727 殼體側抽芯注塑模設計【全套21張CAD圖+文獻翻譯+說明書】,全套21張CAD圖+文獻翻譯+說明書,727,殼體側抽芯注塑模設計【全套21張CAD圖+文獻翻譯+說明書】,殼體,側抽芯,注塑,設計,全套,21,cad,文獻,翻譯,說明書,仿單 摘 要 本論文介紹了殼體的注射模設計過程。主要研究帶有側凹或側孔結構的塑料制件如何分型和脫模的，本塑件側面帶有三個小孔，直接開模無法實現(xiàn)分型，這就涉及到斜導柱和斜滑桿的設計以及他們的工作原理，利用注塑機開合模的作用力進行側抽芯，一方面減少了一些零件的使用，降低成本；另一方面省去一些零件的安裝工序，節(jié)約時間，縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟效益。本文還介紹了型腔數(shù)量和布局的確定、注射機選擇、澆注系統(tǒng)設計、模板及其標準件的選用、脫模及抽芯機構的設計、成型部件的設計等。 關鍵詞：注塑摸；斜滑桿；側抽芯；殼體 ABSTRACT This paper has introduced the design process of injection mould of the shell. The main research the plastic workpiece with side concave or side hole is how to divide structure and draw of patterns. Because the side of model has three eyelets, it is unable to realize by directly operating the mold, by designing the slanting leader pin and the lifter. We use the action of the injection molding machine to carry on core-pulling. The advantage of this design are reducing the use of some components, lowing the cost, omitting some component to install the working procedure, saving time, reducing the production cycle and enhancing the economic efficiency. This article also introduces die space quantity and the layout determination, the injection machine choice, the casting system design, the template and the standard part selection, the drawing of patterns and core-pulling organization design, the formation parts design etc. Key words:injection mould; lifter; core-pulling; shell  目 錄 1 前言 1 2 緒論 2 2.1概述 2 2.2我國塑料?，F(xiàn)狀 2 2.3 我國塑料模的發(fā)展趨勢 3 3 塑件成型工藝分析 5 3.1 塑件圖 5 3.2 塑件工藝分析 5 3.2.1 精度等級 5 3.2.2 脫模斜度 5 3.2.3 塑件圓角 6 3.3 ABS塑料性能特性與工藝參數(shù) 6 3.3.1 ABS化學與物理特性 6 3.3.2 ABS塑料的成型條件 7 4 擬定模具結構形式 8 4.1 型腔數(shù)目的確定 8 4.2 分型面的選擇 9 5注塑機型號的確定 11 5.1 注塑容量的計算 11 5.2鎖模力的計算 11 5.3 注塑機的選用 12 5.4 有關參數(shù)的校核 13 5.4.1由注塑機料筒速率校核模具的型腔數(shù) 13 5.4.2 注射壓力的校核 13 5.4.3 鎖模力的校核 13 5.4.4 開模行程的校核 14 6 澆注系統(tǒng)的設計 14 6.1 主流道的設計 15 6.2 分流道的設計 17 6.3 冷料穴的設計 19 6.4 澆口的設計 20 6.4.1澆口類型的選擇 20 6.4.2 澆口尺寸的確定 22 6.4.3 澆口剪切速率的校核 23 6.5 排氣系統(tǒng)的設計 23 7 成型零件設計 23 7.1 成型零件的結構設計 24 7.2 成型零件鋼材的選用 25 7.3 成型零件工件尺寸的計算 26 7.4 型腔壁厚和底板厚度的計算 29 7.4.1 側壁厚度計算 29 7.4.2 底板厚度計算 30 8 模架的確定 32 9 導向機構的確定 32 10 脫模機構的設計 34 10.1 脫模力的計算 34 10.2 脫模機構的結構設計 35 11 側向抽芯的設計 37 11.1 抽芯距與抽芯力的計算 37 11.2 斜導柱圓形截面直徑的計算 40 11.3 斜導柱圓長度的計算 40 11.4 斜滑桿的設計 41 12 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計 42 12.1 冷卻系統(tǒng)的設計 42 13 數(shù)控程序的編制 47 14 設計小結 49 參考文獻 50 致 謝 51 1 前言 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，被稱為工業(yè)之母。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛 模具技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標?，F(xiàn)代工業(yè)需要先進的模具設備和高技術人才。 