直角彎管的注塑模具設(shè)計-抽芯塑料注射模含NX、proe三維及9張CAD圖,直角,彎管,注塑,模具設(shè)計,塑料,注射,NX,proe,三維,CAD 直角彎管注塑模具設(shè)計 摘 要 本文通過對塑件進行一系列相應(yīng)的工藝分析及結(jié)構(gòu)分析，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性、實用性、低成本等各方面考慮，并且依據(jù)具體的模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，首先設(shè)計該模具為一模四腔。根據(jù)直角彎管的實際形狀選擇了相對合理的分型面分型，采用了滑塊與斜導(dǎo)柱裝置進行側(cè)抽芯，還設(shè)置了推桿進行直角彎管的脫模，并對模具的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、注射機的選擇以及相關(guān)參數(shù)的校核都有詳細(xì)的設(shè)計計算。此次設(shè)計還運用了AutoCAD、UG繪圖軟件完成了模具的二維圖紙設(shè)計及三維建模。本次設(shè)計的模具雖然結(jié)構(gòu)比較簡單，但是工作可靠，并且在一定程度上可以達到直角彎管所要求的質(zhì)量和加工工藝，本次設(shè)計的一些模具圖在實際應(yīng)用生產(chǎn)中也具有一定的指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：直角彎管，注塑模具，側(cè)抽芯機構(gòu) Abstract This article through to the process of making a series of corresponding parts analysis and structure analysis, from the technology of product structure, practicability, low cost and so on various aspects to consider, and on the basis of the die structure of concrete, design the mould for one module and two cavities in the first place. According to the actual shape of the refrigerator bottle under the seat chose a relatively reasonable parting parting surface, the slide block and side core-pulling, device of oblique guide pillar and is also equipped with push rod for the refrigerator bottle under the seat ejection, and the mold of gating system, cooling system, mold molding part of the structure, selection of injection machine and related parameters of checking are detailed design calculation. This design is to use AutoCAD, UG, drawing software to complete the mold 2 d drawings and 3 d modeling. Although the design of the mould structure is simple, reliable work, however, to some extent, and can achieve the refrigerator under the bottle of the required quality and processing technology, the design of some mould figure in the practical application of production also has a certain guiding significance. Keyword: The refrigerator drawer; Injection mold; Core-pulling structure 目 錄 1．引言 1 2．塑件成型工藝分析 3 2.1 設(shè)計任務(wù) 3 2.2 塑件分析 3 2.3 塑件的原材料分析 3 2.4 塑件成型工藝分析 4 2.4.1精度等級 4 2.4.2脫模斜度 5 3. 注塑成型機的選擇和成型腔數(shù)的確定 6 3.1 注塑成型機的選擇 6 3.1.1零件體積和投影面積 6 3.1.2 模具所需塑料熔體注射量 6 3.1.3 鎖模力 6 3.1.4選擇注塑機及注射機的主要參數(shù) 7 3.2注塑機的校核 8 3.2.1注射容量的校核 8 3.2.2注塑壓力的校核 8 3.2.3鎖模力校核 8 3.3 成型腔數(shù)的確定 8 3.4 模架的選型 9 4．澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 4.1 澆注系統(tǒng)的作用 10 4.2主流道設(shè)計 10 4.2.1澆口套的尺寸設(shè)計 10 4.2.2主流道襯套的固定 11 4.2.3澆口的設(shè)計 11 5．