香皂盒底壳注塑模设计(全套含CAD图纸)
毕业设计(论文)译文 一种面向对象的注塑模关联冷却水道设计工具摘要 为了短期产品研发周期的需求,要求注塑模具设计师压缩他们的设计时间和能适应更多的后期更改。本文介绍了一种嵌入在冷却水道模块内的模具设计软件包内的关联设计方法。它对冷却回路提供了一系列全面的对象定义,还给出了平衡或不平衡的设计。这里将对已开发出的CAD算法进行了简要说明。有了这种新方法,模具设计人员可以轻松地在模具板或插件与冷却系统两者之间做出改变而无需进行繁琐的重复性工作。因此,这种方法可以有效地减少设计时间和后期设计更改的影响。关键词:冷却回路 塑料模具设计 CAD/CAE关联设计 设计自动化1引言 目前,大多数CAD系统还无法完全和明确地捕捉设计意图。丰富的设计信息不能完全由CAD模型来描述,并在产品开发周期的后期的设计更改将引起大量的重复劳动。众所周知,CAD的交互操作性应包括基于知识的工程系统的集成。然而,没有任何机械能使设计意图信息流通。在注塑模具设计中这种信息差距也是非常明显的。模具设计人员面临着越来越多的压力来减少设计时间并且还要确保模具质量。 自20世纪70年代初以来各种设计注塑模具的CAD已经出现了,其中大部分集中在模流分析及优化算法。近年来,模具子系统的设计一直是(研究)的焦点,例如凸凹模插件、流道、浇口位置和冷却系统等。对于冷却系统的设计王等11提出了一个三阶段的策略,与一维近似、二维优化设计、三维设计冷却效果分析设计。他们已经开发出一种程序,使用三维边界元法来分析三维热传导。所有上述提到的工具只能生成一般的几何信息。丰富设计信息的表达和重复利用不同程度地没有提到。面向对象的软件技术已经应用来满足模具设计信息表示的差距。在复杂实体中对象的定义可以提供大量的帮助,特别是部分独立部件和特征。然而,维持几何实体之间的关系并使它们可定制还不是一个简单的任务。可以持久实现几何实体之间关系的CAD软件发展方向被称为相关设计方法。一种方法是在一个过程向导中建立一个CAD系统的设计意图和过程知识,它基本上是一个应用程序的测试与用户界面的设置结合,来引导用户完成特定的计算机系统的相互作用构成。EDS公司的MouldWizard系统就是这样一个基于流程的向导。本文介绍了应用于冷却水道的相关设计方法的市场反馈,表明这一概念大大减少了人类知识和计算机一贯表示的差距。在一个模具中冷却系统不仅影响成型零件的质量而且还影响生产效率。在目前的实际生产中,在一套模具中至少有四个主要的冷却回路。它们都位于型腔插件,插件的型芯,一个A板和B板。王和Singh等认识到,在设计冷却系统中有很多参数和设计变量,如位置、冷却管道类型和三维回路布局,通常需要频繁的修改来解决部分后期设计中的变更以及模具的优化设计。修改过程耗时且容易出错,因为设计师需反复编辑和更新CAD模型。莫克等开发了可以自动检索某些回路模式的冷却系统,如直线型或U型冷却回路,但对实体之间的几何关系没有论述。莫克等引入了一种冷却系统的专家设计系统。该系统包括了四个层次,布局设计、分析、评价和决策。一种决策模块根据储存在知识库中的规则对冷却水道的重新设计进行了评估。然而,没有综合与参数化的CAD系统。总之,高效率和用户友好型的冷却系统设计工具是备受追捧的,这样的系统可以达到令模具设计师从繁琐的更新和保持设计模型一致中得到解放的预期,使模具设计周期的总时间缩短。本文介绍了提供冷却和它们之间的散热孔面回路所产生大量的相关链接的自动化的冷却水道的设计工具。1.1通用与把握设计意图的相关问题 在工业生产中,通常冷却水道是以冷却回路的形式构成的,但孔特征作为CAD工具的代表。另一方面,经验丰富的设计人员发现经常用圆柱体来代替冷却水道。在后一种方法中当设计完成时所有的管道都连接起来形成一个冷却回路。在CAE分析工具的帮助下用这种连接回路能对冷却效果进行评估。这些不能转化为孔直到设计工作完成的回路是为CAM工具路径的产生做准备的。用这样的表现形式,一个CAD系统可以显示或绘制自视检查的冷却水道,而不显示凸模或凹模插件和模具板的细节特征。与孔特征相比重新定位和修改实体需要更少的步骤。它能自动检测冷却水道和其它模块之间的功能如型腔和销孔碰撞。 然而,圆柱体冷却水道的代表形式有几个问题。首先,许多步骤仍需要一个简单的通道,如创建一个圆柱体,在一个情况下的倒角中的盲孔盲端,并通过一系列的对话方块的位置和朝向运行。通常,冷却回路有很多的管道,所以它们的创建需要很多的重复命令。当需要修改时要再次对圆柱进行重复编辑。这种情况很容易出错。其次,在冷却水道中对自动传热分析或碰撞检测是很重要的。第三,在用户友好的操作方式中它们不能为插头喷嘴或挡板插入冷却水道提供方向信息。因此,模具设计师被繁琐的步骤所困扰。1.2冷却系统中的语义定义 一种面向对象的软件设计方法可用于解决上述一节中讨论的问题。它提供独立的冷却系统动态更新的定义,对冷却系统的验证是必不可少的一种对象类型或种类的集合。在图1中,显示了简化的冷却系统结构及相关组件的类型。每个组件类型被定义为一个对象类。冷却水道被定义为其中包含冷却液(在大多数情况下是水)的连续直孔。它可以包含在一个单一的模具组件(片或插件),或贯穿几个。本文中“孔”是用来描述在一个单一的模具组件的冷却水道中的几何形状,但其表现与传统的孔特征是不同的(见下一节)。如图2所示是冷却回路的一个例子。1-5孔是冷却水道。一个冷却回路代表连接在入口和出口之间的冷却水道。几个冷却回路形成一个冷却系统。在图2中孔1-5共同形成了一个冷却回路。一个回路可有几个不同方向的冷却水道。这些管道由从不同模具板和插件面的钻孔的冷却孔组成。一个用于钻孔的面称为穿透面。当然,冷却孔有一个穿透面和钻孔量总从渗透面指向另一端。通常情况下,冷却孔垂直穿透面。然而,为了适应某些特殊情况,这种限制是不影响本文目的的。图1冷却系统的结构 图2 冷却回路的例子 在实际中,如图3中的一个例子冷却水道跨越了多个块。它由几个连接的共线散热孔(孔1,孔 2,孔3)。这样的管道被专门命名为彩色线性冷却水道。在许多情况下,多印象设计用于模具布局。有两种方法来建立冷却回路即:平衡和不平衡。如果同样的冷却回路模式适用于每一个印象,则冷却系统被称为均衡。否则,冷却系统是不平衡的。通常,如果模具是一个平衡的多模式设计的印象14,设计者希望有印象的每个部分是相同的冷却回路,则平衡的方法被使用。在这种情况下,因为每个回路设计主要用来满足一个印象,来满足传热要求的冷却效果会更好控制。这是为特别复杂的成型件推荐的可利用仿真优化包的冷却方法11。采用这种方法,CAD的功能可以普遍满足模具设计师在冷却回路格局上的个人的变化需求。图3典型的共线冷却管道另一方面,设计者可以把模具作为一个整体看待而不考虑冷却回路的印象模式设计,如果这样的话,他可以采用不平衡的方法。1.3详细的陈述在图4中给出了冷却系统的一个组成部分的详细结构。用一条直线和一个任选的圆柱体代表一个洞。这种直线被称为孔冷却的引导线。更确切地说,一个冷却的引导线是从冷却透孔中心点到末端孔中心点出发的直线。在图2中,AB是孔1的冷却引导线,而CD是孔2的引导线。引导线包括钻孔载体。如图5所示在每个散热孔的开始和结束点,孔两端可以选择以下类型:(1)末端为通孔型(2)末端为盲孔型(3)台阶型末端(4)交叉盲孔型。这些几何特征信息表示为附加属性指引。