帶軸心直齒輪模具設計【含CAD圖紙+三維UG+文檔】,含CAD圖紙+三維UG+文檔,軸心,齒輪,模具設計,CAD,圖紙,三維,UG,文檔 摘要 摘要 本設計為齒輪注塑模的設計,設計分型面選在截面最大處,由于產品有內孔,所以模具結構需要側抽芯，塑件成型后利用推管將成型制品從 動模上推出，回程時利用復位桿復位。 設計中需要對塑件的尺寸進行計算，確定尺寸精度，然后進行注射機的選取。對注射機參數(shù)進行校核，包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機的鎖模力等。各個參數(shù)都滿足要求后才能確定注射機的型號。 在設計過程中，為了更清楚的表達模具的內部結構，因此附有大量的模具結構圖和模具局部圖，并通過通過CAD和三維軟件畫出它的二維、三維立體圖。 關鍵詞：塑料件,分型面,澆口,工藝分析 I 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） Abstract This design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded， molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned. In the design,the size of the plastic parts needed to calculate ,thendetermine the size precision and select the type of injection moulding machine. Checking the parameters of injection machine, including the thickness of mold closing,the size of mould installation,the trip of opening mold ,the clamping force of injection machine,and so on. Determining the model of injection machine after each parameter are meet the requirements. Finally use the UG software to mill out molding parts. In the design process , in order to express the internal structure of mould clearly，there have a lot of mould structure and mould local charts ，then through CAD and ug software plot its 2d, 3d stereo. Keywords: Cabinet,Parting surface,Runner,Process analysis I 目 錄 目 錄 摘要 I 第一章 緒論 1 第二章 塑件分析 3 2.1塑件結構 3 2.2 制品質量 3 2.3 尺寸精度 4 第三章 材料的選擇與工藝性分析 5 3.1 注塑成型工藝簡介 5 3.2 塑件材料選擇 6 3.3 材料ABS的注塑成型參數(shù) 6 3.4 材料ABS性能 6 3.5 初選擇注塑機 8 第四章 擬定模具結構形式 9 4.2 型腔數(shù)量的確定 9 第五章 注塑機的選擇及校核 11 5.1 最大注塑量的校核 11 5.2 鎖模力的校核 11 5.3 塑化能力的校核 11 5.4 噴嘴尺寸校核 11 5.5 定位圈尺寸校核 12 5.6 模具外形尺寸校核 12 5.7 模具厚度校核 12 5.8 模具安裝尺寸校核 13 第六章 澆注系統(tǒng)的設計 14 6.1 主流道 15 6.2 分流道與澆口 16 第七章 成型零件的工作尺寸計算 16 7.1 成型零件工作尺寸的計算 17 7.1.2型芯尺寸的計算: 19 7.1.3側型芯尺寸計算: 20 7.2 型腔壁厚、支撐板厚度的確定 22 第八章 脫模推出機構的設計 24 8.1 在設計脫模推出機構是應遵循下列原則 25 8.2 脫模力的計算 25 8.3 推管的設計 25 第九章 排氣系統(tǒng)設計 26 第十章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 27 10.1 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 28 10.2 冷卻系統(tǒng)設計 28 10.2.1 設計原則 28 10.2.2 冷卻時間的確定 29 第十一章 導向與定位機構 29 第十三章 側抽芯設計 36 13.1 斜導柱設計 38 13.2 滑槽的設計 40 13.3 楔緊設計 41 13.4 滑塊定位設計 41 13.5 彈簧設計計算 42 第十四章 注塑工藝不良缺陷以及成因 42 14.1 殘余應力引起的龜裂 43 14.2 外部應力引起的龜裂 43 14.3 外部環(huán)境引起的龜裂 44 結論 46 參考文獻 47 致 謝 48 III 第一章 緒論 隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，我國模具技術的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。 1. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發(fā)展 2. 模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展 3. 快速經濟制模技術得到應用 4. 特種加工技術有了進一步的發(fā)展 5. 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 6. 