【某帶輪注塑模具的設(shè)計過程計算案例5700字】

某帶輪注塑模具的設(shè)計過程計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u302321.1工藝性分析 1109301.2確定型腔數(shù)目 2285121.3型腔、型芯工作部位尺寸的確定 3288971.4分型面的確定 4283211.5選定注塑機(jī)型號 586141.6校核注射機(jī) 10139821.7澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10226241.7.1主流道的設(shè)計 11316901.7.2分流道的設(shè)計 12141891.7.4澆口的設(shè)計 124878圖1.9澆口套 1351181.8推出結(jié)構(gòu)設(shè)計 13223691.9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 15300971.9.1加熱系統(tǒng) 1537041.9.2冷卻系統(tǒng) 15106431.10排氣系統(tǒng)的設(shè)計 17如下示意圖所示結(jié)構(gòu)塑件，物質(zhì)材料為ABS，收縮作用比例0.30%～0.80%。1.1工藝性分析圖1.1帶輪零部件示意圖這個結(jié)構(gòu)塑件為小批量生產(chǎn)。2）該塑件尺寸較適中合理，通常精度級別，但是因形狀龐雜，采用一模一腔。3）為了方便加工和熱處理，結(jié)構(gòu)型腔與型芯部分采用拼鑲結(jié)構(gòu)。1.2確定型腔數(shù)目注塑模的型腔數(shù)量，能夠是一模一腔，也能夠是一模多腔，在型腔數(shù)目的明確的時候，需要思考如下多個有關(guān)因素：（1）結(jié)構(gòu)塑件的有效尺寸準(zhǔn)確度；（2）生產(chǎn)模具制造加工成本；（3）注塑加固成型的生產(chǎn)加工收益；該塑件屬于批量生產(chǎn)加工，準(zhǔn)確度要求一般，塑件有效尺寸適中合理，因此有以下方案：圖1.2結(jié)構(gòu)型腔分布示意圖(1)一模一腔加工制造生產(chǎn)模具有效容積小，生產(chǎn)加工工作效率相對偏低。(2)應(yīng)用一模兩腔的生產(chǎn)模具，其有效尺寸相對較低，生產(chǎn)加工工作效率相對偏低。(3)生產(chǎn)模具應(yīng)用一模四腔，其結(jié)構(gòu)腔體有效尺寸相對適中合理，生產(chǎn)加工辦公效率更大。按照結(jié)構(gòu)塑件生產(chǎn)加工是小批量與有效尺寸需要選用一模一腔。因此選用設(shè)計方案(1)。根據(jù)結(jié)構(gòu)塑件所示有效尺寸，相似運算：結(jié)構(gòu)塑件實際有效體積Vs≈2.7688cm3查閱報表6-1塑料實際有效密度abs的塑料實際有效密度依次大概是1.02~1.05g/cm(1次注塑不相同級別的塑料實際有效密度依次大概是1.05g/cm)單件結(jié)構(gòu)塑件實際有效重量：ms=2.128?1.05g=2.9526≈3g1.3型腔、型芯工作部位尺寸的確定查閱報表6-4ABS塑料的收縮作用比例是0.30%-0.80%。平均收縮作用比例：S=(0.30%+0.80%)/2=0.550%結(jié)構(gòu)型腔工作位置有效尺寸：結(jié)構(gòu)型腔徑向有效尺寸：L=[(1+S)×Ls-X△](2-1)結(jié)構(gòu)型腔實際有效深度有效尺寸：H=[(1+S)×Hs-X△](2-2)型芯徑向有效尺寸：I=[(1+S)×Is-X△](2-3)型芯高度尺寸:h=[(1+S)×hs-X△](2-4)中心距尺寸:Cm±δz/2=(1+S)Cs±δz/2(2-5)式中Ls一塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）Is—結(jié)構(gòu)塑件內(nèi)型徑向基本有效尺寸的最低有效尺寸(毫米)Hs—結(jié)構(gòu)塑件外型實際高度基本有效尺寸的最高有效尺寸(毫米)hs—塑件內(nèi)型實際高度基本尺寸的最小尺寸（mm）Cs—結(jié)構(gòu)塑件中心距實際有效深度基本尺寸的平均尺寸（mm）X一改正參數(shù)，選取為0.5~0.75△一結(jié)構(gòu)塑件標(biāo)準(zhǔn)公差(毫米)δz—生產(chǎn)模具加工制造標(biāo)準(zhǔn)公差，選取為（三分之一~四分之一）△一般，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部件不需要展開收縮作用比例計算。