洗衣機把手注塑模具設計-滑塊抽芯塑料注射模含NX三維及11張CAD圖,洗衣機,把手,注塑,模具設計,滑塊抽芯,塑料,注射,nx,三維,11,十一,cad
摘 要
根據(jù)塑料洗衣機把手制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模兩腔，側(cè)澆口進料，注射機采用海天80W1×B型號，設置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設計。
關鍵詞：洗衣機把手；一模兩；側(cè)澆口；注射機；注塑模具。
Abstract
According to the requirements of handle products of plastic washing machine, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as workability and dimensional accuracy, and consider the size of plastic parts. This mold adopts a mold two cavity, the side gate feed, the injection machine adopts Haitian 80W1 X B model, sets the cooling system, CAD and UG draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, choose the reasonable processing method of the mold. Attached is an instruction book, which systematically uses simple words, simple sketches and calculations to analyze plastic parts, so as to make a reasonable design of injection moulds.
Key words: washing machine handle; one mold two; side gate; injection machine; injection mold.
目 錄
摘 要 I
Abstract II
引言 1
第1章 塑件分析 3
1.1 塑件圖 3
1.2 塑件的材料選擇 3
1.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 3
1.3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設計 3
1.3.2 塑件尺寸及精度 4
1.3.3 塑件表面粗糙度 4
1.4 計算塑件的體積、質(zhì)量 4
第2章 塑件成型方案設計 5
2.1 分型面選擇 5
2.2 型腔數(shù)的確定 5
2.3 型腔布局 5
2.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇 6
2.4.1澆注系統(tǒng)組成 6
2.4.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 6
2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設計 8
2.5.1型腔設計 8
2.5.2型芯設計 9
2.5.3 凹模寬度尺寸的計算 9
2.5.4 凹模長度尺寸的計算 10
2.5.5 凹模高度尺寸的計算 10
2.5.6 凸模寬度尺寸的計算 10
2.5.7 凸模長度的計算 10
3.7.8 凸模高度尺寸的計算 11
2.6 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型設計 11
2.6.1側(cè)抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 11
2.6.2斜滑桿斜抽芯機構(gòu)設計 12
2.7 脫模機構(gòu)的設計 13
2.7.1 脫模機構(gòu)的選擇 13
2.7.2推桿推出機構(gòu)設計 13
2.8 導向與定位機構(gòu)設計 15
2.9 排氣及引氣系統(tǒng)的設計 17
2.10溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 17
2.11模架的選擇 19
第3章 模具零件設計 21
3.1 模具成型零件尺寸計算 21
3.2模具強度與剛度校核 21
3.3脫模力的計算 22
3.4澆注系統(tǒng)的設計 23
3.4.1 主流道的設計 23
3.4.2分主流道的設計 24
3.4.3澆口的設計 25
3.4.4拉料桿的設計 25
3.4.5冷料井的設計 25
3.5模具冷卻系統(tǒng)的設計 25
第4章 注射機的選用及相關參數(shù)的校核 27
4.1 注射成型工藝過程分析 27
4.2 注射機的選擇和校核 27
4.2.1注射量的校核 28
4.2.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 29
4.2.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 29
總結(jié) 32
致謝 33
參考文獻 34
IV
引言
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產(chǎn)品設計、模具設計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。
采用CAE技術，可以完全代替試模，CAE技術提供了從制品設計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術經(jīng)濟意義[3]。
第1章 塑件分析
1.1 塑件圖
在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
本設計課題-洗衣機把手如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
