磁带盒底座注塑模具设计.zip

1 绪论模具课程设计模具课程设计1 绪论目录1 绪论.31.1 我国塑料模具的发展现状.31.2 国外塑料模的发展状况.52 塑件成型工艺分析.72.1 磁带盒的结构分析.72.2 磁带盒的材料性能分析.72.3 塑件的表面质量与表面粗糙度.82.3.1.塑件的表面质量.82.3.2 塑件的表面粗糙度.83 注射模具的结构设计.93.1 分型面选择.93.2 型腔的排布.93.3 模架的选取.103.3 浇注系统设计.113.3.1 主流道的设计.113.3.2 分流道的设计.123.3.3 浇口的设计.123.3.4 冷料穴的设计.123.4 抽芯机构的设计.133.4.1 抽芯机构的确定.133.4.2 斜推杆设计.133.4.3 斜导柱侧向抽芯机构设计.143.5 推出机构的设计.153.5.1 脱模力的计算.163.6 导向机构的设计.164 成型零件的尺寸计算.174.1 型腔计算.184.2 型芯计算.195 冷却系统设计.205.1 设计原则.205.2 冷却时间的确定.205.3 塑料熔体释放的热量计算.215.4 冷却系统的计算.21结论.23参考文献.241 绪论1 绪论绪论80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245亿，至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270 亿元，其中塑料模约占 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。1.1 我国塑料模具的发展现状我国塑料模具的发展现状我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达 0.020.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 1030万次，淬火钢模达 501000 万次，交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距.成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 5080%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司的DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引 进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC 塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。1.2 国外塑料模的发展状况国外塑料模的发展状况 国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占 30%-40%。专业化、5标准化程度高、设计和工艺技术先进，如模具 CAD/CAM 技术采用普遍，加工设备数控化率高等，模具生产效率高、周期短。国外，70%以上是商品化的。工艺装备水平 CAE 技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用 CAE 分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后，试模时间减少了 50%以上。一些寿命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料来说，国内的材料很难达到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE CAD CAM.CAPP等软件很多都是国外的。拿塑封模具来说，国外一次可以加工出上百个型腔的模具，还有热流道技术、气辅成型这些工艺应用都很普遍。德国的模具很多采用热流道技术，使用热流道技术，产品的质量好，成型周期短，精度高。通过这次毕业设计，预期达到以下目的；（1）加深对塑料的组成及性能的了解。（2）了解塑料成型的基本原理，学会正确分析成型工艺对模具的要求。（3）掌握一类成型模具的结构特点及设计方法。（4）具有初步分析，解决模具现场技术问题的能力。注塑成型时一门实践性很强的学问，若想对它融会贯通，还需要长期的生产实践经验。在课程设计中，需要对大学四年以来学过的知识进行综合应用，即可以加深对已学知识理解，有可以从中发现不足同时，也可以加强创新以及动手能力的培养，加强独立分析和解决问题的能力。62 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析2.1 磁带盒的结构分析磁带盒的结构分析 该磁带盒长方形薄壳类透明的塑件，壁厚均匀，长 106mm。宽为 70m。对塑件结构进行分析，塑件结构比较简单，但是用于放置磁带的凹槽，和由于和磁带另一盖进行装配的侧壁上的 4 个圆孔成型是一个难题。需要借助侧抽芯机构脱模。塑件二维图2.2 磁带盒的材料性能分析磁带盒的材料性能分析根据老师要求，查阅材料相应特征，磁带盒的材质定为 PS，以下对 PS 性能进行阐述。