太陽鏡邊框創(chuàng)意造型設計及模具設計 機械電子工程專業(yè)

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1、 太陽鏡邊框創(chuàng)意造型設計及模具設計 摘 要 該論文是關于太陽鏡邊框的模具設計?；赨G軟件對塑件的三維建模，完成了塑件的結構布局；該塑件結構相對簡單，其平骨位在中心側面處，主要在平骨位上進膠；結合具體實踐情況，包括模具的尺寸以及效益方面問題，所以本次設計所采用的結構為一模二腔結構，側澆口進料的兩板式模具。本文主要內容如下： （1）在對塑件原料成型工藝進行合理分析的基礎上挑選恰當的注塑機，同時校核注塑機參數； （2）對澆筑系統(tǒng)進行設計，重點分析了其分流道、主流道等的設計； （3）成型零件相關數據的計算，比如型腔深度、高度等； （4）冷卻系統(tǒng)的分析； （5）推出機構、合模導向

2、機構等的設計； （6）對一模二腔、側澆口進料兩板式模具的設計。 關鍵詞：模具設計；注射成型； 塑件工藝分析；模具結構設計  Abstract TheThe paper is about the mold design of the sunglasses frame. Based on the three-dimensional modeling of plastic parts by the UG software, the structural layout of the plastic parts was completed; the structure

3、 of the plastic parts is relatively simple, and the flat bone position is at the center side, mainly in the flat bone position; combined with specific practice conditions, including the mold The dimensions and benefits of the problem, so the design used in this design is a two-cavity structure, side

4、 gate feed two-plate mold. The main content of this article is as follows: (1) Select the right injection molding machine based on the reasonable analysis of the molding process of plastic parts raw materials, and check the parameters of the injection molding machine at the same time; (2) The desi

5、gn of the pouring system was designed, and the design of the runner, the main flow channel, etc. was analyzed in detail; (3) Calculation of related data of molded parts, such as cavity depth, height, etc.; (4) Analysis of the cooling system; (5) The design of the launch mechanism, the mold closin

6、g guide mechanism, etc.; (6) Design of a two-plate mold for two-cavity and side-gate feeding. Keywords: Mold design；Injection molding；Plastic parts process analysis；The mould structure design III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1 塑料簡介 2 1.2 注塑成型及注塑模 2 第2章 塑件分析 4 2.1.1

7、塑件的二維圖 建模（圖2-1） 4 2.2塑件結構的工藝性分析 5 2.3塑件材料的成型工藝分析 6 2.4塑件體積及質量 8 第3章 注射機的選擇 9 3.1 注塑過程注射量的計算 9 3.2 注塑機型號的選擇 9 3.3 本章小結 9 第4章 澆注系統(tǒng)的設計 10 4.1 分型面的選擇 10 4.2型腔數目的確定 10 4.3主流道的設計 11 4.5 澆口設計 12 4.6冷料穴的設計 12 4.7排氣方式的設計 13 4.8 本章小結 13 第5章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 14 5.1對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 14 5.2冷卻系統(tǒng)的需要與否 14 5.2.

8、1 冷卻時間的確定 15 5.2. 2冷卻水體積流量 15 5.3 本章小結 16 第6章 成型零部件設計 17 6.1型腔尺寸的計算 18 6.2型芯尺寸的計算 19 6.3 型腔側壁厚度及底板厚度計算 20 6.4 本章小結 21 第7章 機構的設計 22 7.2 合模導向機構設計 23 7.2.1.導向機構的作用 24 （1) 導向機構用于保證動模和定模的精準配合。模具的分模與合模依靠導向機構導向進行的，可以降低型芯與型腔發(fā)生移位碰撞的損壞。 24 7.3 本章小結 25 第8章 有關參數的校核 26 8.1 型腔數目的校核 26 8.2 鎖模力的校

9、核 26 8.3 開模行程的校核 27 8.4 剪切速率的校核 27 8.5模架的選擇 27 8.6模具工作原理說明 27 8.7 本章小結 28 參考文獻 30 致 謝 32 第1章 緒 論 背景：正所謂“眼見為實，耳聽為虛”，在我們看來這個科技發(fā)達的時代，機器人往往代替所謂的“舊工業(yè)”，而人們往往只會在乎當今最發(fā)達的第三產業(yè)，或許都基本忽略了第一產業(yè)，第一產業(yè)雖然看起來粗糙，但是其中富含得細節(jié)是我們難以想象的。而第一產業(yè)的其中之一的代表我就覺得是模具制造業(yè)。模具制造業(yè)是我國再當今社會上國民經濟成長的一個至關重要的工業(yè)的組成部分，而隨著我國模具工業(yè)的不斷發(fā)展，

10、其重要性日漸凸顯，受到越來越多人的關注。且多數人更是認為工業(yè)生產過程設備的基礎便是模具行業(yè)。在多個工業(yè)行業(yè)中，如汽車、儀表、電氣等的組件中80%甚至更高的。比例的組件依賴于模具的成形。該模具生產的精度高、復雜度高、一致性高、生產效率高、消耗低，無法與其他加工方法相匹配。他的出現，告別了讓人所認為的“工業(yè)都是人力耗費多，生產效率低”的時代。 因為模具是依照最終產品制作的，但是其所能帶來的效益較大，從其自身的價值上來看，可達到最終產品的十倍甚至上百倍。所以說，在制造業(yè)中，模具行業(yè)是基礎性的行業(yè)，不但對各種產品的制作，甚至對技術轉化方面均有重要的作用。另外，隨著科技的發(fā)展，模具行業(yè)日益向高精尖方向

11、發(fā)展，已經成為高新技術產業(yè)中的一個重要組成部分。 隨著人們生活水平的提高，當面對太陽的時候，我們不需要用手或者手臂擋著刺眼的太陽光，這個時候，太陽眼鏡得出現成為一個歷史發(fā)展得必然因素。 人們對太陽眼鏡的需求逐漸提高，這就為太陽眼鏡這個發(fā)展提供了一個強大的市場，我們可以看一組數據 地區(qū) 3月產量 1-3月累計 3月同比增長（%） 1-3月增長比例（%） 全國 43,429,872.00 126,436,506.00 -10.96 3.45 北京 19,570.00 72,835.00 9.58 28.18 江蘇 11,646.00 334,925.00