成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 5.1分型面的設(shè)計 13 5.1.1分型面選擇原則[2]： 13 5.1.2分型面的確定 13 5.2 型腔、型芯的分布 14 5.3確定凹、凸模尺寸結(jié)構(gòu) 14 5.3.1成型收縮率 14 5.3.2型腔尺寸計算 14 5.3.3.型腔深度尺寸計算 15 5.3.4型芯尺寸計算 16 5.3.5型芯深度尺寸計算 16 6．脫模機構(gòu)的設(shè)計 18 6.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 18 6.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 18 6.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計 18 6.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計 19 6.2.1脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 19 6.2.2推桿橫截面直徑的確定 19 6.2.3推桿的長度計算 20 6.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計 20 7．側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 21 7.1側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的工作原理 21 7.2抽芯距的計算 21 7.3斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 22 7.4 滑塊的設(shè)計 23 8．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 25 8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 25 8.2 冷卻裝置的設(shè)計注意事項 25 8.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算 25 8.3.1計算塑件在固化時每小時釋放的熱量Q 25 8.3.2計算冷卻水的體積流量qv 25 8.4 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 26 9．模具的工作原理 27 結(jié) 語 28 參考文獻 29 致 謝 30 V 1．引言 隨著我國國民經(jīng)濟發(fā)展的推動，模具制造技術(shù)得到了快速發(fā)展。我國國民經(jīng)濟的發(fā)展離不開模具工業(yè)的發(fā)展。模具技術(shù)可以帶動工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展并且能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。機械、電子、汽車、建筑等行業(yè)的發(fā)展都需要大量模具。由于模具加工效率高，互換性好，節(jié)省原材料，生產(chǎn)成本低，近年來，又把先進的制造技術(shù)：數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控磨削技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)等，引入模具加工。所以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電視機、冰箱、洗衣機等家用電器所需的模具也都可立足國內(nèi)生產(chǎn)?，F(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)必不可少的三項重要因素是加工工藝的合理性、設(shè)備的高效性、模具的先進性。從設(shè)計者的角度而言，設(shè)計的模具要結(jié)構(gòu)合理，容易制造，生產(chǎn)效率高，操作起來簡單方便，還要降低其成本。和其他的機械產(chǎn)品相比較，模具的重要特點不但是技術(shù)含量高而且凈產(chǎn)值比重大。近年來，由于各行業(yè)對模具要求的提高，使我國的模具工業(yè)以每年14%~16%左右的速度快速增長。面對市場的千變?nèi)f化，一些模具憑借著高技術(shù)含量逐漸立足于市場。隨著重工業(yè)、輕工業(yè)的快速發(fā)展，各種各樣的工業(yè)產(chǎn)品的出現(xiàn)，使我們對產(chǎn)品的質(zhì)量、外觀等要求越來越高，甚至趨于完美。 注塑成型一般又會叫作注塑模塑或者是注射成型，它是一些熱塑性塑料制品成型的重要方法。包括注塑機械，注塑模具，注塑原料，注塑工藝，注塑管理幾個方面 ，注射成型是通過注塑機和模具來實現(xiàn)的。材料先受熱融化，然后由較高的壓力射入模腔，緊接著冷卻固化，得到成形品[2]。 注塑成型的三個必要組成條件一是塑料必須以熔融狀態(tài)進入模腔，二是確保塑料溶體及時的充滿整個模腔必須要有足夠的壓力和流速，三是要有符合制件的尺寸和形狀滿足其成型工藝要求的模具。 在生產(chǎn)過程中塑件注塑成型的重要裝置之一是注塑成型機，注塑機的工作原理首先是借助螺桿的推力把已塑化完成，呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的塑料注射到早已閉合好的模腔內(nèi)，然后經(jīng)凝固成型后取出塑料制品的工藝過程。