053-海爾洗衣機把手塑料注射模設(shè)計

053-海爾洗衣機把手塑料注射模設(shè)計,053,海爾,洗衣機,把手,塑料,注射,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 題目：海爾洗衣機把手塑料注射模設(shè)計 1 設(shè)計（論文）進展 1.1 設(shè)計以完成的內(nèi)容 （1） 對于在開題報告答辯中，老師對我所畫塑件的三維和二維圖提出了一些問題，我進行修改和完善，并通過了指導(dǎo)老師的檢查；完善了開題報告的內(nèi)容和格式。 （2）塑件實體分析 a 結(jié)構(gòu)分析。該塑件是一塑料洗衣機把手，塑件壁厚差別較大，生產(chǎn)批量中等，材料苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物（ABS），成型工藝性能很好，可以注射成型。從其形狀上看，外形較復(fù)雜，側(cè)壁具有凹槽結(jié)構(gòu)，下部具有斜孔結(jié)構(gòu)。 b 尺寸精度分析。該零件的尺寸精度比較低一般為5級，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 c 表面質(zhì)量分析。 該塑件要求外觀無明顯缺陷，表面粗糙度為，塑毛刺，內(nèi)部無粗糙度要求，容易實現(xiàn)。 （3）塑件原材料的分析 a 基本性能： ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。 b 成型特點：ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；ABS在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響響及小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060度，要求塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在6080度。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 （4）型腔數(shù)的確定 模具設(shè)計中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)；根據(jù)生產(chǎn)批量及難易程度確定型腔數(shù)目為一模兩腔。 （5）澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料井。澆注系統(tǒng)分為兩大類，制品與固化的澆注系統(tǒng)一同從模具中取出的澆注系統(tǒng)稱之為冷流道澆注系統(tǒng)。通過加熱裝置保持流道中樹脂為熔融狀態(tài)的稱之為熱流道澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小 （6）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 （7）模具成型零件的設(shè)計 （8）導(dǎo)向與推出機構(gòu)的設(shè)計 （9）裝配草圖的完成，如圖1所示。 圖1 裝配圖 2 存在的問題和解決方法 2.1 存在問題 a 相關(guān)計算的知識不是很熟悉 b 三維作圖軟件掌握的不到位 c 在側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)與導(dǎo)向與推出機構(gòu)存在問題 2.2 解決方法 好好看看相關(guān)方面的書籍，掌握三維作圖，遇到困難多與老師同學交流。 3 后期工作安排 在剩余的時間里，要進行裝配圖的完善、計算和編寫說明書。具體安排如下： 第4周：在中期答辯中存在的問題，進行修改和完善，還有外文翻譯中的一些錯誤進行改正； 第5—6周：完善二維裝配圖和三維圖（包括各個小部件）并準備進行計算； 第7—12周：計算塑件的體積和重量（包含初選注塑機的型號）、塑件注射工藝參數(shù)的確定、注塑機有關(guān)參數(shù)的校核等； 第13—15周：整理裝配圖及零件圖；并編寫畢業(yè)設(shè)計論文，準備畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打?。黄渌袷揭笈c畢業(yè)論文相同。 2）中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：海爾洗衣機把手塑料注射模設(shè)計 1畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1 題目背景 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。 1.2 研究意義 本設(shè)計題目涉及目標均為工程實際零件，通過對塑件的實體測繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運用《塑料模具設(shè)計》《塑料成型工藝》等知識，指導(dǎo)學生利用Pro/E、UG等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并進行相關(guān)的校核計算，完成包括選材、熱處理、制造工藝規(guī)程、可行性分析等工作。 本次畢業(yè)設(shè)計（洗衣機把手注射模設(shè)計）是對我大學四年所學的無論是基礎(chǔ)知識還是專業(yè)知識都是一次全面的檢查和考核，同時也是培養(yǎng)我解決具體問題的一種能力和一次深入再學習的過程。通過畢業(yè)設(shè)計，能使我綜合應(yīng)用所學的各種理論知識和技能，進行全面、系統(tǒng)、嚴格的技術(shù)及基本能力的練習。 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 在現(xiàn)代制造業(yè)中對模具的基本要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的共有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在指尖上的成本所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具業(yè)提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展。 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為加深理論研究、高效率、自動化、大型、超小型及高精度、革新模具制造工藝、標準化等。 2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 本課題研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計要求學生以工程實際零件——海爾洗衣機把手，二維圖如圖1所示，三維圖如圖2所示，該塑件為復(fù)雜件，側(cè)向分布有側(cè)凹，必須用側(cè)抽芯機構(gòu)完成，設(shè)計難度較大，需要學生綜合運用所學知識完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。 撰寫論文，要求符合本科論文的格式要求、語言簡潔、流暢、層次分明。整個畢業(yè)設(shè)計過程的技術(shù)工作要嚴謹、靈活、工作要有主動性、計算方法、計算結(jié)果、結(jié)論要正確。 圖1 海爾洗衣機把手 圖2 海爾洗衣機把手 2.2擬采用的研究方案 方案一：（1）分型面的確定：模具設(shè)計中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。（2）型腔數(shù)目的確定：一模一腔。（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道，采用半圓形。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，采用點澆口，位置在模具邊緣。