0535-安全帽注塑模具設(shè)計(jì)及模腔三維造型CADCAM【優(yōu)秀含9張CAD圖】,優(yōu)秀含9張CAD圖,安全帽,注塑,模具設(shè)計(jì),三維,造型,cadcam,優(yōu)秀,優(yōu)良,cad 目 錄 目 錄 .１ 中文摘要 .2 Abstract.3 第 1 章 緒論 .4 第 2 章 零件材料的選擇及材料性能分析 .4 2.1 塑料制品的設(shè)計(jì)依據(jù)及選材依據(jù) 4 2.2 塑件體積估算 5 2.3 塑件質(zhì)量計(jì)算 5 第 3 章 注射機(jī)的選用及校核 .5 3.1 注射機(jī)的選用 5 3.1.1 按生產(chǎn)率 5 3.1.2 按成型條件 5 3.1.3 按制品體積 5 3.2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 6 3.2.1 注射壓力的校核 6 3.2.2 鎖模力的校核 6 3.2.3 模具閉合厚度的校核 6 3.2.4 開模行程校核 7 第 4 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .7 4.1 按制品特點(diǎn)選擇澆注形式 7 4.2 澆口套的設(shè)計(jì) 8 4.3 定位圈的設(shè)計(jì) 8 第 5 章 成型零件的設(shè)計(jì) .8 5.1 型腔數(shù)的確定 8 5.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 5.2.1 凹模（型腔）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 5.2.2 凸模（型芯）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 5.3 分型面的確定 9 5.3.1 確保塑件表面要求 9 5.3.2 考慮鎖模力 9 5.3.3 考慮模板間 9 5.3.4 便于排溢. .9 5.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算 9 5.4.1 型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算. .9 5.4.2 型腔深度尺寸的計(jì)算（凹模深度計(jì)算）. .10 5.4.3 型芯徑向尺寸的計(jì)算（凸模徑向尺寸）. .10 5.4.4 型芯高度尺寸的計(jì)算. .10 5.5 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 11 5.5.1 側(cè)壁的理論寬度計(jì)算. .11 5.5.1.1 按剛度計(jì)算. .11 5.5.1.2 按強(qiáng)度計(jì)算. .12 5.5.2 型腔的理論底部厚度計(jì)算. .12 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ２ 5.5.2.1 按剛度計(jì)算. .12 5.5.2.2 按強(qiáng)度計(jì)算. .12 5.6 模板設(shè)計(jì) 12 第 6 章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .13 6.1 導(dǎo)柱直徑的計(jì)算及選用 .13 6.2 導(dǎo)套的選用 .14 第 7 章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .15 7.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 15 7.2 頂桿布置形式 15 7.3 脫模力的計(jì)算 15 7.4 推桿長度計(jì)算 16 7.5 推桿強(qiáng)度計(jì)算與應(yīng)力校核 16 7.5.1 圓形推桿直徑 .16 7.5.2 推桿應(yīng)力校核 .16 7.6 推板厚度計(jì)算 17 第 8 章 排溢、引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .17 8.1 排溢設(shè)計(jì) 17 8.2 引氣設(shè)計(jì) 17 第 9 章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .17 9.1 冷卻通道的理論計(jì)算 18 9.1.1 熱量計(jì)算 18 9.1.2 冷卻水量和管徑的計(jì)算 18 第 10 章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .19 10.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選用 .19 10.2 抽心距的計(jì)算 .19 10.3 抽芯機(jī)構(gòu)各尺寸的確定 .19 10.4 抽芯力及抽芯所需開模力的計(jì)算 .20 10.4.1 抽芯力的計(jì)算 20 10.4.2 抽芯所需開模力的計(jì)算 .20 10.5 型芯結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)及其它部件選材 .20 第 11 章 模架選擇 .21 第 12 章 模腔三維造型 CAD/CAM .21 12.1 構(gòu)建零件實(shí)體造型 21 12.2 模腔分模 21 12.3 模腔模擬加工 22 12.3.1 零件的粗加工 . 22 12.3.2 零件的精加工 . 22 12.4 生成 NC 文件 22 鳴 謝 .23 參考文獻(xiàn) .24 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ３ 中英文摘要 本文主要講述了安全帽注塑模的設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括制品材料的選擇及材料性能的分析、注射 機(jī)的選用、澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等部分。除此之外，還包括模具 型腔的 CAD/CAM 部分，并利用先進(jìn)軟件將其加工部分直接生成 NC 文件。本文強(qiáng)調(diào)利用現(xiàn)代 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)，運(yùn)用了 Pro/E、CAXA 等國內(nèi)外著名軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。既保證了產(chǎn) 品的質(zhì)量，還大大地提高了制造生產(chǎn)率，縮短了產(chǎn)品更新的周期。 關(guān)鍵詞：安全帽；注塑模；CAD/CAM。 Abstract This text mainly narrates the design of injection mould for a safety helmet, including the selection of product material and its property analysis, the selection of injection machine, the design of feed system, shaping part, cooling system and core pulling, etc. Besides this, it also covers the CAD/CAM for the mold cavity, and generating G-Code instructions for CNC machine by the advanced software. In this text, the author emphasizes the use of modern computer assisted design and manufacturing technology, and apply some famous software, such as Pro/E, CAXA, to design. Through this, it not only guarantees the performance, but also raises working efficiency greatly and shortens the production cycle. Key Words: safety helmet; injection mould; CAD/CAM. 