注射成型是一個循環(huán)的過程，固定加料質(zhì)量、塑料融化、注射時施加壓力、塑料倒進模具冷卻、打開模具取件為一個周期。塑料融化可以實現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量，足夠的注射壓力和注射速度可以保證所需求的塑件形狀。由于在注射時會產(chǎn)生很高的壓力，因此必須要有足夠大的合模力。由此可見，注塑機的兩個最關(guān)鍵的裝置就是注射裝置和合模裝置。注射裝置是將樹脂予以加熱融化后攝入模具內(nèi)。合模裝置是開閉模具以執(zhí)行脫模作業(yè)。 注塑成型生產(chǎn)過程中另一個重要裝置是注塑模具，它對外圍設(shè)備在一定程度上發(fā)揮著進行調(diào)控的作用。注塑模具是一種生產(chǎn)塑膠制品的工具，也是保障塑膠制品結(jié)構(gòu)完整和尺寸精確的工具。為了將材料樹脂做成某些形狀，用來承接射出注入樹脂的金屬制模型就是模具。模具主要由澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成。 隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展，除了極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以利用注塑成型技術(shù)成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。本次設(shè)計是直角彎管注塑模具設(shè)計，直角彎管是人們?nèi)粘Ｉ钪幸环N常見的塑料制品。對直角彎管的注塑模具的設(shè)計就要要求其成型周期短，對成型塑料的適應(yīng)性強，且要生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化，注塑成型更要適合大批量生產(chǎn)[1]。 2．塑件成型工藝分析 2.1 設(shè)計任務(wù) （1）塑件名稱：直角彎管 （2）成型方法：注塑成型 （3）塑料原料：UPVC （4）收縮率：0.3% 2.2 塑件分析 塑件結(jié)構(gòu)如圖2.1所示： 圖 2.1 塑件結(jié)構(gòu) 直角彎管作為一種常見的塑料制品，在滿足剛度和強度條件的同時，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能簡單，此次設(shè)計的直角彎管屬于中大型件，分型面只能采用一個，又因塑件材料為UPVC，溶料流程不易過長，因此模具澆注系統(tǒng)選用側(cè)澆口。根據(jù)該塑件尺寸大外觀要求高等特點，模具可設(shè)計為上下開模，側(cè)面抽芯，由滑塊旁的型芯成型。零件要求大批量生產(chǎn)，該模具選擇一次開模且一模四腔。 2.3 塑件的原材料分析 UPVC又叫PVCU，通常稱為硬PVC，它是氯乙烯單體經(jīng)聚合反應(yīng)而制成的無定形熱塑性樹脂加一定的添加劑（如穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑等）組成。 a、耐腐蝕性強： 與一般鑄鐵管、鍍鋅管相比，PVC管具有極強的耐腐蝕性能，能耐強酸、強堿，不會生銹結(jié)垢。 b、流體阻力?。?PVC管內(nèi)壁十分光滑。 c、機械強度高： 給水用UPVC管具有良好的耐水壓、抗沖擊、抗拉伸強度. d、衛(wèi)生無毒： 給水用UPVC管采用獨特的綠色環(huán)保無鉛配方體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)合鉛鹽配方體系，因而不會破壞水質(zhì)、影響人體健康。 e、質(zhì)地輕、安裝施工方便： PVC管的密度為一般鑄鐵的五分之一，搬送裝卸方便。 f、給水管的適溫性能： 給水用UPVC管使用溫度范圍，以室溫為最佳。 g、水密性好： 膠粘劑粘接后15分鐘，粘接強度即可達到12.5/C 以上，經(jīng)多年使用亦不會有明顯下降，而彈性密封件套接處之密封圈，亦與PVC管有相當(dāng)使用年限，絕無老化漏水之慮。 UPVC物理性能與成型參數(shù)，根據(jù)查閱參考文獻[2]，確定該模具的注塑參數(shù)如下表2-1所示： 表2-1 UPVC的物理性能和成型參數(shù) 工藝參數(shù) 內(nèi)容 工藝參數(shù) 內(nèi)容 預(yù)熱和干燥 溫度55~70 ℃ 成型時間/S 注射時間 2~5 保壓時間 15~40 時間1~2小時 冷卻時間 15~40 總周期 40~90 料筒溫度 / ℃ 200℃左右 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 15~20 噴嘴溫度/℃ 150~170 后處理 方法 紅外線燈或烘箱 模具溫度/℃ 60~80 溫度℃ 60 注射壓力比 1.6~4.0 時間/h 2~4 2.4 塑件成型工藝分析 2.4.1精度等級 塑件的精度等級應(yīng)該按照一定的規(guī)定來合理的選取。模具的制造精度、塑件的收縮率及形狀、模具長期使用后的磨損、冷卻變化、注塑成型的條件等因素都會對塑件的精度造成很大的影響。根據(jù)GB/T14486—1993標(biāo)準(zhǔn)，本塑件精度取MT6級。 2.4.2脫模斜度 塑件的脫模斜度與塑料的性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。該塑件厚度為2.5mm，其脫模斜度根據(jù)參考文獻[1]表3.4得到塑件材料為UPVC其型腔脫模斜度為：25'~ 45'，其型芯脫模斜度為20'~ 45'。