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速 7. 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同 另一方面，隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn) 了一些新的設計、生產、管理理念與模式。主要有：適應模具單件生產特點的柔性制造技術；創(chuàng)造最佳管理和效益的精益生產；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網絡制造等新的生產模式；模具標準件的日漸廣泛應用（模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質量和降低模具制造成本）；廣泛采用標準件、通用件的分工協(xié)作生產模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。 生產塑件中，注射模是一種廣為利用的制造工藝[1]。注射模的基本原則是固體聚合物在熔融狀態(tài)下注射進模腔內，經過冷卻，然后在模中被頂出。因此注射模工藝過程涉及到填充階段，冷卻階段和頂出階段。因此注射模的工藝過程主要就是決定于成型周期，而冷卻時間又是最重要的一個步驟。成型的冷卻時間決定了生產塑件的速度。一直以來，現(xiàn)代工業(yè)中，時間與成本有著很大的關連，生產時間越長成本越高。降低零件冷卻時間將會大大提高生產速率和降低成本。因此在典型的成型過程中，了解并優(yōu)化熱傳導是非常重要的。注塑件和模具之間的熱交換對注射成型的經濟行為起著決定性的因素。 必須達到穩(wěn)定狀態(tài)下（即可以脫模時）才能將塑件熱量釋放。需要達到這個狀態(tài)的時間叫做零件冷卻時間或者凍結時間。正確的冷卻系統(tǒng)設計必須使得聚合塑料件與模具之間有最佳的熱傳導。在傳統(tǒng)的模具中，通過在模心和模腔里創(chuàng)建直孔，然后通以冷卻液并導走聚合塑料件多余的熱量，可以實現(xiàn)降低冷卻時間。這種加工孔的方法依賴于普通加工工藝，例如鉆孔，卻不能生產復雜的輪廓狀通道或者立體空間里的隱藏部位。 37 第二章 塑件分析 2.1塑件結構 圖2-1 塑件圖 技術要求： 1零件加工表面上，不應有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷。 2齒高系數(shù)ha=1,齒根系數(shù)c=0.25,模數(shù)m=1，齒數(shù)Z=28。 3未注形狀公差應符合GB1184-80的要求。 該齒輪制件形狀比較簡單,都是平面構成 外觀要求較嚴,由于產品結構有內孔,所以需要較復雜機構,例如側抽芯等 2.2 制品質量 塑件的體積:V1=4.65cm3 塑件的質量：M=4.65x1.2g=5.58g 2.3 尺寸精度 塑件尺寸的大小受塑料流動性的影響，在注射成型和壓注成型中，流動性差的塑料和壁薄的塑件尺寸不能設計的過大，否則容易造成填充不足或形成冷接縫，從而影響制件的外觀和強度。因此，在設計塑件尺寸時應對塑件的流動距離比等方面進項校核。另外，注射的塑件尺寸要受到注射機的注射量、鎖模力和模板尺寸的限制。 由于改制件未標注公差，查（《塑料成型模具》P33表2-1-1、2-1-2）取MT5. 第三章 材料的選擇與工藝性分析 3.1 注塑成型工藝簡介 注塑成型是塑料先在注塑機的加熱料筒中受熱熔融，而后由柱塞或往復式螺桿將熔體推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。它不僅可在高生產率下制得高精度，高質量的制品，而且可加工的塑料品種多和用途廣，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。一般分為三個階段的工作。 圖3-1 注塑成型壓力—時間曲線 1.物料準備：為了使注塑能順利地進行并保證產品得到質量，在成型前有一系列的準備工作。包括對物料的顆粒情況、外觀色澤，雜質含量等進行檢驗，并測試其流動性，熱穩(wěn)定性和收縮率等指標。對于吸濕性比較強的塑料，應進行適當?shù)念A熱干燥，為了保證順利脫模，部分塑料制品還需要選用脫模劑。 2.注塑過程：塑料在料筒內經過塑化達到流動狀態(tài)后，進入模腔內的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用圖2表示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從T2到T3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。 3.塑件的后處理：為了消除塑件內存在的應力、改善塑件的性能和提高尺寸的穩(wěn)定性，注射長興的塑件經脫?；驒C械加工后，常需要適當?shù)暮筇幚怼Ｖ饕暮筇幚矸椒ㄓ型嘶鸷驼{濕處理。 3.2 塑件材料選擇 1.成型前的準備 對ABS的色澤、細度和均勻度進行檢驗。由于ABS的吸水率大約為0.2%～0.8%，容易吸濕，成型前應進行充分的干燥，干燥至水分含量<0.3%。干燥條件：用烘箱以80～85℃烘2～4小時或用干燥料斗以80℃烘1～2小時。 2.注射過程 塑料在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、保壓、倒流、和冷卻、脫模、5個階段。 3.塑件的后處理 采用調濕處理，其熱處理條件查參考文獻【1】中的表4-7由處理溫度為70℃；保濕時間為2～4小時。 3.3 材料ABS的注塑成型參數(shù) 注射機：螺桿式； 螺桿轉數(shù)（r/min）：48； 料筒溫度（℃）：前段 200～220； 中段 180～200； 后段 160～180； 噴嘴溫度（℃）：170～180； 模具溫度（℃）：50～80； 注射壓力（MPa）：70～100； 成型時間（s）：注射20～60，保壓0～3，冷卻20～90，總周期50～160。 3.4 材料ABS性能 1.