桿(柱塞)直徑/38 注射壓力/Mpa122 注射行程/170 注射時間/s2.9 鎖模力/kN500 最大成型面積/Cm 3 130 模板最大行程/180 模具最大厚度/200 模具最小厚度/70 拉桿空間/190300 模板尺寸/330440 鎖模方式液壓-機械 機器外形尺寸/m 3 3.610.851.55 機器重量/kg2000 模具定位孔徑/mm55 +0.06 噴嘴球徑/mmR12 噴嘴孔徑/mm4 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 6 A 板尺寸A 板是定模板，因為要在模板上開設(shè)冷卻管道，考慮到端蓋的高度為 10 mm，而且還因此需要留出一定的底板厚度，故初定 A 板為 20mm。 B 板尺寸B 板是動模板，考慮要安裝冷卻管道，有一定厚度，這里取 16mm C 板（墊板）尺寸墊板=推桿固定板厚度+推板厚度+推出行程+(510)mm =8+8+8+（510）=2934mm 初步選定 C 板尺寸為 30mm。 根據(jù)這個幾個厚度參數(shù)，可以選擇合適模架，得出模具厚度。 定模板厚度:A=20mm 動模板厚度:B=16mm 墊塊厚度:C=30mm 模具厚度：H=25+A+B+C=（25+20+16+30）=91mm 2.4 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 2.4.1 最大注射量的校核最大注射量的校核 在實際生產(chǎn)當中，設(shè)計注射模時，總的注射塑料量應(yīng)當小于或等于注塑機的額定注射 量的 80。 注射量以容積表示: V0.8V機 式中V 為兩個端蓋和澆注系統(tǒng)凝料的體積(cm3)； V機為注射機的額定注射量(cm3)； 通過圖 2-1 中 proe 分析計算得出端蓋和澆注系統(tǒng)的體積 V=3.6 cm3， V 機=60 cm3 3.6 cm348 cm3 符合要求 2.4.2 最大注射壓力的校核最大注射壓力的校核 單位面積上，注射壓力為注射機施于塑料熔體的壓力。設(shè)計模具時，成型塑件的注射 壓力應(yīng)當小于注塑機的公稱注射壓力： P注P公 式中P注為成型端蓋的注射壓力(Mpa)； P公為注射壓力(Mpa)。 通過 proe 分析計算投影面積 S=0.082 m2 查新編塑料模具設(shè)計手冊知平均壓力為 24.5Mpa, P注=24.5*0.082=2.009 MpaP公=122 Mpa 符合要求 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 7 2.4.3 鎖模力的校核鎖模力的校核 在注射過程中，雖然在澆注過程中會損失壓力，但聚氯乙烯熔體進入模具型腔時壓力 還是很大的，會產(chǎn)生一個很大的推力。為了保證動、定模結(jié)合緊密，不會溢料，鎖模力要 相當大。所以注射機額定的鎖模力應(yīng)當大于漲開的力，即： FK p A 式中F 為額定的鎖模力（噸） ； A 為投影面積（cm2） ； P 為模腔內(nèi)的壓力（kg/cm2） ； K安全系數(shù)，常取 1.1-1.2。 由表 2-1 可知額定的鎖模力 F=500；這里取 K=1.2，代入式中得 5001.2*24.5*8.2=241.08 符合要求 2.4.4 對注塑機有關(guān)安裝尺寸的校核對注塑機有關(guān)安裝尺寸的校核 （1）確保模具安裝后料筒和主流道同軸、噴嘴中心線和主流道同軸，澆口套小端孔徑 d 與噴嘴孔徑 d0、噴嘴前端球面半徑 R 與澆口套球面 R0的正確關(guān)系為： d=d0+(0.51)mmR=R0+(12)mm 由于 d0=4mm ，R0=12mm，而 d=4.5mm，R=13mm 所以符合要求 （2）注塑機拉桿間距與模具模板尺寸的關(guān)系應(yīng)當滿足： 模具長模具寬拉桿面積 已知模板尺寸為 100100，而拉桿 190300 由于 100190；100300,所以滿足尺寸要求 （3）注塑機允許模具厚度與模具閉合厚度應(yīng)當滿足關(guān)系： HminHHmax 式中，H 是模具閉合高度 Hmax 是允許安裝的模具最大高度， Hmin 是允許安裝的模具最小高度。 