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ４ 專業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué)號(hào)：071014130 姓名：吳曦陽 指導(dǎo)老師：秦立慶 第 1 章 緒論 這是一篇關(guān)于安全帽注塑模具設(shè)計(jì)及模腔三維造型 CAD/CAM 的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料注射模已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段之一，且發(fā)展成為 最有前景的模具之一。實(shí)際上，塑料制品是目標(biāo)，塑料注射模是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一種手段，所以不 能“孤立地為模具而只考慮模具” ，應(yīng)從系統(tǒng)工程角度出發(fā)，把塑料注射模作為塑料注射成型加 工系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，這樣在設(shè)計(jì)與制造塑料注射模時(shí)，就應(yīng)把這個(gè)系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)作為塑 料注射模設(shè)計(jì)與制造的考慮因素。本文從零件出發(fā)，詳細(xì)講述了模具設(shè)計(jì)各部分，直到模腔三 維造型的仿真加工完成這整一個(gè)過程。 第 2 章 零件材料的選擇及材料性能分析 2.1 塑料制品的設(shè)計(jì)依據(jù)及選材依據(jù) ]1[ 安全帽、安全帶、防護(hù)網(wǎng)，被稱為施工安全防護(hù)的“三寶” 。建筑工地的環(huán)境比較復(fù)雜，漏 洞比較多，佩戴安全帽，可以防止落物，又可以防止碰撞。很多事故案例表明，關(guān)鍵時(shí)候安全 帽會(huì)發(fā)揮很大的作用。因此對(duì)安全帽的性能要求就很明確：硬度高,不破損,不擦傷。其使用要求 也較高：不僅漂亮瀟灑、造型美觀，而且完全符合國標(biāo) GB2811-89 要求。經(jīng)過+50℃～-10℃， 高低溫及淋水處理后，沖擊吸收性能，耐穿透性能，剛性強(qiáng)度，電絕緣性能，均能達(dá)到或超過 安全使用要求。 本設(shè)計(jì)帽殼采用昂貴的日本進(jìn)口超高抗沖 ABS 工程塑料，彈性好，強(qiáng)度高，安全性能特好。 加寬帽沿加強(qiáng)肋，使帽殼整體更堅(jiān)固。帽殼前后還有透氣孔，佩戴起來通風(fēng)，使人感覺舒適。 ABS（Acrylonitrile/butadiene/styrene compolymer）即為在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁 二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優(yōu)越的使用性能 和工藝特性。其流動(dòng)性中等，隨溫度變化較大：料溫高則流動(dòng)性增大。所以成型時(shí)宜調(diào)節(jié)溫度 來控制流動(dòng)性。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動(dòng)性，選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時(shí)也可控制料溫、 模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)成型需要。其具體的成型條件如下表 1 所示： 表 1：ABS 塑料成型條件 適用 注射機(jī) 類型 密度 (g/cm )3 注射 壓力 (MPa) 螺桿 轉(zhuǎn)速 (r/min) 計(jì)算收 縮率 (%) 模具溫 度 (0C) 預(yù)熱 吸水率 24h (%) 拉伸屈 服強(qiáng)度 (MPa) 抗拉屈 服強(qiáng)度 (MPa) 噴嘴 溫度 (0C) 溫度 0C 時(shí)間 /h 螺桿 柱塞式 均可 1.03～1. 07 60～ 100 30 0.3～0. 8 50～80 80～8 5 2～3 0.3 1800 50 170～ 180 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ５ 2.2 塑件體積估算 按制品尺寸要求在 “CAXA 制造工程師”軟件畫出零件實(shí)體，然后點(diǎn)擊 “工具”→“查 詢”→“零件屬性”即可得出制品所需的塑件體積為 297285.996 。3m 2.3 塑件質(zhì)量計(jì)算 ABS 的密度為 1.03～1.07 g/cm 取 =1.05 g/cm3?3 塑件質(zhì)量 M= V=1.05 g/cm 297285.996 cm =311.85 g??10? 第 3 章 注塑機(jī)的選用 3.1 注射機(jī)類型的選擇 ]1[ 3.1.1 從生產(chǎn)率考慮 依本產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)（大批量生產(chǎn)） ，為提高生產(chǎn)率，擬選用臥式注射機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)如下： 開模后塑件按自重落下，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作； 螺桿式注射裝置塑化能力大、均勻，注射壓力可達(dá) 7000——8000 ，壓力損失小，塑2cmN 件內(nèi)壓力、定向性小，減少變形和開裂傾向。 3.1.2 從制品材料的成型條件 從制品材料的成型條件知其適用注射機(jī)類型為螺桿式或柱塞式均可。柱塞式注射機(jī)結(jié)構(gòu)簡 單，使用方便，通過料筒和活塞達(dá)到塑化與注射兩個(gè)基本作用。但控制溫度和壓力比較困難。 螺桿式注射成型機(jī)由一個(gè)螺桿和一個(gè)料筒組成。塑料依靠螺桿在料筒內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)而加熱塑化，提 高了注射成型質(zhì)量，并可增大注射量，擴(kuò)大了注射成型塑料的范圍。因此得到了廣泛的應(yīng)用。 3.1.3 由制品體積計(jì)算注射機(jī)的最大注射量 設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)使成型制品每次所需注射量總量 小于注射機(jī)的最大注射量 。即件V注V件 ?%80注 式中： —塑件與澆注系統(tǒng)的體積（ ） ；件V3cm —注射機(jī)的注射量（ ） ；注 —最大注射容量的利用系數(shù)。%80 而由上知 為 297285.996 （合 297.3 ，所以可得：件 3)3c /注V?件 %80 通過計(jì)算可得： 371.6 。注 3cm 綜上所述，只能選擇螺桿式注射機(jī)（ 60 ） 。結(jié)合本國國情，初選國產(chǎn) XS-ZY-注 ? 1000 型臥式注射機(jī)。該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 2 所示： 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ６ 表 2：XS-ZY-1000 型臥式注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 最大理論 注射量（ ）3cm注射方式 最大 開模 行程 注射速 率 （g/s） 最大模 具厚度 （ m ） 螺桿直 徑 （ ） 最小模具 厚度 （ m ） 注射壓 力 （Mpa ） 鎖模力 （KN ） 模具定 位孔直 徑 （mm ） 噴嘴球 半徑 （ m ） 1000 螺桿 式 700 70 700 70 300 10800 4500 150 18 3.2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 3.2.1 注射壓力的校核 塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小開或等于注射機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核 成p?