42塑料水杯注塑模具設(shè)計(jì),42,塑料,水杯,注塑,模具設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 引言 在現(xiàn)代生產(chǎn)中的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上依賴模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、行空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造行業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都依靠模具完成。因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要工業(yè)。 模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具的技術(shù)，模具技術(shù)又涉及到多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國(guó)家特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)是世界上超級(jí)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國(guó)家，早在20世紀(jì)80年代么，美國(guó)模具行業(yè)有一萬兩千多個(gè)企業(yè)，從業(yè)人員有十七萬多人，模具總產(chǎn)值達(dá)64.47億美元。日本模具工業(yè)從1957年開始發(fā)展起來的，當(dāng)年模具總產(chǎn)值僅有106日元，到1998年總產(chǎn)值已超過4.88萬億日元，在短短的40余年內(nèi)增加了460倍，這也是日本經(jīng)濟(jì)能迅速發(fā)展并在國(guó)際市場(chǎng)上占有一定優(yōu)勢(shì)的重要原因之一[1]。 縱觀世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟(jì)繁榮和經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)代都不可或缺。經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩期[2]，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然想法設(shè)法開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會(huì)給模具帶來強(qiáng)勁需求。因此，國(guó)內(nèi)外行家都稱現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰的工業(yè)。 1.2課程設(shè)計(jì)的意義 本設(shè)計(jì)是以塑料儀表為對(duì)象，進(jìn)行注塑模具課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括分析塑料儀表的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析，利用在校學(xué)習(xí)的Autocad維軟件繪制塑料儀表三維，，確定了塑料儀表的模腔數(shù)并選擇相關(guān)注塑機(jī)，完成對(duì)應(yīng)牙刷掛件主體塑料模具總裝圖設(shè)計(jì)，模具總裝圖用AUTOCAD繪制，總圖設(shè)計(jì)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)，包含零件序號(hào)及零件明細(xì)表等；對(duì)模具分型面、澆注方案、冷卻方案等設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，對(duì)模具零件關(guān)鍵尺寸的確定進(jìn)行計(jì)算，如、厚度尺寸、導(dǎo)柱直徑，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用意義。以此作為課題來進(jìn)行研究具有十分深遠(yuǎn)的意義，符合當(dāng)今時(shí)代背景又與所學(xué)專業(yè)對(duì)口。在研究過程中，查閱相關(guān)資料可以對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的注塑模水平有個(gè)較為深入地了解，而且在設(shè)計(jì)中可以對(duì)現(xiàn)有的方案進(jìn)行對(duì)比和改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，在為今后而工作崗位上先操作起來。 2 產(chǎn)品工藝性分析 2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析 該塑件內(nèi)外形簡(jiǎn)單，最大直徑為體積中等，高100mm，最大直徑為80mm，按照老師所給任務(wù)書中數(shù)據(jù)完成塑件二維圖繪制，如圖2.1所示； 圖2.1 產(chǎn)品二維圖 （1）壁厚分析：從塑件厚來看，總的來講塑件壁厚變化比較均勻，有利于零件成型。 （2）脫模斜度分析： 當(dāng)塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復(fù)雜時(shí)，塑件的多個(gè)面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時(shí)塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設(shè)脫模斜度。 一般來說，塑件高度在25mm以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認(rèn)真設(shè)計(jì)脫模斜度。 ①斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時(shí)擦傷塑件，須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度，在模具上稱為脫模斜度。 ②脫模斜度選取:取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30′～1°30′。 