模具设计(6)

基于Pro/E的塑料瓶盖的模具设计 21

上式中 E—模具材料的弹性模量，Mpa, 碳钢取2.1?10；

P—型腔内的平均压力，Mpa,一般取20-45 Mpa，取30 Mpa；

P=KPO=0.5X90=45MP

5???--满足刚度条件的允许变形量，mm，查表5-9；取?=0.03

3.5.零件结构设计：

(1)凹模板：

制件的外表面成型由哈夫块来完成，型腔选用整体式。 (2)凸模板：

制件的上下两孔由型芯来完成，型芯选用组合式。 (3)定位环，浇口套，拉料杆：

①定位环，定位环是使浇口套和注射机喷嘴孔起对正定位的作用，定位环与注射机定位孔配合直径应按选用的注射机的定位孔直径设计，一般比定位孔直径小0.1到0.3mm，以便于装模，定位环的材料选用T8A。

②浇口套尺寸见浇注系统设计，浇口套的材料选用T8A。

③拉料杆，设在主流道正对面的动模上，直径宜稍大于主流道大端直径，以利冷料流入，冷料井底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料井兼有分模时将主流道凝料从主流道拉出附在动模边的作用，此设计选用底部带顶杆的倒锥形冷料井，分模时靠倒锥起拉料作用，然后再强制顶出，具体尺寸见零件图。 (4)合模导向机构:

模具在闭合时要求有一定的方向和位置，导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，它主要有三个方面的作用：

①定位作用：为避免模具装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。

②导向作用：动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合避免凸模或型芯先进入型腔，以保证不损坏成型零件。

③承受一定侧压力：塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机精度的限制，使导柱在工作中承受了一定的侧压力，当侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需要增设锥面定位位置。本模具选用A型导柱，导柱用轴间固定在型芯固定板上，与动模板的配合为H7/k6。为避免模具闭合时的空气阻力，打通上模座的导柱孔，导柱的材料为T8A，表面淬火HRC50～55。

22 4冷却装置的设计

塑料注射模具冷却系统的设计，不仅影响成型塑件的质量，还直接影响生产率。

陕西科技大学毕业设计说明书 22

对于大多数中小型模具的水冷却系统，必须计算冷却传热面积，确定冷却水的温度和流量。

为了提高冷却效率和争取型腔表面温度的均匀与稳定，在系统的综合设计中 应遵循生产中的约定准则，在管道回路布置中，还需要进一部考虑型腔的形状和 尺寸，并使加工方便和密封效果良好。为了提高生产率，得到变形小的制品，除了塑件形状与型腔设计外，冷却系统的设计是很重要的。

4.1冷却系统设计原则：

⑴冷却水孔数量尽量多、尺寸尽量大； ⑵冷却水孔至型腔表面距离相等；

当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离；当壁厚不均厚壁

处冷却水通道要靠进型腔，间距要小，一般水孔边离型腔的距离大于10毫米，常用12～15毫米。 ⑶浇口处加强冷却；

普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近的温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近要加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换了的温水通过即可。

⑷降低入水与出水的温度差；

如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具的温度分布不均，特别是对流动距离

很长的大型制品，料温愈流愈低。为取得整个制品大致相同的冷却速度，可以改变冷却水通道排列的形式。 ⑸冷却水孔的排列形式；

冷却水通道的开设应该尽可能按照型腔的形式，对于不同形状的塑件，冷却水位置

也不同。此外，冷却水的通道要尽量避开塑件的熔接痕部位，以免影响塑件的强度。 便于加工和清理。

冷却水通道要以与机械加工，便于清理，一般孔径设计为8～12毫米本设计取孔径

为8mm。

4.2却水体积，管径及水速的计算：

查《塑料模具设计师指南》表4.9—1得PE的——常用塑料熔体凝固时放出热含量 由下式计算冷却水流量V： V?0.398?10?5?i?350kJ/kg

?imptout?tin （4-1）

基于Pro/E的塑料瓶盖的模具设计 23

其中： ——每小时注射的塑料量，取30 ——模具的出水温度，取26 ——模具的进水温度，取20 所以V?0.398?10?5350?3026?203=0.00697m/min

?3 由此查表 由此查表4.9-2取d?10?10m,代入下式

??0.0202Vd2?0.02020.00697(10)?22?1.41m/s

（4-2）

4.3冷却面积及孔数的计算：

以平均温度

tcp?=23C查表4.9-3得A0?7.98

由下式计算冷却水的管壁传热系数?

