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本科生畢業(yè)設計（論文） 設 計 （ 論 文 ） 題 目 皮帶輪注射模設計 作 者 分 院 專 業(yè) 班 級 指導教師（職稱） 論 文 字 數(shù) 論 文 完 成 時 間 1 皮帶輪注射模設計 摘 要：基于塑料皮帶輪的幾何形狀，材料性能、技術要求，完成塑料皮帶輪模具的設計工作， 該模具是一套塑料注射模具。在設計過程中，我選擇斜導柱側分型機構，而且把型腔設置在跟滑塊 固定的側型芯上。其分型方式選擇多個分型面同時分形，來完成型腔與塑件的分型。這樣不僅使得 該模具的結構得到了一定的簡化，而且降低了這個模具的加工成本。為了提高模具在實際生產(chǎn)中的 生產(chǎn)效率，采用了一模兩腔的形式。在注射成型過程中，為了避免合模時滑塊可能產(chǎn)生滑移，導致 無法保證制品精度以及減少斜導柱在生產(chǎn)過程中的受力情況以及受力后的變形，我設置了楔緊塊裝 置。為了保證斜導柱伸出端能夠準確可靠地插入滑塊端的斜孔中，要求滑塊在完成抽芯以后仍然停 留在剛剛脫離斜導柱的位置，不能發(fā)生任何的偏移，否則合模時斜導柱不能準確地進入滑塊斜孔， 因此設置了限位板對滑塊進行定位。另外，合模完成后，為了避免兩個滑塊的位置發(fā)生左右偏移， 導致型腔結構尺寸受到影響，必須在滑塊合模終端位置設置定位機構，以保障兩個滑塊的位置不會 發(fā)生不必要的偏移。此外還完成了該模具一些主要零件的加工工藝規(guī)程的編制工作。 關鍵詞：皮帶輪；模具；一模兩腔；抽芯；注射模； 2 A pulley injection mold and molding process design Mechanical Design, Manufacturing and Automation class 091 Qiuxiabing Instructor: Jiangjiefeng Abstract:Based on to the plastic belt pulleys geometrical shape, the specification and the material performances analysis, has completed the plastic belt pulleys mold project work, and this mold is a set of plastic injection mold .In the project engineering, has used a slanting guide pillar side minute organization, moreover the die space establishes, in fixes with the slide on the together side core .Its minute way has used at the same time many minute profiles fractal, then completed the die space with to model a minute. This not only enabled the mold structure to obtain the simplification, moreover also reduced this molds processing cost .In order to raise molds in actual production efficiency, has used mold two cavity forms. In the goods in process injection molding process, for avoids when the matched molds the slide has the slipping, is unable to guarantee that the product precision as well as reduces the slanting guide pillar after the work process stress situation and the stress distortion, must establish wedges tightly the block equipment. In order to guarantee that the slanting guide pillar extends the terminal to enter the slide end reliably accurately the slanting hole, the request slide after completing pulled out the core pauses just was being separated from the slanting guide pillar the position, could not have any displacement, when matched molds the slanting guide pillar could not insert the slide slanting hole accurately, therefore established the spacing tablet couplet slide to carry on the localization. Moreover, after the matched molds completes, about to prevent two slide positions to occur displaces, causes the die space structure size to receive the destruction, must in the slide matched molds finally position establishment detent mechanism. In addition has also completed this mold some major parts processing technological process establishment work. Key words：Belt pulley ；Mold；The side pulls out the core；A mold two cavity；injection mould I 目 錄 1 引言 ....................................................................................................................................