物理性能 ABS樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡稱ABS)，這三者的比例為20：30：50(熔點為175℃)。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產出一系列具有不同沖擊強度、流動特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強度會得到提高，但是硬度和 流動性就會降低，強度和耐熱性變會減少。 ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點是耐候性，耐熱性差，且易燃。 2.成型性能 ABS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是非結晶性材料。中單體的聚合產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構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS是吸水的塑料，于室溫下，24小時可吸收0.2%~0.35%水分，雖然這種水分不至于對機械性能構成重大影響，但注塑時若濕度超過0.2%，塑料表面會受大的影響，所以對ABS進行成型加工時，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應小于0.2%。 3.ABS的主要性能指標 密度ρ=1.2 g/； 收縮率0.4～0.7%，取值0.5%. 4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預干燥。 3.5 初選擇注塑機 單個塑件的體積:V=4.65cm3 塑件的質量：M=1.2gx4.65=5.58g 流道凝料V’=0.6V ； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則 表3-1注射機參數(shù) 注塑機型號 XS-ZY-1000 額定注射量 1000cm3 螺桿（柱塞）直徑 85mm 注射壓力 121Moldflow 注射行程 260mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 1600KN 最大成型面積 1800cm2 最大開合模行程 700mm 模具最大厚度 550mm 模具最小厚度 150mm 噴嘴圓弧半徑 R18mm 噴嘴孔直徑 Φ7.5mm 頂出形式 兩點設有頂桿，機械頂出 動、定模固定板尺寸 900X1000mm 拉桿空間 430×700mm 合模方式 中心液壓、兩點機械頂桿 液壓泵 流量 200、18L/min 壓力 614Moldflow 電動機功率 40KW 加熱功率 14KW 機器外形尺寸 7670X1740X2380mm ·當塑件的結構和所用的材料滿足成型工藝的要求后，就需要考慮塑件的分型面位置，確定采用單型模腔還是多型模腔來進行生產，這樣就初步確定模具的結構形式，為后續(xù)的設計計算提供依據(jù)。 4.1分型面位置的確定 模具上用來取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)可分離和接觸的表面稱為分型面。 分型面的選擇應注意以下幾點： 1.分型面應選在塑件的最大截面處； 2.不影響塑件外觀質量，尤其是對外觀有明確要求的塑件； 3.有利于保證塑件的精度要求； 4.有利于模具加工，特別是型腔的加工； 5.有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設置； 6.便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊； 7.盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需鎖模力； 8.便于嵌件的安裝； 9.長型芯應置于開模方向。 由于零件簡單,采用平面分形面 如下圖所示: 圖4-1 平面分形面 4.2 型腔數(shù)量的確定 考慮到塑件比較大，因此型腔形似選擇一模2腔。一模2腔與多型腔相比，具有以下優(yōu)點： 1.塑件的形狀和尺寸精度始終一致； 2.工藝參數(shù)易于控制； 3.模具結構簡單、緊湊，設計制造、維修大為簡化。 圖4-2 一模2腔 第五章 注塑機的選擇及校核 5.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%~75%范圍內，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。 V =V+0.6V(0.6x4.65)= 7.44cm；滿足要求。 5.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞K A·P ＞1.2×1/4×3.14×1122×25×10 ＞295.42KN 因此鎖模力滿足要求。 式中:F注塑機額定鎖模力：1600KN； K安全系數(shù)，取K=1.2； 5.3 塑化能力的校核 由初定的成型周期為60秒計算，實際要求的塑化能力= 即：217.6/60=3.63（g/s），遠小于注塑機的塑化能力22.2（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。 5.4 噴嘴尺寸校核 在實際生產過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機噴嘴球面半徑R1大1～2 mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.5～1 mm，如圖4所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 圖5-1噴嘴與澆口套尺寸關系 由于本次選擇的注塑機噴嘴球半徑為10mm，噴嘴口直徑3mm。 