照相機前蓋的注塑模具設計及工藝-抽芯塑料注射模含11張CAD圖,照相機,注塑,模具設計,工藝,塑料,注射,11,十一,cad 注塑模具之電力驅動溫度調節(jié)系統(tǒng) ------材料加工技術雜志187–188 (2007) 690–693 1、 文章的定義和介紹 通過熱電（TEM）手段冷卻模具技術的發(fā)展，派生出的工業(yè)實踐和問題，即在設計，制作工具和開發(fā)工具之中形成。當前的冷卻技術有技術上的限制，通過有限元分析模擬包的提前預測可以發(fā)現(xiàn)這些局限，但是不能夠完全避免。各種不同的分析結果顯示，現(xiàn)在所有的冷卻系統(tǒng)不能夠提供可控制的傳熱能力，而足以適應目前聚合物加工工藝要求的技術窗口。 當前聚合物的加工是在熱容量處理能力上被限制的（從生產周期和降低成本上看）。其他生產優(yōu)化功能幾經突破了機械和聚合物加工的限制。 1.1.注射成型塑料加工中的熱處理工藝 塑料加工是以塑件材料和模具型腔之間的熱量轉移為基礎的，在熱傳遞的計算中應該考慮兩個主要事實：第一是所有使用的能源應該遵循能量守恒的熱力學第一定律，第二個是傳熱速度。熱傳遞分析的基本任務是隨著時間的推移和在被研究系統(tǒng)內部的溫度分布計算。最后取決于系統(tǒng)和環(huán)境之間、系統(tǒng)內部之間的熱量傳遞速率。塑料加工產生的熱量可以通過熱傳導、對流和輻射進行傳遞。 1.2.冷卻時間 完整的注塑成型工藝周期包括合模階段，熔體注入型腔階段，保持壓力補償收縮效果階段，冷卻階段，開模階段和部分彈射階段。在大多數(shù)情況下，以上所描述的所有階段中，所需時間最長的是冷卻階段。 在注塑過程中，冷卻時間定義為塑料部件的溫度降到可以被彈射出時而所需要的時間。 冷卻過程的主要目的是為了降低額外的冷卻時間，但這在理論上是沒有必要的，在實際生產中，冷卻時間會在整個生產周期中由45%增加到67%。 從大量的文獻和實驗中可知，模具自身的溫度對于模具的排出時間，尤其是冷卻時間有巨大的影響。 模具注塑成型過程是一個循環(huán)的過程中，模具溫度變化如圖1所示，由圖可看出模具溫度的變化跨過整個生產周期的平均值。 二、注塑模具的冷卻技術 由于作了一些說明，現(xiàn)在已經有幾個不同的冷卻技術，這樣可以幫助廠家冷卻模具。最常用的冷卻方法就是鉆孔技術，即在模具上鉆出一些空。通過這些小孔（冷線），流動的冷卻介質可以從模具中帶走注塑時產生和積累的熱量。這些小孔同樣可以很方便的鉆在不同的材料上，為了增強對模具溫度的控制，應使用不同于模具材料熱傳導率的冷卻介質。因此這種調控溫度的方法對于模具的溫度控制來說是被動的。 做出一個主動調節(jié)溫度的系統(tǒng)，即可以改變熱量狀況，從而得到期望的方面，例如產品質量或周期時間，而這是一個具有挑戰(zhàn)性的任務。這種做法之一就是整合熱電氣模塊(TEM),他可以改變模具熱量條件，從而得到理想的模具特性。用這種方法，可以在時間變量和空間變量下控制熱量傳遞，這就意味著，模具溫度可以通過注塑周期來被調節(jié)，而不受模具自身各部位的影響。熱量控制可以通過控制單元完成，控制單元中的輸入變量可由人工輸入或注塑模擬輸入而被接收。在有輸出值的情況下，控制單元可以監(jiān)視TEM模塊的運行狀況。 2.1.熱電模塊（TEM) 因為熱量控制的需要，熱電模塊被集成到模具之中。熱變量和電氣變量之間的相互作用來改變熱量是基于珀耳帖效應，珀耳帖效應的現(xiàn)象眾周所知的，但它到現(xiàn)在為止從未在注塑應用中使用過。TEM模塊是一種位于兩個陶瓷板之間的合理布置的幾套P型和N型半導體構成的裝置，從而形成冷的和熱的電勢點。熱量傳遞的功率易于被提供電流的大小和極性來控制。 2.2.模具冷卻的應用 該應用的主要目的是將TEM模塊插入模具型腔的內壁中來作為一個主要的熱量傳遞裝置。 由圖3可以看出熱電模塊的基本裝配，通過常規(guī)的液體冷卻系統(tǒng)，使熱流量通過模腔熱力系統(tǒng)以實現(xiàn)二次換熱。 在圖3中，該裝置由熱電模塊（A)組成，它可以將大部分熱量傳遞到溫度可以被控制的模具型腔的表面上(B)。經過冷卻通道（C)以實現(xiàn)二次傳熱，這樣可以使模具內部溫度保持不變。熱電模塊(A)作為熱力泵來運轉，這樣可以通過流體冷卻系統(tǒng)(C)來控制熱量在模具內導入或導出。整個系統(tǒng)是在冷卻通道下進行二次熱量控制的熱轉換工作。為了減少熱容量可控區(qū)域，絕緣體(D)被安裝在模腔(F)和模具結構板(E)之間。 整個應用包括溫度模塊，溫度傳感器和一個控制整個系統(tǒng)的電子裝置。這個系統(tǒng)描述如圖4所示，其中包括輸入單元（輸入接口）和應用單元（電子單元和電力電子供應，即H橋單元）。 溫度傳感器的循環(huán)信息的輸入和供應單元都連接到一個控制單元 ，其作為一種執(zhí)行元件試圖加強預先確定的溫度/時間/位置關系。應用珀爾帖效應 ，這個執(zhí)行元件可以用于加熱或冷卻。 通過流體冷卻介質，二次熱量的消除可以實現(xiàn)，由圖4的熱量轉換可以看出。該執(zhí)行單元是基于目前的冷卻技術，并作為一個散熱器或熱源來使用。這使得在溫度，時間和位置方面的整個循環(huán)過程中實現(xiàn)完全控制成為可能。此外，它允許在循環(huán)過程中不同溫度/時間/位置結構可以開始和停止進程。以上所敘述的工藝可以用于那些要求精確控制溫度/時間/位置的不同產業(yè)和科研之中。圖3和圖4所展現(xiàn)的系統(tǒng)是從理論和實際的關點來分析的。理論方面是通過有限元模擬分析的，而實踐方面是將元件通過真實環(huán)境應用程序測試來實現(xiàn)并發(fā)展起來的。 三、模具冷卻的有限元分析 目前注塑模具設計的發(fā)展，包括幾個階段。其中也包括冷卻系統(tǒng)的設計和優(yōu)化階段。