如果它基于储存在每个引导线中的信息,就可以随时生成圆柱形实体。传统上,冷却线也被用来表示一个冷却回路11,但它们是从被包含的实体中分离出来的,例如模具板和插件。本文中的设计思路之一是每一个引导线的开始和结束点都与穿透和退出的面相关,除了末端为盲孔的终点。因此,如果这些面的位置改变了,相应的点将得到很大的更新和变化。换句话说,冷却引导线总是与穿透和退出的面有关。 图5冷却管末端类型在冷却回路中所有的内孔的冷却引导线作为指导路径进行分组。在图 2中有五条引导线AB型CD型EF型GH型和IJ型,形成引导路径。在本文中,如图4所示,引导路径完全代表一个冷却回路冷却时可以有一定的准则来描述冷却孔类型直径等的属性。事实上,冷却圆柱体仅在需要时进行查看检查不同功能/组件的物理碰撞或创建基于板或插件的功能时生成。这些冷却固体可以去除来简化,只要引导导路径可行,这些冷却固体就可以再生。稍后阶段,在确认冷却系统的设计中,CAM应用程序或组件的结构细节仍然需要几何孔。它们可以通过减去其相应的冷却板/插入机构的固体来获得。一个引导路径也用来维护其线路之间的连接。在指导路径中定义了一种验证和核实这一条件的一个“特殊”的方法。这个共线冷却水道是创建的“特殊对象类型”。从图4中可以看出,一个冷却回路包含可共线的冷却水道以及简单的管道。每个通道都可以由一组被叫做共线指引的引导线来表示。显然,它的元素引导线必须从头部到尾部不断沿着一条直线连接起来。在图3中,AB型,CD型及EF型形成路径和代表共线的通孔1(台阶型通孔)通孔2盲孔3。可以看出,在一个冷却回路中冷却元件相关联,因为它们是可以立即进行任何改变的。如图4所示,回路的内容和对象根据上下文和用户的选择变化,例如,一个回路可以作为一个相互关联的引导线或作为一个圆柱体集。一个冷却回路能在丰富的属性形式中自行确定几何与非几何的信息。 总之,在此对象的结构设计中,冷却水道及其相关模具板或插件可以自动更新如果诸如穿透面或钻孔元素的某些类型能在后面的设计阶段进行修改。由于所有的冷却水道用相关联的方法创建,在一个回路中如渗透面钻孔方向可以嵌入CAD模型和持久存储。2执行方面2.1嵌入链接和参数在这个模块冷却设计集中,引导线最初是通过用户界面创建的。为了把每个引导线的开始和结束点与渗透和退出面及盲孔联系在一起就出现了一个智能点。一个智能点在表面上是和内核与数据库面相关的点。它能与相应面保持持续的联系。在这里“智能”一词表示一个实体关联到其它相关实体的性质。由于这些引导线是建立于智能终点上的那么连通引导线也称为智能线。它们每个都是由一个(盲孔)或两个(通孔)连接在一起的。一个冷却圆柱体可以沿着一个圆形扫描的智能方针自动生成,对于盲孔锥孔需增加。对于冷却回路圆柱体作为固体的代表。这些几何特征代表引导线的属性。这些相关属性包括末端的类型、冷却孔直径深度和台阶直径部分。它们用于冷却孔的编辑和冷却孔的再生。2.2功能和算法 已经开发出的这个模块的主要功能是满足冷却系统的设计,在这里列出的要求:a 增加形成引导路径的智能引导线b 修改或重新定位引导线c 删除引导路径回路d 创建冷却固体e 修改冷却固体f 删除冷却固体g 建立平衡或不平衡的冷却固体印象模具设计2.3创建和编辑一个冷却回路的智能引导路径要创建一个引导路径的第一引导线,用户需要在预期的固体上选择一个面作为穿透面(平面)的回路入口(见图2)。一个平面方程可以提供出选定的平面。在面上最初的引导路径的启动点把用户的指示点为基础,然后创建一个智能点。引导第一次降温过程生成的默认方向的相反方向能在图形窗口中显示。用户可以由图6所示的界面活性变化的引导线的方向,交互地修改初始点的位置。 然后,用户可以动态拖动冷却线或输入一个盲孔的引导线的长度值或选择另一面说明通孔结束的面。在后一种情况下,在引导线的终点另一个智能点会被创建。在创建第一引导线时,一个序号“1”会显示在它附近。为创建下一个引导线(见图2),一个钻孔是必需的。用户可以显示底部渗透在p点的面,然后,下一个指引方向将设置在选定的面扭转法线方向上。在这项工作的实施中向量的起点C的确定是参照前面的AB引导线和最近点到用户的P点来表示的一个嵌入式规则。为了使向量定义的用户友好,很多这样的潜在 “规则”适用于协助指导创建。在这种情况下,当定义CD引导线和以前的AB引导线时,它能自动延长到底部钻孔的C点。智能点是建立在与引导线相关的面上的C点上。同样,序列号“2”显示在引导线的附近。用户还可以通过选择一个工作定义坐标方向+X,X,+Y, Y,+Z,Z然后指示出引导线的下个起点。用类似的方法,一个完整的指引路径可以被定义。当确认所有的指引路径的引导线时,路径的连续性可以在这种方法中验证(见图4)。该指引路径被当作一个单一的实体。正如预期的那样,引导线可以创建或加入一个由CAD功能的引导路径。现有的引导线也很容易被删除。在互动的定义引导线之间,在相应的分支机构的算法中用户的输入参数和序列是不同的。例如,要创建一个简单的盲孔,用户可以选择的序列可以是下列三个选项之一:(a)仅仅是一个渗透面(b)渗透面和现有的垂直于参考的散热孔,以及(c )仅仅是现有的共线冷却孔。在每个选项下,用户的选择序列是有区别的,必要的调整能使引导线达到保持引导路径连接的预期目的及友好的用户界面设计。如图6冷却后的引导线,它的性质包括它的长度都显示在同一用户界面上。这些是可以改变和更新的。事实上,当引导线被选中,其指导路径也就确定。这是因为在一个引导路径中所有的引导路线是连续性的约束。如果引导路径入口点的位置被移动,则整个路径也相应的变化。用户可以通过有关项目从编辑界面中选择安全删除引导路径。2.4创建和编辑冷却固体在定义一个引导路径时,则冷却固体基于个体引导线的属性生成。冷却固体仅当用户需要它们时创建。如图4所示冷却水道可以有不同的孔类型。这些类型可以表示为首端和末端相关的冷却固体的特征。如图7所示的用户界面实现了这一目的。最初,用户界面的设置,如启动类型、结束类型、孔直径等参数用默认类型分配,并在用户界面上配置文件中的预设值。然后,他们以用户的输入为基础更新。当用户重复操作时在此配置文件中的值始终在与用户的首选值写在它“接受”的用户界面对话框中,以便使用户界面的设置可以被更新。由于对话框的不同,也有对预设条件验证领域的项目,例如,台阶孔的直径必须大于孔径。这是当用户调用点击“确定”按钮时,在这种方法中这些检查函数称为冷却固体的“验证”(见图4),。如果输入验证不被接受,就会出现一些错误信息的提示。这些属性一旦得到证实通过点击“显示冷却水道关系”按钮可以自动生成冷却固体的CAD的API功能。 冷却固体可以在任何时候被删除,但类型和参数仍继续将其作为个体指引线的附加属性,因此冷却固体可在任何时候可再生。然而,如果用户删除一切引导路径,则冷却回路就被完全删除。在更多的细节上,实体生成算法建立了以下六种孔的类型:简单盲孔、简单通孔、台阶孔、台阶在通孔一端、台阶在通孔两端、通孔,最后,共线固体冷却水道能穿过多个固体。其它编辑和删除冷却水道的算法很简单。对于一个共线冷却水道,有个别孔由共线连接获得。图3说明了它们是如何关联的。假设孔1(从左到右)的创建是通过“选择两个平面创建台阶孔(两端)”从A点开始“绑住”面1和结束点B“绑住”面2则面1和面2是固体1的一部分。这些面的任何修改都将会影响孔的深度如抵消它们。