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摘要 塑料模具在當今社會越來越廣泛的應用，從電腦、手機、飲料、臺燈、水筆、水盆等方面應用極其廣泛，可以說從我們的吃穿住行都離不開它。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 本次的課程設(shè)計是塑料端蓋的注塑模的設(shè)計。模具的型腔采用一模2腔直線排列，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口成形，推出形式為定、動模雙向推出機構(gòu)完成塑件的推出。本次的設(shè)計中參考了大量的文獻，還在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計過程比較完整。 目 錄 摘要 I 目 錄 II 緒論 1 1 塑料制件的分析 3 1.1 成型塑料件的工藝性分析 3 1.2 成型塑件的材料分析 5 2. 塑件成型的基本過程 6 3 注塑設(shè)備的選擇 7 3.1估算塑件體積質(zhì)量 7 3.2 注塑機的選擇 7 4. 成型零件有關(guān)尺寸的計算 9 4.1型腔尺寸的計算 9 4.2型芯尺寸的計算 10 5. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 5.0 分型面的選取 10 5.1澆口套的選用 12 5.2分流道的設(shè)計 13 5.3澆口設(shè)計 13 5.4澆注系統(tǒng)的平衡 15 5.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計..........................................................................15 5.6 模架的選取 16 6 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 16 6.1導柱的設(shè)計 16 6.2 導套的設(shè)計 17 7 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 18 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 20 8.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 20 9 模具的裝配 21 10注射機的校核 23 10.1 注射量的校核 23 10.2 鎖模力的校核 23 10.3 模具合模高度的校核 24 10.4 模具開模行程的校核..............................................................24 參考文獻 25 緒論 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標志。模具在電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)”。 模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是工業(yè)化國家實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復雜程度是其他任何制造方法所不及的。換句話說，沒有高水平的模具就不會有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。模具業(yè)是否強盛也反映出一個國家工業(yè)的強弱。 塑料制品和注射成形在模具業(yè)的重要地位 塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機、汽車、電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應用極其廣泛。 注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 塑料注射成形工藝的最大特點是復制，能夠復制出所需任意數(shù)量的可直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。雖然在設(shè)備上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常大，實屬一種經(jīng)濟快捷的生產(chǎn)方式，因此得到廣泛的應用和快速的發(fā)展。 模具在我國的發(fā)展歷程 過去在我國工業(yè)中，模具長期未受到重視。改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表、汽車等行業(yè)進入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有了一定的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領(lǐng)域的應用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關(guān)系越來越緊密，如我們使用的電腦、手機、汽車等產(chǎn)品都要依靠模具。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。 我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，取得了巨大進步，但是我們也要清醒地看到，我國模具工業(yè)總體水平比工業(yè)發(fā)達國家要落后很多，這與我國制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大；我們的企業(yè)技術(shù)裝備還比較落后，勞動生產(chǎn)率也較低；模具生產(chǎn)專業(yè)化、商品化、標準化程度也不夠高；模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術(shù)含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進口，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等?？梢姡覈＞吖I(yè)的發(fā)展任重而道遠。 前景展望 我國進入實施國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的第十一個五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進入一個關(guān)鍵時期。