這是目前通過模擬來執(zhí)行并使用定制的有限元建模包，它可以預測冷卻系統(tǒng)的功能，尤其是它對塑料制品的影響力。依據(jù)這種模擬，模具設計人員可以收集到產品流變、產品收縮變形和產品生產周期的綜合信息。 這種熱量信息通常是準確的，但是由于材料流變信息的不足，它仍然是不可信的。為了對熱電模塊調節(jié)系統(tǒng)有高質量的輸入，在整個注塑循環(huán)周期中，需要一個溫度分布圖，并貫穿模具表面和模具厚度層。因此需要不同工藝模擬。 3.1.物理模型，有限元分析 由于工作人員大量經驗而積累如此多的數(shù)據(jù)和在虛擬環(huán)境中成功完成不同實驗可能性上，而使有限元分析法能在已發(fā)展項目上成功實施。整個冷卻系統(tǒng)原型是在有限元環(huán)境中設計的，且貫穿冷卻系統(tǒng)原型的每一部分溫度分布，同時對這些聯(lián)系進行了探討。為了模擬已開發(fā)原型的內在物理特性，可以使用COMSOL Multiphysics軟件構建一個仿真模型。結果有限元模型和實際模型是一樣的，并且通過它有了比較和評估的可能性。 從熱量轉換的物理現(xiàn)象觀點探討有限元模型時，應該考慮兩個熱源：一個是 水變換和流體物理，一個是熱電模塊與熱物理轉換（僅僅分析了傳導和對流，由于相對溫度低，輻射影響被忽視了，所以對溫度影響也低）。 在實際試驗中，有限元分析的邊界條件被設定為獲得同樣工作條件的這樣一個目標。周圍的空氣轉換器和水轉換器設定為20?C穩(wěn)定的溫度。 Fig. 6. Temperature distribution according to FEM analysis. Fig. 7. Prototype in real environment. 在圖6中可以觀察到有限元分析的結果，圖5顯示了模擬區(qū)域的溫度分布情況，圖6描述了在穩(wěn)定狀態(tài)下的分析情況，和樣機試驗相比，這是非常準確的。為了模擬響應時間，同時也進行了瞬時模擬，這對于以后的工作顯示出了非常積極的效果。這在很短的時間內可能會達到200 ?C，以至于熱電模塊結構會產生一些難題。這些問題已經被幾個解決方案解決了，比如適當?shù)陌惭b，選擇合適的TEM材料和智能電子調節(jié)的應用。 3.2.實驗室測試 因為已近描述過，這樣的型號也已經制作出來并作了測試（如圖7所示）。由顯示的結果可知，先前設定的假設也被證實了。在注塑周期的時間內，TEM模塊控制模具不同部位的溫度分布是可能的。由實驗室的測試證明，TEM模塊確實可以控制熱處理的問題。在有注塑機Krauss Maffei KM 60 C，溫度傳感器，紅外線照相機和原型TEM模塊的情況下，這個實驗，即模擬真實工業(yè)環(huán)境，在實驗室中完成了。實驗的溫度在1.8秒內由5攝氏度到80攝氏度變化著，這代表了在注塑周期內有一個大的溫度控制區(qū)域。 四、結論 在輸入和輸出的關系中，使用熱電模塊有著直接的聯(lián)系，這在冷卻技術的應用中是有里程碑的意義。注塑模具時，把熱電模塊引入不穩(wěn)定的冷卻結構中，不準確的工藝精度中和高質量的塑料結構中這一技術顯示出了很高的期望。 作者假設在注塑模具時運用珀爾帖效應可以實現(xiàn)溫度控制。隨著模擬工作的開始和實驗室設備的實際生產，這些假設被證實了。模擬的結果表明在注塑過程中TEM模塊可能會有很大的應用空間。 隨著在周期時間里溫度曲線功能的提及，注塑過程可以被完全控制?，F(xiàn)在可以解決的工業(yè)問題，例如均勻冷卻的有問題的一類表面和塑料部分外觀的形狀等。在注塑時間里提高一些表面的溫度，這樣可以解決注塑薄壁塑件的難題。此外，利用這些技術，控制塑性材料的流變特性就可以實現(xiàn)了。在填充模腔階段，合理調節(jié)熱電模塊的熱量，它就可能甚至可以調控模腔里的熔融液體，這樣做是運用了模具中合適的問題分布（產品中的薄壁部分應有更高的溫度）。 在注塑過程中，應用TEM模塊技術減少周期時間的可能性是非常明顯的，可能減少周期時間的限制在于會有10—25%的額外冷卻時間，這在1.2節(jié)中描述過。 隨著TEM模塊技術的應用，它可以很好地控制產品的扭曲和產品扭曲的數(shù)量，以這種方法就可以獲得要求的產品尺寸。 因為TECOS擁有TEM模塊冷卻的技術，所以在注塑工藝時應優(yōu)先考慮這種技術的專利問題。 5 照相機前蓋的注塑模具設計及工藝 摘要 本次的畢業(yè)設計是照相機前蓋的注塑模的設計，依據(jù)產品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定為單分型面?zhèn)葷部?。根?jù)注塑的額定注塑量我們可以確定模具的型腔為一模2腔，排列方式為直線對稱排列，制件有側孔，無法直接脫模，所以我們需要設計側抽芯機構，利用斜導柱帶動滑塊來完成側孔的橫向抽芯，最后當主流道余料全部被拉出后，再利用推桿推出機構完成塑件的推出。由于塑件比較大，所以需要設計冷卻系統(tǒng)對制件進行局部冷卻，防止制件發(fā)生翹曲變形。 關鍵詞：注塑模；單分型面；一模2腔。 