创建孔2有更多的灵活性。用户可以创建以下两种方法。在第一种方法中面3和面4(属于固体2)可作为参考选择,因此启动点C和结束点D分别是面3和面4上的点。因为这个孔应是共线管道的其中一部分,面2与孔1的结束点B相关,也与面3有关。这是保证共线管道的对象的验证方法。因此,第一个孔可以沿着面2滑动通过创建两个对齐孔不打乱中间的孔。在第二种方法中,第一个孔是用来作为参考,那么起点C的结束是孔1的终点,由于B点的连接,则沿着面2滑动的第一个孔被修改则中间孔将随着变化。一旦C点移动则面3也将更新。这两个孔之间的智能连接由嵌入式的多个共线冷却水道固体建立。同样,在图3中第三盲孔由左到右建立,共线的冷却水道由三个相关的冷却孔获得。2.5处理平衡和非平衡冷却回路 在本文中,模具元件由装配树结构组成,当用户初始化一个新的模具设计项目时它会自动创建。原来的塑料部分被分配到装配上的一部分,被称为产品的一部分(生产部分)(见图8)。印象储存在产品的一部分作为实例化组件与布局模式(凸模/凹模插件)。这是一个在装配上专门用于冷却固体自动创建的部分。它被称为冷却线(CL)部分。 为了解决平衡与非平衡冷却回路的设计问题,突变实体的概念必须被先介绍。这项功能可为几何实体例如:实体、面、线、点等,以便使在装配中的不同部分相关联。这是通过复制从一部分到另一部分具有持续关联的实体获得的。这些复制的实体被称为突变实体。当一个源实体被修改,其相应的突变实体也会自动更新。源实体被称为原型实体。图9中所示了一些在装配中可能突变的面。假设原型面A是元件1的一部分,则它可以创建一个相应的突变面A1,面A1对它的原型面(子对母),或A2面对面A1(子对子)。在一个装配建模环境下,另外一个需要解释的概念是工作的一部分,这将被看作是定义在创建新的实体的一部分。因此,用户必需明确地选择工作的一部分,以便在其中创建新的实体。图8在模具装配树中的冷却线 图9在装配中两种可能的突变面在本文中建立平衡的冷却回路,工作部分被设置在图8的产品部分中。当用户在凸模/凹模插件中选择一个面去创建一个冷却引导线时,一个突变面(子部分对母部分)被创建,在产品中的部分所有的冷却实体,包括智能点、引导路径和冷却固体在这部分也被创造了。与此同时,在冷却线部分与此相关的引导路径和固体(子部分对子部分)也被创建。冷却实体,根据印象模式被复制。该合成的冷却系统在不同的印象模式中会自动平衡。在图10中用了一个与均衡冷却回路的四印象模式的实例来说明。图10平衡冷却回路的例子当创建不平衡冷却水道时,工作的一部分被设置在冷却线的一部分(见图8)。当用户从插件部分选择一个面,则在冷却线的一部分(子部分对子部分)的突变副本被创建。然后,所有相关的原型,如智能点、引导路径和冷却实体在冷却线部分被创建。因此,如果冷却实体的参考面在不同的插件上被改变则在冷却线部分的冷却实体可以自动更新。这两种方法都是可用的,装配树结构使设计在很大程度上得到了减少。3.未来整合专家系统显然,这个模块的功能可以进一步扩展。由于其是面向对象的设计,它极有可能将这项可以纳入冷却水道设计规则的模块与专家系统整合。对其中的一些逻辑规则进行了讨论【10,11,15】。作者认为,这应该是今后的研究方向。4.结论本文提出了在冷却水道设计工具中的一种相关的设计方法。重点被放在独特的引导路径和冷却水道固体交涉上,并在冷却水道和模具板或插件之间的几何相关上。相比用于【10,11,15】中的方法,这种方法的优点是模具设计人员可以更容易的在整个设计生命周期中进行修改。丰富的信息包括冷却回路成员之间的钻孔方向、定位和连接被嵌入相关的CAD模块中。这些资料可以支持在高水平知识规则下的相关冷却回路,从表面成型、碰撞检查到最近距离的互动。这种方法能有效和高效的应用在模具设计中。致谢本文的目的仅是报道研究的方法。作者承认他们的研究工作正在进行,本文中主要由在新加坡制造技术研究所(SIMT)工作的主编完成。一个SIMT项目团队实施软件产品。R&D工程师得到在美国Cypress,CA的EDS公司提供的密切技术支持。Unigraphics系统(UG)和模具导向在EDS公司注册商标。本文摘译自:中原工学院图书馆Springer-Link外文期刊数据库,论文名称为An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds。11I 广西工学院鹿山学院 课程设计说明书 课程名称: 课题名称: 香皂盒底壳注塑模具设计 指导教师: 班 级: 姓 名: 学 号: 成绩评定: 指导教师签字: 年 月 日 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 II 摘 要 本次模具设计的内容是“香皂盒底壳注射模的设计” 。通过对塑件进行工艺的 分析和比较,最终设计一副注塑模,从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模 具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出机构、冷却系统、注塑机的选择及有关 参数的校核、都有详细的设计,同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设 计过程表明该模具能够达到塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是香 皂盒底壳注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产香皂盒底壳塑件产品, 以实现自动化提高产量。对肥皂盒的具体结构,该模具是点浇口的单分型面注射模 具。通过模具设计表明该模具能达到香皂盒底壳的质量和加工工艺要求。 关键词:香皂盒底壳,注塑模,分型面 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 III 目 录 摘 要 .II 1 塑件工艺分析 .1 1.1 塑件设计要求 .1 1.2 塑件的材料特征 .2 2 塑件的尺寸精度与结构 .4 3 注射机及模架的选用 .6 3.1 注射机的选用 .6 3.2 模架的选用 .6 3.3 模架周界尺寸选择 .7 4 模具结构设计 .1 4.1 制品成型位置及分型面的选择 .1 4.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局 .1 4.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计 .2 4.4 分流道的形状及尺寸 .4 4.5 浇口的形状及其位置选择 .6 4.6 导向机构的设计 .7 4.7 推出机构的设计 .8 4.8 拉料杆的形式选择 .9 4.9 模具排气槽设计 .9 5 模具型腔、型芯的有关计算 .10 5.1 型腔工作尺寸计算 .10 5.2 型芯的工作尺寸计算 .10 6 注塑机参数校核 .13 6.1 最大注射量校核 .13 6.2 锁模力校核 .13 6.