12、-54.44 -21.65 浙江 21,070,784.00 59,789,345.00 11.9 13.84 福建 10,467,535.00 29,005,891,00 -0.47 -4.11 江西 1,644,286.00 5,011,592.00 22.57 23.77 山東 1,400,000.00 4,000,258.00 16.67 29.03 廣東 10,114,651.00 32,217,918.00 -43.26 -7.73 我們通過這組數據統(tǒng)計分析，可以重表格得出一個結論：我國的太陽眼鏡的需求量一直呈穩(wěn)定的增長趨勢

13、，這可以更充分的說明這市場的潛力。然后我們再說呢，當我們有了市場，我們下一步就是生產。而我們要做就不能做小販小商，要做就得做大。模具的出現，可以進一步讓我們增加生產效率，可以更好更快的占有現有市場，做第一個“吃大螃蟹的人”。 1.1 塑料簡介 塑料的本質是高分子材料，其主要的成分是樹脂，當達到熔點之后，塑料便具備了一定的流動性，輔以相應的措施，塑料便能夠被塑造成各種形狀，接著通過降溫等方式，使塑料固化。固化后的塑料有著較廣的作用，基本遍布于現代 工業(yè)和日常生活中，另外，塑料也有許多較佳的特性，比如體積小、重量輕，同時還具備較強的絕緣性以及化學穩(wěn)定性，這些特性使其擁有了其他材料所沒有的性能

14、。另外，隨著技術的不斷發(fā)展，塑料的作用也逐漸增加，甚至其能夠代替木材、金屬等，在各行各業(yè)中發(fā)揮著日漸重要的作用。在當前社會中，多個行業(yè)均會應用到塑料，塑料在人們的生活中發(fā)揮的作用也越來越大。 1.2 注塑成型及注塑模 通常情況下，塑料制成品是批量生產的，所應用的工藝也較多，比如注射壓力、壓縮、吹塑等等，在這些工藝中，最為常見的一種工藝是注塑成型。自塑料產生之日起，該種方法便一直為人們所知，且在該種工藝之下，多種熱塑性的材料均可以應用該種方法來成型。另外，技藝水平的不斷提升，也使該種方式有了更大的優(yōu)勢，比如其成型所用的時間較少，雖然時間段，但是也有較高的尺寸精度。另外，依當前的技藝，能夠一

15、次成型一些繁復的產品，對于一些簡單的產品甚至已經實現了自動化。所以，這種方式在當前的塑料產品的制造生產過程中被廣泛應用。依據相關數據統(tǒng)計，在當前所生產的塑料制品中，應用注塑法所生產的產品數量高達30%，不過該種方式所用到的設備的價格和模具的代價是非常高的，不太應用于單和小批量生產的塑料零件。 從原理上來看，注塑成型這一工藝源于“金屬壓鑄成型”，金屬壓鑄成型便是通過擠出方式來成型。其具體的工藝流程是初始將粉末狀或者是顆粒狀的驗材料注入到機器桶之內，之后隨著溫度的升高，這些原材料會變成溶體，接著利用高壓等方式使流量通過氣缸前面的噴嘴，在壓力降低溫度冷卻后，模具的開啟可以從外觀上形成一定的形狀和尺

16、寸的塑料制品。 注塑模具通常有較大的差異，其差異的產生受到的影響因素較多，包括塑料的品種、模具的構造等等，所以在進行設計注塑磨具時候，需要對這些因素進行詳細的分析，以為后續(xù)活動奠定基礎。通常情況下，注塑模具可以劃分為兩種，即動態(tài)模型以及固定模型兩種，在注塑機固定板上，會放置鞏固模件上。另外，其所用的導柱在注塑過程中，可以將兩者封閉。由以上分析可以得知，注塑模件的構成主要有轉向機構、澆筑系統(tǒng)等。 注塑成型過程得到較佳的塑化塑料熔體所采用的措施中最為重要的組成部分。具體來說，通過將所得到的塑料熔體注入到型腔之內，再通過調整溫度，對其進行冷卻定性，最終得到所需求的質量較高的塑料。另外，除卻以上工

17、藝外，決定所鑄造的產品的質量因素還包括注塑機以及磨具布局兩種，所以在進行注塑之時，必須從多角度出發(fā)進行挑選控制，方能得到最佳的注塑效果。 通常情況下，要達到注塑成型，需要重視三大要素，分別是溫度、壓力以及時間。因為在注射成型的過程中，如果溫度不達標，便會導致其冷卻時間降低，壓力不達標，則難以達到預期的形狀，而時間不夠便會影響到生產產品的質量等呢過，尤其是在一些較為精密的制品生產過程中，沒有控制好以上三種要素，所造成的問題會更多，不過在精密產物的注射成型過程中，所需要的其他條件也較多，不單單只是這三種，還包括原材料、電壓波動情況等等。 塑料模具的設計所應用的先進技術較多，除卻常見的CAD設計

18、等，還需要應用一些輔助性的技術，如CAE等等，隨著計算機的發(fā)展，其所涉及到的與計算機相關的技術必然會日漸增多，而且會成為一種趨勢。從注塑成型的發(fā)展階段來看，其主要經過兩個階段，分別是開采涉及階段以及生產階段，其中開采階段重點在于磨具設計方面，生產階段則在從原料的購買中再到模具的成型等多個活動。  第2章 塑件分析 2.1.1塑件的二維圖 建模（圖2-1） 該塑件尺寸長148.5mmX寬50.5mm，高10MM，圓周的一圈有平均角度的筋骨，，壁厚約4mm。 圖2-1（塑件圖二維圖) 2.2塑件結構的工藝性分析 模具的設計所需要的工藝較多，在其設計之前也有較多的