由表 3 可知 Hmin=70mm，Hmax=200mm，模具厚度 H=91mm 70mm91mm200mm 符合要求 2.5 開模行程的校核開模行程的校核 為保證能夠順利取出端蓋，必須對開模行程進行校核，這里選用單分型面注射模，開 模行程應(yīng)滿足如下關(guān)系： SH1+H2+(510)mm 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 8 式中H1是端蓋被頂出距離（mm） ； H2是端蓋高度（mm） S 是注射機的開模行程（mm） ； 180mm32+(510)mm，滿足要求 圖 2-2 單分型面注射模開模行程 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 9 3 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定 按型腔數(shù)目來分，模具分為單型腔和多型腔兩種。 單型腔模具，有成型塑件精度高，而模具制造成本低的優(yōu)點， ，而且模具結(jié)構(gòu)簡單， 成形零件所用的時間短，工藝參數(shù)容易控制。但是單型腔模具成型的塑件為單個塑件，所 以成型效率低，但能夠成型尺寸較大、精度較高的小批量塑件，也可適用于生產(chǎn)一些試產(chǎn) 的塑件。 多型腔模具，有著成本低、而且生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，但缺點就是模具制造需要很高的 成本，而且模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所成形的塑件精度低，難以控制工藝參數(shù)。主要適合于長期生 產(chǎn)，而且批量大的塑件。 對比以上兩者，結(jié)合產(chǎn)品的要求，我選擇多型腔模具，從經(jīng)濟性、鎖模力、塑件精和 注射量，以及題目中所給出的腔內(nèi)產(chǎn)品與澆注系統(tǒng)凝料圖，選擇兩型腔模具。 3.2 型腔的布置型腔的布置 在型腔布置位置時，考慮方案有以下兩種： 方案一： 方案二： 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 10 布置型腔時應(yīng)當考慮型腔排列宜緊湊，既可以減輕模具的質(zhì)量，以節(jié)約鋼材，還可以 節(jié)約成本。圓形排列平衡好，加工困難，直線排列加工容易，為了保證端蓋的精度，在布 置時應(yīng)考慮留有一定長度的分流道長度。為了防止受力不均，澆應(yīng)對稱開設(shè)澆口和型腔。 根據(jù)上面的要求，綜合比較，這里選用方案一。 3.3 分型面的選擇分型面的選擇 3.3.1 分型面的確定分型面的確定 為了有利于端蓋的脫模和模具的制造，設(shè)計注射模的分型面當應(yīng)盡可能簡單， 。按分 型面的位置及形狀來分，可將分型面分為五種，分別為階梯分型面、平直分型面等。根據(jù) 端蓋的形狀，這里選擇分型面為平直的。 3.3.2 分型面的設(shè)計分型面的設(shè)計 根據(jù)選擇的分型面類型，設(shè)計方案有以下兩種： 方案一： 方案二： 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 11 設(shè)計模具的重要環(huán)節(jié)有分型面的設(shè)計，根據(jù)端蓋的精度要求，充型排氣，形狀特點， 推出方式等各種因素來確定分型方案， 通過結(jié)合端蓋對比分析， 選擇最恰當?shù)哪且粋€方案。 選擇分型面的時候應(yīng)當考慮端蓋的外觀要求，為了保證端蓋的的精度要求，最好應(yīng)當把同 軸度要求的部分放置在模具的同一側(cè)。在選擇分型面的時候還應(yīng)考慮模具的制造，要求模 具制造更加簡單，為了端蓋順利脫模，在選擇分型面時應(yīng)當盡量讓端蓋留在動模上。為了 保證端蓋能順利取出，應(yīng)選在端蓋的外形最大的地方。為了端蓋順利脫模，在選擇分型面 時應(yīng)盡可能使端蓋留在動模一側(cè)， ，為了讓氣體順利的排出，讓分型面使塑料熔體的料流 末端應(yīng)盡可能的重合。端蓋在分型面上投影面積越大，所用的設(shè)備也就會越大，同時也就 需要越大的鎖模力。 綜合以上設(shè)計原則，考慮這些因素，我選擇方案一。 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 12 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.1 澆注系統(tǒng)的作用澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)的作用是：將注射機機頭噴出的熔體平穩(wěn)地引入型腔，保證塑料熔體充滿型 腔，使氣體順利的從型腔內(nèi)排出，從而獲得飽滿、完整的端蓋。 因此可知，要獲得一個優(yōu)良的端蓋，關(guān)鍵是要正確的設(shè)計澆注系統(tǒng)和保證注射成型的 過程能夠順利進行。 