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1、 成人教育 畢業(yè)論文 論 文 題 目： 基于 CAD/CAM 技術(shù)的塑料拉手注 射 模具設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 陸政治 鄒曉紅 紀(jì)凱 指導(dǎo)教師姓名： 張老師 指導(dǎo)教師職稱： 博士 院 系 （點(diǎn)）： 江南大學(xué) 日 期： 年 月 日 江南大學(xué)成人教育 畢 業(yè) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、論文題目： 基于 CAD/CAM 技術(shù)的塑料拉手注射模具設(shè)計(jì) 二、專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 三、班 級(jí)： ___________________________ 四、學(xué)生姓名

2、： 陸政治 鄒曉紅 紀(jì)凱 五、指導(dǎo)老師： 張老師 六、論文開(kāi)始時(shí)間： ___________________________ 七、論文完成時(shí)間： ___________________________ 八、院（站）簽名： ____________ 年 月 日 目 錄 1 引言 ………………………………………………………………………… 1 1.1 產(chǎn) 品 工 藝 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 2 工藝方案及設(shè)計(jì)方法 ……………………………………………………… 1 2 .1 模 具 工 藝 方

3、 案 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 2.2 設(shè) 計(jì) 方 法 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 ………………………………………………………… 1 3.1 型腔布局以及分型面選擇 ……………………………………………………… 1 3.2 排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.3 成型零件設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.3.1 凹模的設(shè)計(jì) 3.3.2 型芯的設(shè)計(jì) 3.3.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 3.3.4 模具型

4、腔側(cè)璧和底板厚度計(jì)算 3.3.5 塑件的結(jié)構(gòu)和斜度 3.3.6 成型零件的強(qiáng)度計(jì)算 3.3.7 定模的設(shè)計(jì) 3.3.8 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.4.1 注射機(jī)的選擇 3.4.2 流道的設(shè)計(jì) 3.4.3 澆口的設(shè)計(jì) 3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.5.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 3.5.2 導(dǎo)套 的 選擇 3.6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.6.1 抽芯距確定與抽芯力計(jì)算 3.6.2 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 3.6.3

5、 斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 3.6.4 滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.6.5 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 3.6.6 楔緊塊設(shè)計(jì) 3.6.7 滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 3.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.7.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 1 3.9 彈 簧 的 選 定 … … … … … … … … … ……………………………… 1 結(jié)論 ………………………………………………………………………………………… 1 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………… 1 致謝 ………………………

6、………………………………………………………………… 1 1 引言 模具行業(yè)是一個(gè)高新技術(shù)密集型，而且又重視經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)業(yè)。特別是隨著近代工業(yè)的 飛速發(fā)展，塑料制品用途日益廣泛，注塑模具工藝空前發(fā)展，依靠人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)模具 已經(jīng)不能滿足需要，企業(yè)越來(lái)越多地利用注塑模流分析技術(shù)來(lái)輔助塑料模具的設(shè)計(jì)。利 用此類 CAE軟件，設(shè)計(jì)人員可以仿真出塑料成型過(guò)程中的充填、保壓、冷卻及脫模后的 翹曲變形等過(guò)程，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)塑料熔膠在模腔內(nèi)的流動(dòng)狀況，溫度、壓力、剪切應(yīng)力、體 積收縮等變量在整個(gè)充填工程中某瞬間的分布情況。利用注塑模流分析技術(shù)，能預(yù)先分 析模具設(shè)計(jì)的合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研

7、發(fā)，提高企業(yè)效率。 近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。塑料模熱流道技 術(shù)更成熟，氣體輔助注射技術(shù)已開(kāi)始采用。模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用， 并開(kāi)發(fā)出了自主版權(quán)的模具 CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模 具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā) 揮了重要作用。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng) 用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對(duì)模 具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。衡量模具產(chǎn)品水平，主要有模具加工的 制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度、 模具的使用壽命和制造周期等。國(guó)內(nèi) 外模具產(chǎn)品水平仍有很大差距。 目前 CAD/CAM 系統(tǒng)及數(shù)控技術(shù)在模具加工領(lǐng)域起著不

8、可缺少的重要作用。當(dāng)今 流行的三維造型軟件有 Pro/ENGINEER、 UG 和 Solidworks 等，其中 Pro/ENGINEER 的 功能強(qiáng)大應(yīng)用范圍廣泛。 原因是，該工具建立在相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué) 模型基礎(chǔ)之上，從而可 以近似獲得實(shí)際指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的效果，此外，計(jì)算的快捷性使得在實(shí)際試模前，可以對(duì) 于多個(gè)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估直至優(yōu)化，從而達(dá)到縮短設(shè)計(jì)和制造周期，提高質(zhì) 量的目的。本課題模具所用軟件是 Pro/E,該模具的設(shè)計(jì)過(guò)程大致如下：首先用 Pro/E 進(jìn) 行零件的實(shí)體特征造型，特征是 Pro/E 軟件的基本設(shè)計(jì)單元，用戶可以每次創(chuàng)建一個(gè)特 征的方式進(jìn)行三維造型，并且零件的數(shù)據(jù)

9、是關(guān)聯(lián)的，其基礎(chǔ)是 Pro/E 軟件采用了 —— 單 一數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。用 Pro/E 軟件在對(duì)零件進(jìn)行受力分析，以及運(yùn)動(dòng)分析、干涉檢查。然后 用 Pro/E 的 Manufacture\Mold 模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，包括流道及冷卻水道設(shè)計(jì)，然后各部 分電極可以在裝配塊里設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上可以很好地控制電極對(duì)應(yīng)零件的位置關(guān)系，并 利用軟件的功能進(jìn)行干涉檢查，極大地減少了設(shè)計(jì)上的失誤。 說(shuō)明書(shū)詳細(xì)介紹了基于 CAD技術(shù)的塑料拉手注塑模設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及相關(guān)工藝。重點(diǎn)介 紹了 CAD 技術(shù)和三維立體設(shè)計(jì)技術(shù) Pro/ENGINEER 技術(shù)在該產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。在該注 塑模設(shè)計(jì)中，對(duì)成型零件的設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向機(jī)向

10、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容均 作了比較詳細(xì)的介紹。 2 1 產(chǎn)品工藝性 1.1 產(chǎn)品工藝性 拉手塑件的材料是聚氯乙烯，聚氯乙烯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，流動(dòng)性好，易于成型， 成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為 0.5%，溢料值為 0.04mm，比熱容較低，在模具中凝 固較快模塑周期短，制作尺寸穩(wěn)定，表面光澤。產(chǎn)品形狀如圖一所示，光滑沒(méi)有棱角， 塑件的兩側(cè)孔有一定的尺寸要求。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，塑件的制作擬采用注塑成型。 塑料的成型工藝主要有注射﹑擠出﹑壓縮等。根據(jù)產(chǎn)品的材料﹑精度要求和生產(chǎn)效 率擬采用注射成型。注射成型是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有熱塑性塑料都可 以用這種方法成型

