旋纽模具的设计.doc

1旋纽模具的设计全套 CAD 图纸，联系一、 塑件的工艺性分析1、塑件的原材料分析塑件的材料采用聚甲基丙烯酸　　 　　　　甲酯，属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性：2 无定形料、吸湿性大、不易分解 质脆、表面硬度低　　　　　　　　　 流动性中等，溢边值 0.03mm 左右，易发生填充不良、缩孔、凹痕、熔接痕等缺陷 宜取高压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温，可增加流动性，降低内应力、方向性，改善透明度及强度 模具浇注系统应对料流阻力小，脱模斜度应大，顶出均匀，表面粗糙度应好，注意排气 质透明，要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质2、塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1）塑件的结构分析该零件的总体形状为圆形，结构比较简单2）塑件尺寸精度的分析该零件的重要尺寸，如，30.9±0.09mm 的尺寸精度为 3 级，次重要尺寸3.75±0.07mm 的尺寸精度为 4 级，其它尺寸均无公差要求，一般可采用 8 级精度由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等偏上，对应模具相关零件尺寸的加工可保证从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为 4.5mm，最小处为 2.25mm，壁厚差为 2.25mm，较为均匀。

3）表面质量的分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要求，故比较容易实现综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证3、塑件的体积重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数计算得塑件的体积：V＝9132mm 3计算塑件的质量：公式为 W＝Vρ3根据设计手册查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度为 ρ＝1.18kg/dm 3，故塑件的重量为：W＝ Vρ＝9132×1.18×10 -3 ＝10.776g根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：SZ－60/40 型注塑成型机，该注塑机的各参数如下表所示：理论注射量/cm 3 60 移模行程/mm 180螺杆直径/mm 30 最大模具厚度/mm 280注射压力/Mp 150 最小模具厚度/mm 160锁模力/KN 400 喷嘴球半径/mm 15拉杆内间距/mm 295×185 喷嘴口孔径/mm φ3.54、塑件的注射工艺参数的确定根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度料筒温度：后段温度 t1 选用 180℃中段温度 t2 选用 200℃　前段温度 t3 选用 220℃喷嘴温度：选用 220℃注射压力：选用 100MP注射时间：选用 20s保压时间：选用 2s保压： 80MP冷却时间：选用 28s总周期： 50s二、型腔数的确定及浇注系统的设计1、分型面的选择4该塑件为旋纽，表面质量无特殊要求，端部因与人手指接触因此形成自然圆角，此零件可采用右图所示的分型面比较合适。

2、型腔数的确定型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目其公式如下：n 2=(G-C)/V式中：G——注射机的公称注射量/cm3V——单个制品的体积/cm3C ——浇道和浇口的总体积/cm3生产中每次实际注射量应为公称注射量 G 的（ 0.75－0.45）倍，现取 0.6G 进行计算每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.2－1）倍，现取 C＝0.6V 进行计算n 2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×60)/90132=2.46由以上的计算可知，可采用一模两腔的模具结构3、确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式54、浇注系统的设计1）主流道的设计根据设计手册查得 SZ－60/40 型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d 0=φ3.5mm喷嘴前端球面半径：R 0＝15mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射喷嘴直径 d　D＝d+(0.5－1)mm=φ3.5+1＝φ4.5mm主流道的半锥角 α 通常为 1°－2°过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 2°。

经换算得主流道大端直径 D＝φ8.5mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径ｒ＝5mm 的圆弧过渡主流道的长度 L 一般控制在 60mm之内，可取 L＝55mm2）冷料穴与拉料杆的设计对于依靠推件板脱模的模具常用球头拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后紧包在拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出球头拉料杆固定在动模一侧的型芯固定板上，并不随脱模机构移动，所以当推件板从型芯上脱出制品时，也将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来其结构如右图所示：3）分流道的设计分流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道一般分流道直径在 3－10mm 范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由《中国模具设计大典》第 2 卷中图9.2－12 所示的经验曲线来选定，经查取 D’=5.6mm 较为合适，分流道长度取 L＝20mm 从图 9.2－14 中查得修正系数6fL=1.02，则分流道直径经修正后为 D＝D’f L=5.6×1.02=5.712，取 D＝6mm4）浇口的设计根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。

侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该制件无表面质量的特殊要求，又是中小型制品的一模两腔结构，所以可以采用侧浇口在侧浇口的三个尺寸中，以浇口的深度 h 最为重要它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度浇口宽度 W 的大小对熔体的体积流量的直接的影响，浇口长度 L 在结构强度允许的条件下以短为好，一般选L＝0.5－0.75mm确定浇口深度和宽度的经验公式如下：h=nt ①W=nA 1/2/30 ②式中：h——侧浇口深度（mm）中小型制品常用 h=0.5－2mm，约为制品最大壁厚的 1/3－2/3,　　取 1.5mmt——制品的壁厚（mm） 3.38mmn——塑料材料的系数　　查表得　0.8W ——浇口的宽度（ mm）A——型腔的表面积（mm 2） 计算得 2940mm2 将以上各数据代入公式得：h=1.5mm，W=1.5mm, L 取 0.5mm计算后所得的侧浇口截面尺寸可用 r=6q/(Wh2)≥10 4s-1 作为初步校验。