塑件脫模斜度的選取應(yīng)遵循以下原則： 1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應(yīng)取偏大值，反之取偏小值。 2 塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，脫模阻力就比較大，應(yīng)選用較大的脫模斜度。 3 當(dāng)塑件高度不大（一般小于2mm）時(shí)，可以不設(shè)斜度；對(duì)型芯長(zhǎng)或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。 4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些，有時(shí)也根據(jù)塑件的預(yù)留位置（留于凹?；蛲鼓Ｉ希﹣泶_定制件內(nèi)外表面的斜度。 5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應(yīng)取小一些。 6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般，本設(shè)計(jì)中采用30′的脫模斜度。 表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等癡點(diǎn)外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低1~2級(jí)，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般為1.6~0.2um，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關(guān)。一般，型腔表面粗糙度要求達(dá)到0.2~0.4mm。 2.2產(chǎn)品材料分析 此產(chǎn)品的材料在老師分布任務(wù)時(shí)，已經(jīng)給出材質(zhì)為PP。 　 PP塑料，化學(xué)名稱：聚丙烯 　　英文名稱:Polypropylene（簡(jiǎn)稱PP） 　 比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收縮率:1.0-2.5% 成型溫度：160-220℃ 。PP為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中PP最輕，密度僅為0.91g/cm3（比水?。?。通用塑料中，PP的耐熱性最好，其熱變形溫度為80-100℃，能在沸水中煮。PP有良好的耐應(yīng)力開裂性，有很高的彎曲疲勞壽命，俗稱“百折膠”。PP的綜合性能優(yōu)于PE料。PP產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好。PP的缺點(diǎn)：尺寸精度低、剛性不足、耐候性差、易產(chǎn)生“銅害”，它具有后收縮現(xiàn)象，脫模后，易老化、變脆、易變形。 　　 （1）成型特性 　　1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長(zhǎng)期與熱金屬接觸易分解. 　　2.流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形. 　　3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時(shí)容易取向,模具溫度低于50度時(shí),塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形 　　4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中. （2）pp的基本性能指標(biāo) 密度(Kg.dm-3)0.90~0.91g/cm3 收縮率%2 熔點(diǎn)℃130~160 熱變形溫度℃65~98 彎曲強(qiáng)度 Mpa 80 拉伸強(qiáng)度 MPa 50 拉伸彈性模量 GPa 1.8×103 彎曲彈性模量 Gpa 1.4 壓縮強(qiáng)度 Mpa 18~39 缺口沖擊強(qiáng)度 kJ/㎡11~20 硬度 HR R62~86 體積電阻系數(shù)Ωcm 1013 擊穿電壓 Kv.mm-115 介電常數(shù)60Hz3.7 （3）注射成型工藝參數(shù) 注射機(jī)：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30——60（選30） 預(yù)熱和干燥：溫度（°C） 80——85 時(shí)間 (h) 2——3 密度（g/ cm3）：1.02——1.05 材料收縮率（%）：0.3——0.8 料筒溫度（℃）：后段 150——157 中段 165——180 前段 180——200 噴嘴溫度（℃）：170——180 模具溫度（℃）：50——80 注射壓力（MPa）：70——100 適應(yīng)注射機(jī)類型：螺桿、柱塞均可 2.3型腔數(shù)目的確定和排列 由于產(chǎn)品是大批量、長(zhǎng)期生產(chǎn)的中型制件，為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，選用多型腔，為了縮短生產(chǎn)周期，因此選用一模兩腔。在選擇合適位置的分型面之后，開始考慮型腔排布。型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個(gè)型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。一模多腔模具型腔在模板上的排列方式通常有一字型、圓形排列、H形排列、直線排列、對(duì)稱排列及復(fù)合排列等。由于是一模2腔機(jī)構(gòu)，采用一字型型腔布局，綜合考慮型腔布局如圖所示。 圖2.3 型腔排布 2.4 分型面位置 分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)[2]。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條： (1)保證塑料制品能夠脫模。 (2)使分型面容易加工。 (3)盡量避免側(cè)向抽芯。 (4)使側(cè)向抽芯盡量短。 (5)有利于排氣。 (6)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 (7)盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。 分析塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此類外殼體類零件，通常都選在塑件截面最大的部位，即產(chǎn)品底部。