電風(fēng)扇旋扭的塑料模具設(shè)計(jì),電風(fēng)扇,塑料,模具設(shè)計(jì)
前 言
近年來，由于模具技術(shù)的迅速發(fā)展。模具設(shè)計(jì)與制造已成為一個(gè)行業(yè)越來越引起人們的關(guān)注。成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的工藝裝備。
作為二十一世紀(jì)的大學(xué)生，綜合方面的素質(zhì)越來越顯得重要，特別要從事模具專業(yè)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識和技能解決實(shí)際問題的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這是對我們大學(xué)階段智力的一次總檢驗(yàn)。更是我們受到集中培養(yǎng)和綜合設(shè)計(jì)能力，科研能力，創(chuàng)新能力的一次難得的機(jī)會(huì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的有兩個(gè)：一，讓學(xué)生撐握查閱資料與手冊的能力，能夠熟練運(yùn)用CAD進(jìn)行模具設(shè)計(jì)；二，掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的工藝過程。
此次本人設(shè)計(jì)的課題是：注塑模的設(shè)計(jì)。此注塑件是電風(fēng)扇開關(guān)旋紐，體積小，形狀復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過程中，本人通過了參考實(shí)際產(chǎn)品，了解塑件的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中查了很多資料。在設(shè)計(jì)過程中得到了何曉明等老師的精心指導(dǎo)和廣大同學(xué)的幫助，在此表示感謝。
X X 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
課 題 名 稱 電風(fēng)扇旋扭的塑料模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名
學(xué) 號 0231120114
院(系)、專業(yè) 機(jī)械工程學(xué)院模具專業(yè)
指 導(dǎo) 教 師
2005年 5 月 28 日
1
目 錄
第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 .................................. ........... . ............... ........1
第2章 塑件的工藝分析.................................. ............... ................2
第3章 注塑模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)................................... ...........................3
第4章 注塑模的設(shè)計(jì)..................................... .................................4
第4.1節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì)......................................... ............ .................4
第4.2節(jié) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)................................... ..................... .....7
第4.3節(jié) 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).................................................. ....... .............8
第4.4節(jié) 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)..................................... ............11
第4.5節(jié) 分型面的設(shè)計(jì)................................................................ ..... ......15
第4.6節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).................................... . ................. ......16
第4.7節(jié) 模架的設(shè)計(jì).................................................... ..... . . . .............. 18
第4.8節(jié) 注射模與注射機(jī)的關(guān)系................................. ........... .............19
