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電器支腳注射模設(shè)計(jì) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目： 電器支腳注射模設(shè)計(jì) 摘 要 本文分為兩大部分，第一部分是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括塑料模具的工作原理及應(yīng)用，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及產(chǎn)品的簡(jiǎn)介。塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注射機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面。第二部分是介紹CAD/CAM在模具上的應(yīng)用，包括CAXA制造工程師，CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)，PRO/E. 關(guān)鍵詞：CAD/CAM，塑料，注射模，注射機(jī)。 Abstract In this paper,it is diveded into two parts.The first part is about the design of the structure of the mold.It is including the working theory and application of a plastic injection mold,the design princible,and the introducing of production.The design calculation lf the plastic mold is including the desing of the mold ,the selecting of plastic injection mold machine,and the pour system design etc.The second part is about the application of the CAD/CAM inplastic injection mold.It include the software of CAXA,PRO/E and so on. Key words: CAD/CAM,Plastic,Plastic inject mold ,plastic injection mold machine. 目 錄 1 引言 - 1 - 2 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容 - 2 - 3 本次設(shè)計(jì)的目的 - 2 - 4 塑件成型的基本過(guò)程 - 3 - 4．1塑化過(guò)程 - 3 - 4．2充模過(guò)程 - 3 - 4.3冷卻凝固過(guò)程 - 3 - 4.4脫模過(guò)過(guò)程 - 3 - 5 塑件制品分析 - 4 - 6 注射機(jī)的選擇與校核 - 7 - 6.1注射機(jī)的選擇 - 7 - 6．2注射機(jī)的校核 - 7 - 6．2．1注射量的校核 - 7 - 6．2．2鎖模力得校核 - 7 - 6．2．3注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 - 8 - 7 分型面的確定 - 9 - 8 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 10 - 8．1澆注系統(tǒng)的組成 - 10 - 8．2澆口套和定位圈的設(shè)計(jì) - 10 - 8.2.1澆口套的設(shè)計(jì)，如圖8-2 - 10 - 8.2.2定位圈的設(shè)計(jì) - 11 - 8．3流道設(shè)計(jì) - 12 - 8.3.1流道的截面形狀 - 12 - 8.3.2流道的布置 - 13 - 9 排溢系統(tǒng) - 14 - 10 型腔、型芯設(shè)計(jì) - 15 - 10.1設(shè)計(jì)型芯和型腔的結(jié)構(gòu)形式 - 15 - 10.1.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 15 - 10.1.2型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 - 10.2 型芯和型腔設(shè)計(jì) - 16 - 10.2.1 型芯設(shè)計(jì) - 16 - 10.2.2 型腔設(shè)計(jì) - 17 - 10.3型腔、型芯工作尺寸的計(jì)算 - 17 - 11 型腔壁厚計(jì)算 - 19 - 11.1型腔的強(qiáng)度及剛度要求 - 19 - 12 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 20 - 13 脫模與復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 21 - 13.1脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 21 - 13.2復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 21 - 14冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 22 - 15 整個(gè)設(shè)計(jì) - 24 - 致 謝 - 26 - 參 考 文 獻(xiàn) - 27 - 1 引言 近年來(lái)我國(guó)模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了很大的提高，大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具的需求量大幅度發(fā)增加。