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畢業(yè)設計 題目 普通罩殼塑料模設計說明書 專業(yè) 模具設計與制造 班級學號 學生姓名 指導教師 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 目 錄 一、 塑件工藝分析…………………………………………(1) 二、 模具結構的設計 …………………………………… (4) 三、塑件尺寸分析…………………………………………………(6) 四、分型面的選擇 ………………………………………… (8) 五、型腔數(shù)目的確定與排形式 ……………………………… (9) 六、澆注系統(tǒng)的設計 …………………………………… (10) 七、注射機的選擇與參數(shù)校核……………………………（16） 八、排氣系統(tǒng)的設計…………………………………………(18) 九、成形零件的結構設計…………………………………… (19) 十、導向機構的設計 …………………………………………(23) 十一、脫模機構的設計……………………………………（24） 十二、冷卻系統(tǒng)的設計與計算了…………………………(27) 十三、設計小結 ………………………………………… (28) 十四、參考文獻 ………………………………………… (28) 共 28 頁 第 1 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第一章 塑料工藝分析 ABS：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 一、基本性能 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。三種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材料具有超強的易加工性，外觀特性，優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。適于制作一般機械零件、減摩耐磨零件，專動零件和電信結構零件。 二、成形特性： 1．無定形料，其品種牌號很多，各品種的機電性能及成形特性也各有差異，應按品種 確定成形方法及成形條件。 2．吸濕性強，含水量應小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應長時間干燥。 3．流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯，AS差，但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 4．比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度在250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高塑件模具溫度宜取50~60℃，要求光澤及耐熱型塑件宜取60~80℃，注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機時料溫為180~230℃，注射壓力為100~140MPa，螺桿式注射機則取160~220℃，70~100MPa為宜。 ABS物理性能： 密度： 1.02~1.16 g/cm3 比體積： 0.86~0.98 cm3/g 吸水率： 0.2~0.4% ABS熱性能： 熔點： 130~160℃ 熔融指數(shù)： 200℃負荷50N,噴嘴Φ2.09 0.41~0.82g/10min 維卡針入度； 71~122℃ 馬丁耐熱： 63℃ 共 28 頁 第 1 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 熱變形溫度： 90~108℃(45N/cm2) 83~103℃(180N/cm2) 線膨脹系數(shù)： 7.0ⅹ10-5/℃ 計算收縮率； 0.4~0.7% 比熱容： 1470 J/ (kg . K) 燃燒性： 慢 熱導率： 0.263 W/ (m . k) ABS力學性能： 屈服強度： 50MPa 抗拉強度： 38MPa 斷裂伸長率： 35% 拉伸強性模量： 1.8GPa 抗彎強度： 80MPa 彎曲彈性模量： 1.4GPa 抗壓強度： 53MPa 抗剪強度： 24MPa 沖擊韌度：無缺口 261 k / Jm2 有缺口 11 k / Jm2 布氏硬度： 9.7HBS ABS的成形條件： 注射成形機類型： 螺桿式 密度： 1.03~1.07 g/cm3 計算收縮率： 0.3~0.8% 預熱溫度： 80~85 oC 預熱時間： 4h 料筒溫度：前段 180~200oC 中段 165~180 oC 后段 150~170oC 噴嘴溫度： 170~180oC 模具溫度： 50~80 oC 注射壓力： 60~100MPa 成形時間：注射時間 20~90 S 高壓時間 0~5 S 冷卻時間 20~120 S 總周期 50~220 S 螺桿轉速： 30r/min 適用注射機類型： 螺桿、柱塞均可 共 28 頁 第 2 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度 70℃ 時間 4h 說明：該成形條件為加工通用級ABS料時所用，苯乙烯--丙烯腈共聚物（即AS）成形條件與上相似。 共 28 頁 第 3 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第二章 模具結構的設計 注射模的結構由注射機的類型和塑件的復雜程度及模具內的型腔數(shù)目所決定。 在進行注射模設計時應考慮如下事項： 1. 分析塑件結構及其技術要求 塑件的結構決定了模具結構的復雜程度，塑件的技術要求（如尺寸精度、表面粗糙度等）決定了模具制造及成型工藝的難易，因此對于不符合塑料注射成型特殊要求、不合理的結構形狀等，應對塑件的設計進行改進。 