目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們作為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。本設計是以適應企業(yè)技術的發(fā)展，能體現(xiàn)出在學校所學，能體現(xiàn)先進性和前瞻性，所涉及到的知識包括注塑成型基本原理、注塑工藝方案的確定、工藝規(guī)程編制、模具結構設計、模具材料的選擇、壓力機的選擇、模具制造方法等。希望通過對這些知識的學習，能使自己掌握模具加工的核心技術，了解周邊技術和跟蹤前沿技術。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。 本次設計得到了張蓉副教授的指導，同時也非常感謝湖南工學院的各位老師的教誨。 由于學生的理論學習和實踐經(jīng)驗有限，設計中存在的不足之處和錯誤還肯請各位教授、專家批評指正。謝謝！ 2 緒論 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。模具的類型很多，按照成形材料的不同可分為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。我國模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車工業(yè)、機械工業(yè)等都有廣泛的應用，且生產(chǎn)的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。 2.1概述 塑料是以樹脂為主要成分，添加一定數(shù)量和一定類型的添加劑。然而，塑料制品生產(chǎn)是一個既復雜又繁重的過程，其生產(chǎn)系統(tǒng)主要由成型、機械加工、修飾及裝配四個連續(xù)過程組成。其中，成型是將各種形態(tài)的塑料（粉、粒、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或毛坯的過程。注塑模是一種用來生產(chǎn)塑料零件的模具。它被安裝在塑料注射機上，由塑料注射機將塑料顆粒融化成為熱熔體，經(jīng)過合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開模、推出制件等工序，獲取所需的塑料零件。塑料模具影響著塑料制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面粗糙度、分型面、澆口、和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、內應力大小、外觀質量，表面粗糙度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結構對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模和取件過程中的手工勞動。當批量不大時，模具費用在制件成本中所占的比例將會很大，這時應盡可能地采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。 2.2我國塑料模現(xiàn)狀 我國塑料模具的質量、技術和制造能力近年來確實發(fā)展很快，有些已達到或接近國際水平，尤其是隨著改革開放政策的不斷深入，“三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展，對我國塑料模具設計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我國模具制造基礎薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此從總體上來看，與國際先進水平以及國內市場需求相比，差距還很大。這主要表現(xiàn)在以下方面： 塑料模具產(chǎn)品水平不高，與國外先進水平相差甚遠；我國塑料模制造企業(yè)設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率比國外低很多，且設備不配套、利用率低的現(xiàn)象十分嚴重；開發(fā)能力低，在市場上處于被動地位，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益方面，國內大多數(shù)是微利甚至虧損；國內外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國塑料模具市場總體上供不應求，特別是大型、復雜、長壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯。 2.3 我國塑料模的發(fā)展趨勢 CAD/CAM/CAE技術在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍，特別是CAD/CAM技術的應用較為普遍，取得了很大成績。使用計算機進行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結構及零件的設計、數(shù)控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設計生產(chǎn)的主要手段。應用電子信息工程技術進一步提高了塑料模的設計制造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應縮短了模具的設計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，熱流道技術的應用更加廣泛，精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術和設備。目前我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質的方面有很大提高，而且行業(yè)結構、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。 隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高 技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展 有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的 發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景 好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術基礎，屬于有條件、有可 能發(fā)展起來的產(chǎn)品。 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)對各類模具的需求不斷增加，所需品種也越來越細化. 據(jù)預測，國內模具發(fā)展的趨勢： （1）模具日趨大型化；模具的精度將越來越高；多功能復合模具將進一步發(fā)展； （2）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高； （3）隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展； （4）標準件的應用將日漸廣泛； （5）快速經(jīng)濟模具的發(fā)展前景十分廣闊； （6）以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大； （7）模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大。 3 塑件成型工藝分析 3.1 塑件圖 塑件的視圖如圖1所示。 塑料件圖1 3.2 塑件工藝分析 該塑件為一塑料殼體，結構復雜，塑件壁厚不均，要求材料須有很好的流動性。合理確定塑件壁厚尺寸，如果壁厚值太小，會影響塑件的強度和剛度，并且導致塑料填充困難。壁厚太大，增加冷卻時間，降低生產(chǎn)率，產(chǎn)生氣泡、縮孔等不良現(xiàn)象。要求壁厚盡可能均勻一致,否則由于冷卻和固化速度不一樣易產(chǎn)生內應力，引起塑件的變形及開裂。生產(chǎn)批量大，材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），成型工藝性很好，可以注塑成型。 3.2.1 精度等級 影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結構（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按SJ1372—1978標準，塑料件尺寸精度分為8級，本塑件所用材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具設計手冊可知，本塑件宜選用4級精度。 3.2.2 脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件取出困難，強行取出會導致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內、外表面，設計足夠的脫模強度。只有塑件高度不大時才允許不設計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關。 塑件脫模斜度為：40＇~ 1o30＇ 一般型芯的脫模斜度要比型腔大，型芯長度及型腔深度越大，則斜度越小。在不影響外觀的情況，脫模斜度盡量大一點，以便脫模。 3.2.3 塑件圓角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外，其余所有轉角處均應盡可能采用圓弧過渡，因制件尖角處易產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂，甚至在脫模過程中即由于模塑內應力而開裂，一般是制件的內圓角。一般，即使采用R0.5毫米的圓角就能使塑件的強度大為增加。由圖紙可知，該塑件有許多種不同的壁厚，如1mm、1.5mm、2mm、3mm等。壁厚不均勻，這就造成塑料熔體的充模速率和冷卻收縮不均勻，并由此產(chǎn)生許多質量問題。如凹陷、真空包、翹曲、甚至開裂。為防止此類現(xiàn)象出現(xiàn)，這就要求防止出現(xiàn)突變與截面厚薄懸殊的設計，故我在壁厚不同處采取過渡設計，例如：采用圓弧過渡等措施。 3.3 ABS塑料性能特性與工藝參數(shù) 3.3.1 ABS化學與物理特性 丙烯烴-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂成微黃色，外觀是不透明粒狀或粉狀熱塑性樹脂，無毒、無味，其制品可著成五顏六色。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。 三中單體的聚合產(chǎn)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(chǎn)品設計上具有很大的靈活性，ABS材料具有良好的抗沖擊強度、表面硬度、表面光澤度、尺寸穩(wěn)定性、耐化學藥品性和電絕緣性，且耐磨性較好。它的不足在于熱變形溫度比較低，低溫抗沖擊性能不夠好，耐候性較差。ABS塑料的使用范圍為-40~100℃。 注塑模工藝條件 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件 為80~90℃下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210~280℃；建議溫度：245℃。 模具溫度：25~70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）；注射速度：中高速度。 