毕业设计（论文）-风扇调速器上盖注射模设计（全套图纸）.doc

摘要本塑件是风扇调速器上盖，为盒类结构，较为简单。内表面为哑光，生产批量大，为了保证生产批量，提高生产效率以及降低生产成本，采用一模两腔成型结构。该模具的设计特点是：为了满足中小型塑件的成型要求，采用了侧浇口浇注系统、一模两腔的结构，为了保证塑件的质量，两腔均衡地布置在两侧。采用一次分型，一次推出推杆推出机构，使模具结构得到简化。利用Pro/E、AutoCAD等计算机辅助设计软件对塑件进行三维建模，初步模具设计，以及绘画装配图和零件图，简化了模具设计的过程。关键词：风扇调速器、模具设计、侧浇口、一模两腔全套图纸加153893706IIIAbstract This plastic part is fan governor cover, structure, relatively simple. The inner surface of matte, mass production, in order to ensure production volume, improve production efficiency and reduce production cost, using a mold two cavity forming structure. The mold design features: In order to meet the needs of medium-sized plastic molding, using a side gate gating system, one mold two cavity structure, in order to guarantee the quality of plastic parts, the two cavity balanced layout on both sides. Using one type, a push rod pushing mechanism, make the mold structure be simplified.Using Pro/E, AutoCAD computer aided design software in plastic parts for 3D modeling, preliminary mold design and draw the assembly drawing and parts drawing, simplifies the process of mold design.Keywords: fan governor mold design side gate a mold two cavity目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1引言11.2风扇调速器上盖注塑模具设计的意义21.3风扇调速器上盖注塑模具设计的特点2第二章 塑件成型工艺性分析32.1塑件的分析32.1.1外形尺寸32.1.2精度等级32.1.3脱模斜度32.2材料的选择42.3PP的性能分析42.3.1成型性能42.3.2使用性能42.3.3主要用途52.4PP的注射成型工艺过程及工艺参数52.4.1注射成型过程52.4.2注射工艺参数5第三章 模具结构形式和注射机型号的拟定73.1分型面的确定73.1.1分型面的定义73.1.2分型面位置的确定73.2模具结构形式的确定83.2.1型腔数量的确定83.2.2型腔排列形式的确定83.2.3模具结构形式的确定83.3注射机的选用原则83.4注射机的选择93.4.1注射量的计算93.4.2浇注系统凝料体积的初步计算93.4.3选择注射机93.5注射机的相关参数的校核93.5.1注射压力校核93.5.2锁模力校核10第四章 浇注系统的设计114.1主流道的设计114.1.1主流道尺寸114.1.2主流道的凝料体积114.1.3主流道当量半径114.2分流道的设计124.2.1分流道的布置形式124.2.2分流道的长度124.2.3分流道的当量直径134.2.4分流道截面形状134.2.5分流道截面尺寸134.2.6凝料体积134.2.7校核剪切速率144.2.8分流道的表面粗糙度和脱模斜度144.3浇口的设计144.3.1侧浇口尺寸的确定154.4主流道剪切速率的校核164.4.1主流道的体积流量164.4.2主流道的剪切速率164.5冷料穴的设计16第五章 成型零件的设计及模具相关计算175.1成型零件的结构设计175.1.1凹模的结构设计175.1.2凸模的结构设计185.2成型零件钢材的选用195.3成型零件工作尺寸的计算195.3.1凹模径向尺寸的计算205.3.2凹模深度尺寸的计算205.3.3型芯径向尺寸的计算205.3.4型芯高度尺寸的计算215.4成型零件尺寸及动模板底部厚度的计算215.4.1凹模侧壁厚度的计算215.4.2动模板底部厚度的计算225.5模架的选取225.5.1各模板尺寸的确定235.5.2模架各尺寸的校核235.6排气系统的设计235.7脱模推出机构的设计245.7.1脱模机构的设计原则245.7.2推出方式的确定245.7.3脱模力的计算245.7.4推杆的直径及数量255.8冷却系统的设计265.8.1冷却系统的计算265.9导向结构的设计27结 论28致 谢29参考文献29附件一30第一章 绪论1.1引言模具是工业生产的重要基础装备，是高新技术产业的一个组成部分，用模具生产的产品价值往往是模具自身价值的几十倍到上百倍。