第5章 設(shè)計(jì)總結(jié)........................ ........................... ...... .... ...........22
致 謝............................. . ......... ................ ........... ......... .....................23
參考文獻(xiàn)........................ ......................... . ........ ......... ..... . ................24
XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是電風(fēng)扇旋扭，它所要達(dá)到的要求：要能耐高溫，絕緣性要好，耐氣候性強(qiáng)，剛性，韌性佳，通過對產(chǎn)品的各種性能分析，選用材料為ABS，該塑件的厚度為1mm,公差等級為IT5級。它是用來調(diào)節(jié)風(fēng)速和定時(shí)的，能夠滿足人們的熱天對風(fēng)力和吹風(fēng)長短要求，同時(shí)也起到美觀的作用。
設(shè)計(jì)要求：
根據(jù)工件的實(shí)際形狀與尺寸，設(shè)計(jì)一副注塑模把它生產(chǎn)出來，要求它的外表面比較光滑即表面粗糙度要求高。
通過對塑件外部造型、工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、對塑件進(jìn)行計(jì)算仿真和生產(chǎn)驗(yàn)證，也通過對分模線、塑件的壁厚、圓角、塑件的尺寸精度、脫模斜度進(jìn)行了綜合的考慮，工件的尺寸和形狀如下圖:
第2章 塑件的工藝分析
ABS塑料是由丙烯、丁二烯、苯乙共聚而成。ABS具有良好的綜合力學(xué)性能，ABS成型塑件時(shí)有較好的光澤。其密度為1.02～1.05g/cm3 . ABS還有很好的沖擊強(qiáng)度。ABS在升溫時(shí)粘度增高。所以成型時(shí)壓力增高。塑件的脫模角度宜稍大。ABS還易吸水，所以為了得到較好的塑件，在加工之前，還必須把它進(jìn)行干燥處理。要求塑件精度較高時(shí)，可以控制模溫在50~ 600 C左右，熱水器的蓋要求它的外表面光澤，應(yīng)控制模溫在60~ 800C左右。
ABS塑料的收縮率為0.3%~0.8%，塑料的收縮率對塑件的質(zhì)量和形狀是一個(gè)很重要的參數(shù)。
取其制品精度IT5級，要得到良好的塑件，不但要控制好塑料的收縮率，而且還要對模具質(zhì)量也很重要，一副較好的模具，模具加工容易，壽命較高，而且對產(chǎn)品的質(zhì)量得到很好的保證。
該工件是屬于薄壁塑件，且過渡角也不是很大，所以模具的型腔和型芯加工是比較難的。此塑件算是小型塑件，所以模架也不算大，并且精度也不是要求特別的高，所以采用一模多腔，這樣對提高生產(chǎn)效率是很有利的。
第3章 注塑模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
ABS塑料它是屬于熱塑性塑料，該產(chǎn)品是通過注塑成型的。它的原理是將顆?；蚍蹱钏芰蠌淖⑺軝C(jī)的料中送進(jìn)加熱器中，經(jīng)加熱熔化，在受壓的情況下，把它注到成型的型腔中，再冷卻成型。注塑成型它的周期短，能成型復(fù)雜的、尺寸精確的制件。它的成型工藝過程包括如下：成型前的準(zhǔn)備，注塑過程，塑件后處理。由于ABS料它是屬于易濕的塑料，所以在加工前要把它進(jìn)行充分的干燥。注塑過程它是一個(gè)比較關(guān)鍵的進(jìn)程，各個(gè)步驟都要控制好，這對塑件的質(zhì)量和形狀起著至關(guān)重要的作用。注塑成型的核心問題是：就是采用措施得到良好的塑料熔體，并把它注塑到型腔中去，在控溫下，使塑件達(dá)到所求的質(zhì)量。溫度、注塑壓力、時(shí)間是其關(guān)鍵的工藝參數(shù)。
注塑模按結(jié)構(gòu)分為單分型、雙分型和多分型面，此塑件是采用側(cè)澆口工件較簡單，因此采用單分型面的模具，又因?yàn)樵摴ぜ儆诒”谒芗?，?dāng)采用推桿，會(huì)把塑件容易頂壞。所以該工件采用推件板推出，容易保證塑件的質(zhì)量。注塑模包括：成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件。只有處理好各個(gè)環(huán)節(jié)的制約關(guān)系，才能設(shè)計(jì)出一副較好的模具出來，一副模具設(shè)計(jì)出來，把它裝在注塑機(jī)上，還要通過校核，才能投入生產(chǎn)。因此注塑模與注塑機(jī)的關(guān)系也是至關(guān)重要。
第4章 注塑模的設(shè)計(jì)
第4.1節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì)
成型零件是決定塑件的幾何尺寸和形狀的關(guān)鍵。成型零件它直接與高溫、高壓的塑料流接觸，因此成型零件要求具有較高的強(qiáng)度、剛度和耐磨性能。成型零部件，它包括：型腔、型芯、成型桿、和成型環(huán)等。該產(chǎn)品是IT5級精度制造的，產(chǎn)品外表面要求比較光滑，因此要求成型零件的拋光性能要好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗糙度要求Ra0.4以下。型腔的材料選45鋼。淬火處理，使其達(dá)到硬度40HRC以上。
