好等特点。本设计采用推杆推出机构实现塑件脱模。因为该塑件的分型面简单,有一定壁厚,结构也不复杂,采用推杆推出的脱模机构可以简化模具结构,给制造和维护带来方便。
②推杆固定及与模体的配合
推杆的固定形式有多种,但最常用的是推杆在固定板中的形式,此外还有螺钉紧固等形式。本设计采用推杆固定板固定,同时,因为顶杆与塑件接触处均为平面,并无特定的方向,所以推杆无须设置止转结构。
推杆和模体的配合一般为H8/f8或H9/f9,配合间隙值以熔料不溢料为标准。配合长度一般为直径的3~5倍,推杆端面应和塑件成型面在同一平面或比塑件成型表面高出0.05~0.10mm,推杆与推杆固定板的孔之间留有足够的间隙,其相对于固定板是浮动的,各尺寸关系的确定如图13所示。
图13 推杆及其配合
5.5 模具冷却系统的计算 5.5.1 冷却介质
ABS属于中等黏度材料,其成型工艺要求的模温不太高,为200?C,模具温度为50~80?C。现模具温度初步选定为50?C,同时由于水的比热容大、传热系数高、成本低,所以决定选用常温水对模具进行冷却。 5.5.2 冷却系统计算
1)单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W
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①塑料制品的体积
V?V主?V分?nV塑?1.77?0.446?2?29.84cm2?61.9cm2 ②塑料制品的质量
m??V?1.05?61.9g?64.99g?0.065kg
③塑件的壁厚为2mm,查表可以确定其冷却时间t冷?9.3s,通过所选注射机注射量查表确定注射时间t注?1.6,s取脱模时间t脱?9.1s。因此,注射周期
t?t注?t冷?t脱?(1.6?9.3?9.1)s?20s。
由此得每小时注射的次数:N=(3600/20)次=180次。 ④单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量:
W?N?m?180?0.065 kg/h?11.7kg/h
2)确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量QS
查表知ABS的单位热流量QS的值的范围在(310~400)kJ/kg,故取QS?370kJ/kg。 3)计算冷却水的体积流量qv
设冷却水道入水温度为?2?22?C,出水口的水温为?1?25?C,取水的密度
??100kg0/m3,水的比热容c?4.187kJ/(kg??C)。则根据公式可得:
qv?WQS11.7?370?m3/min?0.00574m3/min
60?c(?1??2)60?1000?4.187?(25?22)4)确定冷水路的直径d
根据qv?0.00574m3/min,通过查表可确定模具冷去水孔直径为10mm。 5)冷却水在管内的流速v
v?4qv4?0.00574?m/s?1.22m/s
60??d260?3.14?0.0126)求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h
?
因为平均水温为23.5C,查表可得f?6.7(按插值法确定),则有:
4.187f(?v)0.84.187?6.7?(1000?1.212)0.82?42?h??kJ/(m?h?C)?2.0643?10kJ/(m?h?C0.20.2d0.01
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7))计算冷却水通道的导热总面积A
A?WQS?h??11.7?370m2?0.00791m2
22?25??2.0643?104??50?2???8)计算模具所需冷却水管的总长度L
L?A0.00791?m?0.252m?252mm ?d3.14?0.01L252?根?0.84根 l3009)冷却水路的根数x 设每条水路的长度为300mm,则冷却水路的根数为:
x?分析可知,计算结果显然不符合实际,实际当中,水路的布置往往受模具结构和塑件形状的影响。为使凹模和型芯能得到充分冷却,需要根据两模腔的实际布置情况来加以修改。所以调整之后,冷却水路的直径也可适当取小些,现确定取较为常用的值:d=8mm。
为了防止漏水,水路在穿过两模板之间应该要可靠密封,根据水路直径为8mm,按装配技术要求选取标准规格为ΦD=16,Φd=2.5的“O”型密封圈进行密封。水路端部密封处用带螺纹的管塞进行可靠密封。
6 注射机有关参数的校核
6.1 注射量的校核
通过上面的计算,浇注系统的尺寸已经确定,现在就可以对注射量进行校核了。 塑件连同浇注系统的实际总体积V?1.77?0.446?2?25.17cm2?52.6cm2。 显然V?52.6cm2?注射机标称注射量?125cm2。校核合格。 6.2 注射压力的校核
查有关模具设计手册可知,ABS成型厚壁塑件时所需的注射压力为80~110MPa,这里取p?100MPa所选的注射机的公称注射压力为150MPa,注射压力安全系数k=1.25~1.4,现取k=1.3,所以有:
kp?1.3?100?130?150,故注射机压力满足要求。
6.3 合模力校核
2①单个塑件在分型面的投影面积A塑可通过proe三维软件测出,为A塑?11205mm。
②单边流道凝料在分型面上的的投影面积A浇。根据流道定出的尺寸有
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A浇?17.5?5.7mm2?99.8mm2。
③塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积A总,有:
A总?n(A塑?A浇)?2?(11205?99.8)mm2?22609.6mm2 ④模具型腔内的胀型力F涨
F涨?A总p模?22609.6?30N?678288N?6.78?105N
该注射机的公称锁模力为F锁?9?105N,锁模力安全系数为k2?1.1~1.2,这里取
k2?1.2,则有:k2F涨?1.2?6.78?105N?8.14?105N?F锁?9?105N。
所以,注射机锁模力合格。
6.4安装部分相关尺寸的校核
①模具平面尺寸 模具长宽尺寸应与注射机的拉杆内间距相适应,以保证模具至少能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注射机上。根据300×450mm<260×360mm(拉杆空间),故校核合格。
②模具高度尺寸 245mm,200mm< 245mm <300mm,处于模具的最小厚度和最大厚度之间,故校核合格。
③模具定位圈直径为Φ100mm=注射机定位孔直径Φ100mm,符合安装要求。 6.5 开模行程的校核
模具的开模行程
S?H1?H2?(5~10)mm?60?25?(5~10)mm?90~95mm?300mm
其中H1为塑件的高度(含浇注系统的高度,浇注系统高度约为60mm,塑件高度也被包含其中);塑件被推出距离为H2。故校核合格。
7 Pro/E建模图
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8 结束语
本设计主要是借助Pro/E三维软件进行的塑料果冻盒塑料模设计,是对以往所学知识的总结,可以说是一次真正意义上的学以致用的实践。模具的设计紧凑合理、加工方便、便于维修。在整个设计过程中,都综合运用了以往所学过的理论知识,通过分析塑件的精度以及考虑到模具加工的工艺性,确定出模具的结构形式,并且借助了Pro/E三维软件将这种结构形式表达出来,更增加了模具结构的直观性。
模具设计是一项综合性很强的工作,要具备比较全面的知识,需要多年的经验积累沉淀,由于我的水平有限,在这个设计中,有某些地方没有做到尽善尽美,比如在选择浇口位置时没有用CAE软件来进行模流分析最佳浇口位置,在水道的布置方面不是太合理,没对动模垫板的支撑柱进行压杆稳定性校核,同时在模具加工方面的知识还很欠缺,缺乏实际的实践锻炼,所以对成型零件制造工艺的编写还不在行。
模具设计也是考察一个人对计算机辅助设计软件应用的熟练程度的工作,在当今制造行业,借助计算机进行辅助设计是缩短产品开发周期、降低成本、提高生产率的必然选择。
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