2. 了解注射機的技術規(guī)格 注射機的技術規(guī)格制約了模具的尺寸和所能成型塑件的范圍。 3. 了解塑料的加工性能和工藝性能。主要有：塑料的熔體流動行為，能達到的最大流動距離比；分析流道和型腔各處的流動阻力，模腔內原有空氣的導出；塑料在模具內可能的結晶、取向及其導致的內應力；塑料的冷卻收縮和補縮；塑料對模具溫度的要求等。 4. 考慮模具的結構與制造。主要解決以下問題：正確選擇分型面和進料三陵及型腔的排布；模腔的組成及模具零件的強度、剛度和模具型腔尺寸精度，如何保證塑件的尺寸精度和外觀質量；采用何種脫模機構和抽芯或分型機構，將塑件取出模外；模具總體結構和零件形狀應力求簡單合理，容易加工制造；合理選擇模具材料；模具的熱量損耗，冷卻水用量以及塑件生產效率等。 根據(jù)以上四點的設計事項考慮，我將注射模設計成多分型面模具。與單分型面相比，在動模與定模之間增加了一個可移動的澆口板和定模座板與澆口板之間增加了一個凝料推板。這樣的設計可以將塑件和澆注系統(tǒng)凝料從兩個不同的分型面自由脫落下來。 定距拉桿式多分型面注射模：圖2 – 1所示， 開模時，第一分型面是在凹模與推料板之間的分模，即圖示為A-A，它們之間的距離是由定拉桿為確定的，當它們停止下為時，就是推料板與定模座板之間的分模，即圖示B-B，它們之間的行程是由定距拉桿來確定，這時的澆口、主流道、分流道中的凝料就會自動的脫落下來。而最后分型的就是凹模與推件板，圖示C-C，動模部分繼續(xù)移動力時，在推桿的作用下，脫模板將塑件推離凸模。而完成整個的脫模過成。 共 28 頁 第 4 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 圖2 – 1 模具結構圖 共 28 頁 第 5 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第三章 塑件尺寸分析 圖2 – 1塑件 塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù)ABS的性能可選擇其塑件的精度等級為4級精度。 得塑件的體積為：V塑=4.72cm3 塑件的質量為：W塑 =V塑×r塑=4.96(g) 一．脫模斜度 為了便于塑件從型腔中脫出，或從塑件中抽出型心，塑件設計時必須考慮其內外壁面應有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、塑件幾何形狀有關。查表各取型芯型腔的脫模斜度為1°。脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內外形尺寸而定：塑件內孔，以型芯小端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度由擴大方向取得；塑件外型，以型腔大端為準，尺寸符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得，一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內。因開模后塑件要求留在型芯上，則塑件外表面的脫模斜度應大于內表面的脫模斜度。 二．塑件壁厚? 塑件壁厚受使用要求、塑料性能、塑件幾何尺寸與形狀以及成型工藝等眾多因素的制約。塑件各部壁厚應盡可能取均勻一致，切忌突變與截面厚薄懸殊的設計。塑件壁厚一般在1～6mm范圍內，常用值為2～3mm，現(xiàn)我所使用的塑件壁厚度為1.5mm。所常用值范疇。 查閱《塑料成型工藝與模具設計》P67表3-9） 共 28 頁 第 6 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 三．塑件尺寸公差 像大多數(shù)加工過程一樣，模塑成形的塑料制件將有一偏離公稱尺寸的范圍，通稱為公差。公差范圍越窄，塑件尺寸精度越高。精度的高低取決于成形過程所使用材料。 ⒈影響塑件尺寸公差精度的因素甚多且十分的復雜，但主要有以下因素。 1 材料的影響 2 模具的因素的影響 3 使用因素的影響 4 設計因素的影響 5 工藝因素的影響 2.塑件公差 影響塑件尺寸公差的因素極其復雜，這就給合理確定塑件公差帶來困難。通常借助于模塑件尺寸公差標準，作為確定其尺寸精度等級的依據(jù)。我現(xiàn)根據(jù)理力爭SJ1372-78標準選擇ABS塑件的精度等級為四級精度（一般精度）。后根據(jù)SJ1372-78公差數(shù)值表查塑件尺寸的公差值，公差值如上圖2 – 1所示。 共 28 頁 第 7 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第四章 分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需在可能有一個或兩相以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。 一．分型面的選擇。 分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關。 ⑴便于塑件脫模 ① 在開模時盡量使塑件留在動模內。 ② 應有利于側面分型和抽芯。 ③ 應合理安排塑件在型腔中的方位。 ⑵考慮和保證塑件的外觀不遭損壞。 ⑶盡量保證塑件尺寸的精度要求。 ⑷有利于排氣。 ⑸盡量使模具加工主便。 根據(jù)塑件的結構我選擇的分型面如圖所示： 共 28 頁 第 8 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第五章 型腔數(shù)目的確定與排列形式 一．型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機的行產能力相匹，提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 根據(jù)經驗，在模具中每增加一個型腔制品尺寸精度要降低4%。