177 冰箱調溫按鈕塑模設計,冰箱,調溫,按鈕,設計
摘 要進行塑料產品的模具設計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經濟性關 鍵 詞 ： 澆注系統(tǒng)， 分型面， 型腔， 設 計目錄一、產品介紹…………………………………………………………（1）二、產品材料的選擇與配方設計……………………………………（1）三、工藝參數的確定 …………………………………………… …(3)四、設備的選擇 …………………………………………………… (4)五、模具設計 …………………………………………………………(5)5.1、選擇制品的分面 …………………………………………(5)5.2、型腔布置 …………………………………………………(5)5.3、澆注系統(tǒng)的設計 …………………………………………(6)5.4、成型零件的設計 ………………………………………(10)5.5、合模導向機構置…………………………………………(14)5.6、脫模機構的設計 ………………………………………(15)5.7、模具調溫系統(tǒng)的設置 …………………………………(18)5.8、排氣系統(tǒng)的設計 …………………………………………(19)5.9、模具外形尺寸的確定 …………………………………(20)5.10、注射機有關參數的校核………………………………(20)六、設計小結 ………………………………………………………(22)七、致謝……………………………………………………………（24）.八、參考資料 ………………………………………………………（25）摘 要進行塑料產品的模具設計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經濟性關 鍵 詞 ： 澆注系統(tǒng)， 分型面， 型腔， 設 計目錄一、產品介紹…………………………………………………………（1）二、產品材料的選擇與配方設計……………………………………（1）三、工藝參數的確定 …………………………………………… …(3)四、設備的選擇 …………………………………………………… (4)五、模具設計 …………………………………………………………(5)5.1、選擇制品的分面 …………………………………………(5)5.2、型腔布置 …………………………………………………(5)5.3、澆注系統(tǒng)的設計 …………………………………………(6)5.4、成型零件的設計 ………………………………………(10)5.5、合模導向機構置…………………………………………(14)5.6、脫模機構的設計 ………………………………………(15)5.7、模具調溫系統(tǒng)的設置 …………………………………(18)5.8、排氣系統(tǒng)的設計 …………………………………………(19)5.9、模具外形尺寸的確定 …………………………………(20)5.10、注射機有關參數的校核………………………………(20)六、設計小結 ………………………………………………………(22)七、致謝……………………………………………………………（24）.八、參考資料 ………………………………………………………（25）南京工程學院繼續(xù)教育學院繼 續(xù) 教 育 學 院 （ 系 ） 數 控 技 術 專 業(yè)畢 業(yè) 設 計 任 務 書一、題目及專題：1、題目 冰箱調溫按鈕塑模設計 2、專題 模具設計、主要零、部件設計 二、課題來源及選題依據課題來源：在大專階段，我們曾經進行了《塑料模具技術》 《塑料模具設計手冊》的課程設計，根據類似的某個零件作為畢業(yè)設計課題。選題依據：認真分析該零件的各部分細節(jié)，確定該零件關鍵性技術問題的解決方法，審查零件的有關尺寸、結構、視圖、材料及技術要求的合理性，確定最合理的模具結構。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：1．設計技術圖樣折合 A0 不少于二張。 2．選擇適當的型腔布置。 3. 脫模機構的設計。 4．澆注系統(tǒng)的設計 5. 型腔壁厚和底板厚度的設計 6．模具外形尺寸的確定。 7．設計說明書一份，字數不少于 10000 字。 四、接受任務學生：數控 50305 班 姓名 許明 五、開始及完成日期：自 200 7 年 11 月 5 日 至 2008 年 1 月 11 日六、設計（論文）指導（或顧問）：指導教師 簽名簽名教 研 室 主 任〔學科組組長研究所所長〕 簽名院長(系主任) 簽名年 月 日南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）設計（論文）題 目 冰箱調溫按鈕塑模設計 學 生 姓 名 許明 指 導 教 師 李超 2008 年 1 月 11 日第 1 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用一、產品介紹1、產品名稱：冰箱調溫按鈕2、產品用途：用于各種電氣系統(tǒng)的控制按鈕鍵3、產品結構尺寸（見產品圖[1]）4、生產量：月產量 150 萬只。