電池后蓋散熱片注射模設計,電池,散熱片,注射,設計 塑料成型工藝卡 ? 塑料成型工藝卡片 資料編號 ? 班級 ?08011203 共 1 頁 第 1 頁 零件名稱 散熱蓋? 材料牌號 ABS? 材料定額 ? 裝配圖號 ?Z0 設備型號? XZY-300注射機 每模件數(shù) ?4 零件圖號 ?S1 單件重量 ?120g 工裝號 ? 零件草圖 材料干燥 設備 注塑機? 溫度/℃ 80~100 時間/h ?4 料筒溫度（℃） 后段/℃ 200~210 中段/℃ 210~230 前段/℃ 180~200 噴嘴/℃ 180~190 模具溫度/℃ 50~70 時間 注射/s 3~5 保壓/s 10~20 冷卻/s 15~30 壓力 注射壓力/MPa 80~100 背壓/MPa 40~50 后處理 溫度 140~145 時間 4 檢驗 ? 編制 戴曉強 審核 1 編號： 課程設計說明書 題 目： 電池后蓋散熱片注射模設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 戴曉強 學 號： 0801120322 指導教師： 宋長發(fā) 職 稱： 講師 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2011年 12 月 27 日 目 錄 1 概述 1 1.1 模具概述 1 1.2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 2 塑料選擇及塑件工藝結(jié)構(gòu)分析 2 2.1 塑料選取及塑料特性分析 2 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2 3 模具設計 5 3.1 注射機的選擇 5 3.1.1注射機型號的確定 5 3.1.2型腔數(shù)量的確定和校核 5 3.1.3注射量校核 6 3.1.4注射壓力的校核 6 3.1.5開模行程的校核 6 3.2 澆注系統(tǒng)設計 7 3.2.1塑料制件在模具中的位置 7 3.2.2澆注系統(tǒng)的設計 8 3.3 排溢系統(tǒng)的設計 10 3.4 成型零件的設計 10 3.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設計 10 3.4.2成型零件工作尺寸的計算 11 3.5 合模導向機構(gòu)設計 15 3.6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 16 3.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 17 4 模架設計 18 5 脫模結(jié)構(gòu)的設計 19 6 設計小結(jié) 22 致 謝 23 參考文獻 24 附 錄： 25 1 概述 1. 1模具概述 注塑成型是生產(chǎn)塑料制件最常用的制造方法之一，采用這種方法既可以生產(chǎn)小巧的電子器件和醫(yī)療用品，也可以生產(chǎn)大型的汽車配件和建筑構(gòu)件，生產(chǎn)的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。隨著塑料材料技術(shù)和注塑成型加工技術(shù)的不斷進步，塑料注塑加工行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展。塑料加工是將原材料變?yōu)橹破返年P鍵環(huán)節(jié)，只有迅速的發(fā)展塑料加工業(yè)，才可能把各種性能優(yōu)良的高分子材料變成功能各異的制品，在國民經(jīng)濟的各領域發(fā)揮作用。 模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時又是原料和設備的“效益放大器”，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”，模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標志。塑料成型加工及模具技術(shù)不僅隨著高分子材料合成技術(shù)的提高、成型設備成型機械的革新、成型工藝的成熟而進步，而且隨著計算機技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)等在塑料成型加工領域的滲透而發(fā)展。模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。模具的類型很多，按照成形材料的不同可分為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金 模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。隨著我國經(jīng)濟日益與世界經(jīng)濟的接軌，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車工業(yè)、機械工業(yè)等都有廣泛的應用，且生產(chǎn)的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。 1. 2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 CAD/CAM/CAE 技術(shù)在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍，特別是CAD/CAM 技術(shù)的應用較為普遍，取得了很大成績。