注 式中 —塑件成型所需的注射壓力（Mpa）成 —所選注射機(jī)的額定注射壓力（Mpa）注 已知 =60～100(Mpa); =10800（Mpa）成p注 所以滿足 成p?注 3.2.2 鎖模力的校核 模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核： （ ）10AkpC?FkN 式中 ——安全系數(shù)，常取 =1.1～1.2，這里取值 1.1; ——熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力（ 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，型腔內(nèi)Cp )MPa 平均壓力 常取 20～40 。這里取 30 ；CpMPaPa A——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（ cm ） ；2 —注射機(jī)額定鎖模力。 F 已知 A b?? 式中 a——橢圓長半軸，取 140mm; b——橢圓短半軸，取 130mm， 所以 A = 即：),(12.573014. m?? F )(84.6. kN? 所選注射機(jī)的鎖模力 F=4500 1886.84 ,所以所選注射機(jī)滿足鎖模力要求。kNk 3.2.3 模具閉合厚度的校核 模具閉合時(shí)的厚度在注射機(jī)，動(dòng)、定模板的最在閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ７ 下式校核： minH?max 式中 ——注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）in ——模具閉合厚度（mm） ——注射機(jī)允許的最大模具厚度(mm)ax 已知 = 300 mm， =700 mm，minHm 初步可設(shè) =H其 他動(dòng)推 桿 行 程定 hh?? 式中 ——定模的高度，比制品高度高，初取為 200mm；定h ——推桿行程，比制品高度略高，初取為 170mm；推 桿 行 程 ——?jiǎng)幽２话ㄖ破沸颓徊课坏母叨?，初取?40；動(dòng) ——其他厚度包括動(dòng)定模板厚度、支承板厚度等，取為其 他 200mm。 代入上述數(shù)據(jù)可得： =200+170+40+200=610(mm)mH 所以模具閉合時(shí)的厚度能滿足要求，即： =300 =610 =700（mm）in?ax 3.2.4 開模行程校核 ：［《 3 ～5L21（??）） （ m0 式中 ――脫模距離（ ） ，這里為 ＝157.5 ；1 1H ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（ ） ，這里為 ＝190 ；2H2Hm ――注射機(jī)開模行程（即移動(dòng)模板行程） （ ） 。 已知所選注射機(jī)最大開模行程 =700 ,故而可知 157.5+190+5.5＝353（ ）,能滿足要求。?L 液壓－機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定。而與模具厚度無 關(guān)。 第 4 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和制品的 質(zhì)量，是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分。其作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去且 把壓力充分地傳遞到各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的制品。 4.1 按制品特點(diǎn)選擇澆注形式 安全帽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是大而深的殼體零件。為此擬定直接澆口類型。直接澆口是直接和主流 道連接，由主流道直接進(jìn)料。由于澆口尺寸大，熔體壓力損失小，流動(dòng)阻力小，進(jìn)料快，容易 成型，適用于任何塑料。因流程短，壓力傳遞好，熔體從上端流向分型面（底端） ，有利于排氣 和消除熔接痕。 由直澆口的特點(diǎn)（加工薄壁塑件時(shí)，澆品根部的直徑最多等于塑件壁厚的兩倍）確定澆品 根部直徑為 m5?。 主流道的一端常設(shè)計(jì)成帶凸臺(tái)的圓盤，其高度為 5～10mm ，這里定為 8mm，并與注射機(jī)固 定模板的定位孔間隙配合。襯套的球形凹坑嘗試常取 3～5mm ，這里取 4mm。半錐角 ～?1?? 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ８ ，這里取 。主流道大端處應(yīng)呈圓角，其半徑常取 ～ ，這里取 2mm。?3?2 1?rm3 已知注射機(jī)相關(guān)參數(shù)如下：注射機(jī)固定模板的定位孔半徑 R=75mm,機(jī)床噴嘴孔徑 ，噴嘴圓弧半徑 ，那么澆口套主要尺寸可計(jì)算得：,1mD??mR18? ～ , ～(2?R9) 5.0(2?D 。如附圖 1 所示。5.3) 在保證塑件成型良好的前提下，主流道的長度 L 盡量短，否則將會(huì)使主流道凝料增多，塑料耗量 大，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射 成型通常主流道長度 L 可小于或等于 60mm。 4.2 澆口套的設(shè)計(jì) 由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞， 所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流 附圖 1 道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如 T8A 等）單獨(dú)加工和熱處理（硬度為 53～57HRC） ，或用 45，50，55 等鋼表面淬火（ 55HRC） 。其主要作用是：? 第一,使模具安裝時(shí)進(jìn)入定位孔方便而在注塑機(jī)很好地定位，與注塑機(jī)噴嘴孔吻合，并能經(jīng) 受塑料的反壓力，不致被推出模具； 第二,作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地到達(dá)型 腔，在注射過程中不應(yīng)有塑料溢出，同時(shí)保證主流道凝料脫出方便。 4.3 定位圈的設(shè)計(jì) 其直徑 D 為與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔走私確定。直徑 D 一 般比注射機(jī)定位孔直徑小 0.1～ 以便于安裝。定位圈一般采用 45 或 Q235 鋼。用兩個(gè)以m3.0 上的 M6-M8 的內(nèi)六角螺釘固定在模板上。 第 5 章 成型零件的設(shè)計(jì) 5.1 型腔數(shù)的確定 根據(jù)制件的幾何形狀、材料、注射類型及生產(chǎn)批量通過經(jīng)驗(yàn)圖確定型腔數(shù)為單腔；為避免 出現(xiàn)飛邊，要求注射壓力以及鎖模力作用在主流道中心。 5.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.2.1 凹模（型腔）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成形塑件外形的主要部件，結(jié)構(gòu)隨塑件的形狀和模具的加工方法而變化。本設(shè)計(jì)中 的制品形狀比較簡單，宜設(shè)計(jì)成完全整體凹模，其特點(diǎn)是強(qiáng)度、剛度好，結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠， 不易變形，成型的塑件質(zhì)量較好。 5.2.2 凸模（型芯）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模是成型塑件內(nèi)形的成型零件，型芯是成型塑件上孔的成型零件，兩者并無嚴(yán)格的區(qū)別。 分析制品的形狀特點(diǎn)：四周均布有 4 個(gè)方孔，兩側(cè)有 48 個(gè)小孔。故而應(yīng)設(shè)計(jì)成完全整體式凸模 +局部鑲拼嵌入，即在大凸模上又局部鑲拼嵌入了小凸模。48 個(gè)小孔的型芯與模板的連接方式見 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ９ 下圖示。 