1.4分型面的確定分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的主要影響因素，它和生產(chǎn)模具的總體組成結(jié)構(gòu)與模具的制造有密切關(guān)系，而且嚴(yán)重影響到了塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。在真實綜合系統(tǒng)設(shè)計里，不現(xiàn)實所有符合以上根本原則，通常應(yīng)該充分把握主要問題矛盾，根據(jù)塑料件的需求和形狀。分型面是模具上用于取出結(jié)構(gòu)塑件與澆注作業(yè)系統(tǒng)冷凝料的可分離的接觸表面。分型面決定著塑料制品在成型模具里的位置。分型面的選擇設(shè)計，通常都是根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)確度要求、澆注系統(tǒng)方式、排氣方式、脫模方式及模具的制造生產(chǎn)工藝等各種影響因素，展開全面考慮，展開科學(xué)合理選擇。分型面選擇設(shè)計的基本原則是，選擇在塑件截面輪廓最大的具體位置，方便順利脫模。與此同時，還要考慮以下因素：（1）分型面的選擇應(yīng)便于脫模并簡化模具結(jié)構(gòu)。因此盡可能使塑件在動模分離后留在動模一側(cè)。如塑件有側(cè)孔或側(cè)凹，選擇分型面應(yīng)盡可能將側(cè)型心置于動模，以避免定模抽心，并使抽拔距離盡量短。（2）分型面的選擇應(yīng)考慮技術(shù)需求。當(dāng)塑件的表面有同軸度、平行度等要求時，應(yīng)盡可能把其置于同于半模內(nèi)，不然，就會由于合模有效誤差影響塑件精度。（3）分型面應(yīng)盡量選擇不在影響塑件外觀的位置，并使其產(chǎn)生的飛邊易于清理和修整由于分型面處不可避免地要在塑件上留有飛邊和拼合縫的痕跡，因此分型面最好不要設(shè)在塑件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處，以免影響塑件外觀。（4）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣為此應(yīng)盡量使分型面與充模時型腔料流末端重合，以利于排氣。（5）分型面的選用應(yīng)該方便生產(chǎn)模具零部件生產(chǎn)加工。（6）分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)注射成型時所需的鎖模力是與塑件在合模方向的投影面積成正比，因此選擇分型面的時候，應(yīng)該盡可能選擇塑件在垂直合模方向上投影實際有效面積較低的表層，以減少鎖模力。綜合及其以上因素塑料碗的分型面選用在最高輪廓處,取塑料碗上邊沿處.取該處分型面簡單，模具也簡單，也可以脫模順利。分型面設(shè)計方案1分型面方案2圖1.3分型面我們比較發(fā)現(xiàn)，方案2比方案1多了1個分型面，其實在實際當(dāng)中要求多加工型心，這個不需要的，我們要減少降低這類不重要的大量浪費，成立節(jié)省經(jīng)濟(jì)。因此選用分分型面設(shè)計方案1。1.5選定注塑機(jī)型號（1）結(jié)構(gòu)型腔作用強(qiáng)度與作用剛度的運算。為了方便加工和熱處腔鑲件可分為兩部分，型腔為總體式。所以，結(jié)構(gòu)型腔的作用強(qiáng)度與作用剛度按型腔為排列組合式展開運算。因為結(jié)構(gòu)型腔有效壁厚運算非常繁瑣，也可參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。查閱報表6-16結(jié)構(gòu)型腔有效壁厚S1=8毫米，模套有效壁厚S2=18毫米（2）初步選擇注塑機(jī)注射模是安裝在注射機(jī)上的，所以在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機(jī)有關(guān)專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行必要的深入、全面地了解和掌握，方便設(shè)計出滿足要求的模具，與此同時，選定恰當(dāng)?shù)淖⑸錂C(jī)型號。