5.5 定位圈尺寸校核 模具安裝在注塑機上必須使模具中心線與料筒、噴嘴的中心線相重合，定位圈與注塑機固定模板上的定位孔呈間隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，對小型模具為8mm~10mm，對大型模具為10mm~15mm。此外，對中小型模具一般只在定位模板上設置定位圈，對大型模具可在動、定模板上同時設置定位圈。本次設計的模具只在定模板上設置定位圈，定位孔直徑為90mm，定位圈的高度為10mm。 圖5-2定位圈尺寸 5.6 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。本書中拉桿內間距430×700mm，模具外形尺寸設計為350×350mm，滿足要求。 5.7 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： HHH 150mm341mm550mm 式中：H——所設計的模具厚度 341mm；H——注塑機所允許的最小模具厚度150 mm；H——注塑機所允許的最大模具厚度550 mm； 5.8 模具安裝尺寸校核 注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。 該模具外形尺寸為350×350屬中型模具，所以采用壓板固定法。 第六章 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內在質量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。 在設計澆注系統(tǒng)時，首先選擇澆口的位置，流道及澆口位置的選擇應遵循以下原則。 1.流道應盡量少彎折，表面粗糙度為R0.8~1.6 。 2.應考慮到模具是一模2腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應按型腔布局設計，盡量與模具中心線對稱。 3.單型腔模具投影面積較大時，在設計澆注系統(tǒng)時，應避免在模具的單面開設澆口，不然會照成注射時模具的受力不均。 4.設計澆注系統(tǒng)時，應考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。 5.一腔多模時，應防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內。 6.在設計澆口時避免塑料熔體直接沖擊直徑型芯及嵌件，以免產生彎曲、折斷或移位。 7.在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可以縮短填充時間。 8.能順利的引導塑件熔體填充各個部位，并在填充過程中不致產生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)，使型腔內的氣體順利排出模外。 9.在成批生產塑件時，在保證產品質量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。 10.若是主流道型澆口，因主流到處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應留有加工余量或修正余量。 11.澆口的位置應保證塑料熔體順利地流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。 12.盡量避免使塑件產生熔接痕，或使其熔接痕產生在塑件不重要的部位。 6.1 主流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道（或澆口）的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關。 本次設計的主流道襯套如下圖，其主要參數(shù)： 錐角=6°；內表面粗糙度Ra=0.63 ；小端直徑D=d+(0.5~1)mm=8.5mm；主流道襯套始端的球面半徑R=R+(1~2)mm=20mm ；取主流道長度l=22mm； 材料為碳素工具鋼T8A。 其中：d=6mm是注塑機的噴嘴口直徑，R=18mm是注塑機的噴嘴球半徑。 6.2 分流道與澆口 這種交口的特性: 它在單型腔模具中，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，模具結構簡單緊湊，制造方便，所以此零件進膠方式是點進膠。 如下圖所示： 圖6-7 分流道與澆口 第七章 成型零件的工作尺寸計算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、鑲塊、成形桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外還要求成型零件具有合理的結構和良好的加工工藝性，具有足夠的強度、剛度和表面硬度。 7.1 成型零件工作尺寸的計算 在計算型腔和型芯工作尺寸之前，對塑件各重要尺寸應按機械設計中最大實體原則進行轉化，即塑件外形尺寸（名義尺寸）為最大尺寸，其公差△為負值；塑件的內腔尺寸（名義尺寸）為最小值，其公差△為正值；中心距尺寸為公稱尺寸，其公差為正負△/2。 本畢業(yè)設計成型零件工作尺寸采用最常用的按平均收縮率、平均磨損量和平均制造公差為基準的計算方法。從《塑料成型工藝與模具設計》中附表B查得MT5塑料的最大收縮率Smax和最小收縮率Smin分別為0.8%和0.3%。則MT5的平均收縮率為S(--)=(Smax +Smin)/2×100%=(0.8% +0.3%)/2×100%=0.55%。 7.1.1型腔的計算: 圖7-1 型腔 1.型腔徑向尺寸1的計算： (Lm)+δz 0=[(1+s(--))]Ls-x△] +δz 0=[(1+0.55%)]*30-0.75*0.5] +δz 0=29.79+0.1670mm 注：δz取△/3，x取0.75。 式中： Lm——模具型腔徑向基本尺寸； Ls——塑件外表面的徑向基本尺寸； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件外表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型腔徑向尺寸1 Lm=29.79+0.1670mm。 