5、產品性能及使用要求：（1） 外觀為原料本色，透明美觀；無其它雜色或斑點，表面平滑無裂紋、銀絲，無氣泡，無形變等缺陷；質量輕，可減輕設備自重。（2） 性能要求：收縮率不大于 0.5%，吸水性不高于 0.8，沖擊強度> 15 KG?cm 2，彎曲強度>70 KG?cm 2 .表面電阻系數70℃。（3） 使用條件：使用溫度：室溫，220V 用電場所；使用負荷：人工手指操作按壓力。二、產品材料的選擇與配方設計根據產品的使用要求和性能要求，選擇 PSH-GN-095-06 的樹脂作主原料，PS 是所有塑料當中最輕的一種，能減輕設的自重。透光率不低于 88%，霧度約 3%，折射率比較大具有特殊的光亮性。PS 的拉伸、彎曲常規(guī)力學性能皆高于其它聚烯烴，是屬于硬而脆的材料，所以必須加入一些增韌劑以改善制品的柔韌性，加入量為 15 份。由于制品屬于透明塑件，無需加染色劑。如表—1表 2—1 PSH-GN-095-06 樹脂性能參數表項目 參數值 項目 參數值相對密度吸水性%收縮率%比體積率%拉伸屈服強度Mpa沖擊韌性 KJ?m-21.050.040.70.954820.6拉伸彈性模量 Mpa馬丁耐熱溫度℃熱變形溫度（1.82MPa）℃體積電阻率 Ω?cm熔點℃軟化溫度℃2.8×10352921×1016165120PS 中文名：聚苯乙烯英文名：Polystyrene2.1、基本特性第 2 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種。聚苯乙烯無色透明、無毒無味，落地時發(fā)出清脆的金屬聲，密度為 1.054g/cm3。聚苯乙烯的力學性能與聚合方法、相對分子質量大小、定向度和雜質量有關。相對分子質量越大，機械強度起高。聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學穩(wěn)定性。能耐堿、硫酸、磷酸、10﹪~30﹪的鹽酸、稀醋酸及其他有機酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用。對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類和脂類等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。但耐熱性低，熱變形溫度一般在 70~98 oC，只能在不高的溫度下使用。質地硬而脆，有較高的熱膨脹系數，因此限制了它在工程上的應用。近幾十年來，發(fā)展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的共聚物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點，又保留了它的優(yōu)點，從而擴大了它的用途。2.2、成型特性：1.無定形料,吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數大，易產生內應力2.流動性較好， 溢邊值 0.03mm 左右，防止出飛邊。3.塑件壁厚應均勻，不宜有嵌件，(如有嵌件應預熱)，缺口，尖角，各面應圓滑連接4.可用螺桿或柱塞式注射機加工，噴嘴可用直通式或自鎖式。5.宜用高料溫，模溫、高注射壓力，延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔、變形（尤其對厚壁塑件） ，但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。6.可采用各種形式澆口，澆口與塑件應圓弧連接，防止去除澆口時損壞塑件，脫模斜度宜取 2 度以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂、變形，可用熱澆道結構。2.3、綜合性能：熱變形溫度： 65 oC ---- 96oC 屈服強度: 35~63 MPa抗拉強度: 35~63 MPa斷裂伸長率 1.0%拉伸彈性模量： 2.8~3.5 GPa第 3 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用抗彎強度： 61~98MPa抗壓強度： 80~112 MPa2.4、PS 的成形條件：注射機類型： 螺桿式預熱： 溫度 60~75 oC時間 2h料筒溫度： 前段 170~190 oC 后段 140~160 oC模具溫度： 32~65 oC成形時間： 注射時間 15~45s高壓時間 0~3s冷卻時間 15~60s總 周 期 40~120s注射壓力： 60~110Mpa螺桿轉速： 48（r/min）參照樹脂性能對照產品性能與使用要求可知， PSH-GN-095-06 能滿足要求，故除加增強劑外不需加其它助劑配方，即可生產產品。