多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計

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I陜 西 科 技 大 學畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書機電 學院 材料成型及控制工程 專業(yè) 02 級 學生： 劉 珍 畢業(yè)設(shè)計題目 多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）從 2003 年 5 月 12 日起到 2004 年 6 月 15 日課題的意義及培養(yǎng)目標：通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學生獨立思考、翻閱資料、分析解決問題的能力，樹立理論聯(lián)系實際的指導(dǎo)思想。通過對沖壓模和注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計與型腔加工原理分析和電子文檔的制作過程，進一步加深對所學模具專業(yè)知識的理解和應(yīng)用，同時掌握用計算機軟件繪圖的方法。塑料模具的設(shè)計是對四年來所學知識進行的綜合性訓練。通過設(shè)計過程，培養(yǎng)對工作認真負責的態(tài)度、對事物嚴謹?shù)乃伎?、嚴密的邏輯思維的工作作風和提高空間思維的能力。更熟練的掌握合理設(shè)計模具的方法。設(shè)計（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：所需資料： 《中國模具設(shè)計大典》 《模具制造工藝》《塑料成型模具》 《塑料模具設(shè)計圖冊》《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》《模具設(shè)計與制造簡明手冊》課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標分析）：1．根據(jù)塑件繪制零件圖。2. 確定模具設(shè)計方案，繪制裝配結(jié)構(gòu)草圖。3. 注塑模零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，成型零部件的尺寸計算。II 4. 確定模具零部件的加工方法。5. 用計算機繪制裝配圖、零件圖，編寫說明書。設(shè)計進度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學周為單位）：周 次 設(shè)計（論文）任務(wù)及要求第 1 周 確定設(shè)計方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖第 2 周 選擇注塑機、標準模架第 3 周 成型零部件的尺寸計算第 4 周 用計算機軟件繪制裝配圖、零件圖第 5 周 整理說明書學生簽名： 日期：指導(dǎo)教師： 日期：教研室簽字： 日期：III多功能文具盒上蓋塑模設(shè)計【摘要】分析了多功能文具盒上蓋的結(jié)構(gòu)和工藝特點，介紹了注塑模的結(jié)構(gòu)與工作過程，設(shè)計了內(nèi)側(cè)抽芯多功能文具盒上蓋注塑模，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)計算和主要部件設(shè)計?！娟P(guān)鍵詞】注塑模、多功能文具盒上蓋、內(nèi)側(cè)抽芯、 ?！続bstract】The structure and technological process characteristics of the cover on the multi-function writing case, the structure and working process of the injection mould were introduced, the inside pull out the core mould for the cover on the multi-function writing case was designed ,including design of the structure、parameter calculation and designing methods of main parks?！綤ey word 】injection mould 、the cover on the multi-function writing case、t he inside pull out the core 。引言近年來，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料成型模具增長十分迅速。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，塑料模具的地位也越來越重要，因此，對模具設(shè)計人員的要求也越來越高。已有傳統(tǒng)的平面設(shè)計轉(zhuǎn)向三維設(shè)計和計算機輔助，設(shè)計周期也越來越短。模具設(shè)計人員一般是在接到一部分圖紙、一個樣品或現(xiàn)在還很少使用的產(chǎn)品的模型后，便開始進行新模具的設(shè)計。需要增加的信息包括模具使用的注塑機、要求的型腔個數(shù)；如果圖紙沒有標出還要知道該制品所要使用塑料的類型。在進行模具設(shè)計前還要了解塑料特性、將生產(chǎn)多少制品、預(yù)期周期、制品用在何處、怎樣使用、制品是否要同其他零件進行配合、收縮率、脫模角、需要何種類型流道系統(tǒng)、澆口位置、流動和熔合線、頂出痕、表面精整要求，型腔位置、模具所需備件、注塑機性能指標、在注塑機中的安裝問題、模具設(shè)計計劃時間IV 等。另一個問題是很多模具要進行估價，考慮模具成本。模具成本包括：模具設(shè)計工程率，總的成本為各項之和。任何一家企業(yè)都要用它的產(chǎn)品來贏利的，所以模具的成本必須是有競爭力的。