- 1 - 1.1塑料及塑料工業(yè)發(fā)展 ..................................................................................................- 1 - 1.2塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用 ..................................................................................- 1 - 1.3模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要性 ..............................................................................- 1 - 1.4本模具的總體說明 ......................................................................................................- 2 - 2 塑料材料及塑件幾何形狀 ................................................................................................- 2 - 2.1塑料材料的簡介 ..........................................................................................................- 2 - 2.2 分析塑件的結構、尺寸精度及表面質(zhì)量 ...................................................................- 3 - 3 注射機的選用 ....................................................................................................................- 4 - 3.1 計算制品的體積和質(zhì)量 .............................................................................................- 4 - 3.2 初步選定注射機 .........................................................................................................- 4 - 4 確定型腔數(shù)及位置布局方案 ............................................................................................- 6 - 4.1型腔數(shù)的確定 ..............................................................................................................- 6 - 4.2型腔布局方案 ..............................................................................................................- 6 - 5 確定模具結構方案 ............................................................................................................- 7 - 5.1確定分型面 ..................................................................................................................- 7 - 5.2確定模架組合形式 ......................................................................................................- 7 - 5.3.1主流道設計 ...................................................- 9 - 5.3.2主流道襯套的設計 .............................................- 9 - 5.3.3分流道設計 ..................................................- 10 - 5.3.4.澆口的設計 ..................................................- 11 - 5.3.5.冷料穴的設計 ................................................- 12 - 5.4成形零部件的設計 ....................................................................................................- 12 - 5.4.1.確定成形零部件工作尺寸 ......................................- 12 - 5.4.2.側向分型與抽芯機構設計 ......................................- 13 - II 5.4.3.排氣系統(tǒng)的設計 ..............................................