在這一時期，模具行業(yè)的主要任務是，在黨中央關(guān)于把我國建設(shè)成為創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略思想指引下，進一步推進改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國模具工業(yè)在整體上再上一個新臺階。不斷提升模具制造水平，振興我國裝備制造業(yè)，為實現(xiàn)把我國建設(shè)成為制造業(yè)強國的宏偉目標而奮斗。 1 塑料制件的分析 1.1 成型塑料件的工藝性分析 通過對塑件外部造型、工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計、對塑件進行計算仿真和生產(chǎn)驗證，也通過對分模線、塑件的壁厚、圓角、塑件的尺寸精度、脫模斜度進行了綜合的考慮，工件的尺寸和形狀如下圖: 圖1-1 塑件圖 從塑件厚來看，總的來講塑件壁厚變化比較均勻，有利于零件成型。 脫模斜度分析 當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設(shè)脫模斜度。 ①斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度，在模具上稱為脫模斜度。 ②脫模斜度選取:取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30′～1 塑件脫模斜度的選取應遵循以下原則： 1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應取偏大值，反之取偏小值。 2 塑件結(jié)構(gòu)比較復雜，脫模阻力就比較大，應選用較大的脫模斜度。 3 當塑件高度不大（一般小于2mm）時，可以不設(shè)斜度；對型芯長或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。 4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些，有時也根據(jù)塑件的預留位置（留于凹?；蛲鼓Ｉ希﹣泶_定制件內(nèi)外表面的斜度。 5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應取小一些。 6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般，本設(shè)計中采用30′的脫模斜度。 表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等癡點外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低1~2級，塑料制件的表面粗糙度Ra值一般為1.6~0.2um，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，應隨時給以拋光復原。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關(guān)。一般，型腔表面粗糙度要求達到0.2~0.4mm。 1.2 成型塑件的材料分析 ABS塑膠原料樹脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫）是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料結(jié)構(gòu) ABS的主要性能指標如以下表所示： 表2-1 性能 典型值 密度g/cm3 1.05 收縮率% 0.4-0.7 熔點℃ 212 彎曲強度，Mpa 80-90 拉伸強度，Mpa 45-50 拉伸彈性模量，Gpa 3.3 硬度 14-17HBS 表2-2 ABS的注射成型工藝參數(shù) 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速r/min 30-60 料筒后段溫度/℃ 180-200 料筒中段溫度/℃ 210-230 料筒前段溫度/℃ 200-210 噴嘴溫度/℃ 180-190 模具溫度/℃ 50-70 注射壓力/Mpa 70-90 注塑時間/s 3-5 冷卻時間/s 15-30 2. 塑件成型的基本過程 注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經(jīng)過加熱溶化使之成為高粘度的流體-----熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過噴嘴以較高的壓力（約20~85mpa），溶入模具的型腔中經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 a 塑化過程 現(xiàn)代式的注射機基本上采取螺桿式的塑化設(shè)備，塑料原粒（稱為物料）自從送料斗以定容方式送入料筒，通過料筒外的點加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進來完成的。 b 充模過程 熔體自注射機的噴嘴噴出來后，進入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定壓力，使溶體的密度增加，充實型腔的每一個角落。 充模過程是注射成型的最主要的過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象左右塑件的質(zhì)量，因此充模過程的關(guān)鍵問題------澆注系統(tǒng)的設(shè)計就成為注射模具設(shè)計過程的重點，現(xiàn)代的設(shè)計方法已經(jīng)運用了計算機輔助設(shè)計以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計中疑難問題。 c 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即： 塑化——注射充模——固化成型 加熱——理論上絕熱——散熱 熱交換效果的好壞決定了塑件的質(zhì)量，模具設(shè)計時，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代設(shè)計方法中也采用了計算機輔助設(shè)計來解決問題。 d 脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個動作由脫模機構(gòu)來完成。不合理的脫模機構(gòu)對塑件的質(zhì)量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構(gòu)的設(shè)計也是注射模具設(shè)計的一個主要環(huán)節(jié)，由于標準化的推廣，許多標準化的脫模機構(gòu)零部件也有商品供應。 