III Abstract This graduation design is the design of the camera front cover injection mold, based on process performance and to determine the number of plastic products for single parting surface side gate. According to the rated the injection quantity and injection we can determine the mold cavity as a mold 2 cavity, the arrangement of linear symmetrical arrangement, parts with side holes, can not be directly release, so we need to design of side core pulling mechanism, lateral core pulling the slanted guide pillar drives the sliding block to complete the side hole, when more than the mainstream the material is pulled out, the rod with the agency to complete the introduction of plastic parts. Because the plastic is relatively large, so it is necessary to design the cooling system to prevent the local cooling parts, parts warpage. Keywords: single parting surface injection mold;; a mold with 2 cavities. 目 錄 摘要 I Abstract I 緒論 1 第一章 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 4 1.2.1 ABS塑料主要的性能指標： 4 1.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù): 5 第二章 塑件成型的基本過程 6 第三章 注塑設備的選擇 7 3.1估算塑件體積質量 7 3.2 注塑機的選擇 8 第四章 成型零件有關尺寸的計算 9 第五章 澆注系統(tǒng)的設計 15 5.1澆口套的選用 15 5.2冷料井的設計 15 5.3分流道的設計 16 5.4分流道的布置 16 5.5澆口設計 18 第六章 合模導向機構的設計 20 6.1導柱的設計 20 6.2 導套的設計 21 第七章 脫模結構的設計 23 第八章 側抽芯機構的設計 24 8.1抽拔距的計算 24 8.2斜導柱的尺寸與安裝形式 24 8.3 鎖緊楔形式 26 8.4 斜導柱的受力分析及強度計算 26 第九章 排氣系統(tǒng)和溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 27 9.1排氣系統(tǒng) 27 9.2溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 27 第十章 繪制裝配圖 29 第十一章 注射機的校核 31 11.1 注射量的校核 31 11.2 鎖模力的校核 31 11.3注射機安裝模具部分的尺寸校核 31 結束語 33 致謝 34 參考文獻 35 《附錄》 37 1產品網(wǎng)格劃分 38 2 型腔的布置和設計 38 3 澆注系統(tǒng)的設計 39 4 注塑工藝參數(shù)的設定 40 5 模擬結果分析 41 緒論 模具是工業(yè)生產的重要裝備，是國民經濟的基礎設備，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)的重要基礎裝備，是工業(yè)化國家實現(xiàn)產品批量生產和新產品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產制品所表現(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的工藝。雖然在設備上投入較大，但是可以生產制品的數(shù)量非常大，實屬一種經濟快捷的生產方式，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，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)、農業(yè)和日常生活等各個領域的應用越來越廣泛，質量要求也越來越高。當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經不能滿足人們對物質的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產加工出來，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關系越來越緊密，如我們使用的電腦、手機、汽車等產品都要依靠模具。在塑料制品的生產中，高質量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優(yōu)質的模具材料和現(xiàn)代化的成形設備等都是成形優(yōu)質塑件的重要條件。 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)技術裝備還比較落后，勞動生產率也較低；模具生產專業(yè)化、商品化、標準化程度也不夠高；模具產品主要還是以中低檔為主，技術含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進口，產品結構調整的任務很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等?？梢?，我國模具工業(yè)的發(fā)展任重而道遠。 ? 前景展望 我國進入實施國民經濟和社會發(fā)展的第十一個五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進入一個關鍵時期。