- 16 - 5.5注射模結構零部件設計 ............................................................................................- 17 - 5.5.1.合模導向機構 ................................................- 17 - 5.5.2.設計推出脫模機構 ............................................- 17 - 5.6推出零件的設計 ........................................................................................................- 18 - 5.7復位機構的設計 ........................................................................................................- 18 - 5.8脫模力的計算 ............................................................................................................- 18 - 5.9 推出零件尺寸的確定 ...............................................................................................- 19 - 6 模具各部分的校核 ..........................................................................................................- 20 - 6.1注射量的校核 ............................................................................................................- 20 - 6.2注射壓力校核 ............................................................................................................- 20 - 6.3鎖模力校核 ................................................................................................................- 20 - 6.4模具高度與注射機閉合高度的關系校核 ................................................................- 20 - 6.5開模行程的校核 ........................................................................................................- 21 - 7 結論和模具結構圖 ..........................................................................................................- 21 - 參考文獻 ..............................................................................................................................- 21 - 致謝 ......................................................................................................................................- 23 - - 1 - 皮帶輪注射模 1 引言 1.1塑料及塑料工業(yè)發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大類，塑料 大多采用合成樹脂。各種合成樹脂都是將低分子化合物的單體通過合成的方法生產(chǎn)出來的高分子化 合物，一般相對分子質(zhì)量都大于 1萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下，塑料具有可塑 性，可以利用模具將其成型為具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。 塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應運而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進入一切 工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域。塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領域。世界塑料工業(yè)從 20世紀 30年代前后開始研制到目前的塑料產(chǎn)品系列化、生產(chǎn)工藝自動化、連續(xù)化以及不斷開拓功 能塑料新領域，它經(jīng)歷了初創(chuàng)階段、發(fā)展階段、飛躍發(fā)展階段和穩(wěn)定增長階段等幾個階段。塑料作 為一種新的工程材料，其不斷被開發(fā)與應用，加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展，極大地促進 了塑料成型方法的研究與應用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的 品種和需求量日益增加，這些都提出了越來越高的要求。 1.2塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用 由于塑料具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、絕緣性好、易著色、制件可加工成任意形狀，而且具 有生產(chǎn)率高、價格低廉等優(yōu)點，所以應用日趨廣泛，年增長局四大工業(yè)材料之首，已經(jīng)深入到國民 經(jīng)濟的各個部門。 