在澆注系統(tǒng)中，主要分為普通和熱流道兩種澆注系統(tǒng)。這里選擇普通澆注系統(tǒng)。 4.2 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)主要由圖 4-1 中四個部分組成， 它們分別為主流道、 分流道、 澆口和冷料穴。 圖 4-1 澆注系統(tǒng)的組成 4.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)當保證端蓋的外表美觀，滿足端蓋的精度 要求，根據(jù)型腔數(shù)量來對澆注系統(tǒng)進行設(shè)計。如何儲存冷料也是在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 13 的，因為噴嘴端部的冷料可能會影響端蓋質(zhì)量；為了達到端蓋質(zhì)量要求，澆注系統(tǒng)應(yīng)符合 塑料性能。生產(chǎn)時不僅要考慮成型質(zhì)量，也要考慮成型效率，同時也應(yīng)當要減少澆注系統(tǒng) 凝料的損耗。選擇分型面時，為保證正常成形，應(yīng)當根據(jù)端蓋大小、壁厚、形狀、技術(shù)要 求等因素結(jié)合考慮，同時還應(yīng)當防止型芯受力不均勻，導致模具容易損壞，也采取相應(yīng)的 措施或留有修整的余地來面應(yīng)對質(zhì)量可能產(chǎn)生的問題，把損失降到最低。 4.4 主流道的設(shè)計主流道的設(shè)計 圖 4-2 主流道襯套 因為主流道需要與高溫聚氯乙烯熔體頻繁相碰， 磨損較大， 因此需要設(shè)置主流道襯套。 已知注射機的噴嘴兩個參數(shù)如下： 噴嘴球徑 R 為 12mm； 噴嘴孔徑為 4mm。 因此初步選定襯套參數(shù)如下： 小端直徑 d 為 4.5mm； 球面半徑 R 為 13mm。 設(shè)計襯套采用 T8A 制造，讀數(shù) Ra=0.5m 的內(nèi)表面粗超度，采用淬火熱處理至硬度為 55 HRC。其它參數(shù)尺寸如圖 4-2 所示。 4.5 分流道的設(shè)計分流道的設(shè)計 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 14 由于這次設(shè)計的模具為兩個型腔的單型腔澆注系統(tǒng)，所以應(yīng)當設(shè)置分流道。常用的分 流道截面形式主要有五種形式，分別為圓形、梯形、U 形、半圓形和矩形，如圖 4-3 所示。 圖 4-3 分流道截面形狀 在不同截面分流道中，雖然比表面積最小的是圓形，但由于需要在兩側(cè)開設(shè)，因此在 制造時一定要使模板上兩個半圓截面形狀對中吻合，但這個很難加工，很難保證同軸度； 梯形和 U 形截面分流道在流道中損失壓力和損失熱量均不大，而且對這個加工起來也比較 容易；分流道截面為半圓形的加工不難，不需要考慮對中吻合，而且其表面積相對分流道 為梯形和 U 形截面來說稍微大點，因此在設(shè)計中較多采用；分流道截面為矩形因有很大的 流動阻力和比表面積，所以這種設(shè)計很少考慮。同時分型面的截面的尺寸應(yīng)當根據(jù)聚氯乙 烯的性質(zhì)、成型工藝條件、流道的長度等因素來確定。確定分流道的直徑一般用下述經(jīng)驗 公式： 式中：b分流道的當量直徑（mm） m塑件的質(zhì)量（g） L分流道的長度（mm） 上式適用于質(zhì)量小于 200g 的塑件，壁厚小于 3.2mm 的塑件產(chǎn)品，而且分流道直徑 b 有限制，只能在 3.2mm 到 9.5mm 之間。 通過比較以上幾種分流道截面的優(yōu)缺點，以及根據(jù)塑件的性質(zhì)，我這選擇半圓形截面 分流道，開設(shè)在定模板的一側(cè)，確定分流道直徑為 6mm，長度為 11mm。 4.6 澆口的設(shè)計澆口的設(shè)計 常見的澆口截面形狀有矩形和圓形。由于矩形和圓形澆口截面的尺寸精度不難保證， 矩形截面澆口也因此用得非常廣泛。 4.6.1 澆口的選擇澆口的選擇 澆口也稱進料口，有多種形式，主要形式有以下幾種： 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 15 直接澆口是塑料熔體通過主流道進入模具型腔，有利于排氣，行程短等優(yōu)點。由于模 具結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，所以廣泛應(yīng)用，但由于澆口去除難，而且會在澆口處留下痕跡。直接 澆口的模具只適用于單型腔的模具。 側(cè)澆口是從端蓋的里面或外面邊緣進料。