(1) 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于該塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，但要求其精度也要較高，要求其塑件不充許產(chǎn)生拼接線痕跡，經(jīng)過仔細(xì)的參考，該型腔采用整體式較為合理。其結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖所示：
查閱資料可得塑件的理想的外壁圓角半徑為塑件的壁厚的1.5倍。即R=1.5Xt,即R=1.5mm,該型腔的加工，先下料一塊為400X400X50mm的45鋼，然后在磨床上進(jìn)行磨削，使其達(dá)到應(yīng)有的光潔度，然后熱處理，使其達(dá)到硬度達(dá)到40HRC以上。成型的型腔可以在電火花機(jī)上加工得到所要的尺寸和精度，最后通過精磨和拋光，得到所要的型腔。
(2)型腔的工作尺寸計(jì)算：所謂工作尺寸就是指成型零件上直接用以成形塑件部位的尺寸。它主要包括型腔的徑向尺寸、型腔的深度、中心距等尺寸。它受到塑件的尺寸精度的影響。型腔的計(jì)算公式如下：
型腔的徑向尺寸計(jì)算 (LM)0δz=[(1+Scp)Ls-3/4△]0δz
=[(1+0.55/100)x52-3/4x0.013]0δz
=[52.286-0.00975]0δz
=[52.2765]0δz。
(L)0δz=[(1+Scp)Ls-3/4△]0δz
=[(1+0.55/100)x15-0.75x0.008]0δz
=[15.0765]0δz
其中LM是型腔的徑向尺寸，Scp是塑料的平均收縮率，△是塑件的公差值。查表得ABS塑料的最小收縮率為0.3%，最大的收縮率為0.8%，由公式得Scp=(0.3%+0.8%)/2得Scp為0.55，至于塑件的精度，在此到△的系數(shù)為0.75，當(dāng)塑件的精度不同時(shí)會(huì)有變化。
型腔的深度尺寸計(jì)算：
（HM）0δz=[(1+Scp)Hs-2/3△]0δz
=[(1+0.55/100)x26-0.009x2/3]0δz
=[26.143-0.006]0δz
= [26.136]0δz
其中HM為型腔的深度尺寸，△的系數(shù)取2/3。
塑件的字體是通過在型腔上做相反的字，它的深度為0.3mm,它是通過金雕工藝，把它雕到上的，因此在這里不詳細(xì)說明是怎么樣生產(chǎn)出來的。
(3）型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
型芯是成型塑件的內(nèi)表面的的零件。此塑件它有兩個(gè)小孔，它是用小型芯來成型，主型是用來成型塑件的內(nèi)壁，塑件的內(nèi)表面精度要求要稍微低一些，因此型芯的加工可以稍稍粗糙點(diǎn)。該芯采用整體式，它結(jié)構(gòu)牢固，它固定在動(dòng)模固定板上。其形狀和尺寸如下圖：所示：
其工件角度都是通過核算而得到的。型芯選45鋼，淬火處理，使其硬度達(dá)到40HRC以上，以保證其硬度，不使它在加工時(shí)，變彎、變軟。它的加工過程是，先取一段φ60x40的一塊圓棒料，開始在車床上車削，然后進(jìn)行熱處理，再進(jìn)行電火花加工，使其達(dá)到所要求的形狀和尺寸，最后進(jìn)行磨和拋光。
型芯的尺寸計(jì)算：
型芯的徑向尺寸：(LM)-δz0=[(1+Scp)Ls+3/4△]-δz0
=[(1+0.55)x50+0.75x0.011]-δz0
=[50.2835]-δz0
(LM)-δz0=[(1+Scp)Ls+3/4△]-δz0
=[(1+0.55/100)x13+0.75x0.008)]-δz0
=[13.0775]-δz0
其上面字母所表示的意義和型芯的字母是一樣的。型芯的高度尺寸計(jì)算如下：
（HM）=[(1+Scp)Hs+2/3△]-δz0
=[(1+0.55/100)25+2/3x0.006]-δz0
=[25.1425]-δz0
塑件中心距的尺寸計(jì)算：
（LM）-δz0=(1+Scp)Ls ±δ/2
=(1+0.55/100)x26±δ/2
塑件理想的內(nèi)角圓半徑應(yīng)為塑件壁厚的1/3以上。所以取內(nèi)角圓半徑為0.5mm.
型腔由于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)壁和厚度過下，則會(huì)引起溢料和出現(xiàn)飛邊，這樣就降低了塑件的精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響脫模。因此還要計(jì)算側(cè)壁和底板的厚度。
模具型腔的壁厚的計(jì)算，應(yīng)以最大的壓力為準(zhǔn)。此塑件是屬于小尺寸塑件，為了防止其彈性變形，其內(nèi)應(yīng)力超過許用應(yīng)力，強(qiáng)度不足是主要原因，因此應(yīng)以強(qiáng)度計(jì)算。
這個(gè)零件可以近似看作圓形件。型腔側(cè)壁的計(jì)算如下：
S=r{{([σ]/([σ]-2P))}1/2}
S是側(cè)壁厚度。P是型腔壓力，[σ]模具材料的許用應(yīng)力。r型腔半徑。經(jīng)算得，圖中型腔的壁厚已經(jīng)足夠。
型腔的厚度計(jì)算公式如下：
h=1.1rx(p/[σ])1/2
其中：h型腔的高度，r型腔的半徑。經(jīng)算得15mm已經(jīng)滿足要求了。
型腔動(dòng)模支承板的厚度的計(jì)算。因?yàn)樵撔颓皇遣捎谜w式型腔，動(dòng)模墊塊厚度的選擇顯得較為自由。
S=3.14xR2
=3.14x26x26
=21.22cm2
由教材上的書161頁的表5-18查得墊塊為20~25mm.本副模具選厚度為25mm.