2.型腔深度尺寸1的計算： (Hm)+δz 0=[(1+S(--))Hs-x△]+δz 0=[(1+0.55%)*6-0.5*0.3]+δz 0=5.88+0.1 0mm 注：δz取△/3, x取0.5。 式中 Hm——模具型腔深度基本尺寸； Hs——塑件凸起部分高度基本尺寸； x——修正系數(shù)，由于該塑件尺寸較小，精度要求高，故x取0.5。 S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件外表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型腔深度尺寸1 Hm=5.883+0.1 0mm。 3.型腔徑向尺寸2的計算： (Lm)+δz 0=[(1+s(--))]Ls-x△] +δz 0=[(1+0.55%)]*25.5-0.75*0.5] +δz 0=25.26+0.167 0mm 注：δz取△/3，x取0.75。 式中 Lm——模具型腔徑向基本尺寸； Ls——塑件外表面的徑向基本尺寸； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件外表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型腔徑向尺寸2 Lm=25.26+0.167 0mm。 4.型腔深度尺寸2的計算： (Hm)+δz 0=[(1+S(--))Hs-x△]+δz 0=[(1+0.55%)*6-0.5*0.3]+δz 0=5.88+0.1 0mm 注：由于數(shù)字電子表外殼尺寸較小、精度級別較高，δz取△/3。 式中 Hm——模具型腔深度基本尺寸； Hs——塑件凸起部分高度基本尺寸； x——修正系數(shù)，由于該塑件尺寸較小，精度要求高，故x取0.5。 S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件外表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型腔深度尺寸2 Hm =5.88+0.1 0mm。 7.1.2型芯尺寸的計算: 圖7-9型芯 1.型芯徑向尺寸1計算 型芯徑向尺寸1的計算： (lm)0 -δz =[(1+s(--))ls+x△] 0 -δz=[(1+0.55%)*7+0.75*0.35] 0 -δz=7.30 0 -0.117mm 注：δz取△/3，x取0.75。 式中 lm——模具型芯徑向基本尺寸； ls——塑件內表面的徑向基本尺寸； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件內表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型芯徑向尺寸1 lm =7.30 0 -0.117mm。 2.型芯高度1的計算: (hm) 0 -δz =[(1+s(--))hs+x△] 0 -δz=[(1+0.55%)*6+0.5*0.3] 0 -δz=6.18 0 -0.1mm 注：δz取△/3。 式中 hm——模具型芯高度基本尺寸； hs——塑件孔或凹槽深度尺寸； x——修正系數(shù)，由于該塑件尺寸較小，精度要求高，故x取0.5； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件內表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型芯高度尺寸1 hm =6,18 0 -0.1mm。 3.型芯徑向尺寸2的計算： (lm)0 -δz =[(1+s(--))ls+x△] 0 -δz=[(1+0.55%)*15+0.75*0.4] 0 -δz=15.38 0 -0.133mm 注：δz取△/3，x取0.75 式中 lm——模具型芯徑向基本尺寸； ls——塑件內表面的徑向基本尺寸； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件內表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型芯徑向尺寸2 lm =15.38 0 -0.133mm。 4. 型芯高度2的計算: (hm) 0 -δz =[(1+s(--))hs+x△] 0 -δz=[(1+0.55%)*16+0.5*0.4] 0 -δz=16.29 0 -0.133mm 注：δz取△/3 式中 hm——模具型芯高度基本尺寸； hs——塑件孔或凹槽深度尺寸； x——修正系數(shù)，由于該塑件尺寸較小，精度要求高，故x取0.5； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件內表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以型芯高度尺寸2 hm =16.29 0 -0.133mm。 7.1.3側型芯尺寸計算: 圖7-10側型心 1.側型芯徑向尺寸的計算： (lm)0 -δz =[(1+s(--))ls+x△] 0 -δz=[(1+0.55%)*6+0.75*0.3] 0 -δz=6.18 0 -0.1mm 注：δz取△/3，x取0.75。 式中 lm——模具型芯徑向基本尺寸； ls——塑件內表面的徑向基本尺寸； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件內表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以側型芯徑向尺寸1 lm =6.18 0 -0.1mm。 2. 側型芯深度的計算 側型芯高度尺寸的計算： (hm) 0 -δz =[(1+s(--))hs+x△] 0 -δz=[(1+0.55%)*2.5+0.5*0.2] 0 -δz=2.66 0 -0.067mm 注：δz取△/3。 