在這一時期，模具行業(yè)的主要任務是，在黨中央關于把我國建設成為創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略思想指引下，進一步推進改革，調整結構，開拓市場，苦練內功，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)把我國建設成為制造業(yè)強國的宏偉目標而奮斗。 41 第一章 塑料制件的分析 1.1 成型塑料件的工藝性分析 工件的尺寸和形狀如下圖: 圖1.1 1.2 成型塑件的材料分析 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。 ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經過調色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 1.2.1 ABS塑料主要的性能指標： 使用注射成形塑料制品時，由于其熔體黏度較高，所需的注射成形壓力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑件應采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使制品易產生熔接痕，所以模具設計時應注意盡量減少系統(tǒng)對料流的阻力。易吸水，成形加工前應進行干燥處理。在正常的成形條件下，制品的尺寸穩(wěn)定性較好。 密度(Kg.dm-3) 1.13——1.14 收縮率 % 0.3~0.8 熔 點 ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強度 Mpa 80 拉伸強度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 1.8 彎彈性模量 Gpa 1.4 壓縮強度 Mpa 18~39 缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20 硬 度 HR R62~86 體積電阻系數(shù) Ωcm 1013 擊穿電壓 Kv.mm-1 15 介電常數(shù) 60Hz3.7 1.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù): 注塑機類型：螺桿式 噴嘴形式： 通用式 料筒一區(qū) 150——170 料筒二區(qū) 180——190 料筒三區(qū) 200——210 噴嘴溫度 180——190 模具溫度 50——70 注塑壓 60——100 保壓 40——60 注塑時間 2——5 保壓時間 5——10 冷卻時間 5——15 周期 15——30 后處理 紅外線烘箱 溫度（70） 時間（0.3——1） 第二章 塑件成型的基本過程 注塑成型是把塑料原料（一般經過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經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的螺桿旋轉所產生的摩擦熱，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，將型腔內的空氣排出，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)象左右塑件的質量，因此充模過程的關鍵問題------澆注系統(tǒng)的設計就成為注射模具設計過程的重點，現(xiàn)代的設計方法已經運用了計算機輔助設計以解決澆注系統(tǒng)設計中疑難問題。 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?！袒尚? 加熱——理論上絕熱——散熱 熱交換效果的好壞決定了塑件的質量，模具設計時，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代設計方法中也采用了計算機輔助設計來解決問題。 d 脫模過程 塑件在型腔內固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內取出，這個動作由脫模機構來完成。不合理的脫模機構對塑件的質量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變萬化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構的設計也是注射模具設計的一個主要環(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 第三章 注塑設備的選擇 3.1估算塑件體積質量 建模，三維零件設計 利用UG軟件。進行三維實體建模，并可直接通過軟件進行測量 圖3.1 體積說明 V=20.5cm3 3.2 注塑機的選擇 根據(jù)實際情況，注塑機的實際注塑量是理論注塑量的80％左右。即有 V s ≦a V1 式中：V1——理論注塑容量，cm3 ; VS——實際注塑容量，g ; a——注塑系數(shù)，一般取值為0.8。 經計算可得 實際注塑量V=2×20.5mm3≈41cm3 根據(jù)以上計算《模具設計與制造簡明手冊》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：300mm 模具最小厚度：200mm 模板尺寸：450×420mm 拉桿空間：260×290mm 定位孔直徑：100mm 合模方式：液壓—機械 第四章 成型零件有關尺寸的計算 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0.3%~0.8 %,故平均收縮率為 0.5%。 