使用計算機進行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設計、數(shù)控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設計生產(chǎn)的主要手段。應用電子信息工程技術(shù)進一步提高了塑料模的設計制造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應縮短了模具的設計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，熱流道技術(shù)的應用更加廣泛，精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術(shù)和設備。目前我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。 因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。近年來，我國塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來確實發(fā)展很快，有些已達到或接近國際水平，隨著科技興國政策的不斷深入，“三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展，對我國塑料模具設計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我國模具制造基礎薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此從總體上來看，與國際先進水平相比和與國內(nèi)市場需求相比，差距還很大。這主要表現(xiàn)在以下方面：塑料模具產(chǎn)品水平不高，與國外先進水平相差甚遠；我國塑料模制造企業(yè)設備數(shù)控化率和CAD/CAM 應用覆蓋率比國外低很多，且設備不配套、利用率低的現(xiàn)象十分嚴重；開發(fā)能力低，在市場上處于被動地位，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益方面，國內(nèi)大多數(shù)是微利甚至虧損；國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國塑料模具市場總體上供不應求，特別是大型、復雜、長壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯。 隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)對各類模具的需求不斷增加，所需品種也越來越細化。據(jù)預測，國內(nèi)模具發(fā)展的趨勢： （1）模具日趨大型化；模具的精度將越來越高；多功能復合模具將進一步發(fā)展； （2）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高； （3）隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展； （4）標準件的應用將日漸廣泛； （5）快速經(jīng)濟模具的發(fā)展前景十分廣闊； （6）以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大； （7）模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大。 2 塑料選擇及塑件工藝結(jié)構(gòu)分析 2. 1 塑料選取及塑料特性分析 本塑件為散熱蓋。主要形狀大體上類似弧形的殼類零件,塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，零件下部為倒鉤結(jié)構(gòu)，具體尺寸請看產(chǎn)品圖紙。塑件的視圖（SolidWorks造型）如圖2—1所示： (正面) (背面) 圖2—1 2. 2塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.2.1 1) 尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差數(shù)值根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》中表2-17確定。精度等級根據(jù)表2-18選擇，由于所用材料為ABS所以確定其采用一般精度，為4級精度，無公差值者，按8級精度取值。 2）脫模斜度 由于塑件在冷卻收縮時，會使它包緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉住塑件，而又因為本塑件是一個殼類零件，如不設適當?shù)男倍葘⒈容^難脫模。因此根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》中表2-19中查得：型腔的脫模斜度選40ˊ～1°20ˊ；型芯選35ˊ～1°。所以選取1o。 3）表面粗糙度 由于塑件的外觀要求不高，所以表面粗糙度也不用很高的要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高1~2級.所以塑件的表面粗糙度在0.8~0.2之間。這里取0.8。 4）形狀 塑件在滿足功能的要求下，其內(nèi)外表面應盡可能保證有利于成型和降低成本以及簡化模具的復雜度。由于此塑件有一表面在使用過程中看不到，分析塑件的結(jié)構(gòu)，可以把澆口設在外表面上。 