19、準備工作，這樣方能為后續(xù)的工作奠定基礎。具體來說，前期的準備活動匯總，必須要明確塑件的各種工藝特性，這樣方能制作出符合要求的模具。 該塑件的外形為長方形的腔體，其塑件底面與面之間采納圓弧過渡，應用該種方式有較佳的優(yōu)勢，其一是能夠使塑件的強度增加，其二則是使物料的流動情況等進行轉變，通過這種轉變使沖模的阻力降低，從而有利于整個塑料結構的制作活動。另外，在確定塑件結構之時，還需要將模具上的圓角和塑料轉角處的圓角對應起來，這樣方能使模具的強度進一步提升，同時還能夠降低淬火過程中模具裂開的可能性。 （1）、脫模斜度 注射制品在外界溫度降低以及冷卻的過程中，必然會產生收縮的情況，不當的脫模斜度會影

20、響到制品的質量，會使制品的形狀等發(fā)生變化。具體來說，注射制品在冷卻的過程中會慢慢的收縮，逐漸脫模，而在脫模之前則會降模具型芯中的突出部分進行包裹，再慢慢脫模。為了使脫模的活動更加比便利，同時不再脫模之中使制品的表面受損，所以需要確定一定的脫模斜度。而與脫模斜度相關的因素又比較多，如制品的形狀，如收縮率等等，如果脫模斜度比較小，那么會影響到制品的尺寸，且脫模的難度較大，而如果斜度比較大，雖然相比較小的消毒來說，脫模的難度降低，但是卻會在一定程度上影響到制品的尺寸精度，同時還會浪費原材料，增加產品的成本。所以一般情況下，所選取的脫模斜度在0.5到1.5之間，更具體的來說，塑件材料的脫模斜度在0.3

21、5′到1°30′之間，而型芯的脫模斜度在30′到1°之間。 （2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚在模具制造中也占據重要的部分，在設計塑件時候應當依據具體的情況充分考慮，因為在注射成型過程中，不同的塑件壁厚會直接影響到其質量，因為塑件的壁厚能夠對溶體流動、固化成型的冷卻速度以及時間產生較大的影響，如果塑件的壁厚較厚，則溶體流動速度回減慢，同時其固化成型的冷卻時間長度也會增加，而冷卻時間長度的增加則直接影響著產品的生產效率，最終影響到產品生產的成本。所以，從成本的角度考慮，必須要對塑料的壁厚進行規(guī)定。通常情況下，塑料的壁厚應當在1mm到4mm之間，在3mm左右方為較佳的數值，不過也并不全是3mm便是

22、最佳的數值，要依據不同的部位進行調整，比如在周邊其壁厚在3mm左右，但是底部的壁厚可以設置成4mm或者5mm。 （3）、塑件的圓角 通常情況下，塑料轉角處的應力較為集中，這可能會影響到產品的成型加工過程，所以為了防止該種情況的產生，可以依據力學相關知識，在塑件的轉角處采用圓角過度的方式，這樣可以最大限度的避免應力集中的情況，從而確保產品的質量。如果沒有特殊的要求，可以在塑件的各連接角處設置一些半徑在1mm到2mm左右的圓角。 2.3塑件材料的成型工藝分析 成型塑料件的材料特征及選用 1.PP、PE、PVC、PS、PP成型特點對比 （1）聚丙烯（PP）成形特點 聚丙烯成形收縮的過程

23、中，有較大的收縮率，加之其具有較好的流動率，所以較易成型。不過其也比較容易形成一些凹痕或者是縮孔。所以，聚丙烯在成型的過程中，必須要重視其成型的溫度，對溫度進行合理的控制，這樣方能確定合理的冷卻回路，方能確保成型的質量。 （2）聚乙烯（PE）成形特點 完成得時候，聚乙烯在不同的方向有不同的收縮率，差異比較大。在垂直方向收縮率相對較小，注射方向的收縮率比較大。所以在成型中便會導致產品出現彎曲等情況，為了改變這種情況，必須要從整體上對模溫進行控制，使整體能夠用用均勻的方式進行冷卻，從而使其變形的幾率盡量降低。如有必要，可以在模具之內設置冷卻系統(tǒng)，以充分把握其冷卻的均衡性。 （3）聚氯乙烯(P

24、VC)成型特點 無定形料，吸濕性小，流動性差，為了提高流動性，防止 發(fā)生氣泡，宜事先干燥。比較容易分解，與銅等接觸在高溫中分解效率會更高。成型溫度范圍小。模具澆注系統(tǒng)應粗大，澆口截面宜大，模具應冷卻，模溫30-60度，料溫160-190。 （4）聚苯乙烯(PS)成型特點 無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數大，易產生內應力。流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型。所以適合應用較高的料溫以及模溫，同時輔以較低的注射壓力，方能盡可能的減小縮孔以及變形的可能性?？捎酶鞣N形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件。脫模斜度大，頂出均勻。塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有

25、鑲件應預熱。吸水性極小，成型前可不干燥。模溫30-60度，料溫140-200度。 （5）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PP）?成形特點 PP比較容易出現一些缺陷，因為在吸水等方式使塑料的表現出現一些云紋，更有甚者，可能會出現一些瘢痕，直接影響著產品的質量，在之后加工、干燥等技藝之下，可能會影響到最終的成品。另外，在正常的成形情況之下，收到收縮率的影響比較小，在生產一些要求不高的產品中可以忽略，不過對于一些精度要求較高的茶品，則必須要對模具的溫度等進行控制，以減少收縮率對產品的影響。通常情況下， 要求其模具的溫度在50°到60°，這樣能夠在確保質量的同時保障其塑化效率，故成形周期短； 2

26、.PP、PE、PVC、PS、各項性能對比 PP與其它幾種主要的通用塑料的性能比較，如表2-1 所示 表2-1 PP、PE、PVC、PS、PP 各項性能對比 塑料種類 密度 剛性 收縮率 韌性 強度 耐熱性 化學穩(wěn)定性 耐候性 毒性 粘合劑粘合 熱合性 成型加工性 PP 最小 較好 一般 低溫下差 較高 好 好 差 無毒 差 一般 好 PE 小于水 差 差 好 低 一般 好 差 無毒 差 好 好 PVC 較大 好 好 差 較高 差 好 一般 可以無毒 好 一般 麻煩 PS 略高于水