模具質(zhì)量明顯提高；模具CAD/CAM技術(shù)相當(dāng)廣泛的得到了應(yīng)用。機(jī)械零部件中60%的粗加工，80%的精加工需要由模具來(lái)完成?？梢哉f(shuō)，模具是工業(yè)之母。 依照塑件的成型方法分類，可以將塑料加工模具分為三類： (１)壓縮模 壓縮模是將塑料裝在受熱的型腔或加料室內(nèi)，然后加壓。也可稱為壓塑?；驂耗?。在壓制時(shí)直接對(duì)型腔內(nèi)的塑料施加壓力。這類模具的加料室一般與型腔是一體的，主要用于熱固性塑件的成型，有時(shí)也用于熱塑性塑件的成型。 (2)壓注模 壓注摸是將塑料在加料室內(nèi)受熱成為黏流狀態(tài)，在柱塞壓力的作用下使熔料經(jīng)過(guò)注射系統(tǒng)進(jìn)入并充滿閉合的型腔。也稱為傳遞模、擠扭模。這種棋具結(jié)構(gòu)比壓縮模復(fù)雜，造價(jià)較高。 (3)注射模 注射模又稱為注塑模.塑料在注射機(jī)上裝有螺桿攪拌的料筒內(nèi)受熱開(kāi)始熔化.當(dāng)達(dá)到半熔性狀態(tài)時(shí)、在壓力的作用下，熔料通過(guò)模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)人到有一定深度的型腔內(nèi)固化成塑件.該工藝成型周期短，生產(chǎn)效率高。這種模具在熱固性塑料注射機(jī)上使用，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。 除了上述塑料成型模具外，還有中空吹塑模、熱成型模、發(fā)泡模、澆鑄模、擠出機(jī)頭口模等。  2 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容 電器支腳注射模。對(duì)產(chǎn)品（圖1-1）設(shè)計(jì)一副注射模。 圖1-1 3 本次設(shè)計(jì)的目的 2．1 掌握注射模設(shè)計(jì)的一般方法； 2．2 了解注射機(jī)的工作原理； 2．3 了解模具加工方法； 2．4 進(jìn)一步掌握設(shè)計(jì)的一般方法，熟練設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。  4 塑件成型的基本過(guò)程 注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過(guò)造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當(dāng)中，經(jīng)過(guò)加熱熔化使之成為高粘度的流體——熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過(guò)噴嘴以較高的壓力（約20～85mpa），溶入模具的型腔中以過(guò)冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 4．1塑化過(guò)程 現(xiàn)代式的注射機(jī)基本上采取螺桿式的塑化設(shè)備，塑料原粒（稱為物料）自從送料頭以定容方式送入料筒，通過(guò)料筒外的點(diǎn)加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理融化達(dá)到一定溫度后即可注射，注射動(dòng)作是由螺桿的推進(jìn)來(lái)完成的。 4．2充模過(guò)程 溶體自注射機(jī)的噴嘴噴出來(lái)后，進(jìn)入模具的型腔內(nèi)，將型內(nèi)的空氣排出，并滿型腔，然后升到一定壓力，使熔體的密度增加，充實(shí)型腔的每一個(gè)角落。 充模過(guò)程使注射成型的最主要過(guò)程，由于塑料熔體的流動(dòng)是非牛頓流動(dòng)，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象，左右塑件的質(zhì)量，因此充模過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題——澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就成為注射模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中疑難問(wèn)題。 4.3冷卻凝固過(guò)程 熱塑性塑料的注射成型過(guò)程是熱交換過(guò)程，即： 塑化——注射充?！袒尚? 加熱——理論上絕熱——散熱 熱交換效果的好壞決定了塑件的質(zhì)量，包括外表質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法中也采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來(lái)解決問(wèn)題。 4.4脫模過(guò)過(guò)程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采用機(jī)械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個(gè)動(dòng)作由脫模機(jī)構(gòu)來(lái)完成。不合理的脫模機(jī)構(gòu)對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。