ABS塑料的主要技術指標如下： 密度（kg/dm）： 1.02～1.16 比體積（dm/ kg）： 0.86～0.96 吸水率（ω×100）： 0.2～0.4 收縮率(%)： 0.4～0.7 熔點(℃)： 130～160 熱變形溫度(℃)： 90～108(0.46 MPa) /83～103(0.185MPa) 抗拉屈服強度(MPa)： 50 拉伸彈性模量(MPa)： 1.8×10 抗彎強度(MPa)： 80 沖擊韌度( kJ/m)： 261(無缺口) /11(缺口) 硬度(HB)： 9.7 體積電阻系數(shù)(Ω?cm)： 6.9×10 3.3.2 ABS塑料的成型條件 成型條件的選擇和控制直接影響塑料的塑化流動和冷卻的溫度、壓力和相應的各個作用的時間,是生產(chǎn)的優(yōu)質塑料的主要因素。(1) 溫度，注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動，而后者主要是影響塑料的流動和冷卻。(2)壓力，注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們都直接影響塑料的塑化和塑件的質量。(3)時間（成型周期），一次注塑成型周期包括注射時間（充模時間和保壓時間）、閉模冷卻時間和其它時間（開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時間）。 ABS塑料的成型條件： 注塑成型機類型： 螺桿式 堆密度 (g/cm)： 1.03～1.07 計算收縮率(%)： 0.3～0.8 預熱溫度(℃) ： 80～85 預熱時間（h）： 2～3 料筒溫度(℃) ： 150～170(后段) 165～180(中段) 180～200(前段) 噴嘴溫度(℃)： 170～180 成型溫度(℃)： 200～260 模具溫度(℃)： 40～60 脫模溫度(℃)： 60～100 注射壓力(MPa)： 100～130 成型時間(s)(注射時間)： 20～90 成型時間(s)(高壓時間)： 0～5 成型時間(s)(冷卻時間)： 20～120 成型時間(s)(總周期)： 50～220 螺桿轉速(r/min)： 30 適用注塑機類型： 螺桿、柱塞均可 后處理方法： 紅外線燈烘箱 后處理溫度(℃)： 70 后處理時間(h)： 2～4 4 擬定模具結構形式 4.1 型腔數(shù)目的確定 為了制模具與注塑機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。模具的型腔數(shù)可根據(jù)塑件的產(chǎn)量、精度高低、模具制造成本以及所選用注塑機的最大注射量和鎖模力大小等因素確定。小批量生產(chǎn)，采用單型腔模具；大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔模具。但如果塑件尺寸較大時，型腔數(shù)將受所選用注塑機允許最大成型面積和注塑量的限制。由于多型腔模的各個型腔的成型條件以及熔體到達各型腔的流程難以取得一致，所以塑件精度較高時，一般采用單型腔模具。 該塑件精度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，可以一模多腔的形式。本塑件結構較為復雜，若抽芯過多，會提高模具加工難度，增加模具成本，故定為一模兩腔的模具形式如圖2所示。 圖2 模具型腔分布形式 4.2 分型面的選擇 分型面是指分開模具能取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。合理地選擇分型面對于塑件質量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設計時應根據(jù)塑件的結構、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是使塑件能完好的成形的先決條件。 分型面的方向盡量采用與注射機開模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機開模方向平行的方向。選擇分型面的位置是應當注意： 1） 塑件在型腔中的方位確定后，分型面必須設在塑件斷面輪廓最大的地方，才能保證塑件順利從模腔中脫出； 2） 不要設在塑件要求光亮平滑的表面或帶圓弧的轉角處，以免意料飛邊、拼合痕跡影響塑件外觀； 3） 開模時，盡量使塑件留在動模一邊，一般在動模邊設脫模機構較為方便； 4） 盡力保證塑件尺寸的精度要求； 5） 應有利于側面分型和抽芯； 6） 盡量使分型面位于料流末端，以利于排氣； 7） 盡量使模具加工方便。 由于本塑件的結構形狀較為特殊，根據(jù)選擇分型面時，應遵守以上的原則。再綜合我的塑件形狀的考慮，以及模具整體設計、制造、加工的要求，我選擇采用平面分型面如圖3所示。 圖3 分型面 這是PRO/E分模時作的單分型面，由于外表面要求較高，必須要求塑件留在動模一側。這樣的分型面設計有以下的特點： a.這樣的設計保證了分模時塑件留在動模一側； b.分型面的痕跡會在塑件內表面，保證不會影響外觀質量； c.使利于塑件脫模。 5注塑機型號的確定 每副模具都只能安裝在與其相適應的注塑機上方能生產(chǎn)。因此，模具設計時應了解模具和注塑機之間的關系，了解注塑機的技術規(guī)范，使模具和注塑機相互匹配。 5.1 注塑容量的計算 注射機的理論注量，指在對空注射時能完成一次注射熔料的體積量(cm).模具安裝后，對模腔注射容量的計算,可以制件產(chǎn)品為主,計算其體積量，然后確認總體積注射量。 注射模一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應在注塑機理論注射量的10%-80%之間，既能保證制品的質量，又可充分發(fā)揮設備的能力，則選在50%-80%之間為好。 通過PRO/E建模分析，塑件質量為11.3g， 塑件體積 = = = 10.36cm 流道凝料的質量m是個未知數(shù)，可按塑件質量的0.6倍來估算。此設計為一模兩腔，所以注塑量為：m=1.6nm=1.6×2×11.3=36.16g，n為型腔數(shù)。 