洗衣機把手三維立體圖
1.2 塑件的材料選擇
設計中所選擇的洗衣機把手材料為ABS。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、應用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。
ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，不透明，密度為1.05g/cm3。
1.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析
1.3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設計
（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。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。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
選擇壁厚時應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，周邊和底部壁厚為5~7左右。
（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，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)圓角半徑應是壁厚的0.5倍。
1.3.2 塑件尺寸及精度
根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT5級精度。
1.3.3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。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為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。
1.4 計算塑件的體積、質(zhì)量
本次設計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的體積75.8，因ABS的密度為1.05，即可以得出該塑件制品的體積為質(zhì)量約為79.6。
第2章 塑件成型方案設計
2.1 分型面選擇
將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們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分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個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，應從以下幾個方面考慮：
1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開模后留在動模上；
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，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側(cè)。
分型面的選擇
2.2 型腔數(shù)的確定
因為本設計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進行加工生產(chǎn)。
2.3 型腔布局
型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使型腔每個區(qū)域都通過澆注系統(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，同時采用平衡流道，以求達到良好的澆注質(zhì)量。型腔布局由圖所示。
型腔布局方式
2.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇
本設計中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。
2.4.1澆注系統(tǒng)組成
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分：
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
2.4.2 確定澆注系統(tǒng)的原則
1）在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：
a)、塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應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)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模單腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。
c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。
d)、塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。
e)、冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施[6]。
噴嘴前段孔徑d0=3mm
噴嘴圓弧半徑R0=10mm
主流道與噴嘴結(jié)構(gòu)：接觸處多做成半球形的凹坑，凹坑球半徑R2應比噴嘴球頭半徑R1大l～2mm。
主流道小端直徑：應比注塑機噴出孔直徑約大0.5～l mm 常取。d=3.5mm
主流道大端直徑：應比分流道深度大15mm以上，錐角一般取1O一6O。
由經(jīng)驗公式：
所以澆注系統(tǒng)的基本尺寸為：
d=3.5mm，D=10mm，L=97mm，H=5mm， =1°，R=16mm