由于標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，許多標(biāo)準(zhǔn)化的脫模機(jī)構(gòu)零部件也有商品供應(yīng)。 由1.1至1.4形成了一個(gè)循環(huán),就完成了一次成型一個(gè)乃至數(shù)十個(gè)塑件.  5 塑件制品分析 本塑料制品是電器支腳殼體,形狀尺寸如圖5-1所示: 圖2 塑料制件的設(shè)計(jì)主要根據(jù)使用要求進(jìn)行,由于塑料有特殊的物理性能,在設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮一下幾個(gè)方面的因素: (1)塑料的物理性能,如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)力的敏感性; (2)塑料的成型工藝性,如流動(dòng)性; (3)塑料形狀應(yīng)有利于充模流動(dòng)、排氣、補(bǔ)縮,同時(shí)能適應(yīng)高效冷卻硬化(熱塑性塑料制品)或快速受熱固化(熱固性塑料制品); (4)塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異; (5)模具的總體結(jié)構(gòu),特別是抽心與脫出塑件的復(fù)雜程度; (6)模具零件的形狀機(jī)器制造工藝。 (7)影響聚合物取向的主要因素（以注射成型為例）: ?溫度的影響：如果熔體溫度很高，則與凝固溫度之間范圍寬，聚合物大分子松弛時(shí)間延長(zhǎng)，解取向能力加強(qiáng)，取向程度減小。非結(jié)晶聚合物熔體溫度下降到TG溫度的松弛時(shí)間大于結(jié)晶聚合物熔體溫度下降到TM的松弛時(shí)間，因此結(jié)晶聚合物的冷卻速度快，容易凍結(jié)大分子，獲得較高的取向程度。 ?注射壓力和保壓壓力：增大注射壓力和保壓壓力，提高剪切應(yīng)力和剪切速度，有利于取向程度的提高。 ?澆口凍結(jié)時(shí)間，采用大澆口時(shí)，澆口凍結(jié)較晚，流動(dòng)過(guò)延時(shí)，在一定程度上抵消了因分子熱運(yùn)動(dòng)而引起的解取向因此澆口附近取向顯著。 ④模具溫度：模具溫度較低時(shí)，聚合物大分子運(yùn)動(dòng)容易凍結(jié)，因此解取向能力減小，取向程度提高，高于慢速充模。 (8)常用塑料分析和數(shù)據(jù)的選取: ?常用塑料縮水率 塑 膠 材 料 縮 水 率 ABS、PMMA、HIPS825 5/1000 PP+PE 8/1000 SAN 3/1000 POM 15/1000 結(jié)合本身情況，塑膠材料選用ABS，其縮水率取5/1000。 ?常用塑料成型性能 塑料 最小壁厚 小型塑件 推薦壁厚 中型塑件 推薦壁厚 大型塑件 推薦壁厚 HIPS 0．75 1．25 1．6 3．2～5．4 ABS 0．75 1．5 2 3～3.5 PP 0.85 1.45 1.75 2.4～3.2 分類 塑 料 名 稱 收縮率 逃氣孔適宜深度 模具溫度 成型溫度 (°C) 結(jié) 晶 PP 聚丙烯 20 0.01～0.02 40～60 205～288 PE 聚乙烯 20 0.02 20～60 149～371 非 結(jié)晶性 HIPS825 聚苯乙烯 5 0.02 20～60 163～316 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 5 0.03 50～60 220 AS(SAN) 丙烯腈-苯乙烯 2 0.03 50～70 191～316 PMMA 聚甲基丙烯酸甲脂 5 40～70 204～254 PVC 聚氯乙烯 5 10～60 170～210 為減小解取向能力,獲得較高的取向程度。模具溫度選取50oC，成型溫度為220 oC逃氣孔適宜深為0.03。 常用塑料拔模角度 塑料名稱 型腔 型腔 型芯 ABS 40′～1o20′ 35′～1o PE 25′～45′ 20′～45′ PMMA 35′～1o30′ 30′～1o POM 35′～1o30′ 30′～1o PC 35′～1o 35′～50′ 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)常用塑料拔模角度取值為：型腔為1 o，型芯為1o。 綜合考慮以上的因素，本塑件采用ABS做材料。其縮水率取5/1000。模具溫度選取50 o，成型溫度為220 o。逃氣孔適宜深為0.03。塑料拔模角度取值為：型腔為1 o，型芯1o。 ABS是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。 特點(diǎn)：它無(wú)毒，無(wú)味，顯微黃色，沖擊韌性較好，機(jī)械強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電性能良好；易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好。成型的塑料件有較好的光澤。 吸濕性為：0.05%～0.06% 密度為:1.03～1.07g/cm3 其成型特性有: 1. 無(wú)定性料,流動(dòng)性中等,溢邊值為0.04毫米左右. 2. 吸濕性強(qiáng),必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥. 3. 成型時(shí)宜取高料溫,高模溫.注射壓力為1000～1400公斤力/厘米2。  