模具是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，它與現(xiàn)代工業(yè)和科學技術(shù)有著不可分離的聯(lián)系，在汽車、航空、無線電、家電、儀表以及機械制造和日用品等工業(yè)有著極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，用模具制造出來的零件，在機電產(chǎn)品中占 60%～70%，在電視、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占 80%以上，在自行車、手表、洗衣機、電冰箱等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 85%?？梢?，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于改進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義?，F(xiàn)階段，我國的模具技術(shù)和國外有一定的差距，主要表現(xiàn)在：⑴、標準化程度降低，采用標準件不到 25%；⑵、模具品種少、效率低；⑶、模具制造精度低、周期長，數(shù)控機床、電加工機床總和只在 20%；⑷、技術(shù)力量落后，管理水平差。近年來，國內(nèi)外對模具的需求在劇增，其中高強度、高效率、高精度、高壽命模具所占的比例在上升，與此同時各種簡易模具的應(yīng)用日益廣泛。為此模具技術(shù)正朝著以下的幾個方面發(fā)展：⑴、發(fā)展高精度、高效率、高壽命的模具；⑵、發(fā)展各種簡易模具，如低熔點的合金模具，超塑料模具，鍍基合金模具等；⑶、實現(xiàn)模具的標準化，進行模具的專業(yè)化生產(chǎn)；⑷、發(fā)展各種高效率精密、自動化的模具加工設(shè)備；⑸、開發(fā)和應(yīng)用模具 CAD/CAM 技術(shù)，提高模具設(shè)計質(zhì)量和效率以及制造精度；⑹、研究模具新材料，一方面研究高強度、高耐磨性、特殊性能的鋼材；另一方面研究簡易模具的材料。模具設(shè)計是本專業(yè)的骨干課程、畢業(yè)實習之后的一個極為重要的環(huán)節(jié)。在課題選擇中，我盡量將所學的知識綜合運用，所以我選擇了兩套復(fù)合模的設(shè)計。帶著課題去實習，使我的實習目的更為明確，同時使我對自己的設(shè)計課題有了進一步V的了解，對自己所要設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)和制造工藝有所掌握，使我在設(shè)計時盡量減少模具成本(盡量采用標準件)，盡量考慮到模具的實用性和先進性。我的設(shè)計當中錯誤在所難免，懇請?zhí)岢雠u和指正，在此表示感謝！目錄任務(wù)書…………………………………………………………………………………Ⅰ摘 要…………………………………………………………………………………Ⅲ引 言…………………………………………………………………………………Ⅲ１、模具資料的確………………………………………………………………………１1.1、分析制品形狀及用途…………………………………………………………11.2、確定模具型腔數(shù)、初選標準模架……………………………………………11.3、了解成型樹脂的性質(zhì)選擇塑件的材料………………………………………11.4、初步設(shè)計澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸…………………………………………41.5、選用注塑機…………………………………………………………………51.6、選用標準模架………………………………………………………………72、模具與注塑機有關(guān)參數(shù)的較核………………………………………………………92.1 工藝參數(shù)的較核………………………………………………………………92.2 開模行程的較核………………………………………………………………102.3 模具在注射機上的安裝較核………………………………………………103、注系統(tǒng)的設(shè)計………………………………………………………………………103.1 主流道和冷料井的設(shè)計……………………………………………………103.2 分流道的設(shè)計………………………………………………………………123.3 澆口設(shè)計………………………………………………………………………134、成型零部件的設(shè)計…………………………………………………………………144.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………144.2 排氣方式的選擇………………………………………………………………144.3 型腔、型芯工作尺寸的確定…………………………………………………154.3.1 凹模徑向尺寸…………………………………………………………164.3.2 凹模深度………………………………………………………………164.3.3 型芯徑向尺寸計算……………………………………………………164.3.4 型芯高度計算…………………………………………………………175、合模導(dǎo)向及定位機構(gòu)的設(shè)計………………………………………………………17 5.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計…………………………………………………………175.2 導(dǎo)柱的設(shè)計……………………………………………………………………18VI 5.3 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔…………………………………………………………………186、塑件脫模機構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………197、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………198、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………………219、模具材料的選擇…………………………………………………………………24致 謝…………………………………………………………………………………27參考文獻………………………………………………………………………………28多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 11、模具資料的確認1.1、分析制品形狀及用途⑴該塑件為多功能文具盒上蓋，要求一般精度 