為了使塑件易于從模具中脫出，避免脫模時拉傷或擦傷塑件，因此在設(shè)計塑件時必須考慮到塑件的內(nèi)表面和外表面沿脫模方向應(yīng)都要有足夠的脫模斜度，要不然就會產(chǎn)生脫模困難的現(xiàn)象。本設(shè)計塑料件的脫模斜度均為1°。 3. 注塑成型機的選擇和成型腔數(shù)的確定 3.1 注塑成型機的選擇 3.1.1零件體積和投影面積 注塑機型號的確定主要是根據(jù)塑料制品的質(zhì)量大小、外形尺寸、生產(chǎn)批量等來確定的。在選擇注塑機時，應(yīng)對模具所需的塑料的注射量，塑件在分型面上的投影面積、成型時所需的鎖模力進行計算[1]。用UG建模分析得知塑件的體積為：V=180.8cm3，單側(cè)投影面積為：A=12799mm2。 圖3.1 塑件體積 3.1.2 模具所需塑料熔體注射量 m=nm1=4×180.8=723.2cm3 （3-1） 式中 m——一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3） n——初步選定的型腔數(shù)量 m1——單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3） 3.1.3 鎖模力 鎖模力是指注射機的鎖模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。 Fm=A·P型=12799×30Mpa=383.97KN （3-2） 式中 P型——塑料熔體對型腔的平均壓力（MPa） 根據(jù)參考文獻[1]查表2-2，該設(shè)計型腔壓力值的大小取30MPa。 3.1.4選擇注塑機及注射機的主要參數(shù) 根據(jù)上述分析計算得出鎖模力Fm=383.97KN，V=723.2cm3。根據(jù)參考文獻[1]查得公式V公=V/0.8，即V公=723.2/0.8=904cm3，查表2-3初步的選擇公稱注射量為1000cm3，查表2-1得到UPVC的注塑壓力P0為100~130MPa，取P0=121MPa。根據(jù)參考文獻[3]查表4-2，選用XS-ZY-1000系列注射機，其主要參數(shù)如下表3-1所示： 表3-1 注射機技術(shù)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 120Mpa 注射行程 260mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 4500KN 最大成型面積 1800 最大開合模行程 700mm 模具最大厚度 700mm 模具最小厚度 300mm 噴嘴圓弧半徑 R18mm 噴嘴孔直徑 Φ5. 6. 7.5 mm 頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機械頂出 動、定模固定板尺寸 900X1000mm 拉桿空間 650X550mm 合模方式 液壓 液壓泵 流量 200、18L/min 壓力 14Mpa 電動機功率 13KW 加熱功率 16.5 KW 機器外形尺寸 7670X1740X2380mm 3.2注塑機的校核 3.2.1注射容量的校核 注射量是指塑件成型所需注射容量的多少，既要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，又要充分發(fā)揮設(shè)備的功能。注塑模一次成型的塑料體積應(yīng)在注塑機理論的0.5～0.8范圍內(nèi)。 V KVmax =0.8×1000=800 cm3 （3-3） 式中 V——該塑件的體積為723.2（cm3） Vmax——型腔與流道在注射的壓力下所能注射的最大容積（cm3） K——注射量系數(shù)，常數(shù)K=0.5~0.8 所以該注塑機的注塑容量符合條件。 3.2.2注塑壓力的校核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，UPVC塑件的注塑壓力一般要求為80～120MPa，所以該注塑機的注塑壓力符合條件。 3.2.3鎖模力校核 在高壓下塑料熔體充滿型腔時，會使模具沿分型面產(chǎn)生一個很大的脹模力，注射機的額定鎖模力F必須大于該模的脹型力，即 FK0AP型=1.2×30×12799=460.76KN (3-4) 注射機額定鎖模力為4500KN，所以該注塑機的鎖模力符合要求。 3.3 成型腔數(shù)的確定 選擇模具的型腔數(shù)量有好幾種方法可以確定，其中常用的一種方法就是按注射機的最大注射量來確定型腔數(shù)量。 n ==4.2 (3-5) 式中 n——型腔數(shù)量 K——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8[2]； G——注射機允許的最大注射量（g或cm3）[2]； m1——單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）[2] m2——澆注系統(tǒng)凝料所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）取0.2n m1[2]。 所以，此模具型腔為一模四腔結(jié)構(gòu)合理。 3.4 模架的選型 模架不是隨便選擇的，塑件的大小和其結(jié)構(gòu)決定了模具的尺寸的大小。在保證足夠強度和剛度的條件范圍內(nèi)，模具結(jié)構(gòu)要緊湊。根據(jù)塑件在分型面上的投影面積，以塑件布置在推桿推出范圍內(nèi)以及復(fù)位桿與型腔保持一定距離為原則來確定模架大小。通過UG中的型腔布局來創(chuàng)建型腔的尺寸[1]。在本論文中，已知設(shè)計的總型腔平面尺寸為370mm510mm,采用推桿推出，復(fù)位桿復(fù)位的形式。 