如果選擇其他位置，會(huì)在外殼表面留下分型線的痕跡，這是對(duì)外觀件絕對(duì)不允許的，所以選則塑件下表面為分型面是非常合理的，這樣既能滿足分型面最大橫截面積原則，又能不影響外觀，分型面位置如圖所指位置的平面所示。 分型面位置 3 注塑機(jī)型號(hào)及模架的選擇 3.1產(chǎn)品體積 通過三維軟件得塑件體積為：V塑=49cm3 (PP密度為0.91g/cm3 ) 塑件的質(zhì)量：M塑=51.45g 流通凝料的體積還是一個(gè)未知數(shù)，由于此模具結(jié)構(gòu)型腔數(shù)目為一模2腔，而且塑件較小。根據(jù)以往設(shè)計(jì)模具的經(jīng)驗(yàn)值0.2-1，由于塑件體積較小，我們可以取塑件體積的0.2倍， 故需要的注射量為： V= V塑×2+0.2×2×V塑=49×2+（49×2）×0.2=117.62cm3 模具成型的塑料制品和流道凝料總體積應(yīng)小于注射機(jī)的額定注射量的80%，所以注射機(jī)的額定注射量≥117.6÷80%=147cm3. 3.2 注塑機(jī)型號(hào)初選 根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇理論注射量為253cm3，根據(jù)以上計(jì)算《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-40選擇注射機(jī)HTF160螺桿式注射機(jī)，其參數(shù)如下： 額定注射量：253 螺桿直徑：42mm 注射壓力：150Mpa 鎖模力：1600KN 模板行程：300mm 模具最大厚度：520mm 模具最小厚度：200mm 模板尺寸：705*705mm 拉桿空間：260×290mm 定位孔直徑：100mm 合模方式：液壓—機(jī)械 3.3模架的選擇 根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面有推板的模具，由《塑料注射模中小型模架》可選擇BI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： 模架 選用標(biāo)準(zhǔn)模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于用的是點(diǎn)澆口自動(dòng)脫料的形式再根據(jù)前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，綜合考慮了塑件的結(jié)構(gòu)和大小結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用模架為BI-3050-A160-B50-C1500，如圖5.8所示。模架尺寸為350×500mm。定模板厚160mm動(dòng)模板厚度50mm 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件[1]。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴等部分組成。對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是： (1) 了解塑料的成型性能 (2) 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 (3) 有利于型腔中氣體的排出 (4) 防止型心的變形和嵌件的位移 (5) 盡量采用較短的流程充滿型腔 4.1主流道 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。根據(jù)選用的HTF160型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得： 噴嘴前端孔徑：d=5mm； 噴嘴前端球面半徑：R1=14mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系: mm mm 取主流道球面半徑：mm； 取主流道小端直徑：mm； 1-澆口套；2-定模座板； 3-定位圈；4-注射機(jī)噴嘴 4.2分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道和澆口之間通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道。 分流道的截面形狀有很多種，最常用的有三種：圓形、梯形和U型。圓形截面的分流道：這種分流道的比表面積小（澆道表面積與其體積之比叫表面積比），故熱量不容易散失，阻力也比較小，但它需要在動(dòng)定模上同時(shí)開設(shè)澆道而且要吻合，所以加工比較困難。梯形斷面的分流道：由于這種分流道易于加工，且熱量損失和阻力均不大，所以是最常用的形式。U形截面的分流道：優(yōu)點(diǎn)和梯形一樣，也經(jīng)常采用。除上述三種形式外，還有半圓形、矩形等。但這兩種澆道的比表面積比較大，故不常采用。通過綜合以上原則,和比較分流道截面形狀的形狀流動(dòng)效率和加工難易程度,本次設(shè)計(jì)采用圓形分流道,分流道直徑D=10mm。所以設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單的一字型分流道如圖所示。 4.3澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進(jìn)入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的形式對(duì)塑件生產(chǎn)質(zhì)量質(zhì)量影響很大，澆口的種類有很多,按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn),常用的澆口可分為以下幾種形式。 (1)測(cè)澆口 (2)中心澆口 (3)輪輻式澆口 (4)環(huán)形澆口 (5)盤形澆口 (6)潛伏式澆口 (7)點(diǎn)澆口 對(duì)比每種澆口的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合，再結(jié)合本次設(shè)計(jì)的塑件結(jié)構(gòu)，決定采用側(cè)澆口。澆口位置設(shè)在產(chǎn)品的底部。如圖所示 圖4.2 澆口位置 4.4冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流前面冷卻凝料，以免這些冷料注入型腔，不僅影響熔體充填的速度，而且影響成型塑件的質(zhì)量。根據(jù)制品及以上設(shè)計(jì)部分分析，冷料穴形式采用半球形，此外，主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還有便于在此處設(shè)置拉料桿的功能。