式中 hm——模具型芯高度基本尺寸； hs——塑件孔或凹槽深度尺寸； x——修正系數(shù)，由于該塑件尺寸較小，精度要求高，故x取0.5； S(--)——塑料平均收縮率； △——塑件內表面徑向基本尺寸的公差； δz——模具制造公差。 所以側型芯高度尺寸1 hm =2.66 0 -0.067mm。 成型零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接構成塑件的尺寸。例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、空間距離尺寸、孔或凸臺至某成型表面的尺寸、螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等等。 7.2 型腔壁厚、支撐板厚度的確定 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔和點壁厚度過薄可能因強度不夠而產生塑料變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產生翹曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 型腔壁厚、支撐板厚度的確定從理論上講是通過力學的強度及剛度公式進行計算的。由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件復雜程度的影響，所以理論計算并不能完全真實的反映結果。通常在模具設計中，型腔及支撐板厚度不通過計算確定，而是憑經驗確定。經驗數(shù)據(jù)表如下： 表7-1 壁厚S的經驗數(shù)據(jù) 型腔壓力/Moldflow 型腔點壁厚度S/mm <29(壓塑) 0．14L+12 <49（壓塑） 0．16L+15 <49（注塑） 0．20L+17 表7-2 支撐板h厚度的經驗數(shù)據(jù) b/mm b=L/m b=1.5L/mm b=2L/mm <102 (0.12-0.13)b (0.10-0.11)b 0.08b ＞102- 300 (0.13-0.15)b (0.11-0.12)b (0.08-0.09)b 模具設計時上表查到得數(shù)據(jù)只是作為驗證性的數(shù)據(jù)。選擇標準模架后，需要結合塑件具體尺寸來驗證型腔壁厚和支撐板厚度的合理性。 第八章 脫模推出機構的設計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具上這種脫出塑件的機構稱為脫模機構（或稱推出、頂出機構）。 8.1 在設計脫模推出機構是應遵循下列原則 推出機構應盡量設置在動模一點。 保證塑件不因推出而變形損壞。 機構簡單、動作可靠。 推出塑件的位置應盡量設在塑件內部或隱形面和非裝飾面上。 合模時能正確復位。 8.2 脫模力的計算 脫模力計算公式 Fc=10×fc×α×E×（Tf-Tj）×t×h 式中 ： fc——脫模系數(shù)，即在脫模溫度下塑件與型芯表面之間的靜摩擦因數(shù)，它受塑件熔體經高壓在鋼表面固化中粘附的影響； α——塑料的現(xiàn)行膨脹系數(shù)（1/℃）; E——在脫模溫度下，塑料的抗拉彈性模量（Moldflow）； Tf——塑料的軟化溫度（℃）； Tj——脫模時塑件溫度（℃）； t——塑件的厚度（mm）； h——型芯脫模方向的高度（mm）。 脫模力計算中物理參量的準確確定是困難的，各參數(shù)隨著溫度而變化，脫模力的準確計算式很困難的它與塑料的拉伸彈性模量、熱膨脹系數(shù)、模具溫度、保壓壓力、冷卻時間、開模時型腔壓力以及推桿速度等工藝條件有關。 由于產品內點有倒扣，由于產品結構的限制，不能作為其他抽芯結構，只能采用強行脫模，先內部型芯脫掉，在通過推板頂出，這樣脫模時，才能頂出。 8.3 推管的設計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具上這種脫出塑件的機構稱為脫模機構（或稱推出、頂出機構）。 推出機構應盡量設置在動模一側。 保證塑件不因推出而變形損壞。 機構簡單、動作可靠。 推出塑件的位置應盡量設在塑件內部或隱形面和非裝飾面上。 合模時能正確復位。 但本塑件有一個特點——零件小，分型面為平面。如果在底部設置推板推桿推出機構的話，此凸起可大大增加了推板推桿與塑件的接觸面積，也增加了推出位置的剛性，保證塑件不被損壞。 圖8-1 推管 第九章 排氣系統(tǒng)設計 塑料注塑模具的型腔，在熔融塑料填充過程中，除了模具型腔內有空氣外，還有因塑料受熱而產生的氣體，尤其在高速注射成型產生的氣體更多，排氣系統(tǒng)對確保塑件成型質量起著重要的作用，排氣方式有以下幾種： 利用排氣槽。 利用型芯、鑲件、推甘等的配合間隙；利用分型面上的間隙。 對于大中型、深型腔塑件為了防止塑件在頂出時造成真空而變形，需設進氣裝置。 本書設計的模具不是大型模具，并且分型面位于熔體流動末端（如下圖），可直接利用分型面間隙排氣，不必專門設置排氣槽和進氣槽。 圖9-1 排氣系統(tǒng) 第十章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 模具成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動性差，塑料輪廓不清晰，表面會產生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導致塑料翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設置溫度調節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。 10.1 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 1.根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； 2.希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量； 3.