11、，某些熱固性塑料也可以用注射模成型 此法的特點(diǎn)。注射成型能夠一 次成型十分復(fù)雜的形狀，滿足尺寸精度的要求，能適應(yīng)品種繁多的塑料材料，成型周期 短，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)全過(guò)程電腦控制。 塑模注射過(guò)程有加料、塑化、充模、保壓、冷卻和脫模等幾個(gè)步驟 ,但從塑料在注 射過(guò)程中的狀態(tài)變化來(lái)看 ,只有塑化和熔體模塑兩個(gè)過(guò)程 ,下面就從這兩個(gè)方面對(duì)注塑 工藝過(guò)程作一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹： （ 1）塑化是熔料注入模腔前的準(zhǔn)備工作。這一過(guò)程是指塑料粒加入注射機(jī)料斗 ,經(jīng) 已加熱達(dá)到預(yù)定溫度的料筒 ,在一定的預(yù)塑背壓下 ,螺桿輸送 ,融熔塑化定量的溶化均一 的稱料 ,其塑化質(zhì)量和預(yù)塑化量由注射工藝參數(shù) 所決定。 （

12、2）熔體模塑過(guò)程是 :充模 ,聚合物在模內(nèi)壓實(shí)聚合物從模內(nèi)倒流 ,澆口處物料凝固 , 聚合物在模內(nèi)冷卻 ,制品脫模。 3 為保證產(chǎn)品質(zhì)量，塑件的制作擬采用注塑成型。 2 工藝方案及設(shè)計(jì)方法 2． 1 模具工藝方案 根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮如下： （ 1）模腔數(shù)目的確定，從生產(chǎn)率上考慮，模腔數(shù)應(yīng)盡可能地多，在理論上對(duì)于相 同的制品，模腔數(shù)多的模具能和模腔數(shù)少的模具動(dòng)作的一樣快。但事情并不總是如此的， 模具周期往往會(huì)由于模腔數(shù)地增加而增加?？紤]拉手塑件地結(jié)構(gòu)形狀，擬采用一模一腔。 （ 2）分型面的選擇，塑件 外形較為復(fù)雜，且有孔、筋，塑件成型收縮后必然留在 型芯上，模具

13、分型面設(shè)在塑件截面輪廓最大部位，與開(kāi)模方向垂直，開(kāi)模后塑件留于動(dòng) 模一側(cè)有利于脫模機(jī)構(gòu)頂出塑件。此分型面不影響塑件外觀以及配合面的質(zhì)量，且分型 面處產(chǎn)生的飛邊易于修整加工。 （ 3）澆注系統(tǒng)，針對(duì)該塑件的框結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)采用在框內(nèi)側(cè)的側(cè)澆口。這 種澆注系統(tǒng)塑料流程短、流動(dòng)阻力小、流道存料少、進(jìn)料快、動(dòng)能損失小、傳遞壓力好、 保壓補(bǔ)塑作用強(qiáng)，有利于排氣及消除熔接痕，且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便。塑件成型后澆 口痕跡留在再塑件的內(nèi)側(cè)，不影響制品的外觀質(zhì)量，在流道的末 端開(kāi)有冷料井，用來(lái)儲(chǔ) 藏注射間隔期間由于噴嘴端溫度降低造成的冷料 （ 4）型腔結(jié)構(gòu)，對(duì)于拉手塑件模具的型腔結(jié)構(gòu)有兩種選擇：整體式和

14、瓣合式。整 體式型腔是由整塊鋼材直接加工而成的，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不易變形，成型的 塑件質(zhì)量好。瓣合式型腔是由兩個(gè)以上零件組合而成的。這種結(jié)構(gòu)改善了加工性，減少 了熱處理變形，節(jié)約了模具貴重鋼材，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào)整比較麻煩，塑件表面可 能留有鑲拼痕跡，組合后的型腔牢固性差。對(duì)于拉手塑件模具整體考慮，型腔結(jié)構(gòu)擬采 用整體式 （ 5）模具的結(jié)構(gòu)為采用三個(gè)方向的滑快抽芯結(jié)構(gòu)。 （ 6）冷卻系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)，注射模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)常被認(rèn)為是次要的問(wèn)題，對(duì)于冷 卻系統(tǒng)的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都不予重視，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理，對(duì)于小型的塑件會(huì)產(chǎn)生 內(nèi)應(yīng)力，對(duì)于壁較薄的大型塑件會(huì)產(chǎn)生變形，甚至應(yīng)力開(kāi)裂。而

15、且冷卻不充分，會(huì)導(dǎo)致 延長(zhǎng)成型周期， 從而降低生產(chǎn)效率。拉手塑件是小制品，型芯的冷卻系統(tǒng)使用噴流系 統(tǒng)是有利的，在型芯中央開(kāi)孔（盲孔），并插入一根外徑比孔徑小的管子，溫度控制介 質(zhì)（水或油）通過(guò)管子通道型芯的頂部，在液體回流過(guò)程中控制型芯的溫度。 （ 7）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)一般不具有唯一性。對(duì)于同一產(chǎn)品零件，不同的設(shè)計(jì) 人員設(shè)計(jì) 的模具不盡相同，為了便于實(shí)現(xiàn)模具的 CAD，減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，在建立模具 CAD 系統(tǒng)時(shí)首先應(yīng)該解決的問(wèn)題便是標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，其中包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)化，模具零 件和模具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。有了標(biāo)準(zhǔn)化的模具結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)模具時(shí)可以選用典型的模具組 4 合，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模具零件，需

16、要設(shè)計(jì)的只是極少數(shù)的工作零件。 2.2 設(shè)計(jì)方法 塑料制品的開(kāi)發(fā)不僅需要對(duì)每個(gè)塑料制品進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且必須設(shè)計(jì)這些制品的模具 產(chǎn)品，而模具制造一般價(jià)格高并且費(fèi)時(shí)，一旦在加工完成后再進(jìn)行修改，其代價(jià)是很大 的。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷提高，在制品的設(shè)計(jì)分析﹑模具的設(shè)計(jì)制 造方面，應(yīng) 用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)﹑分析﹑加工（即模具 CAD/CAE/CAM）已成為可能。模具 CAD/CAE/CAM 要達(dá)到的目的是從項(xiàng)目的初始方案到零件設(shè)計(jì)，直至最后投產(chǎn)，都使用同 一數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)不中斷的數(shù)據(jù)流。這一過(guò)程從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)體幾何模型開(kāi)始，對(duì)制品進(jìn) 行結(jié)構(gòu)和美學(xué)設(shè)計(jì)并給予評(píng)價(jià)，再對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，根