5.3 分型面的確定 從制品的形狀出發(fā)，確定分型面主要從以下四個(gè)方 面進(jìn)行考慮： 5.3.1 確保塑件表面要求：分型面應(yīng)盡可能選擇在不 影響塑件外觀的部位以及塑件外觀的要求，而且分型面 處所產(chǎn)生的飛邊應(yīng)容易修整加工。 5.3.2 考慮鎖模力：盡可能減少塑件在分型面上的投 影面積。模具的分型面尺寸在保證一定的型腔不溢料邊 距的情況下，應(yīng)盡可能減小分荊需接觸面積，從而可以 增加分型面的接觸應(yīng)力，防止溢料，并簡化分型面的加 工。 5.3.3 考慮模板間距：該塑件的高度為 160mm，而底 附圖 2 面橢圓尺寸為 280mm 260mm。故選擇高度方向可將模板間距減小到最小。? 5.3.4 便于排溢：為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合。 綜上四點(diǎn)，根據(jù)制品的形狀，應(yīng)選用單分型面，以制品的最大端面作為分型面。如附圖 2 所示。 5.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算 制品尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸要求與型腔、型芯的工作尺寸的計(jì)算有很大的關(guān)系。成型零件 工作尺寸的計(jì)算有很多，這里以塑件平均收縮率為基準(zhǔn)的計(jì)算方法計(jì)算成型零件的工作尺寸。 計(jì)算模具成型零件最基本的公式為： AQm?? 式中 ――模具成型零件在室溫（20 ） 時(shí)的尺寸（ ） ；mAC?m ――塑料制品在室溫時(shí)的尺寸（ ） ； ――塑料的平均收縮率，對(duì)于 ABS 為 0.5%～0.8%，這里取 0.6%Q 5.4.1 型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算 模具的開腔內(nèi)徑尺寸是由制品的外徑尺寸所決定。設(shè)制品的外徑名義尺寸為 D 是最大尺寸， 其公差為負(fù)偏差（如非應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換） 。制品的平均徑向尺寸?。―－ ?？紤]到收縮率，其收）2? 縮量為（D－ 。）2?Q 設(shè)型腔內(nèi)徑名義尺寸 為最小尺寸，其公差 為正偏差，則其平均值為 + ?？紤]MZ?MZ? 到型腔工作過程中最大磨損量 ，取平均值為 ，則有：C?2C 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １０ + ＝（D － +（D－ －M2Z?）?）2QC? 對(duì)于中小型制品，可取 ＝ ， ＝ ，代入上式，得：Z3C6 + ＝（D － +（D－ －M2??）2） 62C?? 對(duì)上式化簡可得： ＝D+D － －Q?43 因?yàn)?與其它各項(xiàng)相比很小，可略去，加上制造偏差，則得模具型腔內(nèi)徑計(jì)算公式為：2?Q ＝（D+D － ） （ ）MDZ??m 式中 ――型腔的內(nèi)徑尺寸（ ） ； D――制品的最大尺寸（ ） ； ――制品公差，這里取 ＝0.48 ；?? ――塑料的平均收縮率（%） ，這里取 ＝0.6%；QQ 3/4――系數(shù)，可隨制品精度變化。一般取 0.5～0.8 之間。若制品偏 差大則取小值 ，若制品偏差小則取大值。這里取 0.6； ――模具制造公差，一般?。?/6 ～1/4 ） 。這里取 0.2 。Z? m 由上式易得： 制品總長： ＝（280+280 －0.6 0.48） ＝281.4 （ ） ；MLD6.0?2.0?2.0? 橢圓短軸長： ＝（205+205 －0.6 0.48） ＝205.9 （ ） ； 橢圓長軸長： ＝（226+226 －0.6 0.48） ＝227.1 （ ） 。C%. 同理可得如下計(jì)算公式，推導(dǎo)過程從略。 5.4.2 型腔深度尺寸的計(jì)算（凹模深度計(jì)算） ZQh????)32H1M＝ （ 式中 ――型腔深度尺寸（ ） ；m ――制品高度最大尺寸（ ） 。1h 其余參數(shù)同上。 代入各數(shù)據(jù)可得： ＝（160+160 ）＝160.6 （ ） 。M2.0483%6.0???） 2.0?m 5.4.3 型芯徑向尺寸的計(jì)算（凸模徑向尺寸） （ ）ZQDd?)(1??? 式中 ――型芯外徑尺寸（ ） ；Mm ――制品內(nèi)徑最小尺寸（ ） 。1 代入各數(shù)據(jù)可得： 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １１ 橢圓短軸長： ＝（200+200 ＝201.5 （ ） ；MDd2.0486.%.0???） 2.0?m 橢圓短軸長： ＝（221+221 ＝222.6 （ ） 。C ） 5.4.4 型芯高度尺寸的計(jì)算 ZQHhM????)3(1 式中 ――型芯高度尺寸（ ） ；m ――制品深度最小尺寸（ ） 。1H 代入各數(shù)據(jù)可行： ＝（157.5+157.5 ＝158.8 （ ） 。Mh2.0483%6.0???） 2.0?m 5.5 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 塑料模在注射成型過程中，由于注射成型壓力很高，型腔內(nèi)部承受熔融塑料的巨大壓 力，這就要求型腔要有一定的強(qiáng)度和剛度，如果模具型腔的強(qiáng)度和剛度不足，則會(huì)造成模具的 變形和斷裂。 實(shí)踐證明，在型腔壁厚計(jì)算中，對(duì)于大尺寸型腔來說，剛度是主要矛盾，應(yīng)按剛度計(jì)算； 對(duì)于小尺寸型腔而言，因?yàn)樵诎l(fā)生大的彈性變形以前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過許用應(yīng)力，所以強(qiáng)度 是主要矛盾，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。但由于分界尺寸不明確，故只好剛度、強(qiáng)度均作計(jì)算值并取其大 值。 5.5.1 側(cè)壁的理論寬度計(jì)算 5.5.1.1 按剛度計(jì)算 ]7[ A 求系數(shù) c: C= 1lhf? 式中 c——系數(shù)； h——凹模型腔的深度（cm） ； ——凹模型腔的寬度（cm） ；1l 注：計(jì)算 c 時(shí)，先確定 h， 的值，然后單擊 h/ 文本框，再單擊 c 文本框自動(dòng)通過曲線1l 圖計(jì)算出系數(shù) c。 因?yàn)?h=15.75 cm, =22.6 cm。代入可求得 c=0.13151l B 求系數(shù) ? φ= 12lf? 式中 φ——系數(shù)； ——凹模型腔短邊長度（cm） ；2l ——凹模型腔長邊長度（cm） ；1 注：計(jì)算 φ 時(shí)，先確定 ， 的值，然后單擊 / 文本框，再單擊 φ 文本框自動(dòng)調(diào)用曲1l 2l1 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １２ 線圖計(jì)算出系數(shù) φ。 因?yàn)?=21.6cm; =22.6cm.。代入可求得 φ = 0.6053.2l1l C 求凹模側(cè)壁的理論寬度 b=h?3yEcph? 式中 b——凹模側(cè)壁的理論寬度（cm） ； h——凹模型腔的深度（cm） ； p——凹模型腔內(nèi)的熔體壓力（ MPa） ； y——凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量（cm） ； 一般塑件 y=0.005； 精密塑件 y≤塑件壁厚的成形收縮量； 尼龍塑件 y=0.0025～0.003； c——系數(shù) φ——系數(shù) E——鋼材的抗拉彈性模量，一般中碳鋼 E=2.1× MPa；510 預(yù)硬化塑料模具鋼 E=2.2× 510 因?yàn)?h=15.75cm,p=30MPa,y=0.005cm。代入可求得： b=7.14cm=71.4mm 5.5.1.2 按強(qiáng)度計(jì)算 ]2[ )12(??prbP? 式中 ——凹模型腔內(nèi)孔半徑，為 110mm；r ——材料許用應(yīng)力，為 320 ；P?Ma 其余參數(shù)同上。代入計(jì)算可得：b=12.03mm。所以應(yīng)取 71.4mm。 5.5.2 型腔的理論底部厚度計(jì)算 ]2[ 5.5.2.1 按剛度計(jì)算 341758.0PEprh?? 