因此，注塑機額定注塑容量 v = = = 41.5 cm n─型腔數(shù)，故模具脹型力 F = A×P =3366.09×35=117813N=117.813KN 式中，型腔壓力P取35 MPa 5.2鎖模力的計算 鎖模力是指注塑機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注塑機的額定鎖模力必須大于該脹型力，即： F≥ F= A·P 式中，F(xiàn)─ 注塑機的額定鎖模力(N)； P─ 模具型腔內塑料熔體平均壓力（MPa），一般為注塑壓力的0.3～0.65倍，通常為20～40 MPa，取P為35 MPa。 A─ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和（mm2） 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A，在模具設計前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，大致是每個塑件在分型面上的投影面積A的0.2倍～0.5倍，因此，可用0.35nA來進行估算，所以 A = nA+ A= nA+ 0.35nA=1.35nA=3366.09 mm2 式中，由PRO/E模型分析，得模型的最大投影面積A= 1246.70 mm2 n─型腔數(shù)，故模具脹型力 F = A×P =3366.09×35=117813N=117.813KN 式中，型腔壓力P取35 MPa 5.3 注塑機的選用 注塑成型機按結構形式可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，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后不能靠重力下落，需靠人工取出，這就有礙于全自動操作，但附加機械手去產(chǎn)品后，也可實現(xiàn)全自動操作。臥式注塑機是注射柱塞或螺桿與合模運動方向均沿水平裝設，其優(yōu)點是機體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實現(xiàn)全自動操作。直角式注塑機是注塑機柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，這種注塑機的主要優(yōu)點是結構簡單，便于自制，適用于單件生產(chǎn)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桿的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉，以便脫下塑件?？紤]到生產(chǎn)成本和易于實現(xiàn)自動化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。通過分析，本塑件選用臥式注塑機比較理想。 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計算值，查閱參考書，可選用SZ─60臥式注塑機，其主要技術參數(shù)如下： 結構形式： 臥 理論注射量（cm）： 78 螺桿直徑（mm）： 30 注射壓力（MPa）： 170 注射速率(g/s) ： 60 塑化能力(g/s)： 5.6 螺桿轉速（r/min）： 14～200 鎖模力(kN)： 450 拉桿內間距(mm)： 280×250 開模行程(mm)： 220 最大模具厚度(mm)： 300 最小模具厚度(mm)： 100 鎖模形式： 雙曲肘 定位孔直徑(mm)： Φ55 噴嘴球半徑(mm)： SR20 噴嘴球孔徑(mm)： Φ3.5 5.4 有關參數(shù)的校核 5.4.1由注塑機料筒速率校核模具的型腔數(shù) n≤ = =10.69>>2 合格 式中，─注塑機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； ─注塑機的額定塑化量（5.6g/s）； ─成型周期，取30s。 5.4.2 注射壓力的校核 由上述可知所選的注塑機的公稱壓力P為170 MPa，ABS塑料的所需的注射壓力P為100~130 MPa。 P＞P 故可滿足注塑壓力的要求。 5.4.3 鎖模力的校核 P=kP0 式中 P—型腔壓力(MPa)；P0—注射壓力(MPa) ；K—壓力損耗系數(shù) 取壓力損耗系數(shù)k為0.4，已知注射機使用的注射壓力為P0=170 MPa，則型腔壓力P=68MPa。 已知注射機最大鎖模力為450 kN，而脹模力為塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積，即： F=124mm×38mm×68MPa =320.416kN < 450 kN 故鎖模力滿足要求。 5.4.4 開模行程的校核 由下述可知，斜導柱的長度為130mm，斜角為20°，兩塊模板的厚度為40mm，所以完成側向抽芯所需的開模距離 =cos-40 =130cos20°-40 =122.2-40=82.2mm 而推出塑間所需的推出距離為30mm ，顯然 ＞ 本設計所選擇的是點澆口澆注所使用雙分型面的三板結構模具，取出澆注系統(tǒng)凝料所需的行程為68mm，又由所選注塑機可知，最大開模行程距離為=220mm，故 ++（5+10）=82.2+68+10≈160＜ 故開模行程能滿足要求。 6 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機噴嘴到型腔之間的進料通道。 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體充滿型腔，并將注射壓力傳遞到模腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。而普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等部分組成。 6.1 主流道的設計 主流道是連接注射機噴嘴與分流道或型腔的流動通道，與注射機噴嘴一般在同一軸線上，斷面形狀一般為圓形。在臥式注塑機用的模具中，主流道一般垂直于分型面，其幾何形狀與尺寸如圖4所示。 圖4 主流襯套 其設計要點： (1) 為便于將凝料從主流道中拉出，主流道通常設計成錐形，其錐角α=2°～6°。