6 注射機(jī)的選擇與校核 6.1注射機(jī)的選擇 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄表8選擇注射機(jī)G54-S200/40螺桿（柱塞） 螺桿（柱塞）直徑：55mm 注射容量：200/400cm3 注射壓力：10900N/cm2 鎖模力：2540KN 最大注射面積：645cm2 最大模具厚度：406mm 最小模具厚度：165mm 模板最大距離：260mm 模板行程：666mm 噴嘴圓弧半徑：18mm 噴嘴孔徑：4mm 噴嘴移動(dòng)距離：310mm 推出形式：動(dòng)模板沒(méi)設(shè)推板，開(kāi)模時(shí)，模具推桿固定板上的推桿通過(guò)與推板相 碰，機(jī)械推出塑件 6．2注射機(jī)的校核 6．2．1注射量的校核 根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知：塑件的體積應(yīng)小于注射機(jī)的注射容 量，其公式按下式校核 V件≤0.8V注=0.8×200cm3=160cm3 式中：V件———塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和； V注———注射機(jī)注射量（cm3）； 0.8———最大注射量得利用系數(shù)； 經(jīng)過(guò)PRO/E軟件的分析得：V件≈139 cm3 所以V件=139 cm3<160 cm3 合格 6．2．2鎖模力得校核 由式F≥Pm(nAz+Aj) 因：Pm=0.5×109=54.5N 估算Az=4015mm3 Aj=200.96mm3 F=2540KN 所以：F=2540×103>54.5(2×4015+200.96)= 6．2．3注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套適應(yīng)，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來(lái)設(shè)計(jì)的； 定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度20 mm，直徑為?50 mm（與定位孔配合）； 模具厚度：Hmin=165 mmS=30+115+(5～10)=150 合格  7 分型面的確定 分型面的選擇主要考慮如下問(wèn)題： (1)分型面不僅應(yīng)選擇在對(duì)制品外觀沒(méi)有影響的位置，而且還必須考慮如何比較方便地清除分型而產(chǎn)生地溢料飛邊。同時(shí)，還應(yīng)避免分型而產(chǎn)生飛邊； (2)分型面的選擇應(yīng)有利于制品脫模，否則，模具結(jié)構(gòu)便會(huì)變得比較復(fù)雜。通常，分型面的選擇應(yīng)盡可能使制品在開(kāi)模厚滯留在動(dòng)模一側(cè)； (3)分型面不影響制品的開(kāi)狀和尺寸精度； (4)分型面應(yīng)盡量與最后填充溶體的型腔表面重合，以利于排氣； (5)選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量減少脫模斜度經(jīng)制品大小端尺寸帶來(lái)的差異； (6)分型面應(yīng)便于模具加工； (7)選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過(guò)大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴(yán)重的溢料； (8)有側(cè)孔或側(cè)凹的制品，選擇分型面時(shí)應(yīng)首先考慮將抽心或分型距離長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)、定模的方向，而將短的一邊作為側(cè)向分型抽心機(jī)構(gòu)時(shí)，除液壓抽心能獲得較大的側(cè)向抽拔距離外，一般分弄抽心機(jī)構(gòu)側(cè)向抽拔距離都較小。如圖7-1 圖7-1 8 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8．1澆注系統(tǒng)的組成 由注流道，分流道，澆口和冷料穴四部分組成。 作用：（1）能將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出。 （2）在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整，內(nèi)外在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。如圖8-1 圖8-1 8．2澆口套和定位圈的設(shè)計(jì) 8.2.1澆口套的設(shè)計(jì)，如圖8-2 圖8-2 8.2.2定位圈的設(shè)計(jì) 定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴孔對(duì)準(zhǔn)定位所用。定位圈直徑D為與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直徑確定。直徑D一般比注射機(jī)定位孔直徑小0.1～0.3㎜，以便于裝模。定位圈一般采用45鋼或Q275鋼。定位圈用內(nèi)六角螺釘固定在模板上時(shí)，一般用兩個(gè)以上的M6～M8的內(nèi)六角螺釘。如圖8-3 圖8-3 8．3流道設(shè)計(jì) 流道的形狀和尺寸往往受到塑料成型特性、塑件大小和形狀、模具成型數(shù)目 和用戶要求等因素的影響，因此沒(méi)有固定的形式。但是流道的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮如 下問(wèn)題： 8.3.1流道的截面形狀 如圖8-4 圖8-4 8.3.2流道的布置 本模具的流道截面圖如圖8-5 圖8-5 在多腔成型時(shí)，型腔布置決定流道的設(shè)計(jì)。