塑料模具設計論文(留存版)

　　

【正文】 — 螺距， mm； ? —— 螺紋升角，（ ? ）； ? —— 厚壁螺紋塑件無量綱因子；其取值為： 對于外螺紋塑件， ? =? ? ? ? ???? 202202 rr/rr 對于內螺紋塑件， ? =? ? ? ? ???? 2222 rR/rR ； R —— 塑件內螺紋外半徑， mm； r0 —— 塑件外螺紋的內半徑， mm； ? —— 塑料的泊松比； ? —— 螺紋形狀因子，由螺紋類型決定，普通螺紋的形狀因子計算式為? =h/cos? ； h —— 螺紋型芯或型環的螺紋工作高度， mm； ? 是螺紋牙尖角之半，（ ? ）。 則中心距： a= 2m 21 ）（ ZZ ? = 2 )4020(2 ?? =60mm 小齒 輪分度圓直徑： d1 =mz1 =2 20=40mm d2 =mz2 =2 40=80mm 齒寬 b=? d? d1 = 40=20mm，取 b1 =b2 =20mm 齒頂高 ha =h*a m=1 2mm=2mm 齒根高 hf =（ h*a +c* ） m=（ 1+） 2mm= 分度圓齒厚： s=m? /2=2 ? /2= （ 2）驗 算齒面接觸強度 Ft =11d2T = ? = H? =ZE ZH UUKF 1bd2 21t ?? = 24020 )12( 2 ?? ???? =? ?1H? =，安全。取載荷系數 K=，齒寬系數 R? =。則齒條上的最少齒數為 20=10 個，則有輪齒部分的長度為 l=nP? =10 =。 模架的精度將直接決定著模具的精度和質量，一般對于模架生產要保證的工藝條件有：模架四周的垂直度、板件的平行度，板件 平面與側面的垂直度、導柱導套與模板配合的松緊程度。 墊塊的高度應符合注射機的安裝要求和模具的結構要求。塑件的平均壁厚 t? 2mm，所以冷卻水孔的直徑取 8～ 10mm，考慮到模板的厚度及強度，取 D=8mm，由于模具的工作部分基本上在動模板內，所以只要在動模板上開設冷卻水孔，其在模具中的分布如圖 38 所示： 圖 38 冷卻水孔在模具中的分布 具體在模具中的結構如圖 39 所示： 圖 39 冷卻水孔在模具中的結構 注塑機有關參數的校核 ① 模具厚度的校核 m a xmm in HHH ?? 式中 mH —— 所設計模具在閉合狀態下的厚度（ mm），為 280mm； minH —— 注塑機所允許的最小模具厚度（ mm），為 200mm； maxH —— 注塑機所允許的最大模具厚度（ mm），為 300mm。模具加熱方法有蒸汽加熱、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法，而大部分采用常溫水冷卻法。 支承板與固定板之間通常采用螺栓來連接，當兩者需要定位時，可加插定位銷。 圖 31 常見的注射模架 我國塑料注射模架的國家標準有兩個，即《塑料注射模中小型模架及技術條件》（ GB/T ）和《塑料注射模大型模架》（ GB/T ）。（若取 m=2mm，則齒條的長度過長，將導致模具的閉合高度過大，不利于制造及安裝在注塑機上。對軸交角為 90186。取載荷系數 K=，齒寬系數 d? =～ ，取 。此阻力在開模的瞬間最大，所以，計算的脫模力為初始脫模力。 應使 max? ???? ，則 s=Rr? ?? ?????????????????????? 11p2rprp1r????EE 所以： s=Rr? 29 13029302955?????????= ②按強度條件計算壁厚為： s ? ?? ? ???????? ????? 1p2rr ? ?R ， ?? 取 355MPa s=Rr? 29 ???????? ??? 13023 5 5 3 5 5 = 塑料模具設計論文 23 為了方便型腔工作零件加工時裝夾以及減小變形，取 s=10mm。 （ 2）采用瓣合模成型，生產效率高，但常帶有飛邊。如圖 17 所示： 圖 17 模具的排氣方式 成型零部件的設計 模 具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環等。 t=? ?~ ? =? ?~ 2= ~ mm，取 。若采用 U 形截面，則 H1 =,斜度 ? =5? ～ 10? ；若采用梯形截面，則 B=，H=，側面斜度 ? =5? ～ 10? 。 