塑料配件的注塑模具設(shè)計(jì)及其充填模擬-滑塊抽芯注射模含NX三維及10張CAD圖帶模流,塑料配件,注塑,模具設(shè)計(jì),及其,充填,模擬,摹擬,滑塊抽芯,注射,nx,三維,10,cad,圖帶模流 SJ002-1 20XX 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 二級(jí)學(xué)院： 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 課題名稱 塑料配件充填模擬及其模具設(shè)計(jì) 課題類型 √畢業(yè)設(shè)計(jì)　 　　　　□畢業(yè)論文 課題內(nèi)容及其目標(biāo)(指標(biāo))要求 本課題主要內(nèi)容是查閱并掌握熱流道注射模原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，在充分分析本件結(jié)構(gòu)、成型工藝性等基礎(chǔ)上，獨(dú)立合理進(jìn)行本制件的三維造型設(shè)計(jì)及成型工藝分析后，完成本件充填流動(dòng)模擬分析，注射?？傮w與主要零件的設(shè)計(jì)，及典型零件制造工藝的編制，具體目標(biāo)要求： 1．產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 2．進(jìn)行課題調(diào)研，收集相關(guān)工程設(shè)計(jì)資料，按要求撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 3．完成與本課題或?qū)I(yè)相關(guān)的英文翻譯15000字符。 4．正確進(jìn)行塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析以及材料、注射成型工藝參數(shù)的選擇，完成三維造型及模流、工藝分析。 5．模具結(jié)構(gòu)合理，總裝圖紙1張，能準(zhǔn)確表達(dá)模具結(jié)構(gòu)，所有繪制、標(biāo)注均符合相應(yīng)規(guī)范。 6．塑料制件圖1張，主要模具零件圖不少于8張。由模具總裝圖拆畫(huà)零件圖A. 圖紙表達(dá)、標(biāo)注完整合理、標(biāo)準(zhǔn)。B.零件工藝性好。 7．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)敘述詳盡、內(nèi)容完整，表達(dá)準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，圖表、字體、文獻(xiàn)資料引用符合相應(yīng)規(guī)范。 進(jìn)程安排 第 1~2 周：課題調(diào)研，收集相關(guān)工程設(shè)計(jì)資料，翻譯英文資料。并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第 3~5 周：制件工藝分析及CAE分析。 第 6~13 周：模具方案論證、確定，模具總體裝配圖的設(shè)計(jì)。 第14~16周：主要成型零件的設(shè)計(jì)。 第 17 周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 第 18 周：答辯準(zhǔn)備。 指導(dǎo)教師： 20XX年2月 22 日 系 主 任： 20XX年 2 月 25 日 第7章 Moldflow的注塑模擬成型分析 7.1模型網(wǎng)格劃分及修復(fù) 為了進(jìn)行CAE分析，必須要對(duì)零件進(jìn)行網(wǎng)格序列化，通過(guò)在moldflow設(shè)置相關(guān)參數(shù)，然后導(dǎo)入模型的stl格式，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，一個(gè)好的質(zhì)量的網(wǎng)格，才能有合適的邊界條件。網(wǎng)格劃分好之后進(jìn)行網(wǎng)格修補(bǔ)，改善縱橫比等。 圖 1 制件在 Moldflow中的造型 圖 2 網(wǎng)格劃分參數(shù) 如上圖所示，網(wǎng)格三角形單元邊長(zhǎng)為 5.00mm。 在 Moldflow 中，對(duì)網(wǎng)格的參數(shù)進(jìn)行研究和分析，得到網(wǎng)格缺陷如下圖所示： 圖 3 網(wǎng)格診斷 如上圖所示，網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)中，自由邊、重合邊、梁?jiǎn)卧?、連通域等參數(shù)均沒(méi)有錯(cuò)誤，最大縱橫比也在20以下，滿足有限元軟件分析要求。 7.2澆注方案的選擇 根據(jù)塑件上的澆口痕跡以及老師指導(dǎo)意見(jiàn),確定使用側(cè)澆道的方式。澆口位置及流道系統(tǒng)如圖所示： 圖 4澆口位置及澆注系統(tǒng)方案 7.3 充填時(shí)間分析 充填的時(shí)候，塑料熔體沿著流道進(jìn)入模腔，設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)?個(gè)澆口的流道設(shè)計(jì)成相等的長(zhǎng)度，塑料熔體容易開(kāi)始注入到到達(dá)澆口的時(shí)間是相等的。進(jìn)入型腔之后，同時(shí)充填各個(gè)部分。如下圖所示，深藍(lán)色的部位是填充時(shí)間最短的區(qū)域，相反，紅色區(qū)域就是填充時(shí)間最長(zhǎng)的區(qū)域，也就是說(shuō)紅色區(qū)域是塑料熔體最遲到達(dá)的地方。不填充的區(qū)域講沒(méi)有任何顏色。下圖比較清楚地顯示了整個(gè)模腔的充填時(shí)間。 圖10-2 充填時(shí)間 從上圖分析可以得出，該模具型腔每一個(gè)部位都得到了塑料熔體的填充，填充的效果還是比較好的，這就表明塑料熔體的流向比較均勻，在最后填充的額部位，塑料熔體到達(dá)的時(shí)間都是相同的。 軟件分析塑料熔體的充填時(shí)間大約為4.107s。 7.4流動(dòng)前沿溫度分析 流動(dòng)前沿溫度是的是塑料熔體充填一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的中間流溫度，這個(gè)溫度是充填過(guò)程中流動(dòng)波前溫度的分布，它代表的是流道截面中心的溫度，通常情況下不會(huì)有太大的變化。熔接線首先形成的地方是在截面的中心，所以，如果流動(dòng)前沿的溫度高，熔接線強(qiáng)度一般都會(huì)高；若流動(dòng)波前溫度下降的趨勢(shì)比較快，接近于凝固溫度，那就會(huì)阻礙了后面塑料熔體再進(jìn)入這個(gè)區(qū)域，產(chǎn)生短射。 在壁厚較薄的地方，有可能會(huì)出現(xiàn)不能充填的情況，在軟件中，這個(gè)區(qū)域沒(méi)有溫度顯示。 分析的結(jié)果如下圖所示。 圖10-3 流動(dòng)前沿溫度 圖中的紅色區(qū)域表示流動(dòng)前沿溫度比較高，塑料熔體都可以充填這些區(qū)域。藍(lán)色區(qū)域表示這些部位流動(dòng)前沿溫度比較低，可能會(huì)發(fā)生塑料溶體凝固的現(xiàn)象，導(dǎo)致溶體停滯流動(dòng)或者流速過(guò)滿。 結(jié)果：流動(dòng)前沿溫度最高為231.7°，最低式229.9℃。 7.5 頂出時(shí)體積收縮率 頂出時(shí)的提及收縮率指的是堵料溶體最初進(jìn)入模具型腔之后的體積與熔體保壓冷卻成型以后的體積比。 體積收縮率的分析如下圖所示。 圖10-4 體積收縮率 從圖中的分析數(shù)據(jù)可以得出，頂出時(shí)的體積收縮率為9.945，越靠近流道末端，收縮率越小，藍(lán)色區(qū)域的收縮率最小。 7.6 鎖模力的分析 在注塑過(guò)程中，當(dāng)定模與動(dòng)模在注塑機(jī)的作用下合模，就會(huì)產(chǎn)生一定的鎖模力，鎖模力會(huì)隨著時(shí)間的變化 而發(fā)生變化。 鎖模力與注塑機(jī)的額定鎖模力相互緊密聯(lián)系，也與塑件在Z軸方向上面的投影面積、成型壓力存在一定的函數(shù)關(guān)系，軟件所模擬的結(jié)果一般不應(yīng)該超過(guò)近注塑機(jī)額定鎖模力的80%，以確保安全。 對(duì)模具進(jìn)行鎖模力分析的結(jié)果如下圖所示。 圖10-5 鎖模力xy圖 由上圖可以看出，鎖模力也隨著注塑機(jī)開(kāi)始注塑而發(fā)生變化，在塑料熔體進(jìn)入模具型腔后，鎖模力逐漸增加，大約完成一次塑件注塑周期之后，鎖模力達(dá)到最大，之后進(jìn)入壓力逐漸減小的階段。 結(jié)果：需要最大鎖模力約為100T。 