三、工藝參數的確定3.1、注射量計算根據一次注射出的產品和澆注系統(tǒng)的體積進行計算V 實=6(V 塑+ V 分)+ V 主V 塑=?πd12×2+?π(d22- d32)×1+ ?πd22×0.5=?π(13.5)2×2+?π(102- 62)×1+ ?π102×0.5=316㎜3V 分=π×(d/2)2×h=3.14×4×10=12.56㎜3V 主=?πh(r2+Rr+R2)=?π×35(1.752+1.75×3+32)=634.2 V 主=6(376+12.56)+634.2=2965.56㎜3=2.966㎝33.2、鎖模力計算：根據 [3]：F=K P A?根據 PS 的流動性和模具結構特點選取 K=0.6；注射壓力考慮采用多型腔注射，壓力應高些，取 P=60MPa/cm2。A 表示表示成型面積A 的計算：A= ?πd2=0.25×13.52=1.4316cm 2F=K P A=0.6×60×1.4316=51.696KN?3.3、保壓時間的計算:T 保=0.3(S+2S 2)=0.3×(2+2×32)=3s第 4 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用3.4、冷卻時間的計算:T 冷=[S2/π2k]×in[8(Ts-Tm)/π(TE-Tm)]=3s3.5、塑化時間的計算:T 塑=一次注射量/塑化能力=2.3/10=0.23sTs—成型溫度 [5] Tm—模具溫度TE—脫模溫度 α—熱擴散系數（㎡/h） ，取 3.2×1 表 3—1 注射工藝控制參數四、設備的選擇4.1、注射機的選擇 （1）注射量的確定由工藝參數的確定中已知一次注射量為 2.4cm3射機的公稱注射量 Q 為：Q＝2.4×1.2＝2.88cm 3取注射機的公稱注射量為~~3 cm 3項目 控制部位 控制參數 備注干燥 60料筒后段 150±5料筒中段 180±5料筒前段 160±5噴嘴 150±5溫度（℃）模具 60±5[5]P237 附D塑化背壓 <20注射壓力 60保壓壓力 30~40壓力(Map)鎖模力（噸） 52干燥時間 2h注射時間 0.2保壓時間 3冷卻時間 3開合模時間 5時間（秒）成型周期 12第 5 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用（2）鎖模力的計算由工藝參數的確定中已知為（ 0.6）噸，成型面積為（ 1.4316 ）cm 2（3）所需注射機臺數的計算由月產量和注射機的生產能力（成型周期）及考慮設備利用率求出:本產品生產工作制度設計為 24h 三班工作制，設備 24 小時連續(xù)運轉，設備利用率設為 0.85，根據如前初設的工藝控制參數成型周期約為 12 秒，生產模具一模六件，則所需注射機臺數為:÷（ ×6×0.85） =1.36（臺） 取整數值 2 臺243015?160根據以上計算出的公稱注射量（ 3）cm 3, 鎖模力（ 0.6 ）噸，成型面積選用 SYS-10 型號注射機）數量為（2 ）臺。表 4—1 注射機技術性能參數表項目 單位 參數 備注理論注射量 cm3 10注射壓力 Map 150最大注射面積 cm2 90鎖模力 KN 15最大模具厚度 ㎜ 180最小模具厚度 ㎜ 100模板行程 ㎜ 120噴嘴球半徑 ㎜ 12噴嘴口半徑 ㎜ 2.5五、模具設計5.1 選擇制品的分型面 [5] 分型面應設置在零件截面最大的部位，塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模，而且不影響塑件的質量和外觀形狀，以及尺寸精度。如 A-A 面，箭頭的朝向代表動模的位置，塑料包整動模天型芯而留在動模，模分型如下圖：分型如下圖：第 6 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用圖 5-1 分型面5.2、型腔布置已知的體積 V 塑 或質量 W 塑 ，又因為此產品屬大批量生產的小型塑件，綜合考慮生產率和生產成本及產品質量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模六腔平衡式排列；根椐制品的形狀，在模板上的的排列形式為圓形。以確保制品的均一和穩(wěn)定，而且型腔布置與澆口開設部位也非常對稱，這樣防止了模具承受偏載而產生的溢料現象。排布圖如下圖所示： 圖 5—2 型腔布置5.3、澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計主要包括主流道、分流道、澆口、冷料井和拉料桿的設計。澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。第 7 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用根據塑件的形狀采用推桿推出。