采用半圓形。在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料穴。（4）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計：選用機動測抽芯，斜導(dǎo)柱與滑塊抽芯分型。 方案二：（1）分型面的確定：模具設(shè)計中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。（2）型腔數(shù)目的確定：一模二腔。（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道，采用半圓形。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，采用點澆口，位置在模具邊緣。采用半圓形。在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料穴。（4）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計：選用機動測抽芯，斜導(dǎo)柱與滑塊抽芯分型。 方案三：（1）分型面的確定：模具設(shè)計中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。（2）型腔數(shù)目的確定：一模二腔。（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道，采用圓形。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，采用點澆口，位置在模具邊緣。采用半圓形。在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料穴。（4）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計：選用機動測抽芯，斜導(dǎo)柱與滑塊抽芯分型。 3研究方法或是措施（以最新版模具設(shè)計手冊為依據(jù)； 用三維建模軟件對零件進行建模；查閱圖書、文獻、期刊等資料。 2.4本課題的重點及難點 2.4.1 重點是： 繪制洗衣機把手的二維圖，三維圖以及裝配圖，分析計算模具的有關(guān)尺寸，型腔型芯的工作尺寸。 2.4.2 難點是： (1) 確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具的結(jié)構(gòu)草圖的繪制； (2）對模具工作部分尺寸及公差進行設(shè)計計算； （3）對模具典型零件需進行選材及熱處理工藝路線分析； （4）編制模具中重要零件的制造工藝規(guī)程卡片； （5）對設(shè)計方案和設(shè)計結(jié)果進行經(jīng)濟分析和環(huán)保分析； （6）繪制模具零件圖及裝配圖； （7）對模具結(jié)構(gòu)進行三維剖析，輸出模具開合結(jié)構(gòu)圖； 3. 完成本課題進度計劃 1～2周：熟悉課題，完成關(guān)于塑料注射模的2000字文獻綜述，繪制塑件3D圖，翻譯外文資料 ； 3周：確定模具類型及結(jié)構(gòu)，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，準備開題答辯； 4～9周：對模具工作部分尺寸及公差進行設(shè)計計算，并運用Pro/E輔助設(shè)計完成部分模具零件，準備中期答辯 ； 10～14周：運用Pro/E或UG完成模具整體結(jié)構(gòu)3D圖，完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的 繪制等工作； 15～18周：對所有圖紙進行校核，編寫設(shè)計說明書，所有資料提請指導(dǎo)教師檢查，準備畢業(yè)答辯。 參考文獻 [1] 王樹勛. 典型模具結(jié)構(gòu)圖冊[M]．廣州， 華南理工大學出版社, 2005，4． [2] 王廣文. 塑料注射模具設(shè)計技巧與實例[M]. 北京：化學工業(yè)出社,2004，1. 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Mold design process including the size of the various parts forming the calculation ,it is important to the choice of process parameters, as well as the introduction of institutions , core-pulling mechanism, the order sub-type institutions ,gating system, cooling system design and calculation. In order to facilitate the preparation of the main processing parts concave shape, the punch process. In the design process , in order to express the internal structure of mould clearly,there have a lot of mould structure and mould local charts ,hen through CAD software plot its 2d stereo and parts drawing. Key Words:The handle of washing machine;Injection mold;Core pulling mechanism;Parts drawing. II 主要符號表 n 型腔數(shù)量 V 塑件體積 F 注射機的額定鎖模力 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) S1 側(cè)孔深度 S 模具開模行程 Rn 主流道的平均當量截面半徑 T 注射時間 Lm 模具型腔徑向基本尺寸 塑料的平均收縮率 Cm 模具中心距基本尺寸 Cs 塑件中心距基本尺寸 hm 模具型芯高度基本尺寸 Hs 塑件孔或凹槽深度基本尺寸 修正系數(shù) 塑件外表面徑向基本尺寸的公差 模具的制造公差 T 成型溫度 T 平均脫模溫度 T M 模具溫度 塑料熱擴散系數(shù) m 單個塑件的質(zhì)量 目 錄 1 緒論 1 1.1前言 1 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 2 塑件分析 3 2.1 制品屬性的計算 3 2.2尺寸精度 3 2.3塑件材料的選擇和性能分析 3 2.3.1 材料的選擇 3 2.3.2材料ABS性能 4 2.3.3 ABS注射成型工藝參數(shù) 5 3 模具總體方案設(shè)計 7 3.1 分型面位置的確定 7 3.2擬采用的研究方案 8 3.3 方案及型腔數(shù)量的確定 8 3.4 選擇注塑機 9 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 4.1 主流道 10 4.2 分流道與澆口 11 4.3 澆口系統(tǒng)的計算 12 4.3.1 剪切速率的校核 12 4.3.2 主流道剪切速率校核 12 4.3.3澆口剪切速率的校核 12 5 成型零件的工作尺寸計算 13 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算 13 5.1.1 型芯尺寸計算 14 5.1.2型腔尺寸計算 15 5.2 型腔壁厚、支撐板厚度的確定 15 5.2.1凹模型腔側(cè)壁厚度計算 17 5.2.2凹模底板厚度計算 17 6 注塑機的校核 18 6.1 最大注塑量的校核 18 6.2 鎖模力的校核 18 6.3 塑化能力的校核 18 6.4 噴嘴尺寸校核 18 6.5 定位圈尺寸校核 19 6.6 模具外形尺寸校核 20 6.7 模具厚度校核 20 6.8 模具安裝尺寸校核 20 6.9 開模行程的校核 20 7 抽芯系統(tǒng)設(shè)計 20 7.