17、據(jù)流變學(xué)原理， 分析注射工藝中的充填﹑冷卻﹑收縮變形過(guò)程。同時(shí)，根據(jù)制品的實(shí)體造型，設(shè)計(jì)型腔 ﹑型芯及電極，需要時(shí)也可繪制出二維圖樣，再利用模架數(shù)據(jù)庫(kù)，選配模架模板。最后 由圖形數(shù)控軟件得到刀位文件，經(jīng)后 置處理后輸出數(shù)控代碼，就可以由數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加 工了。 Pro/ENGINEER 功能非常強(qiáng)大，包含了零件造型﹑產(chǎn)品裝配﹑ NC 加工﹑模具開(kāi)發(fā) ﹑鈑金件設(shè)計(jì)﹑外型設(shè)計(jì)﹑逆向工程﹑機(jī)構(gòu)模擬﹑應(yīng)力分析等功能模塊，因而廣泛應(yīng)用 于機(jī)械﹑汽車﹑模具﹑工業(yè)設(shè)計(jì)﹑航天﹑家電﹑玩具等各行業(yè)，在國(guó)外尤其是制造業(yè)發(fā) 達(dá)的地區(qū)有著龐大的用戶群。因此在這次設(shè)計(jì)中我準(zhǔn)備采用 Pro/ENGINEER 來(lái)做模具造 型

18、。 3 模具設(shè)計(jì)方案 3.1 型腔布局以及分型面選擇 本模具生產(chǎn)的拉手屬于小批量生產(chǎn)，且產(chǎn)品精度不是太高，所以采用一模一腔模具 結(jié)構(gòu)形式。型腔 模具設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，型腔的的布置應(yīng)使 型腔通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體均勻地充滿型腔，使 型腔的塑件在質(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最短，同時(shí)采用 平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。由于受到塑件結(jié)構(gòu)的限制，所以模具 采用一模一腔分布。 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有 密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充填特性及塑件的脫

19、模，因此，分型面的選 擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。如何確定分型面，需要考慮的 因素比較復(fù)雜。由于分型 面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置、 形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型 面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面是一般應(yīng)遵循 以下幾項(xiàng)基本原則： 1.分型面應(yīng)選在塑件外形截面輪廓最大部位。 2.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。 5 3.保證塑件的精度要求。 4.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 5.便于模具的加工制造。 6.對(duì)成型面積的影響。 7.對(duì)排氣效果。 8.對(duì)側(cè)

20、向抽芯的影響。 綜合 考慮以上的幾項(xiàng)基本原則，本模具分型面設(shè)在塑件截面輪廓最大部位，與開(kāi)模 方向垂直。 3.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn) 生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排干凈，一方面將會(huì)在 塑件上產(chǎn)生氣泡，接縫表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積 縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低 充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。由于本模具型腔較小且很簡(jiǎn)單，所以可 以利用推板、活動(dòng)型芯等活動(dòng)配合 間隙排氣，排氣間隙應(yīng)小于聚氯乙烯的溢料間隙 （

21、0.04mm）。 3.3 成型零件的設(shè)計(jì) 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成 型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖 刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生磨擦。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，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較 好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件應(yīng)根據(jù)塑料的特性、塑件的結(jié)構(gòu)和使用要求，確定型腔的 總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排 氣部位等，然后根據(jù)成型零件的 加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成 型零件進(jìn)行

22、強(qiáng)度和剛度校核。 3.3.1 凹模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樗芗^小，而且采用一模一腔，使用凹模形式，采用整體嵌入式，因?yàn)椴捎眠@ 種形式各個(gè)凹模采用機(jī)械加工、冷擠壓和電加工等方式加工制成，然后壓入模板中，這 種結(jié)構(gòu)加工效率高，維護(hù)方便，可以保證型腔形狀尺寸。它的特點(diǎn)是牢固，使用中不易 變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。它的缺點(diǎn)是加工困難，熱處理不方便。 3.3.2 型芯的設(shè)計(jì) 本模具設(shè)計(jì)的難度在于側(cè)型芯的設(shè)計(jì)，由 于小型芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果用手工去設(shè)計(jì)， 那難度是很大的，利用 CAD 三維軟件 Pro/ENGINEER 去設(shè)計(jì)，用軟件中的型腔設(shè)計(jì)可以 很方便的抽取出小型芯。本方案中直徑較小的型芯采用階梯軸

23、結(jié)構(gòu)，單獨(dú)制造，在嵌入 模板中，用壓板固定。型芯采用 P20鋼，熱處理要求硬度 HRC? 50。 6 3.3.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的 徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸。任何塑件制作都有一定的幾何形狀和尺 寸的要求，在使 用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑 件的尺寸精度等級(jí)來(lái)確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的因 數(shù)很多。主要有： 1.塑件收縮率的影響 拉手塑件的材料是聚氯乙烯，聚氯乙烯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，流動(dòng)性好，易于成型，成 型收縮率小，理論計(jì)算收縮

24、率為 0.5%。 2.模具成件型零件的制造誤差 3.模具成型零件的磨損 4.模具的安裝配合的誤差 3.3.4 模具型腔側(cè)璧和底板厚度計(jì)算 塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用 ,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 ,如果 型腔側(cè)壁和底板厚 度過(guò)小 ,可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞 ;也可能因剛度不 足而產(chǎn)生繞曲變形 ,導(dǎo)致溢料或出現(xiàn)飛邊 ,降低塑件尺寸精度，并影響到脫模的順利進(jìn)行 . 因此 ,應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚 ,尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模 具的型腔 ,更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔側(cè)壁和底板厚度 . 模具型腔壁厚的計(jì)算 ,應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn) .而最大壓力是在注射

25、時(shí) ,熔體充滿型腔的 瞬間產(chǎn)生的 ,隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié) ,型腔內(nèi)的壓力逐漸降低 ,在開(kāi)模時(shí)接近常壓 . 理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明 ,大尺寸的模具型腔 ,剛度不足是主要矛盾 ,型腔壁厚應(yīng)以滿足 剛度條件為 準(zhǔn) ;而對(duì)于小尺寸的模具型腔 ,在發(fā)生大的彈性變形前 ,其內(nèi)應(yīng)力往往超過(guò)了 模具材料的許用應(yīng)力 ,因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾 ,設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn) . 型腔壁厚的強(qiáng)度計(jì)算條件是型腔在各種應(yīng)力形式下的應(yīng)力值不得超過(guò)模具材料的 許用應(yīng)力 ;而剛度計(jì)算條件由于模具的特殊性 ,應(yīng)從以下三方面來(lái)考慮 : (1)模具成型過(guò)程中不發(fā)生溢料； (2)保證塑件尺寸精度； (3)保證塑件順利脫模；

26、 型腔結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 （ 1）型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 在熔體壓力作用下 ,側(cè)壁向外膨脹產(chǎn)生彎曲變形 ,使側(cè)壁與底板間出現(xiàn)間隙 ,間隙過(guò) 大將發(fā)生溢料或影響塑件尺寸精度 .將側(cè)壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部固定梁 , 設(shè)允許最大變形量為 [б ], 其壁厚按剛度條件計(jì)算式為 : s=3 4 1 ][32 ?EHp lH 式中 s----型腔側(cè)壁厚度 (mm); p-----型腔內(nèi)熔體的壓力 (Mpa); 7 H1 ----承受熔體壓力的側(cè)壁高度 (mm); l-----型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊長(zhǎng) (mm); E-----鋼的彈性模量 ; H-----型腔側(cè)壁總高度 (mm); [