5.3.1 主流道及主流道襯套 [5]主流道的主要設計要點：a、 在模具結構的允許的情況下，L 盡量短，一般小于60mm，過大則會影響熔體的順利充型。b、 主流道大端呈圓角，以減少料流轉向過渡時的阻力，c、 大多數情況下，將主流道和定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，主流道襯套采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合。d、 主流道襯套選用 T8、T10 制造，熱處理強 52~56HRC。e、 定位環(huán)固定螺釘一般取 M6~M8，螺釘一般選用兩個以上。R =噴嘴球面半徑+2~3=12+3=15mm d=噴嘴孔徑+1=2.5+1=3.5mma=4° r=1mm D=6mm圖 5—3 主流道及主流道襯套的結構5.3.2 分流道 [3]a:分流道截面和尺寸選用 U 形分流道截面,表面積/體積比小,冷卻速度慢最低,熱量及摩擦損失小,進料流中心冷凝慢,有利于保壓D=0.2654×(m)?（L）? m—流經分流道的塑料量(g)L—分流道的長度(mm) D—分流道直徑(mm)查資料得部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍:苯乙烯是 3.5~10 之間根據實際情況取 D=5mm尺寸的確定:根據經驗公式確定分流道的直徑 [5]第 8 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用圖 5—4 分流道截面形狀b:分流道布置根據型腔的布置,分門巴道貌岸然也是選用平衡式布置,其長度、形狀和斷面尺寸都必須對應相等，以保證塑件在強度、性能及質量上的一致性。分流道表面粗糙度 Ra 一般為 1.6um圖 5—5 分流道的布置C、澆口 [5]：各澆口的尺寸計算 [1]α=2° l=1㎜ r=2㎜ 經驗公式計算 h=nt=0.6×2.5=2.5 n—塑料系數,PS 為 3.6b=n(A) ?/30=0.2 圖 5—6 澆口尺寸第 9 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用D、冷料井 [6]結構及尺寸：圖 5—7 冷料井d=6㎜ H1=(5/4)d=8㎜H2=(3/4)d=5㎜ α=20°E、拉料桿 [3]拉料桿的結構：圖 5—8 拉料桿的結構下圖為主流道的拉料桿組合形式，同時還具有脫除主流道凝料的作用。一般拉料桿安裝在主流道的對面，開模時，拉料桿將主流道凝料拉出。d= 6 公差為 0.015 ,與拉料桿配合的型板孔 配合長度 M1=(1.5~2)d =10 D= 10 H=4 M 根據模板尺寸確定 第 10 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用圖 5-9 拉料桿的組合形式5.4、成型零件的設計5.4.1 成型零件的工作尺寸的計算根據塑件形狀簡單，體積較小，適宜采用整體式型腔，見圖[2]和圖[3]，組合式型芯見圖[4]。這種形式的型腔形狀簡單，牢固可靠，不易變形，成型塑件的質量較好。 、本產品為 PS 制品，屬于大批量生產的小型塑件，此產品采用 6 級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數 x 取值可在 0.5~0.75 的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下：收縮率 Sax=0.8% Sin=0.6%平均收縮率為 S=0.7%, 第 11 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用圖 5—10 塑件成型尺寸如上圖所示塑件尺寸單位/mm已知 D=13.50-0.24 D1=100-0.16 H1=1.50-0.16 H2=20-0.16 H3=1.50-0.16 d=6+0.20 h=1+0.160①型腔尺寸: Dm=[D(1+S）-0.75Δ] 0+δz=[13.5(1+0.007)-0.75×0.24]0+0.043Dm1=[D m1（1+S）-0.75Δ] 0+δz=[10(1+0.007)-0.75×0.16]0+0.036=9.99540+0.036Hm1=[H 1（1+S）-0.667Δ] 0+δz=[1.5(1+0.007)-0.667×0.16]0+0.025=1.4040+0.025Hm2=[H 2（1+S）-0.667Δ] 0+δz=[2（1+0.007）-0.667×0.16] 0+0.025=1.9070+0.025Hm3=[H3（1+S）-0.667Δ] 0+δz=[1.5（1+0.007）-0.667×0.16] 0+0.025=1.4040+0.025②型芯尺寸dm=[d （1+S）＋0.75Δ] 