27、 好 好 差 高 較差 好 一般 無毒 一般 一般 好 PP 略高于水 好 好 好 高 較差 好 較差 無毒 一般 一般 好 成型塑料件材料的確定: 依據上表來確定此次使用材料為：聚丙烯（PP）。 本次塑件是塑料太空杯中的一個太陽鏡框，塑件壁薄，中批量生產，PP（聚丙烯）材料其化學穩(wěn)定性好，熔點高，成型工藝好，可以采取注射成型。采用較高注射壓力和保壓壓力，大概在全行程的95%時轉保壓，用較長的保壓時間。為減少內應力及變形，應選擇高速注射。 PP塑件的注射成型的條件及主要工藝參數： 料筒溫度的前段溫度為180℃到200℃之間，診斷在2

28、00℃到220℃之間，后段在160℃到170℃之間。 注射壓力在70MPa到120MPa之間。 注射的時間分為保壓時間、冷卻時間兩種，保壓時間在20到60秒，冷卻時間在15到50秒。 噴嘴的溫度為170到190℃之間。 2.4塑件體積及質量 通過使用ug軟件軟件實體造型后知體積為7.88cm3，材料密度選0.9g/cm3，所以塑件質量：7.01g。 圖2-2 零件圖數據 2.5 本章小結 塑件成型工藝與模具設計有著密切的關系，想要設計出合理的模具布局，塑件設計必須要符合成型工藝性的要求，只有在符合要求的前提下才能保證 塑件可以順利成型，并且在達到要求的

29、情況下產品的性能、生產率才得以提高，生產成本才有可能降低。否能夠滿足使用性能不是評價一個塑件設計的好壞的唯一標準。除此之外的一個重要評價標準則是成型工藝。 11 第3章 注射機的選擇 3.1 注塑過程注射量的計算 3.1.1澆注系統(tǒng)凝料的初步計算 澆注系統(tǒng)的凝料體積為： 一次注射所需塑料PP體積為： 3.2 注塑機型號的選擇 依據計算結果選擇注塑機的型號為：的臥式注塑機，該注塑機主要技術參數如下：額定注射量為500c

30、m3；螺桿（柱塞）直徑為65mm；注射壓力為102Mpa；注射行程為200mm；鎖模力為3500KN；塑化能力為80 (kg/h)；拉桿間距為540mm×440mm；模具最大厚度為450mm；模具的最小厚度在300mm，噴嘴圓弧半徑為R18mm。 3.3 本章小結 本章主要講述注塑成型工藝以及成型設備的選擇，不同的成型件有不同注塑工藝，如何選擇正確的注射方式和處理方法是根據成型件的形狀來確定，一個合理的方案將大大減少對設備的維護和成本。 21 第4章 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 分型面的選擇 模具結構中的基準面是分型面太陽鏡框對表面要求較高，本次的塑件是太陽鏡框。 在確

31、定分型面時候，需要考慮的因素角度，主要包括六大方面，具體如下所示： 1）在最大輪廓處選擇分型面； 2）開模后將塑料放在動模上； 3）可以忽視分型面的痕跡； 4）對澆口進行合理的安排； 5）塑料外觀上不能有推桿痕跡； 6）使塑件易于脫模。 圖4-1 分型面選擇方案1 圖4-2 分型面選擇方案2 4.2型腔數目的確定 依據相關要求，此次應用一模二腔的結構，讓型腔數據n=2。 澆筑系統(tǒng)是一個通道，從注射模中到主流道再到型腔部分熔體通過的一個通道，該澆筑系統(tǒng)能夠分為兩大類，即流道凝料澆筑系統(tǒng)以及無流道凝料澆筑系統(tǒng)。結合具體的情況本文中所選擇的主要是無流道凝料澆筑系統(tǒng)。

32、4.3主流道的設計 筆者根據設計手冊設計主流道尺寸，具體如下所示： 錐角α=2°~6°取 主流道小端直徑 主流道球面半徑 主流道長度L取； 主流道大端直徑 對于分流道的設計應該以注塑時降低注射壓力和熔體溫度的流失和流道容積的條件而設計。 圖4-3 主流道 4.4 分流道設計 由于該塑料的結構構造非常簡單，并且形狀也較為簡潔。所以熔料填充型腔相對來說也不難，故而要得到分流道的長度長短，可以對型腔排列方式進行分析，最終得到結果。結合型腔排列的方式，通常選擇分流道的形狀為半圓形的，其半徑為6mm左右即可。 分流道對熔體而言，具有重要的作用。其作用主要包括對熔體的

33、分流控制和對熔體的轉向控制。此外，在進行分流道設計時需要充分考慮，當將塑料熔塊到達模腔中時，如何有效的減少注射的壓力。文章通過文獻查找發(fā)現，分流道在設計時形狀通常會選擇圓形。這是由于當面積相同時，圓形和其他的形狀相比，具有最短的周長。有關研究資料顯示，當前面積減少到一定程度時，會對熔體流速產生影響，且會造成塑料圈燒焦小孔等不利影響。但設計分流道時，需要關注下列幾點：減少注射壓力、保持熔體溫度、充分考慮流道的容積條件。 4.5 澆口設計 進料口是將分流道以及型腔連接的通道，通常情況下也被稱為澆口，澆口具備兩大功能，分別是讓塑料溶體流到型腔中，或者是在注射壓力車里之后，避免型腔中的固化塑料倒流

34、。一般情況下，澆口位置選擇方面，要遵從四點原則，具體如下所示： 1)確保其整體的流程最短； 2)分流到達最遠端的時間基本一致； 3)在選料時候從壁厚較厚的部分開始； 4) 盡量減少分流的轉向。 通過對塑件成型要求等進行分析研究后，文章決定采用側澆口來進行設計。 文章設置h代表側澆口的深度，則其計算公式如下所示： 文章設置b代表側澆口的寬度，則其計算公式如下所示： 文章通過文獻查找發(fā)現，側澆口的長度范圍通常為大于0.7毫米，小于2.5毫米。且文章與該設計結合將側澆口的長度選擇為2毫米。通過上述公式可知，t代表的是塑件厚度；n代表的是塑料成型系數，且本文