MT3 級，成型后不需對制品進行加工⑵為了滿足制品表面的光亮度，采用潛伏式澆口⑶為了方便加工和熱處理，采用兩個推桿平移內(nèi)側(cè)抽和一個彎銷內(nèi)側(cè)抽1.2、確定模具型腔數(shù)、初選標準模架⑴根據(jù)制件的形狀和結(jié)構(gòu)及題目要求，確定為一模兩腔⑵確定注射模標準模架的組合形式⑶根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形狀及型腔的數(shù)目初選模架B×L=250×400 A=40 B=50 C=80H=75+A+B+C1.3、了解成型樹脂的性質(zhì)選擇塑件的材料多功能文具盒上蓋為無色透明制件，可選材料為聚丙烯（PP） 、有機玻璃（PMMA） 、 聚苯乙烯（PS） 、苯乙烯-丙烯腈（AS） ，各種材料的性質(zhì)及用途如下：⑴聚丙烯（PP）①、概況聚丙烯是 20 世紀 50 年代末投入工業(yè)化生產(chǎn)，由于原理料易的，價格便用途廣泛，它是物色透明和有一定光澤的剛性粒，它是線型高聚物。②、聚丙烯的是使用性能性能：聚丙烯有卓越的介電性能，耐水性，化學穩(wěn)定性，易于成型加工；比水輕，機械強度較高，軟化點較高，表面硬度及耐熱性好但耐磨性差，成型收縮率較大，低溫成脆性，對氧敏感，易受紫外線影響而老化。用途：常用來制造繼電器的小骨架、高頻插座、電容器、微波元件、天線及外殼外框及外罩，盒箱得鉸鏈等。陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 2 ③、聚丙烯的成型特性a、吸濕性好，可能發(fā)生溶體破裂，長期于金屬溶體接觸容易發(fā)生分解；b、流動性好，易于成型，溢邊值在 0.03㎜左右；c、冷卻速度快，冷卻系統(tǒng)與澆注系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢；d、成型收縮率范圍機收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、收縮方向性強；e、注意控制成型溫度，料溫低時方向性明顯，尤其是低溫高壓時更明顯；模溫在 50o 以下時塑件不光澤，易產(chǎn)生溶解不良和流痕；再 90o 度以上時易發(fā)生翹曲變形；f、塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口和尖角，以防止應(yīng)力集中。⑵有機玻璃（PMMA）①有機玻璃使用性能性能：透明性極好，力學強度及高，有一定的耐熱、耐寒、耐候及耐腐蝕性。絕緣性良好，綜合性能好。但質(zhì)脆，易溶于有機溶劑，如作透光材料，其表面硬度稍低，易擦毛用途：適于制作絕緣零件及透明強度一般的零件②有機玻璃成型特性a、吸濕性很低，成型收縮率小，尺寸穩(wěn)定性高，而且剛性及耐沖性能好；b、抗劃痕性低，表面硬度不高；c、有機玻璃的熱穩(wěn)定性差，熔融黏度大，一般常用于熱成型、澆鑄、注塑等。⑶聚苯乙烯（PS）①聚苯乙烯使用性能性能:電絕緣性優(yōu)良，無色優(yōu)良，透光率僅次于有機玻璃，著色性、耐水性、化學穩(wěn)定性良好，機械強度一般，但性脆，易產(chǎn)生應(yīng)力破裂，不耐多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 3苯、汽油等有機溶劑。用途：適于制作絕緣透名制件，裝飾件及化學儀器、光學儀器等零件②聚苯乙烯成型特性a、無定型塑料，吸濕性小，不宜分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂；b、流動性好，易于成型，溢邊值在 0.03㎜左右；c、塑件壁厚均勻，不宜有嵌件，缺口、尖角，各面應(yīng)圓滑連接；d、可用螺桿和注塞式注射機加工，噴嘴可用直通式和自鎖式；e、易用高料溫、高模溫、低注射壓力，延長注射時間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔、變形，但料溫高易出現(xiàn)銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差；f、采用各種形式進料口，進料口與塑件應(yīng)圓弧連接，防止取澆口時損壞塑件，脫模斜度應(yīng)取 2o 以上，推出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂、變形，可用熱澆道系統(tǒng)。⑷苯乙烯-丙烯（AS）①AS 使用性能性能:沖擊強度比聚苯乙烯高，耐熱、耐油、耐腐蝕性好，彈性模量為現(xiàn)有熱塑性塑料較高的一種，并有很好的耐某些使聚苯乙烯應(yīng)力開裂的烴類用途：廣泛用來制作耐油、耐熱、耐化學腐蝕的零件及電訊儀表的結(jié)構(gòu)零件②AS 成型特性a、無定型塑料，吸濕性很大，熱穩(wěn)定性好，不宜分解；b、流動性比 AS 好，不宜出飛邊；c、易發(fā)生裂紋，塑件應(yīng)避免尖角、缺口。頂出均勻。脫模斜度應(yīng)取大點。⑸材料的選擇所成型制件為多功能文具盒上蓋，從其使用特性、價值、成型特性上考慮，根據(jù)以上敘述選擇耐油、耐熱、耐化學腐蝕、流動性好的 AS 熱塑陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 4 性塑料。由《中國模具設(shè)計大典》P43 查 AS 塑料成型特性注射機成型類型 螺桿式相對密度 /（g/㎝3） 1.04～1.08噴嘴溫度 /℃ 170～180模具溫度 /℃ 50～80計算收縮率/% 0.3～0.8模具溫度 /℃ 50～80注射機壓力/Mpa 60～100適用注射機類型 螺桿式、柱塞式1.4、初步設(shè)計澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸⑴確定分型面分開模具取出塑件的面，通稱為分型面。注塑模可以有一個或多個分形面，分型面的位置有垂直與開模方向、平行與開模方向以及傾斜與開模方向幾種，分形面的形裝有平面和曲面等。