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類 21 7.2 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 21 7.2.1 相關(guān)計算 21 7.2.2 楔緊塊設(shè)計 22 7.2.3斜導(dǎo)柱設(shè)計 23 8 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 26 8.1 在設(shè)計脫模推出機構(gòu)是應(yīng)遵循下列原則。 26 8.2 脫模力的計算 26 8.3 推桿設(shè)計 26 8.4頂桿直徑 27 8.5推桿固定板和推桿板設(shè)計 28 9 排氣系統(tǒng)設(shè)計和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 29 9.1排氣系統(tǒng)設(shè)計 29 9.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 29 9.3 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 29 9.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 29 9.4.1 設(shè)計原則 29 9.4.2 冷卻時間的確定 30 9.4.3冷卻管道直徑的確定 30 9.4.4 冷卻回路所需的總表面積 31 9.4.5 冷卻回路的總長度 31 9.4.6 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 31 10 模架及標準件的選用 32 10.1 模架的選用 32 10.2 標準件的選用 32 11 導(dǎo)向與定位機構(gòu) 34 12 模具裝配圖和工作過程 35 12.1主要工作 35 12.2裝配圖 35 12.3模具的工作過程 36 結(jié) 論 37 參考文獻 38 致 謝 39 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 40 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 41 V 1 緒論 1.1前言 本次畢業(yè)設(shè)計（海爾洗衣機把手塑料注射模設(shè)計）是對我大學四年所學的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識一次全面的檢查和考核，同時也是培養(yǎng)我解決具體問題的一種能力和一次深入再學習的過程。通過畢業(yè)設(shè)計，能使我綜合應(yīng)用所學的各種理論知識和技能，進行全面、系統(tǒng)、嚴格的技術(shù)及基本能力的練習。 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 在現(xiàn)代制造業(yè)中對模具的基本要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的共有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)的、在一定的溫度和壓力下能塑化流動成型并在冷卻后能保持其既定形狀的一大類可塑性材料?，F(xiàn)在塑料在我們的生活中已得到越來越大的應(yīng)用。 目前，塑料的注射成型這一方式已經(jīng)普遍應(yīng)用于塑料加工領(lǐng)域。注塑有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品，生產(chǎn)效率高、能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，對原材料的適應(yīng)性強等一系列的優(yōu)越性。因此，注塑是一種先進的、經(jīng)濟的成型技術(shù)，發(fā)展迅速。當然注塑也有設(shè)備復(fù)雜、投資大，設(shè)備的維修與保養(yǎng)較難，工藝控制難度較大等方面的局限性。 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。而塑料模具又在整個模具工業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展十分迅速。注塑模具更是具有更大的發(fā)展前途和應(yīng)用前景。塑料制件中有許多的小制件，模具相應(yīng)的也有許多的中小型的模具。設(shè)計中小型模具也成為許多院校學生畢業(yè)設(shè)計的首選，這對學生將來畢業(yè)走向社會有著很大的幫助，也會提高我國模具設(shè)計專業(yè)人才的水平，對我們國家的經(jīng)濟發(fā)展有著巨大的影響。 采用塑料注射成型工藝是成型塑料制品的一種重要方法。其基本工藝路線為塑料原材料經(jīng)注射機熔融塑化并注入模具，在模具中固化后脫模成為制品。目前采用的注射成型工藝生產(chǎn)的塑料制品產(chǎn)量，約占塑料制品總量的20%～30%。注射工藝在注射制品成型中起著極其重要的作用，因此，如何提高塑料制品的表面質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量、成型精度 1 和成型效率，成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性，擴大注塑制品應(yīng)用的首要問題。 注塑模具結(jié)構(gòu)由澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構(gòu)、排氣機構(gòu)等構(gòu)成，而澆注系統(tǒng)是決定模具質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，其構(gòu)造方式則成為模具設(shè)計的核心部分。脫模機構(gòu)是設(shè)計的難點之一，其脫模機構(gòu)復(fù)雜程度視成型制品復(fù)雜程度而定。澆注系統(tǒng)分為兩大類，固化后的澆注系統(tǒng)和制品一同從模具中取出的澆注系統(tǒng)稱之為冷流道澆注系統(tǒng)；而在模具內(nèi)通過加熱裝置，保持流道內(nèi)的樹脂為熔融狀態(tài)的稱之為熱流道澆注系統(tǒng)。塑件上有與開模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔或側(cè)凹，塑件不能直接脫模，必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件在塑件脫模前先抽出，然后再脫出塑件。完成側(cè)抽芯和復(fù)位的機構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具業(yè)提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展。 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為加深理論研究、高效率、自動化、大型、超小型及高精度、革新模具制造工藝、標準化等。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 塑件分析 2.1 制品屬性的計算 該制件形狀比較簡單,都是由平面構(gòu)成：二維圖如圖2.1 圖2.1 塑件圖 計算塑件重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。 根據(jù)設(shè)計手冊可查得ABS的密度為ρ=0.9g/cm3，成型收縮率：6%?，成型溫度：180～200℃。 計算塑件的體積：V=49.82cm3（通過軟件計算） 計算塑件重量：W=Vρ＝49.82cm3×0.9g/cm3=44.84g 考慮到塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需求量大，固采用一模2件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有的設(shè)備等情況，初步選用注射機為SZ-300/60。 