27、? ]--- 允許變形量 (mm)； 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算取： 20mm （ 2）底板厚度計(jì)算 組合式型腔底板厚度實(shí)際上是支承板厚度 .底板厚度的計(jì)算因其支撐形式不同有很 大差異 ,對(duì)于常見(jiàn)的動(dòng)模邊為雙支腳的底板 ,為簡(jiǎn)化計(jì)算 ,假定型腔長(zhǎng)邊 l 和支腳間距 L 相等 ,底板可作為受均勻載荷的簡(jiǎn)支梁 ,其最大變形出現(xiàn)在板的中間 ,按剛度條件計(jì)算底 板的厚度為 : h=3 4 ][?Ecpb 式中 c-----由型腔邊長(zhǎng)比 l/b決定的系數(shù) 經(jīng)計(jì)算取 50mm。 （ 3）動(dòng)模支撐板厚度 動(dòng)模支撐板又稱作型芯支 撐板，一般都是兩端用墊塊支撐的。其厚度的選用按照經(jīng) 驗(yàn)來(lái)選用，根據(jù)表

28、５－１８（動(dòng)模墊板厚度）取 30mm。 3.3.5 塑件的結(jié)構(gòu)和斜度 設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)時(shí) ,首先要考慮塑件壁厚均勻 ,以產(chǎn)生縮孔 ,氣孔 ,變形 ,開(kāi)裂等缺陷 , 塑件強(qiáng)度較低處可設(shè)置加強(qiáng)筋等 .塑件兩壁相交處必須用圓弧過(guò)渡 ,為了便于塑件從模 具中脫出 ,防止脫模時(shí)拉傷塑件 ,設(shè)計(jì)時(shí) ,塑件內(nèi)外表面沿脫模方向應(yīng)留有足夠的斜度 , 即脫模斜度 ,脫模斜度的取向應(yīng)根據(jù)塑件的內(nèi) ,外尺寸而定 .在塑件圖上標(biāo)注時(shí) ,內(nèi)孔以 小端尺寸為準(zhǔn) ,塑件外形以大端尺寸為準(zhǔn) ,尺寸符合圖樣要求 ,且由于斜度而 導(dǎo)致的尺寸 變化應(yīng)滿足塑件的公差要求。 3.3.6 成型零件的強(qiáng)度計(jì)算 塑料塑件在模腔中成形以后

29、,便可以從模具中取下 ,但塑件從模具中取下之前 ,制件 在成形過(guò)程中，模具型腔受到熔體高溫高壓的作用 ,所以模具型腔側(cè)壁和底板必須有足 夠的厚度 ,以滿足強(qiáng)度和剛度的要求 .剛度不足 ,模具會(huì)產(chǎn)生彈性形變 ,強(qiáng)度不夠 ,模具會(huì) 產(chǎn)生塑性變形或破裂。 1.滿足強(qiáng)度要求 各種情況下所受的應(yīng)力必須小于材料的許用應(yīng)力 .如拉伸時(shí) :拉伸應(yīng)力 <拉伸許用應(yīng) 力 .型芯受彎時(shí) :彎曲應(yīng)力 <彎曲許用應(yīng)力 .理論分析和大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明 ,對(duì)于小尺寸 的型腔 ,強(qiáng)度不足 是主要矛盾 . 2.滿足剛度要求 需要型腔不產(chǎn)生溢料 ,保證塑件尺寸精度并能順利脫模 . （ 1）模具型腔不產(chǎn)生溢料 型腔在高壓作

30、用下會(huì)產(chǎn)生彈性形變 ,使一些配合面形 8 成間隙 ,間隙超過(guò)一定值 ,將出現(xiàn)溢料 .不同塑料其最大的不溢料間隙也不同 .設(shè)計(jì)時(shí)需 使模具型腔在高壓作用下產(chǎn)生的彈性形變的變形量小于所允許的最大變形量 . （ 2）保證塑件尺寸精度 如果型腔變形量較大 ,還會(huì)影響塑件的尺寸精度 ,所以通 常使型腔變形量為塑件公差的 1/5. （ 3）保證塑件順利脫模 若塑料熔體的壓力產(chǎn)生過(guò)大的彈性形變 ,其型腔變形量 大于塑件收縮量 時(shí) ,塑件的周邊被型腔包住 ,這樣塑件脫模時(shí)必須強(qiáng)制脫模 ,從而使塑件 劃傷 ,劃裂 ,因此型腔變形量應(yīng)小于塑件收縮量 . 3.3.7 定模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樗芗叽绮皇呛艽?，而且?/p>

31、用一模一腔，使用定模形式，采用整體嵌入式，因 為采用這種形式各個(gè)定模采用機(jī)械加工、冷擠壓和電加工等方式加工制成，然后壓入模 板中，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，維護(hù)方便，可以保證各個(gè)型腔形狀尺寸一致。 3.3.8 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 1. 型腔和型芯的徑向尺寸 （ 1）型腔徑向尺寸 如前所述，塑件的基本尺寸 Ls是最大尺寸，其公差 ? 為負(fù)偏 差，如果塑件上原有的公差標(biāo)注與此不符，應(yīng)按此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差。因此塑件的 平均徑向尺寸為 Ls-? /2。模具型腔的基本尺寸 Lm 是最小 尺寸，其公差為正偏差，型 腔的平均尺寸為 Ls+ z? /2。型腔的平均磨損量為 c? /2，考慮平均收縮率

32、后，則可列出下 列等式： sLLL ssCZM )2()2(22 ???????? ?? 略去比其它各項(xiàng)小得多的 ? /2*S后則型腔徑向尺寸為 )(21)1( czsM LsL ?? ?????? z? 與 c? 是和 ? 有關(guān)的量，因此公式后半部分可用 x? 表示。標(biāo)注上制造公差后得： zz xLsL SM ?? ?? ???? 00 ])1[()( 由于 z? ， c? 與 ? 的關(guān)系隨塑件的精度等級(jí)和尺寸的不同而變化，因此式中 ? 前的系 數(shù) x在塑件的尺寸較大，精度較低時(shí)， z? 和 c? 可以忽略，則 x=0.5；塑件的尺寸較小， 精度較高時(shí)， z? 可取 ? /3，

33、 c? 可取 ? /6，此時(shí) X=0.75，則： zz SM LsL ?? ?? ???? 00 ])75.0~5.0()1[()( 經(jīng)計(jì)算得型腔徑向尺寸為： 0.13046.44? 12.0041.41 ? （ 2）型芯的徑向尺寸 塑件孔的徑向尺寸 ls是最大尺寸，其公差 ? 為正偏差， 模具型芯的基本尺寸 lm 是最大 尺寸，其公差為負(fù)偏差，經(jīng)過(guò)與上面類似的推導(dǎo)，可得： zz SM LsL ?? ?? ???? 00 ])75.0~5.0()1[()( 經(jīng)計(jì)算得型腔芯向尺寸為： 0.13046.44? 12.0041.41 ? 帶有嵌件的塑件，收縮率較實(shí)體收縮率小