從流動(dòng)平衡的角度出發(fā)，應(yīng)該使各型腔到澆道的流動(dòng)距離相等，同時(shí)也有利于澆口平衡布置。 澆口的設(shè)計(jì)：本塑件的體積不是很大，考慮流道結(jié)構(gòu)和其它因素， 選擇了側(cè)澆口。如圖8-6 圖8-6 側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，截面形狀多為矩形狹縫（也有用半圓形的注入口）調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及封閉時(shí)間。 9 排溢系統(tǒng) 排溢是指排出充模冷料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。廣義的注射模排溢系統(tǒng)應(yīng)包括澆注系統(tǒng)部分的排溢和成型部分的排溢。通常指的排溢是指成型部分的排溢。 模具充型過(guò)程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速注射成型時(shí)，必須考慮如何將多余的氣體排出模外，否則補(bǔ)壓縮的氣體產(chǎn)生高溫引起塑件局部炭化，或使塑件產(chǎn)生氣泡的工藝缺陷。為了解決問(wèn)題，必要時(shí)可開(kāi)設(shè)排氣槽等辦法。但是對(duì)于ABS這種材料，排氣間隙不得高于0.03mm。為了能快速充滿型腔。得到質(zhì)量合格的產(chǎn)品。采用了以下措施： 6．1型芯采用組合式，型芯的長(zhǎng)度高出型腔，把型腔板上的型芯孔打通，型芯與型腔小間隙配合。這樣可以成為主要的排氣途徑； 6．2由于型腔板和推件存在小的間隙，這樣也可以排出一部分氣體。 10 型腔、型芯設(shè)計(jì) 10.1設(shè)計(jì)型芯和型腔的結(jié)構(gòu)形式 10.1.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于模具采用一模一腔，若是采用鑲拼組合式，這將增加加工量特別會(huì)給裝配帶來(lái)極大的難度。因此型腔采用整體式結(jié)構(gòu)。也就是型腔和定模板做成一塊。型腔可通過(guò)電火花成型進(jìn)行加工。這種結(jié)構(gòu)形式具有以下優(yōu)點(diǎn)：加工效率高，減少裝配難度，可節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，減少加工量。如圖10-1 圖10-1 10.1.2型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯采用鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，這樣就可方便更換，若是某根型芯由于磨損或其它原因被損壞，就可以直接換。這樣就不須整體換。由于型芯各部分分開(kāi)，這樣就降低了型芯的加工難度，把復(fù)雜的型芯加工轉(zhuǎn)化為鑲拼塊的表面加工，且易于保證加工精度。各鑲拼件采用H7/m6配合。這種結(jié)構(gòu)形式具有以下優(yōu)點(diǎn)：加工難度不大，加工成本低，易于保證型芯精度，易于更換。如圖11-2. 圖10-2 10.2 型芯和型腔設(shè)計(jì) 10.2.1 型芯設(shè)計(jì) 型芯的尺寸計(jì)算：型芯的尺寸按以下公式計(jì)算 D1=［（1+）d1+xΔ］0-δ 式中D1---型芯外徑尺寸 d1—塑件內(nèi)形尺寸 Δ—塑件公差 —塑件平均收縮率 δ—成形零件制造公差，取Δ 10.2.2 型腔設(shè)計(jì) 型腔徑向尺寸按以下公式計(jì)算 D2=［（1+）d2-xΔ］+δ0 式中D2——行腔的內(nèi)形尺寸 d2——塑件外形基本尺寸 Δ——塑件公差 ——塑料平均收縮率 δ——成形零件制造公差，取Δ 型腔深度尺寸按以下公式 HM=（H+H+ xΔ)δ0 式中HM——型腔深度 H——塑件外形高度尺寸 Δ——塑件公差 ——塑料平均收縮率 δ——成形零件制造公差，取Δ 由于該產(chǎn)品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需要那么高。 一般取Ra1.6，在機(jī)床上加工就可以直接投入使用，不需要經(jīng)過(guò)其它的特殊加工?？紤]模具的修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取大值。而型腔則取小值，型腔的表面粗糙將決定產(chǎn)品的外觀，因此型腔的表面粗糙度則要求較高，一般取Ra0.8～0.4。在本次設(shè)計(jì)中，型腔取Ra0.8。 x——綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動(dòng)，成型零件的磨損等因素），塑件精度低、批量較小時(shí)，x取1/2；塑件精度高、批量比較大，x取2/3設(shè)計(jì)要求取x為0.5。 10.3型腔、型芯工作尺寸的計(jì)算 要計(jì)算型芯、型腔的工作尺寸，必先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要求塑件精度取五級(jí)精度。