由a至d形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件 3 注塑設(shè)備的選擇 3.1估算塑件體積質(zhì)量 建模，三維零件設(shè)計 利用UG軟件,進行三維建模，并可直接通過軟件進行測量V=9721.83mm 3.2 注塑機的選擇 注射機的類型和規(guī)格很多，分類方法各異，按結(jié)構(gòu)型式可分為立式、臥式、直角式三類，國產(chǎn)臥式注射機已經(jīng)標準化和系列化。這三類不同結(jié)構(gòu)形式的注射成型機各特點如下： 立式注射機的注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，這種注射成型機主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模） 安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出以后不能靠重力下落。需人工取出，有礙于全自動操作，但附加機械手取產(chǎn)品后，也可以實現(xiàn)全自動操作，此類注射機注射量一般均在125克以下。 臥式注射機是目前使用最廣、產(chǎn)量最大的注射成型機，其注射柱塞或螺桿與合模運動均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線上（或相互平行）。優(yōu)點是機體較低，容易操縱和加料，制件頂出模具后可自動墜落，故能實現(xiàn)全自動操作，機床重心較低安裝穩(wěn)妥，一般大中型注射機均采用這種形式。缺點是模具安裝比較麻煩嵌件放入模具有傾斜或落下的可能，機床占地面積較大。 直角式注射機的柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制適于單件生產(chǎn)者，中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲杠的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊振動較大。 一模四腔經(jīng)計算可得 實際注塑量V=49721.83mm≈39cm 根據(jù)以上計算《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表2-40選擇注射機XS-ZY-125螺桿式注射機，其參數(shù)如下： 額定注射量：125 螺桿直徑：42mm 注射壓力：150Mpa 鎖模力：900KN 模板行程：300mm 模具最大厚度：350mm 模具最小厚度：200mm 模板尺寸：450420mm 拉桿空間：260290mm 定位孔直徑：100mm 合模方式：液壓—機械 4. 成型零件有關(guān)尺寸的計算 該塑件的材料ABS是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得的收縮率為0.4~0.7%,故平均收縮率為0.55%。 模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的3/1~6/1，即δz=D1/3Δ，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”。 模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的6/1，對于大型塑件則取6以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因為脫模方向垂直，故磨損量δc=0。 模具在分型面上的合模間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般應小于是0.02~0.1mm。 相關(guān)計算具體如下： 4.1.1 凹模尺寸計算 對于塑件、、尺寸的凸模外形尺寸為 （4-1） 式中 —塑件外形最大尺寸； S—塑件平均收縮率，前面取0.55%； △—塑件的尺寸公差； δ—模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3～1/6，此處取1/3。 故 對于塑件尺寸的凹模深度尺寸 因為 （4-2） 式中 —塑件高度方向的最大尺寸。 故 4.2 型芯的徑向尺寸與深度 4.2.1 凸模尺寸的計算 對于塑件、尺寸的凸模外形尺寸： 因為 （4-3） 式中 —塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸。 —塑件高度方向的最大尺寸。 故 5.澆注系統(tǒng)的設(shè)計 5.0 分型面的選取 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等有關(guān)，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。 1、復合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應設(shè)在脫模方向最大的投影邊緣部位； 2、分型線不影響塑件外觀，即分型面應盡量不破壞塑件光滑的外表面； 3、確保塑件留在動模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面； 4、確保塑件質(zhì)量； 5、要你管盡量避免成型孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定?；瑝K； 6、滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定動模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；另外，分型面是曲面的，應加斜面鎖緊； 7、合理安排澆注系統(tǒng)特別是澆口位置，有利于開模； 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，位置如圖所示 圖5.0分型面 5.1澆口套的選用 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)，它是由主流道、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：它是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時使型腔的氣體能及時順利排出，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)計的一般原則：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流動特性。