34、，在計(jì)算收縮值時(shí)，應(yīng)將上式中含有收縮 9 值的這一項(xiàng)的塑件尺寸改為塑件外形尺寸減去嵌件部分尺寸。 為了塑件脫模的方便，型腔和型芯的側(cè)壁都應(yīng)設(shè)計(jì)有脫模斜度，當(dāng)脫模斜度值不包 括在塑件 公差范圍內(nèi)時(shí)，塑件的外形的尺寸只保證大端塑件內(nèi)腔的尺寸只保證小端。 這時(shí)計(jì)算型腔尺寸以大端尺寸為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)減?。挥?jì)算型芯尺寸以小 端尺寸為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大，以便于修模時(shí)有余量。如果塑件 的使用 要求正好相反， 則應(yīng)在圖紙上注明。 2.型腔深度尺寸和型芯高度尺寸 在型腔深度尺寸和型芯高度尺寸計(jì)算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小， 所以可以不考慮磨損量，由此可以推出： z

35、xHsH SzM ?? ?? ???? 00 ])1[()( 00 ])1[()( zz xhsh SM ?? ?? ???? 經(jīng)計(jì)算得型腔深度尺寸和型芯高度尺寸分別為： 107.0015.45 ? 0 107.075.47 ? 上兩式中修正系數(shù) x=1/2～ 2/3，當(dāng)塑件尺寸大精度要求低是取小值，反之取大值。 3.中心距尺寸 塑件上凸 臺(tái)之間，凹槽之間或凸臺(tái)到凹槽的中心線之間的距離稱為中心距，這類尺 寸屬于定位尺寸。由于模具上中心距尺寸和塑件中心距公差都是雙向等值公差，同時(shí)磨 損結(jié)果不會(huì)使中心距尺寸發(fā)生變化，在計(jì)算中心距尺寸時(shí)不必考慮磨損量。因此，塑件 中心距基本尺寸 Cs

36、和模具上成型零件中心距的基本尺寸 Cm均為平均尺寸，于是： sM CSC )1( ?? 標(biāo)注上制造公差后得： 2/)1(2/ zszM CSC ?? ???? 模具中心距是由成型孔的中心距決定的。用坐標(biāo)樘 床加工孔時(shí)，孔軸線位置尺寸偏 差取決于機(jī)床的精度，一般不會(huì)超過(guò) 0.015-0.02mm；用普通方法加工孔時(shí)，孔間距大， 則加工誤差大。如果活動(dòng)型芯與模版孔為間隙配合，配合間隙 j? 會(huì)使型芯中心距尺寸產(chǎn) 生波動(dòng)而影響塑件的中心距尺寸，塑件中心距的誤差最大值為 j? ，對(duì)于一個(gè)型芯，中心 距的偏差最大值為 0.5 j? 。這時(shí)應(yīng)使 z? 和 j? 的累積誤差小于塑件中心距所要求

37、的公差范 圍。 按平均收縮率，平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型腔型芯的尺寸有一定的誤差，這 是因?yàn)樵谏鲜龉街校?z? ， j? 和 ? 前的系數(shù)的取值憑經(jīng)驗(yàn)決定，為保證塑件的實(shí)際尺寸 在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，尤其對(duì)于尺寸較大和收縮率波動(dòng)范圍較大的塑件，需要對(duì)成型尺 寸進(jìn)行校核，校核的條件是，塑件的成型公差應(yīng)小于塑件的尺寸公差。 型腔或型芯的徑向尺寸： ????? czss lLss ??)()( m i nm a x 或 型腔深度或型芯高度尺寸： 10 ???? zss hHss ?)()( m i nm a x 或 塑件的中心距尺寸： ??? SCss )( minmax 式中的符

38、號(hào)意義同前。 校核后左邊的值與右邊的值相比較小，所設(shè)計(jì)的成型零件尺寸越可靠。否則應(yīng)提高 模具制造精度，降低許用磨損量，特別是選用收縮率波動(dòng)較小的塑料來(lái)滿足塑件尺寸精 度要求。 3.4 澆注系統(tǒng) 3.4.1 注射機(jī)的選擇 從模具設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)了解的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的類型、最大注射 量、最大注射壓力、鎖模力、最大 注射面積、模具的最大和最小閉合厚度、最大開(kāi)模行 程以及模具在注射機(jī)上安裝時(shí)所需的定位孔的大小、螺釘孔的位置等等。 （ 1）注射量 注射量是注射機(jī)每次注射塑料的最大體積或質(zhì)量，一般，注射機(jī)注射量的利用率為 80%-85%。所以，選擇的注射機(jī)，其注射量應(yīng)滿足下式要求

39、，即 W機(jī) ≥ W塑料 /0.8=（ nV塑料 +V澆 ） ?2 /0.8 W機(jī) =V機(jī) ?1 =4? D2 s?1 W機(jī)1 =W機(jī) ? ? 1 2 式中 W機(jī) —— 注射機(jī)注射塑料的最大質(zhì)量，單位為 g； W 塑料 —— 塑件質(zhì)量（包括澆注系統(tǒng)），單位為 g； n—— 型腔數(shù)（每模塑件數(shù)）； V 塑料 —— 每個(gè)塑件體積，單位為 3cm ; V澆 —— 澆注系統(tǒng)體積，單位為 3cm V機(jī) —— 注射機(jī)公稱容量，單位為 3cm ; ?1 —— 標(biāo)定注射機(jī)塑料的密度，單位為 g/ 3cm ; ?2 —— 塑件所成型塑料的密度，單位為

40、 g/ 3cm ; D—— 螺桿式注射機(jī)的螺桿或柱塞式注射機(jī)柱塞的直徑，單位為 cm; S—— 螺桿或柱塞的注射行程，單位為 cm； W機(jī)1 —— 注射機(jī)實(shí)際注射塑件時(shí)所需的質(zhì)量，單位為 g； ( 2 )注射壓力與所模力 當(dāng)高壓的熔料進(jìn)入并充滿型腔時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)很大的力，迫使模具分開(kāi)，所以必須 在模具上加一個(gè)鎖模力。 11 1)型腔內(nèi)熔料的壓力 p=80% 注p 式中 注p -----可從表中查得。（查得數(shù)值為 80~130Mpa,取 120MPa） 2)型腔內(nèi)的作用力 F=pA 式中 F-------作用力； A--

41、----塑件、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積。 所以 F=pA=80% 注p A F=0.8 注p A 3)鎖模力 鎖F 鎖F ≥ F 鎖F ≥ 0.8 注p A 所以 A≤ 注 鎖pF8.0 工件有關(guān)尺寸如下 質(zhì)量 m=18.2 g 密度 ρ =1.4g/c 3m 體積 13 3cm 聚氯乙烯收縮率為 0.3%～ 0.8%取 0.5%，最大不溢料間隙 0.04 mm 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 注射機(jī)的最大注 射量必須大于 m/0.8 既 22.75g 型腔內(nèi)熔料的壓力 p