在注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注凝料一起推出模外。 3 5 成型零件設(shè)計(jì)及成型尺寸 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，由于塑料熔體的高壓、料流的沖刷，在脫模時(shí)還與塑件發(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，此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度和較好的耐磨性能。 5.1 型芯型腔設(shè)計(jì) 型芯用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱凸模、陽模。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。組合式適用于復(fù)雜產(chǎn)品，為了便于加工和有利于排氣。雖然產(chǎn)品內(nèi)表面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于采用BI帶推板的模架，型芯只能采用鑲件形式。型腔用于成型產(chǎn)品的外表面，又稱陰模、凹模。按照結(jié)構(gòu)的不同也分為整體式和組合式。塑料儀表外部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，就采用強(qiáng)度、剛度良好的整體式型腔結(jié)構(gòu)。 型腔 型芯鑲件 5.2型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 在設(shè)計(jì)模具過程中，應(yīng)該根據(jù)影響塑件尺寸精度的因素對(duì)塑件的成型零件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。這些因素一般包括塑件材料、幾何形狀、精度等級(jí)等。 計(jì)算成型零部件尺寸使用到的公式[3]： 收縮率波動(dòng)誤差： 塑件的成型誤差： 成型零件實(shí)際尺寸： 塑料的平均收縮率： 上式中 ——塑件基本尺寸；——制造誤差；——磨損誤差 ——間隙誤差； ——裝配誤差 塑料收縮率波動(dòng)誤差應(yīng)該小于塑件公差/3。模具成型零件制造誤差一般取塑件公差的1/3~1/4，或取MT5級(jí)作為制造公差。成型零件磨損誤差主要原因是脫模磨損，磨損使得型腔尺寸加大，型芯尺寸減小，一般與脫模方向垂直的表面不考慮磨損，平行方向才考慮磨損。 一般取/4，在計(jì)算過程中，只要使成型零件的累積誤差小于塑件公差，即，則設(shè)計(jì)合格[1]。 5.2.1型腔尺寸計(jì)算 表5.1 型腔尺寸計(jì)算表 類型 塑料儀表尺寸/mm 公式 型腔尺寸/mm 徑向尺寸 80 36 高度尺寸 100 5.2.2型芯尺寸計(jì)算 表5.2 型芯尺寸計(jì)算 類型 塑料儀表尺寸/mm 公式 型芯尺寸/mm 徑向尺寸 75 40 高度尺寸 90 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有： a. 定位作用 b. 導(dǎo)向作用 c. 承載作用 d. 保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用 e. 錐面定位機(jī)構(gòu)作用 6.2導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇 6.2.1導(dǎo)柱 導(dǎo) 柱頂部可以設(shè) 計(jì) 成 錐 形或者半球形 的 先 導(dǎo) 部 分，這樣是為了導(dǎo)柱能夠順 利 進(jìn) 入導(dǎo)向 孔。導(dǎo)柱長(zhǎng)度必需得比凸模高出6～8mm，為了預(yù)防導(dǎo)柱沒有對(duì)好位子而引起型芯先進(jìn)入型腔，然后合型腔出現(xiàn)砰撞得可能。導(dǎo)柱的表面需具備良好的耐磨性，并且芯的部分得堅(jiān)韌，不容易被折斷。所以制作它的原料選碳 素 鋼，經(jīng)淬火處理后硬度達(dá)到5 0～5 5 H R C。導(dǎo)柱和模板固定的方式主要是是H7/m6過渡配合。導(dǎo)柱一般可以設(shè)計(jì)四個(gè)，小型的模具則少設(shè)計(jì)些，一般為4個(gè)。 6.2.2導(dǎo)套 導(dǎo)套是與導(dǎo)柱配合使用的，所以導(dǎo)套的固定孔大小得與導(dǎo)柱固定孔徑相同，這樣的話，兩孔可以同時(shí)加工處理，從而滿足同軸度。為了方 便同時(shí)加 工 孔 與孔 徑，導(dǎo) 套選用帶 頭 導(dǎo) 套。 導(dǎo)套 的前 端設(shè) 計(jì)成 倒圓 角為 了導(dǎo) 柱可以順 利進(jìn)入其中。導(dǎo)套首選設(shè)計(jì)為通孔，但是如果結(jié)構(gòu)有需要的話也可以設(shè)計(jì)成盲孔，并且得在盲孔側(cè)面建個(gè)通氣孔。導(dǎo)套得硬度一般不高于導(dǎo)柱，為了減少出現(xiàn)導(dǎo)套拉毛貨者避免導(dǎo)柱得情況發(fā)生，因此制作導(dǎo)套應(yīng)該要用耐摩的材料。 為了確保導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝孔得同軸度，同時(shí)加工導(dǎo)柱和導(dǎo)套得孔。導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)用H8/f7或H7/f7的方式配合。 7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注射成型的每個(gè)循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出型件的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)（或脫模機(jī)構(gòu)）。在設(shè)計(jì)塑件的推出機(jī)構(gòu)的時(shí)候以下原則是不可忽視的。 (1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。 (2)保證塑件不因推出而變形損壞。 (3)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠。 (4)良好的塑件外觀。 (5)合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。 