普通 澆注系統的設計 主流道設計 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。 型腔的布局 多型腔的總體布局可分為平衡式和非平衡式，由于型腔數目為 2，所以很顯然采用平衡式的布局，如圖 6所示： 塑料模具設計論文 7 圖 6 型腔的布局 圖 7 型腔的布局三維圖 分型面的設計 在塑料注射模制造過程中，會遇到分型面確定 的 問題， 不同塑件的分型面選擇是有區別的 ，受到許多因素的制約。在此塑件中保持電話線相接的主要是兩個銅制嵌件，如圖 2所示，嵌件上有兩個螺釘的螺紋孔，電話線和電話線可以用螺釘固定，利用嵌件的導電性進行連接。沒有產品的需求、產品的更新換代，就沒有模具行業的技術進步，也就沒有模具產品的上規模、上檔次。 二是行業骨干隊伍正快速形成，集群式生產方式得到進一步發展，勞動生產率不斷提高。國外將模具比喻為“工業之母”、“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”。雖然統計數據尚未出來，但根據產需兩旺、持續高速運行的發展態勢分析，模具行業 2020 年的發展速度要高于上年的 18%，可望達到 20%以上。 我國塑料模具的主要發展方向 模具方面，中國經濟的持續高速發展，為模具工業的發展提供了廣闊的空間。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。 注 塑 模分型面的確定 型腔數目的確定 型腔數目的確定，應根據塑件的幾何形狀及尺寸、質量要求、批量大小、交貨期長短、注射機能力、模具成本等要求來綜合考慮。 則 澆注塑件額定 VVV ??= ??? = cm3 即所選用的注塑機額定注射量至少要大于等于 。 （ 1）為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、 U形、半圓形及矩形等，如圖 13 所示。 側澆口尺寸計算的經驗公式如下： b= ? ?30 ~ t=? ?~ ? 式中 b—— 側澆口的寬度， mm； A—— 塑件的外側表面積， mm2 t—— 側澆口的厚度， mm； ? —— 澆口處塑件的壁厚， mm。利用模具分型面的貼合間隙排氣，利用推出零件與模板導滑孔之間的配合間隙排氣，利用成型零件、成型鑲件等的配合間隙排氣。 圖 19 型腔三維圖 塑料模具設計論文 16 ②凸模的結構設計 由于型芯和凹模的結構十分類似，所以選用的結構形式和凹模的結構形式 一樣，采用整體嵌入式，如圖 20 所示。當成型大型塑件時，取偏下限；當成型小塑件或采用組合式型芯與凹模，取偏上限。 圖 26 脫模機構的結構 脫模力（旋轉扭矩）的計算 塑件在冷卻時，將包緊型芯，產生包緊力：包緊力的大小，與塑件的收縮率、塑件的壁厚和形狀及大小所形成的塑件剛度，塑件對型芯和型腔表面的粗糙度及加工紋向等因素所形成的摩擦阻力、塑件材料及其對型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、開模時間、脫模斜度等都有關系。 計入齒根應力校正系數 Ysa 后，強度條件式為： ][ FsaFatF ?? ?? bm YYKF 引入齒寬系數后，可得設計公式： 3 ][2FsaFa21d1 ?? YYZKTm ?? 齒輪傳動的強度計算說明：彎曲強度計算中，因大、小齒輪的 [ F? ] 、 YFa 、 YSa值不同，故按此強度準則設計齒輪傳動時，公式中應代 ? ?Sa1Fa11FYY? 和 ? ?Fa2Fa22FYY? 中較小者。工作中振動和噪聲較大，故圓周速度不宜過高。 mm 塑料模具設計論文 32 則齒條所需的力為 F= T1 s= 30mm=7353 N,即脫模力。標準模架一般由定模座板、定模固定板、動模固定板、動模墊板、墊塊、動模座板、頂出固定板、頂出墊板、導柱、導套及復位桿等組成。定模板上安裝的工作零件主要是凹模型腔，凹模型腔是承受注射壓力的主要載體，因此動模板厚度較定模板要厚，取 30mm，由于標準中沒有 30mm 厚度的模板，所以選用 32mm厚度的模板，加工時將其厚度銑到 30mm，其外形尺寸為 180mm 250mm。定位作用是指模具裝配或閉合過程中，避免模具動、定模的錯位，模具閉合后保證型腔形狀和尺寸的精度；導向作用是指動、定模合模時，首先導向零件相互接觸，引導動定模正確閉合，避免成型零件先接觸而可能造成成型零件的損壞；承受一定的側向壓力是指塑料熔體在注入型腔過程中可能產生單向側壓力， 或由于注射機精度的限制，會使導柱在工作中不可避免收到一定的側向壓力。 