35、中的n=0.7。A代表的是凹模的內表面，且本文中的A=6000平方毫米。文章結合設計需求，將側澆口的截面設計為矩形。 4.6冷料穴的設計 通常情況下，在動模板的對面設置冷料穴，或者是結合具體的情況在分流道的兩段進行設置，這樣方能盡可能的避免冷料進入到型腔之中，從而確保塑件有較高的質量。 文章通過對設計需求的分析，選擇了形狀為Z字的冷料穴。目前形狀Z字的冷料穴在該行業(yè)中應用的較為廣泛。 4.7排氣方式的設計 空氣對塑件的質量影響較大，在型腔填充的過程中，需要把里面的空氣擠壓出來。擠壓出的空氣包括了系統(tǒng)中的空氣與塑料自身由于澆注而產生的空氣。如果空氣擠壓不完全，塑件上會出現氣泡、輪廓模糊

36、、色澤不均等現象。此外空氣過多還會對沖模的速度造成不利影響。由此可知，在澆注系統(tǒng)設計時必須充分考慮排氣的問題。文章通過文獻查找，采用了模具零部件的間歇排氣方式來設計澆注系統(tǒng)的排氣。 4.8 本章小結 本章節(jié)主要闡述了對澆注系統(tǒng)設計的過程。在澆注系統(tǒng)設計師要充分考慮主流道、分流道、澆口，冷料穴等各個部分。通過精確的數字計算，設計出各個部分的大小，選擇適宜的材料。且在設計時需要嚴格遵守澆注的原則，確保澆注系統(tǒng)的合理性。 第5章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 在模具成型的過程中，受到溫度的影響較大， 如果沒有采用七檔的溫度，則會使塑料溶體的成型收到影響，最終影響塑件整體的質量。具體來說

37、，如果模具的溫度較低則會導致熔體具有較差的流動性，且塑料的輪廓也會模糊不清，最終會在表面產生流等現象。如果模具存在溫度不均勻的情況，則會導致各個部分收縮效率的不同。收縮效率會對塑料的形狀產生重要影響。因此收縮效率不均等也會導致塑料形狀不均等，由此對塑料的尺寸和精度產生不利影響。文章通過文獻查找發(fā)現，pp的成型溫度范圍為大于220度，小于160度。模具的溫度范圍為大于40度，小于80度。 5.1對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 就溫度調節(jié)系統(tǒng)而言，需要充分考慮下列幾點，，在這四點的基礎上進行設置，方能保障最終的質量。具體來說，其一是明確塑料的品種對模具采用的方式是什么，是加熱的或者是冷卻的；其二是對模具

38、采用均衡的溫度，避免出現該處冷卻而其他處沒有冷卻的情況；其三是要采用大流量通水方式進行調節(jié)，這一調節(jié)方式的作用要優(yōu)于其他的方式；其四則是應當選擇較為簡單的調節(jié)系統(tǒng)，這樣方能是加工更加容易，方能有更低的成本。 文章通過對設計需求的分析發(fā)現，pp在成型時不需要太高的溫度，因此可以在模具上只配置簡單的加溫裝置，就能夠滿足文章設計的要求。 5.2冷卻系統(tǒng)的需要與否 在設計冷卻系統(tǒng)時，最主要是為了能夠進行有效的冷卻，所以在設計中要重視以下幾點： 1.冷卻系統(tǒng)設計要求 （1）是膜腔中各部分的溫度保持一致，從而確保收縮率的一致性。 （2）冷卻水道和其橫截面積對塑料的冷卻效果有較大的影響，且冷卻水

39、道和橫截面積與塑料冷卻效果大致成正比的關系。 （3）在塑料冷卻的過程中，冷卻水道和模腔的距離必須保持相同，且冷卻水道必須保持一定的高度。 （4）由于澆口位置的溫度通常處于較高的狀態(tài)，因此可以在澆口的位置設計冷卻水道。 （5）確保入口水的溫度和出口水道的溫度在合理的范圍內。 （6）在設計冷卻水道形狀時，需要充分考慮塑料件的需求。 （7）出水口接口與進水口接口的位置必須合理。 （8）在水道設計的過程中，需要考慮水道和其他構件是否有干涉的情況。 （9）在設計冷卻系統(tǒng)時，出水口接口應該內置于模板中，這是為了避免冷卻系統(tǒng)在安裝和運輸的過程中，出水口接口被損害。此外，出水口和注水口接口處都

40、需要進行標注和說明。 模具冷卻圖 5.2.1 冷卻時間的確定 冷卻時間受限的罌粟較多，其具體的計算公式如下所示： 通過上述公式可以看出，S代表塑件的壁厚，且本文設置S=1.5毫米。代表塑料熱擴散系統(tǒng)，且本文設置=0.065 mm/s。T代表成型溫度，且T的取值范圍為大于160℃，小于220℃。且本文設置T=200℃。T代表平均脫模溫度，且本文設置T=80℃。T為模具溫度，T的取值范圍為大于40℃，小于80℃，且本文設置T=50℃。 5.2. 2冷卻水體積流量 文章在對冷卻水的體積流量進行計算時，會提前對p

41、p的注射成型參數、閉模時間、開模時間等進行估算取值。文章將閉模時間設置為3秒，冷卻時間設置為15秒，pp注射時間設置為0.5秒，保壓時間設置為20秒。由此可知，在1h內，pp注射的總次數為83次，其計算公式如下所示： 文章將模具的溫度設置為40℃，且模具的出口溫度設置為30℃。下列公式可計算出1h內pp注射的總產量： 通過上述公式可知，p代表塑料密度，v代表的是塑料體積，n代表的是每小時注射總次。 由于塑料在固化過程中會釋放熱量，且文章將釋放的熱量設置為Q。通過文章查找可知聚丙烯的單位熱流量為5.9×105J/