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)計應該有利于良好的排氣，澆注系統(tǒng)應能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。確保均勻進料。 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。 主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損，對材料要求較嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谂c定位圈設(shè)計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計，以便于拆卸更換。同時，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理。設(shè)計中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為50～55HRC，澆口套屬于標準件，在選夠澆口套時應注意：澆口套進料口直徑和球面坑半徑。因此，所選澆口套如圖所示： 圖5.1澆口套 5.3分流道的設(shè)計 1.分流道是脫澆板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設(shè)計中常采用梯形截面加工工藝性好。 2.分流道長度要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計成直的。 3.由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 5.4澆口設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應根據(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，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，，同時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。 設(shè)計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。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，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) 盡量縮短流動距離。 (2) 澆口應開設(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。 (7) 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。 (8) 澆口位置的選擇應注意塑件的外觀質(zhì)量。 澆口的形狀和尺寸對制品質(zhì)量影響很大，澆口在多情況下，系整個流道斷面尺寸最小的部分（除主流道型的澆口外），一般匯報口的斷面積與分流道的斷面積之比約為0.03～0.09。澆口臺階長1～1.5㎜左右．雖然澆口長度比分流道的長度短的多，但因為其斷面積甚小，澆口處的阻力與分流道相比，澆口的阻力仍然是主要的，故在加工澆口時，更應注意其尺寸的準確性。 然而，根據(jù)塑件的樣品圖、生產(chǎn)的批量等，采用一模2腔結(jié)構(gòu)。澆口采用側(cè)澆口 具體尺寸見總裝圖。 5.5澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。 5.6排氣的設(shè)計 排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設(shè)就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設(shè)，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內(nèi)的排氣是充分的。 適當?shù)亻_設(shè)排氣槽，可以大大降低注射壓力、注射時間、保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機器的能量消耗。其設(shè)計往往主要靠實踐經(jīng)驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。 5.7模架的選取 通過前面的設(shè)計及計算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。塑料注射模標準模架共有兩種，即GB/T 12556.1-12556.2—1990《塑料注射模中小型模架》和GB/T 12555.1-12555.15—1990 《塑料注射模大型模架》。兩種標準模架的區(qū)別主要在于適用范圍。中小型標準模架的模板尺寸BCL≤ 500 mmC900 mm,而大型模架的模板尺寸BCL為630 mmC630 mm-1250 mmC2000 mm。所以根據(jù)塑件的大小我只能選用小型模架，綜合考慮了塑件的結(jié)構(gòu)和大小結(jié)合標準模架，選用模架為DBT3035 GB/T 12555-2006 6 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 導向機構(gòu)主要包括導柱、導套，主要作用是在動模與定模合模時保證型芯和型腔的精確定位。導向零件應合理地均勻分別在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般采用2到4根導柱。在此設(shè)計中采用了4根導柱。 6.1導柱的設(shè)計 在對導柱結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮以下要求： （1）長度 導柱的長度必須比凸模端面要高出一些。以免導柱未導正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。在這里我設(shè)計的是把導柱裝在定模那邊。 （2）形狀 導柱的端部做成錐形或球形的先導部分，使導柱能順利進入導柱孔。 （3）材料 導柱應具有硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪摚═8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50-55。 （4）配合精度 導柱裝入模板多用七級精度過渡配合。 （5）光潔度 配合部分光潔度要求7級，此外，導柱的選擇還應跟椐模架來確定。 