我國塑料制品工業(yè)發(fā)展于 20世紀 50年代后期，主要用于日常用品，如塑料鞋、日用塑料薄膜 等。進入 20世紀 70年代以來，塑料的應用已涉及到國民經(jīng)濟和人民生活中的各個方面，如儀表、 、機械制造、汽車、家用電器、化工、建材、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、軍事、航天和原子能工業(yè)中，塑料 已經(jīng)成為金屬的良好代用材料，出現(xiàn)了金屬零件塑料化的趨勢。例如 ABS塑料有 1/4用于汽車、 1/3用于家用電器和視聽設備中。目前我國的地膜、棚膜等覆蓋面積已位居世界首位。在建材應用 上，各種塑料門窗、管道、地板革、異型材等應用日趨廣泛。到 2010年，塑料門窗和塑料排水管 的普及率將達到 30-50。由于塑料材料具有不能被其它材料所替代的特性，使得塑料工業(yè)在促 進現(xiàn)代科技發(fā)展、加速國防現(xiàn)代化建設、推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、改善和提高人們生活方面，發(fā)揮著越來 越重要的作用。 1.3模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要性 模具工業(yè)在我國國民經(jīng)濟中的重要性，表現(xiàn)在國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)機械、電子、汽車、 石油化工和建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應，以滿足五大支柱發(fā)展的需要。以汽車、摩托 車行業(yè)模具市場為例，在工業(yè)發(fā)達的國家，汽車、摩托車行業(yè)是模具的最大市場，其占整個模具市 場的一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工 業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到明確。 近年來，我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。1989 年，國務院頒布了“當前產(chǎn)業(yè)政策 要點決定” ，在重點支持技術改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機械工業(yè)技術改造序列的第一 - 2 - 位，從而確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位。 1.4本模具的總體說明 本模具為塑料皮帶輪的注塑模，零件的材料為 PVC。模具的總體結構較復雜，采用臥式注射機 進行澆注，因此確定了模具為臥式。分別采用了斜導柱側向分型和左右抽芯機構，兩個型芯分別設 置在動模和定模部分，并將型腔設置在兩個滑塊上，每個滑塊上各有一個側型芯，通過滑塊的移動 使側型芯打開或閉合。開模后，塑件落在動模上，由推桿將塑件直接推出，使塑件與動模上的型芯 分離，完成塑件的制作。模具的導向機構主要由導柱和導套組成；推出零件機構主要由推桿、推板 和推桿固定板組成；復位機構主要由復位桿來完成。 以上是我所設計的模具的簡單說明，從第二章開始，是對模具的具體設計情況的具體講解，要 進一步了解此模具的設計情況請看后面的內(nèi)容。 2 塑料材料及塑件幾何形狀 2.1塑料材料的簡介 塑料成形模具按成形的原理分有注射模、壓縮模、壓注模、擠出模、吹塑成形模和擠壓成形模。 此次主要設計的模具需要成形的塑料零件是皮帶輪，材質(zhì)是聚氯乙烯（PVC） ，因此注射模是它最適 合成形的塑料模。設計模具之前，要明確 PVC材料的種類和特性，模具設計必須符合其成形條件。 為了了解 PVC材料，有必要先了解一下樹脂及塑料。 樹脂是遇熱就變軟，是具有可塑性的高分子化合物的統(tǒng)稱。一般是無定形固體或半固體，分為 天然樹脂和合成樹脂兩大類。松香和安息香等是天然樹脂，酚醛樹脂和聚氯乙烯樹脂等則是合成樹 脂。樹脂是制造塑料的原材料，也用來制作涂料、黏合劑、絕緣材料等的原材料。 塑料是一種以有機合成樹脂為主要的原料，加入或不加入其它配合材料而構成的人造高分子材 料。按受熱行為分為有熱固性塑料和熱塑性塑料。受熱后聚合物會發(fā)生物理及化學變化，分子呈網(wǎng) 型結構而固化的塑料為熱固性塑料，如酚醛樹脂（PF） 、脲甲醛樹脂（UF） 、環(huán)氧樹脂（EP）等。受 熱后聚合物會發(fā)生物態(tài)轉變而變軟，分子仍為線型或支鏈型結構的塑料為熱塑性塑料，如聚乙烯 （PE） 、聚氯乙烯（PVC） 、聚苯乙烯（PS）等。按使用特點分為通用塑料、工程塑料、特種塑料和 增強塑料。聚乙烯（PE） 、聚苯乙烯（PS） 、聚氯乙烯（PVC）屬通用塑料，產(chǎn)量大（約占塑料總產(chǎn) 量的 75%） 、價格低、用途廣泛。ABS 屬工程塑料，其力學性能相當優(yōu)良，在工程中作結構材料的塑 料。特種塑料具有某一方面特殊性能，如高耐熱性、高電絕緣性類塑料。PI 屬于特種塑料。增強 塑料是樹脂與增強材料（如玻璃纖維）相結合而提高塑料機械強度的復合型塑料。FRP、FRTP 屬于 增強塑料。按結晶狀態(tài)分結晶型塑料和非結晶型塑料。結晶型塑料是分子規(guī)整排列且保持其形狀的 塑料。PE 屬于結晶型塑料。非結晶型塑料是長鏈分子繞成一團（對熱塑性塑料）或結成網(wǎng)狀（對 熱固性塑料） ，而且保持其形狀的塑料。 PVC屬非結晶型塑料。 PVC是最早應用在工業(yè)化生產(chǎn)的塑料品種之一，也是乙烯基聚合物中最重要的一類 ，其產(chǎn)量總值僅次于聚乙烯（PE） ，是第二大類的塑料品種，在工業(yè)上生產(chǎn) PVC的方法分為四種：懸 浮聚合、乳液聚合、本體聚合以及溶液聚合。其中懸浮聚合方法生產(chǎn)的 PVC質(zhì)量好、成本低，是目 - 3 - 前生產(chǎn) PVC的最主要方法之一。 PVC是白色粉狀的顆粒，密度為 1.351.45g/cm3，由于在結構中具有含有較高的氯，所以具有 耐燃自熄的特性；PVC 的大分子鏈含有極性的氯原子，分子間的作用力比 PE大，所以它的強度和硬 度都比 PE稍大；PVC 的相對分子量為 310 萬，呈現(xiàn)線性無定形結構。