42、kg，則Q的計算公式如下所示: 通過上述公式可知，W代表的是每小時的成型注射總量，Q1代表的是塑料熔體的單位熱度流量。 通過上述公式可知，Q代表的是塑料在固化過程中，每小時釋放的熱量。P代表的是冷卻介質密度。C2代表的是冷卻介質比熱容，由于冷卻介質為水，因此C2 = 4.187kJ/（kg·℃）。T3 代表的是冷卻介質出口溫度。T4 代表的是冷卻介質入口溫度。 通過上述計算公式可以看出，冷卻時間的數值較小，并且模具每分鐘內需要的冷卻水體積流量也不大。通過上述公式計算可知，冷卻系統(tǒng)在本次設計中可以去掉。這是由于模具冷卻

43、可以通過空冷的方式來滿足冷卻的要求。而用空冷的形式，也能有效的減少支出的成本，在澆注系統(tǒng)的設計也能起到簡化的作用。 5.3 本章小結 由于。模具內的溫度過高，導致了pp成型時收縮率較大，則會出現pp變形、凝料流出的現象。由此可知，溫度系統(tǒng)的合理設置，有利于確保模具內溫度的均勻，避免塑料變形的情況。 第6章 成型零部件設計 一般對于成型的零部件而言，它的公差值必須要滿足1/3到1/4之間，另外也可以將它的公差取值為IT7中的8級別。在此之外取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。磨具型腔中尺寸之間的偏差值為整數，對于成型的部件而言，它能夠存在的最大尺寸誤差要在之內，也就

44、是以下所有的誤差之和。 （1）零部件之間的誤差； （2）零部件安裝過程產生的磨損； （3）零部件由于自身的收縮會產生相應的誤差； （4）零部件搭配中的銜接誤差； （5）成型部件安裝中的誤差。 一般由于在實際的操作過程中會存在一定的誤差，而對于模型制造的誤差規(guī)定為25%。通常對模型進行設計的時候，要考慮到以下幾個方面的問題： a.第一點要保證該注塑件在外觀方面的完整性，這樣能夠使得它的尺寸精度能夠達到規(guī)定的要求，盡量要對該塑件外形減少毛刺、邊角等相應的危害。 b.其次，要考慮到實際的加工工藝，必須要將模型件進行合理的設計，這樣才能夠節(jié)省人力和物力，滿足各個部位的裝配要求。 c.

45、要使得裝配時候盡量準確，因此在加工模型制造的方面要有一個基準面。 d.結合相應的模具裝配原理，考慮到它們之間的相互配合，盡量減少配合面的數量。 e.對所有模型進行設計的時候，要考慮到后期的更換和維修等相關的操作。 f.在模型當中所鑄造的塑件要在后期具有較為方便的使用，并且能夠簡單的進行安裝。 表6-1 塑料制品的公差數值表 基本尺寸 >3 3～10 6～10 10～14 14～18 18～24 24～30 30～40 40～50 50～65 65～80 80～100 100～120 精度等級 1 公差數值 0.04 0.05 0.06

46、0.07 0.08 0.09 0.1 O.ll 0.12 0.13 0.14 0.16 0.18 2 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.19 0.22 0.25 3 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.26 0.3 0.34 4 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.32 0.38 0.44 0.5 5 0

47、.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.28 0.32 0.36 0.4 0.46 0.52 0.6 0.68 6 0.24 0.28 0.32 0.36 0.4 0.44 0.48 0.52 0.56 0.62 0.76 0.88 1 7 0.32 0.36 0.4 0.44 0.48 0.56 0.64 0.72 0.8 0.92 1 1.2 1.4 8 0.48 0.56 0.64 0.72 0.8 0.88 0.96 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 基本尺寸

48、 120～140 140～160 160～180 180～200 200～225 225～250 250～280 280～315 315～355 355～400 400～450 450～500 精度等級 1 公差數值 2 0.28 0.31 0.34 0.37 0.41 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.8 3 0.38 0.42 0.46 0.5 0.56 0.62 0.68 0.74 0.82 0.9 1 1.1

49、4 0.56 0.62 0.68 0.74 0.85 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 5 0.76 0.84 0.92 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.6 1.8 2 2.2 6 I.lO 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2 7 1.5 1.7 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2 3.6 4 4.4 8 2.2 2.4 2.7 3 3.3 3.6 4 4.4 4.8

50、 5.2 5.6 6.4 6.1型腔尺寸的計算 一般對于pp材料而言，它的收縮率都是1.5%。由于在模具的制造過程當中，客觀會產生一定程度的誤差，因此必須要對該誤差進一步明確，本次將其取值為=△/3，那么接下來就可以對腔體的徑向尺寸進行計算。具體公式如下。 在這個公式當中，s主要是代表這個塑件的平均收縮率，代表該塑件的徑向尺寸，一般將其取值為148.5；x代表的是一個修正系數，一般會將之該系數確定為0.15；一般是指塑件的尺寸公差值，對于具體的本次設計的相應材料而言，這個公差值確定為0.28。 那么計算得出 在有關腔體高度的計算方面而言，相關的公式為。 在該

51、公式當中，s主要是代表該塑件的平均收縮率；指數塑件的高度，一般高度是10；對于而言，它主要是指該公式中的一個修正系數，一般該系數選為0.05，主要是指塑件尺寸的公差值，在查詢該材料的公差值之后，取值為-0.05。 那么計算可以得出 下圖是有關該型腔的三維圖，詳情為： 圖6-1 型腔三維圖 6.2型芯尺寸的計算 在對行星，進行尺寸計算的過程當中，相關的變量，具體代表的意義分別為。 s代表該塑件的收縮率；主要是指減去了側壁之后他的徑向尺寸，一般將該尺寸定為59.3；是代表的修正系數，將這個系數定為0.15；而是在塑件尺寸計算過