由于充模時的澆口封閉時間和剪切速率調(diào)整 方便，不僅如此，而且由于澆口截面小，去除澆口較容易，而且還不留下明顯痕接，正由 于這些優(yōu)點，因而這種澆口形式被廣泛的采用。 點澆口是直接澆口的特殊形式。它尺寸相對來說較小，點澆口具有在去除澆口后，端 蓋上不會留下澆口痕跡，可以自動拉斷澆口的優(yōu)點。但是它的缺點是有很大的變形，端蓋 制品收縮大。而且模具只有設(shè)計成雙分型面模具，才能順利的把流道凝料脫出，這樣增加 了模具成本。 環(huán)形澆口是采用從四周進料方式。環(huán)形澆口的優(yōu)點有在模具型腔中的空氣容易排出， 熔體流動狀態(tài)好，避免大多數(shù)的熔接痕。但這種澆口澆注系統(tǒng)具有澆口痕跡明顯、耗材多 等缺點。 通過對比上各種澆口的優(yōu)缺點，這里選擇側(cè)澆口。 4.6.2 澆口位置選擇澆口位置選擇 根據(jù)側(cè)澆口的位置，考慮方案有以下三種： 方案一： 方案二： 方案三： 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 16 對于側(cè)澆口位置的選擇應(yīng)當防止避免端蓋制品產(chǎn)生熔接痕，避免端蓋上產(chǎn)生缺陷。澆 口位置應(yīng)設(shè)在便于熔體流動，而且熔體流動時損失的能量盡量小的部位，還有應(yīng)當要有利 于排出氣體，最后還應(yīng)考慮選擇澆口的位置對獲得取向影響。 根據(jù)以上要求，我們這里選擇矩形截面澆口，設(shè)計澆口的主要參數(shù)如下: 澆口厚度 a 為 1mm； 寬度為 3mm； 長度為 2.06mm 4.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計排氣系統(tǒng)的設(shè)計 型腔內(nèi)氣體不僅會導致注射壓力過大，而且還會導致成型不飽模，導致產(chǎn)品尺寸、精 度不合格，引起熔體燒灼。所以必須要考慮模具的排氣問題。排氣的方式有兩種，一種是 開設(shè)排氣槽排氣，另外一種是利用模具零件配合間隙排氣。這里是小型模具，所以采用間 隙排氣，取值為 0.0030.005。 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 17 5 成型零部件設(shè)計 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是用來成型端蓋的外表面的模具，有組合式和整體式兩種。 整體式凹模主要用于成型形狀簡單，體積小的的產(chǎn)品，考慮到這里用來成型的端蓋較 小，而且結(jié)構(gòu)簡單，所以這里選用整體式凹模，結(jié)構(gòu)如圖 5-1 所示 圖 5-1 凹模整體式結(jié)構(gòu)圖 5.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模和凹模一樣，也有以上兩種結(jié)構(gòu)形式。 整體式凸模結(jié)構(gòu)牢固，不容易發(fā)生變形，也不會使端蓋產(chǎn)生拼接線痕跡。但有浪費材 料多的缺點，而且加工不便，熱處理也不方便。主要用于單型腔模具中、小型模具或工藝 試驗?zāi)＞摺?組合式多用于小型塑件多型腔模具成型，不僅加工方便，而且拆裝方便，容易保證端 蓋的形狀和尺寸精度。 考慮到是一模兩腔，需要兩個型芯，所以選擇凸模為組合式。如圖 5-2 所示 圖 5-2 凹模組合式結(jié)構(gòu)圖 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 18 5.2 成型零件的尺寸計算成型零件的尺寸計算 影響端蓋尺寸精度的因素很多，主要有端蓋材料性能、模具制造和裝配、模具的磨損 以及端蓋結(jié)構(gòu)和成型工藝過程等這些因素，其中端蓋原材料是影響端蓋的收縮率的主要因 素。 端蓋成型后的收收縮率很難準確的確定的，因為它和很多因素有關(guān)，像端蓋的形狀， 端蓋的種類等，與這些因素都密切有關(guān)。 在使用過程中，模具受到各種摩擦因素影響，模具成型尺寸發(fā)生變化。如果是生產(chǎn)批 量小，模具的磨損量取小值，甚至可以不考慮磨損量；如果是大批量生產(chǎn)，應(yīng)當取大值。 模具成型零件的制造精度影響端蓋尺寸精度，成正比的關(guān)系。一般模具成型零件工作 尺寸制造公差Z取端蓋公差的 1/3，即Z=/3。 （1）型腔方面的尺寸計算 型腔的徑向尺寸 z cpssm SLLL 0 ) 4 3 -( 28. 0 3 1 0 )28. 0 4 3 -008. 088.1988.19( m L 09. 