各參數(shù)同上。代入可得：h=41.25mm。 5.5.2.2 按強(qiáng)度計(jì)算 Pprh?432? 各參數(shù)同上。代入可得：h=29.17mm。所以應(yīng)取 h=41.25mm，但是由于型腔還有定模固定 板支承，故其不會(huì)懸空，因而可不必取這么厚尺寸，與定模固定板聯(lián)結(jié)總尺寸大于 41.25mm 即 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １３ 可。 5.6 模具鋼的選擇 5.6.1 選擇模具鋼的原則 5.6.1.1 塑件的生產(chǎn)批量 模具是高效率的生產(chǎn)工具。每一付模具的使用壽命，直接關(guān)系到制件的成本。而每一種產(chǎn) 品的預(yù)計(jì)產(chǎn)量，又因市場(chǎng)需求而定。 在考慮設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了每模的型腔婁之外，就要考慮其使用壽命。最理想的情況是當(dāng)模 具壽命終了時(shí)，該產(chǎn)品正好退出市場(chǎng)。但這實(shí)際很難推斷，因?yàn)槭袌?chǎng)需求是變化莫測(cè)的。 批量小，則對(duì)鋼材的要求可以低些；而批量大時(shí)，必須選擇優(yōu)質(zhì)鋼材，以延長使用壽命而 避免重復(fù)制做模具。 5.6.1.2 塑件的尺寸精度 塑件的尺寸精度，有 50%取決于模具。而模具的制造精度及耐磨損性能又決定制件的合格 率。對(duì)于要求高精度（SJ1372 —78 的 3、4 級(jí)精度）以及超高精度（SJ1372—78 的 1、2 級(jí)精度） 的塑件，既使產(chǎn)量極低，也應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼。 5.6.1.3 制件的復(fù)雜程度 制件越復(fù)雜，型腔的加工就越難，因而必須選用切削性能好的鋼材。制件復(fù)雜程度高，表 現(xiàn)在制件圖樣上的尺寸數(shù)目多，加工部位多。因而加工的應(yīng)力變形必須考慮。 5.6.1.4 制件的體積大小 制件越大，型腔的切削量也越大。用大吃刀量切削時(shí)，切削應(yīng)力也大。因而對(duì)于大制件的 模具最好選用易切鋼。制件小時(shí)，型腔體積小，所用的刀具（主要是銑刀）強(qiáng)度低，切削量很 小。選擇鋼材時(shí)應(yīng)選用質(zhì)地均勻，合金碳化物分布細(xì)而均稱的鋼材。小模具多先作預(yù)硬化處理 后加工，要考慮加工的可能性。 5.6.1.5 制件的光觀要求 塑件如為外觀裝飾件，則表面的質(zhì)量好壞能很大程度上影響產(chǎn)品的銷售，凡對(duì)塑件外觀有 嚴(yán)格要求的塑件，最好選用真空熔煉或電渣熔煉鋼，以達(dá)到最好的型腔拋光效果。 5.6.2 本設(shè)計(jì)模具鋼的選擇 基于上述各個(gè)原則并逐次考慮之，結(jié)合制件為大批量生產(chǎn)、塑件尺寸精度要求較高、制件 形狀相對(duì)簡單、體積較大以及制件要求外觀比較光滑等特點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)性、加工性等方面進(jìn)行綜 合考慮，本設(shè)計(jì)決定選用 3Cr2Mo(P20)模具鋼。 3Cr2Mo(P20)屬預(yù)硬化鋼，為我國引進(jìn)美國通用的塑料模具鋼，預(yù)硬化后硬度 HRC36～38。 用于中、小型熱塑性塑料注射模。真空熔煉的品種可以拋光成鏡面光澤。抗拉強(qiáng)度約為 1330 。2/mN 第 6 章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ]5[ 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)平方根有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng) 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １４ 模和定模的開合模導(dǎo)向以及脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。因生產(chǎn)批量大，采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的導(dǎo)向 類型。 導(dǎo)柱固定孔直徑與導(dǎo)套固定孔直徑相等，便于兩孔同時(shí)加工，確保同軸度，導(dǎo)柱采用帶儲(chǔ) 油槽階梯形，其帶油槽便于潤滑，使用壽命長。 6.1 導(dǎo)柱直徑的計(jì)算及選用 因?qū)е璩惺軇?dòng)模的重量，則其直徑應(yīng)先用下式進(jìn)行估算： 436??EWLd? 式中 ——每根導(dǎo)柱承受的模板重力（ ） ；N ——模板重心距導(dǎo)柱根部的距離（ ） ；Lm ——材料的彈性模量， 。而：MPa510.2? = 4Vg? 式中 ——模具鋼的的密度，對(duì)于合金鋼 = ；?3/9.7cg ——?jiǎng)幽５慕企w積（ ） ；3c ——重力加速度， 。而gkNg/8.9? =V32212134hrlhRr????? 其中 為上半球半徑，為 100mm, 、 分別為下半部分近似圓柱體底圓半徑和高，其值1r 分別為 106mm 和 60mm, 分別為動(dòng)模不參與成型部分長方體支承的長、寬和高，其值hl和21 分別為 560mm,430mm 和 40mm， 分別為動(dòng)模中空腔圓柱體的底圓半徑和高，其值分別為3r 20mm 和 132mm。代入以上各數(shù)據(jù)可得： =11605004 =11605.004cm ,則V3m3 = = =224.6（ ）W410 3??g?4109.8.6059.7??N 所以 =44.6( )45 30.1.23.??dm 由[1]表 5-3 選有肩導(dǎo)柱（ GB4169.5-84） ，其其主要參數(shù)如下：(單位： ) 0.1205.102.06.9201.1025. 8,,87,,63, ?????? ??? LsDd 材料為 20 鋼，滲碳 0.5～0.8mm 厚淬硬到 HRC56-60。 6.2 導(dǎo)套的選用 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １５ 附圖 3 附圖 4 由導(dǎo)柱的尺寸查標(biāo)準(zhǔn) GB4169.3-84，得導(dǎo)套的尺寸，選用帶頭導(dǎo)套 I 型， 其具體參數(shù)如下： (單位： )m 導(dǎo)套 1： 10,25,8,71,63,,50 0.01.02.0.9201.2. ???? ?????? LsDdd 導(dǎo)套 2： 38,46,,,,, .006.0.015.? 第 7 章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ]5[ 7.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 為提高生產(chǎn)率，本設(shè)計(jì)采用機(jī)動(dòng)脫模，即應(yīng)用注射機(jī)的液壓頂出裝置或機(jī)械頂出機(jī)構(gòu)，在 模具開模后，通過模具中的頂出機(jī)構(gòu)將塑件從模具中脫出。本脫模機(jī)構(gòu)采用異型頂桿、頂出固 定板和頂出板組成的頂出機(jī)構(gòu)。開模時(shí)，塑件滯留于動(dòng)模，模具開啟后使塑件及澆品凝料滯留 于帶有脫模裝置的動(dòng)模上，以便模具脫模裝置在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動(dòng)下完成脫模動(dòng)作。 7.2 頂桿布置形式 頂桿的頂出位置應(yīng)該設(shè)在脫模阻力大的部位。在型芯內(nèi)部設(shè)置頂桿時(shí)，應(yīng)盡量靠近側(cè)壁而 且要均勻分布。頂桿距離側(cè)壁一般為 3mm 以上。因塑件頂部有加強(qiáng)筋，故而應(yīng)在筋的底部增設(shè) 頂桿，以防止塑件局部產(chǎn)生裂紋。 頂桿與型芯頂桿孔的配合一般為 H8/h7,配合長度一般為頂桿直徑的（1.5～2）倍，但至少不 小于 15mm。 