確定分型面時應(yīng)考慮以下幾點： ① 塑件在型腔中放置位置的確定塑件從模具中取出時，一般采用一個與注塑機開模運動方向垂直的分型面，放置時設(shè)法避免與開模方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和側(cè)向抽芯；② 分型面形狀的確定分型面與注塑機的開模方向垂直，有利于借助開模力取出制件；③ 分型面位置的選擇在開設(shè)制件斷面輪廓最大處的地方才能使制件順利的從型腔中脫出，還應(yīng)考慮下面幾種要素：第一，因為分型面不可避免的會在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準確的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；第二，從制件的推出裝置設(shè)置方面考慮，分型面要盡可能地使制件留在動模一邊，便于推出機構(gòu)的設(shè)計；第三，從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的制件，多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 5取分型面時最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè)；第四，有側(cè)凹和側(cè)孔的制件，取分型面時應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模的開模方向上，而將短的一邊作為側(cè)向分型和抽芯。根據(jù)以上敘述，分型面設(shè)置在塑件的最大截面處，見草圖。⑵主流道設(shè)計設(shè)計成圓錐形，錐度為 1o—2o（取 1o）估算澆注系統(tǒng)的體積：V 澆 =πr2h=3.14×62×60×10-3=1.696㎝ 3⑶、澆口的位置設(shè)在制件的外側(cè)表面，如圖所示：1.5、選用注塑機⑴注射量塑件體積的計算可用形狀分割法，規(guī)整法來計算塑件的單件體積VS=V1 – V2=[L1 B1 h- (L1 -2)×( B2-4)h1]=100×70×14-98×66×12=98000-77616=20384㎜ 3VS=20.384㎝ 3V 總 =1.696+20.384×2陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 6 =42.464㎝ 3滿足注射量：V 機 ≥V 總 ∕0.80=53.08㎝ 3V 總 --- 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積V 機 ---額定注射量⑵ 注射壓力P 注 ≥P 成型查表 8.3—10 塑料成型注射壓力《塑料模具設(shè)計大典 P43》P 成型 =60～100⑶鎖模力P 鎖 ≥PF式中 P---塑料成形式型腔壓力（p=kp 0由于型腔壓力與損耗系數(shù) k 的因素較復(fù)雜 ，因此在采用通用塑料生產(chǎn)中小型制件時，模腔內(nèi)的塑料壓力常取 20～40Mpa，取p=30 Mpa）F——澆注系統(tǒng)和塑件分型面上的投影面積F=2LB+1/4πD2=2×100×70+1/4π×72=14000+38.465=14038.465㎜2PF=30×14038.465=421.15KN⑷注塑機的類型注塑既有多種分類方法，按外形結(jié)構(gòu)特征分為立式、臥式、直角式注塑機。①立式注射機它的特點注射裝置與合模裝置的軸線沖合并與機器安裝底面垂直，占地面積小、模具拆裝方便、宜于安裝嵌件、料斗中的物料，能均勻的進入機筒。但制品被推出模具后需要人工取處，不易實現(xiàn)機械化和自動多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 7化操作。此外機身不穩(wěn)定、加料不方便、對廠房高度有一定要求等缺點。立式注射機主要用于注射量小于 60㎝3的多嵌件制品。②臥式注射機它是注射機中最普通和最主要的形式，臥式注射機注射裝置和定模安裝主要優(yōu)點是機體較矮，容易操作加料，制品推出后能自動落下，便于實現(xiàn)自動化操作，大、中型注射機多采用這種形式。缺點是設(shè)備占地面積大，模具安裝不方便以及安放嵌件困難等。③直角式注射機其特點注射裝置與合模裝置的軸線垂直，使用和安裝特點介于上述兩類注射機之間，適用于中心部位不允許留有澆口痕跡的小型塑料制品。根據(jù)以上所述結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)特征，為了便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高產(chǎn)率，選用臥式注射機⑸選標準注塑機 根據(jù)以上計算查《中國模具設(shè)計大典》表 9.9--3，選注射機型號SZ250×1500結(jié)構(gòu)形式 臥式 理論注射量/㎝ 3 255 注射壓力/ Mpa 178 注射速率/（g/s） 165 鎖模力/KN 1500拉桿內(nèi)間距/㎜ 460×400移模行程/㎜ 430最大模具厚度/㎜ 450最小模具厚度/㎜ 220鎖模形式 雙曲軸模具定位孔直徑/㎜ ? 160噴嘴球直徑/㎜ SR151.6、選用標準模架⑴整體式矩形型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 8 ① 側(cè)壁厚度計算變形量為 δ max(㎜)34maxEhpc???c——由 L/h 而定的常數(shù)L——側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊長，㎜H——側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊高（型腔深度） ，㎜按允 δ 計算側(cè)壁厚度34???Ehpca9624?LC整體式矩形型腔側(cè)壁強度計算較為復(fù)雜，強度計算股剛度計算的分界尺寸為L=300㎜,當型腔 L〉300㎜時，按允許變形量即（δ=0.05㎜）計算壁厚當L300㎜時，按允許變形量 δ=L/6000 計算δ=L/6000=70÷6000=0.01C=(3×704/144)/ (3×704/144+96)=(3×625)/(2×625+96)=1875/1250+96=1.3935401291??a=9.14㎜②底板厚度計算341maxSEbPC???式中 C1——常數(shù)，由底板內(nèi)壁邊長 L/h 而定，其值可查表 3.5-4（塑料成型模具書）L/h=100/70=1.4多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 9由表查得：C 1=0.0226允許變形量已知時，則按剛度條件計算底板厚度341???EbPS354012760?