第4.2節(jié) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。本副模具是采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)它起到的作用有：定位作用、導(dǎo)向作用、承載作用、保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的作用。
導(dǎo)柱導(dǎo)向通常是由導(dǎo)柱和導(dǎo)套的間隙配合而組成的。
導(dǎo)柱分帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。因?yàn)樵摦a(chǎn)品是成批量的生產(chǎn)，導(dǎo)柱經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，容易磨損，所以采用導(dǎo)套，這樣導(dǎo)套壞了，可以隨時(shí)更換。小型模具采用帶頭導(dǎo)柱。
導(dǎo)柱的技術(shù)要求包括：導(dǎo)柱的長度、形狀、材料、數(shù)量及布置。此副模具把導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，這樣有利于推桿的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6，而導(dǎo)柱與導(dǎo)套采用H7/f7的間隙配合。導(dǎo)套也分直導(dǎo)套和芾頭導(dǎo)套。其用法與導(dǎo)柱的用法一樣。導(dǎo)套的技術(shù)要求的技術(shù)要求包括：導(dǎo)套的形狀、導(dǎo)套的材料、及固定形式及配合精度。導(dǎo)套采用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?
導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖所示：
取導(dǎo)柱的長度為100mm,導(dǎo)柱的材料選T8A,淬火處理到55~60HRC,導(dǎo)柱的前端做成錐臺(tái)形，這樣是為了導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱固定端粗糙度Ra為0.8，導(dǎo)向部分Ra為0.4該導(dǎo)柱的布置采用等直徑導(dǎo)柱對稱分布，但是為了在合模時(shí)要注意。
導(dǎo)套采用直導(dǎo)套，這樣簡單易制作，而且也適用。其結(jié)構(gòu)和形狀如圖所示：
導(dǎo)套的前端倒圓角，是為了讓導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套。材料通常也采用T8A，熱處理，使其硬度達(dá)到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度為Ra為0.8，固定采用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?
第4.3節(jié) 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱之為推出機(jī)構(gòu)。本副模具是通過注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)，把力傳給推板，然后通過通過固定板，再通過推桿，最后傳給推件板，把塑件推出的。推出零件常分為推件板、推桿、推管、成型推桿等。此副模具所設(shè)計(jì)的塑件是屬于薄壁塑件，而且在推出時(shí)不允許有推出痕跡，所以該模具采用推件板推出，這樣有利于保證塑件的精度。此模具的設(shè)計(jì)也要滿足一般推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：塑件滯于動(dòng)模一側(cè)，這樣有利于設(shè)計(jì)推出推出機(jī)構(gòu)，以致于使模具結(jié)構(gòu)簡單、防止塑件變形、力求良好的塑個(gè)外觀、結(jié)構(gòu)可靠、脫模時(shí)工作可靠，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，制造方便，更換容易。
脫模力的計(jì)算： Ft=Fb
Fb=AP
=3500x10-9x3x107
=105N
其中Ft是脫模力，F(xiàn)b是塑件對型芯的包緊力，P為塑件對型芯的單位面積的包緊力。模外冷卻取P約為2.4~3.9x107Pa,模內(nèi)冷卻約取0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，當(dāng)塑件越大，對型芯的包緊面也越大，因此脫模力也越大，在模內(nèi)脫出所需的脫模力要少于模外脫出的脫模力。但模內(nèi)脫模容易使塑件容易變形，因此該模選用模外脫模。
此副模具采用簡單推出機(jī)構(gòu)。它需要設(shè)計(jì)推桿、推件板、推桿固定板、推板等的設(shè)計(jì)。
推桿的設(shè)計(jì)：此模具由于塑件是圓形件，各處的脫模力是一樣的，為了各處平衡，設(shè)計(jì)推桿時(shí)應(yīng)均勻布置推桿。這樣使系統(tǒng)就顯得比較平衡了，增加了推桿的壽命。推桿的直徑的設(shè)計(jì)，其尺寸和結(jié)構(gòu)如下圖:
推桿在推推件板時(shí)，應(yīng)具有足夠的剛性，以承受推出力，條件充許的話，盡可以把推桿的直徑設(shè)得大一點(diǎn)。經(jīng)過仔細(xì)的推算，選推桿的直徑為10，為了保持推桿在工作時(shí)具有一定的穩(wěn)定性，把它進(jìn)行校核。由公式:
直徑d=φ(L2Q/nE)1/4
=1.5(1202105/4x2.2x105)<10
取直徑為10mm,已經(jīng)足夠了。
進(jìn)行強(qiáng)度校核：
σ=4Q/nx3.14d2≤σs
=4x105/4x3.14x102
=410/1256<σs
說明它的強(qiáng)度是滿足的。其中d是推桿直徑，φ是安全系數(shù)，通常取1.5，L是推桿長度，Q是脫模阻力，E彈性模量，n是推桿的根數(shù)，σs是推桿的屈服極限，推桿的材料選用T8A，淬火處理。
推桿的固定形式，推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7r的間隙配合。推桿的工作端面的配合部分的表面粗糙度Ra為0.8。
推件板的由一塊與型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周邊端面上進(jìn)行推出，因此，作用面積大，推出力大，且均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并且在塑件上沒有推出痕跡。推件應(yīng)與型芯呈錐面配合，這樣可以降低運(yùn)動(dòng)磨擦，推件板與型芯的配合，以不產(chǎn)生溢料為準(zhǔn)，否則推件板復(fù)位困難，并且有可能造成模具損壞。推件板復(fù)位后，推板與動(dòng)模座板之間應(yīng)有2~3mm的空隙。
推件板的厚度計(jì)算：對于筒形或圓形，推件板受力狀況可以簡化為“圓環(huán)形平板周界到集中的載荷。”按強(qiáng)度計(jì)算可得厚度為：
h=(K2Q/[σ])1/2
=(0.1x105/220)1/2<20mm
所以對推件板采用20mm，已經(jīng)足夠了。其中h是推件板的厚度，K2是系數(shù)，Q是脫模阻力。對于推件板，雖然推出的效果要比推桿好，但是當(dāng)型芯和推件板的配合不好，則在塑件上會(huì)出現(xiàn)毛刺，而且塑件還有可能會(huì)滯在推件板上。在推出過程中，由于推件板和型芯有磨擦，所以推件板也必須進(jìn)行淬火處理，以提高其耐磨性。推件板的材料選用T8A，淬火處理，使其硬度達(dá)到55~60HRC，提高其耐磨性。
此副模具是采用潛伏式澆口，開模時(shí)，塑件包在動(dòng)模型芯上，并且隨動(dòng)模一起移動(dòng)，所以它采用單分型面，這樣當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)，潛伏澆口被切斷，而分流道、澆口和主流道凝料在冷料井倒錐穴的作用下，拉出定模而隨動(dòng)模移動(dòng)。
推桿固定板的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖：
推桿固定板它只要滿足它的強(qiáng)度和剛度則就可以滿足需要。它的粗糙度要求可以比較低。它是起到固定推桿的作用。
推板的設(shè)計(jì)主要從它的強(qiáng)度和剛度去考慮，只要滿足了，則就可以了。經(jīng)核算推桿固定板和推板它們的厚度均為20mm,都采用T8A，淬火處理，使其硬度達(dá)到50~55HRC.
第4.4節(jié) 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)它是獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。 此塑件采用普通流道系統(tǒng)，它是主由流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內(nèi)容之一。從總體來說，它的作用可以作如下歸納：它是將來自注塑機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時(shí)使型腔的氣體能及時(shí)順利排出，在塑件熔體填充凝固的過程中，將注塑壓力有效地傳遞到型的各個(gè)部位，以獲得形完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑件制件。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的一般原則：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流動(dòng)特性。采用盡量短的流程，以降低熱量與壓力損失。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該有利于良好的排氣，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。確保均勻進(jìn)料。
主流道的設(shè)計(jì)：
主流道是澆注系統(tǒng)中從注塑機(jī)噴嘴與模具的部位開始，到分流道為止的塑件熔體的流通通道。在注塑機(jī)上，主流道垂直分型面。為了使凝料從其中順利推出，需設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為20~60，表面粗糙度Ra<0.8μm,主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注塑機(jī)及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆。一般采用碳素工具鋼即T8A、T10A等。把它熱處理到53~57HRC。取主流道的球面半徑為15.5mm.