0-δz=[6(1+0.007)-0.75×0.2]-0.0360=13.40+0.043第 12 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用=6.19-0.0360hm=[h（1+S）＋0.667Δ] 0-δz=[1(1+0.007)-0.667×0.16]-0.0250=1.017-0.02505.4.2 型腔壁厚和底板厚度計算注射成型過程中,型腔主要承受塑料熔體的壓力, 如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等，因此模具的型腔必須具有足夠的強度和剛度,如果型腔壁厚和底板厚度不夠，當型腔中產生的內應力超過型腔材料的許應力時,型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時,若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產生型腔由外膨脹或溢料間隙，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求，因此必須對型腔進行強度和剛度的計算。型腔板采用調質鋼 45，彈性模量 E=2×105MPa 強度計算的許用應力σ=160MPa型腔壓力=50 Map 型腔半徑 r=6.75㎜ h=3.5㎜由表 3.4-16 對于中粘度塑料 PS，模具制造精度 IT9 級時，有許用變形量[δ][δ]=25i 且 W=H=3.5㎜I 2 = 0.45w0.2 +0.001w=0.58㎜所以[δ]=25×0.666=14.54um=0.0145㎜圖 5—11 圓形整體型腔①整體式圓筒型腔壁厚 [6]A 按鋼度計算: 34][15.???phs第 13 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用按強度計算：①整體式圓筒型底板厚度B 按鋼度計算按強度計算公式分別計算出相應的值為：按強度計算得： S=4.27㎜ hs=3.28㎜按剛度計算得：s=1.55mm hs=0.76mm比較強度和剛度條件計算結果,取整體式圓筒形型腔壁厚為 15㎜。按強度的剛度分別計算取底板厚度為 18㎜。5.4.3 支承板的強度常規(guī)結構凹模做在定模上，型芯固定在動模上。支承板與墊塊構成橋形，承受型芯投影注射壓力，因此支承彈性變形量必須控制在允許的范圍之內。支承板的受力狀態(tài)可以簡化為受均布荷重的簡支梁]12][??PS??34][56.0??phhs][87.2?s?第 14 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用圖 5—12 支承板的變形支承板的厚度計算如下 [2]： =9[5×50×3.14×292/32×2.1×105×20×0.005]=1.927㎝=20㎜H---支承板的厚度 L---支承板在墊塊之間的跨度P---型腔內壓力表 R---凹模型腔半徑B---支承板的寬度 E---鋼材的彈性模量一般為2.1×105y---支承板允許最大彎曲變形量,一般取 0.005㎝其整體形狀與尺寸見圖[5]5.4.4 墊塊的設計 [2]墊塊設在支撐板與動模座板之間,可以減少動模座板的變形,或可減少動模座板的厚度.L=50㎜ D=30㎜3214.5ByRPLH???第 15 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用螺釘直徑選用 M10, d1=11㎜ d2=16㎜ H=11㎜5.5、合模導向機構設置導向機構的主要零件是導柱和導套，主要作用是導向、定位、承受一定的側壓力。 ，導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。導柱導套的選擇：一般在注射模中，動、定模之間的導柱既可設置在動模一側，也可設置在定模一側，視具體情況而定，通常設置在型芯凸出分型面最長的那一側。導柱的直徑應根據模具的尺寸選用，必須保證足夠的強度、剛度和足夠的抗彎強度。導柱設計要點：①長度：導柱導向的長度應該比凸模端高出 10㎜。②形狀：導柱前端應做成錐臺，以使導柱能順利進入導向孔。③材料：導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌不易折斷的內芯。因此多采用 T8、T10 鋼（經淬火處理） ，硬度為 50—55HRC。④數量及分布：導柱應合理均勻分布在模具的分型面上，根據此模具形狀，數量為四根。固定部分粗糙度Ra=0.8um,導向部分 Ra=0.5um⑤配合精度:固定端與模板之間采用 H7/m6 的過渡配合,導柱導向部分采用 H7/m6 的間隙配合.導柱尺寸圖 5—13 導柱導套設計要點：（1） 形狀 為使導柱順利進入導套，在導套的前端應倒圓角。導柱孔最好做好通孔，以利于排出孔內空氣及殘渣廢料。