設模具中的型腔數(shù)目為n，制品的基本尺寸為L（mm），塑件的尺寸公差為±δ，單型腔模具注塑生產時可能產生的尺寸誤差為±△s%(ABS為±0.05%)，則有塑件尺寸精度的表達式為： L·△s+（N-1）L·△s·4%≤δ 簡化后可得型腔數(shù)目為: n≤（2500δ/△s·L）-24 對于高精度制品,由于多型腔模具難為使各型腔的成型條件均勻一致,故通常推薦型腔數(shù)目不超過4個。 而我所制造的塑件精度等級為3級精度，是高精度的塑件，根據(jù)高精度塑件推薦型腔數(shù)目不超過4個的原則，最終確定型腔數(shù)目為一模四腔。 二．確定型腔的排列 多型腔在模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線形及復合形等，在設計時應注意以下幾點： ⑴盡可能采用平衡式排列，確保制品質量的均一和穩(wěn)定。 ⑵型腔布置與澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象。 ⑶盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。 型腔的布置如下圖所示： 共 28 頁 第 9 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第六章 澆注系統(tǒng)的設計 一．澆注系統(tǒng)的組成 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如圖4-4所示。 圖4—1澆注系統(tǒng)的組成 1-型芯 2-推件板 3-型腔板 4-型腔 5-推料板 6-定模座板 7-澆口 8-分流道 9-主流道補套 10-注流道 二．澆注系統(tǒng)各部件設計 1．主流道設計 主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度（圖4-1），常用塑料主流道推薦值見（表 4-1）其主要設計要點力： ⑴主流道圓錐角a=2o～6o,對流動性關節(jié)的塑料可取3o～6o，內壁粗糙度R00.63μm。 ⑵主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小煽動流轉向過渡時的阻力。 ⑶在模具結構允許的情況下，主流道應盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響熔體的順利充型。 共 28 頁 第 10 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 ⑷對小型模具可將主流襯套與定位圈設計成整體式，如圖4-2所示。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合。 ⑸主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。 表4-1 常用塑料的直澆口尺寸 塑件質量 m<85 85≤m＜340 m≥340 主流道直徑（mm） d D d D d D 聚苯乙烯PE 2.5 4 3 6 3 8 聚乙烯PE 2.5 4 3 6 3 7 ABS 3 5 3 8 5 10 圖4—2 主流道襯套 L=45mm d=3mm D=d+(0.5~1)=3.5mm R1=10mm R2= R1+(0.5+1)=10.5mm r=2mm a=2° 2．冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流大端直徑。冷料穴的形式有以下三種：①與推件桿匹配的冷料穴。②與拉料桿匹配的冷料穴。③無拉料桿的冷料穴。 根據(jù)凝料的出模方式，我選擇了無拉料桿的冷料穴，冷料穴開在動模板上。脫模時靠凝料拉桿將主流道凝料拉出，當凝料被拉出來后，接著凝料被推料板 共 28 頁 第 11 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 從流道拉桿上推出來，從而完成凝料的脫料過程。如圖（4—3）所示。 圖4—3無拉料桿冷料穴 1-冷料穴 2-凹模板 3-分流道 4-推料板 5-定模座板 6-凝料拉桿 7-主流道襯套 3．分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設置分流道。大型塑件由于使用多澆口進料也需設置分滾道。 ⑴分流道的截面形狀：分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道的壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大、表面積小。因此可用流道截面積與其周長的比直來表示流道的效率。各種截面的效率見圖4 – 4。其中圓形截面的效率最高（比表面?。?。由于下方形流道凝料脫模困難，六角形流道效率低（比表面大）而圓形截面流道在加工時面半很難對準，所以生產中我采用了半圓形的分流道。 圖4 – 4分流道的截面形狀和效率 共 28 頁 第 12 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 ⑵分流的截面尺寸：分漢道截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。對于壁厚小于3mm，質量在200g以下的塑件，可用下述經驗公式確定分流道的直徑： D=0.2654m?L? 式中,m—流經分流道的塑料量（g）； L—分流道長度（mm）； D—分流道直徑（mm）。 (此式計算的分流道直徑限于3.2～9.5mm。) 對于黏度較大的塑料，可按上式算得的D值再乘以1.2～1.25的系數(shù)。 常用塑料的分流道直徑列于（表4—2）。 