2）分流道的長度
根據(jù)型腔的結(jié)構(gòu)設計，分流道長度適中。
3）分流道的當量直徑
流過一級分流道塑料的質(zhì)量
m=ρV塑=15.82g<200g
但該塑件壁厚在1mm~3mm之間，按經(jīng)驗曲線查得D’=4.7,再根據(jù)單向分流道長度28mm，再查得修正系數(shù)fL=1.05，則分流道直徑經(jīng)修正后為
D=D’fL=5.935≈6mm
4）分流道的截面形狀
本設計采用圓形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體熱量散失、流動阻力均不大。
5）主流道剪切速率校核
因為該副模具是一模二腔，塑料件體積不是很大，采用點澆口要進行主流道和分流道的剪切速率校核。經(jīng)驗：主流道 、分流道 、點澆口，其它澆口
2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設計
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計是注射模具的重要部分。
2.5.1型腔設計
本設計中采用嵌入式型腔，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會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，并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。
型腔3D圖
2.5.2型芯設計
本設計中零件結(jié)構(gòu)較為簡單，深度不大，經(jīng)過對塑件實體的研究，塑件采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護型芯與動模板的配合可采用。
型芯3D圖
2.5.3 凹模寬度尺寸的計算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：LS1=53.82±0.05=54.090.70MM,相應的塑件制造公差，
LM1=[(1хSCP)+LS1+X1ХP1]00.22=[(1Х0.005)+52.82+0.6Х0.7]00.22=54.0900.22mm
式中，是塑件的平均收縮率，PA66的收縮率為1%~2%,所以平均收縮率；、是系數(shù)， 一般在0.5~0.8之間，此處??；分別是塑件上相應尺寸的公差（下同）；是塑件上相應尺寸制造公差對于中小型零件?。ㄏ峦?。
2.5.4 凹模長度尺寸的計算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：LS1=100±0.05=100.5.20MM，相應的塑件制造公差Δ3=1.2MM
LM1=[(1+SCP)+LS1+X3ХP1]00.2=[(1+0.005)+100+0.5х1.2]00.2=100.500.2MM
式中，是系數(shù)，一般在0.5~0.8之間，此處取。
2.5.5 凹模高度尺寸的計算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：HS1=18.8±0.05=18.894-0.040MM，相應的塑件制造公差0.1mm
HM1=[(1+SCP) +HS1+X1ХP1]=[(1+0.005)+18+0.7х0.4]00.067=18.89400.067MM
式中，是系數(shù)，一般在0.5~0.7之間，此處取。
2.5.6 凸模寬度尺寸的計算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：LS=55.2±0.05=55.4700.7MM，相應的塑件制造公差0.7mm
LM=[(1+SCP) +LS+XХP]= [(1+0.005) +55.2+0.6х0.7]0.1170 =55.47.1170 MM
式中，是系數(shù)，一般在0.5~0.7之間，此處取。
2.5.7 凸模長度的計算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換LS=120±0.05=120.601.02MM：，相應的塑件制造公差1.02mm
LM=[(1+SCP)+LS+XХP]= [(1+0.005)+120+0.65х1.02]-0.170 =120.60.170 MM
式中，是系數(shù)，知一般在0.5~0.7之間，此處取。
3.7.8 凸模高度尺寸的計算
塑件尺寸的轉(zhuǎn)換HS=11.8±0.02=11.860O.4MM，相應的塑件制造公差o.4mm
HM=[(1+SCP)+H S+XХP]= [(1+0.005)+11.8+0.6х0.4]-0.170 =11.86.0670 MM
式中，是系數(shù)，可知一般在0.5~0.7之間，此處取。
2.6 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型設計
2.6.1側(cè)抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式
斜導柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。
1）斜導柱在定模上、滑塊在動模上的結(jié)構(gòu)
A、設計時必須注意，滑塊與推桿在合模復位過程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復位先于推桿的復位致使活動側(cè)向型芯與推桿相碰撞，造成活動側(cè)向型芯或推桿損壞。
B、如果發(fā)生干涉，常用的先復位附加裝置有彈簧先復位、楔形滑塊先復位、擺桿先復位等多種形式。
2）斜導柱在動模上、滑塊在定模上的結(jié)構(gòu)
3）斜導柱和滑塊同在定模上
4）斜導柱和滑塊同在動模上
側(cè)抽芯機構(gòu)的抽芯距如下：
型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見，實際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大于1～3mm，即 S = S′+（1～3）mm