公差數(shù)值表[5.9-11] 基本尺寸 精 度 等 級 公 差 數(shù) 值 1 - - - - - 精度等級表, 精度尺寸的選用[2-3、5] 類別 塑件種類 建議采用的精度等級 高精度 一般精度 低精度 根椐塑件的要求，由以上兩表可查得：該塑件可按精度等級為級精度選取。 此產品采用4級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下： 型腔凹模尺寸計算： （相關公式參見《塑料制品成型及模具設計》第79-80頁） 圖4.1 型腔 (一)型腔徑向尺寸的計算： LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz 式（4.1） LＭ————凹模徑向尺寸（mm） LS————塑件徑向公稱尺寸（mm） Scp————塑料的平均收縮率（％） Δ—————塑件公差值（mm） δz ————凹模制造公差（mm） 由：LS1=70 mm Ls2=100 mm 又查表知4級精度時塑件公差值 Δ1= 0.38mm Δ2= 0.44 mm 實踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。 由于： δz= 1/4Δ 得： δz1=1/4×0.22=0.095 mm δz2=1/4×0.30=0.11 mm 則： LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz =[（1+0.5%）×70-3/4×0.38]+0.095 =70.065+0.095 mm LＭ2+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz =[（1+0.5%）×100-3/4×0.44]+0.11 =100.17+0.11 mm (二)型腔深度尺寸的計算： 凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法： HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz 式（4.2） HＭ————凹模深度尺寸（mm） δz————凹模深度制造公差（mm） 其余符號同上 由：HS1=20 mm HS1=25 mm 取4級精度時Δ1=0.20 mm Δ1=0.24 mm 由δz=1/4Δ得： δz1=0.05 mm δz1=0.06 mm 則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz =[（1+0.5%）×20-2/3×0.2]+0.05 =19.994+0.05 mm HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz =[（1+0.5%）×25-2/3×0.24]+0.06 =24.965+0.06 mm 型芯凸模尺寸計算： （相關公式參見《塑料制品成型及模具設計》第79-80頁） 圖4.2 型芯 1) 型芯徑向尺寸的計算 運用平均收縮率法： LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz 式（4.3） LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm） δz———— 型芯徑向制造公差（mm） 其余符號同上 由：LS1=67mm LS2=97 mm 取4級精度時Δ1=0.38 mm Δ2=0.44 mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.095 mm δz2= 0.11 mm 則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz =[（1+0.5%）×67+3/4×0.38]–0.095 =67.62–0.095 mm LＭ2–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz =[（1+0.5%）×97+3/4×0.44]–0.11 =97.815–0.11 mm 2) 型芯高度尺寸的計算 運用平均收縮率法： HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz 式（4.4） HＭ————型芯高度尺寸（mm） δz————型芯高度制造公差（mm） 其余符號同上 由：HＳ1=18.5 mm HＳ=23.5 mm 取4級精度時 Δ1=0.2 mm Δ1=0.2 mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.05 mm δz1=0.05 mm 則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz =[（1+0.5%）×18.5+2/3×0.2]–0.05 =18.698–0.05 mm HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz =[（1+0.5%）×23.5+2/3×0.2]–0.05 =23.723–0.05 mm 第五章 澆注系統(tǒng)的設計 5.1澆口套的選用 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定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時，也便于選用優(yōu)質鋼材進行單獨加工和熱處理。