2.2尺寸精度 由于塑件未標注公差，查（《塑料成型模具》P7表2-1-1、2-1-2）取MT3。 2.3塑件材料的選擇和性能分析 2.3.1 材料的選擇 I 塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進行生產(chǎn)，本次設(shè)計材料的選擇是根據(jù)材料特性進行選擇的。 根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計為注塑設(shè)計，所以采用熱塑性塑料。 熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，為了選到合適的塑件材料，通過對塑件的分析和查閱有關(guān)資料可選擇ABS和聚乙烯。以下是兩者的對比： （1） 特性:ABS具有較大的機械強度和良好的綜合性能；而聚乙烯結(jié)晶部分多時，塑料硬度高、韌性大、抗拉強度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強度及斷裂強度底。 （2） 工藝特點:ABS的吸濕性和對水分子的敏感性較大，在加工前必須進行充分的干燥和預(yù)熱。原料控制水分在0.3%以下；聚乙烯制件最顯著的特點是收縮率大，這與材料的可結(jié)晶性和模具溫度有關(guān)。定型后塑件在強的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。 （3） 溫度:ABS塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系比較獨特，在達到塑化溫度后在繼續(xù)盲目升溫，必將ABS的熱降解；聚乙烯的注射溫度一般在120～310℃之間，溫度超過300℃時，收縮率會明顯增大。 （4） 速度及壓力:ABS采用中等注射速度效果較好，注射時需要采用較高的注射壓力，其溢邊料為0.04mm左右。并需要調(diào)配好保壓壓力和保壓時間；聚乙烯的注射壓力一般選擇在68.6～137.2Mpa之間。注射速度不易過快，以保證結(jié)晶程度高。 （5）具溫度: ABS的模具溫度相對較高，一般調(diào)節(jié)在75～85℃；由于模具溫度對收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對恒定的溫度，一般在40～80℃之間。 經(jīng)以上兩種備選材料的性能對比，并考慮到制件的使用環(huán)境，本設(shè)計采用ABS材料。由于材料的吸濕性強，含水量應(yīng)小于0.3% ，所以原料應(yīng)充分干燥。 2.3.2材料ABS性能 a. 物理性能 ABS樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡稱ABS)，這三者的比例為20：30：50(熔點為175℃)。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強度、流動特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強度會得到提高，但是硬度和 流動性就會降低，強度和耐熱性變會減少。 ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點是耐候性，耐熱性差，且易燃。 b. 成型性能 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS是吸水的塑料，于室溫下，24小時可吸收0.2%~0.35%水分，雖然這種水分不至于對機械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時若濕度超過0.2%，塑料表面會受大的影響，所以對ABS進行成型加工時，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于0.2%。 c. ABS的主要性能指標 密度ρ=1.05 g/cm3； 收縮率0.4～0.8%，取值0.6%. d. ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥。 2.3.3 ABS注射成型工藝參數(shù) 注射機成型工藝參數(shù)如下： （1） 注射機：螺桿式 （2） 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30~60（選30） （3） 預(yù)熱和干燥：溫度（°C） 80~85 時間 (h) 2~3 （4） 密度（g/ cm3）:1.02~1.05 （5） 材料收縮率（℅）：0.3~0.8 （6） 料筒溫度（°C）：后段 150~157 中段 165~180 前段 180~200 （7） 噴嘴溫度（°C）：170~180 （8） 模具溫度（°C）：50~80 （9） 注射壓力（MPa）：70~100 （10） 成形時間（s）：注射時間 20~90 高壓時間 0~5 冷卻時間 20~120 總周期 50~220 （11） 適應(yīng)注射機類型：螺桿、柱塞均可 （12） 后處理：方法 紅外線燈 烘箱 溫度（°C） 70 時間（h） 2~4 6 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） I I 3 模具總體方案設(shè)計 當塑件的結(jié)構(gòu)和所用的材料滿足成型工藝的要求后，就需要考慮塑件的分型面位置，確定采用單型模腔還是多型模腔來進行生產(chǎn)，這樣就初步確定模具的結(jié)構(gòu)形式，為后續(xù)的設(shè)計計算提供依據(jù)。 3.1 分型面位置的確定 模具上用來取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)可分離和接觸的表面稱為分型面。 分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點： （1）分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處； （2）不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對外觀有明確要求的塑件； （3）有利于保證塑件的精度要求； （4）有利于模具加工，特別是型腔的加工； （5）有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置； （6）便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊； （7）盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需鎖模力； （8）便于嵌件的安裝； 分析零件特點后，選擇分模面如圖3.1所示： 圖3.1 分模面 13 3.2擬采用的研究方案 方案一：（1）型腔數(shù)目的確定：一模一腔。（2）澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道，分流道采用半圓形。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，采用點澆口，位置在模具邊緣。在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料穴。（3）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計：選用機動測抽芯，斜導(dǎo)柱與滑塊抽芯分型。 方案二：（1）型腔數(shù)目的確定：一模四腔。（2）澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道，分流道采用半圓形。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，采用點澆口，位置在模具邊緣。