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 .13 6.4 模具闭合高度校核 .14 6.5 开模行程校核 .14 7 模具冷却系统计算 .15 7.1 冷却回路所需的总面积计算 .15 7.2 冷却回路的总长度的计算 .16 7.3 冷却水体积流量的计算 .16 8 注射模零件及总装技术要求 .18 8.1 零件的技术要求 .18 8.2 总装技术要求 .18 9 模具装配图及工作原理 .20 参考文献 .21 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 1 1 塑件工艺分析 1.1 塑件设计要求 肥皂盒在我们生活中非常的普遍,几乎每家都要用到。此次设计的肥皂盒的结 构比较简单,主要是在肥皂盒的底部打长条形的间隙,这样可以让积累在里面的水 自然流出省去人工进行操作,也可以提高肥皂盒的使用寿命。为满足制品表面光滑 的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。浇口的分流道位于分型面上,而浇口却斜 向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的顶端部注入型腔,因而 塑件表面不受损伤,不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。 图 1 香皂盒底壳 塑件表面质量:Ra0.32 塑件颜色:白色 塑件要求:塑件外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹,塑件允许最大脱模斜度。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 2 1.2 塑件的材料特征 1.2.1 PS 塑料 PS(聚苯乙烯系塑料)是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料,包括苯乙烯 及其共聚物,具体品种包括普通聚苯乙烯(GPPS ) 、高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 、可发 性聚苯乙烯(EPS)和茂金属聚苯乙烯( SPS)等。 通用级聚苯乙烯是一种热塑性树脂,为无色、无臭、无味而有光泽的、透明的珠 状或粒状的固体。密度 1.041.09,透明度 88%92%,折射率 1.591.60。在应力作 用下,产生双折射,即所谓应力-光学效应。产品的熔融温度 150180,热分解温度 300,热变形温度 70100,长期使用温度为 6080。在较热变形温度低 56 下,经退火处理后,可消除应力,使热变形温度有所提高。若在生产过程中加入少许 - 甲基苯乙烯,可提高通用聚苯乙烯的耐热等级。 它可溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶胀。可耐某些矿 物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮湿环境中仍能保 持其力学性能和尺寸稳定性。光学性能仅次于丙烯酸类树脂。电性能优异,体积电阻 率和表面电阻率都很高,且不受温度、湿度变化的影响,也不受电晕放电的影响。耐辐 照性能也很好。其主要缺点是质脆易裂、冲击强度较低,耐热性较差,不能耐沸水,只 能在较低温度和较低负荷下使用。耐日光性较差,易燃。燃烧时发黑烟,且有特殊臭味。 1.2.2 塑件材料的确定 聚苯乙烯流动性好,加工性能好,易着色,尺寸稳定性好。可用注塑、挤塑、吹塑、 发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制件,特别适用 于注射成型。 注射成型时物料一般可不经干燥而直接使用。但为了提高制品质量,可以 5570鼓风烘箱内预干燥 12h。具体加工条件大致为:料筒温度 200左右,模 具温度 6080,注塑温度 170220,60150MPa, 压缩比为 1.64.0。成型后的制 品为了消除内应力,可在红外线灯或鼓风烘箱内于 70恒温处理 24h。 挤塑成型时,一般采用的螺杆长径比 L/D 为 1724, 以空气冷却,挤塑温度 150200。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 3 吹塑成型时,可采用注塑和挤塑制得的型坯进行吹塑制得所需制品。吹塑压力一 般为 0.10.3MPa1 。 1.2.3 主要性能 a、机械性能:强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有 变化); b、耐热老化性:增强后的 UL 温度指数达 120140(户外长期老化性也很好) ; c、耐溶剂性:无应力开裂; d、对水稳定性:遇水易分解(高温、高湿环境下使用需谨慎); e、电气性能: 1、绝缘性能:优良(潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件 的理想材料); 2、介电系数:3.0-3.2; 3、耐电弧性:120s f、成型加工性:普通设备注塑或挤塑。由于结晶速度快,流动性好,模具温度 也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件时,仅需几秒钟,对大部件也只要 40- 60s 即可。 塑料成型工艺参数: 模具温度:50-70 喷嘴温度:180-190 料筒温度:前段温度:200-210 中段温度:210-230 后段温度:180-200 注射压力:7090MPa 注射机类型:螺杆式 保压压力:50-70 MPa 喷嘴形式:直通式 注射时间:35S 保压时间:1530S 冷却时间:1530S 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 4 成形周期:4070S 后处理:红外线烘箱 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 5 2 塑件的尺寸精度与结构 为了降低模具加工难度和制造成本,在满足塑件使用的前提下,用较低的尺寸 公差精度等级。 表 3 塑件有关尺寸精度等级参数 精度等级 1 2 3 4 5 6 7 8基本尺寸/mm 公差数值/mm -3 0.04 0.06 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 0.46 36 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 6-10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 10-14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 14-18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.24 0.40 0.48 0.80 18-24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.56 24-30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 30-40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.00 40-50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 65-85 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.0 1.6 85-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.2 1.8 100-120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.0 1.4 2.0 120-140 0.28 0.38 0.56 0.76 1.1 1.5 2.2 塑件精度等级与塑料品种有关,根据塑料的收缩率的变化不同,塑料的公差精 度分为高精度、一般精度、低精度三种。