52、程當中的一個公差值，一般將這個值選為0.15。 結算之后的結果為： 圖6-2 型芯 6.3 型腔側壁厚度及底板厚度計算 (1)凹模型腔側壁厚度計算 凹模型腔體是一個由多個結構共同組成的腔體，在整個腔體當中相應的側壁厚度計算公式如下： (6-9) 在以上的這個公式當中，S主要是代表該腔體側壁的厚度，單位一般用mm表示；p代表腔內承受的壓力，一般用Mpa這個單位來表示；b代表熔體壓力承受的側壁它的厚度，單位一般用mm表示；L1主要是代表一型腔體他的邊長，常用單位mm來進行表示；E代表該模型的彈性模型；b代表側壁總體的厚度，一般用單位mm來表示；

53、e代表側壁的彈性變形量。最終對p進行取值，選擇參數為40Mpa。 (2)凹模底板厚度計算 對于凹模的底板厚度而言，它的計算方式也和他的錯側壁計算相同，具體的計算公式為： (6-10) 在以上的這個公式當中，H主要是代表該腔體底板的的厚度，單位一般用mm表示；p代表腔內承受的壓力，一般用Mpa這個單位來表示；b代表熔體壓力承受的側壁它的厚度，單位一般用mm表示；L主要是代表一型腔體他的邊長，常用單位mm來進行表示；E代表該模型的彈性模型；b代表側壁總體的厚度，一般用單位mm來表示；代表側壁的彎曲應力。 6.4 本章小結 成型零件是塑件生產最 重要的因素，成型零件的尺寸大小

54、，直接影響到塑件的尺寸，所以，成型零件一定要慢慢計算，合理定位，和動、定模準確配合，保證產出零件的穩(wěn)定性，這樣可以更加一步的提高生產率和生產的產品的質量。 27 第7章 機構的設計 7.1推出機構的設計 總體來講，本次設計的機械結構主要包括推出部分、復位部分以及導向部分這三個不部位共同組成。在本次設計過程當中，塑件的脫模工作需要依據注射機的開模動作再在動作模具上驅動相關的推出部分，這樣就能夠讓塑件自動的進行脫模。 推出部位設計的相關原則主要包括以下這幾點：首先，必須要使得推出的機構都在塑料動模的同一側；其次，在推出過程中，盡

55、量不要破壞塑件；第三，塑件外觀和質量必須要保持一定的完整性；第四，在合膜的過程當中要讓推出部位能夠在之后得到正確的復原。在設計相應構件的時候，應該要讓推出和復位的整個過程得到可靠的動作，并且易于操作。 對于頂桿位置的設計而言，要求如下：首先，必須要將頂桿放在具有最大阻力的地方；第二，對塑件的各個位置而言，他們的阻力如果相等，那么就應該將訂頂桿放在均勻阻力的位置；第三，如果塑件當中有一些比較細長的加強筋時，那么就要在凹面和芯槽當中設置頂桿；第四，如果塑料制品是比較薄的時候，并且也要推出模型的時候，就可以借助于頂出板來增加該頂桿的作用面積；第五，如果塑料件要求較高的，不能在表面留出痕跡的話，就要

56、用一種頂出去的方法；第六，頂桿設置的位置不能出現冷卻水道之間兩者的交接情況；第七，頂桿的長度不能讓橫截面太長，這樣能夠避免頂力過大出現折斷的情況發(fā)生；第八，如果，塑料件能夠被這一設備頂出，那么久必須要保證塑料件表面的精確程度，減少頂桿操作的次數；第九，如果塑料件對于后期裝配還有更高的要求，那么應該將頂桿設置的高度與頂芯面的差值控制在0.1毫米之內，但是同時又要考慮到對脫模的影響。 根據壓桿穩(wěn)定公式，可以對頂桿直徑進行精確地計算： 在該公式當中：φ表示的是安全系數，一般取值為φ=1.5； L代表頂桿的長度，單位是米。； n表示的是頂桿的數目。 在公司當中帶入相應的直徑數據，假設直徑

57、為五毫米，那么該頂桿的強度公式則表述為： 在以上公司當中，[σ]代表的是該材料的應力單位為Mpa，σ代表頂桿反應的外界阻力，單位為Mpa。 在該公式中代入相關的數據，最后可以計算得出以下結果。 因此從該結果當中就可以發(fā)現，這一頂桿的強度是能夠符合設計要求的，對于頂桿推出部分的結構圖如下圖所示，由于圓柱形狀的桿孔是設計比較簡單同時也利于加工，并且也有較多的優(yōu)點，特別是在阻力方面一般都比較小。 圖7-1 推桿 7.2 合模導向機構設計 一個合理的導向機構能夠便于合模在運動過程當中精確的對各個零件進行有效定位，在常見設計過程當中采用到的合模導向機構一般包括了導柱導向以及錐

58、面定位這兩種方式。根據本次設計的具體情況，最終選擇了導柱導向著一種定位方式。 7.2.1.導向機構的作用 一般來說，導向機構在整個，結構單元當中的主要作用包括以下幾點。 第一，它能夠保證定位較為準確，由于模具進行分模合模的構成必須要借助于導向機構來進行輔助，這樣能夠降低各個生產器械之間碰撞的可能性發(fā)生。 第二，針對一部分塑件結構較為復雜的，那么對于整個模型其內部都會具有各種不同的結構，而這種結果會導致在不同方向上具有不同應力，因此就必須要借助于導向機構來對這些不均的阻力進行分配。 第三，保障在成型的過程中模具能夠進行準確的配合，由于在合模過程當中，導向機構在最初階段起到了重要的作用，

59、因而才有利于整個模具進行合成。 第四，針對一部分體積較大的注射模具而言，如果借助于導向機構來進行合模，那么能夠減少在這一運動過程當中產生的波動現象，并且使得生產出來的塑件更為精密。 2． 導向機構的設計要素 （1）為了使整個模具能夠達到一定的強度要求，因此必須要將導向機構放置在整個模具的周邊位置，這樣才能夠保證到在腔體運動過程當中不會對最終模具的外形和質量造成影響。 （2）一般來說會將倒柱放在距離中心線30%左右的位置，這樣能夠有利于在模具的邊沿留有一個導柱運動的空間。 （3）對于對稱點的數量來說一般，這一數量在兩個到四個左右就比較合適，而且這些導向機構他們在直徑方面基本上也要做到相