在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料穴。（3）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計：選用機動測抽芯，斜導(dǎo)柱與滑塊抽芯分型。 方案三：（1）型腔數(shù)目的確定：一模二腔。（2）澆注系統(tǒng)的設(shè)計：澆注系統(tǒng)由澆道（主流道）、分流道、澆口組成。從注塑機噴嘴至模具型腔的熔融樹脂流路稱之為流道，其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道，其余部分稱之為分流道，分流道采用圓形。分流道末端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口，采用點澆口，位置在模具邊緣。在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料穴。（3）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計：選用機動測抽芯，斜導(dǎo)柱與滑塊抽芯分型。 3.3 方案及型腔數(shù)量的確定 考慮到塑件比較大，因此型腔形似選擇一模2腔，如圖3.2所示，采用方案3。一模2腔與多型腔相比，具有以下優(yōu)點： （1）塑件的形狀和尺寸精度始終一致； （2）工藝參數(shù)易于控制； （3）模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計制造、維修大為簡化； （4）一模一腔效率太低。 圖3.2 一模兩腔 3.4 選擇注塑機 塑件的體積:V=49.82cm3 塑件的質(zhì)量：M=1.0549.82=44.84g 流道凝料=0.6cm3 ； 根據(jù)實際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則確定注塑機為國產(chǎn)注射機SZ-300/60，其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示。 表3-1 注射機參數(shù) 型號 SZ-300/60 螺桿直徑（mm） Φ35 注射容量（cm3或g） 300` 注射壓力（N/cm3） 150 鎖模力 （KN） 600 最大注射面積（cm2） 14.05 模具厚度（mm） 150～550 模板行程（mm） 300 噴嘴球半徑（mm） 10 噴嘴孔直徑（mm） 4 噴嘴伸出量（mm） 20 頂出行程（mm） 80 外形尺寸（m * m * m） 3.9 1.3 1.8 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，首先選擇澆口的位置，流道及澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則。 （1）流道應(yīng)盡量少彎折，表面粗糙度為R0.8~1.6 。 （2）應(yīng)考慮到模具是一模2件還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)按型腔布局設(shè)計，盡量與模具中心線對稱。 （3）單型腔模具投影面積較大時，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，不然會照成注射時模具的受力不均。 （4）設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。 （5）一腔多模時，應(yīng)防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。 （6）在設(shè)計澆口時避免塑料熔體直接沖擊直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。 （7）在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可以縮短填充時間。 （8）能順利的引導(dǎo)塑件熔體填充各個部位，并在填充過程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。 （9）在成批生產(chǎn)塑件時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。 （10）若是主流道型澆口，因主流到處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。 （11）澆口的位置應(yīng)保證塑料熔體順利地流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。 （12）盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在塑件不重要的部位。 4.1 主流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道（或澆口）的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)。 本次設(shè)計的主流道襯套如圖4.1所示，其主要參數(shù)：錐角=6°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63 ；小端直徑D=d+(0.5~1)mm=8.5mm；主流道襯套始端的球面半徑R=R+(1~2)mm=20mm；取主流道長度l=58mm；材料為碳素工具鋼T8A。 其中；d=6mm是注塑機的噴嘴口直徑，R=18mm是注塑機的噴嘴球半徑。 圖4.1 主流道 4.2 分流道與澆口 這種交口的特性: 它在單型腔模具中，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。圓環(huán)形澆口中間的錐形型芯起分流作用，進料均勻，在整個圓周上取得大致相同的流速，空氣也容易順序排除，無熔接縫。 圖4.2 澆口形狀和位置 4.3 澆口系統(tǒng)的計算 4.3.1 剪切速率的校核 生產(chǎn)實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10s、澆口的剪切速率R=10~10s時，所成型的塑件質(zhì)量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示： R= 式中 q——體積流量（cm/s）；R——澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（cm）。 4.3.2 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （cm/s） T注射時間：T=2.5（s）； R主流道的平均當量截面半徑：R==0.538（CM） d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （cm）； d主流道大端直徑，d=1.2（cm） R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S 5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件) 4.3.3澆口剪切速率的校核 R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S 其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當量面積S=R 所以R=7mm。 單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模2件，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。 從以上的計算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。 