表4 – 2 部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 塑料的名稱 分流道斷面直徑 （mm） 塑料名稱 分流道斷面直徑 (mm) ABS、AS 4.8～9.5 聚苯乙烯 3.5～10 聚乙烯 1.6～9.5 軟聚氯乙烯 3.5～10 尼龍類 1.6～9.5 聚氨酯 6.5～8 聚甲醛 3.5～10 熱塑性聚酯 3.5～8 丙烯酸塑料 8～10 聚苯醚 6.5～10 由表（4—2）可知道ABS的直徑可取6mm ⑶分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡和非平衡式兩種。 我根據(jù)塑件的布局方式，在分流道的布置中采用平衡式布置。因為平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡地進料。如（圖4 – 5）所示為平衡式布置，這樣的布置能達到最佳的熱平衡。 圖4 – 5 分流道的平衡布置 共 28 頁 第 13 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 四．澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口以外），它是澆注系的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質量影響很大。澆口的主要作用是：（1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流；（2）易于切除澆口凝料；（3）對于多型腔模具，用以平衡進料，；對于多澆口單型腔模具，用以控制熔接縫的位置。澆口截面積通常為分流道截面積的0.03～0.09。澆口截面形狀有矩形和圓形兩種。澆口長度約為0.5～2 mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 1．根據(jù)以上澆口的作用，以及塑件的特點，我選擇了點澆口。點澆口又稱橄欖形澆口或是菱形澆口，是一種截面尺寸特小的圓形澆口，澆口的特點是：澆口位置限制小。去除澆口后殘留痕跡小，不影響塑件外觀。開模時澆可自動拉斷，有利于自動化操作。澆口附近由補料造成的應力小，但對于薄壁塑件因剪切速率過高，收于分子高度定向而造成 局部應力，甚至開裂。為改善這一情況，在不影響使用前提下，可局部增加澆口處塑件壁厚，以圓弧過渡，壓力損失大，模具必須采用三板式模具結構，導致模具結構復雜，并要采用順序分模機構，但在無流模具中仍容易變形的塑件，應采用多點澆口，以減少翹曲變形。它特別適用于表觀粘度隨剪切速率增大而明顯降低的塑料。 點澆口的計算： d=1 mm a=10° D1=D=?6mm L=1mm 《塑料模具技術手冊》123頁 共 28 頁 第 14 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 2．澆口的位置的選擇： 澆口開設的位置對制品的質量影響很大，在確定澆口位置時，應注意以下幾點： ①澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。 ②澆口應設在制品壁厚較厚的部位，以利天補縮。 ③澆口的位置選擇應有利于型腔中氣體的排除。 ④澆口的位置應選擇在能避免制品產生熔合紋的部位。如對圓筒類制品，采用中心澆口比側澆口好。 ⑤ 對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式以避免型芯受沖擊變 形。 ⑥澆口應設在不影響制品外觀的部位。 ⑦不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設置澆口。 由以上幾點，可以將澆口的位置設在了罩蓋的上表面。如圖4 – 5所示。 圖4 – 5 澆口位置 初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V澆=6~7cm3 其質量約為：W澆=V澆×r塑=6.12~7.14g S=(n×W塑+ W澆) /0.8=25~26g 共 28 頁 第 15 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第七章 注射機的選用與參數(shù)校核 根據(jù)塑件的體積質量和型腔數(shù)目確定注射機的類型幾技術參數(shù)為： 類型及型號： SZ-60/40螺桿式注射機 理論注射容量： 60cm3 螺桿直徑： 30 注射壓力： 180Mpa 注射速率： 70g/s 塑化能力： 35 g/s 螺桿轉速： 0～200r/min 鎖模力： 400KN 拉桿內間距： 220×300 移模行程 250mm 最大模具厚度 250 mm 最小模具厚度 150 mm 模具定拉孔直徑 ?80mm 噴觜球半徑 SR10mm 噴觜口孔徑 ?3mm 一．注射壓力的校核： 該項工作是校核所選壓力機的公稱壓力P公能否滿足塑件成型時所需要的注射壓力P。塑件成型時所要的壓力一般收塑件流動類型等因素決定，其中值一般在70～150MPa，具體可參考表5－1。通常要求： P公≥P。 表5－1 部分塑料所需要的注射壓力 塑 料 注 射 條 件 厚壁件（易流動） 中等壁厚件 難流動的薄壁件 聚乙烯 70～100 100～120 120～150 聚氯乙烯 100～120 120～150 >150 聚苯乙烯 80～100 100～120 120～150 ABS 80～110 100～130 130～150 聚甲醛 85～100 100～120 120～150 P。=Pc/k =30/0.25=120MPa ∈ (180MPa) 即P。< P公 注射壓力適合。 二．鎖模力的校核： 鎖模力是注射機的鎖模機構對模具所施的最大夾緊力，其注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力， 即：F鎖≥F脹=A分×P型 共 28 頁 第 16 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 A分=3600+1248=4848mm2 F鎖≥F脹=A分×P型 =4848×35=189.7kN 通過計算模具的脹模力小于注射機的額定鎖模力 ，所以鎖模力適合要求。