它的分子量對加工和塑件性 能都有很大影響，分子量越大，加工時就要用更高的壓力和溫度，這樣才能使熔料的流動性達到加 工要求，使得加工難度變得大，但制品的機械強度得以提高。 PVC的熱穩(wěn)定性和耐熱性比較差，軟化的溫度接近于分解的溫度，因此在加工時要加入各種穩(wěn)定 劑和增塑劑才行。PVC 在 7080時軟化，150170時呈熔融狀態(tài)，190以上會分解并放出有毒 的氯化氫。由于增塑劑加入量不同，可制得硬質(zhì) PVC（H-PVC）和軟質(zhì) PVC（S-PVC） 。PVC 的電絕緣性 能良好，有較好的消振性，成本較低。但是，PVC 的熱穩(wěn)定性較差，受熱會引起不同程度的分解，而 軟質(zhì) PVC制品中的增劑還有外遷之弊，它對應變較敏感，變形后不能完全的復原，且在低溫時會變 硬10。與 S-PVC相比，H-PVC 的強度及硬度要更大一點，更適合做成結構性零件，故此皮帶輪應選 用 H-PVC成形。 2.2 分析塑件的結構、尺寸精度及表面質(zhì)量 此次設計的模具需要成形的塑料零件是皮帶輪，材質(zhì)是聚氯乙烯（PVC） ，所以注射模是其最適 合成形的塑料模。 （1）結構分析 從塑料制品圖 2-1可見，該制品幾何結構比較復雜，有側向凹槽和孔，因此， 模具設計時必須考慮側向分型和抽芯機構；零件形狀總體為圓柱形，輪廓尺寸大小為 8822.5mm，屬于機構比較復雜的小型件。 圖 2-1 塑件制品圖 （2）尺寸精度分析 該制品尺寸較小，一般的精度等級對應的模具相關零件的尺寸加工可以 保證。從制品厚度上來看，制品平均厚度約為 2223mm，對零件的成型不是很有利。 （3）表面質(zhì)量分析 該零件表面的質(zhì)量要求較高，外表面不得有氣痕飛邊等缺陷，綜合分析 可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，該制品的成型要求可以得到保證。 由于模具是與注射機配套使用的，設計模具時，大部分結構都是根據(jù)注射機的技術規(guī)格來設計 模具的，因此設計過程中，注射機的選用就顯得尤為重要，而且應該先選用注射機。 - 4 - 3 注射機的選用 根據(jù)制品的生產(chǎn)批量及尺寸精度的要求，采用多型腔模，初步確定型腔數(shù)為兩個，既一模兩腔。 3.1 計算制品的體積和質(zhì)量 按照圖 1塑料制品所示尺寸近似計算為： 制品體積： V 件 =12 30- （39.5/2）+12 (23.5/2)- 8-3 30- 24） =18953.04mm 18.95cm 制品質(zhì)量：根據(jù)設計手冊 12查得 PVC塑料的密度為 =1.38g/cm，故單件作品質(zhì)量為： W 件 =V =18.95 cm1.38 g/cm=26.15g 一般情況下，澆注系統(tǒng)的體積可根據(jù)主流道和分流道尺寸的大小及布置情況進行估算。這里澆 注系統(tǒng)的體積為 V 澆 11.2cm，故可以算出澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 W 澆 =11.2 cm1.38 g/cm=15.46g 3.2 初步選定注射機 根據(jù)計算出來的制品體積及質(zhì)量來確定注射機的型號和規(guī)格。為了保證注射成型能夠正常運行， 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一次注射成型所需塑料最適宜的總量為最大注射量的 80%，即： W 總 80%W 機 （2-1） 式中： W 機 注射機的最大注射量（cm或 g） W 總 制品成型時所需的塑料總量（cm或 g） 該制品及澆注系統(tǒng)的總體積為： V 總 = V 澆 +V 件 = 11.2cm+218.95 cm = 49.1cm3 總質(zhì)量為：W 總 =V 總 =49.1cm1.38g/cm=67.76g H-PVC是流動性、熱穩(wěn)定性都較差的塑料，因此不適合選用注塞式注射機。再根據(jù)給定塑料件 的大小，初步設計一模多腔的注射模所需的注射量要大于 60cm ，且模具的形狀較大，所以適合選3 用臥式注射機。立式注射成形機和直角式注射成形機的結構為注塞式結構，而臥式注射成形機的結 構多為螺桿式結構，因此，此塑件應選用臥式且為螺桿式的注射機進行成形加工。根據(jù)技術規(guī)格的 不同，此類的注射機分有多種型號。由 H-PVC的成型條件工藝參數(shù)（表 3-1）結合實用模具設計 與制造手冊 （表 3-2）來看，根據(jù)計算結果，并查閱資料注射機技術規(guī)格表，可初步確定選用 XS- ZY-125型注射機。 - 5 - 表 3-1 H-PVC的成形條件工藝參數(shù) 機筒溫度（）注 射 機 類 型 螺桿轉速 （r/min） 成形 收縮 率 噴 嘴 形 式 噴嘴溫 度（） 前段 中段 后段 預熱溫 度（） 預熱 時間 （h） 模具溫 度（） 螺 桿 式 2030 0.1% 0.5 % 直 通 式 150 170 170 190 165 180 160 170 70 90 46 30 60 注射壓力 （MPa） 保壓力 (MPa) 注射時間 (s) 保壓時間 (s) 冷卻時間 (s) 成形周期 (s) 80130 4060 1560 05 1560 40130 表 3-2 XS-ZY-125注射機的技術規(guī)格 額定注射 量 （cm ）3 螺桿直徑 （mm） 注射壓力 （MPa） 注射行 程 （mm） 注射時間 （min） 螺桿轉速 （r/min） 注射方 式 鎖模力 （kN） 125 42 120 115 1.6 29、43、56 、69、83、 101 螺桿式 900 最大成 形面積 （cm ）2 最大開 （合）行 程（mm） 模具最 大厚度 （mm） 模具最 小厚度 （mm） 動、定模固 定板尺寸 (mmmm) 拉桿空 間 （mm mm） 定位圈尺 寸（mm） 噴嘴球頭 半徑 （mm） 320 330 300 200 428458 2602 90 100 SR12 - 6 - 噴嘴直徑 （mm) 頂出形式 頂桿中心 距（mm） 機器外型尺寸 （mmmmmm） 4 兩側頂出 230 33407501550 4 確定型腔數(shù)及位置布局方案 4.1型腔數(shù)的確定 為了提高模具的成形效率，把模具設計成有多個型腔的結構，使得一次注射成形能有多個相同 的塑料皮帶輪。