一般性能：PS 为无色透明的粒料，燃烧时发出浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；制品硬似玻璃状，落地或者敲打会发出类似金属的声音，因此又被叫做“响胶”；能断裂但不能弯曲，断裂时断口处呈现蚌壳色银光。PS 的吸水率为 0.05%，稍大于 PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。光学性能：透明性好是 PS 的最大特点，其透光率可达 8892%，同 PC7和 PMMA 一样属于最优秀的透明塑料品种，统称为三大透明塑料。PS 的折射率为 1.591.60，但因苯环的存在，导致其双折射较大，不能用于高档光学仪器。力学性能：PS 硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。PS 的拉伸强度和弯曲强度在通用塑料中最高，其拉伸强度可达 60MPa；但冲击强度很小，难以用做工程塑料。PS 的耐磨性差，耐蠕变性一般。PS 的力学性能受温度的影响比较大。热学性能：PS 的耐热性能不好，热变形温度仅为 7090，只可长期在6080范围内使用。PS 的耐低温性也不好，脆化温度为-30。PS 的热导率低，一般为 0.040.13W/(m.K)；线膨胀系数较大，一般为（68）10-5 K-1，与金属相差悬殊，因此制品不利于带金属嵌件。电学性能：PS 的电绝缘性优良，而且不受温度和湿度的影响；介电损耗角正切值小，可耐适当的电晕放电；耐电弧性好，适于做高频绝缘材料。环境性能：PS 的化学稳定性较好，可耐一般酸、碱、盐、矿物油和低级醇等，可受许多烃类、酮类、高级脂肪酸等侵蚀，可溶于芳烃（如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等）、氯化烃（如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯等）及酯类等。PS 的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不适合于长期户外使用；但 PS 的耐辐射性好。2.3 塑件的表面质量与表面粗糙度塑件的表面质量与表面粗糙度2.3.1.塑件的表面质量塑件的表面质量PS 材料的公差等级分为高精度 MT3，一般精度 MT4，未注公差尺寸 MT6，该塑件精度要求不高，所以选取一般精度 MT4。2.3.2 塑件的表面粗糙度塑件的表面粗糙度PS 材料注射成型后所能达到的表面粗糙度范围为 0.025-1.6m，因塑件对外表面要求一般，故选择塑件的外表面粗糙度为 0.8m，内表面粗糙度为 1.6m。83 注射模具的结构设计注射模具的结构设计 3.1 分型面选择分型面选择 分型面在一些产品图中已经作具体规定，但在很多的模具设计中要有模具设计人员来定。一般来讲，在平面上的分型面比较容易处理，有时碰到立体形式的分型面就应当特别注意。其分型面的选择应遵照以下原则：a 不影响制品的外观，尤其是对外观有明确要求的制品，更应注意分型面对外观的影响b 有利于保证制品的精度c 有利于模具加工，特别是型腔加工d 有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计e 有利于制品的脱模，确定在开模时使制品留于动模一边f 便于嵌件的安装。综合上述原则，结合塑件本身结构，如果立着放，侧抽芯机构就会少一个机构，但是会在塑件外表面留下分型线，塑件躺着放虽然增加了一处侧抽芯机构，不太经济，但是可以保证塑件外观质量，而且是产品的最大轮廓面，模具课程设计重点是考察学生学到模具知识多少，不做设计工厂生产。所以选择塑件分型面如图所示。分型面的位置3.2 型腔的排布型腔的排布根据塑件精度等级（在模具中每增加一个型腔，塑件精度要降低 4%）以及型腔数目来确定模具的型腔数量，由于塑件较大，塑件侧凹与侧孔比较多，为了提高生产效率，采用一模两腔的结构较为合适。在确定型腔数目之后，就要进行型腔排布的分析，型腔排布往往有很多选择，翻阅教材在实际工作中应遵循以下设计原则。力求平衡、对称：一模多腔的模具，尽量采用平衡布置，使各型腔在9相同温度下同时充模。排位的形状分多钟有“O”“S”“X”“S”此次设计采用一字型形排列，型腔的布置方式如图所示。型腔排布3.3 模架的选取3.3 模架的选取模架的选择：根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架 可选择CI型的模架，其基本结构如下：10模架示意图根据模架的分类，选择二板模模架，二板模模架由定模部分和动模部分组成，定模部分包括面板和定模板；动模部分包括推板、动模板、托板、支撑件方铁、底板及推杆固定板和推杆底板等。其优点是模具架构简单，成型制品的适应性强，制造成本相对较低。根据塑件尺寸与型腔排布初步拟定模架尺寸为 CI 型工字模。3.3 浇注系统设计浇注系统设计浇注系统对获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。产品；采用普通流道系统，由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。浇注系统是一副模具的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。3.3.1 主流道的设计主流道的设计主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道。