0 0 83.19 m L 型腔的深度尺寸 z cpssm SHHH 0 ) 3 2 -( 2 . 0 3 1 0 )2 . 0 3 2 -008. 094. 994. 9( m H 07. 0 0 89. 9 m H （2）型芯方面的尺寸計算 型芯的徑向尺寸 0 - ) 4 3 ( z cpssm Slll 0 26. 0 3 1 - 26. 0 4 3 008. 088.1588.15( ） m l 0 09. 0- 2 .16 m l 型芯的高度尺寸 0 - ) 3 2 ( z cpssm Shhh 0 2 . 0 3 1 - )2 . 0 3 2 008. 094. 794. 7( m h 0 07. 0- 13. 8 m h 表 5-1 成型零件尺寸的計算 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 19 如圖 5-3 為型腔、型芯在端蓋處于熔體狀態(tài)時的尺寸 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 20 5.35.3 型腔和底板的強度及剛度計算型腔和底板的強度及剛度計算 這里采用整體式，由于零件為圓形，這里根據(jù)圓形凹模進行計算 圖 5-4圓形整體式凹模圖 （1）強度計算 側(cè)壁 )1 2 ( p rS 強 底板 2 3 pr h 強 （2）剛度計算 側(cè)壁 1 ) 1( ) 1( rp Ee rp Ee rS 許 許 剛 底板 3 4 1758. 0 許 剛 Ee pr h 計算出尺寸均符合要求 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 21 6 推出機構(gòu)的設(shè)計 6.1 推出機構(gòu)的組成推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)是推出端蓋制品及注射時的凝料的機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作是通過液壓缸或注 塑機上的頂桿來完成的。推出機構(gòu)主要由三部分組成，分別是推桿固定板、推桿和推板。 6.1.1 推桿的設(shè)計推桿的設(shè)計 考慮到推桿的結(jié)構(gòu)簡單，這里選擇截面為圓形的推桿，在推壓端蓋的邊緣時，設(shè)計推 桿時應(yīng)盡可能采用直徑較大的推桿，以便增加推桿與端蓋的接觸面積。 6.1.2 推桿位置的設(shè)置推桿位置的設(shè)置 為了避免推桿由于推桿孔的磨損而把型芯側(cè)壁擦傷， 所以推桿的邊緣應(yīng)與型芯側(cè)壁 相隔 0.10.15mm，為了避免在端蓋上留下一個凸臺影響端蓋的使用，應(yīng)使推桿的端面和 凸面齊平或者比凸模平面低 0.050.1mm。 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 22 7 合模導向機構(gòu)設(shè)計 7.17.1 導柱的設(shè)計導柱的設(shè)計 導柱與凹模的孔之間采用 H7/k6 的過渡配合，導柱與導向孔之間的配合為 H7/H7，設(shè) 置導柱的表面粗糙度在固定配合部分為 0.8,在滑動配合部分為 0.4,在非配合處為 3.2。 7.27.2 導柱的配合導柱的配合 這里為了節(jié)約成本，不使用導套，讓導向孔與導柱直接接觸配合。導柱的安放位置如 下圖。 圖 7-1 導柱的配合方式 華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計 23 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 8.18.1 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 模具溫度必須低于模具內(nèi)熔融樹脂的溫度， 熔融樹脂才能固化， 由于樹脂本身的性能， 所以不同的塑料要求對應(yīng)不同的模具溫度。由于 PVC 材料的熔點為 160212，而模具 溫度為 3060，所以必須要有冷卻系統(tǒng)。 冷卻系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)當根據(jù)冷卻水道與型腔之間的距離盡可能的一樣，以及冷卻水道孔徑 應(yīng)當越大越好， 而且冷卻水道數(shù)量越多越好， 應(yīng)避開端蓋產(chǎn)生熔接痕等這些原則進行設(shè)計。 設(shè)計如圖 8-1 所示 圖 8-1 冷卻水道的布置 夏萬林：端蓋一模兩腔注射模設(shè)計 24 9 結(jié)