=19.79㎜⑵型芯支撐板厚度計算按強度計算的壁厚：????324????BpabLS??3 53.020167???=32.9㎜根據(jù)以上計算及結(jié)構(gòu)布局草圖選擇標準模架標準模架的尺寸：動、定模板的尺寸：B×L=250㎜×355㎜A=50 B=50 C=80模具高度 H=115+A+B+C=115+50+50+80=295㎜動模底板厚度： 25㎜定模底板厚度： 25㎜動模板的厚度： 50㎜定模板的厚度： 50㎜動模墊板厚度： 40㎜模腳高度： 80㎜推料板厚度： 32㎜推板的厚度： 16㎜推板固定板的厚度： 25㎜陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 10 L Lt LT LM Lm355 299 315 233 3392、模具與注塑機有關(guān)參數(shù)的較核在模具設(shè)計前，應(yīng)分別對注塑機的工藝參數(shù)和安裝參數(shù)進行較核，以保證注射模能在指定的注射機上正常工作。2.1 工藝參數(shù)的較核由于在初選注射機和選用標準模架時，是根據(jù)注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，以符合選用注射機的要求。2.2 開模行程的較核開模行程較核與注射機合模裝置的結(jié)構(gòu)類型有關(guān)選擇的注射機 SZ-250-1000 合模裝置的工作行程是曲軸機構(gòu)的沖程，其最大開模行程由曲軸機構(gòu)的沖程來決定，不受模具厚度的影響，所以注射機最大開模程與模具厚度無關(guān)。此模具采用的是板式模具，是單分型面：H≥H 1 +H2 +5～10㎜式中：H——注射機動模板的開模行程H1——制品推出距離H2——包括流道凝料在內(nèi)的制品高度H=430H1 +H2 +5～10㎜=14+70+10=94㎜故滿足此要求2.3 模具在注射機上的安裝較核模架的外形尺寸=315㎜×355㎜注射機拉桿空間的距離=460㎜×460㎜從標準模架的外形尺寸看小于注射機拉桿空間的距離，并采用壓板固定模具，所以選用的注射機規(guī)格滿足要求。3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.1 主流道和冷料井的設(shè)計多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 11⑴主流道和澆口襯套的設(shè)計在臥式注塑機中用模具，主流道垂直與分型面，為了便于流道凝料的拔出，設(shè)計成 2o-4o 錐角的圓錐形，內(nèi)壁有 Ra=0.4 的粗度，在內(nèi)壁研磨和拋光時方向平行于脫模，不形成垂直與脫模方向的劃痕，否則會發(fā)生脫出困難造成成形中斷。主流道與噴嘴接觸處做成半球形凹坑，主流道與噴嘴嚴密配合，避免塑料溢出，凹坑球半徑 R1與噴嘴球半徑 R2大 1～2㎜SR2= SR1+1～2㎜=15+1=16㎜主流道小端直徑比噴嘴口孔徑大 0.5～1㎜，常取 4～8㎜d=5㎜由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞，設(shè)計成獨立的主流道襯套，選用優(yōu)質(zhì)鋼熱處理。有的設(shè)計將主流道襯套大圓盤設(shè)計成模具定位環(huán)，用來安裝模具時作定位作用，并高出定模表面 5～10㎜，但在肥皂盒注塑模設(shè)計中，定位環(huán)直徑 D 與配合段外徑 D1相差甚大，所以將襯套與定位環(huán)分開設(shè)計。選擇 b型澆口套形式，采用螺釘將定位圈和定模底板聯(lián)接（為了補償注塑機噴嘴沖擊力作用下主流道變形，將它的長度設(shè)計比模板短 0.02㎜）如圖所示：⑵冷料井的類型結(jié)構(gòu)由于注塑機噴嘴與冷模具接觸降溫，致使噴嘴前端常存有一段低溫料，為除盡這段冷料，在主流道對面設(shè)有冷料井。使冷料不進入分流道和型腔，陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 12 臥式注射機用模具的冷料井設(shè)在與主流道末端相對的動模上，冷料井的底部或四周常做成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽，使冷料井在分模時能將主流道凝料從主流道中拉出留在動模上。常見的冷料井結(jié)構(gòu)有三類：①冷料井底部帶推料桿的冷料井②帶球頭形拉料桿的冷料井③無拉料桿冷料井由于制件用推件板脫模，所以選擇帶球頭形拉料桿的冷料井，塑料進入冷料井后，緊包在拉料桿球形頭的側(cè)凹內(nèi)，開模時即可將主流道凝料從主流道中拉出，球頭拉料桿的根部固定在動模邊的型芯固定板上。如圖所示：球頭形拉料桿3.2 分流道的設(shè)計主流道與澆口連接的部分稱為分流道。分流道的截面形狀常見的有圓形、正六邊形、梯形、U 形、半圓形、矩形等數(shù)種，在選擇截面形狀時要從加工的難易程度、流道長度和流道體積相同的情況下流動阻力和熱量損失考慮。各種斷面形狀的利弊分析如下：①圓形斷面分流道此種分流道比表面積最小，故熱量損失小，阻力亦小，澆口可開在流道中心線上，因而延長了交口凍結(jié)時間，缺點是需要同時在動模和定模上加工，而且要相互吻合，故制造比較困難，費用高。②正六邊形分流道 優(yōu)點同上，其表面積稍大與圓形分流道，但加工稍易，常用于斷面尺寸比較小的制件。③梯形斷面分流道由于這種流道只切削加工在一個模板上，節(jié)省了機械加工費用，且熱量損失和阻力損失均不太大，故為最常用形式。③U 形斷面分流道多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 13其優(yōu)缺點與梯形斷面分流道基本相同，故亦常采用④半圓形斷面分流道這種分流道比表面積較大，不經(jīng)常采用⑤矩形斷面分流道分流道比表面積較大，脫模斜度小，也不常采用根據(jù)上面分析分流道的截面形狀選擇梯形斷面分流道，因為這種分流道只切削加工在一個模板上，節(jié)省了機械加工費用，且熱量損失和阻力損失均不太大，其斷面尺寸比例為：h=1～2/3W X=3/4W或取斜邊與分模線的垂線成 10o 的斜角分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用塑料的品種、重量、壁厚以及分流道的長度由經(jīng)驗曲線查知：AS 塑料制品，其分流道直徑根據(jù)制品重量、壁厚由圖 9.2-12《模具設(shè)計大典》中查的：M 塑 = Vsρ=20.384cm3×1.05g/cm3=21.4gD=4㎜h=1-2/3W=4㎜x=3/4W=3㎜截面尺寸如圖所示：3.3 澆口設(shè)計澆口與塑件直接相連，把塑料溶體引入型腔。