模架是設(shè)計制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，模架已有國家標(biāo)準(zhǔn)，由專業(yè)廠家生產(chǎn)，中小型模架的周界尺寸范圍不大于900 mm×900 mm，并規(guī)定其模架結(jié)構(gòu)形式為品種型號，其基本型號有A1、A2、A3、A4四個品種。 圖3-1 模架 jhkkiii點澆口模架 4．澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 澆注系統(tǒng)的作用 為了獲得外形輪廓清晰、質(zhì)量好的塑件，就要利用澆注系統(tǒng)將塑料熔體成功的充滿型腔各處。并且要求充模速度快速有序，排氣條件好，散失的熱量小，壓力損失低，留下的澆口痕跡小等。在設(shè)計澆注系統(tǒng)時一般遵循一下基本原則[2]： (1) 設(shè)計澆注系統(tǒng)時，流道應(yīng)盡量少彎折； (2) 型腔內(nèi)的氣體容易排出模外； (3) 澆口位置應(yīng)保證塑料熔體順利流入型腔； (4) 盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕。 4.2主流道設(shè)計 本設(shè)計中主流道的位置安放在塑料熔體的入口端，將注塑機注塑的塑料熔體填充到每個分流道和每個腔體中。為了方便塑料熔體的流動及流道凝料的脫模，主流道的形狀一般設(shè)計為圓錐形?？紤]到流道的設(shè)計不可太長也不可太短，總之，設(shè)計要合理。注塑機噴嘴直徑d0取4mm,注射機噴嘴球半徑SR0取19mm，球面配合高度h=3~5mm,主流道長度L0盡量小，由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)取35mm。由于要反復(fù)與高溫的塑料及噴嘴對接，所以熱塑性塑料注射成型用的主流道通常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套。本設(shè)計直角彎管注塑模設(shè)計中用T10A碳素工具鋼作為主流道襯套的材料，采用的熱處理淬火硬度是50~55HRC[8]。 4.2.1澆口套的尺寸設(shè)計 澆口套與注塑機噴嘴接觸球面的圓弧度必須一致。模具澆口套球面半徑SR應(yīng)比注射機球面半徑為SR0大1~2mm，所以 SR=SR0+1mm=18+1=19mm (4-1) 澆口套進口的直徑d應(yīng)比注射機噴嘴孔直徑d0大0.5~1mm，所以 d= d0+0.5=4+0.5=4.5mm (4-2) 澆口套的端面是圓形，根據(jù)模具特點和設(shè)計要求，確定澆口套的長度為101.4mm，澆口錐度1°。 4.2.2主流道襯套的固定 因為為了避免襯套的移動，本設(shè)計采用了定位圈固定主流道襯套，把定位圈用螺釘固定在模具的面板上。定位圈也為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)注塑機來選擇，此處選擇定位圈外徑為120mm,板厚20mm。具體尺寸如下圖4.1所示： 圖4.1 定位圈 4.2.3澆口的設(shè)計 澆口是連接主流道和型腔之間的一段短流道（除直接澆口外），為塑料熔體進入型腔的入口是澆注系統(tǒng)的十分關(guān)鍵的部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對塑件的成型性能及成型質(zhì)量都有很大的影響。合理的選擇澆口的位置不但可以提高塑件質(zhì)量，而且當(dāng)澆口的位置不同時也會影響模具的功能結(jié)構(gòu)。 1）澆口形式的選擇 由于該塑件體積較大，澆口需滿足能注射要求。同時，也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡單。根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析及已確定的分型面的位置。 綜合對塑料成型性能、澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較，確定成型該塑件的模具采用側(cè)澆口形式。 2）進料位置的確定 根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式，進料位置設(shè)計在塑件側(cè)面。 圖4.2 澆口設(shè)計 5．成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1分型面的設(shè)計 5.1.1分型面選擇原則[2]： 分型面的設(shè)計一定要合理，合理的設(shè)計分型面有利于提高塑件的表面質(zhì)量、簡化工藝操作程度。一般情況下，選擇分型面時應(yīng)注意以下幾點： （1）在塑件的最大截面處； （2）要保證塑件的精度要求； （3）要滿足塑件的外觀的質(zhì)量要求； （4）要減小塑件在合模平面上的投影面積； （5）要有利于塑件的脫模，塑件在開模時可以隨著動模的運動方向運動； （6）要有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置。 5.1.2分型面的確定 模具上用來取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料可分離的接觸面稱為分型面。型芯和型腔分割處的最重要的一步就是確定分型面。綜合考慮選擇分型面的注意點，利用UG繪圖軟件通過直觀的三維模型分模，先要確定模具工件分模后型芯和型腔的尺寸，因此在實體造型過程中就要按1：1的比例，這樣便于接下來的加工和模具制造。