7.7 凍結(jié)層因子分析 凍結(jié)層因子是取一個(gè)中間值，跟隨時(shí)間的變化，凍結(jié)層因子也隨之變化，從最小的取值一直到最大的取值。 凍結(jié)層因子其數(shù)值范圍在0-1之間，其理想狀態(tài)是在一個(gè)恒定的值，在充填的過(guò)程中，凍結(jié)層一般都應(yīng)該在恒定的厚度之間，使得每個(gè)部位流動(dòng)的連續(xù)均勻。 凍結(jié)層因子的分析結(jié)果如下圖所示。 圖10-6 凍結(jié)層因子 從圖上可看出塑件在30S時(shí)已經(jīng)凝固下來(lái)。 7.8 熔接痕分析 塑料熔體在不同的澆口進(jìn)入型腔之后，跟隨型腔的外形緩緩流動(dòng)，在流動(dòng)的過(guò)程中，例如熔體相遇的地方就有可能會(huì)出現(xiàn)熔接痕，類似熔體相遇的區(qū)域，出現(xiàn)熔接痕的概率就會(huì)越大。熔接痕是塑件結(jié)構(gòu)上的一種瑕疵或缺陷，尤其是一些對(duì)外觀要求比較高的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，更是一種致命的影響，嚴(yán)重影響著塑件的正常使用。 一般來(lái)說(shuō)，影響熔接痕的因素有很多，包括注塑工藝的參數(shù)（溫度、注射壓力、保壓壓力、注射速度和時(shí)間等）、模具的結(jié)構(gòu)（澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷料井、溫度控制系統(tǒng)、型腔型芯的表面粗糙度）等。 在Moldflow軟件中進(jìn)行模擬分析，可以看出熔接痕大概會(huì)出現(xiàn)的區(qū)域，如下圖所示。 圖10-7 熔接痕 7.9 變形量分析 變形量主要與材料的收縮率有關(guān)系，不同材料的收縮率都是不一樣的，收縮是注塑過(guò)程中塑料本身的一種變形屬性，這種收縮與模具結(jié)構(gòu)、澆口的位置等的因素沒(méi)有太大的聯(lián)系。通過(guò)軟件的分析，我們可以提前知道塑件在注塑成型后的變形狀況，但是這個(gè)情況只是接近，并不完全是這樣，需要對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行分析。 總變形量如下圖所示。 圖10-8 總變形量 從以上各圖可以得出總的變形量2.609mm，其余XYZ方向如圖以及其余模流分析報(bào)告與數(shù)據(jù)，均可以查看附件HTML動(dòng)態(tài)REPORT所示。 7.10 溫度、零件 在注塑充填完成后，塑件需要通過(guò)冷卻水道來(lái)降溫，通過(guò)一定時(shí)間后，冷卻至合適的溫度后才可以開(kāi)模和脫模，冷卻后的結(jié)果值如下圖所示。 圖10-9 溫度、零件 從上圖可以看出，塑件完成冷卻后的溫度在82.57度左右，人體可以接觸。冷卻效果非常好，證明水路的設(shè)計(jì)合理。 11 摘 要 本次設(shè)計(jì)的是塑料配件的注塑模具。所用材料是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的材料ABS。在設(shè)計(jì)中，分析塑件的工藝性。模具結(jié)構(gòu)可采用一模一腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用HTF 300×A型號(hào)，并對(duì)其相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。選用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。首先根據(jù)三維軟件設(shè)計(jì)出分型面，進(jìn)而設(shè)計(jì)出型腔、 型芯， 通過(guò)各種手冊(cè)選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的繪制，并且進(jìn)行澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等模具重要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)零部件進(jìn)行了計(jì)算和校核，在無(wú)誤的基礎(chǔ)上進(jìn)行了模具總裝，并利用 CAD 軟件繪制出總裝及各主要零件的二維工程圖，設(shè)計(jì)出一套塑料注塑模具 此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中查閱了大量的模具設(shè)計(jì)資料，通過(guò)塑料配件塑料模具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了塑料配件制作工藝上的突破，同原有的設(shè)計(jì)方法相比，模具的應(yīng)用不但提高了生產(chǎn)效率而且提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設(shè)計(jì)的思路和要求符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)潮流和未來(lái)的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：塑料配件；一模一腔；側(cè)澆口；冷卻系統(tǒng)；注塑模具 Abstract This?design?is?plastic?parts?injection?mold.?The?material?used?is?ABS?which?is?widely?used?at?present.?In?the?design,?the?technological?properties?of?plastic?parts?are?analyzed.?Mold?structure?can?be?used?for?one?mold?cavity,?side?gate?feed,?injection?machine?adopts?HTF?300?x?A?model,?and?check?the?relevant?data.?The?core?pulling?mechanism?of?slider?with?inclined?guide?pillar?is?selected.?Firstly,?the?parting?surface?is?designed?according?to?the?three-dimensional?software,?and?then?the?cavity?and?core?are?designed.?The?drawing?of?standard?die?base?is?selected?through?various?manuals,?and?the?important?structure?of?the?casting?system,?demoulding?mechanism?and?cooling?system?are?designed.?Finally,?the?relevant?parts?in?the?design?process?are?calculated?and?checked,?and?the?die?assembly?is?carried?out?on?the?basis?of?correctness.?The?two-dimensional?engineering?drawings?of?the?assembly?and?the?main?parts?are?drawn?by?CAD?software,?and?a?set?of?plastic?injection?mould?is?designed. The?design?process?consulted?a?large?number?of?mold?design?information,?through?the?design?and?application?of?plastic?parts?plastic?mold,?achieved?a?breakthrough?in?the?production?process?of?plastic?parts.?Compared?with?the?original?design?method,?the?application?of?the?mold?not?only?improves?the?production?efficiency?but?also?improves?the?product?quality.?The?idea?and?requirements?of?the?overall?design?of?the?mold?conform?to?the?modern?design?trend?and?future?development.?Direction. Key?words:?plastic?parts;?one?mold,?one?cavity;?side?gate;?cooling?system;?injection?mold. 目錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1前言 1 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1.2.1國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 3 2 塑件結(jié)構(gòu)分析 4 2.1 塑件材料的選擇及成型性能分析 5 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 5 2.2.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.2.2 塑件尺寸及精度 6 2.2.3 塑件表面粗糙度 6 2.3 計(jì)算塑件的體積、質(zhì)量 6 3 塑件成型方案設(shè)計(jì) 8 3.1 分型面選擇 8 3.2 型腔數(shù)的確定 8 3.3 型腔布局 9 3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇 9 3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.5.1型腔設(shè)計(jì) 10 3.5.2型芯設(shè)計(jì) 11 3.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 3.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則： 12 3.6.2推桿和扁頂桿推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.6.3 脫模力的計(jì)算 13 3.7 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.8 排氣及引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 3.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 3.10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì) 18 3.10.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型 18 3.10.2側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 20 3.11模架選用 22 3.12 注塑模具的工作原理 23 4 模具零件設(shè)計(jì) 25 4.1 模具成型零件尺寸計(jì)算 25 4.2模具強(qiáng)度與剛度校核 25 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 4.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 26 4.3.2分主流道的設(shè)計(jì) 27 4.3.3澆口的設(shè)計(jì) 27 4.4模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 5 注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 29 5.1 相關(guān)參數(shù) 29 5.2最大注塑量校核 30 5.3 鎖模力校核 31 5.4 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 31 5.5 開(kāi)模行程校核 32 第6章 模具材料的選用 33 6．1 成型零件材料選用 33 6．2 注射模用鋼種 33 第7章 Moldflow的注塑模擬成型分析 34 7.1模型網(wǎng)格劃分及修復(fù) 34 7.2澆注方案的選擇 36 7.3 充填時(shí)間分析 37 7.4流動(dòng)前沿溫度分析 38 7.5 頂出時(shí)體積收縮率 39 7.6 鎖模力的分析 40 7.7 凍結(jié)層因子分析 41 7.8 熔接痕分析 42 7.9 變形量分析 43 7.10 溫度、零件 44 總結(jié) 47 致謝 48 參考文獻(xiàn) 49 V 1 緒論 1.1前言 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。 對(duì)模具的全面要求是：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公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)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(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各同向性、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(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模的過(guò)程和取制件過(guò)程中的手工勞動(dòng)，為此常采用自動(dòng)開(kāi)合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)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(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)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(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)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(duì)模具也提出了越來(lái)越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來(lái)我國(guó)的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。機(jī)密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進(jìn)展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開(kāi)始推廣，有些單位還采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外用于注塑模具方面的先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾種： a. 熱流道技術(shù) 它是通過(guò)加熱的辦法來(lái)保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴出口到澆口的整個(gè)流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和保持熔融，停機(jī)后一般不需要打開(kāi)流道取出凝料，再開(kāi)機(jī)時(shí)只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機(jī)殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機(jī)芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個(gè)典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE）;（3）溫度控制器；（4）輔助零件。 