分流道的設(shè)計(jì)：
分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用圓形的截面形狀，對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，截面的直徑可采用如下的的經(jīng)驗(yàn)公式：
D=0.2654W1/2L1/4
=0.2654x15x61/4
=1.6mm
其中D是分流道的直徑，L是分流的長度，W是塑件的質(zhì)量，此副模具選分流道的截面積為D=2mm,由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料的熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra要求比較高，一般取1.6um左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必須遵循以下兩方面的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面的尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡，該模具采用平衡式的分流道。
分流道的布置：
分流道的布置也根據(jù)型腔的位置而定，型腔位置確定要考慮模具在分型面上力的平平衡問題，它的要求是反作用力，以及鎖模力就作用于主流道中心。根據(jù)流體力學(xué)和熱力學(xué)原理可知，圓形橫截面流動(dòng)陰力最小，熱量損失小，熔體降溫最慢，因此分流道選用圓柱形，設(shè)計(jì)是一模四穴平衡式布局，保證各型腔均勻地進(jìn)料。
澆口的設(shè)計(jì)：
由塑料、橡膠成型模具設(shè)計(jì)手冊中查得澆口的各尺寸如下:
b=（0.6～0.9）A1/2/30
=0.6×55001/2/30
=1.4mm
t=(1/3)b
=0.45mm
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個(gè)澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點(diǎn)。其形狀、大小及位置應(yīng)根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進(jìn)行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進(jìn)入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。
此副模具，開模時(shí)，澆口即被自動(dòng)切斷，流道凝料自動(dòng)脫落，模具采用二板式的結(jié)構(gòu)。ABS具有良好的力學(xué)性能，它適用于采用側(cè)澆式澆口，塑件從邊緣進(jìn)料，能夠提高生產(chǎn)率，并去除澆口方便，有利于熔體流動(dòng)和補(bǔ)縮口，有利于型腔內(nèi)氣體的排出，減少塑件熔接痕，增加熔接強(qiáng)度。它在推出時(shí)，由于澆口及分流道成一定角度，形成了能切斷澆口切口，這一切口所形成的剪切力可以將澆口自動(dòng)切斷。
澆口的位置的確定：
設(shè)計(jì)中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴(yán)格的，初步試模，必要時(shí)還需要修改。因此澆口的位置的開設(shè)，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜合分析。一般要滿足以下原則：
(1) 盡量縮短流動(dòng)距離。
(2) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚。
(3) 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。
(4) 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。
(5) 考慮分子定向的影響。
(6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。
(7) 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。
(8) 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件的外觀質(zhì)量。
經(jīng)過仔細(xì)的考慮，該塑件是等壁塑件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用側(cè)澆口，它能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔。而且還有利于氣體的排除。
澆注系統(tǒng)的平衡：
該塑件是屬于小型塑件，采用一模多腔，這樣有利于提高生產(chǎn)效率。但是在設(shè)計(jì)時(shí)是否能同時(shí)達(dá)到充滿型腔的目的。這就要對澆注系統(tǒng)的平衡。若澆口平衡則可以得到良好的物理和較精度尺寸的塑件。
分流道的布置分平衡式和非平衡式。平衡式是指從主流道到各分流道，其長度、截面形狀和尺寸均對應(yīng)相等。非平衡式即上述的參數(shù)不相等。
澆口的平衡的經(jīng)驗(yàn)公式如下：
BGV=AG/(LR)1/2LG
其中： AG澆口的截面面積；
LR從主流道中心至澆口的流動(dòng)通道的長度；
LG澆口的長度；
此副模具是采用平衡式的，其上面的數(shù)據(jù)是一樣的，所以澆口是平衡的。
為了更加精確得到澆口的平衡，可以采用以下公式：
k=s/(lXe1/2)
=3.14x(2.5/2)2/(0.8Xe1/2)
由式得：
K1/K2=M1/M2=(s1l2e1/2)/(s2l1e1/2)
其中：k是澆口平衡系數(shù)；S澆口的橫截面面積；
L是澆口的長度，e 是主流道至型腔澆品的距離；
分流的平衡的計(jì)算：
l1/l2=d1/d2=Q1/Q2
=1.6/1.6=15/15
=1
由于采用是一模兩腔的，且采取的是平衡式的澆口，所以分流道的長度、和分流道的截面積尺寸也是一樣的。上式的式子它沒有考慮到分流道轉(zhuǎn)彎部分阻力的影響，以及模具濕度不均勻的影響。
其中：L1、L2是流道1和2的長度。
D1,d2 是流道1和2的直徑。
Q1 、Q2 別是塑料熔體在流道1和2的流量。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還要對澆口平衡進(jìn)行試模。其步驟如下：
(1) 首先將各澆口的長度和厚度加工成對應(yīng)相等的尺寸。
(2) 試模后檢查每個(gè)型腔的塑件的質(zhì)量。
(3) 將后充滿的型腔的澆口的寬度略為修大一點(diǎn)，盡可能不改變澆口厚度，因?yàn)闈?