5）壁厚 塑件的壁厚對塑件的質(zhì)量有很大的影響，壁厚過小成型時流動阻力大，大型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應滿足一下幾方面要求：具有足夠的強度和剛度；脫模時能夠受推出機構(gòu)的推出力而不變形；能夠受裝配時的緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知， 所以本塑件壁厚選2.5～3.5 mm。 2. 2.2 結(jié)構(gòu)及選料分析 根據(jù)塑件的分析，所選的材料為ABS。塑件成型性較好，它的流動性好，收縮率小，加上塑件的表面質(zhì)量、尺寸問題，故適合采用潛伏澆口； 由于模具的結(jié)構(gòu)簡單，考慮注射機的各項規(guī)格及工作性能、制品的精度要求、模具制造費用、生產(chǎn)效率等，采用雙型腔模具。 通過使用SolidWorks軟件實體造型后知 m = 120 g， 取材料密度為 = 1.05g/cm3， 塑件體積： V = 114.29 本塑件材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯，文名稱為Acrylonitrile-butadiene-styrene。 俗稱為ABS以下均簡稱為ABS 。 ABS樹脂成微黃色，外觀是不透明粒狀或粉狀熱塑性樹脂，無毒、無味，其制品可著成五顏六色。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。 三中單體的聚合產(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)品設計上具有很大的靈活性，ABS 材料具有良好的抗沖擊強度、表面硬度、表面光澤度、尺寸穩(wěn)定性、耐化學藥品性和電絕緣性，且耐磨性較好。它的不足在于熱變形溫度比較低，低溫抗沖擊性能不夠好，耐候性較差。ABS 塑料的使用范圍為-40~100℃。 注塑模工藝條件干燥處理：ABS 材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件 為80~90℃下最少干燥2 小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210~280℃；建議溫度：245℃。 模具溫度：25~70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）；注射速度：中高速度。 ABS 塑料的主要技術(shù)指標見表2-1。 表3-1 ABS 塑料的主要技術(shù)指標 密度（kg/cm3） 1.02～1.16 抗拉屈服強度(MPa) 50 比體積（cm3/ kg） 0.86～0.96 拉伸彈性模量(MPa) 1.8×103 吸水率（ωp·c×100） 0.2～0.4 抗彎強度(MPa) 80 收縮率(%) 0.4～0.7 沖擊韌度( kJ/m2) 261(無缺口)/11(缺口) 熔點(℃) 130～160 硬度(HB) 9.7 熱變形溫度(℃) 90～108(0.46 MPa) 80～103(0.185MPa) 體積電阻系數(shù)(Ω?cm) 6.9×1016 3 模具設計 3.1 注射機的選擇 3.1.1注射機型號的確定 為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設備的能力,應根據(jù)注射模一次成型的塑料體積和質(zhì)量來初步確定注射機的類型。根據(jù)理論和在實際生產(chǎn)中的經(jīng)驗得出塑件和澆注道之間材料的總和應該在注射機理論注射量的50%~80%之間。由此得（初步估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為3g）： 由此查表可初選注射機型號為XZY-300的注射機，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 表2-2 結(jié)構(gòu)形式 臥式 鎖模力/㎏ 1500 理論注射量/cm3 320 最大成型面積/㎜2 700 螺桿直徑/㎜ 60 最大模具厚度/㎜ 355 注射壓力/mPa 77.5 最小模具厚度/㎜ 285 噴嘴口孔徑/㎜ 4.5 移模行程/㎜ 340 噴嘴球半徑/㎜ 12 注射行程/㎜ 150 3.1.2型腔數(shù)量的確定和校核： 因型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關，因此有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機的最大注射量來確定型腔數(shù)量； n ≤( KmN — )/ 式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；× mN——注射機允許的最大注射量（g或cm3）； ——成型周期（s）； ——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（或）； ——單個塑件的質(zhì)量或體積(或)。 由此可求出： n≤(0.8×250×1.05-3)/7=29.5 故取n=2滿足設計要求。 3.1.3注射量校核 由《參1》公式（4-4） n + ≤k =120, =3 , =320 n=2 ∴2×120+3≤0.8×320 即：243≤256 ∴注射量滿足要求。 其中： n ―型腔數(shù)量；m―單個塑件的質(zhì)量或體積；－澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積； －注射機允許的最大注射量； k－注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8。 3.1.4注射壓力的校核 初選注射機XZY-300的注射壓力為77.5Mpa,塑料ABS的注射范圍為70~90，故所選的注射機的注射壓力滿足要求。 3.1.5開模行程的校核 不同型號的注射機其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同，設計模具時應對相關尺寸加以校核，以保護模具能順利安裝。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等。 3.2 澆注系統(tǒng)設計 3.2.1塑料制件在模具中的位置 一、 型腔數(shù)量及排列方法 1） 有以上計算得出，型腔數(shù)為2，即一模2件。 2） 此塑件結(jié)構(gòu)非對稱，故塑件在模具型腔位置居中。 二、分型面的設計 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。 根據(jù)塑件的形狀和尺寸，采用單分型面即可滿足要求。所以采用平直分型面，分型面的形狀如圖5—1所示： 圖3—1 分型面形式 本模具采用平直分型面有以下優(yōu)點和符合設計基本原則： 1. 分型面在塑件外形最大輪廓處； 2. 便于塑件順利脫模； 3. 保證塑件的精度要求； 4. 滿足塑件的外觀要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象； 7. 有利于排氣； 8. 保證抽心機構(gòu)順利抽心。 3.2.2澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且對于塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關，因此這是一個重要環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)設計主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。 3.2.2.1主流道的設計 主流道(俗稱澆口套)是塑料熔體的流動通道，在臥式注射機上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設計成圓錐形，錐角取3°，選用材料為T10A，熱處理要求淬火53～57HRC。其主要尺寸可由以下計算獲得： 主流道小端直徑 D為注射機噴嘴直徑 主流道球面半徑 為噴嘴球面半徑 球面配合高度 ｈ＝3～5 mm，?。瑁? mm； 主流道錐角 α＝2°～6°，取α＝3°； 主流道長度 L＝68.75 mm；（根據(jù)本塑件實際情況確定） 具體尺寸標注如圖5—2所示： 圖3—2 3. 2.2.2分流道的設計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道,它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前通過截面積的變化及流向變換來獲得平穩(wěn)流態(tài)的過濾段.因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔,并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小,能將塑料熔體均衡分配到各個型腔。 分流道的形狀及尺寸根據(jù)分析，采用半圓形截面的分流道 如下： 圖3—3 3. 2.3 澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔的通道，根據(jù)《塑料成型工藝與模具設計》書中表5-5查得，材料ABS適應于任何澆口。根據(jù)對塑件的分析，由于其外表面要求不是很高,再結(jié)合各種澆口的特點，選擇用潛伏澆口。潛伏澆口的截面為圓形，尺寸一般為4.1mm 圖3—4 為本設計塑件所選的澆口位置 澆口的尺寸的確定 澆口截面積通常為分流道截面積的0.07～0.09 倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度約為0.5～2mm 左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正 d=nk 式中 d——澆口直徑（mm） n——塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定 k——系數(shù)，塑件壁厚的函數(shù)，k = 0.206 = 0.206×1.8 = 0.3708 A——型腔表面積（mm） t——塑件壁厚（mm） 澆口的校核 生產(chǎn)實踐表明，當注射模澆口的剪切速率γ=~γ時，所成型的塑件質(zhì)量較好。 點澆口的經(jīng)驗公式 γ= 式中，γ——澆口剪切速率( ) ； q——熔體的體積容量/s； Rn—表征流道斷面尺寸的當量半徑(cm)， 在5×～5×之間，所以滿足剪切速率的要求 3. 2.4 冷料穴的設計 用來容納注射機所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴除了具有容納冷料的作用以外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動模一側(cè)，便于脫模的功能。設計為端部為錐形拉料桿的冷料穴，開模時主流道凝料被拉料桿拉出，推出后自動脫出。 3. 2.5 拉料桿設計 拉料桿的作用是勾著澆注系統(tǒng)冷料，使其隨同塑件一起留在動?；蚨Ｒ粋?cè)，為了便于澆道凝料脫模，本設計采用Z形拉料桿。 