42、=64 Mpa 型腔內(nèi)的作用力 F=80.352 KN 所以注射機(jī)型號(hào)選擇為 : 臥式 XS-ZY-125 ( 3 ) 注射機(jī)與模具有關(guān)尺寸的關(guān)系 1 ）噴嘴尺寸 注射機(jī)的噴嘴頭部一般為球面。模具主流道端部的凹球面半徑 應(yīng)大于注射機(jī)頭部的球面半徑，主流道口徑應(yīng)大于噴嘴口徑。 2 ）定位圈尺寸 為了保證模具主流道與噴嘴對(duì)準(zhǔn)，注射機(jī)定模板上設(shè)有一個(gè) 定位孔，模具上定位圈的外徑 D 與注射機(jī)定模板上定位孔內(nèi)徑 D1 相配合， D=D1，常采 用間隙配合。 3 ）模具厚度 模具厚度又稱模具閉合高度，為了使模具能夠安裝在注射機(jī)， 并順利的使用，必須使注射機(jī)允許的模具最小

43、厚度 < 模具閉合高度 < 注射機(jī)允許的模 具最大厚度，并且模具的外行應(yīng)能夠順利地從注射機(jī)拉桿之間通過(guò)。 4 ）安裝螺孔尺寸 動(dòng)、定模在注射機(jī)上的安裝方法有以下兩種： （ 1）直接用螺釘固定 模腳上的鉆孔位置尺寸與注射機(jī)模板上螺孔位置尺寸一致。 （ 2）用壓板固定 只要模腳周圍有螺孔即可，靈活性大。 5 ）推出裝置 設(shè)計(jì)模具的推出機(jī)構(gòu)時(shí)必須根據(jù)注射機(jī)頂出裝置 的形式、頂桿 直徑、頂桿間距及頂出距離等來(lái)設(shè)計(jì)。 12 6 ）國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格見(jiàn)書(shū)上表 3-75。 3.4.2 流道的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道，

44、澆 注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道澆系統(tǒng)兩大類，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè) 計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)獲得優(yōu)良性能及理想外觀的塑料制件，以及獲得最佳成型效果 有著直接影響。普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道，分流道，澆口和冷料井等四部分組成， 普通澆注系統(tǒng)主要是將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)輸送到型腔，同時(shí)使型腔 內(nèi) 的氣體能及時(shí)順利排出。在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效地傳遞到 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。同時(shí)應(yīng)把澆注系統(tǒng)和 型腔布局結(jié)合起來(lái)考慮。 澆注系統(tǒng)的分布形式與型腔的排布密切相關(guān)，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能保證在同一時(shí)間內(nèi) 塑料熔體充滿各型腔，并且

45、使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總重心與注射機(jī)鎖 模機(jī)構(gòu)的鎖模力作用中心相重合，這對(duì)于鎖模的可靠及鎖模機(jī)構(gòu)受力的均勻性都是有利 的。 主流道是澆注系統(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。屬于從熱的塑料熔體到 相對(duì)較冷的模具的一段過(guò)渡的流動(dòng)長(zhǎng)度，因此 它的進(jìn)口形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動(dòng)速度及填充時(shí)間，必須使熔體的溫度降 和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最遠(yuǎn)位置的能力。 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順 利拔出，需設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為 2 ~6，表面粗糙度 Ra<0.8μ m;在直角式注射機(jī)上 使

46、用的模具中，主流道開(kāi)設(shè)在分型面上，因其不需沿軸線上拔出凝料，設(shè)計(jì)成圓柱形， 其中心軸線就在動(dòng)定模的合模面上。綜合考慮這些因素，注流道開(kāi)在型腔板中，直接與 澆口襯套相連接。由于本模具為 一模一腔，所認(rèn)還需開(kāi)設(shè)分流道。 3.4.3 澆口的設(shè)計(jì) 本模具采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)，點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)式澆口、橄欖形澆口或菱形澆口，其尺寸 很小。這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，截面形狀小如針點(diǎn)的澆口 ,塑件澆口 痕跡小 ,能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀 粘度下降，流動(dòng)性增加，利于填充，因而對(duì)于薄壁塑件以及諸如聚乙烯、聚甲醛、聚苯 乙烯等表觀粘度隨剪切速率變化而敏感改變的塑料

47、成型有利，但不利于成型流動(dòng)性差及 熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變形及形狀復(fù)雜的塑件。用于粘度對(duì)剪切速率和溫度 敏 感及粘度低的塑料 ,但不利于成形流動(dòng)性差 (如 PC,PVC,PSF)的及熱敏性塑料 .適用材 料 :PP,PE,PS,POM,PA,ABS.根據(jù)塑件尺寸 ,取半徑為 1mm的圓形澆口 . （ 1）澆口套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 澆口套結(jié)構(gòu)形式上如圖所示 ,根據(jù)注射機(jī)結(jié)構(gòu)形式確定其尺寸為 : 公稱尺寸為Φ 20,其長(zhǎng)度 L=50mm; 3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用主要有： （ 1）定位作用 模具閉合后，保證動(dòng)定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確； 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在

48、模具裝配過(guò)程中起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 （ 2）導(dǎo)向作用 合模時(shí) ，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模準(zhǔn)確閉合，避免型芯 先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。 （ 3）承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由 于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè) 壓力很大時(shí)，不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。 3.5.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)擬采用如圖所式結(jié)構(gòu)： 14 為帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具。模板中設(shè)置導(dǎo)套，導(dǎo)向孔磨損 后，只要更換導(dǎo)套即可。根據(jù)所選模具板厚度及其重量 ,采用導(dǎo)柱直徑為Φ 25，其總長(zhǎng) 為

49、 124mm，其材 料為 T8A， T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為 HRC52～ 56。導(dǎo)柱固定部分表面粗 糙度 Ra為 0.8μ m，導(dǎo)向部分表面粗糙度 Ra為 0.8～ 0.4μ m。 3.5.2 導(dǎo)套 的 選擇 導(dǎo)套 的 選擇為與之相配的即可，長(zhǎng)度為 60mm. 3.6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺(tái)等的塑料制件時(shí)，模具上成型該處的零件就必 須制成可移動(dòng)的零件，以便在脫模之前先抽出側(cè)向成型零件，否則就無(wú)法脫模。帶動(dòng)側(cè) 向成型零件作移動(dòng)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不同，側(cè)向分 型與抽型機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動(dòng)、液壓 或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類型。根

50、據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及 生產(chǎn)要求采用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 3.6.1 抽芯距確定與抽芯力計(jì)算 注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件 要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。對(duì)于帶通孔的殼體類塑件， 脫模時(shí)還要克服大氣壓力，一般塑料制件剛開(kāi)始脫模時(shí)所需確阻力最大即所需的脫模力 最大，如圖為塑模時(shí)型芯的受力分析。 15 側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔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 稱為抽芯距，用 S表示。根據(jù)制件要求取 43mm. 抽芯力的計(jì)算同脫模力計(jì)算相同?？梢允褂靡韵鹿竭M(jìn)行計(jì)算： Fc=chp(μ cosα