模具技术涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用，是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，是冶金、材料、理化、计量、摩擦与润滑、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何加工制造方法所不及的。由此可见，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。当前，我国的模具工业正处于从传统作业模式向现代化生产进行跨越的关键阶段，认清我国模具工业的发展现状与现代模具技术发展趋势必将有利于寻求适合我国国情的模具工业发展思路。所谓模具，是用来限定生产对象的形状和尺寸的装置。也就是说，模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。 冲压模有模柄、卸料板、定位销等零件构成；注塑模有推杆、拉料杆、浇口套等零件构成；还有一种比较少听说的模具叫PU模（PU即聚氨酯），属于压缩模具的一种，结构比较简单，只有上下模和锁紧装置。模具种类还有合金模具、钣金模具、铸造模具、锻造模具、挤出模具等等。当然，这些只是工业上所用到的模具，但是在别的领域里也有模具的存在。像每年中秋节都少不了的月饼，它的外形是用模具做出来的。注塑成型是制造塑件产品的一种比较常用的方法，用途是众多方法中最为广泛的。而本课题所所涉及到的成型方法正是这注塑成型。现今加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展，这些技术包括：微型注塑、高填充复合注塑、水辅注塑、混合使用各种特别注塑成型工艺、泡沫注塑、模具技术、仿真技术等。就目前模具工业情况来看，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。1.2风扇调速器上盖注塑模具设计的意义随着社会的发展和科技的不断进步，空调的出现使得电风扇的作用有点鸡肋，再加上空调的价格不断电的跳水，基本上已经普及开了。很多人认为电风扇产业已经是“夕阳产业”了。但在我国，目前还是发展中国家，空调也只是在比较发达的大城市里普及，在很多经济水平较差的地方还是用不上的，所以电风扇在我国要被淘汰还需要一段比较长的时间，那么本课题就有了研究的意义了。一把电风扇只要匹配了合格的调速器,就能得到满意的调速效果,亦即能根据使用者的需要,调节电风扇的转速。但有些劣质调速器,各档阻抗差异甚微,转速调节很不灵敏,只能当一个开关使用,致使电风扇转速过快。当使用者睡眠以后,随着电网电压的升高,电风扇转速更快,这时就会感到很难受，特别是老、弱、病残者就更吃不消。此时，使用者只能逼于无奈再买一个新的，但在市面上的调速器产品质量良莠不齐，往往钱花了效果还是一样。这里说一下，影响调速器质量的主要原因是里面的电器元件，像线圈、电容等。但是外观还是有一点影响的。所以生产出质量好的调速器上盖也是很有必要的。本设计是一件注塑件产品，在日常生活中经常看到和用到。通过对塑件的分析，包括外形、材料性质、性能等等，结合自己所学的都知识，把该塑件的模具设计出来。本设计涉及到得知识面广泛，而且它的制作工艺流程所牵涉到得内容很多，有分型面的设计，推出方式的设计等等。在模具设计中，还考验到学生收集资料的能力、专业设计软件的应用能力、专业英语的水平、分析问题的能力等等。该课题源于生产实际，要求学生多去动手，了解整个工艺流程、设备结构等，从而培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力。1.3风扇调速器上盖注塑模具设计的特点设计对象为风扇调速器上盖，是普通家用电器配件的一种。在质量上要求表面光滑平整，不允许有飞边、毛刺及其他外观上明显的缺陷，色泽均匀协调，不允许有气泡、划痕、缩孔和裂纹等缺陷。在材料上选用聚丙烯，实现批量生产。模具设计要求考虑到生产成本，而且结构合理、操作简单、动作可靠，并要求模具具有较长使用寿命。根据其外形及使用对象和生产成本，采用注塑模注射成型。从塑料注射成型的成型物料、成型设备、成型工艺、成型模具几个方面，进行注射模成型设计。