而在本次設(shè)計中，我們選用注塑即的原則是按我們想象中的產(chǎn)品產(chǎn)量與實際的塑件形狀來選擇任何一款注塑機(jī)，最后校核能滿足使用要求即可。分別從注塑量、注射壓力和鎖模力三個方面的要求來初選注塑機(jī)。1）注塑作業(yè)總量：這個結(jié)構(gòu)塑件制件的單件重：m澆注作業(yè)體系里實際有效重量的評定模式是能夠經(jīng)過參考依據(jù)一個結(jié)構(gòu)塑件的有效尺寸來評定所要求運算出的澆注作業(yè)體系實際有效體積。V粗略運算澆注作業(yè)體系實際有效重量m??????????????????????????.3整體積（2-7）V??????????????????????????.3=（2.769+0.5017）cm3ABS的密度為1.054g/cm3，ABS塑料密度為1.02～1.05g/cm3。符合注射作業(yè)總量V大于等于V/0.80（2-9）上述計算方程式里VV一結(jié)構(gòu)塑件和澆注作業(yè)體系凝料實際有效體積與（cm3）。V??????????????????????????.3或者符合注射量M??????????????????????????.3上述計算方程式里M一額定注射作業(yè)總量（克）；M一結(jié)構(gòu)塑件和澆注作業(yè)體系凝料的實際有效重量與（克）；p一ABS的實際有效密度（克/立方厘米）；p一結(jié)構(gòu)塑件應(yīng)用塑料的實際有效密度（克/立方厘米）；M??????????????????????????.3p??????????????????????????.3/p??????????????????????????.3×0.8=0.53×1.05/1.054×0.8g=0.66g（2-12）2）注射作用壓力：ρ大于等于ρ3）鎖模作用力P大于等于pF（2-14）上述計算方程式里p一塑料加固成型時結(jié)構(gòu)型腔作用壓力，ABS塑料的結(jié)構(gòu)型腔作用壓力p=30兆帕斯卡；F一流體澆注作業(yè)分型體系和一澆結(jié)構(gòu)塑件流體分型時的流體投射回流面積關(guān)系及其流量大小各種生產(chǎn)模具的結(jié)構(gòu)型腔與澆注作業(yè)制動操控體系以及多種生產(chǎn)模具在分型分布方向上的投射實際有效面積F=（3.14×16pF=30X1890.28=56708.4N=56.7KN（2-16）圖1.4注塑機(jī)技術(shù)參數(shù)（資料來自/100903869p.html）根據(jù)以上分析、計算，查表知初選注射機(jī)型號為SA600/150如圖：圖1.5注塑機(jī)（型號為SA600/150）注射作用機(jī)設(shè)備相關(guān)專業(yè)技術(shù)系數(shù)具體如下所示：最高合模作用行程S290毫米生產(chǎn)模具最高實際有效厚度380毫米生產(chǎn)模具最低實際有效厚度150mm動、定模板尺寸520mm×520mm拉桿空間350mm1.6校核注射機(jī)1）注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核2）開模行程的校核注射機(jī)的最大開模行程SS≥2h+h+﹙5～10﹚（2-17）S=2×11+30+8=60毫米（2-18）上述計算方程式里h一塑料制品實際高度﹙毫米﹚h一澆注作業(yè)體系實際高度﹙毫米﹚3）生產(chǎn)模具在注射作用機(jī)設(shè)備上的安裝設(shè)置從參考標(biāo)準(zhǔn)模架具體外形有效尺寸看小于注射機(jī)拉桿分布空間，并且采用壓板固定模具，所以所選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。1.7澆注系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)型腔具體位置的排布。這個件應(yīng)用一模一腔的組成構(gòu)造形式，則澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該直接采用從主流道到型腔流道的形狀及尺寸相同的綜合深化設(shè)計，也就是平行式布置設(shè)計的形式。