7.3 脫模力的計(jì)算 經(jīng)過注射機(jī)的高壓注射塑料在模具內(nèi)冷卻定型，此時(shí)塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是 開模后塑件脫出時(shí)所必須克服的，此外還有不通孔帶來的大氣壓力，塑料及型芯的粘附力，摩 擦力及機(jī)構(gòu)本身運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力。開始脫模時(shí)的瞬時(shí)阻力最大，脫模力的計(jì)算一般總 是計(jì)算初始脫模力。 由 t/D=2.5/226=1/90.41/20(塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比) ，所以應(yīng)按薄壁塑件來計(jì)算脫模力： 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １６ BKftLEQ10)1()tancos2??????? 式中 ——脫模力（ N） ； ——塑料的拉伸模量，為 2000 ；EMPa ——塑料成型的平均收縮率,為 0.6%；? ——塑件的壁厚,為 2.5m；t ——被包型芯的長度，為 157.5 ；L ——脫模斜度（ ?）,一般為 1～2 ?,這里取 1 ?；? f——塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)，為 0.3； ——塑料的泊松比，對(duì)于 ABS 為 0.35；? ——由 和 決定的無因次系數(shù)，約等于 1。Kf B——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（ ） ，當(dāng)塑件底部有通2m 孔時(shí)，10 視為零。這里 = 238401??? 所以可得： =11981.3QN 7.4 推桿長度計(jì)算 推桿總長度： 頂 固頂動(dòng) 墊凸桿 hShh???)()(21?? 式中 ——凸模的總高度，為 188 ；凸 m ——?jiǎng)幽|板的厚度，為 80 ；動(dòng) 墊 ——頂出行程，為 175 ；頂S ——頂桿固定板的厚度，為 20頂 固h1? ——富裕量，一般為（0.05～0.1） ，這里取 0.08 ; ——頂出行程富裕量，一般為 3～6 ，這里取 4 ，以免頂出2 板直接頂?shù)絼?dòng)模墊板。 代入上述各數(shù)據(jù)，可得推桿總長度： =467.08 ,取 468m。桿h 7.5 推桿強(qiáng)度計(jì)算與應(yīng)力校核 ]1[ 7.5.1 圓形推桿直徑 d)(6432cQRnld???? 式中 ——圓形推桿直徑（cm） ； ——推桿長度系數(shù) 0.7;?? ——推桿長度，為 46.8cm;l ——推桿數(shù)量,定為 4 根；n E——推桿材料的彈性模量（ ） ，鋼 = ；2/cmNE710.? 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １７ ——總脫模力，為 11981.3N。Q 代入各數(shù)據(jù)可得圓形推桿直徑： =0.64cm=6.4mm。d 因推桿比較長，應(yīng)適當(dāng)增大其直徑以提高其剛度。 由[1]表 5-10 選擇推桿尺寸（GB4169.1—84）如下（單位： ）：m0.205.02.013.2 468,7,,6???? ??LSD 因推桿需參與成型，故應(yīng)做成異型推桿，經(jīng)上述標(biāo)準(zhǔn)修補(bǔ)而成。 7.5.2 推桿應(yīng)力校核 sdnQ???24 式中 ?——推桿應(yīng)力（ ） ；/cmN s——推桿鋼材的屈服強(qiáng)度，對(duì)于 45 鋼， =32000 2/cmN。s 所以 = （ 2/c）,320.1043.982???s?? 能保證推桿的正常工作。 7.6 推板厚度計(jì)算 354.0EByQLH? 式中 H——推板厚度（cm） ； L——推桿間距，為 9.6cm； Q——總脫模力，為 11981.3N； E——鋼材的彈性模量，對(duì)于 45 鋼為 E=2.1×10 N/cm72 B——推板寬度，為 36cm； y——推板允許最大變形量，為 0.005cm。 代入以上各數(shù)據(jù)，可算得： H=7.615cm=76.15mm，取 80mm。 第 8 章 排溢、引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.1 排溢設(shè)計(jì) 模具型腔在塑料充填過程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低 分子揮發(fā)氣體尤其是在高速注射成型時(shí)，考慮排氣是很必要的。一般是在塑料充填的同時(shí)，必 須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的高溫，引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn) 生氣泡，或使塑件熔接不良而引起塑件強(qiáng)度降低，甚至阻礙塑料填充等。為了使這些氣體從型 腔中及時(shí)排出，可以采用開設(shè)排氣槽等辦法。 排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后被充滿的地方。這里利用分型面的配合間隙排氣。 8.2 引氣設(shè)計(jì) 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １８ 本設(shè)計(jì)制品為深腔殼形塑件,注射成型后,整個(gè)型腔由塑料填滿,型腔內(nèi)氣體被擠出,此時(shí)塑件 的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空。當(dāng)塑件脫模時(shí)，由于受到大氣壓力的作用造成脫 模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢(shì)必使塑件發(fā)生變形或損壞，影響塑件質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)中，除了四根頂桿的間隙可以引氣之外，在動(dòng)模也有四個(gè)鑲塊（用螺釘聯(lián)結(jié)）,其間 隙可作引氣之用。 第 9 章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ]3[ 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 200C 左右,而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在 600C 以下。熱塑性顏料在注射成型后,必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻,使熔融塑料的熱量盡快傳給 模具,以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模,提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 冷卻介質(zhì)采用冷卻水,這是因?yàn)樗臒崛萘看?傳熱系數(shù)大,成本低,且低于室溫的水也容易取 得.用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道,利用循環(huán)水將熱量帶走,維持恒溫。 9.1 冷卻通道的理論計(jì)算 9.1.1 熱量計(jì)算 模具的熱量是由輻射傳熱、對(duì)流散熱、向模板的傳熱和與注射噴嘴的傳熱等很多因素綜合 作用的結(jié)果。要精確計(jì)算是十分困難的?，F(xiàn)僅考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的散熱，而忽略其 它傳熱因素。假設(shè)由熔融塑料放出的熱量全部付給模具，其熱量為 (J/h))(21TnmCQ?? 式中 ——每小時(shí)注射次數(shù)（次/小時(shí)） ；n ——每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次） ；m ——塑料的比熱容（J/kg 0C）,查表 8-26 可得 ABS 的比熱容是C? 1047（J/kg 0C） ；? ——熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（0C） ；1T ——制品脫模溫度（0C） 。2 每小時(shí)注射次數(shù) 與注射周期有關(guān)，而注射周期 （每兩次閉模的時(shí)間間隔）包括 ：nT]1[)(srcni?? 