內壁表面粗糙度 一般為Ra0.4. (2) 為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應緊密對接，主流道進口處應制成球面凹坑，其球面半徑為R=R+(1～2)mm,凹入深度3～5mm。 (3) 為了物料的流動阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡，其圓角半徑r=1～3mm。 (4) 主流道長度L應盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長度由模具結構和模板厚度所確定，一般不大于60mm，取L=40mm。 (5) 主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。 (6) 因主流道與塑料熔體反復接觸，進口處與噴嘴反復碰撞，因此，常將主流道設計成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進行熱處理，一般選用T8、T10制造，熱處理硬度為HRC50～55。 由上述可知注塑機噴嘴球孔徑d=Φ3.5 mm，噴嘴球半徑R=20 mm， 則主流道小端尺寸為： d= d+(0.5～1)=3.5+0.5=4mm 主流道球面半徑為： R= R+（1～2）=20+2=22 mm 主流道凝料體積為： q = L =×40 =800.7785 mm=0.801cm 主流道剪切速率校核： 由以下數(shù)據(jù)可知，=1.3756 cm ， 得 = + + =0.801 + 1.3756 + 2×10.36 =22.9 cm 流道斷面尺寸的當量半徑為 ==2.525mm=0 .2525cm 熔體體積流量為 ===14.3 由經(jīng)驗公式 = ==9.34×10S 在5×10～5×10S之間，剪切速率比較合理。 6.2 分流道的設計 分流道是連接主流道到和澆口的進料通道。在單腔膜中，常不開設分流道，而在多腔膜中，一般都設置有分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，流動中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時，應能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔，因此，采用平衡式分流道如圖5所示。分流道應短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還會增長模塑周期。 圖5 分流道分布形式 （1）分流道截面形狀和尺寸 分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U形等多種。在流過同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來說，它需要同時在動模和定模上開設半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積（即表面積/體積比）較大，較少采用。而梯形截面、U形截面的分流道，加工容易且熱量散失和流動阻力也不大。為了便于機械加工及凝聊脫模，本設計的分流道設置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。一般采用下面經(jīng)驗公式來確定截面尺寸。 查模具設計與制造手冊表6-150，取B=6mm 式中，—流經(jīng)分流道的塑料量（g）； —分流道長度（mm）； —分流道上底寬度（mm）。 H=0.83B=0.83×6=4.98mm,取H=5mm。 分流道截面形狀如圖6所示。 圖6 分流道截面形狀 （2）分流道凝料體積 第一分流道長度L=25×2=50mm, 第二分流道長度L=20×2=40 mm 由于第二分流道形狀為圓錐形，上截面直徑為3mm,下截面直徑為1mm, 即圓錐直徑取中間值為=2mm, 截面積為A==3.14 mm2 分流道截面積=×5=25 mm2 凝料體積= L+ LA=50×25+40×3.14=1375.6mm=1.3756 cm 故分流道平均截面面積為A===15.28 mm2 (3) 分流道剪切速率校核 把整個分流道近似看作是一個圓柱形 根據(jù)經(jīng)驗公式 ==6.39×10S 在5×10～5×10S之間，故剪切速率比較合理。 式中，──熔體體積流量（） ====6.475 =2.2 mm=0.22cm ──塑件體積（10.36 cm）； t ──注射時間(由課本《塑料制品與模具設計》中表4-4查得 t=1.6s )； A ──平均截面面積（1.528）。 （4） 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取0.8μm~1.6μm即可。 6.3 冷料穴的設計 當注射機未注射塑料之前，噴嘴最前面的熔體塑料的溫度較低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷料進入型腔而影響塑件質量，在進料口的末端的動模板上開設一洞穴或者在流道的末端開設洞穴，這個洞穴就是冷料穴。它的作用是儲存因兩次注塑間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端的直徑。為了使主流道凝料能順利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用，根據(jù)拉料的方式的不同，冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴和無拉料桿的冷料穴三種。本次設計中，采用與帶球頭形拉料桿匹配的冷料穴，開模時，由于球頭將冷凝料鉤住，使主流道凝料從主流道襯套中拔出。因拉料桿的另一端固定在推桿上，所以在塑件推出的同時將冷凝料從動模中推出。取出塑件時，利用擋板可以將凝料系統(tǒng)一起脫出，結構如圖7所示。 圖7 冷料穴結構 6.4 澆口的設計 澆口是分流道和型腔之間的連接部分，也是注射模具澆注系統(tǒng)的最后部分，熔融塑料經(jīng)過澆口進入型腔。