而 XS-ZY-125注射機的最大注射量為 125 cm 且最大成形面積為 320 cm ，這勢必3 2 會限制模具的型腔數(shù)。而且，此塑件成形模具必須帶有側向抽芯機構，型腔數(shù)越多，模具結構就越 復雜，從而會提高模具的制造難度及加工成本。另外，型腔數(shù)越多，成形出的制品精度也就會越低。 經(jīng)過驗證認為每增加一個型腔，制品尺寸精度會降低 4%，因此型腔數(shù)也不宜過大。綜合考慮，初 步確定為一模兩腔的結構。 4.2型腔布局方案 由于 XS-ZY-125注射機為臥式注射機，模具也應該設計成臥式的，因此模具在水平方向上應實 現(xiàn)合開模動作。而側向抽芯運動方向既可鉛垂（圖 4-1） ，也可水平（圖 4-2） ，但對兩者進行比較 發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個側型芯的自重會影響各自的抽芯力，導致兩個側型芯所用抽芯力的大小有所不 同，這樣就破壞了兩個斜導柱的受力平衡。而且在開模后，上下兩個側型芯所需要的限位形式也會 有所不同，從而會增加模具結構的復雜性。若采用后者的結構，上述缺點就會完全被消除，因此應 該選用圖（4-2）所示的水平抽芯結構。 圖 4-1 鉛垂側向抽芯圖 圖 4-2 水平側向抽芯圖 側向滑塊位置確定后，根據(jù)滑塊的形狀，為了使斜導柱的安裝位置不與型腔等位置發(fā)生相對的 干涉，斜導柱采用前后布置，既一個斜導柱設置在模具的前半部分，另一個斜導柱設置在模具的后 半部分，如 圖（圖 4-3）所示。 - 7 - 圖 4-3 斜導柱分位子布圖 5 確定模具結構方案 5.1確定分型面 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱分型面。 分型面是決定模具結構形式的重要因素，分型面設計的合理與否直接影響到塑件的質(zhì)量、模具的整 體結構、模具的制造工藝以及模具的制造成本等等。分型面的選擇原則如下： （1）分型面應選在塑件外形的最大輪廓處，只有這樣才能使塑件從模具中順利脫模； （2）分型面的選擇應有利于塑件的脫模； （3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求； （4）分型面的選擇應使模具易于加工； （5）分型面的選擇對成型面積的影響； （6）分型面的選擇應有利于排氣； （7）分型面的選擇應考慮模具側抽芯。 由于有兩個型腔，若模具設置成一個分型面，塑件成形后就很難使冷凝料和塑件自動脫落，而 且取出塑件和冷凝料也會有一定的難度, 因此最好設兩個分型面，即一個主分型面：用來取出成形 塑料制品，一個次分型面：用來取出冷凝料（圖 5-1所示） 。 綜上所述，根據(jù)塑件的外形特點，將它的主分型面選擇在 60的一個端面處（圖 5-1） 。由于 要成型的塑件有孔，所以選擇了兩個型芯，其分型面稱之為副分型面，設在圖 5-1所示的位置。側 凹槽處采用了斜導柱與滑塊機構進行分型，使之形成側面分型，即側分型面。 此時，注射機、型腔數(shù)與布局及分型面都已經(jīng)確定，接下去就可以大致確定模架的組成形式。 5.2確定模架組合形式 注射模設計應盡量選用標準的模架組合形式，但由于此次設計的模具結構比較特殊，模架不 能完全選用標準件，因此可參照 GBT 12556.1-90模架標準進行模架的設計。 根據(jù)成形的塑料零件及注射機的型號，再參照 GBT 12556.1-90模架的標準，初步確定模架主 要結構部件及主要尺寸如圖 5-1所示。XS-ZY-125 注射機所允許的模具最小厚度為 200mm，模具最 大厚度為 300mm（見表 3-2） ，整個模架的厚度應在 200mm300mm 的之間，初定模架厚度為 286mm。模具高度或?qū)挾葢∮?XS-ZY-125注射機動、定模固定板上的拉桿間距，從而使模具能夠 穿過拉桿空間安裝在固定板上。如果模具高度小于拉桿的間距，安裝時應該把模具吊起來，高過注 射機，從上往下穿過拉桿進行安裝。 - 8 - 圖 5-1 模架主要結構 如果模具寬度小于拉桿間距，安裝時則把模具從注射機一側橫向穿過拉桿進行安裝。因為型腔 是一上一下分布，高度方向尺寸相對于寬度方向要大，再根據(jù) XS-ZY-125注射機動、定模固定板尺 寸（如圖 5-1所示） ，初定模具高度為 350mm，寬度為 230mm，即模具高度大于模具寬度，且寬度小 于固定板上拉桿間距，在注射機上安裝模具時應把模具從上往下穿過拉桿進行安裝。 但是，設計到這里，卻忽略了一個很重要問題。動模固定板上有兩個間距為 230mm的頂桿孔， 孔中裝有頂桿，其作用是向模具中的推出機構傳遞動力，使得推桿能自動把已成形的塑料制品從型 芯上推出來。若模架高度和寬度分別設計成 350mm和 230mm，那么頂桿就會失效，不能起到傳遞推 力的作用，因此應該重新設計模架高度和寬度尺寸，應設計成寬度尺寸大于高度尺寸，模具從注射 機一側橫向穿過拉桿進行安裝。如圖 5-2 所示，寬度為 410mm，高度為 280mm。 由于澆注系統(tǒng)、側向抽芯機構及型腔等主要結構還未完全確定，因此導柱、復位桿的位置先不 予確定，以免發(fā)生結構上的相互干涉，待主要結構部件的設計接近完善后再作定奪。先進行下一步 的設計-----澆注系統(tǒng)的設計。 - 9 - 圖 5-2 模架示意圖 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴出來后，到達型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道，其作用是 將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)的引入模具型腔，并在熔體填充和固化定形的過程中將注射壓力和 保壓力傳遞到塑料制品各部位，從而來獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料模具。 澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。此次設計的模具，其澆注系統(tǒng)設計為 普通流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的設計對注射成型效率和制品的質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制 品的關鍵。