其形状，大小会直接影响熔体的流动速度和塑料时间。塑料机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径R相接触，二者必须匹配，无漏料。一般要求主衬套球面半径比喷嘴球面半径大 12mm.，主流道进口直径d比塑料机喷嘴出口直径d应大 0.51mm。其作用：一是补偿喷嘴与主流道的对中误差；二是为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成锥形。查表得 XS-ZY-125 卧式注射机型注射机喷嘴有关尺寸：喷嘴孔径:d0=4mm；喷嘴球半径:r0=12mm；根据主流道和注射机喷嘴的关系：d=d0+1mm R=r0+(12)mm 取主流道球面半径 R14；11取主流道的小端直径 d5mm。为了将冷凝料从主流道中拉出，主流道圆锥形其斜度为 26，在本设计中取斜度为 4。经计算得主流道大端直径 D12。3.3.2 分流道的设计分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。因为塑件材料为 PS，PS 一般流道直径尺寸在 4.8-9.5mm，在该模具上一级分流道为圆形截面：直径 D=6mm 3.3.3 浇口的设计浇口的设计浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的熔体的通道.，也是注塑模进料系统的最后部分.浇口的设计与位置的选择恰当与否,直接关系到塑件能否完好的高质量地注射成型.其基本作用为：a.从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。b.型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，由于塑件表面质量要求不是很高，所以本次模具设计采用侧浇口，浇口位置布置在塑件一侧壁上。如图所示侧浇口3.3.4 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影12响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。3.4 抽芯机构的设计抽芯机构的设计当塑件具有与开模方向不同的内侧孔、外侧孔或侧凹穴时，除极少情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹穴的零件做成可动的机构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后再从型腔中和型芯上脱出塑件。完成侧向活动型芯抽出和复位的机构就叫侧向抽芯机构。3.4.1 抽芯机构的确定抽芯机构的确定分析塑件结构，在选定分型面位置之后，左右侧壁上对称各分布2个圆孔和一个大凹槽，便成为侧孔和侧凹，由于结构的限制，侧孔只能采用斜导柱+滑块外侧抽芯，侧凹采用斜顶杆抽芯机构比较好，既能推出塑件又能成型侧凹。3.4.2 斜推杆设计斜推杆设计斜推杆抽芯距为 S，S=S1+(23)=28mm斜顶倾斜角为 atana=S/H，H 为顶出距离，斜顶的倾斜角一般为 315，在设计过程中，这一角度能小不大。故选择倾斜角 a=14。由于斜顶要在塑件内部滑动，所以在斜顶上端面应比型芯端面低 0.050.1mm，斜顶头部需要加工成型塑件侧凹的部分，这样移动时避免干涉，互动顺利。13斜顶杆抽芯机构3.4.3 斜导柱侧向抽芯机构设计斜导柱侧向抽芯机构设计斜导柱侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。是利用成型的开模动作用，使斜撑梢与滑块产生相对运动趋势，斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。设置销钉锁紧或压紧的止动装置。使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使之脱离倒勾。a.侧向分型与抽芯机构的类型（1）手动抽芯（2）液压或气动抽芯（3）机动抽芯b.抽心距：S=H+(3-5)=5mm 其中,S 为抽芯机构需要行走的总距离，H 为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过 3D 或 2D 进行实际测量）3-5MM 为产品抽芯后的安全距离3.4.4 斜导柱抽芯机构斜导柱抽芯机构14（1）斜导柱抽芯机构的结构及其设计1）斜导柱的设计 斜导柱的结构设计a.斜导柱的形状，在此套模具中，我们采用标准的斜导柱形式，含有胚头示。可以直接购买标准件。b.斜导柱的材料：45 钢、T8、T10 或者 20 钢经渗碳处理，淬火硬度在 55HRC以 上，表面粗糙度为 Ra0.8mRa1.6m。c.斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合 H7/m6。d.斜导柱倾斜角的确定：通常 取 1520，一般不大于 25 e.斜导柱的长度计算：查表 f.斜导柱直径的计算：查表 （2）滑块的设计滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用 45 钢或 T8、T10 等制造，要求硬度在 HRC40 以上。