7.1 脫模機(jī)構(gòu)的選擇 常見的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，各個(gè)推出機(jī)構(gòu)都有自己適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔薄壁類的產(chǎn)品適合推板推出，螺柱孔適合推管，所以在選擇推出結(jié)構(gòu)的時(shí)候，必須分析要推出的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。 結(jié)合塑料儀表結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，推管和推塊明顯不適合此次模具設(shè)計(jì)，以下僅對(duì)推板和推桿進(jìn)行分析。推板適用于薄壁，型腔比較深的塑料產(chǎn)品，推桿是最常用的推出機(jī)構(gòu)，考慮到四個(gè)均布圓孔的限制，采用推桿會(huì)導(dǎo)致推出力作用在內(nèi)壁上不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生劃痕，為了推出力均勻，達(dá)到平穩(wěn)的推出效果，決定采用推板推出。推板推出機(jī)構(gòu)如圖所示。 推板推出 7.2脫模力的計(jì)算 對(duì)于一般殼蓋形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力（Q）： 式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(zhǎng)（cm）; --被包緊部分的深度（cm）; --由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取 ； --磨擦系數(shù)，一般??； --脫模斜度； L=180.5mm h=90mm Q=180.55×90×10×0.1×（0.2cos1°-sin1°）=16249 N 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注塑模具的溫度高低對(duì)塑件的充型的流動(dòng)性、塑件的尺寸大小以及形狀、以及使用性能、物理性能都有很重要的影響。在薄壁線圈架注塑模具中溫度控制系統(tǒng)的主要目是控制模具的均衡溫度，系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算公式如下： 8.1冷卻時(shí)間的確定 在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。 其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算： t= =12/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 71（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取1mm； ——塑料熱擴(kuò)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(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。 8.2塑料熔體釋放的熱量計(jì)算 Q =nG C(t－t) = 50×217.6×10×1.9×（220－60）= 3969.02KJ/h 式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=50 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10； C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9； t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220； t——塑件脫模溫度℃，t=60。 8.3冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q =50× 217.6×10×310 =3916.8 每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 確定生產(chǎn)周期（S）——t=50 塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=270~350；取Q=310 每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60 從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該取Q來計(jì)算。 查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為10mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低。冷卻水孔總長(zhǎng)L流速為2.16 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。 8.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 良好的冷卻系統(tǒng)要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)量身定制，所以設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)要首先分析塑件結(jié)構(gòu)。由于塑件屬于深腔塑件，用冷卻水井散熱效果較好。塑件外表面采用普通的冷卻水管冷卻。兩種形式的冷卻配合使用，達(dá)到良好的冷卻效果。冷卻結(jié)構(gòu)如圖所示。 冷卻水道結(jié)構(gòu)9 注塑機(jī)參數(shù)的校核 9.1注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型，噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。對(duì)于粘度較大的塑料以及形狀細(xì)薄、流程長(zhǎng)的塑件，注射壓力應(yīng)取大些。注射壓力的校核是核定注射機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時(shí)所需要的注射壓力。