《瓶盖注塑模具各个系统的设计》9800字（论文）

在此式中,H作为型腔深度尺寸(mm)，H作为塑件高度公称尺寸(mm)，其它的符号意义同（1）所诉。3.2.4型芯成型零件尺寸计算（1）型芯径向尺寸计算此次型芯径向尺寸的计算应该采用平均尺寸法，其公式如下：（3-5）在此式中，L作为型芯径向尺寸(mm)，δ作为型芯制造公差(mm),其他符号意义同上所诉。由此，型芯径向尺寸计算为：（2）型腔模具深度的尺寸计算此次型芯深度尺寸应该采用平均尺寸法，其公式如下：（3-6）在此式中，H作为塑件孔深度尺寸(mm),H作为型芯深度尺寸，其他的符号意义同上所诉。3.2.6模具成型零件的强度校核（1）强度和刚度的校核要素传统的意义上模具的强度就是指模具的刚度还有强度。在模具加工产品过程中，这些产品都是有刚度和强度等技术要求的，只有在确保模具的强度和刚度之后，它才能够进行正常生产工作的。（2）模具型腔侧壁以及底板厚度的计算实际生产中，在对加工的塑料产品注塑成型的时候，型腔里面承受最大的是塑料熔体的压力，所以此时模具的型腔里面的强度以及刚度是非常大的。如果底板和型腔的厚度不足，当型腔中产生的内应里超过型腔材料本身的许用力[σ]的时候，就会出现非常严重的质量问题。因此我们必须校核型腔的刚度和强度。因为本模具采用的是模仁结构，所以模仁的力学计算应该按组合式矩形型腔来进行计算，但是设计目标是异性，即使是计算也不可能得到完全准确的计算出结果来，所以我们按照最大可能不满足条件的区域来计算。再经过分析本模具属于中小型模具，所以就按强度条件来设计，然后再按刚度条件来校核。此模仁侧壁厚度强度计算采用组合式型腔侧壁厚度以长边为计算对象(3-7)这个模仁是采用预硬化钢718H的，此式中σ=290~330Mpa，P作为型腔压力，一般都取值25~40Mpa,而在本设计计算中取P=35Mpa；H作为模仁的总高度，S作为模仁侧壁厚度。此模仁侧壁厚度的刚度校核：(3-8)式中此模具中，主要采用了包夹滑块的结构形式设计，因为滑块有斜度，不便于计算。但是所有的力都是由外面的动模板以及定模板所承受，所以这次计算校核本质上是对定模板以及动模板的侧壁计算的校核。在经以上的计算后，得到侧壁厚度必须要达到68.86mm以上，而我们这次设计中的侧壁厚度达到102mm，因此本模侧壁厚度的刚度完全足够满足要求。3.2.7塑件脱模机构的设计在上诉设计中，塑件在经过充填冷却成型收缩以后，就会对型芯产生一种包裹力，会包紧在型芯的上面，所以就需要采用顶出机构来进行脱模。一般来说，脱模力指的就是在顶出机构的瞬时的顶出作用力。所以说脱模机构需要满足塑件的顶出要求。（1）塑件脱模机构的选用原则塑件推出机构在注塑模具设计中是非要重要的一点。而且旋转脱螺纹机构是依赖着旋转力来使塑件可以顺利脱出的，一般来说它的动力来源分为以下几种：1）机动推出机构，是依靠着注塑机开模以及合模时运动方向的横向拉力或者推力，再通过传动装置来使横向力变化成旋转力以此来实现塑件的自动脱模。设计的时侯一定要考虑清楚注塑机的行程是否满足以上条件。2）液压推出机构，通常都是采用液压马达、液压油缸又或者来福杆通过齿轮或链条的方式，将横向的力转换为塑件所需要的旋转力。而且这种方式不需要考虑注塑机行程，所以说这种方式实际应用时范围更广。（2）塑件自动脱螺纹机构具体设计1）来福杆传动装置的布置要综合模具来设计顶出系统，而且要结合塑件自身的结构特点来合理的设计脱螺纹装置，它的具体的分布如图3-6所示。 图3-6来福杆及传动装置2）模具中螺纹机构的原理如图3-6所示，来福杆固定在定模部分，开模的时候来福杆带动着直齿轮2一起转动，所以直齿轮横向旋转，又将恒向力通过直齿轮2转变成为旋转力。主传动轴和直齿轮跟直齿轮1同轴，这实现了相同角度旋转，而且又同时带动了直齿轮1的转动，所以直齿轮1与螺旋型芯同轴固定，实现了旋转自动脱螺纹。3）模具中螺纹型芯的设计如图3-6所示，采用了圆形截面的螺纹型芯，零部件的加工精度直接影响着一个完整配合一般为H9/f9或者H8/f8，PS塑料的溢料间隙在0.04˜0.06mm之间。