加工個導柱、導套孔時，應將定模板、推件板、動模板合在一起，一次性加工出來，以保證孔的同心度，然后再在定模板、動模板上加工沉頭孔。 6.2 導套的設(shè)計 1）分類 導套有直導套和帶頭導套，直導套結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合；帶頭導套結(jié)構(gòu)較復雜，用于精度較高的場合，導套的固定孔便于與導柱的固定孔同時加工。也可以直接在模板上開設(shè)導向孔，而不用獨立的導套，這種形式的孔加工簡單，適用于生產(chǎn)批量小，精度要求不高的模具。在設(shè)計中兩種導套都有用到。 （2）形狀 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒圓角，導柱孔最好打通，否則導柱進入未打通的導柱孔時，孔內(nèi)空氣無法逸出而產(chǎn)生壓力，給導柱的進入造成阻力。 （3）長度 導套的長度應根據(jù)模板的厚度確定，其長度一般比板厚少2-3mm （4）材料 可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導柱或?qū)桌?。導套的選擇應根據(jù)模板的厚度來確定，材料為T8A, 硬到HRC50～55,或采用20 鋼滲碳0.5～0.8厚，淬硬到HRC56～60。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。 （5）導套的選擇 導套的選擇應根據(jù)模板的厚度和以上各個因素來確定，本設(shè)計在脫澆道板、定模板和動模板以及頂針板上各設(shè)置一套導套，典型的導套可分為直導套合帶頭導套，直導套結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合，帶頭導套結(jié)構(gòu)較復雜，用于精度較高的場合。 7、脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1.要求在開模過程中塑件留在動模一側(cè)，以便推出機構(gòu)盡量設(shè)在動模一側(cè)，從 而簡化模具結(jié)構(gòu)。 2.正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。 3.推出位置應盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。 4.推出機構(gòu)應結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠動靈活，制造及維修方便。 5.推桿設(shè)計 推桿的形狀如圖7-1所示 6.推桿的位置和布局 1.應設(shè)在脫模阻力大的部位，均勻布置。 2.應保證塑件被推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時，則均勻布置；若某個部位脫模阻力特大，則該處應增加推數(shù)目。 3.推桿應盡可能設(shè)在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結(jié)構(gòu)特殊，需要推在薄壁處時，可采用盤狀推桿以增大接觸面積。 4.推桿的設(shè)置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側(cè)壁㎜ 當推桿設(shè)置在型芯內(nèi)部推在塑件內(nèi)部時，推桿孔距型芯側(cè)壁㎜，塑件上不允許有推桿痕跡時，可在塑件外側(cè)設(shè)置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽內(nèi)的凝料上而帶塑件。 7.3 推件板設(shè)計的要點 1.推件板與型芯應呈3~10的推面配合，以減少遠動摩擦，并起輔助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側(cè)壁之間應有0.20~0.25mm的間隙，以防止兩者間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產(chǎn)生塑料溢料為準，塑料的最大溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.8~0.4μm。 2.推件板可用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45鋼制造，對要求比較高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到53~55HRC，有時也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長壽命。 3.當用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類塑件時，應在型芯上增設(shè)一個進氣裝置，以避免塑件脫模時在型芯與塑件間形成真空。 4.推件板復位后，在推板與動模座板間應留有為保護模具的2~3mm空隙。 8、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 8.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時發(fā)生變形，縮短成型周期及提高塑件質(zhì)量。一般在型腔，型芯等部位設(shè)置合理的冷卻水路，通過調(diào)節(jié)冷卻水流量和流速來控制模溫。 冷卻水孔開孔的原則： （1）冷卻水孔的數(shù)量應盡可能的多，直徑應盡量大； （2） 每個冷卻水孔至型腔表面的距離應相等，一般保持在0~15mm范圍內(nèi)，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率低。水孔直徑一般保持在8~12mm。 （3）水孔通過鑲塊時，防止鑲套管等漏水。 （4）冷卻管路一般不宜設(shè)在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件的強度。 （5）水管接頭應設(shè)在不影響操作的一側(cè) 9、模具的裝配 裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質(zhì)量、壽命和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術(shù)要求和相互間的關(guān)系，將合格零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應控制在合理的范圍內(nèi)，模具的裝配精度包括相關(guān)零件的位置精度，相關(guān)的運動精度，配合精度及接觸只有當各精度要求得到保證，才能使模具的要求得到保證。 塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺定模，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導柱和導套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模內(nèi)，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導柱和導套孔，最后安裝動模和定模上的其它零件，另一種是已有導柱導套塑料模架的。 澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為0.05——0.15毫米，因為該處受噴嘴壓力的影響，在注射時會發(fā)生變形，有時在試模中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在分模面上澆口套周圍出現(xiàn)塑料飛邊，就是由于沒有間隙的原因。為了有效的防止飛邊，可以接近塑件的有相對位移的面上銼一個三角形的槽，由于空氣的力的緣故可以更好的防止飛邊。 9.1 模具的裝配順序 1.確定裝配基準； 2.裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈； 3.調(diào)整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產(chǎn)生飛邊； 4.在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調(diào)整時檢查； 5.組裝導向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象； 6.組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動作靈活緊固所連接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統(tǒng)中； 7.試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。 1)模具預熱 模具預熱的方法，采用外部加熱法，將鑄鋁加熱板安裝在模具外部，從外部向內(nèi)進行加熱，這種方法加熱快，但損耗量大。 2)筒和噴嘴的加熱 根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱，與模具同時進行。 3)工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整 根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)初選溫度，壓力，時間參數(shù)，調(diào)整工藝參數(shù)時按壓力，時間，溫度這樣的先后順序變動。 4)注塑 在料筒中的塑料和模具達到預熱溫度時，就可以進行試注塑，觀察注塑塑件的質(zhì)量缺陷，分析導致缺陷的原因，調(diào)整工藝參數(shù)和其他技術(shù)參數(shù)，直至達到最佳狀態(tài)。 8.模具的維護 模具優(yōu)化設(shè)計的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用，只須更換個別已損壞的零件，不會導致用過程中，會出現(xiàn)正常的磨損或不正常的磨損。不正常的損壞絕大多數(shù)是由于操作不當所致模具的徹底報廢。 最后檢查各種配件、附件待零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過程中應嚴防零件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動軸承允許采用機油進行熱裝，油的溫度不得超過1000C。 9.2 開模過程分析 注塑機推動推桿墊板兼頂管墊板使動定模分開，在導柱導向的情況下，動定模順利分型，同時拉料桿拉斷澆口，使塑件在推板和頂管的作用下順利脫出。閉合時，同樣在導柱和導套的導向作用下通過頂柱使頂桿先于型腔復位。以免頂桿碰到型腔，損壞模具。 10、注射機的校核 10.1 注射量的校核 根據(jù)《模具設(shè)計與制造簡明手冊》可知：塑件的體積應小于注射機的注射容量，其公式按下式校核： 0.8=0.8125=100 式中：——塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和 ——注射機的注射量（） 0.8——最大注射量的利用系數(shù) 經(jīng)估計算得：V=21.49721.83mm≈21.22cm 所以=9721.83mm<100故合格 10.2 鎖模力的校核 鎖模力的校核公式為 F-注射機的額定鎖模力，kN; A-制件和流道在分型面上的投影面積之和， -型腔的平均壓力， K-安全系數(shù)，通常取K=1.1-1.2 將數(shù)據(jù)代入公式得： F=900kN 滿足要求。 10.3 模具合模高度的校核 實際使用的模具厚度與注塑機所允許的安裝最大模具厚度和最小模具厚度之間要滿足以下條件：，在設(shè)計中模具的厚度Hm=290mm，而所選注射機所允許安裝的最大模具厚度300mm，最小模具厚度100，所以完全符合要求。 10.4 模具開模行程的校核 XS-ZY-125型塑料注塑機的最大開模行程為S=260mm，為了使塑件成型后順利脫模，確定該模具的開模行程S應滿足下式要求： mm=25+45+50+mm=130mm 故開模行程滿足要求。 參考文獻 [1]陸勁昆編著.UG NX注塑模具設(shè)計[M].北京：北京大學出版社.2002 [2]王群主編著.塑料模具設(shè)計指導[M].北京：國防工業(yè)出版社.2006 [3]康亞鵬主編.UG Mold Wizard模具設(shè)計基礎(chǔ)教程[M].北京：人民郵電出版社，2003 [4]王群主編著.UG NX8.0注塑模具設(shè)計實例教程[M].北京：機械工業(yè)出版社出版.2006 [5]朱英彪主編.UG NX8三維建模精彩實例導航[M].北京：機械工業(yè)出版社出版.2006 [6]黨根茂編著.模具設(shè)計與制造[M].西安：西安電子科學出版社.2001 [7]袁海東編著.塑料模具設(shè)計與制造教程[M].北京：北京希望電子出版社.2000 [8]劉昌祺主編.塑料模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社出版.2001 [9]徐煒炯主編.模具設(shè)計[M].北京：中國輕工業(yè)出版社. 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