澆口的基本作用時是從分流道來的熔體產(chǎn)生加速，以快速充滿型腔。一般澆口尺寸比型腔部分小的多，因此，型腔充滿塑料后，澆口能迅速冷卻封閉，能防止熔料倒流，而且也便于澆口凝料與塑件的分離。另外，當熔體通過狹小澆口時，其剪切速率增高，同時由于摩擦作用，熔體溫度升高，熔體黏度降低，流動性提高，有利于充滿型腔，獲得外形清晰的塑件。 6.4.1澆口類型的選擇 澆口是塑料熔體進入型腔的閥門，對塑料件質量具有決定性的影響，因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設計中的關鍵。澆口結構形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點及應用情況不同。常見的有直接澆口、點澆口、側澆口、扇形澆口及潛伏式澆口等。 （1）直接澆口 又叫中心澆口，無分流道，注射壓力直壓入型腔，所以產(chǎn)品較堅實，流量快且大，適合注射大型產(chǎn)品，但產(chǎn)品內應力大、易變形、注塑保壓時間長、澆口去除困難、痕跡明顯、影響外觀。 （2）點澆口 這是一種截面形狀小如針點的澆口。其優(yōu)點是去除澆口后，塑件上留下的痕跡不明顯，開模后可自動拉斷，成型時可減少熔接痕，但壓力損失比較大，塑件收縮大，制造困難，而且模具必須設計成三板式模，以脫出流道凝料。 （3）側澆口 在分型面上，從塑料邊緣進料，形狀為長矩形或接近矩形，加工方便、簡單，應用靈活，既可以從產(chǎn)品外側，也可以從產(chǎn)品內側進料?？梢砸荒６嗲?，澆口痕跡小，不太影響外觀，去除澆口方便。但壓力損失大，保壓補縮作用比直接澆口小，殼形件排氣不便，易產(chǎn)生熔接痕、縮孔及氣孔等缺陷。 （4）扇形澆口 扇形澆口是逐漸展開的澆口，是側澆口的變異形式。適合于大面積薄壁塑件。 （5）潛伏式澆口 潛伏式澆口是點澆口演變來的且吸收了點澆口的優(yōu)點，也克服了由點澆口帶給模具的復雜性。其進料部分一般選在制件較隱蔽處，使不致影響制品的美觀。在頂出時流道和制件被自動切斷。故頂出時必須有較強的沖擊力。對于過于強韌的塑料，潛伏式澆口是不適宜的。加工比較困難，容易磨損。 在本次設計中，塑件結構較為復雜的殼體，塑件內表面精度要求不高，但外表面精度要求相對比較高。材料為ABS塑料的流動性比較好，容易充型。通過分析，選擇點澆口比較合適，可以設置兩個點澆口同時進料，以便縮短流程，加快注塑速率，降低流動阻力，減少翹曲變形。它從分型面的一側沿斜向進入型腔，這樣在開模時，不僅能自動切斷澆口。它的截面形狀如下圖8所示。 圖8 點澆口形式 6.4.2 澆口尺寸的確定 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常取其下限，然后在試模中逐漸加以修正。由經(jīng)驗公式,得出點澆口直徑d d =0.206n =0.206×0.6 =1.68mm 澆口截面形狀如圖5-6所示，澆口先取1.4mm，在試模時根據(jù)填充情況再進行調整。 式中，—塑件外表面積 ； 通過PRO/E建模分析，約為3800 mm2. ； n—與塑件品種有關的系數(shù)，n=0.6； t—塑件壁厚，（t=3mm）。 6.4.3 澆口剪切速率的校核 由經(jīng)驗公式： = = =31743.14 S=3.1743×10S 在10～10 S之間，澆口剪切速率合理。 6.5 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(chǎn)生的低揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，型腔內氣體將產(chǎn)生很大的壓力，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮產(chǎn)生高溫，可能是塑料燒焦。在充模速度大、溫度高、物料粘度低、注射壓力大和塑件壁厚較厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。 注塑模的排氣方式，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排氣方式。排氣槽一般設在分型面上凹模一側，以便于模具制造與清理。排氣槽尺寸一般為寬1.5～6mm，深0.02～0.05mm，以塑料不從排氣槽溢出為宜，即應小于塑料的溢料間隙。 本塑件為小型塑件，且不須采用特殊的高速注射，故利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可。 7 成型零件設計 塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱型腔。而構成這個型腔的零件為成型零件。在本設計中成型零件就是成形殼體外表面的凹模、成形內表面的凸模型芯和各種鑲塊。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，它的質量關系到制件的質量，因此要求它有足夠的強度、硬度、耐磨性以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力和足夠的精度及較低的表面粗糙度。一般來說，成型零件都應進行熱處理。同時應考慮零件的加工性及模具的制造成本。 7.1 成型零件的結構設計 （1） 凹模是成型塑件外表面的部件，按其結構形式可分為整體式和組合式。整體式凹模是由一整塊金屬材料直接加工而成。其特點是為強度好，不易變形，塑件表面光滑平整，沒有鑲拼的痕跡。用于小型且形狀簡單的塑件成型。本塑件分型面設置于內部頂面，凹模深度比較淺且形狀簡單，易加工，故可采用整體凹模結構如圖9所示。 圖9 凹模立體圖 （2）本塑件屬于小型殼體，成型為塑件內表面的型芯結構復雜，都是由不規(guī)則的面構成。加工難度大，延長制造時間，故型芯采用鑲拼組合式凸模，如圖10所示。 圖10 鑲塊 （3）塑件的側面有三個小孔，分模時無法脫出，需要側抽芯采用能順利脫模。側面型芯做成鑲塊，一般單獨制造，這樣將易于加工成形，如圖11所示。 