產(chǎn)品的分型面如下圖5.1所示： 圖 5.1 分型面的確定 5.2 型腔、型芯的分布 直線排列、圓形排列、對稱排列及復(fù)合排列等都是通常型腔在模板上的排列方式。其中型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，型芯采用整體嵌入式。綜合考慮，把型腔設(shè)置在模板上的中心位置。 5.3確定凹、凸模尺寸結(jié)構(gòu) 直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸就是其成型零部件工作尺寸。本設(shè)計的成型零件主要包括：凹模、凸模等。 5.3.1成型收縮率 影響模具尺寸和精度的因素很多，其中主要塑料收縮率波動值對大型塑件尺寸精度影響較大。本論文選擇的直角彎管的材料為UPVC,查參考書[2]，表9-6得其平均收縮率為0.3%。 5.3.2型腔尺寸計算 （5-1） 式中 ——模具型腔的基本尺寸[1]； ——塑件外表面徑向的基本尺寸[1]； x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取0.75[1]； ——塑件外表面徑向基本尺寸公差[1]； ——模具制造公差[1] 查表參考文獻[3]表3.2，取UPVC塑件精度等級5級，根據(jù)塑件基本尺寸=172.69mm 取公差=1.6mm。根據(jù)公式（5-1）計算型腔的尺寸： = =[172.69×(1+0.003)-(3/4)×1.6]=172.01 5.3.3.型腔深度尺寸計算 （5-2） 式中 ——模具型腔深度基本尺寸； H——塑件凸起基本尺寸； x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取2/3； ——塑件外表面徑向基本尺寸公差； ——模具制造公差，/3 查表參考文獻[3]，表3.2，取UPVC塑件精度等級5級，根據(jù)塑件基本尺寸H=42.03mm 取公差=0.64mm。根據(jù)公式（5-1）計算型腔的尺寸： =[(1+0.003)42.03-2/30.64]=41.73mm 凹模是成形塑件的外形。從塑件上分析，其尺寸公差一般為負(fù)偏差，然而通常凹模在制造時為正偏差。由于凹模在使用過程中會產(chǎn)生一定得磨損，磨損后型腔內(nèi)尺寸增大，也就為正偏差。 根據(jù)以上分析計算凹模板的結(jié)構(gòu)形式如下圖5.2所示： 圖5.2 凹模 5.3.4型芯尺寸計算 （5-3） 式中 ——模具型腔基本尺寸； ——塑件外表面徑向基本尺寸； x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取0.75； ——塑件外表面徑向基本尺寸公差； ——模具制造公差 查表參考文獻[3]表3.2，取UPVC塑件精度等級5級，根據(jù)塑件基本尺寸=115.26mm 取公差=1.14mm。根據(jù)公式（5-1）計算型腔的尺寸： =[(1+0.003)115.26-0.751.14]=116.47 mm 5.3.5型芯深度尺寸計算 （5-4） 式中 ——模具型腔深度基本尺寸； h——塑件凸起基本尺寸； x——成型零件工作尺寸的修正系數(shù)，此處取2/3； ——塑件外表面徑向基本尺寸公差； ——模具制造公差 查表參考文獻[3]表3.2，取UPVC塑件精度等級5級，根據(jù)塑件基本尺寸H=37.89mm 取公差=0.56mm。根據(jù)公式（5-1）計算型腔的尺寸： =[(1+0.003)37.89-2/30.56]=38.37mm 凸模是成形塑件的內(nèi)輪廓，從塑件上分析，其尺寸公差一般為正偏差，然而通常凸模在制造時為負(fù)偏差。由于凸模在使用過程中會產(chǎn)生一定得磨損，磨損后的凸模尺寸變小，則也就為負(fù)偏差。 根據(jù)以上分析計算凸模的結(jié)構(gòu)形式如下圖5.3所示： 圖 5.3凸模 6．脫模機構(gòu)的設(shè)計 6.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套(導(dǎo)向孔)內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/m6級配合。導(dǎo)柱與安裝孔采用過渡配合H7/f6，配合部分表面粗糙度0.8。 6.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計 導(dǎo)柱要有足夠的抗彎強度，表面要耐磨，芯部要堅韌，查參考資料[2]表9-1，選取導(dǎo)柱材料選為T10A，熱處理方法滲碳淬火，硬度56～60HRC。為了保護凸模，設(shè)計中導(dǎo)柱的長度要高出凸模最高點20～30mm。為了改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，在導(dǎo)柱的工作部分上可開設(shè)油槽。 根據(jù)GB/T 4169.5——1984，選擇直徑為25mm,，長度為108mm的導(dǎo)柱。如下圖6.1所示： 圖6.1 導(dǎo)柱 6.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計 用H8/f8配合導(dǎo)套的滑動部分，用H7/k6配合導(dǎo)套外徑。通常導(dǎo)套的硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，以改善摩擦。 由于導(dǎo)柱已選定，根據(jù)GB/T 4169.5——1984，選用與導(dǎo)柱相配的導(dǎo)套，直徑為25mm,，長度為105mm。其結(jié)構(gòu)如下圖 6.2所示： 圖6.2 導(dǎo)套 6.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計 本設(shè)計直角彎管脫模阻力不是太大，因此選用推桿脫模機構(gòu)。