本次設計中S′=10mm，所以S 取12mm符合要求。
7、抽芯力：
將塑料制品從包緊的側(cè)型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。
抽芯力F=PA(f *cosα+sinα)
p---塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，通常取8~12Mpa;
A---塑料制品包緊型芯的側(cè)面積，
f---磨擦系數(shù)，取0.1~0.2 α---脫模斜度，一般就是幾度而已。
F---單位為N
F=10x300x0.1x1=300N
側(cè)滑塊抽芯斜滑桿斜抽芯機構(gòu)
2.6.2斜滑桿斜抽芯機構(gòu)設計
斜滑桿側(cè)向抽芯的特點是利用推力驅(qū)動斜滑桿斜向運動，由斜滑桿完成側(cè)向抽芯動作。適用于制品具有側(cè)孔或較淺側(cè)凹、型面積較大的場合，一般分為外側(cè)抽芯和內(nèi)側(cè)抽芯兩種。因本設計產(chǎn)品側(cè)壁有一斜孔，因此適用斜滑桿斜抽芯機構(gòu)。
2.7 脫模機構(gòu)的設計
塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構(gòu)的導向和復位部件等組成。
2.7.1 脫模機構(gòu)的選擇
脫模機構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu)，機動推出機構(gòu)，液壓和氣動推出機構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構(gòu)、套管推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、推塊推出機構(gòu)、利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機構(gòu)等。
脫模機構(gòu)的選用原則：
（1）使塑件脫模時不發(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）推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產(chǎn)生彈性變形；
（5）推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；
本設計中采用推桿推出機構(gòu)使塑料制件順利脫模。
2.7.2推桿推出機構(gòu)設計
（1）、推桿布置
該塑件采用了5mm 推桿，其分布情況如圖所示，這些推桿均勻的分布在產(chǎn)品邊緣處，使制品所受的推出力均衡。
推桿布置
（2）、推桿的設計[7]
本設計中采用臺肩形式的圓形截面推桿，設計時推桿的直徑根據(jù)不同的設置部位選用不同的直徑。推桿端平面不應有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為，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。
（3）、脫模力的計算
（1）主型芯脫模力 因為=11>10，所以此處視為矩形塑件，根據(jù)參考文獻[1]式4-26脫模力為
+0.1A
=+0.1×3.14×502
=3771.6N
式中 E——塑料的拉伸彈性模量（MPa）；
S——塑料成型的平均收縮率（%）；
t——塑件的壁厚（mm）；
L——被包型芯長度；
μ——塑件的泊松比；
ψ——脫模斜度（°）；
f——塑料與鋼材之間的摩擦因素；
r——型芯的平均半徑（mm）；
A——塑件在開模方向垂直的平面上的投影面積（mm2）；
K2——由f和ψ決定的無因次數(shù)，K2=1+fsinψcosψ。
（4）、脫模方式的確定
1）采用推桿推出
（1）推出面積 設6mm的圓推桿設置3根，設4mm的圓推桿設置2根，那么推出面積為
（2）推桿推出應力 根據(jù)資料選取許用應力[]=8MPa；
通過上述計算，應力滿足要求，為安全起見，在此采用推桿推出。
2.8 導向與定位機構(gòu)設計
導向機構(gòu)的作用：保證模具在進行開合模時，保證公母模之間一定的方向和位置。導向零件承受一定的側(cè)向力，起了導向和定位的作用,導向機構(gòu)零件包括導柱和導套等。
1. 導向結(jié)構(gòu)的總體設計
（1） 導向零件應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有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(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個導柱。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柱，或用兩個直徑相同，但錯開位置的導柱。
（3） 由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導柱通常安裝在母模。
（4） 導柱和導套在分型面處應有承屑槽
（5） 導柱`導套及導向孔的軸線應保證平行
（6） 合模時，應保證導向零件首先接觸，避免公模先進入模腔，損壞成型零件。
2. 導柱的設計
（1） 有單節(jié)與臺階式之分
（2） 導柱的長度必須高出公模端面6…8mm
（3） 導柱頭部應有圓錐或球形的引導部分
（4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定
（5） 其表面應熱處理，以保證耐磨。
3. 導套和導向孔
（1） 無導套的導向孔，直接開在模板上，模板較厚時，導向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。
（2） 導套有套筒式`臺階式`凸臺式
（3） 為了導柱順利進入導套孔，在導套前端應倒有圓角r。
一般情況下,導柱與導套共同使用,用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的準確對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,起到合模導向的作用.