式中 ——充模時(shí)間，查表 5-49 得 =6.8s;i ——升壓及保壓時(shí)間， = ,當(dāng)壁厚 s=2.5mm 時(shí)，代入可得nT2(3.0s =4.5s;n ——冷卻時(shí)間，對(duì)于 ABS 塑料，查表 5-51 得壁厚為 2.5mm 時(shí) =13.7s；c Tc ——其余時(shí)間，包括脫模取件及開閉模時(shí)間。這一段時(shí)間基本上與模內(nèi)塑件r 的冷卻無甚關(guān)系。因而 時(shí)間不能固定，與人為因素有關(guān)系，所以計(jì)算冷卻系統(tǒng)時(shí)，可不考慮 。Tr 代入上述數(shù)據(jù)可計(jì)算得： )(25sT? 所以可得每小時(shí)注射次數(shù)為： ，查 可得其余各項(xiàng)值如下：n1460次?]1[ =316.3 千克/每次， =1900C ， =550C。m310??12 所以可得： 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM １９ 6437868.98（J/h ）??????)5190(47103.64Q 9.1.2 冷卻水量和管徑的計(jì)算 冷卻時(shí)所需要的冷卻水量: )(43TQM??? 式中 ——通過模具的冷卻水質(zhì)量（ ） ；kg ——出水溫度（0C） ，這時(shí)定為 400C；3T ——進(jìn)水溫度（0C） ，這里定為室溫 200C；4 ——導(dǎo)熱系數(shù)（J/ 0C） ，查 表 8-26 可得 ABS 的導(dǎo)熱系??m]3[ 數(shù)為 1055 J/ 0C。?m 代入各數(shù)據(jù)可得： = （ ）M1.305)24(10598.637???kg 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速 與水管道直徑 的關(guān)系，確定模具模具冷卻水管道直vd 徑 。d 因?yàn)? d???24 故有 )(103mv? 式中 ——通過模具的冷卻水質(zhì)量（ ） ；Mkg ——管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取 0.8～2.5m/s,這里取 1.5m/s；v ——水的密度，10 。?33/? 所以可得： = ，這時(shí)取 =15 。d)(0.165.14033m?dm 第 10 章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ]5[ 因制品兩側(cè)有小孔，模具上成型該處的型芯必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯，在塑件脫模 前先將活動(dòng)型芯抽出，否則就無法脫模。 10.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選用 為提高生產(chǎn)率，選用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，利用注射機(jī)開模力作為動(dòng)力，通過斜導(dǎo)槽、 滾筒和滑塊等零件，使力作用于側(cè)向成型零件而把活動(dòng)型芯從塑料制品中抽出，合模時(shí)又靠它 使側(cè)向成型零件復(fù)位。 10.2 抽心距的計(jì)算 抽芯距是指側(cè)型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出位置時(shí)，側(cè)型芯在抽撥方向所移動(dòng)的距 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ２０ 離。抽芯距一般應(yīng)大于塑件的側(cè)孔深度 2～3mm。 +（2～3 ）( )hs?m 式中 ——抽芯距（ ） ； ——塑件側(cè)孔深度，為 2.5 。 所以可得： =2.5+2.5=5( )。s 10.3 抽芯機(jī)構(gòu)各尺寸的確定 ?cosin/HL? 式中 ——斜導(dǎo)槽的工作長度（ ） ；m ——抽芯距，由上知 =5 ；s ——斜導(dǎo)槽的傾斜角，實(shí)踐證明 取 22 最為理想；?'3? ——與抽芯距 對(duì)應(yīng)的開模距（ ） 。s 代入上述各數(shù)據(jù)可得： =13 ， =12 。LH 10.4 抽芯力及抽芯所需開模力的計(jì)算 10.4.1 抽芯力的計(jì)算 )sinco(???uhpFc 式中 ——抽芯力（ ） ；cN ——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長，為 5 ；310??m ——側(cè)型芯成型部分的高度，為 2.5 ；h ——塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力） ，其值與塑件的幾何形狀及塑p 料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件 =（0.8～1.2） ,取pPa7 1 。Pa70? ——塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般 =0.15～0.2，取 =0.18。u uu ——側(cè)型芯的脫模斜度，取 =???1 代入以上各數(shù)據(jù)可得： =20.32 。cFN 兩側(cè)共有 48 個(gè)小孔，故其總需抽芯力為： 4.975832.0???c總 10.4.2 抽芯所需開模力的計(jì)算 ?tancosktwF 式中 ——側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)槽所受的彎曲力（ ） ；wFN ——側(cè)抽芯時(shí)的脫模力， = （ ） ；t t總c ——側(cè)抽芯時(shí)所需的開模力（ ） 。k 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ２１ 所以可得： =530 ， =400 。wFNk 由計(jì)算可知抽芯時(shí)所需的開模力并不大，斜導(dǎo)槽所受的彎曲力也很少。故而斜導(dǎo)槽的尺寸 可按模具的結(jié)構(gòu)取一合理值即可。 10.5 型芯結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)及其它部件選材 型芯結(jié)構(gòu)布置如附圖 5 所示。組成斜導(dǎo)槽的零件 對(duì)硬度和耐磨性都有一定的要求，一般情況下。常用 材料為 45 鋼。為了便于加工和防止熱變形，常常調(diào)質(zhì) 至 28—32HRC 后銑削成形。蓋板的材料用 T8 鋼，要 求硬 C 50。斜導(dǎo)槽與滑塊配合部分的表面要求較高，? 表面粗糙度 。mRa?8.0? 附圖 5 第 11 章 模架選擇 根據(jù)制品的大小、型腔的布局和模具的總體的結(jié)構(gòu)，可知應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)模架 (GB/T12556.1～12556.2-90)型,其其標(biāo)記為:3A A3—560*630—20—Z2—GB/T12556—1990 但由于制品深度太大，且?guī)в袀?cè)抽芯機(jī)構(gòu)，故無法完全按其標(biāo)準(zhǔn)，只好依次選用標(biāo)準(zhǔn)模板。 各標(biāo)準(zhǔn)零件標(biāo)記如下： 定模座板：模板 630 560 50 GB/T4169.8—84，材料：45 鋼 GB/T 699—1999；? 動(dòng)模座板：模板 630 560 50 GB/T4169.8—84，材料：45 鋼 GB/T 699—1999； 墊塊：100 560 200 GB/T 4169.6—1984，材料：Q235A 鋼 GB/T 700—1988； 推板：360 560 25 GB/T 4169.7—1984，材料：45 鋼 GB/T 699—1999； 限位釘 8 GB/T 4169.9-1984，材料：45 鋼 GB/T 699-1999。 第 12 章 模腔三維造型 CAD/CAM 12.1 構(gòu)建零件實(shí)體造型 分析制品的零件圖可知,安全帽主要由帽體和帽檐兩大部分組成。而帽體主要由一個(gè)長半軸 為 113mm，短半軸為 108mm 的半橢圓腔加上一個(gè)高為 60 的圓臺(tái)空腔構(gòu)成，其中帽的頂部有三 條加強(qiáng)肋，側(cè)面有六塊加強(qiáng)板肋，前后各有 24 個(gè)小孔。 