39第二章 塑件成型工艺性分析第二章 塑件成型工艺性分析2.1塑件的分析2.1.1外形尺寸该塑件为风扇调速器上盖，结构较简单，外观要求不高，同时外观尺寸不大，壁厚为1.5mm，适合注射成型，其外形结构如图2-1和图2-2所示。图2-1塑件外表面图 图2-2塑件内表面图2.1.2精度等级由于本设计塑件尺寸没有给出，所得数据皆由自己参考实物设计；又因这塑件尺寸精度要求不高，所以将选用一般精度。现选择4级精度作为精度等级，无公差值者，按8级精度取值。2.1.3脱模斜度由于塑件冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，因此，为了便于脱模，以及防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等现象，在设计时，应该为塑件表面设计出合适的脱模斜度。脱模斜度的大小与其性质、摩擦因数、几何形状、收缩率以及塑件壁厚有关。由查表2-1可知聚丙烯的脱模斜度，由于脱模后塑件要保持在型芯的一边，因此塑件的内表面的脱模斜度要选比外表面大的。现取聚丙烯的脱模斜度为：凹模30，型芯40。表2-1 常用塑件的脱模斜度塑 料 名 称脱 模 斜 度凹 模型 芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛351303040热固性塑料254020502.2材料的选择 风扇调速器是平常百姓家都会出现的一个物品。从物理性质来看，用料一定要有一定的强度，质量轻为宜，表面尽量有有光洁度。从化学性质来看，需要有抗腐蚀性、耐老化，因为这调速器一般安装了就尽量不要多番拆卸下来，这会影响它的工作性能。还有需要耐高温，因为它是包住一个线圈的，在工作时，线圈会发热，如果耐热性不好的会很容易发生意外的。所以综合各方面的信息，最后选择聚丙烯（PP）为塑件的材料。PP的特性有抗腐蚀性、耐高温性、耐老化、表面光洁度极好、价格便宜，真是既经济又实惠。2.3PP的性能分析2.3.1成型性能1.结晶料，吸湿性小，易发生熔体破裂，长期与热金属接触易分解。2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低时方向性明显，低温高压时尤其明显。模具温度低于50摄氏度时，塑件不光滑，易产生熔接不良、留痕；90摄氏度以上易发生翘曲变形。4.塑料壁厚需均匀，避免缺胶、尖角，以防应力集中。2.3.2使用性能PP无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100摄氏度左右使用，具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化，适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。其性能指标见表2-2。表2-2 PP性能指标密度/0.900.91屈服强度/MPa37比体积/1.101.11拉伸强度/MPa3039吸水率(%)0.010.83拉伸弹性模量/GPa1.11.6熔点/170176抗弯强度/MPa4256计算收缩率(%)12抗压强度/MPa3956比热容/1 900弯曲弹性模量/GPa.3主要用途PP主要制品有汽车工业方面的挡泥板、通风管、风扇等，有机械方面的洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等，日用消费品方面的剪草机和喷水器等。2.4PP的注射成型工艺过程及工艺参数2.4.1注射成型过程1.注射前的准备为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，在注射前要进行原料预处理、清洗料桶、预热嵌件和选择脱模剂等准备工作。在PP注射前需要做的准备是检查其色泽、颗粒大小、均匀度。PP的吸湿性较少，一般不需要预热干燥，但为求安全起见，应该要进行干燥。2.注射过程PP原料会在注射机的料筒内被加热、塑化，达到粘流状态后，被挤压通过浇注系统进入到模具型腔里，在型腔里面经过充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段，最后开模由退出系统把塑件推理型芯。3.制件的后处理塑件取出后需要进行去除浇注系统凝料和去毛刺的处理。2.4.2注射工艺参数表2-3 PP注射工艺参数干燥处理温度/80100螺杆转速/r.min-13060时间/h34结构形式突变型料筒温度后部/160180保压压力/5060中部/180200时间/2050前部/200230降温固化时间/1530喷嘴温度/180190成型周期/4090结构直通式模具温度/4080注射压力/70120注射机类型螺杆式时间/15第三章 模具结构形式和注射机型号的拟定第三章 模具结构形式和注射机型号的拟定3.1分型面的确定3.1.1分型面的定义模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面叫做分型面。