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 6 表 4 塑件精度等级参数 建议采用精度等级 塑料品种 高精度 一般精度 低精度 ABS MT2 MT3 MT5 由塑件的工作环境知道工件的精度要求较高,所以精度等级选择一般精度由表 3、表 4 可查得模具加工时的各尺寸工差。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 7 3 注射机及模架的选用 3.1 注射机的选用 由工件可得其质量为 18g,因为采用一模二腔的生产方式,所以二个塑件的总 质量为 36g,可计算浇注系统的体积为 8.5cm3 由公式所以: 3364.781.05mgVcmc塑 件 浇塑 件总 V4.7832 选用 XS-ZY-125 型卧式注射机,其性能参数如下: 额定注射量: 315cm 注射压力: Mpa20 锁模力: 9KN 最大注射面积: 23c 最大开模行程: m0 模具最大厚度: 模具最小厚度: 2 拉杆间距: 609 喷嘴半径: m 喷嘴圆弧半径: 18 3.2 模架的选用 我国目前标准化注射模零件的国家标准有 12 个;另外还制订了塑料注射模具的 标准模架,分中小型模架 (GB/T12556.190)和大型模架 (GB/T12555.1 90)两种。 中小型模架标准中规定,模架的周界尺寸范围为:560 m ,并规定模架的形式为品种型号,即基本型, A1、A2、A3 和 A4 四个品种。m90 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 8 表 5 四种模架的组成、功能及用途 型号 组成、功能及用途 A1 型 定模采用两块模板,动模采用一块模板,与推杆推件机构组成模架,适用于 立式和卧式注射机。 A2 型 动、定模均采用两块模板,与推件机构组成模架,适用于立式和卧式注射机, 可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具,也可用于斜滑块侧向分型的模具 A3 型 定模采用两块模板,动模采用一块模板,它们中间设置了一块推件板,用于 推件板件的模具,适用于立式和卧式注射机。 A4 型 动、定模均采用两块模板,它们中间设置了一块推件板,用于推件板件的模 具,适用于立式和卧式注射机。 根据以上四种模架的组成,功能及用途可以看出,A4 型模型适用于本次模具的 设计,故选用 A4 模架。 3.3 模架周界尺寸选择 根据模具型腔布置可以选用的模架规格为: ,再根据所选取的90m6 模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为 ,垫板厚度为 。330m 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 1 4 模具结构设计 4.1 制品成型位置及分型面的选择 选择分型面时的考虑方向: 1 塑件开模后留在动模上 2 分型面的痕迹不影响塑件的外观 3 浇注系统和浇口的合理安排 4 推杆的痕迹不露在塑件的外观上 5 使塑件易于脱模 根据以上的分型面选择的原则:本塑件的分型面选择在塑件的最下面,这样有 利于塑件型腔的加工,更有利于塑件的成形。而塑件的整体将在脱模后留在动模侧, 而对于推杆的设计,将采用塑件的底面形状(圆弧度)的面积,这样既增大了推出 力,又减小了推杆的痕迹的存在 - 图 3 分型面的选择图 4.2 模具型腔数的确定、排列和流道布局 与单型腔模具相比较,单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型 的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。 但是,在大批量生产的情况下,多型腔应收更为合适的形式,它可以提高生产效率, 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 2 降低塑件的整体成本。 型腔数目的确定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、 注射能力、模具成本等要求来考虑。 根据注射机的额定锁模力 F 的要求来确定型腔数目 n,即21FpAn 式中 F注射机额定锁模力(N) p型腔内塑料熔体的平均压力(MPa) 、 分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积(mm 2)1A2 大多数小型件常用多型腔注射模,而高精度塑件的型腔数原则上部超过 4 个,生产中如果 交货允许,根据上述公式估算,采用一模两腔。 图 4 型腔排列图 因为一模二腔,所以塑件的尺寸为竖直方向,取得标准模架的周界尺寸为 浇注系统设计及流道的布局:m40 浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀,迅速地输入型腔,使型腔内气体 及时排出,并且将注射压力传递到型腔的各个部分,从而得到组织紧密的制品。 4.3 主流道、主流道衬套及定位环的设计 主流道设在定模板上,并且位于模具的中心,与注射机喷喷嘴在同一轴线上, 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 3 其为一圆锥孔,其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面,所以主流道小头孔 端的外形应为一凹球面。为了配合紧密,防止溢料,凹球面的半径应比喷嘴的球面 半径略大 。m32 主流道衬套的材料常用 T8A、T10A 制造,热处理后硬度为 5055HRC。主流道 衬套与定模板采用 H7/m6 的过渡配合,主流道衬套与定位圈采用 H9/m9 的过渡配合。 由于受型腔或分流道的反压力作用,主流道衬套会产生轴向定位移动,所以主流道 衬套的轴向定位要可靠。 主流道设计应注意的问题: (1) 便于流道凝料从主流道衬套中拔出,主流道设计成圆锥形 。 锥角 粗糙度 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑,球半径略大于喷嘴头半4263.0Ra 径。 (2) 主流道要求耐高温和摩擦,要求设计成可拆卸的衬套,以便选 用优质材 料单独加工和热处理。 (3) 衬套大端高出定模端面 ,并与注射机定模板的定位孔成间隙配m105 合,起定位隙作用。 (4) 主流道衬套与塑料接触面较大时,由于腔体内反压力的作用使衬套易从 模具中退出,可设计定住 。 (5) 直角式注射机中,主流道设计在分型面上,不需沿轴线上拔出凝料可设 计成粗的圆柱形。 主流道直径计算的经验公式: 由公式得: )(4mKVD 式中 主浇道大头直径 流经主浇道的熔体体积 注射量为 603cm3cm 因熔体材料而异的常数 塑料种类 PS PE/PP PA PC POM CA K 值 2.5 4 5 1.5 2.1 2.25 故 mD47.1.60 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 4 图 5 主流道衬套图 表 6 定位环的尺寸参数 d1 16 20 25 30 d 注射机喷嘴直径+(0.51) D 与注射机定位孔间隙配合 SR 注射机喷嘴球面半径+(12) 主流流道的大头直径确定为 ,因为小端直径比注射机喷嘴直径大(0.5-m47. 1) ,由上知注射机喷嘴直径为 ,所以可得主流道小端直径为 ,主流道锥度m3 一般取 ,根据设计计算可知锥度为 4o ,所以符合主流道的选取范围。42 4.4 分流道的形状及尺寸 分流道的截面形状有:圆形、梯形、u 形、半圆形、矩形;分流道的长度应尽 可能的短,少弯折的减少压力损失和热量损失;分流道的表面粗糙度为 。mRa6.1 表 7 分流道截面形状和特征比较 特征 截面形状 热量损失 加工性能 流动阻力 效果 圆形 小 较难 小 最佳 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 5 U 形 较小 易 较小 良 矩形 大 易 大 不良 通过以上截面形状的对比,显然圆形截面形状效果最佳,为此选用 U 形截面形 状。 多腔模中,分流道的排布: 1.平衡式和非平衡式: 平衡式:分流道的形状尺寸一致。 非平衡式:a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。 b、分流道不能太细长,太细长,温度,压加体大会使离主流道较远的型腔难以 充满。 c、一般需要多次修复,调理达到平衡。 d、即使达到料流和填充平衡,但材料时间不相同,制品出来的尺寸和性能有差 别,对要求高的制品不宜采用。 e、非平衡式分布,分流道长度短 。 f、如果分流道较长,可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴,使 冷料不致于进入型腔。 g、分流道和型腔布置时,要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线 重合。 U 形分流的侧面斜角 常取 5o10o,此取斜角为 6o 。 分流道截面形状采用 U 形且平衡分布,因为圆形分流道热量损失较小,易加工, 效率较高且可保证各型腔均衡进料,从而保证塑件质量。 R2. 图 6 U 形分流道截面尺寸图 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 6 4.5 浇口的形状及其位置选择 浇口的作用是使料流加速,并控制衬料时间,控制料流状态。常用的截面形状 有圆形和矩形两种。流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关,而且与塑件的 成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。根据各种浇口 的特征比较可以看出点浇口的各种优越性能,其浇口特征如下: 点浇口的特征: 1.形状简单,便于加工,而且尺寸精度容易保证 2.试模时,发现不适当,容易及时修改 3.能相对独立的控制充填速度与封闭时间 4.可用于各种塑料 5.对于壳体类塑件,流动填充效果较佳。 基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口。 点浇口的直径计算公式 4Acnd 式中 点浇口的直径 m 系数,依塑料种类而异 ABS=0.7 塑料种类 PVC PE/PS ABS PC POM PVAV n 值 0.9 0.6 0.8 0.7 0.7 0.8 依塑件壁厚而异,系数为0.2c 型腔表面积A 故 ,0.15.3d.1m 表 8 点浇口尺寸参数 塑件厚度 塑料种类 .35. 3PSE/ 7059062.180AB8.6.17VCOM/ 18.2.92. 6 浇口位置的选择 尽量缩短流动距离,保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处,且应 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 7 减少熔痕;有利于型腔气体的排出。 图 7 浇口位置 4.6 导向机构的设计 当动定模合拢后就构成了型腔,为了保证动定模合拢时的导向机构合模导 向机构。合模导向机构在模具中的作用,一是定位作用,模具每次合拢时,都有一 个唯一的准确方位,从而保证型腔的正确形状;二是导向作用,引导动定模正确闭 合,避免凸模式型芯先进入型腔而损坏;三是承受一定的侧压力,在成行过程中承 受单向侧压力。导向机构主要由导柱和导套组成。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 8 图 8 导柱导套配合形式图 4.7 推出机构的设计 塑件在模腔中成形后,便可以从模具中取下,但在塑件取下以前,模具必须完 成一个将塑件从模腔中推出的动作,模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。 推出机构的组成:第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件;第二部分 是用来固定推出零件的零件,有推杆固定板、推板等;第三部分是用作推出零件推 出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生 变形或损伤塑件的外观;推力的分布依脱模阻力的大小合理合理安排;推出机构的 结构力求简单,动作可靠,不发生误动作,和模时要正确复位。 推板结构的设计:推板一般适用于塑料制品比较高,难于脱模的塑料注射模具。推 扳与凸模接触部分应设有一定的斜度,一般为 ,这样可减少推板与凸模壁的摩35 檫. 推管结构设计:根据该塑件的特性,推管须和其它推出元件联合使用.才能够合理的推 出.使用推管的优点是推出动作均匀、可靠、塑料制品上不留明显痕迹。 对于大塑件而言,因为其内型腔有两个圆孔,所以使用一般的推杆推出机构、 推板推出机构等满足不了塑件脱模的要求,为此大塑件的脱模方式采用侧陷槽脱出 机构,侧陷槽是指塑件在非开模方向上的凸出或凹进部位,这些部位在脱模时必须 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 9 采用特殊的方法,推出侧凹陷机构分为用成形嵌件推出,用内倾滑块脱出,用内斜 销及滑块脱出等多中方式。