2.9 排氣及引氣系統(tǒng)的設計
常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。
由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，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。
2.10溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響
注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、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，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應力和明顯的熔接痕等缺陷。
1）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量Qs
查參考文獻[1]表4-35直接可知HIPS的單位熱流量Qs的值的范圍在（280~350）kJ／kg之間，故Qs可取=315kJ／kg。
2）計算冷卻水的體積流量qυ
設冷卻水道入水口的水溫℃，出水口的水溫為℃，取水的密度ρ=1000kg／m3，水的比熱容c=4.187kJ／(kg·℃)。則根據(jù)公式可得：
=3.53×10-3m3／min
3）確定冷卻水路的直徑
當qυ=3.53×10-3m3／min時，查參考文獻[1]表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=8mm。
4）冷卻水在管中的流速v
=1.69m／s>1.66m／s 合理
5）求冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù)h
因為平均水溫為23.5℃，查參考文獻[1]表4-31可得f=0.672，則有：
=36520.7kJ／（m2·h·℃）
6）計算冷卻水通道的熱導總面積A
7）計算模具冷卻水管的總長度L
8）冷卻水路的根數(shù)x 設每條水路的長度為l=87.50mm，則冷卻水路的根數(shù)為
模具冷卻水路圖
2.11模架的選擇
根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是雙分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇DI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
DI型模架圖
CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口，側(cè)入式澆口，采用斜導柱側(cè)抽芯的注射成形模具。
由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。
把型腔排列成一模兩腔可得長為315mm，寬為115mm，
模架的長L=210+復位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚400mm
模架的寬W=90+復位桿的直徑+型腔壁厚230mm
根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。
在設計中，如果有斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)，還需要考慮側(cè)抽芯對模具設計中模架外形尺寸的影響。
綜合考慮本設計選用WL=230x400的模架。塑件的高度為32mm，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20-30mm。
綜合考慮強度要求，定模板厚度取70mm, 動模板的厚度取70mm?？紤]推桿的頂出行程要求，支撐板取80mm以滿足頂出要求。
綜上所述所選擇的模架的型號為：DI-2340-A70-B70-C80。
??第3章 模具零件設計
3.1 模具成型零件尺寸計算
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%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
A=B+0.005B
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級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。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)值見圖紙。
3.2模具強度與剛度校核
為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強度，也要校核模具局部結(jié)構(gòu)的強度。
整體性強度主要針對型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個方面，實際選用尺寸應大于計算尺寸并取整。校核時應從強度與彎曲兩個方面分別計算，選取較大的尺寸。
型腔底厚、壁厚校核
R——凹模外半徑(mm)；
r——凹模內(nèi)半徑(mm)；
E——模具鋼材的彈性模量(Mpa)；
P——模具型腔內(nèi)最大的壓力(Mpa)；
u——模具鋼材的泊松比u=0.25；
δp——模具強度計算的許用變形量(mm)；??
sp?——模具強度計算許用應力(Mpa)；
組合式，低粘度和4級精度的條件，查長手冊[1]得：
δp＝25i1=25(0.35r1/5+0.001r)＝25(0.35(81.63)?1/5+0.001×81.63)＝23mm＝0.023mm
r=52mm
E＝2.2×105Mpa
P=40Mpa
u＝sp?0.25
sp?＝300Mpa
1).凹模側(cè)壁剛度條件計算
公式：?? R=r[((δp?E/rP)+1-u)/(?(δp?E/rP)+1-u)?) ]1/2
將數(shù)據(jù)代入公式得:????
R=52(0.023×2.2×105+0.75×52×40/0.023×2.2×105-1.25×52×40)=85mm
2).?凹模側(cè)壁強度條件計算
公式：?R=r[(sp/?sp-2P)1/2?-1]??? (sp>2P)
????sp=133Mpa
P=25Mpa
將數(shù)據(jù)代入公式得： R＝64.4mm???
綜合1)、2)得：R＝85mm
?3).凹模墊板的剛度計算
公式：?? t=0.91r(Pr/Eδp)
將數(shù)據(jù)代入公式得：t＝34mm
4).凹模墊板的強度計算
公式：?? t=1.1r(P/sp)?
將數(shù)據(jù)代入公式得：
t= 21mm
綜合3)、4)得：?? t=34mm?