斜导柱抽芯机构3.5 推出机构的设计推出机构的设计在塑料成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。推出是塑料成15型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。3.5.1 脱模力的计算脱模力的计算脱模力是指将塑件从包紧的型芯上脱出所需克服的阻力。对于薄壁距环形断面的塑件，其脱模力的计算公式为：上式中，2是距环形塑件的平均壁厚，2=1.5mm；E 是塑料的弹性模量，E=1800MPa；S 是塑料的平均收缩率，这里取 0.55%；L 是塑件对型芯的包容长度，l=266mm；是模具型芯的脱模斜度，=0；f 是塑件与型芯之间的精摩擦系数，对于 PS 塑料取 0.21；是塑件的泊松比，=0.35；2k是无因次因素，21sincos1kf；A 是塑件型芯在脱模机构方向上的投影面积，A=2862mm2；将上述数值代入公式（3-1）得到脱模力 F=2023.7N3.6 导向机构的设计导向机构的设计合模导向装置是保证动模和定模合模时正确定位和导向的装置，本设计采用导柱导向装置，主要零件为导柱和导套。导向机构的作用a.a.导向作用。b.b.定位作用。c.c.承受一定的侧压力。d.d.承载作用。e.e.保持机构的运动平稳。导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定动模和定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆柱形零件。导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动模和定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。因为前盖与后盖的体积相差不大，所以它们采用相同的模架，因此，它们采228cos(tan)0.1(1)ESlfFAk（6.1）16用相同的导向机构。本设计选用直径为30的导柱，然后选用相对应的导套，其结构如下图所示：图 导柱导套4 成型零件的尺寸计算成型零件的尺寸计算 成型零部件工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法两种。对于塑件尺寸和成零部件的尺寸偏差统一按入体原则标注，对于中心距尺寸则采用双向对称偏差标注.分清了各部分尺寸的分类后，即可在趋于增的尺寸上减小一个 1/2，而在趋于缩小的尺寸上加上一个 1/2，其中为塑件公差。但是由于成型零件脱模过程中与塑件的移动摩擦而产生磨损，弥补又因为成型零件部位的不同，受磨损的程度也不同，所以成型零件的径向尺寸，受磨损较大取最大值，即 1/4；而成型零件的高度尺寸相对磨损较小取最小值，即 1/6。该塑件的成型尺寸计算均按平均值法技术。查有关手册得 PS 的收缩率为S=0.5%.塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，计算模具成型零部件工作尺寸的公式为：式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸17成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4，或取 IT78 级作为模具制造公差。在此取 IT8 级，型芯工作尺寸公差取 IT7 级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。型腔径向尺寸 已知在规定条件下的平均收缩率 S，塑件的基本尺寸 D0是最大的尺寸，其公差为负偏差，因此塑件平均尺寸为 D0-，模具型腔的基本尺寸 D 是最小尺寸，公差为正偏差，型腔的平均尺寸为 D+z/2。型腔的平均磨损量为c/2，如以 D+Z 表示型腔尺寸,ps 平均收缩率 S=0.5%.D+z/2+c/2=(D0-/2)+(D0-/2)S经整理最终公式为：D+z=(1+S)D0-(0.50.75)0+z 4.1 型腔计算型腔计算（1）型腔的径向尺寸 式中 D型腔的最小基本尺寸；D0塑件的最大基本尺寸；2.0078.041000106.4978.043106)005.01(43)1()(zzsmLSL1.0024.041000.21704.04370)005.01(43)1()(zzsmLSL(2)型腔深度计算式中 H m 型腔深度的最小基本尺寸；Hs 塑件的最大基本尺寸。zzsmHSH0032115.041015.0323.1005.01=1.0504.00mm184.2 型芯计算型芯计算(1)型芯的径向尺寸 式中 d型芯的最大基本尺寸；d0塑件的最小基本尺寸。004.0058.04100106.3558.043106)005.01(43)1()(zzsmlSl013.0032.0410047.2732.04327)005.01(43)1()(zzsmlSl(2)型芯高度计算式中 h型芯高度的最大尺寸；h0塑件内形深度的最小尺寸。000321zzhSh 022.04122.0322.15005.01 =15.32004.0mm195 冷却系统设计5 冷却系统设计 模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。