即（F脹≤F鎖）。 三．開模行程校核 我開模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開合模距離，用H表示，它必須小于注射機移動模板的最大行程S。開模行程與模具厚度無關。 對于多分型面注射模，如圖5－1所示其開模行程為： S機≥H=H1+H2+A1+A2+(5～10) =28+23.5+5+52+35 =143.5mm 1－動模 2－推件板 3－凹模板 4－推料板 5－定模座板 圖5－1 多分型面模具分行程 共 28 頁 第 17 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第八章 排氣系統(tǒng)的設計 在注射成型過程中，模具內除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 注射的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開設排氣槽的方式。而現(xiàn)在塑件注入點在塑件底部，又沒可供排氣的推桿，所以我利用模具分型面之間的配合間隙自然排氣。如圖6 – 1 所示： 圖6 – 1 用分模面的間隙排氣 共 28 頁 第 18 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第九章 成型零件結構設計 塑件在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構成這個型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等到。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時還應該考慮零件的加工性及模具的制造成本。 一．凹模的結構設計 凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結構形式： 1． 整體式凹模 2． 組合式凹模 3． 根據(jù)塑件的結構，選用的是整體式凹模它是由一整塊金屬材料（也稱定 模板或凹模板）直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑件成型。此時可省去定模座板，如圖7 – 1所示。 圖7 – 1 整體式凹模 二．凸模的結構設計 凸模（即型芯）是成型塑件內表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。 1． 組合式凸模 組合式凸模又分整體式和鑲件組合式。 ⑴整體裝配式凸模：它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成，其組合的方式也有多種，如圖7 – 2所示。 共 28 頁 第 19 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 (a) (b) (c) 圖7 – 2整體裝配式凸模 根據(jù)上圖所示裝配的方法中，選擇圖7 – 2中的（c） 三．成型零件工作尺寸計算 1． 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸，它通常包括 凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸及位置（中心距）尺寸等。 ⑴塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制口外輪廓尺寸公差取負值“－△”，制口內腔尺寸差取值“+△”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即“±△/2”。 ⑵模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的1/3～1/6，即δ2=（1/3～1/6）△，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“－” 符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+δz”，型芯尺寸不斷減小則取“－δz”，中心距尺寸取“±δz/2”。 ⑶模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6，即δC=1/6△，對于大型塑件則取△/6以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因與脫模方向垂真，故磨損量δC=0。 ⑷塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算。 S=(Smax+Smin)/2 ⑸模具在分型面上的合模間隙。收于注射壓力及模具分型面平度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙：由于注射壓力及模具分型面平面 共 28 頁 第 20 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 度較高、表面粗糙度較低時，塑件產生的飛邊也小。飛邊厚度一般度應小于0.02～0.1mm。 2． 成形零件的尺寸計算 一般情況下，影響成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差δS、模具磨損量δC以及塑件的收縮率S這三項。 成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算。前一種計算方法簡便，但不適用于精度塑件的模具設計，后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內，但計算比較復雜。所以相比之下我選擇了前一種計算方法。 本產品為ABS制品，屬于大批量生產的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取0.4%和0.7％。