b. 氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入準(zhǔn)確計(jì)量的塑料熔體，在通過(guò)特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進(jìn)，推動(dòng)熔體充滿型腔并對(duì)熔體進(jìn)行保壓，當(dāng)氣體的壓力、注射時(shí)間合適的時(shí)候，則塑料會(huì)被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個(gè)中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開(kāi)模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融塑料的時(shí)間與充入氣體時(shí)間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問(wèn)題；簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計(jì)，減少模具的重量，減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時(shí)間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個(gè)階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時(shí)間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 c. 共注射成形技術(shù) 它是使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上注射系統(tǒng)的注塑機(jī)，將不同品種或者不同色澤的塑料同時(shí)或者先后注射進(jìn)入同一模具內(nèi)的成形方法。國(guó)內(nèi)使用的多為雙色注塑機(jī)。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時(shí)，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度[1]。 在制造方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用上了一個(gè)新臺(tái)階，一些企業(yè)引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行分析。近年來(lái)我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料膜CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等。 1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應(yīng)用針對(duì)各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場(chǎng)多樣化和個(gè)性化，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期[21]。這些是未來(lái)5～20年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： a. 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。 b. 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。 c. 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。 d. 開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。 e. 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 f. 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 2 塑件結(jié)構(gòu)分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。 本設(shè)計(jì)課題-塑料配件如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求高。 塑料配件二維圖 塑料配件三維立體圖 2.1 塑件材料的選擇及成型性能分析 設(shè)計(jì)中選擇的塑料配件材料為ABS，ABS無(wú)毒，無(wú)氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，不透明，密度為1.05。ABS價(jià)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。 塑件材料成型性能如下： 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(jìn)行干燥處理；ABS在升溫時(shí)黏度增高，黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用側(cè)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(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響及小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在6080。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 2.2.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）、脫模斜度 脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過(guò)小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過(guò)大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1。 （2）、塑件的壁厚 選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。本產(chǎn)品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2左右。 （3）、塑件的圓角 為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過(guò)程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過(guò)度。在無(wú)特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。 （4）、孔 由于型芯對(duì)熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。 2.2.2 塑件尺寸及精度 根據(jù)我國(guó)目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求，本產(chǎn)品采用MT6級(jí)精度。 2.2.3 塑件表面粗糙度 塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。本次產(chǎn)品表面粗糙度為外表面Ra0.2，內(nèi)表面Ra0.8~1.6。 2.3 計(jì)算塑件的體積、質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測(cè)量，在三維軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測(cè)得塑件的體積406.19，因ABS的密度為1.05，即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為426.5。 實(shí)測(cè)塑件體積 3 塑件成型方案設(shè)計(jì) 3.1 分型面選擇 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。 選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿和扁頂桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。 分型面的選擇 3.2 型腔數(shù)的確定 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)塑料配件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量大，塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模一腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。 