第 16 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用（2） 材料 導套用導柱相同的材料或銅合金耐磨材料制造，其硬度一般低于導柱硬度。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8um。（3） 固定形式及配合精度 直導套用 H7/r6 的配合鑲入模板，為了增加導套鑲入的牢固性防止導套被拉出來。圖 5—14 導套5.6、脫模機構的設計 [6]5.6.1 脫模機構設計：為了保證塑件在頂出過程中不變形或不損壞，必須正確分析塑件對模腔粘附力的大小及所在部位。以便選擇合適的頂出方式，和頂出裝置。頂出位置應設在頂出阻力大的地方，根據此塑件的形狀，零件的推出阻力不大，將推桿設在 ?6 孔的內部，推桿參與成型，此類推桿又稱為成型推桿。5.6.2 脫模力的計算 [6]脫模力 Fe 由兩部分組成，即： Fe=Fc+FbFc---克服塑料件對型芯包整的脫模力，NFb---一端封閉殼體需克服的真空阻力，N其中 Fb=0.1Ab Ab---型芯的斷面面積,㎜2Ab=0.25×3.14×d2=28.26㎜2所以 Fb=2.86N已知 rcp=3㎜ t=2㎜ h=1㎜ β=0E=2.8×103 MPa f=0.4 v=0.32 s=0.007λ=rcp/t=3/2=1.5<10 為厚壁圓筒塑料件= 60.4N 所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63N第 17 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用E—塑料材料的拉伸彈性模量,MPa S—塑料的平均收縮率ν—塑料材料的泊松比 β—型芯的脫模斜度h—型芯脫模方向高度 κf—脫模斜度修正系數κλ—厚壁塑料的計算因子= 60.4N所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63NE—塑料材料的拉伸彈性模量,MPa S—塑料的平均收縮率ν—塑料材料的泊松比 β—型芯的脫模斜度h—型芯脫模方向高度 κf—脫模斜度修正系數κλ—厚壁塑料的計算因子5.6.3 推桿脫模機構 [2]推桿直接與塑件接觸,開模后將塑件推出,此成型推桿除了推出塑件之外還參與塑件局部成型,即作為型芯。推桿的計算公式:圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡化得=1.2㎜d—推桿直徑 E—推桿材料的彈性模量,MPa 第 18 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用L—推桿長度 F 脫—塑件的脫模力 κ—安全系數取 1.5 ?—為推桿長度系數n—推桿數量推桿直徑確定后還應進行強度校核,其計算式為[σ 壓]—為推桿材料許用力,MPa[σs]—推桿鋼材的屈服極限強度,N/cm2,一般中碳鋼的 σs 為 3200 N/m所以此材料合符要求,推桿的具體形狀及尺寸見型芯圖[4]5.6.4 推桿位置推桿應設置于有效部位，根據此塑件形狀，可將推桿設置在凹模內部，從投影面上看，如下圖應在陰影部位范圍之內。圖 5—15 推桿位置布置推桿的設計要點：（1）推桿和模體的配合性質一般為 H8/f7，以保證同軸度，配合長度一般為走私的（1.5~2）倍,但至少要大于 15㎜（2）推桿材料多用 45 鋼,T8、T10 碳素工具鋼，淬火硬度為 HRC50以上，（3）表面粗糙度在 Ra1.6 以下.5.6.5 復位機構為了使推出機構合模后能回到原來的位置,推出機構通常設有復位桿,復位桿在結構上與推桿相似,所不同的是與與模板的間隙比較大,同時復位桿頂面不應高出分型面.復位桿的材料選用一般 T8、T10，淬火 55-60HRC。=37<3200N/m第 19 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用頂桿長度計算如下 [6]：H=（H 凸+δ1）+H 動模+H 墊塊-H 頂墊=（1+0.1）+30+50-13=67.1㎜圖 5—16 復位桿的結構與裝配尺寸5.7、模具調溫系統(tǒng)的設置基本原則：熔體熱量 95%由冷卻介質（水）帶走，冷卻時間占成型周期的 2/3。5.7.1、注射模冷卻系統(tǒng)設計：1）冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大，型腔表面的溫度與冷卻水道的數量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關。2）冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等： 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm，常用 12~15mm.3）澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。