使用 CAXA 制造工程師構(gòu)建零件實(shí)體主要過程如下:旋轉(zhuǎn)增料完成帽腔(只有外腔,內(nèi)腔有待 抽殼完成)部分 ,同樣采用旋轉(zhuǎn)增料工具生成帽檐部分,只 是此時(shí)草圖繪制的平面須與前面作草圖的平面垂直,同時(shí)使 用截剪命令得到帽舌形狀。然后新建兩個(gè)平面,通過拉伸增 料在此二新建平面完成帽頂三條加強(qiáng)肋。同理可得到帽側(cè) 身的六塊加強(qiáng)板肋。最后再應(yīng)用拉伸除料可得到帽前后的 通孔。直至此,安全帽實(shí)體就基本上完成構(gòu)建了。如附圖 6，附圖 7 所示。 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ２２ 附圖 6：安全帽背面 附圖 7：安全帽正面 12.2 模腔分模 分型面取在零件的最大截面處。首先應(yīng)將側(cè)孔用曲面擋住。然后在 CAXA 制造工程師中應(yīng)用 “型腔”命令并取 X 軸正負(fù)方向型腔壁厚均為 150 ，Y 軸正負(fù)方向型腔壁厚分別取為 135m 、145 ，Z 軸正負(fù)方向型腔壁厚分別取為 45 ，40 。最后在其中一側(cè)面繪制一個(gè)m 草圖（沿著帽的底邊投影線） ，應(yīng)用“分?！泵?，分別選取開模方向即可得上下型腔。如附圖 8，附圖 9 所示。 附圖 8：模腔凹模 附圖 9：型腔凸模 12.3 模腔模擬加工 本設(shè)計(jì)主要對(duì)凹模進(jìn)行銑削仿真加工。 零件的加工一般分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段進(jìn)行。由于本設(shè)計(jì)零件表面及尺 寸均要求不高，故這里只進(jìn)行粗加工和精加工兩部分。保證表面粗糙度 Ra3.2，精度要求為 8 級(jí)。 12.3.1 零件的粗加工 本設(shè)計(jì)中的模腔凹模特點(diǎn)為深又大，故粗加工的目的是切除大部分的材料，刀具受力必然 很大，因而需選用直徑較大的刀具。這里選用 的球銑刀。20? 12.3.2 零件的精加工 精加工的目的是保證精度，因此，精加工切削余量小，刀具的直徑須選用較小值，這里選 用 球銑刀。8? 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ２３ 仿真加工后零件如附圖 10 所示。 附圖 10：模腔加工 12.4 生成 NC 文件 在 CAXA 制造工程師中直接點(diǎn)擊：應(yīng)用?后置處理?生成 G 代碼。即可得可直接用于機(jī)床上 的 NC 文件。 鳴 謝 首先，衷心感謝趙侖老師和劉璨老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程對(duì)本人的悉心指導(dǎo)！ 足足一個(gè)半月幾乎日夜忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作直至今天終于接近尾聲了。在這漫長而又短暫 的 45 天里，本人絲毫不敢放松自己的設(shè)計(jì)工作：從資料收集到模具總體結(jié)構(gòu)方案的擬定，從模 具具體數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)計(jì)算到設(shè)計(jì)模具總體裝配圖以及零件圖的繪制，從三維輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn) 品零件設(shè)計(jì)到模具的分模、型腔的仿真加工以及生成 NC 文件等全過程本人都盡力而為之，力求 做得最好！ 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，本人深刻領(lǐng)會(huì)到學(xué)以致用的樂趣。畢業(yè)設(shè)計(jì)好比一個(gè)大熔爐，它熔煉 了幾乎大學(xué)期間所有的基礎(chǔ)知識(shí)。使本人在重溫以前學(xué)過的基本知識(shí)的同時(shí)，鞏固了本身的技 能，更開闊了本人的視野。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的需要，在查閱大量的設(shè)計(jì)資料與手冊(cè)、雜志讀本的同時(shí)， 本人深感自己專業(yè)知識(shí)的膚淺與狹窄，不但深知“革命尚未成功，同志仍需努力” ，自己更暗下 決心：一定要不斷學(xué)習(xí)前進(jìn)，超越自我！ 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，本人大膽使用現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)方法，特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)， 除了運(yùn)用 CAD/CAM 技術(shù)，本人還直接使用軟件版設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行資料的查閱與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作， 既保證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備性，又提高了設(shè)計(jì)效率，更保證了資料的前衛(wèi)性。 由于本人知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)過程中難免有不足甚至錯(cuò)誤的地方，希望老師和同學(xué)能給 我提出批評(píng)和建議！多謝指教！ 最后，再次衷心感謝 XX 老師和 XX 老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程對(duì)本人的悉心指導(dǎo)！ 安全帽注塑模具及注塑模腔三維造型 CAD/CAM ２４ 參考文獻(xiàn) [1] 《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.模具手冊(cè)之二塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第 2 版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001.2 [2] 陳萬林等.實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [3] 黨根茂，駱志斌，李集仁.模具設(shè)計(jì)與制造[M].陜西：西安電子科技大學(xué)出版社，1995.12 [4] 付宏生，劉京華.注塑制品與注塑模具設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.7 [5] 模具實(shí)用技術(shù)編委會(huì).塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例[M]，第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.7 [6] 許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.10 [7] 《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).陜西科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院開發(fā),塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版） V1.0. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.6 [8] 阮鋒，黃珍媛，劉偉強(qiáng).Pro/ENGINEER 2001 模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3 [9] 朱龍根.簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.11 [10] 華南理工大學(xué) 黃毅宏，上海交通大學(xué) 李明輝.模具制造工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 [11] 夏巨諶，李