圖3-5 拉料桿 材料：T8A 熱處理50～55HRC d=8mm D=13mm L=118mm 3.3 排溢系統(tǒng)的設計 當塑料融體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因沒有將產(chǎn)生的氣體排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型時排氣通常用如下四種方式進行： （1） 利用配合間隙排氣； （2） 在分型面上開設排氣槽排氣； （3） 利用排氣塞排氣； （4） 強制性排氣； 考慮到本塑件的頂桿數(shù)目比較多，因此可以利用此配合間隙排氣，不專門設計排溢系統(tǒng)，如在調(diào)試中認為必須開設排溢系統(tǒng)，到時也可以開設。塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣，除此之外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體，這些氣體必須及時排出，否則，被壓縮的氣體會產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起強度下降，甚至充填不滿等。 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，即成型零件設計，包括凹模、鑲塊、凸模和成型桿等。 3.4 成型零件的設計 3.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設計 凹模（型腔）的結(jié)構(gòu)設計 型腔是成型零件外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)，分為整體式和組合式，此塑件的凹模采用組合式，利用組合式可以使凹模加工起來更加方便，使其精度高,因此利用螺釘固定起來,在使用中就不易發(fā)生變形，可以滿足成型零件外觀美觀，無缺陷等技術(shù)要求。 圖3—6 3.4.2 成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之間的位置尺寸等。 由于考慮到影響因素較多，所以我們一般按照平均收縮率、平均磨損量和模具平均制造公差為基準的計算方法。 3.4.2．1型腔和型芯工作尺寸的計算 （1） 型腔徑向尺寸 由平均收縮率法公式： ) 式中 ——凹模徑向尺寸（mm） ——塑件徑向公稱尺寸（mm） ——塑料的平均收縮率（%） ——塑件公差值（mm） x——修正系數(shù)（0.5~0.75）在此取0.6 其余的同上。 型腔的尺寸如下： 圖3—7 （2） 型芯徑向尺寸 由平均收縮率法公式： 得: 75.0； 10.0； 25.0； 25.0 如圖6—3所示 如圖3—8 3．4.2.2型腔深度尺寸和型芯高度尺寸 型腔深度也由平均收縮率法公式： 得： 42.0； 32.0 型芯高度也由平均收縮率法公式： 得： = 26.0； 小型芯 3 .4.5中心距尺寸 制件上凸臺之間，凹槽之間或凸臺到凹槽的中心線之間的距離稱為中心距。由于模具上中心距和塑件中心距公差都是雙向等值公差，同時磨損的結(jié)果不會使中心距尺寸發(fā)生變化，所以計算中心尺寸不必考慮磨損量。因此，塑件中心距的基本尺寸Cs和模具上成型零件中心距的基本尺寸CM均為平均尺寸。于是： 標注上制造公差后得： 對于塑件，圖紙上的規(guī)定是： 對于模具型芯 圖紙上的規(guī)定是： 根據(jù)以上公式得： 3. 4.6 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 （1）、型腔側(cè)壁厚度d 確定 側(cè)壁厚度由于型腔是采用組合式，并且是矩形型腔。 由《參1》表5-17查得：h=42mm (2)、厚度的計算 整體式矩形型腔的底板，如果后部沒有支承板，直接支承在模腳上，中間是懸空的，底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板，由于溶體的壓力，板中心將產(chǎn)生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為： 式中 ——由型腔邊長比決定的系數(shù)，查《塑料成型工藝與模具設計》表5-15。 ——型腔內(nèi)溶體的壓力（）； ——型腔邊長（）； ——鋼的彈性模量，取 ——允許變形量； 查表得 =0.0267（由于l/b=1.8125）p=80MPa，b=150mm。=0.05 將上述數(shù)值代入，得 由于考慮到這是近似計算，所以選取h=25mm。 3.5 合模導向機構(gòu)設計 導向機構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導向的零件。合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位，本設計采用導柱導向定位。 導向機構(gòu)除了有定位和導向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫Γ蛘哂捎诔尚驮O備精度低的影響，使導柱承受了一定 的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。 導柱導向機構(gòu)的主要零件是導柱和導套。 一、 導柱 導柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導柱和有肩導柱，導柱導面部分長度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱材料采用T8A，HRC54～58，導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導向部分Ra為0.8～0.4μm，本設計采用四根導柱，固定端與模板間采用H7/m6過渡配合，導向部分采用H7/f7間隙配合。 