4）冷卻水道出、入口溫差應盡量小 ： 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。冷卻水道的總長度的計算可公式：Lw=Aw/πLw——冷卻水道總長度 Aw——熱傳導面積 Dw——冷卻水道直徑5）冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置：第 20 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用聚苯乙烯的收縮率較小，水道應盡量沿著收縮方向設置。冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm 左右，不小于 8mm。根據此套模具結構，采用孔徑為 8mm 的冷卻水道。冷卻系統(tǒng)的結構設計：根據塑料制品形狀及其所需冷卻效果，冷卻回流可選擇直通式既簡單流道式，這是生產過程中最常用的形式。其具體結構及尺寸如下圖所示：冷卻水孔直徑 d=8㎜，兩水孔的中心距 C=20㎜圖 5—17 直通式冷卻系統(tǒng)5.7.2、加熱系統(tǒng)的設計需要設置加熱系統(tǒng)的一般是對模具溫度要求在 80℃以上、熔融黏度高、流動性差的熱塑性塑料，或者是熱固性塑料。而 PS 對模溫的要求只需 60℃以下，且是屬于熔融黏度低、流動性好的熱塑性塑料，所以此模具對加熱系統(tǒng)的設置可以不予考慮。5.8、排氣系統(tǒng)的設計5.8.1 排氣槽的設計要點當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、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，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。第 21 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為 0.03~0.05mm。5.8.2 排氣槽的設置 [4]排氣槽應開設在型腔最后被充滿的地方，最好是在分型號面上，因為分型面上排氣槽產生的毛邊也很容易隨塑件脫出。排氣槽的出口不要正對操作人員，與塑件的深度不應超過塑料的溢料值，其斷面為矩形或梯形。圖 5—18 排氣槽系統(tǒng)1—分流道 2—澆口 3—排氣槽4—導向溝 5—分型面5.9、模具外形尺寸的確定第 22 頁南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用圖 5—19 模具外形尺寸5.10、注射機有關參數的校核5.10.1 注射量的校核為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于本注射機的公稱注射量，既：V 實≦V 公=0.8×10=8㎝3V 實—實際塑料(包括澆注系統(tǒng)凝料)的總體所以 V 實=6(V 塑+ V 分)+ V 主V 塑=316㎜3V 分=π×(d/2)2×h=3.14×4×10=12.56㎜3V 主=?πh(r2+Rr+R2)= ?π×35(1.752+1.75×3+32)=634.2 V 主=6(376+12.56)+634.2=2965.56㎜3=2.966㎝3<8㎝3所以注射量滿足要求5.10.2 鎖模力的校核鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力,當高壓與塑料熔體充填模腔時,會沿鎖模方向產生一個很大的脹型號力,為此,注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力, 既：F 鎖≧F 脹=A 分×P 型 [5]F 鎖—注射機的額定鎖模力P 型—模具型腔內塑料熔體平均壓力表 MPa，通常為 20~30MPa，在此取25MPa A 分—塑料和澆注系統(tǒng)在分型號面上的投影面積之和，㎜2A 分=?πd2=0.25×3.14×13.52=143.1㎜2故：F 脹=A 分×P 型=143.1×25=3.58KN< F 鎖=15KN5.10.3 注射壓力校核該項工作是校核所選注射機的公稱壓力 P 公能否滿足塑成型時所需要的注射壓力 Po，成型時所需的壓力一般由塑料流動性，塑件的結構和壁厚，以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定。其值一般為 70~150 MPa通常要求：P 公≧Po [5]聚苯乙烯的 Po 為 100 MPa〈 P 公=150 MPa5.10.4 模具厚度校核模具厚度 Hm=160㎜ Hmax=180㎜ Hmin=100故： Hmin
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