一般地讲，分型面是模具的定模型腔板与动模型腔板的结合面，具有取出塑件和排气的作用。但是，也存在因注射压力而使之涨开的可能性。分型面的选取是模具设计的最基本和最重要的一环。确定分型面时，应遵循以下原则：1.选取塑件最大水平投影截面做分型面；2.选取在模具开启时，不会影响形成侧向凹凸面的位置、3.选取在模具开启时，塑件可以附在动模一侧的位置、4.选取分型线不明显、易于加工的位置；5.选取平面的或能贯通加工的分型面形状。选择分型面还要考虑到塑件的形状、尺寸和壁厚；塑料性能及填充条件；浇注系统的布局；成型效率及成型操作；排气等。YG o T9Ly8_Mwww.iCA一般在分型面凹模一侧开设一条深 0.010.03mm 宽35 mm的排气槽。亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气。3.1.2分型面位置的确定如图3-1所示，红色线围成的区域就是分型面。图3-1 塑件分型面图3.2模具结构形式的确定3.2.1型腔数量的确定该塑件采用的精度为4级，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。3.2.2型腔排列形式的确定多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图3-2所示。图3-2 型腔分布图3.2.3模具结构形式的确定从以上分析可知，本设计为一模两腔，直线对称排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用推杆推出的推出方式。设计浇注系统时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，从制品的侧面进浇，不影响制品外观，因此，只需一个分型面。在模具结构中有一个侧抽芯机构。3.3注射机的选用原则在模具设计中，注射机的选择是很重要的。正所谓“工欲善其事，必先利其器”，选择正确的注塑机就能生产出质量好的产品。从模具设计的角度考虑，需了解的注射机技术规范的主要项目有：注射机的类型、最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具安装尺寸及开模行程等。3.4注射机的选择3.4.1注射量的计算根据模型的三维造型，利用三维软件直接求得，模型的体积为：模型的质量： （3-1）式中参考表2-3可取0.91gcm-3。3.4.2浇注系统凝料体积的初步计算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，可按塑件体积的0.5倍来估算，估一次注入模具型腔（一模两腔）塑料熔体的总体积为 （3-2）式中，：一副模具所需塑料的体积（cm3）。3.4.3选择注射机根据以上计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量，并结合公式 (3-3)式中，：注射机公称注射量（cm3）。由此，初步选定公称注射量为140cm3，注射机型号为SZ-125/630卧式注射机，其主要技术参数见下表3-1。表3-1 注射机主要技术参数理论注射容量/140移模行程/mm270螺杆直径/mm40最大模具厚度/mm300注射压力/MPa126最小模具厚度/mm150锁模力/kN630喷嘴口孔径/mm4拉杆内间距/mm喷嘴球半径/mm153.5注射机的相关参数的校核3.5.1注射压力校核查表2-4得知PP所需注射压力为70120MPa，这里取=95MPa，该注射机的公称注射压力=126MPa，注射压力安全系数=1.251.4，现取=1.3，则： （3-5）所以，该注射机注射压力合格。3.5.2锁模力校核1.塑件在分型面上的投影面积，则 （3-6）2.浇注系统在分型面上的投影面积，即流到凝料在分型面上的投影面积数值，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。由于本模具流道设计简单，因此流道凝料投影面积取为。3.塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则 （3-7）4.模具型腔内的胀型力 （3-8）是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540MPa。PP有一定的粘度以及塑件有精度要求，故取25MPa。