5 成型零件的工作尺寸計算 5 成型零件的工作尺寸計算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、鑲塊、成形桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性，具有足夠的強度、剛度和表面硬度。 5.1 型腔和型芯工作尺寸計算 經(jīng)查得ABS的收縮率S=0.6%；塑件未注尺寸公差，所以按MT3公差選取 （1）若磨損后尺寸增大，則計算公式為 （2）若磨損后尺寸減小，則計算公式為 （3）若磨損后尺寸減小，則計算公式為 I 式中 5.1.1 型芯尺寸計算： 5.1.2型腔尺寸計算： 5.2 型腔壁厚、支撐板厚度的確定 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強度和剛度，如果型腔和側(cè)壁厚度過薄可能因強度不夠而產(chǎn)生塑料變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生翹曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 型腔壁厚、支撐板厚度的確定從理論上講是通過力學的強度及剛度公式進行計算的。由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件復(fù)雜程度的影響，所以理論計算并不能完全真實的反映結(jié)果。通常在模具設(shè)計中，型腔及支撐板厚度不通過計算確定，而是憑經(jīng)驗確定。經(jīng)驗數(shù)據(jù)表如下： 表5 壁厚S的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 型腔壓力/MPa 型腔側(cè)壁厚度S/mm <29(壓塑) 0．14L+12 <49（壓塑） 0．16L+15 <49（注塑） 0．20L+17 表6 支撐板h厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) b/mm b=L/m b=1.5L/mm b=2L/mm <102 (0.12-0.6.1)b (0.10-0.11)b 0.08b ＞102-300 (0.6.1-0.15)b (0.11-0.12)b (0.08-0.09)b 模具設(shè)計時上表查到得數(shù)據(jù)只是作為驗證性的數(shù)據(jù)。選擇標準模架后，需要結(jié)合塑件具體尺寸來驗證型腔壁厚和支撐板厚度的合理性。 5.2.1凹模型腔側(cè)壁厚度計算 凹模型腔為組合式型腔，按強度條件計算公式進行計算 S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 式中各參數(shù)分別為： p=50Mpa(選定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1=28[(160/160-2×50)1/2]-1≈16.8mm 一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17mm。 5.2.2凹模底板厚度計算 按強度條件計算，型腔底板厚為： p=50 Mpa r=28mm [σ]=160MPa h≥{1.22pr2/[σ]}1/2≥{1.22×50×282/160}1/2≥17.3mm 一般在加工時為了加工方便，我們通常會取整數(shù)，所以凹模型腔底板厚度為18mm。 18 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 注塑機的校核 6.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。 V =2xV+0.6V= 129.532cm； 滿足要求。 6.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞K A·P ＞1.2×1/4×3.14×1122×25×10 ＞295.42kN 因此鎖模力滿足要求。 式中 :F注塑機額定鎖模力：1600kN； K安全系數(shù)，取K=1.2； 6.3 塑化能力的校核 由初定的成型周期為60秒計算，實際要求的塑化能力= 即：217.6/60=3.63（g/s），遠小于注塑機的塑化能力22.2（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。 6.4 噴嘴尺寸校核 在實際生產(chǎn)過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機噴嘴球面半徑R1大1～2 mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.5～1 mm，如圖6.1所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 21 圖6.1 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系 由于本次選擇的注塑機噴嘴球半徑為7mm，噴嘴口直徑6mm。 6.5 定位圈尺寸校核 模具安裝在注塑機上必須使模具中心線與料筒、噴嘴的中心線相重合，定位圈與注塑機固定模板上的定位孔呈間隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，對小型模具為8mm~10mm，對大型模具為10mm~15mm。此外，對中小型模具一般只在定位模板上設(shè)置定位圈，對大型模具可在動、定模板上同時設(shè)置定位圈。本次設(shè)計的模具只在定模板上設(shè)置定位圈，定位孔直徑為100mm，定位圈的高度為10mm。定位圈形式如下圖6.2所示： 圖6.2 定位圈 6.6 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。模具外形尺寸設(shè)計為350×500mm，滿足要求。 6.7 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： H H H 150mm376mm550mm 式中：H——所設(shè)計的模具厚度 376 mm； H——注塑機所允許的最小模具厚度150 mm；H——注塑機所允許的最大模具厚度550 mm； 6.8 模具安裝尺寸校核 注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。 該模具外形尺寸為350×500屬中，小型模具，所以采用壓板固定法。 6.9 開模行程的校核 注射機開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式[7]： 式中: —模具開模行程； —推出距離(脫模距離，H1=60mm) —塑件高度；(H2=27mm) 則=60+27+5~10=97mm<500mm故滿足要求。 其余6個參數(shù)如注射量，最大注射壓力等都符合要求，本文不再做具體計算。 7 抽芯系統(tǒng)設(shè)計 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)用來成形制品側(cè)壁的內(nèi)外側(cè)孔和凹槽，該類機構(gòu)活動零件多，動作復(fù)雜，為保證該機構(gòu)能可靠，靈活和高效地工作，它們應(yīng)具有以下基本功能： （1） 在保證不引起塑件變形的情況下準確的抽芯和分型； （2）運動靈活，動作可靠； （3）具有必要的強度和剛度； （4）配合間隙和拼縫線不溢料； 這樣既保證塑件必要的尺寸精度，又可以保證模具具有較長的工作壽命。此外，側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計時應(yīng)充分考慮制造和裝配的難易程度。 7.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)類型很多，按動力來源可分為三種： a. 機動側(cè)抽芯借助注塑機的開模力或頂出力進行模具的側(cè)向分型與抽芯，該機構(gòu)經(jīng)濟性好，實用性強，效率高，動作可靠，故應(yīng)用最廣泛。 