3.3 型腔布局 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)使型腔每個(gè)區(qū)域都通過(guò)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型腔,使塑件內(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，以求達(dá)到良好的澆注質(zhì)量。型腔布局由圖所示。 型腔布局方式 3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇 本設(shè)計(jì)中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分： 1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道 5－澆口 6－型腔 7－冷料穴 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： a)、塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。 b)、模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。 c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。 d)、塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。 e)、冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施[6]。 3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。 3.5.1型腔設(shè)計(jì) 型腔是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，本設(shè)計(jì)中采用整體式型腔，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來(lái)的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過(guò)模具加工起來(lái)比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。 型腔三維零件圖 型腔二維零件圖 3.5.2型芯設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，深度不大，經(jīng)過(guò)對(duì)塑件實(shí)體的研究，采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護(hù)型芯與動(dòng)模板的配合可采用。 型芯三維零件圖 型芯二維零件圖 3.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件從模具上取下以前還有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推桿和扁頂桿，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。 3.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則： （1）使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）； （2）推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； （3）推桿和扁頂桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂； （4）推桿和扁頂桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠，在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形； （5）推桿和扁頂桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 本設(shè)計(jì)中采用推桿和扁頂桿推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模。 3.6.2推桿和扁頂桿推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用臺(tái)肩形式的圓形截面推桿和扁頂桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)推桿和扁頂桿與回針鎖定，回針運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)推桿和扁頂桿運(yùn)動(dòng)?；蒯樁似矫娌粦?yīng)有軸向竄動(dòng)。定模板與推桿和扁頂桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。 推桿和扁頂桿推出機(jī)構(gòu) 3.6.3 脫模力的計(jì)算 脫模力的產(chǎn)生范圍： ①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。 ②不帶通孔殼體類塑件，脫模時(shí)要克服大氣壓力 。 ③機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的磨擦阻力。 ④塑件與模具之間的粘附力。 初始脫模力，開(kāi)始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。 相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計(jì)算脫模力時(shí)，一般計(jì)算初始脫模力。 脫模力的影響因素： a． 脫模力與塑件壁厚，型芯長(zhǎng)度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān)，各項(xiàng)值越大，則脫模力越大。 b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。 c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。 d． 排除大氣壓力和塑件對(duì)型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動(dòng)脫落。 本設(shè)計(jì)主要計(jì)算由型芯包緊力形成的脫模阻力。當(dāng)開(kāi)始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿和扁頂桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算，亦即無(wú)視脫模斜度（a=0） Q=8t·E·S·l·f/(1-m)(1+f) （kN） 式中，Q—脫模最大阻力（kN） t—塑件的平均壁厚（cm） E—塑料的彈性模量（N/） S—塑料毛坯成型收縮率（mm/mm） l—包容凸模長(zhǎng)度（cm） f—塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m—泊松比，一般取0.38~0.49 查表得，S=0.005，E=1.8×10N/cm 已知，t0.12cm，l=4.5cm，f=0.28 Q=8×0.12×1.8×10×0.005×4.0×0.28/(1-0.43)(1+0.28) =1.32kN ---摩擦阻力（N） ---摩擦系數(shù)，一般取0.15～1.0，本設(shè)計(jì)取0.5 ---因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力（N） ---塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取8～12MPa,本設(shè)計(jì)取10MPa ---塑件包緊型芯的側(cè)面積（㎜2） 3.7 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開(kāi)合模時(shí)，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。 1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) （1） 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(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。 （2） 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要2-4個(gè)導(dǎo)柱。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時(shí)，則用兩個(gè)直徑不同的導(dǎo)柱，或用兩個(gè)直徑相同，但錯(cuò)開(kāi)位置的導(dǎo)柱。 （3） 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。 （4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽 （5） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行 （6） 合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進(jìn)入模腔，損壞成型零件。 2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) （1） 有單節(jié)與臺(tái)階式之分 （2） 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面6…8mm （3） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分 （4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 （5） 其表面應(yīng)熱處理，以保證耐磨。 3. 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔 （1） 無(wú)導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，直接開(kāi)在模板上，模板較厚時(shí)，導(dǎo)向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。 （2） 導(dǎo)套有套筒式`臺(tái)階式`凸臺(tái)式 （3） 為了導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套孔，在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角r。 一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動(dòng)模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對(duì)合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用. 3.8 排氣及引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在塑料熔體充模過(guò)程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過(guò)熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣，利用推桿和扁頂桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣等。 由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。 3.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 對(duì)于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設(shè)計(jì)中的ABS，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響如下： 注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對(duì)于任一個(gè)塑料制品，模具溫度波動(dòng)過(guò)大都是不利的。過(guò)高的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長(zhǎng)冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下降。過(guò)低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。 模具冷卻水路圖 冷卻計(jì)算：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具應(yīng)除去的總熱量Q，可以用參考文獻(xiàn)中的公式計(jì)算： Q=W1 × a 　　　　 式中 W1—單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料的重量g a—克塑料的熱容量(J/g) 經(jīng)計(jì)算：Q=225×1．1÷1．6×130≈20109J 則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計(jì)算： 　　　　 式中 W—通過(guò)模具冷卻水的重量(g/h) T3—出水溫度℃ T4—入水溫度℃ K—熱傳導(dǎo)系數(shù)； 經(jīng)計(jì)算 W≈378．997 g/h 由下式可以計(jì)算出冷卻水道的直徑： 　　　 式中 —冷卻液容重kg/cm3 =0．001 kg/cm3， L —冷卻水道長(zhǎng)度cm L=1080cm d—冷卻水道直徑cm 經(jīng)計(jì)算d≈11.138 cm，取12mm 3.10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì) 3.10.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型 一般指的模具的行位機(jī)構(gòu)，即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作來(lái)拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機(jī)構(gòu)。 下圖列出模具的常用行位結(jié)構(gòu)。 從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂） 從動(dòng)力來(lái)分，為機(jī)動(dòng)側(cè)向行位機(jī)構(gòu)和液壓（氣壓）側(cè)向行位機(jī)構(gòu) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型 1.滑塊的設(shè)計(jì) 滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種?；瑝K材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 2.導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8。滑塊的滑動(dòng)配合長(zhǎng)度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長(zhǎng)度的2/3，導(dǎo)滑槽材料通常用45鋼制造，調(diào)質(zhì)至HRC 28～HRC32。 3.滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導(dǎo)向作用。 4. 楔緊塊設(shè)計(jì) 楔緊角β應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角α大2°～3°?，F(xiàn)采用楔緊塊和模架一體設(shè)計(jì)。 5.斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。 1）斜導(dǎo)柱在定模上、滑塊在動(dòng)模上的結(jié)構(gòu) A、設(shè)計(jì)時(shí)必須注意，滑塊與推桿在合模復(fù)位過(guò)程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動(dòng)側(cè)向型芯與推桿相碰撞，造成活動(dòng)側(cè)向型芯或推桿損壞。 B、如果發(fā)生干涉，常用的先復(fù)位附加裝置有彈簧先復(fù)位、楔形滑塊先復(fù)位、擺桿先復(fù)位等多種形式。 