1.7.1主流道的設(shè)計主流道是塑料熔體進(jìn)入生產(chǎn)模具型腔是最早經(jīng)過的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或者型腔，其具體形狀為圓錐形，方便熔體順利的朝前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出之后，主流道的尺寸嚴(yán)重影響到塑料熔體的流動速度與充模時間，因為主流道要和高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴重復(fù)直接接觸與碰撞，一般不直接開在定模上，而是將它單獨設(shè)計成主流道套（如圖2-5）鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常用性能好的物質(zhì)材料制造并熱處理淬硬。主流道與噴嘴的接觸處應(yīng)做成半球形的凹坑。二者應(yīng)嚴(yán)密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1-2mm；主流道小端直徑應(yīng)比噴嘴孔直徑約大0.5mm-1mm，常取Ф4mm-8mm，視制品大小及補料要求決定。主流道的錐角不宜過大，一般取2°～6°。由初選注塑機(jī)知噴嘴球頭半徑為R12mm，孔直徑為Φ4mm。所以澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖1.6。其固定形式如圖1.7。由初選注塑機(jī)知定位孔直徑為Φ100。所以定位圈的大小也就為Φ100。圖1.6澆口套圖1.7澆口套固定1.7.2分流道的設(shè)計因為這個注塑模是單個結(jié)構(gòu)型腔的，因此能夠不用思考設(shè)立分流道，方便節(jié)省物質(zhì)材料，節(jié)省成本費用。1.7.3冷料穴的設(shè)計冷料穴一般設(shè)在主流道的末端，在動模或下模一側(cè)。當(dāng)分流道較長時，在分流道的末端也應(yīng)該開設(shè)冷料穴。冷料穴的容積視具體需要而定。主流道末端冷料穴的結(jié)構(gòu)常常與拉料形式相集合。在設(shè)計中我們能夠把冷料穴開設(shè)在主流道的延長線上，因為錐形帶輪形狀比較簡單，可以在主流道上直接設(shè)置冷料穴，從而使模具在開模時將澆注系統(tǒng)凝料留在動模一側(cè)，在開模過程中將澆注系統(tǒng)凝料定出動模。冷料穴的形式很多種不同多樣，同時在冷料穴的下方設(shè)置推桿，以便將凝料強(qiáng)行從中推出。這種結(jié)構(gòu)專業(yè)綜合設(shè)計簡易，加工制造便利。其機(jī)構(gòu)簡單示意圖如圖1.8。圖1.8冷料穴1.7.4澆口的設(shè)計確定澆口形式及具體位置。為了提高生產(chǎn)效率，便于去掉澆口凝料采用里心澆口有效尺寸與具體位置例如圖所示。結(jié)構(gòu)塑件在澆口位置的有效壁厚為1.5毫米，澆口有效直徑能夠參考依據(jù)教材課本：《塑料加固成型生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)模具綜合系統(tǒng)設(shè)計》P73，選取為d=2毫米。圖1.9澆口套1.8推出結(jié)構(gòu)設(shè)計注射加固成型每一周期循環(huán)里，結(jié)構(gòu)塑件必須準(zhǔn)確準(zhǔn)確地從模具的凹模中型芯上脫出，實現(xiàn)了脫出塑件的裝置稱之為脫模機(jī)構(gòu)也常推出機(jī)構(gòu)。1.塑件推出的基本方式1）推桿推出推桿推出是一種基本的,同時也是一種常用的塑件推出方式常用的推桿形式有圓形,矩形,階梯形。推件板推出對于輪廓封閉且周長較長的塑件,采用推件推出結(jié)構(gòu).推件板推出部分的形狀根據(jù)塑件形狀而定。3）氣壓推出對于大型深型塑件,經(jīng)常采用或助氣壓推出方式本模具,考慮到塑件輪廓封閉且周長較長故采用推板推出。脫模力的計算脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力它是設(shè)計脫模機(jī)構(gòu)上午重要依據(jù)之一。