60、同。 （4）要在導柱與導套之間設置相應的承料槽，并且將整個套孔設計成一個倒角的形式，而這種設計方式能夠確保各個面能夠有效的進行閉合。 （5）為了減少導入對塑料脫模構件的影響，因此往往在定模進行安裝的過程當中必須要借助于相關的推板，而將該推板放在導向機構之上就有利于進行動模的安裝。 （6）在安裝整個導柱的時候，要考慮到它的導向精確性，這樣才能夠在合模的過程當中確保合模的精準，也能夠避免由于導入安裝不正確導致了其他部件受損，影響到最終成品的質量。 （7）在模具閉合的時候必須要保障導向結構要比其他零件較快接觸，這樣能夠避免零件損壞的現象發(fā)生。 （8）用合并的工藝對動模以及定模進行加工之時，

61、需要確保導套以及導柱有相同的尺寸。 （9）從模具的結構上來看，當模具的接夠不復雜時候，可以充分利用導柱與模板，從而不設計導套。 （10）通常情況下，需要在導柱的頂端設置一些倒角或者圓角，這樣方能確保導柱可以較快的到達導套之內。 （11）因為塑件制造的頻度相對比較高，所以應當確保導柱導套的耐磨性，使其有較高的強度。 導柱：依照國家標準，導柱主要有兩種模式，分為主導柱和肩柱。大柱和長柱應設有油槽和記憶潤滑油以減少導向摩擦。支柱是模板的重要支撐，尤其對于大型的精密模來說，對于需要職稱模具重量的支柱，需要仔細檢查其導柱的強度。 一般的導套劃分為直導套和帶頭導套，前者的設計需要考慮到加入方式直

62、導套裝進模板后被拔出的風險而設計相應的結構；后者則具有使導柱軸對容易固定的優(yōu)點。在二者的設計過程中需要注意以下幾點： 首先，需要對導柱位置進行合理的設置，導柱模具的外邊緣中心應該具有不少于1個導向柱直徑的距離；并且引導柱不能處于四邊形的四個危險角的橫截面上，而應該設在更完全的地方——定位中心線的邊長的1/3處。并且還應注意導向柱的布置也應該有相等直徑不對稱布置，不相等直徑對稱布置的規(guī)則。 其次，也應該考慮為保證引導柱的引導和導向作用，芯的端面要比其工作部分的長度低6至8毫米的距離。 另外，導柱工作部分相應的配合精度也應該納入考量范圍，通常采用H7/f7。低精度時就要選擇較低的配合要求。為

63、最大程度的減少摩擦，提高加工下個效率，導套外徑的配合長度往往取其配合直徑的1.5~2倍。 還有，導柱也可以考慮將其設置在動?；蚨?，前者能減少型芯損害度，后者可以幫助塑件脫模。 7.3 本章小結 為了使動模與定模上下模合模過程中能夠為零件提供正確的定位和導向，并能夠承受一定的側向壓力，需要導向機構具有更合理科學的導柱導向定位。這種塑料熔化物可以在填充過程中產生，或者從模制設備的低精度角度來看，導柱可以再一定程度上承受部分橫橫向的壓力，從而使模具的運行不受影響。 進行模具設計時必須要對模具的硬度進行確定，而確保其硬度，必須要將導向接夠設置于合理的位置，從而使塑料件的質量不受影響。

64、 31 第8章 有關參數的校核 8.1 型腔數目的校核 一般通過以下公式來檢核腔體數量為2的時候是否能夠滿足相關的設計需求： 在上述的公式當中，代表注射劑機它的利用系數，一般該系數取值為0.8；主要是指注射機的最大注塑量，它的單位是克；代表單個注塑系統(tǒng)所需要的注塑量，單位為克；是指單個塑件它自身的質量，單位為克。 對于單個的塑件體積而言，一般在計算它的澆注體及過程當中取值為。V1=0.6 V塑=4.434cm3 = 53.52，因此兩個腔體數量的時候是能夠符合本次設計要求的。 8.2 鎖模力的校核 由于在整個注塑

65、的過程當中，模具的分型面在塑料部分當中的投影面積會影響到整體的夾緊力。該值越大，所需的夾緊力就越大。 在注塑過程中，由模具所需要的模具夾緊力，另外，要更好的夾緊模具，不閃光現象發(fā)生在模制過程，并且該塑料熔化物應被施加到空腔中。標準夾緊力的計算方法是通過成型壓力和塑料零件在整個鑄造系統(tǒng)當中分型面上的投影面積的總和，一般來說這一值是小于夾緊力的。 在以上的這個公式當中，F代表的是注塑機他的鎖模力度，單位取為n；P是代表塑件在整個模型當中內部的壓力大小，一般用MPa這個單位來表示，主要是指單個塑件他自身的投影面積，單位為mm2

66、；是代表澆注系統(tǒng)的投影面積，單位同樣也是mm2；n代表是模型的腔體數量，一般來說p取值為1515MPa，這是由于結合到本次設計當中原材料的性質決定的，取值為3000mm2。 一般情況下澆注系統(tǒng)投影在模具上的面積是很難進行確認的，這需要結合多個腔體并且對此進行全面的統(tǒng)計分析。主要是指每一個塑性部件在型面上相對應投影面積，它的投影面積一般是的1/5到1/2之間，因此在這里取一個中間值為0.35，那么通過計算可以得到=0.35×=1050 mm2。 那么接下來就可以得出計算的結果： 從這個結果可以看出注塑機鎖模力度是能夠符合設計要求的。 8.3 開模行程的校核 由于注塑機他在打開的行程方面會有一個限制的要求，因此為了滿足該注塑機從塑料的部分能夠進行準確的分離，所以必須要對開模的最大距離進行確認，這樣能夠判定它與塑料部件之間所需要的留出的開口距離。了確保兩個塑料部件和可在模具后取出的流路的集合體被打開時，有利于對單個零件進行表面的注塑，而這個過程必須要滿足以下的這個公式： 在上述這個過程當中，代表的是開模的行程；代表模型推出的距離，一般脫模過程中，距離選值為40毫米；是代表