2）斜導(dǎo)柱在動(dòng)模上、滑塊在定模上的結(jié)構(gòu) 3）斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模上 4）斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模上 3.10.2側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 1.抽芯距S 型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動(dòng)的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見(jiàn)，實(shí)際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大2～3mm，即 S = S′+（2～3）mm 本次設(shè)計(jì)中S′=5mm，所以S=5+5≈10mm。 為保證更安全距離設(shè)計(jì)S=10MM 2.斜導(dǎo)柱傾斜角 導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開(kāi)模行程和斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度，而且對(duì)斜導(dǎo)柱的受力狀況有著重要影響。決定傾斜角大小時(shí)，應(yīng)從抽芯距、開(kāi)模行程和斜導(dǎo)柱受力幾個(gè)方面綜合考慮。實(shí)際生產(chǎn)中，一般取=10°～22°。 本次設(shè)計(jì)取=10°。 3.斜導(dǎo)柱直徑d 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算公式為 式中：——斜導(dǎo)柱直徑，mm； ——脫模力，N； ——側(cè)型芯滑塊受的脫模力作業(yè)線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板的距離，mm； ——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa； ——斜導(dǎo)柱傾斜角。 本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下： =7.26mm 取d為8mm。 4.斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度 斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度計(jì)算公式為 （5～10）mm 式中：——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm； ——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，mm； ——斜導(dǎo)柱傾斜角； ——斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm； ——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm； ——抽芯距，mm。 本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下： （5～10）mm=139mm 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 3.11模架選用 根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： CI型模架圖 CI型模具定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用動(dòng)模板、墊板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過(guò)考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。 把型腔排列成一模一腔可得長(zhǎng)為480mm，寬為260mm， 模架的長(zhǎng)L=480+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚650mm 模架的寬W=260+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚450mm 根據(jù)制品的尺寸，在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后，還需要考慮其它螺絲導(dǎo)柱等零件對(duì)模架尺寸的影響，在設(shè)計(jì)中避免干涉。 綜合考慮本設(shè)計(jì)選用WL=450x650的模架。塑件的高度為110mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件 所伸入高度加20-40mm。 綜合考慮強(qiáng)度要求，定模板厚度取140mm, 動(dòng)模板的厚度取140mm。考慮推桿和扁頂桿的頂出行程要求，支撐板取140mm以滿足頂出要求。 綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為：CI-4565-A140-B140-C140。 3.12 注塑模具的工作原理 工作原理： 當(dāng)模具型腔填充完后，動(dòng)模部分在注塑機(jī)動(dòng)模鎖模板的帶動(dòng)下向后移動(dòng)，從而模具從分型面Ⅰ打開(kāi)，同時(shí)，滑塊在斜導(dǎo)柱和彈簧的推動(dòng)下向后移動(dòng)，完成側(cè)孔抽芯，當(dāng)注塑機(jī)動(dòng)模移動(dòng)到一定位置時(shí)停止移動(dòng)，注塑機(jī)頂棍通過(guò)下模板頂棍孔，推動(dòng)頂針墊板，帶動(dòng)頂針，從而推動(dòng)產(chǎn)品將產(chǎn)品從型芯上推出，產(chǎn)品脫離模具后，動(dòng)模鎖模板帶動(dòng)動(dòng)模部分向前移動(dòng)，移動(dòng)到一定位置時(shí)，斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊向前移動(dòng)，滑塊又回到開(kāi)模前位置，讓動(dòng)模與定模又配合在一起進(jìn)行下一次填充。 注塑模裝配二維圖 4 模具零件設(shè)計(jì) 4.1 模具成型零件尺寸計(jì)算 塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級(jí)作為模具制造公差。在此取IT8級(jí)，型芯工作尺寸公差取IT7級(jí)。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見(jiàn)圖紙。 　本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這ABS的成型收縮率為1.005，模具的制造公差取δz =Δ/3。因本設(shè)計(jì)塑件的尺寸精度為MT3，即 =0.6 mm。 如表4-2 表4-2 型腔型芯工作尺寸的計(jì)算 類別 塑件基本尺寸 計(jì)算公式 模具尺寸 型腔尺寸計(jì)算 Hm Hs =79 Hm=(Hs+Hs. -2/3Δ)0+δz Lm Ls =381 Lm=(Ls+Ls. -3/4Δ)0+δz 型芯尺寸 Lm Ls =64 Lm=(Ls+Ls. +3/4Δ)0-δz 4.2模具強(qiáng)度與剛度校核 為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強(qiáng)度，也要校核模具局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。 整體性強(qiáng)度主要針對(duì)型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個(gè)方面，實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整。校核時(shí)應(yīng)從強(qiáng)度與彎曲兩個(gè)方面分別計(jì)算，選取較大的尺寸。 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部分開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。 （1）、主流道的尺寸 設(shè)計(jì)中選用的注射機(jī)為HTF 300×A，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為11，依此主流道各具體尺寸設(shè)計(jì)如下： 主流道與澆口套 （2）、主流道襯套的形式 選用如下圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。 （3）、定位環(huán)的固定采用2個(gè)M6的螺絲直接鎖附固定。 澆口襯套固定形式 4.3.2分主流道的設(shè)計(jì) 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(dòng)通道，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中塑件為一模一腔,且采用側(cè)澆口，流道布局如下圖。 流道布局 4.3.3澆口的設(shè)計(jì) 澆口又叫進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個(gè)功能：一是對(duì)塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個(gè)是當(dāng)注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會(huì)倒流。本次設(shè)計(jì)澆口形式選擇為：側(cè)澆口。 澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1. 熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端； 3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料； 4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。 2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體。 由于本設(shè)計(jì)中塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。澆口于端面底位置，成型后將其切除，位置隱蔽而不影響外觀。 4.4模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，模具設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計(jì)參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長(zhǎng)度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動(dòng)速率與熱傳性質(zhì)。 冷卻管路的位置與尺寸 　　塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在型芯塊與型腔塊內(nèi)，設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應(yīng)維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取12mm。 5 注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 注射成型工藝過(guò)程分析 如圖所示從料頭把樹(shù)脂擠入料筒中，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將熔體輸送至機(jī)筒的前端。在那個(gè)過(guò)程中，在加熱器的作用下加熱使機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂材料受熱，在螺桿的剪切應(yīng)力作用下使樹(shù)脂成為熔融狀態(tài)，將相當(dāng)于成型品及主流道，分流道的熔融樹(shù)脂滯留于機(jī)筒的前端（稱之為計(jì)量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當(dāng)熔融樹(shù)脂在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，須控制螺桿的移動(dòng)速度（射出速度），并在樹(shù)脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進(jìn)行控制。當(dāng)螺桿位置，注射壓力達(dá)到一定值時(shí)可以將速度控制切換成壓力控制。 5.1 相關(guān)參數(shù) 由于采用一模一腔，需要至少注射量為13.6g，流道水口廢料2.3g，總注塑量15.9g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為HTF 300×A。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 型號(hào) 單位 300×A 300×B 300×C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 60 65 70 理論注射容量 cm3 727 853 989 注射重量PS g 662 776 900 注射壓力 Mpa 213 182 157 注射行程 mm 257 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~160 料筒加熱功率 KW 17.25 鎖模力 KN 3000 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 660×660 允許最大模具厚度 mm 660 允許最小模具厚度 mm 250 移模行程 mm 660 移模開(kāi)距(最大) mm 1260 液壓頂出行程 mm 160 液壓頂出力 KN 62 液壓頂出桿數(shù)量 PC 13 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 30 油箱容積 l 580 機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高) m 6.9×2.0×2.4 機(jī)器重量 t 11.5 最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬) mm 460×460 表<1> HTF 300×A注塑機(jī)參數(shù) 5.2最大注塑量校核 模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為： 式中 --型腔數(shù)量 --單個(gè)塑件的重量 --澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 本設(shè)計(jì)中：n=1 426.5g =3 g M=1X426.5+3=429.5 g 注塑機(jī)額定注塑量為m=662g， 662x80%>429.5, 注射量符合要求。 5.3 鎖模力校核 注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。 式中 n --型腔數(shù)目 --單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 --澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=1 =28155.53 = 300 =28155.53 +300=28455.53 注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即： （）P < F 式中： P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa） F—注射機(jī)額定鎖模力（N） 其它意義同上 根據(jù)工具書(shū)查得，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP （）P=28455.53 x30x1.1x0.001=939.03249 KN<3000KN 鎖模力符合要求 5.4 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 （1）、模具長(zhǎng)寬尺寸 模具長(zhǎng)寬尺度必須小于注塑機(jī)拉桿間距,本設(shè)計(jì)選用機(jī)臺(tái)拉桿間距為660×660模具長(zhǎng)寬為550x650，經(jīng)核算機(jī)臺(tái)選用合適。 （2）、模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式 式中 --注射機(jī)允許的最大模厚 --注射機(jī)允許的最小模厚 本設(shè)計(jì)中模具厚度為491mm 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