3.3模具温度系统的设计3.3.1模具中温度调节系统的注意事项（1）如果在注塑成型的时候发生材料温度不够的情况，这时就需要增加一个模具的加热装置。（2）如果发生成型塑件的壁厚过大的情况，为了防止收缩，就要考虑增加一个加热装置。（3）如果发现成型温度超过了材料要求的温度，这时就必须要增加一个模具冷却装置。（4）在一般的情况下，做热塑性材料成型的时候，都需要设计一个冷却系统，用来快速降低模温，从而缩短它的生产周期，以提高生产效率。3.3.2模具中冷却系统的设计要求（1）冷却水管之间的距离需要基本保持一致，而且塑件与水管之间的间距也要尽量的保持一致，保持排布均匀，形状也尽最大可能的保持一致。（2）冷却水管的直径一般都在6-14mm之间取值，而且冷却水管和产品之间的间距需要保证在15-30mm之间，因为如果间距太近的话，产品冷却会过快，但是如果太远的话，冷却效果又不理想。（3）冷却水管首先就要避开那些浇注系统的浇口和流道，这样可以避免因为浇注系统过快的冷却而损失部分压力以及射速。（4）冷却水管还要考虑塑件成型的时候熔接线的位置，而且尽量不要设置在有熔接线的位置。（5）冷却水管的整体要形成一个闭合的回路，而且还需要重点实现不同零件之间的联通，以保证不同零件之间的密封性，这种通常可以使用防水圈来连接，可以用水道止水栓来实现水道末端的封闭。（6）为了不影响员工的调试与操作，冷却水嘴的接头端要尽最大可能的设置在操作人员的背面。（7）为了方便注塑工艺的调试以及优化、控制注塑工艺生产时所造成的产品缺陷和不良，定模部分与动模部分最好能够分别的、独立的设计冷却水道。（8）在设计模具的冷却水管方面，一定要考虑到加工的便利性。因为一般都是采用麻花钻、深孔钻等来加工，所以一定要考虑到机床的加工性以及麻花钻的直径等等因素。3.3.3模具中冷却水道的形式类型在模具中，冷却水道最后肯定要形成一个完整的闭合回路，这是因为要让各个区域都要冷却均匀。在日常生产中，最常见的方式有串联式、直通式、并联式、环绕式、水塔式（水井式）、喷泉式、多层循环式、侧面环绕式以及平面螺旋式。在此次模具的设计中，结合了模具的结构形式以及塑件的结构特点，又考虑到了浇注系统和成型系统，所以采用了环绕式冷却水道，如下图3-7所示。图3-7模具冷却系统设计3.3.4模具中冷却水道的计算校核经过查注塑模具设计指导手册，又结合热平衡公式得到：在额定的时间内，在塑料材料固化时候，其释放出来的热量约等于冷却水道整体流动过程中其增加的热量,由此校核公式：（3-9）在此公式中，qv是冷却水的体积流量（M/Min），单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料重量（㎏/Min）为W，Q1作为单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量（KJ/kg），冷却水密度为r，冷却水的比热容为c1，q1作为冷却水出口温度，冷却水入口温度为q2。（1）校核这个塑料产品在型腔中冷却成型，其一个小时内放出来的热量Q根据正常的注塑条件，其取值如下：注塑时间t=2s；当冷却水道进入型腔得到时间t=20s；模具注塑成型保压时间为t=15s；而人工或者机械臂取出产品的时间为t=3s；所以一个完整的注塑周期的总时间应该为t=40s；我们假设，在一般恒温的条件下，其进入模具型腔的冷却水初始温度是20摄氏度，其从模具型腔出来之后的冷却水温度为28摄氏度，而且冷却水是连续不间断的流动状态，那么其一个小时内的成型次数次；由此可以得到：（3-10）其根据材料在单位时间内所释放出来的热量为Q=5.9×10KJ/H，所以可以得到：(2)模具中冷却水的流出体积量根据以上结论校核公式：（3-11）(3)校核冷却水管的直径通过查阅塑模具设计指导手册，以及结合冷却水的流出体积量，可以得到冷却水管的直径为8mm。4模具的标准模架与注塑机的选用4.1模具标准模架的选用4.1.1选用模具的标准模架的方式可以按照以下方法进行（1）一定要考虑到浇注系统的特点，从而可以确定模架的基本类型。（2）一定要结合型芯、型腔的外部长宽高的尺寸。首先来确定模板的长宽高尺寸。（3）一定要考虑到塑件的顶出行程，以此来确定垫块的高度。