形狀和尺寸如下： 圖 3-9導柱尺寸圖 二、導套 導套常采用帶頭導套的形式，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖。 3.6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 經(jīng)過對產(chǎn)品的分析，我們發(fā)現(xiàn)塑件在下部結(jié)構(gòu)上有兩個倒鉤結(jié)構(gòu)。并倒鉤尺寸都比較小，在一般情況下所采用的側(cè)向成型（如斜導柱和滑塊、斜推桿）都可以成型，但考慮到所要求成型的部位是很小的抽芯，沒有必要作的那么的復雜和對材料的浪費，以對生產(chǎn)成本的影響，在此選用側(cè)型芯滑塊抽芯機構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適用于當塑件上側(cè)凹或者側(cè)壁有個別較小凸起時，側(cè)向成型零件抽芯時抽芯力和抽芯距都不大，此時，只要模具結(jié)構(gòu)允許，可以采用側(cè)型芯滑塊分型與抽芯結(jié)構(gòu)。所選用的形式如下： （側(cè)型芯滑塊抽芯機構(gòu)） 圖3—10 圖3—11 在所要求設計的塑料件，一共有二處要求這樣的側(cè)向成型，但是由于他們是在兩個側(cè)面上，且對于整個塑料件是對稱分布，因此，在整副模具中就需要二個側(cè)型芯滑塊抽芯機構(gòu)。這兩個抽芯都是一樣的，可以只利用一根斜導柱即可。 3.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) （1） 無論什么塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此模具溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學性能以及表面質(zhì)量較高。為了使模溫控制在一理想的范圍內(nèi)，現(xiàn)設計一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于本次設計的塑料ABS黏度和流動性一般，模溫為50～80℃，故無須設計加熱系統(tǒng)，只需設計冷卻系統(tǒng)以確保合理的模溫。常用的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻，本設計設計采用的是水冷卻，經(jīng)濟實惠。 （2）冷卻的計算 在單位時間內(nèi)所需排除的總熱量可近似由下面公式計算： Q = nmΔh/60 其中n為每小時注射次數(shù)，m為每次注入模具的塑料質(zhì)量（kg）, Δh為塑料成型時放出的熱熔量（J/kg） 由于ABS成型周期為50～220S，本次設計的塑料注射量較大，故取T=140（S） n=3600/140=25 (次)； m=120g)=0.12(kg); 查《塑料模具設計》表3-19得:Δh=326.26～396.48kJ/kg, 取Δh′=380kJ/kg, 所以 Δh=380×0.048=2.52（kJ）=18240(J) Q = 25×0.048×18240/60 =346.8（J/min） 為了滿足注射模冷卻需要，在單位時間內(nèi)所需冷卻水量可按下式計算： V = Q/ρCρ（t1-t2） = nmΔh/60ρCρ（t1-t2） （2） 冷卻系統(tǒng)的設計原則與常見冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) a) 冷卻系統(tǒng)的設計原則 i. 冷卻水道應盡量多 ii. 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 iii. 澆口出加強冷卻 iv. 冷卻水道、入口溫差應盡量小 v. 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 此外，冷卻水道的設計還必須盡量避免接近塑件的溶接部位以免產(chǎn)生溶接痕，降低塑件強度； （3） 冷卻系統(tǒng)機構(gòu)的確定 塑件的形狀是變化萬千的，因此對于不同的塑件，冷卻水道的位置形狀也不一樣。本塑件的冷卻水道如圖10—1。 圖3—12 4 模架設計 模架的選取應綜合考慮型腔的大小與布置、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機構(gòu)、合模導向機構(gòu)等方面。盡量選取標準模架，根據(jù)成型零件的計算和，還有注射機的參數(shù)，選擇如下模架： 圖4—1 圖4—2 5 脫模機構(gòu)的設計 塑件在從模具上取下以前,還有一個從模具的成型零件上脫出的過程,使塑件從成型零件上脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。它包括以下幾個部分，脫模力的計算、推出機構(gòu)、復位機構(gòu)等的機構(gòu)形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機構(gòu)所需的強度、剛度或穩(wěn)性校核。在設計此機構(gòu)時，應遵守以下幾個原則： ① 推出機構(gòu)應盡量設置在動模一側(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 良好的塑件外殼； ⑤ 合模時的正確定位； 5. 1 脫模力的計算 注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，所以選擇此時作為臨界條件。 5. 