圖1.10推桿F阻=f(F正-F·sinα)=f·F正-f·F脫sinα（2-19）式中,F一摩擦阻力（N）F一摩擦系數(shù),一般取f=0.15-1.0(取f=0.3)F一塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力即包緊力（N）F一脫模阻力α一脫模斜率，一般為1°-2°（取α=1°）根據(jù)受力圖可列平衡方程式F+F·sinα=F·cosα（2-20）由于α，一般很小，式中f·F脫sinα項之值可以忽略。F=f·Fcosα-F正sinα=F(f·cosα-sinα)PA（2-21）F=PA（2-22）式中,P—塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力（包緊力），一般為P=8--12MPa薄件取小值，厚件取大值，（P=10MPa）A—塑件包緊型芯側(cè)面積（mm）A·F=22X74=1628mm（2-23）F=AP=1628X10=16280N（2-24）F=F（f·cosα-sinα)=16280X0.2=3256N（2-25）由于結(jié)構(gòu)塑件有孔不需要計算,真空吸引阻力F總脫=n(F脫+F阻)=4X3256=13024N（2-26）推桿的尺寸計算,圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡化得,d=k式中,d—推桿直徑（mm）L—推桿部件有效長度(毫米)F脫—結(jié)構(gòu)塑件的脫模力（牛頓）E—推桿部件物質(zhì)材料的彈性有效模量（兆帕斯卡）n—推桿數(shù)目k—安全系數(shù)，取k=1.5推桿直徑確定后，還應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度校核d（2-27）=5.49mm圖1.11推出機(jī)構(gòu)1.9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計1.9.1加熱系統(tǒng)由于該套模具的模溫要求在80°如下，同時也是里小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置。1.9.2冷卻系統(tǒng)由于制品平均有效壁厚為2毫米，制品有效尺寸又較低，明確水孔直徑為8mm。由于冷卻水道的具體位置、組成結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表層狀態(tài)、水的實際有效流速、生產(chǎn)模具物質(zhì)材料等很多因素都會直接影響生產(chǎn)模具的熱量向冷卻水傳遞，準(zhǔn)確計算比較困難。實際生產(chǎn)加工里，一般都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。采用滑塊上及定模板上開水道的形式。一般注射到生產(chǎn)模具內(nèi)部的塑料溫度為200℃左右，塑件固化作用之后，從模具型腔里，取出時其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射加固成型后，需要針對模具展開高效的冷卻處理，使熔融塑料的熱量加速地傳給生產(chǎn)模具，以使塑料可靠冷卻定型并且快速脫模。因為PS黏度低流動性好，因為成型工藝要求模溫都不過高，因此常用溫水對模具進(jìn)行冷卻。PS的成型實際溫度與生產(chǎn)模具溫度依次260℃一280℃和32℃—65℃，用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。（1）冷卻處理中間介質(zhì)冷卻介質(zhì)有冷卻處理水與壓縮處理空氣，但用冷卻水非常多，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，用水冷卻處理即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。（2）冷卻處理體系的簡略運算如果忽略生產(chǎn)模具因空氣對流，熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步基本上與簡略計算。1）求結(jié)構(gòu)塑件在固化作用時每一小時排放的總熱量Q查《塑料制品成型與模具設(shè)計》表4—25PS單位質(zhì)量放出的熱量Q=1.8X102KJ/kg—3.5X102KJ/kg取，Q1=3.5X102KJ/kg故Q=Q1XW=0.215X3.5X102X60=4275KJ/h