常用塑料注射时型腔的平均压力可见表3-2表3-2 常用塑料注射时型腔的平均压力塑件特点举 例型腔平均压力（MPa）容易成型塑件PE、PP、PS等薄厚均匀的日用品、容器类25一般塑件在模温较高下，成型壁薄容器类30中等粘度塑料及有精度要求的塑件ABS、POM等有精度要求的零件，如壳体等35高粘度塑料及高精度、难充型塑料高精度的机械零件，如齿轮、凸轮等40查表3-1得该注射机的公称锁模力，锁模力安全系数=1.11.2，这里取=1.2，则 （3-9）所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。第四章 烧注系统的设计第四章 浇注系统的设计 所谓浇注系统，是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要浇注系统一般可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。4.1主流道的设计4.1.1主流道尺寸查表3-1可得，喷嘴孔径：d0=4mm；喷嘴球面半径：SR0=15mm。则有：1.在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取L60mm。主流道长度由模板厚度与标准浇口套尺寸决定,由于本设计中定模扳较厚，现暂定L=71mm。2.为了防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处紧密对接，主流道对接处应设计成球半形凹坑，其深度35mm，现取h=4mm；其球面半径SR应比注射机喷嘴头球面半径SR0大12mm，现取SR=16mm；主流道小端直径d应比注射机喷嘴直径d0大0.51mm，以防止主流道口部寄存凝料而影响脱模，现取d=5mm。3.主流道大端直径可用tan=(d-d)/2L求得，求出d=d+2Ltan8.7mm,式中=3。4.1.2主流道的凝料体积 (4-1)4.1.3主流道当量半径 （4-2） 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但综合对上述要求的考虑，本设计将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用T8A、T10A等，现选T8A，热处理淬火表面硬度为5055HRC，其结构图如图4-1所示。图4-1 浇口套结构图4.2分流道的设计4.2.1分流道的布置形式设计时应尽量考虑减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，要保证料迅速而均匀地进入各个型腔，要便于加工和刀具选择。故采用平衡式分流道中的单排列式分布。如图4-2所示。图4-2 分流道布置图4.2.2分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，现设单边分流道长度L分取30mm。4.2.3分流道的当量直径由式4-1可知m塑=27.62g200g，则其分流道的当量直径可根据经验公式求得。 （4-3）求得D分=3.26mm。4.2.4分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，切塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。4.2.5分流道截面尺寸设梯形的下底宽度为x，底面圆角的半径R=1mm，梯形的高h=3.5mm，则该梯形的截面积为 （4-4）再根据面积与当量直径为4.3mm的圆面积相等，可得，求得x4mm，则梯形的上底约为5mm，如图4-3所示。图4-3 分流道截面图4.2.6凝料体积1.分流道的长度L分=302=60mm （4-5）2.分流道截面积A分=3.5（5+4）/2mm2=15.75 mm2 （4-6）3.凝料体积V分=L分A分=6015.75=945mm31cm3 （4-7）4.2.7校核剪切速率1.确定注射时间查表4-1，根据表3-1的数据，可取t=1.6s。表4-1 注射机公称注射量V公与注射时间t的关系公称注射量V公/cm3注射时间t/s公称注射量V公/cm3注射时间t/s601.040005.01251.660005.72502.080006.43502.2120008.05002.5160009.010003.22400010.020004.03200010.630004.66400012.82.计算分流道体积流量 （4-8）3.剪切速率 （4-9）该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以分流道内熔体的剪切速率合格。4.2.8分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5m即可，此处取1.6m。另外，其脱模斜度一般在510之间，这里取脱模斜度为8。