2 推出機構(gòu)的設計 推出機構(gòu)一般包括推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、活動鑲塊及凹模推出機構(gòu)、多元綜合推出機構(gòu)等。考慮到本塑件的形狀較大，而且深度的拉開幅度很大，而推管推出機構(gòu)通常使用于有孔的圓形套類塑件，推件板推出機構(gòu)易使塑件產(chǎn)生變形且易產(chǎn)生毛刺。 一、推出機構(gòu)的選擇：選擇推桿推出機構(gòu) 推桿推出是一種最簡單常用的推出形式。推出元件制造簡便，更換容易，滑動阻力小，推出效果好。 推桿設計要點如下： 1、 推桿應設在塑件能承受較大力的部位，盡量使推出的塑件受力均勻，但不宜與型芯或鑲件距離過近，以免影響凸凹模的強度 2、 推桿直徑不宜過細，要有足夠的強度承受推力，一般取直徑2.5-12mm，對直徑在3mm以下的推桿宜用階梯式，即推桿下部加粗。 3、 推桿裝配后不應有軸向顫動，其端面應高出型腔或鑲件平面0.05-0.1mm 4、 塑件澆口處盡量不設推桿,以防該處內(nèi)應力大而碎裂 5、 推桿的布置應避開冷卻水道和側(cè)抽芯,以免推桿與抽芯機構(gòu)發(fā)生干擾.如果無法避開側(cè)抽芯,則應設置先復位機構(gòu). 根據(jù)塑件的分析和推桿的設計要點,選擇圓形推桿推出機構(gòu). （１） 圓形推桿直徑的確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，可得推桿直徑公式為： d=K(L2F/nE) 式中 d－推桿的最小直徑mm； k－安全系數(shù)，取k=1.5； L－推桿的長度，mm；（L＝138 mm） F－脫模力，N ； n－推桿數(shù)目；（ n＝45 ） E－鋼材的彈性模量，Mpa； K=1.5 E=2.06*100000Mpa F=1.92*10000 L=128 將已知代入式中可得 d=1.5*(1282*192*10000/12/206000) =1.5*2=3mm 其尺寸形狀如下: 圖 5-1 技術(shù)要求: 1、 材料T8A碳素工具鋼 2、 熱處理要求HRC≧50 3、 工作配合部分表面粗糙度Ra≤0.8μm （2）、推桿應力的校核 由《塑料模具設計手冊》公式5-58得 g=4Q/(n3.14d2)≤gs g—推桿應力(N/cm2) gs—推桿鋼材的屈服極限強度N/cm Q—脫模力（一般中碳鋼gs=32000N/cm2 合金結(jié)構(gòu)鋼gs=42000N/cm2） Q=19200 n=45 d=3 ∴g=4*19200/(45*3.14*0.5*0.5)=2174.0976≤gs ∴推桿應力強度足夠。 二、推出機構(gòu)的導向與復位 為了保證推出機構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，每次合模后推出機構(gòu)能回到原來的位置，需要設計推出機構(gòu)的導向與復位裝置。 一）、導向零件 推出機構(gòu)的導向零件，通常由推出導柱與推板導套所組成，其導向裝置見裝配圖。 二）、復位零件 用復位桿復位，采用圓形截面，設置四根復位位桿，位置設在推桿固定板的四周，以便推出機構(gòu)合模時復位平穩(wěn)，復位桿端面與所在的動模平齊。其尺寸和形狀如下： 圖7—2復位桿的尺寸圖 6 設計小結(jié) 經(jīng)過三周的時間，我終于完成了課程設計。在這短短的三周內(nèi)，我學到了很多東西，可以說是受益非淺。通過課程設計使我真正做到了理論聯(lián)系實際，基本上達到了課程設計的目的。在宋老師耐心、認真的指導下，我順利地完成了這次課程設計。 在此次課程設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模設計的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產(chǎn)制造等。其中模具結(jié)構(gòu)的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計，側(cè)面分型及抽芯機構(gòu)的設計，推出機構(gòu)的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次課程設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我以后從事模具方面的職業(yè)打下了良好的基礎。 由于我經(jīng)驗和知識水平有限，本次設計難免有錯誤和欠妥之處，懇請老師們批評指正。最后我誠摯的感謝老師們對我的教導。 致 謝 在畢業(yè)設計過程中，我尤其得到了宋老師很大的指導和幫助，在宋老師耐心、認真的指導下，我順利地完成了這次課程設計。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在設計研究過程中，同學們也給了我很多獨特的見解和幫助，使我有了很大的進步，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在此表示誠摯的、衷心的感謝。最后，再次對關心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝！ 參考文獻 [1] 申開智. 注塑模具設計與制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006 [2] 許發(fā)越. 模具標準應用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994 [3] 袁國定. 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