口厚度不一，則澆口冷凝封固時(shí)間也就不一樣。
(4) 用同樣的工藝條件重復(fù)上述步驟直到滿意為止。
冷料穴的設(shè)計(jì)：
用一個(gè)井穴將主流道延長以按收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔產(chǎn)生的井穴稱為冷料穴。
冷料穴一般設(shè)計(jì)在主流道對面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些。深度約為直徑的1~1.5倍。冷料穴除了具有容納冷料的作用外，同時(shí)還具有在開模時(shí)將主流道和分流道的冷料勾住，使其保留在動(dòng)模一側(cè)，便于脫模。
排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
ABS料在熔化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣體，所以當(dāng)塑料在充滿型腔時(shí)及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣，如果在型腔中不及時(shí)排除干凈，可以會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面氣體的受壓產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，還可能造成塑件碳化或燒焦。注射成型時(shí)的排氣可采用如下四種方式排氣：
（1） 利用配合間隙排氣；
（2） 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣；
（3） 利用排氣守排氣；
（4） 強(qiáng)制性排氣；
該模具是采用利用配合間隙排氣。其間隙值約為0.03~0.05mm.它常用于中小型的簡單模具。
第4.5節(jié) 分型面的設(shè)計(jì)
打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面的設(shè)計(jì)它受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。
型腔數(shù)目的確定及布置。根據(jù)塑件的精度確定型腔的數(shù)目：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每增加一個(gè)型腔，塑件的精度就要下降4%左右，該塑件它要求它的精度比較高，根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊》，得到經(jīng)驗(yàn)公式：
n=(x-δL/100)÷[(δL/100)x(4/100)]
=2500x/δL-24
=(2500x0.013)/（0.05x25）-24
=26-24
=2
所以確定模具的型腔為2。其中x是塑件尺寸的公差，δ%是料的收縮率，ABS料取0.05%，L是塑件的基本尺寸。
型腔的布局：
由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因而型腔的排布在設(shè)計(jì)中加以綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過澆注系統(tǒng)從壓力中等分所得的足夠壓力，以保證塑件熔體同時(shí)均勻地充滿每個(gè)型腔。該模具采用的平衡式，其結(jié)構(gòu)裝配圖所示。
分型面設(shè)計(jì)：
該模具采用的是單分型面的模具，其分型分面的設(shè)計(jì)原則就滿足以下幾項(xiàng)原則：
（1） 塑件的脫模；
（2） 保證的塑件的質(zhì)量。該模具采用在最大圓周上，保證了塑件的外觀；
（3） 便于模具加工，該模具采用在圓周上分型，模具的型腔容易在電火花上加上，型芯也易于加工；
（4） 對成型面積的影響；
（5） 對排氣效果的影響；
該模具的成型面的設(shè)計(jì)可以見裝配圖，它基本符合上述要求。
第4.6節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模具的溫度設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)，不僅影響塑件的質(zhì)量，而且對生產(chǎn)效率、充模流動(dòng)、固化定型都有重要影響。
模具對塑件質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、改善成形性 2、成形收縮率 3、塑件變形 4、尺寸穩(wěn)定性 5、力學(xué)性能 6、外觀質(zhì)量。
當(dāng)大批量的生產(chǎn)時(shí)，而且又要滿足塑件的質(zhì)量要求時(shí)，增多型腔是不現(xiàn)實(shí)的。這時(shí)提高生產(chǎn)率顯得尤其重要了。而提高生產(chǎn)率又與模具溫度的控制有密切關(guān)系。生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具帶走的熱量為：
Q=αA△Tθ’
=8.2x4.45x10-2x40x6
=88J
其中：α是冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)；
A冷卻管道壁的傳熱面積；
△T模具與冷卻介質(zhì)溫度之差值；
θ’冷卻時(shí)間。（s）。
由上述式子可得，當(dāng)需傳遞熱量不變時(shí)，可通過以下三條途徑來縮短冷卻時(shí)間。
（1） 高傳熱系數(shù)α。
α=φ（ρv）0.8/d0.2
=7.5x(1x2)0.8/100.2
=8.2
φ是冷卻介質(zhì)，ρ是冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度，d是冷卻管道直么，v是冷卻介質(zhì)的流速。由上式得，只有提高冷卻介質(zhì)的流速，便可達(dá)到傳熱系數(shù)。
（2） 高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差△T
△T=Tw-Tθ
=60-20
=40℃
式中Tw是模具溫度。Tθ是冷卻介質(zhì)的溫度。一般模溫是一定，為了提高溫差△T，有利于縮短冷卻時(shí)間。從而提高生產(chǎn)率。
（3） 增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積A。
A=nx3.14dL
=4x3.14x10x355
=44588mm2
L模具上一根冷卻水孔的長度。d 是冷卻通道的直徑。n 是模具開設(shè)冷卻通道孔數(shù)。顯然，應(yīng)在模具上開盡可能多的冷卻通道，以增大傳熱面積，縮短冷卻時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)生產(chǎn)效率。
冷卻時(shí)間的計(jì)算：影響冷卻時(shí)間的因素有如下：1、模具材料 2、冷卻介質(zhì)溫度和及流動(dòng)狀態(tài) 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷卻回路的設(shè)計(jì) 6、模具溫度。
冷卻時(shí)間指塑料熔體從充滿型腔時(shí)起到可以取出塑件時(shí)止這一段時(shí)間。本副模具采用塑件截面內(nèi)平均溫度達(dá)到規(guī)定的脫模溫度時(shí)，所需冷卻時(shí)間的簡化計(jì)算公式：
θ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)]
=[12/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)]
=4s
其中：式中θ’是塑件所需冷卻時(shí)間；t 是塑件的厚度t=1mm；k 是塑件的熱擴(kuò)散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔體溫度；Ts塑件脫時(shí)的截面內(nèi)平均溫度；Tw是模具溫度,ABS料時(shí)模具溫度為60℃。
冷卻水的進(jìn)出口溫差由下式校核：
t1-t2=Gx△i/900×3.14x102Cρv
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
(1) 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大；
(2) 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等；
(3) 澆口處加強(qiáng)冷卻；
(4) 冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量?。?