4.3浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，其作用是使从分流道留过来的塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满后，浇口部分的熔体能迅速地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。本设计塑件外观表面质量要求较高，不能留有明显的浇口痕迹，故选用矩形侧浇口，设置在两塑件的相对的两个侧面上。用侧浇口可以大大缩短浇口的冷却时间，从而缩短成型周期；浇注系统的凝料易于除去且不影响塑件外观；可以降低制件的表面粗糙度，减少浇口附近的残余应力，避免变形、开裂及流动纹的出现；浇口横截面形状简单，容易加工，能随时调整浇口的尺寸。4.3.1侧浇口尺寸的确定1.侧浇口的深度 (4-10)式中，h为侧浇口的深度；t是塑件壁厚，这里t=1.5mm；n塑料成型系数，对于PP，其成形系数n=0.7。设计时，浇口深度一般先取小值，以便在今后发现问题时可以有修模的余量，在实际生产中，根据经验数据，PP侧浇口的厚度为0.60.9mm，因此，浇口深度h取0.8mm。2.侧浇口的宽度 （4-11）式中，n是塑料成形系数，对于PP，其n=0.7；A是凹模的内表面积，约等于塑件的外表面积。3.侧浇口的长度根据经验数据，侧浇口的长度L浇一般选用0.50.75mm，现取L浇0.7mm。4.3.2侧浇口剪切速率的校核1.计算浇口的当量半径由面积相等可得，由此矩形浇口的当量半径 （4-12）2.校核浇口的剪切速率（1）确定注射时间：查表4-1，可取t=1.6s；（2）浇口的体积流量： （4-13）（3）浇口的剪切速率： （4-14）该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率51035104s-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。4.4主流道剪切速率的校核 通过以上计算，求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积以及主流道的当量半径，现在开始校核主流道熔体的剪切速率。4.4.1主流道的体积流量 （4-15）4.4.2主流道的剪切速率 （4-16）主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率51025103s-1之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。4.5冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑件表面要求较高，不能留有印痕，采用推杆推出塑件，因此采用与Z型拉料杆匹配的冷料穴。开模时，朝着拉料钩的侧向稍许移动，即可将塑件连同浇注系统凝料一起取下。其结构如图4-4所示。图4-4 冷料穴结构图第五章 成型零件的设计及模具相关计算第五章 成型零件的设计及模具相关计算由于成型零件的质量直接影响道塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以要必需具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压。具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能，零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小，成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面，设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右。5.1成型零件的结构设计5.1.1凹模的结构设计凹模是成型塑件的外表面测成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，由于有两个成型塑件螺丝孔内表面的小型芯的存在，且由于尺寸较小，不易加工，因此本设计选用整体嵌入式和局部镶嵌式相结合的凹模。这样结构的凹模形状、尺寸一致性好，方便加工，更换方便，如图5-1所示。图5-1 凹模结构图5.1.2凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。根据对塑件的结构分析，该塑件的型芯有三个：一个是成型零件的内表面的大型芯，因塑件包紧力较大，所以设在动模部分；有两个是成型零件的两个螺丝孔内表面的小型芯，设计时将其放在定模部分，同时有利于分散脱模力和简化模具结构，如图5-2和图5-3所示。