采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； 4.溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 5.從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產率。 10.2 冷卻系統(tǒng)設計 10.2.1 設計原則 1.盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； 2.冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； 3.盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。 4.澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； 5.應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃ 6.冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。 7.合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。 圖10-1冷卻系統(tǒng) 10.2.2 冷卻時間的確定 在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間30S，保壓時間20S，總周期為60S。 其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算： t=㏑[·] =62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴散系數(shù)(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 第十一章 導向與定位機構 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。 導柱：國家標準規(guī)定了兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導柱的直徑需要進行強度校核。 導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，帶頭導柱軸向固定容易。 設計導柱和導套需要注意的事項有： 1.合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 2.導柱工作部分長度應比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導向與引導作用。 3.導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。 4.導柱可以設置在動?；蚨＃O在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設置四個標準帶頭導柱配合標準直導套作為導向系統(tǒng)，導柱設置在動模上，以保護型芯不受損壞。 導套和導柱結構如下： 圖11-1 標準直導套 第十二章 模架的確定和標準件的選用 本次設計選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。 ? 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。 ? 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準龍記標準模架FCI3035A70B80 C90 ? 模架上要有統(tǒng)一的基準，所有零件的基準應從這個基準推出，并在模具上打出相應的基準標記。 1.一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位； 2.動、定模固定板之間通過導向零件定位； 3.脫出固定板通過導向零件與動?；蚨９潭ò宥ㄎ?； 4.模具通過澆注套定位圈與注射機的中心定位孔定位； 5.動模墊板與動模固定板不需要銷釘精確定位； 6.墊快不需要與動模固定板用銷釘精確定位； 7.頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。 ? 模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。 ? 兩模板之間應有分模隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 本次設計模架選用龍記標準模架DI3035A70B80 C90。 1、定模固定板（定模座板）（35035045mm） 主流道襯套固定孔與其為H7/m6過渡配合； 通過4個?10的內六角螺釘與定模固定板連接； 圖12-1 2、定模板（30035070mm） 上面的型腔為整體式； 有四個型芯固定孔； 其導柱固定孔與導柱為H7/m6過渡配合。 圖12-2 3、動模板（30035080mm） 用于固定型芯（凸模）、導套。為了保證凸?；蚱渌慵潭ǚ€(wěn)固，固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調質230～270HB； 導套孔與導套為H7/m6或H7/k6配和； 型芯孔與其為H7/m6過渡配合。 其注射機頂桿孔為?35mm； 其上的推板導柱孔與導柱采用H7/m6配合。 圖12-3 4、墊塊 1.主要作用：在動模座板與動模墊板之間形成頂出機構的動作空間，或是調節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。 2.結構型式：可為平行墊塊、拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）。 3.