澆口斷面形狀有圓形、矩形、有寬有薄的狹縫形。圓形截面常見的有針點澆口、潛伏式澆口、主流道形澆口；陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 14 矩形截面澆口有側(cè)澆口、輪輻式澆口；狹縫式澆口有扇形澆口、薄膜式澆口等。澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口的形狀和尺寸對塑件質(zhì)量影響很大，澆口是整個流道中斷面尺寸最小的部分，對沖模流動起著控制作用，成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口分離，因此其尺寸又影響著后加工工作量的大小和塑件外觀。根據(jù)澆口斷面形狀的分析，選擇潛伏式澆口，因為潛伏式澆口的斷面形狀和尺寸類似點澆口，它除了具備點澆口的各種特點外，其進料部分一般選在制件表面或比較隱蔽處，不致影響制品的美觀，同時可采用兩板式模具。如圖所示：4、成型零部件的設(shè)計4.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計⑴凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型塑件外表面的部件，凹模的結(jié)構(gòu)有整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌組合式和四壁拼合式五種。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀及參考文獻選擇整體式凹模形式，因為整體式凹模是由一整塊金屬切削加工而成，具有牢固、不易變形的特點。由于形狀簡單容易制造。⑵凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模是用來成型塑件內(nèi)表面的零件，凸模有整體式與組合式之分，為了節(jié)省貴重材料、減少加工工作量采用組合式。固定板和凸?？梢圆捎貌煌牟牧虾蜔崽幚恚缓笤谶B成一體，連接形式有軸肩和底板連接、螺釘和銷釘連接。螺釘連接雖然簡單，但不及軸肩和底板連接可靠。所以采用軸肩和底板連接。如圖所示：多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 154.2 排氣方式的選擇當塑料溶體注入型腔時，如果入型腔內(nèi)原有的氣體、蒸汽等不能順利的排出，將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿，同時還會因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，使之產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的反壓力會降低沖模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。排氣的方式有以下幾種：⑴利用分型面或配合間隙排氣對于一般的小塑件，當不采用特殊的高速注射時，可利用分型面排氣或利用推桿與孔、推管與孔、脫模板與型芯、活動型芯與孔的配合間隙排氣。為了增加分型面的排氣效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕順著排氣方向。⑵開設(shè)專門的排氣槽對于大型塑件或高速注塑模應(yīng)開設(shè)專用的排氣槽，最常見的是在型腔周邊的分型面上開排氣槽。⑶用多孔燒結(jié)金屬塊排氣在制品的形狀特殊時，型腔最后充滿的部位遠離分型面和推桿而無法排氣時，可在型腔表面氣體聚集處鑲嵌圓形的燒結(jié)金屬塊排氣，因為以金屬粉末為原料經(jīng)模壓燒結(jié)的金屬具有一定的透氣性。⑷負壓及真空排氣通過冷卻水道排氣是在負壓的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，模具內(nèi)冷卻水通過特殊的容積泵抽吸流動，因此整個冷卻水稻在負壓下操作，型腔內(nèi)的氣體通過排氣間隙從冷卻水道中隨水帶出。根據(jù)以上所述由于制品為一般小型制件，采用推板脫模。故選用分形面、脫模板與型芯間隙排氣。4.3 型腔、型芯工作尺寸的確定陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 16 查表 8.3—10（中國模具設(shè)計大典）AS 的收縮率：0.3～0.8%平均收縮率 S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%塑件為一般精度，公差等級為 MT3 級模塑件的尺寸公差為：(查塑料成型模具書 P6)D=80～100 時 Δ=0.52μmD=65～80 時 Δ=0.46μmD=10～14 時 Δ=0.16μm按平均值計算成型零件工作尺寸的公式表。在凹模和型芯的徑向尺寸計算時： Δ m=Δ/3～Δ/9X=1/2～3/4（取 X=3/4）在凹模深度和型芯高度尺寸計算時：Δ m=Δ/3～Δ/9X=1/2～2/3（取 X=2/2）4.3.1 凹模徑向尺寸Lm=[(1+ Scp) d- XΔ] 0+ΔmLm---型腔名義尺寸d----制品的名義尺寸X----修正系數(shù)Δ—-制品公差Δ m --模具制造公差Lm1=[(1+ Scp) d1- XΔ 1]0+Δm=[(1+ 0.55%)×100- 3/4×0.52]0+0.173=(100.55- 0.39)0+0.173=100.160+0.173多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 17Lm2=[(1+ Scp) d2- XΔ 2]0+Δm=[(1+ 0.55%)×70- 3/4×0.46]0+0.153=(70.39-0.345)0+0.153=70.05+0.1534.3.2 凹模深度Hm=[(1+ Scp) hs - XΔ] 0+Δm=[(1+ 0.55%)×14- 2/3×0.18]0+0.060=(14.077-0.12) 0+0.060=13.960+0.0604.3.3 型芯徑向尺寸計算Lm=[(1+ Scp)D+ XΔ] -Δm 0 Lm---型芯名義尺寸D----制品的名義尺寸X----修正系數(shù)Δ—-制品公差Δ m--模具制造公差Lm1=[(1+ Scp) D1+ XΔ 1] -Δm 0 =[(1+ 0.55%)×98+ 3/4×0.52]-0.1730=(98.54+ 0.39) -0.1730=98.93-0.1730Lm2=[(1+ Scp) D2+XΔ 2] -Δm 0=[(1+ 0.55%)×66+3/4×0.46] -0.1530=(66.36+0.345) -0.1530=66.71 -0.1530陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 18 4.3.4 型芯高度計算Hm=[(1+ Scp)H + XΔ] -Δm 0=[(1+ 0.55%)×12+ 2/3×0.18] -0.0600=(12.07+0.12) -0.0600=12.19-0.06005、合模導(dǎo)向及定位機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)作用：保證模具在進行裝配和調(diào)模試機時，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件應(yīng)承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用。導(dǎo)向機構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。5.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計⑴ 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形；⑵ 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要 2-4 個導(dǎo)柱。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時，則用兩個直徑不同的導(dǎo)柱，或用兩個直徑相同，但錯開位置的導(dǎo)柱；⑶由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模；⑷導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽；⑸導(dǎo)柱、導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行；⑹合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進入模腔，損壞成型零件。5.2 導(dǎo)柱的設(shè)計⑴有單節(jié)與臺階式之分；⑵導(dǎo)柱的長度必須高出公模端面 6～8mm；⑶導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分；⑷固定方式有鉚接固定和螺釘固定；⑸其表面應(yīng)熱處理，以保證耐磨。5.3 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 19⑴ 無導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，直接開在模板上，模板較厚時，導(dǎo)向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔；⑵導(dǎo)套有套筒式、臺階式、凸臺式；⑶為了導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)套孔，在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角。根據(jù)模具總體方案的設(shè)計確定采用四根導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)柱、導(dǎo)套如圖所示：6、塑件脫模機構(gòu)設(shè)計注塑模必須設(shè)有準確可靠的脫模機構(gòu)，以便在每一個循環(huán)中塑件從型腔內(nèi)或型腔上自動脫出模外，簡單脫模機構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它包括推桿脫模機構(gòu)、推管脫模機構(gòu)、推板脫模機構(gòu)、活動鑲件或凹模脫模機構(gòu)、氣動脫模等，最常用的是推桿脫模機構(gòu)、推管脫模機構(gòu)和推板脫模機構(gòu)。⑴ 推桿脫模機構(gòu)推桿是推出機構(gòu)最常見的一種形式。由于推桿加工方便、安裝方便維修容易、使用壽命長、脫模效果好，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但是，它與塑件接觸面積比較小，設(shè)計不當易引起應(yīng)力集中因而頂穿塑件或使塑件變形，因此常用于脫模斜度小和脫模阻力大的管狀和箱類塑件。⑵ 推管脫模機構(gòu)推管脫模機構(gòu)適用于環(huán)形、筒形或中間帶孔的塑件，其中尤以圓形截面使用較多，其特點是推管的整個周邊和塑件接觸，故塑件受力均勻，推出時平衡可靠，制品不易變形，也不會在塑件上留下明顯得接觸痕跡，但是陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 20 推出時要與復(fù)位桿配合使用。 ⑶推板脫模機構(gòu)它適用于各種薄壁零件，筒形制品和大型罩及各種帶一個或多個孔制件。推板推出特點是推出力大均勻，運動平穩(wěn)，且不會在塑件表面留下推出痕跡，因此應(yīng)用十分廣泛，對于非圓形的塑件和異形孔，推件板上的孔可用線切割加工，制作也十分方便，比推管機構(gòu)簡單。另外推板脫模機構(gòu)不需要回程裝置。脫模機構(gòu)根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形式、以上敘述選擇適于薄壁零件，不需回程置的推板脫模。7、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)側(cè)向分型用于有內(nèi)外側(cè)抽得塑件，側(cè)向分型與抽芯方式按抽芯與分型的動力來可分為手動、機動、液壓、或氣動抽芯。最常用的是機動抽芯。機動抽芯常用的機構(gòu)有彈簧、斜銷、彎銷、推桿平移的等。⑴彈簧分型抽芯機構(gòu)它適用與抽拔距離小，抽拔力不大的場合，其結(jié)構(gòu)簡單，采用（或硬橡皮）實現(xiàn)抽芯動作。