機動抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為下列幾種： （1）內(nèi)分型抽芯分型抽芯； （2）彈簧分型抽芯； （3）斜滑塊分型抽芯； （4）彎銷分型抽芯； （5）齒輪齒條分型抽芯； （6）其他形式抽芯機構(gòu)； 其中尤以內(nèi)分型抽芯機構(gòu)最為常用。 b. 液壓側(cè)抽芯借助液壓裝置進行模具的側(cè)向分型與抽芯及其復(fù)位，特點是抽拔距離長，但動作靈活，常在大型注塑模具中使用。 c. 手動側(cè)抽芯采用手動側(cè)抽芯的模具結(jié)構(gòu)簡單，其效率低，勞動強度大，抽拔力有限，只在特殊情況下使用。 7.2 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 本設(shè)計采用側(cè)分型內(nèi)抽芯機構(gòu)，滑塊，側(cè)型芯，壓緊塊及滑塊定位裝置等組成，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，動作安全可靠。故其應(yīng)用較廣，特別是 38 在抽芯距離較短和抽拔力不太大的情況下更為適用。內(nèi)抽芯機構(gòu)主要由開模力通過內(nèi)作用于滑塊上的分力驅(qū)動其朝一定的方向運動。 7.2.1 相關(guān)計算 計算抽拔力： 式中Q抽拔力（N）； u塑料對金屬的摩擦系數(shù)，u=0.3； C型芯成型部分斷面的平均周長（mm）； h型芯被塑料包緊部分的長度（mm）； P0塑料對型芯單位面積的包緊力（kg/cm2）；一般取P0=80～120kg/cm2。 代入數(shù)據(jù)得：Q=698(N) 計算抽芯距：S=S1+2～3mm 式中S抽芯距（mm） S1取出塑件的最小尺寸（mm） 抽芯傾角:內(nèi)抽芯的傾角越小，內(nèi)受力狀況越好,由于抽芯距大，因此取傾斜角a=18°。 直徑：根據(jù)抽拔力Q和傾斜角a由表查得內(nèi)直徑d=12mm。 長度: 其固定的模板之間采用過渡配合H7/m6。滑塊上斜道孔之間可以采用較松的間隙配合H11/b11。 導(dǎo)滑槽設(shè)計驅(qū)動滑塊是沿著導(dǎo)滑槽移動的，故對導(dǎo)滑槽提出如下要求： （1）滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運動要平穩(wěn)，無上下竄動和卡緊現(xiàn)象； （2）滑塊與導(dǎo)滑槽間應(yīng)上，下與左，右各有一對平面呈過度配合，配合精度可選H7/e6，其余各面均應(yīng)留有間隙； （3）導(dǎo)滑槽應(yīng)有足夠的硬度（HRC52～HRC56）。 7.2.2 楔緊塊設(shè)計： 楔緊塊（鎖緊塊）的作用:（1）注射時，型腔里的塑料熔體以很高的壓力作用在側(cè)型芯上，特別是當側(cè)型芯的面積較大時，將產(chǎn)生一個很大的側(cè)推力。這個力通過滑塊傳給內(nèi)，會使內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形。因為計算內(nèi)直徑時只考慮了抽拔力的影響并未將這個側(cè)推力的影響估計在內(nèi)，因此必須另加閉鎖裝置即壓緊塊來承受這個側(cè)推力。（2）由于內(nèi)與滑塊的配合間隙較大，故合模后靠內(nèi)不能保證滑塊的精確位置。側(cè)型芯的準確位置要靠精確加工的壓緊塊來保證。 設(shè)計要點：壓緊塊的斜角應(yīng)略大于內(nèi)的傾斜角，一般a大于內(nèi)傾斜角2～ 3度?；瑝K設(shè)計滑塊分為整體式和組合式，本設(shè)計采用的是整體式，即在滑塊上直接制出側(cè)向型芯,整體式結(jié)構(gòu)簡單,配合精度高(如圖7.1所示). 圖7.1 側(cè)抽芯設(shè)計示意圖 7.2.3斜導(dǎo)柱設(shè)計 設(shè)計要點：斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取18 o。斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長的2/3，斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動必須順利。內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。 斜導(dǎo)柱尺寸的確定：斜導(dǎo)柱的形狀如圖7.2所示:其工作端的端部設(shè)計成半球形。 圖7.2 斜導(dǎo)柱 材料選用45碳素工具鋼,熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度Ra0.8nm,斜導(dǎo)柱與固定板之間采用過渡配合7/k6,滑塊上斜導(dǎo)柱之間采用間隙配合，在 兩者之間保留0.5mm間隙。 斜導(dǎo)柱傾斜角度的確定：a為傾斜角L=s/sin(a)經(jīng)查資料得 a取18o比較理想。 斜導(dǎo)柱的長度計算：其工作長度Lz=s×cos()/sin(a) 為滑動定向模一側(cè)的傾角因=0o所以L=s/sin(a)=6.5/sin(18 o)=21mm Lz 斜導(dǎo)柱的總長度(mm)；d1 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑(12mm)；h 斜導(dǎo)柱固定板厚度(20mm)；d 斜導(dǎo)柱工作部分直徑(16mm)；S 抽芯距(5mm)。 =30/2×tan(18o)+20/cos(0o)+30/sin(18o) 80mm 斜導(dǎo)柱安裝固定部分長度斜導(dǎo)柱固定部分的直徑斜導(dǎo)柱固定部板的厚度(20mm)a 斜導(dǎo)柱的傾角 斜導(dǎo)柱受力分析與強度計算：受力分析如圖7.3所示： 圖7.3 斜導(dǎo)柱的受力分析 在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等，方向相反，方向相反，F(xiàn)k是開模力，它通過導(dǎo)滑槽施加于滑塊F是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱受的彎曲力Fw相等，F(xiàn)1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導(dǎo)滑槽間的摩擦力。另外斜導(dǎo)柱與滑塊，滑塊與導(dǎo)滑模之間的摩擦系數(shù)為0.5。 則 則 式中F1=，F(xiàn)2= 因摩擦力太小所以可以省略即() 所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N 由Fc斜導(dǎo)柱的傾斜角在有關(guān)資料中可查到最大彎曲力Fw=1000kN 然后根據(jù)Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導(dǎo)柱直徑d=12mm。 8 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具上這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)（或稱推出、頂出機構(gòu)）。 8.1 在設(shè)計脫模推出機構(gòu)是應(yīng)遵循下列原則。 （1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。 （2）保證塑件不因推出而變形損壞。 （3）機構(gòu)簡單、動作可靠。 （4）推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱形面和非裝飾面上。 （5）合模時能正確復(fù)位。 8.2 脫模力的計算 脫模力計算公式 Fc=10×fc×α×E×（Tf-Tj）×t×h 式中 ： fc——脫模系數(shù)，即在脫模溫度下塑件與型芯表面之間的靜摩擦因數(shù)，它受塑件熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響； α——塑料的現(xiàn)行膨脹系數(shù)（1/℃）; E——在脫模溫度下，塑料的抗拉彈性模量（MPa）； Tf——塑料的軟化溫度（℃）； Tj——脫模時塑件溫度（℃）； t——塑件的厚度（mm）； h——型芯脫模方向的高度（mm）。 