(5) 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置；
(6) 冷卻水道盡量避免在塑件的熔接痕處；
(7) 合理確定冷卻水接頭位置。
第4.7節(jié) 模架的設(shè)計(jì)
模架技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，是指在模具設(shè)計(jì)中和制造中所應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范、基準(zhǔn)、和準(zhǔn)則。它具有以下定義：
（1） 減少了模具設(shè)計(jì)者的重復(fù)性工作；
（2） 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉(zhuǎn)為專業(yè)生產(chǎn)；
（3） 模具的標(biāo)準(zhǔn)化是采用CAD/CAM技術(shù)的先決條件；
（4） 有利于模具技術(shù)的國際交流和模具出口。
該模具的模架采用A3型，它適應(yīng)于單分型面的模具的推件板的推出機(jī)構(gòu)，且可以用潛伏式澆口。其圖可見其裝配圖。根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊》表9-16的中小型模架的尺寸組合系列：選A3型中的編號為17號的它的各個(gè)參數(shù)如下：
采用A3-355459-17-Z1 GB/T 12556-90：
模寬B=355mm,模長L=459mm；
模板A=40mm ,材料45鋼；
模板B=25mm，材料Q235鋼；
墊塊C=100mm ，材料T8A；
推件板的厚度為20mm,T8A，前面已經(jīng)說明了，型芯固定板的厚度為20mm，采用45鋼。
動(dòng)模座板的高度為32mm,它的材料為40Cr鋼，定模座板的高度為32mm,它的材料也為40Cr鋼。
模架的總高度計(jì)算得：
H=32+32+20+20+A+B+C
=32+32+20+20+40+25+100
=269mm
經(jīng)校核模具的強(qiáng)度和剛度都是足夠的。且模架的大小也適中，經(jīng)核算選用該模架是較為合理的。
第4.8節(jié) 注射模與注射機(jī)的關(guān)系
型腔的數(shù)量的確定和校核：此副模具選用的是SZ-320/1250的注射機(jī)。其中技術(shù)規(guī)格見《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》中的235頁?，F(xiàn)詳述如下：這是由上海第一塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的：
理論注射量為335cm3,
螺桿直徑D=48mm,
注射壓力145Mpa,
注射速率v=140g/s,
塑化能力 19g/s,
螺桿轉(zhuǎn)速 v=10~200r/min,
鎖模力 F=1250KN，
拉桿內(nèi)間距 d=415x415mm,
移模行程 s=360mm,
最大模具厚度 d=550mm,
最不模具厚度 d=150mm,
鎖模形式為雙曲肘，
模具定位孔直徑為D=φ160mm,
噴嘴球半徑 d=SR15。
由注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量n得：
n=2≤(KMt/3600-m2)/m1
≤(0.8x19x3600x6/3600-40)/15
≤3.4
其中n是型腔數(shù)目，K是注射機(jī)的最大注射量的利用系數(shù)，取0.8，M是注射機(jī)的額定塑化量，t 是成型周期，此時(shí)取6s(因?yàn)樵谏厦嫠懔怂芗睦鋮s時(shí)間為4s,它占整個(gè)周期的2/3.)m2 是澆注系統(tǒng)的塑料的質(zhì)量體積。型腔數(shù)為2符各要求。
注射量的校核：
由公式得: nm1+m2≤80%m
2x15+40≤80%x335/1.02
70≤262
其中：m 是注射機(jī)充許的最大注射量，1.02是ABS的密度。所以能保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)的最大注射范圍內(nèi)。
塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核；
經(jīng)算得，塑件在分型面的投影面積和澆注系統(tǒng)在模具分型面的投影面積之和最多不超過5500mm2,在此就作5500mm2。
由鎖模力的校核公式得：
(nA1+A2)P
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