根據(jù)塑料制件公差數(shù)值表（SJ1372—78）塑件在五級(jí)精度下，基本尺寸對(duì)應(yīng)的尺寸公差如下： 基本尺寸mm 公差mm 基本尺寸mm 公差mm ～3 0.16 160～180 0.92 3～6 0.18 180～200 1.00 6～10 0.20 200～225 1.10 10～14 0.22 225～250 1.20 14～18 0.24 315～355 1.60 18～24 0.28 355～400 1.80 24～30 0.32 400～450 2.00 型腔：d2=380mm取=0.5%（以下收縮率都取0.5%） mm 型芯：d1=376mm mm  11 型腔壁厚計(jì)算 11.1型腔的強(qiáng)度及剛度要求 塑料模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度計(jì)算是模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，尤其對(duì)大型模具更為突出。目前常用的計(jì)算方法有按強(qiáng)度條件計(jì)算和按剛度條件計(jì)算兩類，但塑料模具要不離既不許因強(qiáng)度不足而發(fā)生明顯變形，甚至破壞，也不許剛度不足而變形過(guò)大的情況，因此要求對(duì)強(qiáng)度和剛度加以考慮。對(duì)于型腔主要愛(ài)到的力是塑料熔體的壓力，在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形。如果型腔側(cè)壁和底壁厚度不夠。當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔發(fā)生強(qiáng)度破壞，與此同時(shí)時(shí)，剛度不足則發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，將影響塑件成型質(zhì)量，所以模具對(duì)強(qiáng)度和剛度都有要求。 但是，實(shí)踐證明，模具對(duì)強(qiáng)度和剛度的要求并非同時(shí)兼顧，對(duì)大型腔，按剛度條件，對(duì)小型腔則按強(qiáng)度條件計(jì)算即可。（在本設(shè)計(jì)中按強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算） 9.1.1 對(duì)凹模底板厚度： H=r 式中p——型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（Mpa） r——型腔內(nèi)半徑（mm） ﹝σ﹞——材料彎曲許用應(yīng)力。材料為45#鋼，﹝σ﹞取100Mpa 根據(jù)條件：r=80mm;p=100Mpa H=80(0.75×100/100)1/2≈69.3mm 現(xiàn)取定模板厚為80mm,可以滿足型腔的強(qiáng)度要求。 12 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) （1） 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式：為了便于加工導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔，獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，使用有肩導(dǎo)柱。 （2） 導(dǎo)柱的布置：為確保動(dòng)模與定模只按了一個(gè)方向合模采用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置。為保護(hù)型芯不受損壞，導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，即正裝。 結(jié)構(gòu)如圖12-1和圖12-2： 圖12-1 圖12-2 13 脫模與復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13.1脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑件冷卻后由于有少量的收縮，塑件會(huì)緊抱在型芯上所以在脫出產(chǎn)品時(shí)不象沖壓件那樣可以自動(dòng)脫落。這樣，我們必須設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)將塑件頂出，推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)我們考慮的是要使塑件各部分受力均勻，在此設(shè)計(jì)中，由于采用了一模一腔的結(jié)構(gòu)，考慮到產(chǎn)品比較大，故利用四個(gè)推桿把產(chǎn)品推出，這樣產(chǎn)品受力均勻。 13.2復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上液壓機(jī)構(gòu)將推板推出之后，塑件也被完全頂出但是模具要合模，要使推桿、拉料桿恢復(fù)到原來(lái)的位置，而不會(huì)影響下一周期的正常生產(chǎn)。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)總裝圖。 14冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模是發(fā)生變形，縮短成型周期及提高塑件質(zhì)量。一般在型腔，型芯等部位設(shè)置合理的冷卻水路，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水流量和流速來(lái)控制模溫。 冷卻水孔開(kāi)設(shè)的原則： （1）冷卻水孔的數(shù)量應(yīng)盡可能多，直徑盡量大。 （2）各冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)相等，一般保持在15～10毫米范圍內(nèi)，距離太近則冷卻不易均勻，太遠(yuǎn)則效率低。水孔直徑一般保持取8～12毫米。 （3）水孔通過(guò)鑲塊時(shí)，防止鑲套管等漏水。 （4）冷卻管路一般不宜設(shè)在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件強(qiáng)度。 （5）水管接頭應(yīng)設(shè)在不影響操作的一側(cè)。 在此設(shè)計(jì)中，每次所要注射的量只有150g，由此可以得到注射一次所放出的熱量： Q=GH焓 式中 Q——熔融塑料所放出的熱量（J）： G——每次注射的塑料量（包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，kg）; H焓——塑料從熔融狀態(tài)進(jìn)入型腔的溫度到塑件冷卻后的脫模溫度的焓之差； Q=35×200=7000（J） 為了防止型腔受熱變形，在定模板加四根水道。、 冷卻時(shí)所需的冷卻水量： M1=nmC (T1-T2)/λ(T3-T4) 式中：M1——通過(guò)模具的冷卻水質(zhì)量（ kg）； T1——熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（Co）；T1=120Co T2——制品脫模溫度（Co）；T2=60 Co T3——出水溫度（Co）；T3=40 Co T4——進(jìn)水溫度（Co）；T4=20 Co C——塑料的比熱容（J/kg·Co） C=1759 J/kg·Co λ——導(dǎo)熱系數(shù)（J/m·Co）λ=829 所以：M1=40×150×10-3×1759×（120-60）/829×(40-20)=38.19kg 根據(jù)冷卻水處于滿流狀態(tài)下的流速與水管直徑的關(guān)系，確定模具冷卻水管直徑D： D=﹝4×103M1/(πνρ）﹞1/2 式中：ν——管道內(nèi)冷卻水的流速 ν=0.6m/s ρ——水的密度（kg/m3） ρ=103 kg/m3 所以： D=﹝4×103×38.19/(3.14×0.6×103) 1/2=9.00mm 設(shè)計(jì)中取D=10mm. 如圖13-1 圖13-1 15 整個(gè)設(shè)計(jì) 模具整體設(shè)計(jì)也是模體的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)師采用的標(biāo)準(zhǔn)模架大水口S5060，注射機(jī)要求模具厚度小于406mm。下面是對(duì)模板厚度的取值： 定模座板35mm，定模板80mm，動(dòng)模板50mm，支撐板60mm，墊塊110mm，動(dòng)模座板35mm. 根據(jù)以上選取，模具的厚度 H=35+80+50+60+110+35=370mm>406mm,符合條件。 推板及頂桿固定板分別為25mm。各板的厚度已經(jīng)確定。 整體模具的示意，如圖14-1，圖 圖14-1 圖14-2 參 考 文 獻(xiàn) [1] 于就泗，齊發(fā)主編.機(jī)械工程材料.大連:大連理工大學(xué),2003 [2] 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組編著. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2005 [3] 朱光力，萬(wàn)金保等編著.塑料模具設(shè)計(jì)第2版.北京：清華大學(xué)出版社，1999, [4] 譚建榮，張樹(shù)有，陸國(guó)棟，施岳定編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.北京：高等教育出版社,1999 [5] 邵立新，夏素民，孫江宏等編著.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0中文版標(biāo)準(zhǔn)教程.北京:清華大學(xué)出版社,2007 [6] 屈華昌編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)第1版.北京：高等教育出版社，2005 [7] 濮良貴，紀(jì)名剛編.機(jī)械設(shè)計(jì)第七版.北京：高等教育出版社.2001 [8] 廖念釗，莫雨松等編.互換性與技術(shù)測(cè)量第4版.中國(guó)計(jì)量出版社，1998 [9] 聯(lián)合編寫(xiě)組，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第一分冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，1979 [10] 聯(lián)合編寫(xiě)組，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第二分冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，1979 [11] 黨根茂、駱志斌、李集仁等編.模具設(shè)計(jì)與制造第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [12] 王樹(shù)勛、鄧庚厚主編.典型注塑模具結(jié)構(gòu)圖例.中南工業(yè)大學(xué)出版社.1992 [13] 孫玉芹、孟兆新等編.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ).科學(xué)工業(yè)出版社，2005 [14] 屈華昌主編，塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [15] 史鐵梁主編，模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社，2005