S —— 注塑機最大開模行程（ mm），為 300mm。另外，在模座上開設的安裝結構（如螺栓孔、壓板臺階等）也必須與注射機動定固定模板上的安裝螺孔的大小和位置相適應。因此本設計中不選用標準的模架結構，而是選用標準模架中的相關模板后，組裝后使用，其結構如圖 32 所示： 圖 32 本次設計選用的模架 此模架不是標準模架，但是其各塊模板的尺寸均選用標準尺寸，參照 GB/T — 1990 標準，模架外形尺寸（ B L）為 180mm 250mm。 （六） 軸的相關尺寸設計 軸的強度計算應根據軸的承載情況，采用相應的計算方法。則齒輪相關參數如下： 齒頂高 ha =h*a m=1 2mm=2mm 齒根高 hf =（ h*a +c* ） m=（ 1+） 2mm= 錐距 Re = 2m 2221 ZZ ? = 2 60202 22 ?? = 分度圓齒厚： s=m? /2=2 ? /2= 分度圓錐角： tan 1? =21zz =6020 =31 ， 1? =176。 ，即兩軸垂直相交傳動形式。 所以 Mmin1 = ???? ?cos fr4 2cpS LES = 9 2 s 3 . 1 26 9 0 2 ??? ??????? = N帶螺紋塑件的脫模方法主要有強制脫螺紋、機動（或手動）旋轉脫螺紋、側向瓣合式非旋轉脫螺紋。 2） 模具凹模類尺寸取其最小值為公稱尺寸，公差為單向正偏差；模具型芯類尺寸以其最大尺寸為基本尺寸，公差為單向負偏差。按組合方式不同，組合式凹模結構可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。 主流道冷料穴一般設在主流道對面的定模板上，其直徑略大于主流道直徑，長度約等于主流道直徑。 側澆口國外稱為標準澆口。 塑料模具設計論文 10 a） b） c） d) 圖 10 主流道襯套的結構與裝配形式 本次畢業設計中采用圖 10 中 c）的結構形式，主流道襯套在模具上的固定應考慮到與定位環（或定位圈）的配合。應用較多的是臥式注塑機，各種注塑機盡管外形不同，但基本上都是由 合模鎖模塑料模具設計論文 8 系統與注射系統組成。 ABS 工程塑料具有優良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩定性好、電性能，成型加工和機械加工較好。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節省塑料制件的原材料和節約能源，所以廣泛 應用這項技術是塑料模具的一大變革。 隱憂之一是生產模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲， 2020 年又比上年漲了 20%左右，致使模具企業利潤空間進一步受擠壓，利潤率進一步下降，有些企業已出現虧損，顯得難以為繼。但是，由于創新能力弱，行業關鍵技術難以突破，使得我國模具行業長期以來面臨著 “低端競爭、高端進口 ”的尷尬局面。 日前，我國模具行業的生產企業和職工總數在世界上的排名已躍居第一，生產銷量排名世界第三。 在中國模具工業 2020 年可喜的發展中也有隱憂。 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。 ABS樹脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物。 因此，本次設計選擇的分型面如圖 8（紅線為分型面的位置）所示： 圖 8 塑件分型面 注射成型設備型號 注塑機是生產熱塑性塑料制件的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、角式三種。 5） 主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；不同主流道襯套的結構與裝配形式如圖 10所示，其材料常用 T8A 或 T10A,熱處理淬火硬度 HRC55~50 。 圖 14 分流道與澆口的連接處 塑料模具設計論文 12 澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統中截面最小的部分，但卻是澆注系統的關鍵部分，澆口的位置、形狀