51、-sinα ) 式中 Fc—— 抽芯力 (N)； c—— 側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng) (m) ； h—— 側(cè)型芯成型部分的高度 (m) ； p—— 塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的 品種、成型工藝有關(guān)（ Pa）； —— 塑件在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩檫系數(shù)，一般 =0.15～ 0.20； ɑ—— 側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角。 3.6.2 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱傾角確定 斜導(dǎo)柱軸向與開(kāi)模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角 ? ,它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工 作效果的重要參數(shù)， ? 的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度，抽芯距和各受力狀況等起著決

52、定性的影響。 ? 增大， L和 H減小，有利于減小模具尺寸，但 Fw和 Fk增大，影響導(dǎo)柱 和模具的強(qiáng)度和剛度。反之 ? 減小 ，斜導(dǎo)柱和模具受力減小，但要獲得相同的抽芯距， 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度就要增長(zhǎng)，開(kāi)模距就要變大，因此模具尺寸會(huì)增大，綜合兩方面， ? 取分 別取 20、 15比較理想。 斜導(dǎo)柱的材料多為 T8、 T10 等碳素鋼，也可以用 20 鋼滲碳處理。由于斜導(dǎo)柱與滑 塊摩檫，熱處理要求硬度 HRC≥ 55，表面粗糙度 Ra≤ 0.8m. 1)斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算公式如下 : LZ =L1 +L2 +L3 +L4 +L5 =22d tag? + ?cosh +2d

53、tag? + ?sins +（ 5～ 10） 式中 Lz —— 斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度； d2 —— 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑； h—— 斜導(dǎo)柱固定板厚度； d—— 斜導(dǎo)柱工作部分直徑； 16 s—— 抽芯距； 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算： 斜導(dǎo)柱 1長(zhǎng)度取 117.75mm； 斜導(dǎo)柱 2長(zhǎng)度取 100mm； 2)斜導(dǎo)柱的直徑計(jì)算 斜導(dǎo)柱的直徑主要受彎曲應(yīng)力的影響，斜導(dǎo)柱所受的彎矩為： M? =F? L? 式中 M? —— 斜導(dǎo)柱所受彎矩； L? —— 斜導(dǎo)柱彎曲力臂； 由材料力學(xué)可知： M? =[?? ]W 式中 [?? ]—— 斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力； W

54、—— 抗彎截面系數(shù)。 斜導(dǎo)柱的截面一般為圓形，其抗彎截面系數(shù)為： W=32? 3d ==0.1 3d 所以斜導(dǎo)柱的直徑為： 3 233 c o s][ 10c o s][][1.0 aw F c H wawc o F L wwF w lwd ??? ??? 式中 H? —— 側(cè)型芯滑塊 受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固 定板的距離，它并不等于滑塊高的一半。 經(jīng)計(jì)算查表?。?斜導(dǎo)柱 1直徑為φ 15mm； 斜導(dǎo)柱 2直徑為φ 15mm； 3.6.3 斜導(dǎo)柱受力分 析與強(qiáng)度計(jì)算 斜導(dǎo)柱受力析：斜導(dǎo)柱在抽芯過(guò)程中受到彎曲力 Fw的作用。

55、 Fw= ?cosFt Fk= ?tgFt? 式中 Fw—— 側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)柱所多彎曲力 Ft—— 側(cè)抽芯時(shí)的脫模力，其大小等于抽芯力 Fc Fk—— 側(cè)抽芯時(shí)所受開(kāi)模力 3.6.4 滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 分析滑塊受力情況 圖中 Ft是抽芯 力壓的反作用力，大小與 Fc 相等，方向相反 Fk是開(kāi)模力，它通過(guò)導(dǎo)滑模施加于滑動(dòng) F是斜導(dǎo)柱通過(guò)斜導(dǎo)孔施加于滑塊的正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 Fw相等 F1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的磨擦力 F2是滑塊與滑模間的磨擦力 ? ?0 xF 則 0c o s21 ???? ?? FFsiFF t （ 1） ? ?

56、0Fy 則 0co s1 ??? kFaFFsia （ 2） 式中 UFF?1 kFF ??2 （ 3） 由（ 1）（ 2）（ 3）得 221s in utg a utg aco aa FF t ?? ???? ?? 由于磨擦力和其它力相比較一般很小，可以忽略，（即μ =0） ? 上式 F= aFtcos 即 Fw= aFccos 3.6.5 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過(guò)程中，要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)地往復(fù)移 動(dòng)，這一過(guò)程是在滑塊和導(dǎo)滑槽的配合形式也不同，一般采用 T 形槽或燕尾槽導(dǎo)滑。 T 形槽導(dǎo)滑結(jié)構(gòu)緊湊，多用于小型

57、模具的抽芯機(jī)構(gòu)，由于塑件尺寸較小，抽芯距不大所以 本模具采用組合式 T 形槽導(dǎo)滑，材料 45 鋼。為了便于加工和防止熱處理變形，常常調(diào) 質(zhì)銑銷成形。蓋板材料用 45鋼，要求硬度 42HRC. 導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合， 一般采用 H8/F8在配合面上成型時(shí)與熔融塑料接觸，為防止配合部分漏料，應(yīng)適當(dāng)提高 精度，采用 H8/f7或 H8/g7,其它各處留有 0.5mm左右間隙，配合部分表面要求較高表面 粗糙度 Ra? 0.8wm。 3.6.6 楔緊塊設(shè)計(jì) 在注射成型過(guò)程中，側(cè)向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，這個(gè)力通過(guò)滑塊 傳給斜導(dǎo)柱，而一般的斜導(dǎo)柱為一細(xì)長(zhǎng)桿件，受力后容易變形，導(dǎo)

58、致滑塊后移，因此必 須設(shè)置楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側(cè)向成型零件的推力 楔緊塊的工作部分是斜面，為了保證斜面能在合模時(shí)壓緊滑塊，而在開(kāi)模時(shí)又能迅 速脫離滑塊，以避免楔緊塊影響斜導(dǎo)柱對(duì)滑塊的驅(qū)動(dòng)，鎖緊角 ? ˊ一般都應(yīng)比斜導(dǎo)柱傾 斜解 ? 大一些 ? ˊ = ? +（ 2～ 3）。 楔緊塊是防止注射時(shí)熔體壓力使測(cè)型芯滑塊產(chǎn)生位移而設(shè)置的，為了有效工作，其 18 上面的斜面應(yīng)與側(cè)型芯滑塊上的斜度一致，設(shè)計(jì)時(shí)斜面應(yīng)留有一定的修正余時(shí)量，以便 裝配時(shí)修正。 3.6.7 滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 依靠壓縮彈簧的彈力使滑塊停留在限位擋塊處，即：彈簧拉桿擋塊式，適用于任何 方向的抽芯動(dòng)