脫模力計算中物理參量的準確確定是困難的，各參數(shù)隨著溫度而變化，脫模力的準確計算式很困難的它與塑料的拉伸彈性模量、熱膨脹系數(shù)、模具溫度、保壓壓力、冷卻時間、開模時型腔壓力以及推桿速度等工藝條件有關(guān)。 8.3 推桿設(shè)計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具上這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)（或稱推出、頂出機構(gòu)）。 （1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。 （2）保證塑件不因推出而變形損壞。 （3）機構(gòu)簡單、動作可靠。 （4）推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱形面和非裝飾面上。 （5）合模時能正確復(fù)位。 8.4頂桿直徑 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計算出頂桿直徑。 d=φ[L2F/nE]1/4 mm 式中： φ—安全系數(shù)，常取φ=1.5； L—頂桿的長度m； n—頂桿數(shù)目。 代入數(shù)據(jù)得：d=6mm。 頂桿直徑的強度校核公式 σ=4F/nπd2≤[σ] 式中： [σ]—頂桿材料的許用應(yīng)力Mpa； σ—頂桿反受的應(yīng)力Mpa。 代入數(shù)據(jù)得: σ=814.34/(6×3.14×42)=8.10Mpa<[σ] 所以，頂桿強度符合要求。 推桿頂出機構(gòu)如圖8.1所示，圓柱形狀的推桿和推桿孔最容易加工，而且很容易保證其配合精度，容易保證其互換性，并且容易更換，而且它還具有滑動阻力小，不容易卡滯等優(yōu)點。 圖8.1 推桿推出圖 8.5推桿固定板和推桿板設(shè)計 推桿固定板如（圖8.2所示）是把頂桿定位加固定在上面。推桿與固定頂板通常采用徑向單邊0.5mm的間隙，推桿臺階與沉孔軸向間隙0.03mm~0.05mm。這樣能再多推桿的情況下，不因個板上推桿孔間距地加工誤差而引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿板（如圖8.3所示）是推推桿固定板將塑件頂出。 圖8.2 推桿固定板 圖8.3 推桿板 9 排氣系統(tǒng)設(shè)計和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 9.1排氣系統(tǒng)設(shè)計 塑料注塑模具的型腔，在熔融塑料填充過程中，除了模具型腔內(nèi)有空氣外，還有因塑料受熱而產(chǎn)生的氣體，尤其在高速注射成型產(chǎn)生的氣體更多，排氣系統(tǒng)對確保塑件成型質(zhì)量起著重要的作用，排氣方式有以下幾種。 （1）利用排氣槽。 （2）利用型芯、鑲件、推甘等的配合間隙；利用分型面上的間隙。 （3）對于大中型、深型腔塑件為了防止塑件在頂出時造成真空而變形，需設(shè)進氣裝置。 （4）本書設(shè)計的模具不是大型模具，并且分型面位于熔體流動末端，可直接利用分型面間隙排氣，不必專門設(shè)置排氣槽和進氣槽。 9.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 模具成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。ABS推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。 9.3 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 （1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； （2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量； （3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； （4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉； （5）從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。 9.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 9.4.1 設(shè)計原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； （3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。 （4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； （5）應(yīng)降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃ （6）冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。 （7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。 9.4.2 冷卻時間的確定 在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3s，開模時間3s，頂出時間2s，冷卻時間30s，保壓時間20s，總周期為60s。 其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算： t=[·] =62/(3.142×0.07)[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（s） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴散系數(shù)(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計算結(jié)果得冷卻時間需要73 s，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體，使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強。參照經(jīng)驗推薦值，冷卻時間取30s即可。 1) 冷卻水體積流量 查表3-4-1成型ABS塑料的模具平均工作溫度為60℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，若出口溫度25℃，每次注射質(zhì)量為0.0323kg，注射周期為60s。 在《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中表3-4-2，取ABS注射成型固化時單位質(zhì)量放出熱量取?h=3.5×105J/kg。代入公式： 9.4.3冷卻管道直徑的確定 根據(jù)冷卻水體積流量V查表3-4-3可初步確定設(shè)計冷卻水道直徑為4mm符合要，冷卻水速度v=1.66m/s。 9.4.4 冷卻回路所需的總表面積 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)Φ=7.5(劉彥國主編的《塑料成型工藝與模具設(shè)計》表3-4-4)，冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為： 查表3-4-1成型PP塑料時模具溫度應(yīng)在40℃~80℃，因此模具成型表面的平均溫度按40℃計算。則冷卻回路所需總表面積： 9.4.5 冷卻回路的總長度 冷卻回路總長度可用下式計算： 計算結(jié)果可以看出，由于生產(chǎn)塑件所需冷卻水體積流量很小，但生產(chǎn)任務(wù)為大批