??3.6A0(??)d0.80.23.6?7.93(1000?1.41)(10)?20.20.8?23711kj/mhC2?

用下式计算冷却面积：

???imp

??t?350?3023711?27?0.0164m2

由下式得管道L=250mm的管数为：

n???dl?0.01643.14?10?2?0.25?1.6

所以圆整后取长250mm的孔径10mm的圆管道2根。

5注射机有关工艺参数的校核

5.1. 最大注射量的校核

选用螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内最大推进容积(cm3)表示，因此最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。注射机最大注射量与G1与额定注射量G的换算关系为： G1=G1.06

G1——注射机最大注射容积cm3 G—注射注射机额定注射量cm3

?陕西科技大学毕业设计说明书 24

?——待加工塑料密度，g/ cm

3

成型所需要的注射总量应小于所选注射机最大注射量的80%，即：

G1×80%>M

? 或G1.0680%>M

M——塑件加浇注系统凝料的总质量

?0.91∴G1.0680%=30*1×80%=25.75 g .06一次注射和浇注系统重量为M=12.192 g

∵Gmax=25.75 g >12.192 g，

∴校核合格。

5.2.锁模力的校核：

塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔料的压力之积称为锁模力。应大于模具在分型面上所需要的锁模力，否则，模具在分型面上容易被高压熔融塑料涨开，型腔内塑料压力，按下式计算：F ≥ 0.1P×A

式中 F —— 注射机的额定锁模力 KN；

P —— 模具型腔压力 MPa;

A —— 塑件与浇注系统在分型面上的投影总cm2

参考《塑料·橡胶成型模具设计手册》得：P常取20～40MPa（取35）

F≥KAP型=1.2×F=1.2×98.157=117.788KN取118KN

其中K—锁模力安全系数1.1～1.2， 取K=1.2而注射机的额定锁模力F=250KN

故F=250KN>118KN 注射机的锁模力校核合格。

其它尺寸的校核需确定模架，结构尺寸才可进行。

5.3注射压力的校核

基于Pro/E的塑料瓶盖的模具设计 25

45密度 料筒温度 前中后 0.9-0.91 计算收缩率 模具温度 1.0-2.5 80-90 模内平均压力 注射时间 高压时间 冷却时间 85MPa 20-60 段 180-200 注射压力 70-100 成 型 时 间 0-3 段 200-220 成型温度 230-290 20-90 段 70-140 成型温度 230-290 螺杆转速 48r.min-1 适用类型 螺杆式（柱塞式） 由上表查得塑料的注射压力P塑=70-100MPa而注射机的注射压力P注=119MPa

Pe≥KP0=1.3×90=117MPa

P0——最大注射面积其中：注射压力PO=70～100Mpa K—注射压力安全系数，一般取K=1.25～1.4 而Pe=119Mpa＞117Mpa 所以，注射压力校核合格。

5.4.开模行程和顶出装置的校核：

开模行程也叫合模行程,指模具开合过程中动模固定板的移动距离,用符号S表示， 取出制件的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。

对于带有液压----机械联合作用的锁模机构,开模行程由连杆机构的冲程或其它机构的冲程所确定,其最大值与冲程的调节量有关,不受模具厚度影响.

对于双分型面注射模:

Smax?H1?H2?a?(5~10)㎜

式中：H1----制品所需的脱模距离（顶出距离），mm；

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