推桿的加工比較簡單、脫模效果好、更換更加快捷方便。推桿要設(shè)在脫模阻力比較大的位置，且要分布均勻。 6.2.1脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 （1）要保證塑件不能因頂出而產(chǎn)生損壞變形，根據(jù)塑件對模具黏附力的大小正確選擇推出桿的大小和推出位置，一般選在塑件的內(nèi)表面。 （2）結(jié)構(gòu)簡單可靠。推桿要承受住推出過程的各種力就要有足夠的硬度和強度，這樣才能使塑件順利的被頂出。 （3）推出機構(gòu)要有靈活準(zhǔn)確且運動可靠，不能出現(xiàn)卡死與干涉等現(xiàn)象，推出桿要有足夠的強度、剛度和耐磨性。 （4）一般情況下推出機構(gòu)要盡可能選擇在動模一方。因為推料機構(gòu)是通過安裝在注塑機動模座板上的推板來推動推桿，所以推出機構(gòu)要選擇在動模一方。 （5）確保合模時正確復(fù)位，復(fù)位桿材料的選擇要耐磨。 本次設(shè)計的模具采用的機構(gòu)是最常用的頂出方式推桿推出的脫模機構(gòu)。在推出機構(gòu)的作用下，塑件被推桿一次動作頂出。 6.2.2推桿橫截面直徑的確定 根據(jù)該塑件與模具的結(jié)構(gòu)特點，故脫模力較小，可以忽略不計，所以只能憑經(jīng)驗初選推桿的直徑d=10mm。 推桿的種類有很多種，其中普通推桿在模具設(shè)計中是最為常見的一種。本設(shè)計就選用普通推桿，如下圖6.3所示： 圖6.3 推料桿 6.2.3推桿的長度計算 （6-1） 式中 h桿——推桿的總長度； h凸——凸模的總高度； h動墊——動模墊板的厚度； S 頂——頂出行程； h 頂固——為頂桿固定板的厚度； ——富裕量，一般為（0.05~0.1）mm； ——頂出行程的富裕量，一般為3~6mm。 根據(jù)以上公式計算可得，推桿的總長度為252.79mm其長度符合要求。 6.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計 此次設(shè)計的直角彎管注塑模具屬于中型模具，其中推桿的間隙，工作過程中型腔分型面與料流末端的重合，均已滿足排氣的效果，因此不再考慮設(shè)置排氣槽。 7．側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 7.1側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的工作原理 在一定時間內(nèi)使側(cè)凸、凹成型件能準(zhǔn)確地進行脫模，并保證成型件的壁厚和變形符合要求。當(dāng)前最常用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)，其工作原理是利用斜導(dǎo)柱等傳動零件，把垂直的開模運動傳遞給側(cè)向型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運動而完成分型或抽芯動作，工作原理如圖7.1所示 圖7.1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 7.2抽芯距的計算 對于有側(cè)凸凹的塑件，常用斜導(dǎo)柱及斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)，在進行設(shè)計時，需作以下計算： 抽芯距指將側(cè)向型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出的位置所需的空間距離，即型芯移動的最小距離。一般抽芯距等于型孔深度再加2～3mm，即： （mm） （7-1） 式中，S－抽芯距 S2－型孔深度 =82.41+3 =85.41 7.3斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 斜導(dǎo)柱分型抽芯機構(gòu)由斜導(dǎo)柱、側(cè)滑塊、鎖緊楔及滑塊定位裝置所組成。如圖7.2所示。 1．斜導(dǎo)柱 斜導(dǎo)柱主要用作驅(qū)動側(cè)滑塊的開閉運動。 （1）斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)與配合要求 圖7.2斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 斜導(dǎo)柱頭部可做成半球或錐臺形，斜導(dǎo)柱的表面粗糙度Ra小于0.63～1.25μm。斜導(dǎo)柱與其固定板采用過渡配合H7/m6聯(lián)接。斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間可采用較松間隙配合(如H11/b11)，或在二者之間保留0.5～1mm以上的間隙，甚至當(dāng)分型抽芯有延時要求時，可以放大到1mm以上。 （2）斜導(dǎo)柱的傾斜角 斜導(dǎo)柱的長度就要增長，開模距就要變大，因此模具尺寸會增大。綜合考慮，經(jīng)實際推導(dǎo)，值一般不得大于250，通常采用150～230。 （3）斜導(dǎo)柱直徑的確定 斜導(dǎo)柱直徑也可用查表法確定。按斜導(dǎo)柱的傾斜角、脫模力Ft查出最大彎曲力Fw，再查的斜導(dǎo)柱直徑。 （4）斜導(dǎo)柱長度的計算 圖7.3斜導(dǎo)柱的長度 斜導(dǎo)柱長度根據(jù)圖所示，按下式進行計算。 