墊塊一般用中碳鋼制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨鑄鐵等。 4.模具組裝時，應注意左右兩墊塊高度一致，否則由于負荷不均勻會造成動模板損壞。 5、推桿固定板 固定推桿。 6、推板 圖12-4 第十三章 側抽芯設計 當注射成型側壁帶有孔，凹穴，凸臺等的塑件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側向移動的零件，以便在脫模前先抽調側向成型零件，否則就無法脫模。帶動側向成型零件作側向移動的整個機構稱為側向分型與抽芯機構。按動力來源可分為：手動抽芯機構、液動或氣動抽芯機構和機動抽芯機構等三大類型。其中機動抽芯機構是利用注射機的開模運動和動力，通過傳動零件將側型芯或側型腔抽出。這種機構結構比較復雜，但抽芯不需要人工操作，生產效率高，與液壓或氣動抽芯機構相比較無須另行設計液壓或氣壓抽芯系統(tǒng)，成本較低。根據(jù)傳動零件的不同，機動抽芯又可分為斜導柱抽芯、斜滑塊抽芯、彎銷抽芯、斜導槽抽芯、彈簧抽芯、齒輪齒條抽芯等多種抽芯形式。本次設計根據(jù)模具的結構，采用斜導柱抽芯機構。斜導柱抽芯機構是最常用的一種抽芯機構，具有結構簡單、制造方便、安全可靠等特點；其工作原理是：斜導柱固定在定模板上，滑塊在動模板的導滑槽內可以移動。開模時，開模力通過斜導柱作用于滑塊，迫使滑塊在動模板的導滑槽內向兩邊移動，完成抽芯動作；塑件由推板推出型腔；擋板、彈簧及螺釘是滑塊保持抽芯后的最終位置，保證合模時斜導柱能準確地進入滑塊的斜孔，使滑塊回到成型位置；在注射成型時，滑塊受到型腔熔體壓力的作用，有產生位移的可能，因此用楔緊塊來保證滑塊在成型時的準確位置。斜導柱抽芯機構主要由滑塊、滑塊槽、滑塊固定板和斜導柱等零件組成。 由于本塑件兩側有和一端有凹槽另外還有斜孔，2個地方抽芯結構原理都是一樣，唯獨就是方向不一樣，有側凹的地方采用就用斜導柱帶動滑塊進行抽芯，另外一個斜孔，驅動力可以也是采用斜導柱，但是由T型塊帶動斜孔型芯，阻礙成型后塑件直接從模具里脫模，所以必須采用側抽芯機構。又因為抽芯距不是很大，側凸的成型面積較小，故可采用斜滑塊內側抽芯機構。斜滑塊應考慮分型與與抽芯方向的要求，并盡量保證塑件具有較好的外觀質量，不要使塑件表面留有明顯的拼縫痕跡。另外，還應使斜滑塊的組合部分具有足夠的強度。 抽芯距s=s1+5mm S1為空深度在這里空深度為壁厚所以 s=10mm 抽芯力的計算: Fc=ChP(cos(a)-sin(a))(4-9) =37.68×20×1.2×107(0.15cos(180)-sin(180)) =31.7×103N Fc-抽芯力 C-側型芯成行部分的截面的平均周長(m)= X12=36.78 mm h-側型芯成行部分的高=20 mm p-塑件對側型芯的收縮應力(包緊力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷 塑件p=(2.4-3.9)×107pau=0.15,a-側型芯的脫模斜度或傾斜角=180 13.1 斜導柱設計 1.在確定斜滑塊結構尺寸之前，應了解其設計要點： (1) 斜滑塊的導向斜角一般取18 o，斜滑塊的推出高度必須小于導滑槽總長的2/3。 (2) 斜滑塊在導滑槽內的活動必須順利。 (3) 內抽芯斜滑塊的端面不應高于型芯端面，而應在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。 2.斜導柱尺寸的確定 (1) 斜導柱的形狀如圖4-12所示:其工作端的端部設計成半球形。 · 圖13-1 斜導柱的形狀 其材料選用45碳素工具鋼,熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度為Ra0.8nm,斜導柱與固定板之間采用過渡配合H7/m6,滑塊上斜導柱之間采用間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.5mm間隙。 (2) 斜導柱傾斜角度的確定 a為傾斜角L=s/sin（a）經查資料得 a取18o比較理想。 3.斜導柱的長度計算斜導柱的長度如圖4-13所示 其工作長度Lz=s×cos（）/sin（a）(4-10) 為滑動定向模一側的傾角因=0o所以L=s/sin（a）=6.5/sin（18 o）=21mm Lz 斜導柱的總長度（mm）；d1 斜導柱固定部分大端直徑（12mm）；h 斜導柱固定板厚度（20mm）；d 斜導柱工作部分直徑（16mm）；S 抽芯距（10mm）。 = =30/2×tan(18o)+20/cos(0o)+30/sin(18o) =110mm 斜導柱安裝固定部分長度斜導柱固定部分的直徑（12mm）斜導柱固定部板的厚度（20mm）a 斜導柱的傾角 4.斜導柱受力分析與強度計算 受力分析如下圖所示： 圖13-2 斜導柱的受力分析 在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等,方向相反,方向相反，F(xiàn)k是開模力，它通過導滑槽施加于滑塊F是斜導柱通過斜導柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導柱受的彎曲力Fw相等，F(xiàn)1是斜導柱與滑塊間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導滑槽間的摩擦力．另外斜導柱與滑塊，滑塊與導滑模之間的摩擦系數(shù)為0.5 側 側 式中F1=F2= 由式解得： 因摩擦力太小所以可以省略既（=0） 所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N 由Fc斜導柱的傾斜角在有關資料中可查到最大彎曲力Fw=1000KN 然后根據(jù)Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導柱直徑d=12mm。 (5)滑塊的設計 滑塊是斜導柱側向分型抽芯機構中的一重要零部件，它上面安裝有側向型芯式側向型芯塊，注射成形時塑件尺寸的準確和移動的可靠性都需要靠它的運動精度保證，滑