5.1 设计原则5.1 设计原则（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距 B 大约为 2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为 0.81.5B。最小不要小于 10。（4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；（5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5（6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。（7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。本设计采用采用环绕式冷却水分布 5.2 冷却时间的确定5.2 冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间 3S，开模时间 3S，顶出时间 2S，冷却时间 30S，保压时间 20S，总周期为 60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算：t冷=22S=2.52/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50)=73（S）式中：S塑件平均壁厚，S 取 6mm；塑料热扩散系数(mm2/s)，=0.07；TS成型温度 160-220，TS取 200；TE平均脱模温度，TE取 80；TM模具温度 4080，TM取 50。20由计算结果得冷却时间需要 73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体（如下图），使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取 30S 即可。5.3 塑料熔体释放的热量计算塑料熔体释放的热量计算Q1=nG CS(t1t0)=60217.61031.9（22060）=3969.02KJ/h式中：n每小时注射次数，n=60（次）；G每次的注射量(KG)，G=217.6103；CS塑料的比热容(KJ/KG)，CS=1.9；t1熔融塑料进入型腔的温度，t1=220；t0塑件脱模温度，t0=60。5.4 冷却系统的计算冷却系统的计算型腔内发出的总热量（KJ/h）：Q总=n G Qs=60 217.6103300=3916.8每次需要的注射量（KG）G=217.6103确定生产周期（S）t=60塑料单位热流量（KJ/h）Qs=280350；取 Qs=300每小时的注射次数n=60从计算结果看，Q总与 Q1相差不多但不相等，这是因为 Q1涉及的因素较多，所以应该取 Q总来计算。查冷却水的稳定湍流速度与流量得，管径为 8mm 的冷却水管所对应的最低。冷却水孔总长 L 流速为 1.66 m/s 时才能达到湍流状态，故冷却水在凹模冷却管道中的流动未达到湍流。冷却水管壁与水交界面的传热膜系数67.6（10000.202）0.8/0.0080.2=1395(w/m2k)式中：是与冷却介质温度有关的物理系数，取 7.6。凹模冷却管的传热面积 A=763103/36001395（50-22.5）=5.52103 m2式中：T模具与冷却介质平均温度，T=27.5（T=TM（T出+T进）/2=50（20+25）/2 =22.5 ）。L=763103/36003.147.6（10000.2020.008）0.8（50-22.5）=0.22m模具上应开设的冷却水孔圈数 n=L/B=0.22（40.076）=0.7221式中：B 为开一圈冷却水道时冷却水道长度。冷却水流动状态校核。Re=0.2020.008/（1106）=1616104式中：Re雷诺数；水的运动粘度，=1106（m2/s）。进出口温差校核。T出T进=763103/（9003.140.008210341870.202）=4.99预期温差为 5，校核的结果与预期的非常吻合，说明实际应用正确。22 结论结论 课程设计是大学四年的中的必修课程环节，当然也是至关重要的一个环节，是对四年所学课程的一个粗略检测，也是对四年学习的一个总结，对提高自己的设计能力，实际动手能力都很有意义，同时对以后工作中将会遇到的问题，有了一个提前锻炼的机会。在设计过程中，最深刻的体会是，理论与实际相结合的重要性，理论转化到实际的难度比想象的大，同时也反映出自我设计的基本功和设计经验还有待提高。经过很长时间的思考和查阅资料，才成功地完成了本套模具的设计过程。当然，本模具的设计也存在了很多的问题，在实际中也许并没有办法正常运作。通过这次设计，学到很多有用的东西，对于以后工作中可能会遇到的问题，知道要如何去解决，在设计时要一丝不苟，才能高质量的完成一件工作。23参考文献参考文献1 李集仁.模具设计与制造(第二版)M.西安电子科技大学出版社，2010.22 黄荣学,范洪远.我国模具工业发展概述及展望.3 李大鑫,张秀棉.模具技术现状与发展趋势综述.天津大学国家大学4 张维合.注塑模具设计实用教程J.广东科技学院 2012,40(11):52-56.5 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