3.3脫模力的計算
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時要克服大氣壓力 。
③機構(gòu)本身運動的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開始脫模進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，防止計算脫模力時，一般計算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 脫模力與塑件壁厚，型芯長度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關，各項值越大，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型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動脫落。
3.4澆注系統(tǒng)的設計
3.4.1 主流道的設計
流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。
（1）、主流道的尺寸
設計中選用的注射機為海天80W1×B，其噴嘴直徑為3.0，噴嘴球面半徑為12，依此主流道各具體尺寸設計如下：
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)設計成兩個零件，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
定位環(huán)采用2個M6的螺絲直接鎖附固定。
澆口襯套、主流道、分流道、澆口形式
3.4.2分主流道的設計
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，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)。本設計中塑件排布比較緊湊,且采用側(cè)澆口。
3.4.3澆口的設計
澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。本次設計選擇的澆口形式為：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，應考慮以下幾點：
1. 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使
1)流程(包括分支流程)為最短；
2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端；
3)應先從壁厚較厚的部位進料；
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。
由于本設計中洗衣機把手塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在側(cè)端面處進膠，洗衣機把手組裝后，澆口被遮擋起來。
3.4.4拉料桿的設計
側(cè)澆口主流道需要設置拉料桿，使開模時分流道與產(chǎn)品分離，結(jié)合實際選用適當值。本設計采用5mm大小拉料桿。
3.4.5冷料井的設計
冷料穴一般開設在主流道對面的模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為5mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的倒扣形式有多種，這里采用z形倒錐的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。
3.5模具冷卻系統(tǒng)的設計
設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。
冷卻管路的位置與尺寸
塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在型芯塊與型腔塊內(nèi)，設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維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應維持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8mm。
第4章 注射機的選用及相關參數(shù)的校核
4.1 注射成型工藝過程分析
如上圖所示從料頭把樹脂擠入料筒中，通過螺桿的轉(zhuǎn)動將熔體輸送至機筒的前端。在那個過程中，在加熱器的作用下加熱使機筒內(nèi)的樹脂材料受熱，在螺桿的剪切應力作用下使樹脂成為熔融狀態(tài)，螺桿的不斷向前將材料射入模腔。填充成產(chǎn)品形狀，模具開啟后將塑件推出。
歸納起來，完整的注射過程共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟。
4.2 注射機的選擇和校核
要架一套模具,首先要考慮模具尺寸是否符合機臺大小的頓數(shù).注射量是否滿足要求,機臺的射出投影面積是否適合模具生產(chǎn),大頓數(shù)機臺生產(chǎn)小模具,計量不容易控制,再者若用太大鎖模力,對模具也有一定損傷,鎖模力不夠?qū)е庐a(chǎn)品毛邊過大,太大模具超過機臺的負荷對合模系統(tǒng)也會有一定之損傷.
由于采用一模兩腔，產(chǎn)品注射量為79.6g，流道水口廢料5g，總注塑量為164.2g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天80W1×B。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：
型號
單位
80W1×B
參數(shù)
螺桿直徑
mm
30
理論注射容量
cm3
225
注射重量PS
g
210
注射壓力
Mpa
124
注射行程
mm
130
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~190
料筒加熱功率
KW
9.75
鎖模力
KN
800
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
360×360
允許最大模具厚度
mm
450
允許最小模具厚度
mm
150
移模行程
mm
360
移模開距(最大)
mm
750
液壓頂出行程
mm
120
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機功率
KW
13
油箱容積
l
280
機器尺寸(長×寬×高)
m
4.83×1.26×1.96
機器重量
t
4.6
最小模具尺寸(長×寬)
mm
290×290
表<1> 海天80W1×B注塑機參數(shù)
4.2.1注射量的校核
模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中：--型腔數(shù)量
--單個塑件的重量（g）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）
本設計中：n=2 79.6 g =5g
m=2x79.6+5=164.2g
注塑機額定注塑量為210g
注射量符合要求
4.2.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時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)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個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=2 =6624 =150
=2x6624+150=13398
注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對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額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書表5-1，型腔內(nèi)壓通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MPa，本設計中取P為30MPa。
（）P=13398x30x1.1x0.001=442KN<800KN
鎖模力符合要求
4.2.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核
（1）、模具長寬尺寸
模具長寬尺度必須小于注塑機拉桿間距,本設計選用機臺拉桿間距為360×360,模具長寬為280x400，經(jīng)核算機臺選用合適。
（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 --注射機允許的最大模厚
--注射機允許的最小模厚
本設計中模具厚度為300mm 200
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