59、作 ]壓縮彈簧的彈力是滑塊重量的 2 倍左右，其壓縮長(zhǎng)度須大于抽芯距 S， 一般取 1.3S 拉桿 5 是支持 彈簧的，當(dāng)抽芯距，彈簧的直徑和長(zhǎng)度已確定，則拉桿的直 徑和長(zhǎng)度就能確定，拉桿長(zhǎng)度計(jì)算如下： Ll=2d+s+t60.8Ld+4d 其中 L1—— 拉桿長(zhǎng)度 d —— 拉桿直徑 S—— 抽芯距 T—— 擋塊厚度 Ld—— 彈簧自由長(zhǎng)度 2d—— 拉桿旋入滑塊中的長(zhǎng)度 4d—— 拉桿端部擰入墊圈及六角螺母的長(zhǎng)度 經(jīng)計(jì)算可?。?L1=85mm L2=85mm 3.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在從模具上取下之前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過(guò)程，使塑件從 成型零 件

60、上脫出的機(jī)構(gòu)為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂板來(lái)完 成的。由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂板來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以一般情 況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)模后使塑件 能留在動(dòng)模一側(cè)。為了保證塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件 對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均 勻、不變形、不損壞。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足 夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過(guò)程中的各種力的作 用，確保塑件順利地脫模。推 出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件上不影響使用的部位，以免推出

61、痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量 和使用。 19 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。 綜合考慮這些因素，本模具采用推板推出塑件，所要求的是推板具有一定的強(qiáng)度和剛度， 所以采用如圖所示的階梯軸結(jié)構(gòu)形式，這樣既保證其起到順利推出制件的作用，又能保 證推板的強(qiáng)度和剛度要求。推板孔與推板間隙應(yīng)小于聚氯乙烯的溢料間隙（ 0.04mm）， 設(shè)計(jì)四根彈簧用以推板機(jī)構(gòu)的復(fù)位。 3.7.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 塑件在模腔中成形以后 ,便可以從模具中取下 ,但塑件從模具中取下之前 ,模具還必 須完成一個(gè)將塑件從模腔中推出的動(dòng)作 ,模具上完成這一動(dòng)作的機(jī)構(gòu)稱為脫模

62、推出機(jī) 構(gòu) . 一般情況下 ,推出塑件的動(dòng)作在動(dòng)模上完成。在特殊情況下 ,也可以在定模上設(shè)脫模 機(jī)構(gòu) .但因注射機(jī)的定模板一側(cè)沒(méi)有推出機(jī)構(gòu) ,故此時(shí)須采取特殊結(jié)構(gòu) . 推出機(jī)構(gòu)通常是有三大部分組成 ,第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件 稱推出零件 ;第二部分是用來(lái)固定推出零件的零件 ,有推板固定板 ,推板等 ;第三部分是 作用推出零件推出動(dòng)作的導(dǎo)向及合模時(shí)推出零件復(fù)位的零件 . 推出機(jī)構(gòu)的原 則是 : 應(yīng)使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀 ;推力的分布依 脫模阻力的大小要合理安排 ;推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單 ,動(dòng)作可靠 ,不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作 , 合模時(shí)能正確復(fù)位 . 3.8 溫度調(diào)節(jié)系

63、統(tǒng)設(shè)計(jì) 無(wú)論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)， 塑料熔體的流動(dòng)性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定， 力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計(jì)模 具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 模具溫度的調(diào)節(jié)是指對(duì)模具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時(shí)兩者兼有，從而達(dá)到控制模溫 的目 的。對(duì)模具進(jìn)行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型 工藝對(duì)模溫的要求有關(guān)。 對(duì)于粘度低、流動(dòng)性好的塑料，因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶?，所以常用常溫?對(duì)模具進(jìn)行冷卻，有時(shí)為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)的冷卻時(shí)間，亦可用冷水控制模溫。對(duì)于 粘

64、度高、流動(dòng)性差的塑料，為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，因此經(jīng)常 需要對(duì)模具加熱。對(duì)于粘流溫度或熔點(diǎn)較低的塑料，一般需用常溫或冷水對(duì)模具冷卻； 而對(duì)于高粘流溫度或高熔點(diǎn)的塑料，可用溫水控制模溫。流程長(zhǎng)、壁厚較大的塑件，或 者粘流溫度或熔點(diǎn)雖不高，但成型面積很大時(shí) ，為了保證塑料熔體在充模過(guò)程中不至溫 降太大而影響充型，可對(duì)模具采取適當(dāng)?shù)募訜岽胧?。?duì)于大型模具，為保證生產(chǎn)之前用 較短時(shí)間達(dá)到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。對(duì)于小型薄壁塑件， 且成型工藝要求模溫不太高時(shí)，可以不設(shè)置冷卻裝置而依靠自然冷卻。由于本模具型腔 較小，工藝要求也不高，所以可以采用自然冷切，但是為了

65、適應(yīng)不同地區(qū)的不同氣候環(huán) 境，及節(jié)省冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，模板上應(yīng)開(kāi)設(shè)一定的冷切水道以便于冷切。 3.9 彈簧的選定 20 由斜滑塊體積得到它的質(zhì)量，然后根據(jù) 10%預(yù)壓縮量和其他零件的相關(guān)尺寸選定 彈 簧。斜滑塊 1質(zhì)量 1.273599Kg，中徑必須大于 10mm 又屬于輕負(fù)載，所以選 TL22X75， 同理彈簧 2選 TL22X75，頂桿復(fù)位彈簧選 TF30X100。 結(jié) 論 21 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，所設(shè)計(jì)的是基于 CAD 技術(shù)的注塑模生產(chǎn)技術(shù)及其工藝裝 備的研制。本課題是一個(gè)實(shí)踐性課題，它有很高的技術(shù)開(kāi)發(fā)性，其設(shè)計(jì)

66、技術(shù)是采用目前 業(yè)內(nèi)比較先進(jìn)的 CAD技術(shù)和三維立體設(shè)計(jì)技術(shù) Pro/ENGINEER 的有效結(jié)合，它和我們的 專業(yè) —— 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)還是比較接近的。通 過(guò)對(duì)本課題的研究，結(jié)合大 學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，更重要的是在老師的悉心指導(dǎo)下，使我少走了許多彎路，也讓我在最 短的時(shí)間內(nèi)，學(xué)到更多原本上學(xué)不到的知識(shí)。使我們的專業(yè)知識(shí)再上一個(gè)臺(tái)階，理論和 實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)一步提高了我的綜合能力和小組合作能力。 22 參考文獻(xiàn) ： [1]張中元 . 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) . 北京：航空工業(yè)出版社 [1]《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組 . 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 模具標(biāo)準(zhǔn)選編組 . 模具標(biāo)準(zhǔn)匯編 . 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 [3]徐進(jìn) . 模具材料應(yīng)用手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [4]王 樹(shù)勛 . 典型注塑模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè) . 廣東 :中南工業(yè)大學(xué)出版社 [5]黃圣杰 . Pro/ENGINEER 2001 高級(jí)開(kāi)發(fā)實(shí)例 . 北京：電子工業(yè)出版社 [6] 初利寶 . Pro/ENGINEER 模具設(shè)計(jì) . 北京：北京大學(xué)出版社 [7] 王