根据本模具的成型特点考虑,采用推杆推出,推杆截面 为圆形,推杆推出动作灵活可靠,推杆损坏后也便于更换。推杆的位置选择在脱模 阻力最大的地方,塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置,以保证塑件推出时受力 均匀,塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求,采用六根推杆推 出。 复位零件的确定 为了使推出元件合模后能回到原来的位置,在设计时应考虑推出机构的复位, 推出 机构中常用的复位零件有复位杆和弹簧,对于本模具的形式和结构的综合考虑, 选用复位杆推出机构。 4.8 拉料杆的形式选择 拉料杆可分为球形拉料杆、z 形拉料杆和薄片式拉料杆,根据对各种拉料杆的 对比分析和对本模具成型特点考虑用 z 形拉料杆。 图 9 z 形拉料杆尺寸及形状图 拉料杆的材料为 T8,进行热处理时头部硬度为 HRC5055,配合部分粗糙度为 Ra0.8um。 4.9 模具排气槽设计 当塑料熔体充填型腔时,必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产 生的气体。如果气体不能顺利地排出,塑件会由于填充不足而出现气泡,接缝式表 面轮廓不清等缺陷,甚至气体受压而产生高温,使塑件焦化,为此设置排气槽是很 有必要的,通常排气槽设计有多种方式,通过对模具型腔的研究,采用利用配合间 隙排气的方式为最优,因此在分型面与模板间的配合间隙进行排气,间隙值为 0.03。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 10 5 模具型腔、型芯的有关计算 5.1 型腔工作尺寸计算 模具型腔是模具和塑件的接触处其尺寸的公差直接影响了塑件工作的性能和表 面的粗糙度,为此工件的型腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工 余量。 由公式得 因为:对于塑件 150m 3=(+.)-(4L模 具 式中 塑件形状最大尺寸塑 件 塑件的平均收缩率k 塑件的尺寸公差 模具制造公差,取塑件尺寸公差的 1/31/6 0.215 由公式得 因为: 对于塑件高度 尺寸模具设计m 0.843Hhk塑 件模 具 塑件最高方向最大尺寸塑 件 故 0.82501.543模 具 .82 5.2 型芯的工作尺寸计算 模具的型芯和型腔一样也是和塑件直接接触,其加工要求和型腔基本上是相同 的,但是型芯的加工要保证和塑件的内型腔相同,其制造公差和型芯相反取负偏差。 由公式得 因为:对于塑件 100mm 尺寸的模具设计: 431kL塑 件模 具 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 11 塑件内形径向的最小尺寸塑 件L 故 0.15310.546 模 具 0.1536 公式得 因为:对于塑件 尺寸的模具设计.4m 32kL塑 件模 具 塑件内腔的深度最小尺寸塑 件 故 0.52410.5143h模 具 0.561 0.12.24L内 型 0.1382 0.13524内 型 0.134 3 0.1639584L内 型 0.1624 0.173524内 型 0.17380.263584L内 长 0.269 2 0.1734154内 长 0.7 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 12 1 0.19340.564L内 圆 弧 .1962 0.130524内 圆 弧 .127383 0.13504L内 圆 弧 .17 2 0.17340524内 长 .176 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 13 6 注塑机参数校核 6.1 最大注射量校核 注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积(包括流道及流口凝料和飞边) , 通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量 80% 由公式得 所以,选用的注塑机最大注塑量应 浇塑 件机 V8.0 式中 注塑机的最大注塑量:单位 机V3cm 注塑机的体积,单位 塑 料 该产品:V 塑件=34.78 3c 浇注系统体积,单位 浇 该产品: =8.50浇 3m 故 4.78504.10.V塑 件 浇机 所以 选择注塑机的注塑量为:125 。故:满足要求 。3c 6.2 锁模力校核 由公式得 锁 机FAP模 熔融塑料在型腔内的压力(7090 Mpa)80 ,选取型腔内压力的模P 平均值为 35Mpa ,所以,计算得 582 KN 。 塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和:计算为 14000mm2A 注塑机的额定锁模力锁 机F 故 =815KN锁 机 AP模 所以选定的注塑机为:900KN 满足条件 6.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 即 模具长 x 宽拉杆间距 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 14 模具的长宽为 注塑机拉杆间距360952609 6.4 模具闭合高度校核 模具实际厚度 H 模 = m 注塑机最小闭合厚度 H 最小 = 20 即 H 模 H 最小 故满足要求 6.5 开模行程校核 我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关,故注塑机的开模行程应满足下 式: 最 小模机 HSm10521 因为 最 小模机 3 1250691036 H1推出距离 单位 m H2包括注射系统在内的塑件高度 单位 m S 机 注射机最大开模行程 故 满足要求 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 15 7 模具冷却系统计算 冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热 量,使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内,并且要做到使冷却介质 在回路系统内流动畅通,无滞留部位. 7.1 冷却回路所需的总面积计算 冷却回路所需总表面积可按下式计算 WMqA360 式中 -冷却回路总表面积, 2m -单位时间内注入模具中树脂的质量,Mhkg -单位质量树脂在模具内释放的热量, , 值可查表;q KJq -冷却水的表面传热系数,mW2 -模具成形表面的温度,;M - 冷却水的平均温度, 。 