⑵斜銷分型抽芯機構(gòu)斜銷（斜導(dǎo)柱）分型抽芯是應(yīng)用最廣泛的分型抽芯機構(gòu)，它借助機床開模力或推出力完成側(cè)向抽芯，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，動作可靠。常用于側(cè)向抽拔距較長的場合。⑶彎銷分型抽芯機構(gòu)彎銷是斜銷的一種變異形式，它具有矩形截面，與斜銷相比有以下特點：由剛性大，其斜角可以大一些，但不能大于 30o，同時能夠承受較大的彎距，還可以固定在模具的外側(cè)。⑷推桿平移分型抽芯機構(gòu)其特點其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便常用于側(cè)向抽拔距較小的場合。根據(jù)制件的形狀結(jié)構(gòu)，一種采用彎銷側(cè)向分型抽芯，另一種采用推桿平移側(cè)向分型抽芯。如圖所示：多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 21a、采用此種結(jié)構(gòu)可以避免在塑件上留下痕跡①滑塊在完成內(nèi)側(cè)抽時采用彈簧檔釘固定，因為當滑塊和彎銷分離時，滑塊必須停留在剛分離時的位置，以便合模時彎銷能順利進入滑塊斜孔，為此設(shè)滑塊定位裝置。上圖滑塊定位裝置選擇了帶有壓縮彈簧，因而滑塊無論何方抽出，都能穩(wěn)定的?？吭趽鯄K上，適用于內(nèi)側(cè)抽及外側(cè)抽，彈簧的彈力應(yīng)為滑塊重量 1.5～2 倍。②內(nèi)側(cè)突起部分的厚度為 0.5㎜，所以規(guī)定它的抽拔距為 2㎜，但是滑塊與凸模的間距要大于側(cè)向抽拔距 2㎜，即：L=3㎜。③彎銷的斜度取 10o。④推件板彎銷的配合采用間隙配合，彎銷的左側(cè)間隙為三個毫米，右側(cè)為一個毫米，避免模具在開合模時，彎銷與推件板產(chǎn)生干涉。⑤再此圖中彎銷采用內(nèi)六角螺釘固定。⑥在型芯固定板上開設(shè)盲孔，因為彎銷的伸出長度不長，以此來增加型芯固定板的強度。b、此種結(jié)構(gòu)為推桿平移內(nèi)側(cè)抽芯 陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 22 ①為了減少磨損，推桿與動模墊板采用斜面配合；②為了節(jié)省材料，增加動模墊板的耐磨性添加一個耐磨塊；③制件的凸起部分為 0.5㎜，側(cè)向分型抽拔距為 2㎜；④推桿的斜角為 20o；⑤推桿平移內(nèi)側(cè)抽是利用推桿與動模墊板的斜面配合，在頂出制件的同時完成側(cè)向分型。8、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是提高生產(chǎn)率的一個有效途徑。模具溫度明顯影響了收縮率，表面光澤，內(nèi)應(yīng)力，充填難易及注塑周期等。冷卻在成型塑件的表面質(zhì)量方面起著非常重要的作用。 模具中設(shè)計冷卻裝置的目的，一是防止塑件脫模變形，二是縮短成型周期。冷卻形式一般在型腔，型芯等部位合理的設(shè)計通水冷卻水路，并通過調(diào)節(jié)冷卻水流量及流速來控制模溫。冷卻水一般為室溫冷水。模具中冷卻通道設(shè)計有兩條基本原則：冷卻要迅速，均勻。迅速冷卻只有通過較多的冷卻通道和較大的流量，即適當?shù)慕橘|(zhì)溫度來達到。均勻冷卻的重要性更顯而易見，不均勻的冷卻至少會使收縮不均勻，變形可能性增加，內(nèi)部應(yīng)力加大等。因此，合理布置冷卻孔道非常重要。在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，應(yīng)從以下原則考慮：⑴冷卻水道距型腔壁不宜太遠，太近，距離一般為冷卻孔道的 1-2 倍；多功能文具盒上蓋注塑模設(shè)計 23⑵壁厚處要加強冷卻，澆口處要加強冷卻。冷卻水應(yīng)先流經(jīng)澆口附近，在流向遠端；⑶水孔數(shù)量越多越好，尺寸越大越好，但直徑不應(yīng)大于 14mm；⑷水孔排列與型腔形狀吻合，要避免接近塑件的融合部分；⑸進出口冷卻水溫不宜相差過大。冷卻系統(tǒng)的簡要計算：如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸散發(fā)出來的熱量，不考慮模具金屬材料熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步和簡略計算。⑴塑料制品在固化時每小時釋放的熱量 Q查表《中國模具設(shè)計大典》9.8-4 查得 AS 放出的熱量Q1=3.5×102KJ/KgW=50 Kg/hQ= Q1 W=3.5×102×50=1.75×104J/h⑵冷卻水的體積流量??21????CWqv 078.4065??=9.6×10-3 m4/min式中：q v——冷卻水的體積流量W——單位時間內(nèi)注入模具的塑料重量（kg/min）Q1——單位重量的塑料制品在凝固的時間所放出的熱量ρ——冷卻水的密度C1——冷卻水的比溶熱θ 1——冷卻水出口溫度θ 1——冷卻水入口溫度⑶冷卻管直徑查表《中國設(shè)計模具大典》為使冷卻水處于流狀態(tài)陜西科技大學畢業(yè)論文說明書 24 取 d=15mm⑷冷卻水在管道內(nèi)的流速 V由式（9.8-20）得：24dqVv??60154.3.923???????=0.91m/s⑸冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù) h查表（9.8-5）取 f=7.98在由式： ??28.06.3dvfh????2.08.03155796.7.??=1.067×104 KJ /（m 2h℃）式中: f——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)⑹冷卻管道總熱傳面積???hWQA60????20717. 65.44????=0.045式中：A——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量Q——單位重量的塑料制品在凝固的時間所放出的熱量h——冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù)Δθ——模具溫度與冷卻水之間的平均溫度差⑺模具上應(yīng)開設(shè)冷卻管道的孔數(shù) n