平均收縮率sˉ 為0.55%,此產品采用4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(shù)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 ⑴型腔尺寸的計算 (Lm )0+δz =[ (1+ sˉ )LM1s - 0.5×Δ]0+δz 　　　　 =[ (1+0.55%)×36- 0.5×0.26]0 +0.26/3 =36.04 0+0.09mm (Hm) 0+δz =[ (1+ sˉ )HMS-0.5×Δ] 0+δz =[ (1+0.55%)×23.5-0.5×0.24]0+0.08 =23.50+0.1 mm 型芯尺寸的計算： (lm1) 0-δz =[(1+ sˉ )lm1+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.55%)×34.5+0.5×0.25] 0-0.25/3 =34.5 0-0.083 ㎜ 共 28 頁 第 21 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 (Lm2) 0-δz =[(1+ sˉ )Lms+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.55%)×33+0.5×0.25] 0-0.25/3 =33.24 0-0.083 ㎜ (hm1) 0-δz =[(1+ sˉ )lm1s+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.55%)×22-0.5×0.22] 0-0.22/3 =22.23 0-0.07 (hm2) 0-δz =[(1+ sˉ )hms+0.5×Δ] 0-δz =[ (1+0.55%)×20-0.5×0.21] 0-0.21/3 =20.22 0-0.07 ㎜ 共 28 頁 第 22 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第十章 導向機構的設計 導向機構是為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構。導向機構的作用是導向、定位以及承受一定的側向壓力。 我所采用是導柱導向 1． 導柱導向機構 模具導柱導向機構如圖8－1所示，圖中所示為導柱、導套結構，適用于精度要求高、生產批量大的模具。當對于小批生產的簡單模具，可不采用導套，直接與模體間隙配合。同時在設計導柱和導套時還應注意以下幾點： ①導柱應合理的均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。 ②導柱的長度應比型芯端面高出6～8mm（圖8－1），以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。 ③導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度，常采用20#低碳鋼經滲碳0.5～0.8 mm,淬火48～55HRC,也可用T8A碳素工具鋼,經淬火處理。 ④為了使導柱能順利地入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角。 ⑤導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 ⑥一般導柱滑動的配合形式按H8/f7，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按H7/k6。 ⑦除了動模、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推反之間設置導柱和導套，以保證推出機構的下常運動。 ⑧導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。 圖8－1模具導柱導向機構 共 28 頁 第 23 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 第十一章 脫模機構的設計 一.塑件脫模機構 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中的這種脫出塑件的機構稱為脫模機構。模具脫模方式按推出零件分：推桿脫模、推管脫模、推件板脫模、推塊脫模、成型零件脫模和多元聯(lián)合式脫模六種。根據(jù)塑件的結構工藝性，采用推件板強制脫模結構。推件板的厚度及推桿直徑的計算如下： 脫模力F脫=2πEεtcosФ(f-tgФ)/(1-μ)k1=119KN 推件板材料為45鋼，其厚度按強度計算： H=0.54×L。（Q/EBLδ）1/3 =0.54×85(119×103/210×103118×0.048)1/3 =21.6 mm 取H=22mm 推桿材料為T8A鋼，其直徑的計算為： d=Ф（L2Q/nE）? =7.95mm 取d=8mm 脫模機構的形式如圖9－1所示 1－推板 2－脫模板 圖9－1 脫模板脫模結構形式 共 28 頁 第 24 頁 湖北課程設計 計 算 內 容 說 明 二.澆注系統(tǒng)凝料的脫模機構 澆注系統(tǒng)凝料的脫模,一般可用人工\機械手取出,但生產效率低,勞動強度在,為適應自化生產的需要,我將模具的澆注系統(tǒng)凝料的脫模方式自動脫模,即利用拉桿拉斷點澆口凝料:如圖9－2所示。圖9－2（a）為閉模狀態(tài)，圖9－2（b）為開模狀。開模時，首先從A－A面分型，由于澆道拉料桿的作用，澆口凝料斷開后并留在定模一邊，待分開一定距離后，限位釘帶動流道推板沿B－B分開，并將澆注系統(tǒng)凝料脫掉。繼續(xù)開模時，型腔板受到限位拉桿的陰礙不能夠移動，即實現(xiàn)C－C分型，塑件隨芯移動而脫離型腔板，最后推桿的作用下脫模板將塑件脫離型芯即D－D分開。