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 5.3.1主流道設計 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸處起到分流注射機噴嘴壓緊模具主流道襯套道為止的一段 料流通道，負責將塑料熔體從噴嘴引入模具里面 。當模具閉合后， ，并封緊注射機與模具之間的間 隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。 本次所設計的模具在臥式注射機上使用，主流道應與分型面垂直，為了使冷凝料能從主流道中 順利拔出，將主流道形狀設計成圓錐體，錐角 為 2 6。由于 ABS的流動性中等，可取錐角 =3。脫模時，為了使冷凝料能從主流道中順利的拔出，對內(nèi)壁要有表面粗糙度的要求，一般要 小于 0.631.25m，這里取 Ra=0.6m。 （見圖 5- 3） 圖 5-3 主流道示意圖 注射機噴嘴應與主流道對中，為了補償對中的誤差并解決冷凝料的脫模問題，主流道進口端直 徑需比噴嘴直徑大 0.51mm。主流道進口直徑 d=d0+(0.51) (mm) 式中 d0為注射機噴嘴直 徑，見表 2得 d0=4mm，因此，d=4+1=5 （mm） 。 主流道進口端與噴嘴頭部應為球面接觸，在主流道襯套上連出一個淺的球形定位槽，將噴嘴的 球形頭壓在主流道襯套凹內(nèi)。通常主流道進口端凹下的球面半徑 R比噴嘴球面的半徑 R0大 12mm，凹下的深度約為 35mm。 主流道進口端球面半徑 R=R0+（12） （mm） 式中 R0為噴嘴球面半徑，見表 2得 R0=12mm， 因此,R=12+2=14 (mm)。 在保證制品成形的條件下，主流道的長度應盡可能短一點，以減少壓力損失和產(chǎn)生的廢料，但 - 10 - 由于主流道的長度由與定模座板的厚度及主流道襯套的安裝位置相關聯(lián)，必須結合主流道襯套的設 計一同對其進行確定，因此主流道長度待定，接下去先設計主流道襯套。 5.3.2主流道襯套的設計 由于注射成形時，注射機對模具施加的壓力很大，主要作用于主流道襯套上，且主流道在與高 溫塑料熔體和注射機噴嘴反復接觸和碰撞，所以一般不將主流道直接開設在定模上面，而是將它單 獨開在一個主流襯套中，通常在淬火后嵌入模具，這樣在損壞時便于更換或修磨。 常用的主流道襯套有 A、B 兩類，此模具選用圖 5所示的 A型主流道襯套，B 型流道襯套，選 用 B型流道襯套是為了防止襯套在熔體反壓力作用下退出定模設計的，這里不再贅述。圖 5-4所示 的主流道襯套嵌入定模座板之后，再由定位圈壓住其大端面，也能起到抵抗熔體反壓力的作用。 主流道襯套的材料選用 T8A，要求熱處理后硬度能達到 5357HRC。其尺寸應根據(jù) XS-ZY-125 注射機配套的定位圈尺寸和定模的厚度進行確定，各尺寸詳見圖 5-4。 圖 5-4 主流道襯套示意圖 襯套與定模座板之間的配合采用了 H7/m6。因定模座板必須與中間板無間隙接觸，所以主流道 襯套與定模座板配合后，必須保證其端面與定模座板大平面處在同一個平面內(nèi)。主流道截止到定模 型芯固定板的左端面處，塑料熔體流經(jīng)此處開始進入分流道。下一設計，分流道的設計。 5.3.3分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入型腔的過渡段，負責將熔體 的流向進行平穩(wěn)轉換，在多型腔模中起著將熔體向各個型腔分配的作用。對于單型腔模，可不設置 分流道，而此次設計的模具設有兩個型腔，有必要開設分流道，且開設在定模座板與中間板之間， 并在中間板上進行加工。 分流道其截面形狀及尺寸主要取決于制品的大小、模具結構以及所加工的塑料種類。根據(jù)此塑 料零件、材料及加工難易程度，確定分流道截面為拋物線截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大 小定為如圖（5-5）所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防將冷凝料帶入型腔，一般要求 達到 Ra值為 1.6m 即可。這樣可增大對外層塑料熔體的流動阻力，減小流速，并與中心熔體之間 - 11 - 具有一定的速度差，以保證熔體流動時具有合適的切變速率和剪切熱。 圖 5-5 分流道截面示意圖 在容易修磨情況下，分流道的長度應盡可能短，以減少壓力損失及廢料，因此兩個型腔之間的 間距也盡量小。根據(jù)型腔的大小，兩個型腔的距離定為 80mm，圖 5-6 所示，分流道的單邊長度應 為 40mm，總長為 80mm。 圖 5-6 型腔布局圖 5.3.4.澆口的設計 澆口是分流道與型腔之間長度非常短，截面又很狹窄的一段料流通道。澆口截面狹窄，可使經(jīng) 過分流道之后壓力和溫度都已有所下降的塑料熔體，產(chǎn)生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時 具有較快的流動速度和較好的流動性。又因其長度短，所以澆口內(nèi)可容納的塑料熔體體積很小，故 很容易冷卻固化，從而有助于防止保壓力不足或保壓時間過短而引起的倒流現(xiàn)象。而且，澆口內(nèi)冷 卻固化的塑料熔體（廢料）強度很低，非常容易斷裂，故使制品與廢料分離，并便于制品脫模。澆 口的長度和截面尺寸一般均可在試模過程中適當調(diào)整。特別是調(diào)整其截面尺寸時，截面高度的變化 對澆口的容積及澆口凍結時間影響很大；另外，截面積的變化對塑料熔體內(nèi)的切變速率影響很大， 而切變速率又與熔體表面黏度有關，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結時 間，以及熔體充模時的流動性能。 - 12 - 澆口的形式很多，參考實用模具設計與制造手冊給出的常用的澆口形式：直接澆口、側澆 口、扇形澆口、平縫形澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏式澆口和護耳式澆 口等。根據(jù)本模具的結構形式、塑件形狀以及制造的經(jīng)濟性，采用爪形澆口，如圖 5-7所示。 圖 5-7 爪形澆口示意圖 5.3.5.冷料穴的設計 冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷 料進入型腔。冷料穴一般設在主流道或分流道末端，其直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深 度約為直徑的 11.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。 