图5-2 凸模结构图图5-3 小型芯结构图5.2成型零件钢材的选用根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时要考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的整体嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件内表面的大型芯来说，由于脱模时会与塑件产生磨损，因此钢材选用高合金工具钢Cr12MoV。而对于成型螺丝孔内表面的小型芯来说，由于型芯较小，成型面表面质量要求不高，因此用一般的圆头顶杆加工出来就可以了。5.3成型零件工作尺寸的计算该塑件的材料是一种适用范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。查表2-3得此材料的收缩率为12。则有， （5-1）5.3.1凹模径向尺寸的计算根据塑件尺寸精度等级为MT4级，采用平均值计算法来计算凹模的径向尺寸，其公式为： （5-2）式中z是模具制造公差，范围一般在（1/31/6）,现取z=/3；x是系数，范围一般在0.50.8之间，现取x=0.75详细数据见表5-1。表5-1凹模各径向尺寸基本尺寸ls/mm塑件公差值/mm模具制造公差z/mm模具径向尺寸（带公差）LM/mm900.720.2490.81+0.24250.360.1225.10+0.12280.360.1228.15+0.1280.200.077.97+0.075.3.2凹模深度尺寸的计算根据塑件尺寸精度等级为MT4级，采用平均值计算法来计算凹模的深度尺寸，其公式为： （5-3）式中z是模具制造公差，范围一般在（1/31/6）,现取z=/3；x是系数，范围一般在0.50.8之间，现取x=0.75详细数据见表5-2。表5-2凹模各深度尺寸基本尺寸Hs/mm塑件公差值/mm模具制造公差z/mm模具深度尺寸（带公差）HM/mm380.620.2138.10+0.21140.440.1513.88+0.1510.360.120.74+型芯径向尺寸的计算根据塑件尺寸精度等级为MT4级，采用平均值计算法来计算型芯的径向尺寸，其公式为： （5-4）式中z是模具制造公差，范围一般在（1/31/6）,现取z=/3；x是系数，范围一般在0.50.8之间，现取x=0.75详细数据见表5-3。表5-3型芯各径向尺寸基本尺寸ls/mm塑件公差值/mm模具制造公差z/mm模具径向尺寸（带公差）lM/mm870.720.2488.84-0.24250.360.1225.64-0.1290.200.079.28-0.0760.180.066.22-0.065.3.4型芯高度尺寸的计算根据塑件尺寸精度等级为MT4级，采用平均值计算法来计算型芯的高度尺寸，其公式为： （5-5）式中z是模具制造公差，范围一般在（1/31/6）,现取z=/3；x是系数，范围一般在0.50.8之间，现取x=0.75详细数据见表5-4。表5-4型芯各高度尺寸基本尺寸Hs/mm塑件公差值/mm模具制造公差z/mm模具深度尺寸（带公差）HM/mm36.50.620.2137.51-0.21140.440.1514.54-0.15120.440.1512.51-80.133.84-0.1320.360.122.3-0.125.4成型零件尺寸及动模板底部厚度的计算5.4.1凹模侧壁厚度的计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，本设计所采用的是整体式矩形凹模，其壁厚按刚度来算为： （5-6）式中，h：是型腔的深度（mm），查上述计算可知；C：C=0.6，其中l是型腔的径向尺寸（mm）；：是模具是型腔内最大的熔体压力（MPa），型腔压力估算公式确定，一般是3050MPa，现取=40MPa；1：当b/l=1时, 1=0.6；b/l=0.6时，1=0.7；b/l=0.4时，1=0.8；E：是模具材料的弹性模量（MPa），这里取E=2.1105MPa；p：是模具刚度计算许用变形量（mm），这里p=25i2=2.99910-2mm；其中i2=0.45W1/5+0.001W，且W=l。本设计是多型腔模具，因此还要计算型腔与型腔之间的壁厚，由经验公式 SS/2 （5-7）求得S12mm，现取S=50mm。5.4.2动模板底部厚度的计算 由于本设计动模型芯部分结构较特殊，故不用动模垫板。因而本设计只有动模板，而动模板底部起到相当于动模垫板的作用，因此其厚度也需要计算。根据前面的型腔分布，模架初选200mm400mm，垫块之间的跨度大约为200mm-35mm-35mm=130mm。那么有 （5-8）式中，p：是模具刚度计算许用变形量（mm），这里p=25i2=3.30310-2mm；其中i2=0.45W1/5+0.001W，且W=L； L：是两个垫块之间的距离，约130mm； L1：是动模板的长度，取400mm； A：是两个型芯投影到动模板上的面积。取整后得T=44mm。