注射壓力的校核公式為： 式（8-1） 式中，p為注射機(jī)的額定注射壓力， ； 為注射成型時(shí)的所需用的注射壓力，；經(jīng)過查資料，取100MPP 為注射壓力安全系數(shù)。，常取=1.25～1.4； ；符合要求。 9.2鎖模力的校核 注塑時(shí)塑料熔體進(jìn)入型腔內(nèi)仍然存在較大的壓力，它會(huì)使模具從分型面漲開。為了平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質(zhì)量，注射機(jī)必須提供足夠的鎖模力。鎖模力的校核公式為： 式（8-2） 式中 F—注射機(jī)的額定鎖模力，KN； A—制件和流道在分型面上的投影面積之和，cm2； p—型腔的平均壓力，；經(jīng)過查資料，取45MPA K—安全系數(shù)，通常K=1.1～1.2； 將數(shù)據(jù)帶入公式得： ,符合要求。 9.3注射量的校核 注射量以容積表示，最大注射量容積為 =0.80×253=202cm3 （式8-3） 式中，為模具型腔和流道在注射壓力下所能注射的最大容積（cm3）； 為指定型號(hào)與規(guī)格的注射量容積（cm3）； 為注射系數(shù)，取0.75～0.85，計(jì)算中取0.80。 故每次注射的實(shí)際注射量容積滿足 9.4模具厚度校核 注塑模具厚度 H=495mm 注射成型機(jī)H最小=200mm，H最大=520mm 滿足H最?。糎＜H最大。 9.5 開模行程校核 對(duì)于單分型面模具來說，其開模行程校驗(yàn)公式[8]： 式中 Smax——注射機(jī)最大開模行程； H1——推出距離； H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度； H1=100mm，H2=172mm， 在此次設(shè)計(jì)中，所設(shè)計(jì)模具需要利用開模動(dòng)作完成側(cè)向抽芯，所以其開模行程要考慮側(cè)向抽芯所需的開模行程Hc，當(dāng)時(shí)，Hc對(duì)開模行程沒有影響。即有Smax=400272mm,所選注射機(jī)符合要求。 綜合參數(shù)校驗(yàn)和尺寸校核，所選注射機(jī)符合成型要求。 10繪制裝配圖 模具整體設(shè)計(jì)也就是模體的設(shè)計(jì)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，模體設(shè)計(jì)已接近標(biāo)準(zhǔn)化，可以從市場(chǎng)上購(gòu)買相應(yīng)的模體。標(biāo)準(zhǔn)模體一般包括定模板、動(dòng)模板、墊塊、頂出固定板、頂板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等。標(biāo)準(zhǔn)模架有12種結(jié)構(gòu)，15876種規(guī)格。在本次設(shè)計(jì)中，澆口套、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿、水嘴都采用標(biāo)準(zhǔn)件，可以外購(gòu)。總裝圖主如圖所示 裝配圖 10.1模具開合模過程 模具安裝在注射機(jī)上，動(dòng)模座板固定在注射機(jī)的動(dòng)模板部分，定模座板固定在注射機(jī)的定模板上。注射機(jī)合模后，注射機(jī)噴嘴伸入到模具中與澆口套的入料口處實(shí)現(xiàn)對(duì)接。對(duì)接后，熔融的ABS經(jīng)主流道、分流道和澆口進(jìn)入型腔內(nèi)；經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。 開模時(shí)，定模板與動(dòng)模板從分型面處分開，動(dòng)模向后運(yùn)動(dòng)，Z型拉料桿帶動(dòng)澆注系統(tǒng)的冷凝料及塑料制品一起向后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主流道中的凝料完全拉出一段距離后，注射機(jī)的頂棍通過下面的頂棍孔作用在推板墊板上，使得澆注系統(tǒng)中的冷凝料和塑料制件在Z型拉料桿和推桿的作用下一起推出， 合模時(shí)，注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)工作，推板在復(fù)位桿的作用下，回到初始狀態(tài)，動(dòng)、定模完全閉合，回到成型位置，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。 結(jié) 論 經(jīng)過兩周的認(rèn)真分析與計(jì)算,我順利的完成了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo), 模具設(shè)計(jì)對(duì)于作者來說,基本上是一個(gè)新的領(lǐng)域,對(duì)模具的了解只限于在工廠里打工時(shí)見到的一些模具外觀和簡(jiǎn)單知識(shí)。通過查閱塑料注射模具的相關(guān)書籍和手冊(cè)彌補(bǔ)空缺的知識(shí),逐漸的熟悉了解模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)以及設(shè)計(jì)流程,再結(jié)合以前所學(xué)知識(shí)開始本次設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)通過AutoCAD繪制了塑件二維圖、模具裝配圖、模具零件圖并且用Pro/E繪制塑件三維圖。在設(shè)計(jì)過程中出了很多的錯(cuò)誤和不規(guī)范的設(shè)計(jì),經(jīng)過導(dǎo)師的指導(dǎo)和同學(xué)們的探討以及借鑒相關(guān)書籍,慢慢的修改與完善。經(jīng)過不段的修改與完善中積累的經(jīng)驗(yàn),后面的設(shè)計(jì)逐漸的變明朗,錯(cuò)誤也逐漸的減少。本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多關(guān)于模具設(shè)計(jì)的知識(shí),并且把大學(xué)四年來所學(xué)的知識(shí)重新熟悉了一遍,我相信本次設(shè)計(jì)對(duì)我以后工作有非常大的幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 劉巖. 面向制造的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 高科技通訊，2002, 12(10) : 50-53. 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