最后，综合以上的几点因素，经过查表来确定标准模架的型号以及规格。在实际生产过程中，还需要考虑到整套模具的实际结构形式来综合选择标准模架的型号。4.1.2模架型号的确定可以根据以下的方式来进行选择模架型号模架长度=型腔长度+（50-80）mm≈400mm模架宽度=型腔宽度+（50-80）mm≈350mm定模板高度=型腔高度+（30-50）mm≈70mm动模板考虑=型芯高度+（40-60）mm≈80mm垫块高度=顶出行程/0.8+面针板厚度+底针板厚度+垃圾钉高度≈90mm经过综合上述的数据，以及结合浇注系统的结构形式，选择了一个FAI3540-A70-B80-C90-L340型号的标准模架，但是由于本次设计结构的特殊性，所以模架有了一定的变动，变动后的模架的简图如图4-1所示。图4-1模架基本结构形式4.2注塑机的选择与校核4.2.1初选注塑机型号为了让注塑机和注塑模具能够相互的配合，做了大量的准备工作，其中既有相关的安装尺寸的校核，也有包括了注塑量、注塑压力、顶出脱模行程等等参数的校核。在此次设计之中，我们结合注塑模具的尺寸大小以及注塑量等要求进行了初步的选择注塑机。然后再对注塑机中的参数进行了细致的校核。在此次设计中，初选注塑机的型号为HT120X2B，这个注塑机的参数表如下表4-1注塑机参数型号单位160×2C160×2B160×2A参数螺杆直径mm484540理论注射容量cm3364320253注射重量PSg331291230注射压力Mpa140159202料筒加热功率kW9.3螺杆转速r/min0~230注射行程mm201允许最大模具厚度mm500拉杆内间距(水平×垂直)mm455×455锁模力KN1600移模开距(最大)mm920移模行程mm420允许最小模具厚度mm180液压顶出杆数量PC5液压顶出力kN33液压顶出行程mm140机器尺寸(长×宽×高)m5.4×1.45×2.05油箱容积l240油泵电动机功率KW18.5最小模具尺寸(长×宽)mm320×320机器重量t54-2.2校核模具中的注塑机数据（1）校核模具中的注塑机注塑量：查阅资料可以知道，其需要满足以下公式：（4-1）经过查阅注塑机参数表，可以确定注塑机的额定注塑量是320cm³，所以足够满足注塑量的要求。（2）校核压力：经过查阅注塑机参数表，可以知道注塑机的额定注射压力为159Mpa，而且此次选择的材料，其注塑压力范围值在100-130Mpa之间，也满足了注塑压力的要求。（3）校核模具安装尺寸：经过查阅注塑机参数表，可以知道注塑机的拉杆内间距尺寸为455x455mm，而且此次设计的模具外形尺寸是400x400mm，完全满足长宽尺寸的要求。经过查阅注塑机参数表，可以知道注塑机的容模厚度在之间取值，而且此次设计的模具总高度是400mm，完全满足高度要求。综上所诉，模具长宽高的安装尺寸要求在注塑机的安装尺寸的范围内。（4）校核移模行程在注塑机生产的时候，不仅要顶出塑件，还要把模具给打开来，让机械臂或者人工可以取出塑件，其根据以下公式校核，又查表注塑机总的开模行程为420mm；（4-2）在此式中,H作为推出距离，包括浇筑系统凝料在内的塑件高度为H，所以，所以其完全满足开模行程的要求。（5）校核注塑机锁模力公式如下（4-3）在此式中，F作为注塑机的额定锁模力，型腔数量为n，P作为平均型腔成型的压力，取值范围查表后，取为30Mpa，A作为塑件在其分型面上的投影面积，浇注系统在分型面上的投影面积为A。经过校核计算，此数据完全满足注塑机锁模力的要求。附图模具二维总装图参考文献[1]高源熙,杜武青,王莹,詹世景.基于Moldflow的生物仪器盖板注塑模具优化设计[J].塑料工业,2019,47(01):64-68.[3]李凯,潘天奇,李野.高跟鞋鞋底的注塑模具设计[J].科技风,2019(01):3.[4]董振来,杨天朔,左强,干旭浩.心型台灯底座注塑模具设计[J].科技风,2019(01):8.[5]朱秀芳,杨旭宇,刘平涛.塑料液压油箱总成结构优化及模具设计[J].现代塑料加工应用,2018,30(06):57-60.[6]孙忠刚,胡智清,熊建武,周全,陈黎明,刘