5.5模架的选取根据型腔的分布可以看出，凹模嵌件所占的平面尺寸为138mm278mm，又考虑凹模最小壁厚，导柱、导套的分布等，初步确定200mm400mm。根据经验公式： （5-9） （5-10）式中，W是塑件在分型面上的投影宽度（mm）；W2是推板宽度（mm）；L是塑件在分型面上的投影长度（mm）；lt是复位杆在长度方向的间距（mm）；d是复位杆直径（mm）。求得W2100mm，根据标准模架的尺寸，取W2=118mm，对应的标准模架的宽度W=200mm；lt320.5mm，根据标准模架的尺寸，取lt=356mm，对应的标准木架的长度L=400mm。再根据塑件的成型特点，模架结构选A1型。因此可以确定模架结构为A1型，其尺寸为200mm400mm。其结构5.5.1各模板尺寸的确定A板尺寸。A板是定模扳，塑件高度为38mm，凹模嵌件深度为48mm，又要考虑到在模板上还要开设冷却水道，需要留出足够的距离，因此A板厚度取63mm。B板尺寸。B板是动模板，凸模嵌件厚度为10mm，动模板底部厚度T=44mm，因此B板厚度取63mm。C板尺寸。C板是垫块，垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=（35+20+16+510）mm=7681mm，初步选定C为80mm。综合上述，该模架的外形尺寸为200mm400mm256mm。如图5-4所示。图5-4 模架结构图5.5.2模架各尺寸的校核根据所选注射机来校核模架设计的尺寸。模具平面尺寸200mm400mm320mm415mm，校核合格。模具高度尺寸256mm，150mm256mm300mm，校核合格。模具的开模行程S=H1+H2+（510）mm=（36.5+88+510）mm=129.5134.5mm270mm，校核合格。5.6排气系统的设计在注射成型中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体和塑料中的水分在注射温度下汽化形成的水蒸气。这些气体若不能顺利排出，则可能因填充时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，同时，这些高温高压的气体也哟可能挤入塑料熔体内而使塑件产生气泡、空洞或填充不足等缺陷。因此在注射成型中及时地将这些气体排出到模具外是十分必要的。本设计中，由于模具比较小，排气量也较小，再加上设有若干根推杆推出和侧抽芯结构，其配合间隙可给型腔内气体提供排气通道，还有分型面也可以进行排气，因此采用自然排气就可以了，而不需要额外开设排气槽。5.7脱模推出机构的设计在注射成型的每一循环中，都要把塑件从型芯上脱出，在模具结构中把这种脱出塑件的结构称为脱模机构或推出机构。很多情况下塑件质量的好与坏往往跟这脱模机构有很大关系。有时即使前面步骤都没出现问题，但在脱模过程中有一点点问题，那这塑件很大机会是有质量问题。5.7.1脱模机构的设计原则有时用推杆推出时，脱模力过大就会在塑件表面上出现顶白的现象；用脱模板推出时，脱模力过大很容易把塑件的外围顶坏。因此，在设计推出机构时需要遵循以下原则1.塑件滞留在动模。模具开启后应使塑件及浇口凝料滞留在带有脱模装置的动模上，以便脱模装置在注射机推杆的驱动下完成脱模动作。2.保证塑件不变形损坏。这是脱模机构应达到的基本要求。首先要正确分析对型芯的附着力的大小以及所在的部位，有针对性地选择合适的脱模方式和脱模位置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。型芯所受到塑件的包紧力最大，因此推出的作用点应尽量靠近型芯，且作用在塑件刚度、强度最大的部位，受力面积可以大些，计算出合适的脱模力。3.力求良好的塑件外观。推出塑件的位置应该尽量设在塑件内部或对外观影响不大的部位。5.7.2推出方式的确定本塑件采用推杆推出方式。推出位置设置在塑件内部，不会影响到塑件的外观。5.7.3脱模力的计算由于本塑件是矩形塑件，内孔半径与壁厚之比 （5-11）所以，本塑件为薄壁塑件。则采用下式计算其脱模力 (5-12)上式中，F脱：是脱模力（N）； E：是塑料的弹性模量（MPa）, PP的弹性模量取值范围为11001600，现取1400 MPa； S：是塑料成型的平均收缩率（%），PP的平均收缩率取值范围为1.03.0，现取1.5%； t：是塑件的壁厚（mm）； L：是被包型芯的长度（mm），这里是36.5mm； a：是矩形型芯短边长度（mm）； b：是矩形型芯长边长度（mm）； ：是脱模斜度（）； f：是塑料与钢材之间的摩擦因数，PP的摩擦因数取值范围为0.490.51，现取0.50； ：是塑料的泊松比，PP的泊松比是0.32； K2：是由f和确定的无因次数，。5.7.4推杆的直径及数量1.推杆的直径计算推杆的直径可由欧拉公式简化得 （5-13）式中，d推：是推杆直径（mm）； L：是推杆长度（mm），L=60+63+36.5=159.5mm； F脱：