圖11 活動型芯 7.2 成型零件鋼材的選用 塑料模具結構較為復雜，就算是簡單的注塑模至少也有好多零件組成。這些零件由于工作時所處的狀況不同，作用不同，因此，對材料的要求也不同。此外，由于塑料制品的形狀、大小、精度各不相同，制品的批量和塑料品種也不一樣，因此，應考慮各種具體情況，對塑料模零件的材料進行選擇。塑料模剛材的性能要求： （1） 機械加工性能良好 （2） 拋光性能優(yōu)良 （3） 耐磨性和抗疲勞性能好 （4） 芯部強度高 （5） 具有耐腐性能 （6） 有一定的熱硬性 本設計凹模選擇整體式結構，凸模采用整體鑲拼式結構，模具應在符合模具強度，剛度以及光潔度的前提下合理的選用鋼材。凹模板是外表面頂面的成型面，由于零件的外表面要求比較高，因此，材料選用為CrWMn，硬度可達53~56 HRC。熱變形極小，這種材料適用于要求長壽命而精度高的中小模具。而側型芯由于頻繁推進抽出，摩擦比較大，因此，所選用的鋼材耐磨性和疲勞性能應該良好，作為塑件側面的成型面，也要求機械加工性能和拋光性能也應良好。故鋼材選用高級優(yōu)質工具鋼T8A。小型芯脫出塑件時與塑件摩擦較大，磨損比較嚴重，采用硬度比較高的模具鋼Cr12MoV，淬火后表面硬度為58～62HRC。 7.3 成型零件工件尺寸的計算 工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，成型零件的加工精度和質量決定了塑件的精度和質量，工作尺寸的計算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計算工作零件尺寸時應根據(jù)上述三個因素進行計算。 本設計采用平均收縮率法計算模腔各工作尺寸。 在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限制，即凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差為負；而孔心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進行計算。 查閱課本《塑料成型及模具設計》，所用的公式如下： 型腔徑向尺寸： （7-1） 型芯的徑向尺寸： （7-2） 型腔的深度尺寸： （7-3） 型芯的高度尺寸： （7-4） 成型孔之間間距尺寸： =[（1+）] （7-5） 以上式中，——型腔徑向尺寸（mm）； 、——塑件徑向公稱尺寸(mm)； ——型芯徑向尺寸(mm)； ——型腔深度尺寸(mm)； ——塑件高度公稱尺寸(mm)； ——型芯高度尺寸(mm)； ——塑件深度公稱尺寸(mm)； ——模具孔間距的名義尺寸； ——塑件孔間距的名義尺寸； ——塑料的平均收縮率(%)（==0.55%）； ——塑件公差值(mm)（《實用模具設計與制造手冊查》表6-45）； ——模具制造公差(mm) （一般取=）。 對于型腔徑向尺寸來說，已知 =47.00,Δ=0.28,=0.09 =28.00, Δ=0.24, =0.08 ∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-1），可得 =[（1+0.55%）×47—×0.28] =47.05 = [（1+0.55%）×28—×0.24]=27.97 對于型腔深度尺寸來說，已知 =30mm, Δ=0.24, =0.08 ∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-3），可得 =[（1+0.55%）×30—×0.24] =30.0005 對于型芯徑向尺寸來說，已知 =25,Δ=0.24,=0.08 =41, Δ=0.28,=0.09 ∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-2），可得 =[（1+0.55%）×25+×0.24] =25.32 =[（1+0.55%）×41+×0.28] =41.44 對于型芯高度尺寸來說，已知 =27.00mm, Δ=0.24, =0.08 ∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-4），可得 =[（1+0.55%）×27+×0.24] =27.31 對成型孔之間間距尺寸來說，已知 =16，Δ=0.20, =0.07 =4，Δ=0.14, =0.05 ∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-5），可得 =[（1+0.55%）×16]=16.09 =[（1+0.55%）×4] =4.02 7.4 型腔壁厚和底板厚度的計算 凹模和底板均應有足夠的厚度，厚度過薄將會導致模具結構的剛度不足或強度不夠，一般情況下，對于大、中型模具，剛度不足是主要矛盾，對于小型模具，強度問題更為重要。強度不夠會使模具發(fā)生塑性變形甚至破裂。而剛度不足將使模具產(chǎn)生過大的彈性變形，導致凹模尺寸擴大并產(chǎn)生溢料的間隙。本塑件型腔設計為整體矩形型腔。 7.4.1 側壁厚度計算 由課本《塑料模具及模具設計》表4-12查出以下公式，其它塑件尺寸見零件圖示： 按剛度條件計算有 s≧() 按強度條件計算有 s≧[] 式中， ——模具材料的彈性模量（Mpa），合金鋼為2.1×105Mpa； ——型腔壓力（Mpa）； ——剛度條件，即允許變形量（mm）； ——模具材料的許用應力(Mpa)(表4-13查出)； ——型腔深度（mm）； ——與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比h/L有關的系數(shù)； ω——與比值h/L有關的系數(shù)； α——底板短邊與長邊長度之比。 已知：[σ]= 245MPa, =2.1×105MPa,=30MPa,[]=0.04, 由/L=0.7,由表4-15查出：=0.117, ω=0.176, α= L/L=25.5/41=0.6, =27 按剛度條件計算有 s ≧ () =() =6.056mm 按強度條件計算有 s≧[] =[] =10.667mm 所以取s的值必須大于10.667mm。 7.4.2 底板厚度計算 按剛度條件計