冷料穴是用來收集料流前鋒的冷料，常設在主流道或分流道末端。如圖 13 所示深度取 4mm， 主流道表面粗糙度 Ra 小于 0.320.63m 。 5.4成形零部件的設計 注射模閉合后，其內(nèi)部零部件將組合成一個能容納塑料的閉合空腔，即所說的型腔，它將接受 由注射機注射出來的塑料熔體，并使它們在其內(nèi)部固化成形為塑料制品。構成型腔的所有零部件統(tǒng) 稱為成形零部件。 由于塑料零件外形有凹陷部分，對應成形模上必須有凸起部分，為便于加工起見，不把成形模 設計成一個整體，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯嵌入固定板中形成型腔結構。另外，與其它 結構件不同，成形零部件采用的是更為優(yōu)質(zhì)的材料，出于材料費用考慮，也應設計成嵌入式的。其 結構及配合尺寸見附圖 2。 成形零部件在注射成形過程中直接與塑料熔體接觸，需要承受溫度、壓力及塑料熔體的沖擊和 摩擦，長期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，因此成形零部件必須采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作。而聚 氯乙烯又跟別的塑料不同，熱分解后會產(chǎn)生帶有腐蝕性的氯化氫氣體，因此成形零部件必須要選用 耐腐蝕材料，可選用熱作模具鋼 38CrMoAl，或者用 T8A 進行鍍鉻或滲碳處理。 5.4.1.確定成形零部件工作尺寸 成形零部件工作尺寸的確定必須考慮塑料的成形收縮、成形零部件的制造偏差及成形零部件的 磨損等各方面因素。而且，由塑料零件圖給出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸為基本 尺寸，偏差為負值；有型芯成形的部位，其最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。參見塑料成型工 藝及模具簡明手冊的規(guī)定，型腔的最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；型芯的最大尺寸為基本尺 - 13 - 寸，偏差為負值。由塑料成型工藝及模具簡明手冊中給出的公式， 型腔徑向尺寸計算: LM=LS+LSS- 34Z 0 式中 LM為型腔徑向基本尺寸，且為最小尺寸，其公差為 z,取為 /3，L S為塑料制品的基本 尺寸，且為最大尺寸，其公差 ，S 為塑料的平均收縮率，這里材料是 H-PVC，因此 S=（0.1+0.5）/2=0.3%。 LM1=60+600.003- 0.25 = 59.944308.08. 型腔深度尺寸計算: HM=HS+HSS- 32Z 0 式中 HM為型腔深度基本尺寸，且為最小尺寸，其公差為 z，取為 /3，H S為塑料制品高 度基本尺寸，且為最大尺寸，其公差為 。 HM1=12+120.003- 0.15 =11.923205. 05. 5.4.2.側向分型與抽芯機構設計 因為此塑件有側凹部分，所以成形結構中必須帶有側向分型與抽芯機構。為實現(xiàn)分型時自動抽 芯，把其設計成機動式的側向分型與抽芯機構。 機動式側向分型與抽芯機構利用注射機的開模運動，并對其方向進行變換后，可將模具側向分 型或把側型芯從制品中抽出。此次設計采用斜導柱式抽芯機構。 （1） 抽芯距的確定 抽芯距是指側型芯從成形位置抽到不妨礙制品取出位置時，側型芯在抽拔方向所移動的距離。 抽芯距通常比側孔或側凹的深度大 23mm。如圖 5-8所示，采用二等分滑塊合模，其抽芯距必須 保證瓣合模塊完全退到骨架臺肩之外才能將制品脫模，即必須抽出 S1的距離再加上 23mm，制品 才能脫出，故抽芯距為 S=S1+23mm= +23mm2rR 式中 S為最小抽芯距，單位為 mm；R 為骨架最大半徑，單位為 mm；r 為骨架最小半徑，單位 為 mm。 所以 S= +2=17.8mm。25.30 - 14 - 圖 5-8 側型芯抽芯示意圖 （2） 抽芯力的確定 將側型芯從制品中抽出所需的力叫抽芯力。影響抽芯力的因素很多，它與側型芯成形部分的表 積大小及其幾何形狀、壁厚、塑料的收縮率、剛性、對成形零件的摩擦系數(shù)、制品同一側面同時抽 芯的數(shù)量、成形工藝主要參數(shù)（注射壓力、保壓時間、冷卻時間）及脫模斜度等因素有關。其計算 公式為 FpA（fcos+sin） 式中 p為塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，一般取 812MPa；A 為塑料制品包緊型芯的側面積，單位為 mm2。f 為摩擦系數(shù)，一般取 0.10.2。 4 為脫模斜度，因為制品側凹本身是斜面，所以其脫模斜度就為側凹夾角的一半，為 16。 因此， F max=122099.3(0.2cos16+ sin16)=11786.7 N，取所需最大抽芯力為 12kN。 （3）斜導柱的確定 斜導柱式側向分型與抽芯機構是利用斜導柱等傳動零件，把垂直的開模運動傳遞給側向型芯， 使之產(chǎn)生側向運動并完成分型或抽芯動作。其結構緊湊、動作安全可靠，加工制造比較方便。 斜導柱傾角 不宜太大，常采用 1520，在抽芯距一定的情況下，角度越大，所需斜導柱 就越短。為縮短斜導柱長度，取 為 20。 斜導柱所受的彎曲力 FW、抽芯力 F和開模力 Fk與傾角 的關系，如圖 5-9所示，不計斜導柱與 導滑孔間的摩擦力及滑塊與導滑槽間的摩擦力，其關系式為 FW=F/cos。 FW=F/cos=12/cos20=12.77 kN 。 圖 5-9 斜導柱受力分析圖 斜導柱工作部分長度 L=s/sin=17.8/sin20=52mm,抽芯距 s對應的開模行程 Hc= scot=17.8cot20=48.90mm，主分型面整個開模行程 H 主 =Hc+510mm=48.90+5=53.90mm, 取 54mm。 選斜導柱公稱直徑為 25mm，進行強度校核。 - 15 - d = =17.04mm31.0 WLF317.2.50 因此取斜導柱直徑 25mm強度足夠。 斜導柱長度是根據(jù)抽芯距、固定端模板厚度，斜導柱直徑及傾角的大小等有關。 斜導柱的材料用碳素工具鋼 T8A，熱處理要求硬度為 5458HRC，表面粗糙度小于 Ra0.8。斜導 柱與固定板（中間板）采用過度配合 H7/k6，由于斜導柱在模具工作過程中主要用于驅(qū)動側向滑塊作 往復運動，故側型芯的壓緊以及滑塊的導滑等問題均與斜導柱的安裝配合關系不大，所以斜導柱與 滑塊斜孔之間可以采用較松的