制品的体积 V＝9.132cm 3，设定充模时间为 1s，于是：q=9.132/1=9132mm3/sr=6q/Wh2=(6×9132)/(1.5×1.52)=1.6×104＞10 4s-1所以符合要求三、排气、冷却系统的设计与计算71、排气系统的设计排气槽的截面积可用如下公式进行计算：F＝25m 1(273+T1)1/2/tP0　　①式中：F ——排气槽的截面面积（ m2）m1——模具内气体的质量(kg)P 0——模具内气体的初始压力（ Mp）取 0.1MpT 1——模具内被压缩气体的最终温度(℃)t——充模时间(s)模内气体质量按常压常温 20℃的氮气密度 ρ 0＝1.16kg/m 3 计算，有m 1=ρ 0V0　　②式中：V 0——模具型腔的体积（m 3）应用气体状态方程可求得上式中被压缩气体的最终温度（℃）T 1＝（273+T 0）(P 1/P)0.1304-273　　②式中：T 0——模具内气体的初始温度（℃）由 V＝9132mm 3充模时间 t=1s被压缩气体最终排气压力为 P1＝20MPa由③式得：T 1＝(273+20)(20/0.1) 0.1304-273=311.7℃模具内的气体质量由②式得：m1=V 0ρ 0=9.132×10-6×1.16kg=1.06 ×10-5kg将数据代入①式得：所需排气槽的截面面积为：F=[25×1.06×10 -5(273+311.7)1/2]/(1×0.1×106)=0.064mm2查取排气槽高度 h=0.03mm，因此排气槽的总宽度为：W’’=F/h=0.064/0.03=2.13mm为了便于加工和有利于排气，运用镶拼式的型芯结构，与整体式型芯相比，镶拼型芯使加工和热处理工艺大为简化。

2）冷却系统的设计与计算8冷却系统设计的有关公式：qV=WQ 1/ρ c1(θ 1-θ 2) ①式中：qV——冷却水的体积流量(m 3/min)W ——单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q 1——单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量 (kJ/kg)ρ——冷却水的密度(kg/m3)　　　　 0.98×103c 1——冷却水的比热容 [kJ/(kg.℃)]　　　4.187θ 1——冷却水的出口温度(℃)　　　　 25θ 2——冷却水的入口温度(℃)　　　　 20Q1 可表示为：Q 1=[c2(θ 3-θ 4)+u]式中：c 2——塑料的比热容 [kJ/(kg.℃)] 1.465Q3——塑料熔体的初始温度(℃) 200θ 4——塑料制品在推出时的温度(℃) 60u——结晶型塑料的熔化质量焓(kJ/kg)Q1=[c2(θ 3-θ 4)+u]=1.465(200-60)=205.1kJ/kg将以上各数代入①式得：qV=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min=0.13×10-3m3/min上述计算的设定条件是：模具的平均工作温度为 40℃，用常温 20℃的水作为模具的冷却介质，其出口温度为 25℃，产量为 0.013kg/min。

由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式即可但为满足模具在不同温度条件下的使用，可在适当的位置布置直径 d 为 8mm 的管道来调节温度四、模具工作零件的设计与计算凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料9型芯采用镶拼式结构，有利于加工和排气 （如图所示）本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这 PMMA 的成型收缩率为 0.005，模具的制造公差取z=Δ/3型腔型芯工作尺寸的计算类别 塑件尺寸 计算公式 模具尺寸φ35.25 0-1.0 φ34.68 00.33R7.5±0.64 Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ) 0+δz R7.0600.21型腔板19.20±0.44 Hm=(Hs+Hs.Scp%-2/3Δ) 0+δz 18.7100.15型腔计算推件板 φ30.9±0.09 Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ) 0+δz φ30.88 00.06φ26.25 00.96 27.100-0.32R2.25±0.24 Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ)0-δ z R2.620-0.16主型芯17.25±0.48 Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ) 0-δz 17.980-0.32φ3.75±0.07 Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ) 0-δ z φ3.87 0-0.05型芯计算小型芯7.5±0.32 Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ) 0-δz 8.050-0.112、型腔侧壁厚度和底板厚度的计算1）型腔侧壁厚度的计算根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式：S≥ 0.90[Pr4/E(δ)] 1/3　　　①式中：S ——侧壁厚度 (mm)10P ——型腔。