斜導(dǎo)柱的總長為： 216 斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸為： （7-2） 式中 La——斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸； d1——斜導(dǎo)柱固定部分的直徑。 （5）斜導(dǎo)柱材料及熱處理 斜導(dǎo)柱多用45鋼或碳素工具鋼，也可用20鋼滲碳，熱處理硬度≥55HRC。 7.4 滑塊的設(shè)計 滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)中的一個重要零部件，注射成型時塑件尺寸的準(zhǔn)確性和移動的可靠性都需要它來保證。 經(jīng)驗所得，滑塊長度（運動方向）應(yīng)為寬度的1.5倍，滑塊在側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和復(fù)位過程中，要沿一定的方向平穩(wěn)往復(fù)運動。為了保證滑塊運動平穩(wěn)，抽芯及復(fù)位可靠，無上下竄動和卡緊現(xiàn)象，滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)必須很好地導(dǎo)滑。 圖7.4 滑塊結(jié)構(gòu) 8．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 本設(shè)計中所用的塑料為UPVC，其粘度低、流動性好，成形工藝要求模溫不高，因此用常溫水對模具進行冷卻。 8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 （1）通道要布置合理，冷卻回路要多一些，通道孔徑要大一些； （2）要有利于進口水與出口水溫差值的降低； （3）要便于加工與清理； （4）要盡可能設(shè)置距離相等的冷卻水道至型腔表面； （5）冷卻水道要遠(yuǎn)離熔接痕部位，以免造成熔接不牢等不良影響。 8.2 冷卻裝置的設(shè)計注意事項 （1）塑件要均勻的冷卻，冷卻水道要合理的布置； （2）冷卻水將孔的排列要與型腔的形狀相配合； （3）在塑件相對壁后的地方熱量大，要加強冷卻； （4）要依據(jù)模腔的形狀來設(shè)置相應(yīng)的冷卻裝置。 8.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計計算 8.3.1計算塑件在固化時每小時釋放的熱量Q Q=WQ1=2.4360180=26244KJ (8-1) 式中 Q1——塑件材料UPVC單位質(zhì)量放出的熱量，根據(jù)參考文獻[2]查表4-5， 選擇110KJ/Kg ~210 KJ/Kg，取180 KJ/Kg； W——單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（KJ/min）,該模每分鐘注射一次，所以W=2.43Kg/min。 8.3.2計算冷卻水的體積流量qv qv= WQ1/C(T1-T2)= 2.43180/11031.34(25-20)=0.0065(m3/min) (8-2) 式中 C——水的平均比熱容(KJ/(kg.℃)) ——水的密度1x103kg/m3 T1——冷卻水的出口溫度25℃ T2——冷卻水的入口溫度20℃ 8.4 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 由于該塑件體積比較大，所以水道采用直水道直徑為12mm，開設(shè)4條冷卻水道其分布如下圖[15]： 圖8.1 冷卻水道結(jié)構(gòu)圖 9．模具的工作原理 注塑機將塑料注射到模具后，開模時動模部分向后移動，分型面分開，開模力通過斜導(dǎo)柱帶動側(cè)型芯滑塊，當(dāng)斜導(dǎo)柱與側(cè)型芯滑塊完全脫離完成側(cè)抽，這時注塑機推出機構(gòu)中推板帶動推桿成功推出塑件。至此，完成了一個開模過程。合模時，首先是復(fù)位桿復(fù)位，動模部分向前移動，在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)型芯滑塊帶動型芯移動復(fù)位，最后鎖緊塊將側(cè)滑塊鎖緊，至此，完成一個合模過程并準(zhǔn)備下一周期注塑。 圖9.1 裝配圖 結(jié) 語 請修改之后再上交老師！?。? 本論文設(shè)計的題目是直角彎管注塑模具設(shè)計。論文從引言、塑件成型工藝分析、成型零件的設(shè)計、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等方面進行了全面的分析介紹。 （1）分析塑件的整體結(jié)構(gòu)尺寸，確定塑件材料及成型工藝，利用AutoCAD繪圖軟件，畫出直角彎管的三視圖。 （2）通過對塑件體積、鎖模力相應(yīng)的計算與校核，選擇符合要求的注塑機。 （3）根據(jù)直角彎管的結(jié)構(gòu)特點，計算出了模具的各個成型尺寸。 （4）利用UG繪圖軟件，創(chuàng)建相應(yīng)的成型零件，模架的導(dǎo)入等。 （5）模具的脫模機構(gòu)進行設(shè)計，選擇了合理的斜導(dǎo)柱、側(cè)滑塊抽芯機構(gòu)。 （6）通過一系列的計算，設(shè)計出合理的冷卻系統(tǒng)。 由于設(shè)計者各方面所學(xué)知識以及設(shè)計能力有限且缺乏實際工作經(jīng)驗，本論文中有不足和錯誤之處，希望各位老師能給予理解并指正。 參考文獻 [1] 塑料成型CAE-Moldflow應(yīng)用基礎(chǔ)（修訂版）[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2010. 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