W ABS 成形时放出的热量 5.910JqKg 故 .23436mwA 冷却水的表面传热系数 可用下式计算 2.0 8d 式中 -冷却水的表面传热系数, ;KmW2 -冷却水在该温度下的密度,3g -冷却水的流速, ;s -冷却水孔直径,dm 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 16 -与冷却水温度有关的物理系数, 值查表 7.1 表 9 水的 值与其温度的关系 平均水 温/ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.0 5 故 0.8335.210717.61KmW2 7.2 冷却回路的总长度的计算 冷却回路总长度可用下式计算 dAL10 式中 -冷却回路总长度, ;m -冷却回路总表面积, ;A2 -冷却水孔直径, 。d 故 10.341.8L 确定冷却水孔的直径时应注意,无论多大的模具,水孔的直径不能大于 14 ,否则冷却水难以成为湍流状态,以致降低热交换效率。一般水孔的直径可m 根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为 2 时,水孔直径可取 1014 。本mm 模具取 10 。所以由模具的长度可知需要排布 8 根水道才满足冷却水道长度要求。 7.3 冷却水体积流量的计算 塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空 气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值,即为用冷却水扩散的模具热量。假 如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话,即忽略其他传热因素,那么 模具所需的冷却水体积流量则可由公式计算: 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 17 2160cMqV 式中 -冷却水体积流量, ; v min3 -单位时间注射入模具内的树脂质量, ;hkg -单位质量树脂在模具内释放的热量, ;q KJ -冷却水比热容, ;cKgJ -冷却水的密度,3m -冷却水出口处温度,1 -冷却水入口处温度, 。2in108.25610.4609. 333qV 当注射成形工艺要求模具温度在 80以上时,模具必需有加热装置,由于 ABS 注射成形工艺要求模具温度在 5070,因此模具中不用设置加热装置即可满足需 要。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 18 8 注射模零件及总装技术要求 8.1 零件的技术要求 塑料注射模具应优先按 GB/T12555.190 和 GB4169.111 选用标准模架和标准 件。模具成形零件 材料和热处理要求,优先按表 10 内容选用。 表 10 模具成形零件优先选用材料和热处理硬度参数 模具材料 热处理硬度 零件名称 牌号 标准号 HBS HRC Q235 GB699 216260 4045 4Cr GB3077 216260 4045 40CrNiMOA GB3077 216260 4045 3Cr2Mo GB1299 预硬状态 3545 4Cr 5MoSiV1 GB1299 246280 4555 型腔、型芯定 模镶件、动模 镶件、活动镶 件 3Cr13 GB1220 246280 4555 8.2 总装技术要求 表 11 总装技术要求 条目编号 条目内容 1 定模(式定模板)与动模(式动模应板)安装平面的平行度按 GB/T12555.2 和 GB/T125556.2 规定 2 导柱、导套对定、动模安装面(式定、动模座半安装面)的垂直度按 GB/T12555.2 和 GB/T125556.2 3 模具所有活动部分应保证位置准确动作可靠,不得有歪斜和卡滞现象。要 求固定的零件不得相对窜动 4 塑件的嵌件或机外脱模的成形零件在模具上安放位置应定位准确、安放可 靠,具有防止错位措施 5 流道转接处应光滑圆弧连接、镶拼处应密合,浇注系统表面粗糙度为 Ra0.8um 6 热流道模具,其浇注系统不允许有树脂泄露现象 7 滑块运动应平稳,合模后镶块应压紧,接触面积不少于 3/4,开模后定位准 确可靠 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 19 合模后分型面应紧密结合,成形部位的固定镶件配合处应紧密贴合,其间 隙应小于塑料的额最大不落料间隙,其值应符合如下规定: 塑料流动性 好 一般 较差8 塑料间隙/mm 0.03 0.05 0.08 9 冷却加热(不包括电加热)系统应畅通,不应有泄漏现象 10 气动式液压系统应畅通,不应有泄漏现象 11 电气系统应绝缘可靠,不允许有漏电式短路现象。 12 在模具上装有吊环螺钉时,应用符号 GB825 的规定。 13 分型面上应尽可能避免有螺钉式销钉的穿孔,以免积存溢料。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 20 9 模具装配图及工作原理 工作原理:注射机从喷嘴中注射出的塑料熔体经由开设在定模上的主浇道进入 模具,再由分浇道及浇口进入型腔,待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型 后开模。开模时,注射机开合模系统便带动动模后退,这时动模和定模两部分从分 型面分开,塑件包在凸模 7 上随动模一起后退,拉料杆 15 将主浇道凝料从浇口套 6 中拉出。当动模退到一定位置时,安装在动模内的推出机构在注射机顶出装置的作 用下,使推杆 18 和拉料杆 15 分别将塑件及浇注系统的凝料从凸模 7 和冷料穴中推 出,塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下,至此完成一次模具注射。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 21 参考文献 1 虞传宝.冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料.北京.机械工业出版社,1993 2 张如彦.塑料注射成型与模具.北京.中国铁道出版社,1987 3 塑料模设计手册编写组编著.塑料模设计手册.模具手册之二第二版.北京工业出 版社,1994 4 阎亚林.塑料模具图册.北京.高等教育出版社,2004 5 叶伟昌.刀量模具设计简明手册.北京.机械工业出版社,1995 6 齐卫东.塑料模具设计与制造.北京.高等教育出版社,2004 7 付利.塑料模具技术手册.北京.机械工业出版社,1997 8 冯炳尧.模具设计与制造简明手册.上海.上海科学技术出版社,1985 9 李秦蕊.塑料模具设计.西安.西安工业大学出版社,1988 10 李德群.塑料成型模具设计.武汉.华中理工大学出版社,1990 11 冯爱欣.塑料注射模具机构与结构设计.北京.机械工业出版社,1997 12 陈锡栋.周小玉.实用模具技术手册.北京.机械工业出版社,2002 13 屈华昌.塑料成形工艺与模具设计.北京.高等育出版社,2001 14 许发樾.模具标准应用手册.北京.机械工业出版社,1994 15 李学军.模具常用机械设计.北京.机械工业出版社,2003
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