設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 5.2冷料井的設計 根據(jù)實際,采用底部帶有拉料桿的冷料井，裝于推桿固定板上，具體結構如圖。 圖 5.2 冷料井 5.3分流道的設計 分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比表面積最小（流道表面積與體積之比稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。本次設計采取圓形截面。截面直徑d=6mm 5.4分流道的布置 1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面面積與長度盡量取小值，分流道轉折處應圓弧過度。 2）分流道較常時，在分流道的末端應開設冷料井。 3）分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動、定模板上，合模后形成分流道截面形狀。 4）分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。 在單腔模中，常不設分流道，而在多腔模中，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。從前兩點出發(fā)，分流道應短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的加回料量，分流道亦不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還倒增長模塑的周期。而該設計中使用了圓形斷面形狀的分流道。 圖 5.3 分流道 5.5澆口設計 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。 澆口的形狀和尺寸對制品質量影響很大，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、生產的批量等，采用一模2腔結構。澆口采用側澆口 具體尺寸見總裝圖。 圖 5.4 澆口 第六章 合模導向機構的設計 導向機構主要包括導柱、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。在此設計中采用了4根導柱。 6.1導柱的設計 在對導柱結構設計時，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芯，因此，多采用低碳鋼經滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪摚═8、T10）經淬火處理硬度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。導柱導套的具體結構見圖。 圖6.1 導柱 6.2 導套的設計 1）分類 導套有直導套和帶頭導套，直導套結構簡單，加工方便，用于簡單模具或導套后面沒有墊板的場合；帶頭導套結構較復雜，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，適用于生產批量小，精度要求不高的模具。在設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，孔內空氣無法逸出而產生壓力，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，以防止導柱或導套拉毛。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，本設計在脫澆道板、定模板和動模板以及頂針板上各設置一套導套，典型的導套可分為直導套合帶頭導套，直導套結構簡單，加工方便，用于簡單模具或導套后面沒有墊板的場合，帶頭導套結構較復雜，用于精度較高的場合，由于導套配合導柱使用其具體結構與布局如圖所示： 圖6.2導套 第七章 脫模結構的設計 在注塑成型的每一個循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，在該設計中，為了使符合脫模機構的要求： 使塑件留于動模 塑件不變形損壞 這是脫模機構應當達到的基本要求。要做到這一點首先必須分析塑件對模腔的附著力的大小和所在部位，以便選擇合適的脫模方式和脫模位置，使脫模力得以均勻合理的分布。 良好的塑件外觀 頂出塑件的位置應盡量設在塑件內部，以免損壞塑件的外觀。 結構可靠 因此，根據(jù)裝配圖，其模具結構的脫模機構主要推桿和推管將產品推出模外，還有在設計主型芯時也會有一定的撥模作斜度1°～2°。推桿和推管的設計如圖所示： 圖7.1 推桿 第八章 側抽芯機構的設計 當塑件上具有與開模方向不同的內外側孔時，塑件不能直接脫模，必須將成型側孔的零件做成可動的，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，然后再自模中通過頂桿頂出塑件。而此次的設計完全符合以上要求，因此，也采用了側向分型抽芯機構。又，該塑制品是大批量的生產，故也使用了機動側向分型抽芯。 8.1抽拔距的計算 因為抽拔距等于側孔深加2～3mm的安全系數(shù)，而當結構比較特殊時，如成型圓形制件的設計時 抽拔距不能等于制件凹模深度S2，因為滑塊抽至S2時塑件的外徑仍不能脫出滑塊的內徑，必須抽出S１的距離再加上(2～3)mm，塑件才能脫出。 故抽拔距為：S= S1+(2～3)=1.5+(2～3)mm≈5mm 式中 S—抽拔距； S１—抽拔的極根尺寸（此為塑件最大的外形尺寸）； 8.2斜導柱的尺寸與安裝形式 斜導柱的形狀與基本尺寸； 斜導柱的基本尺寸主要以長度尺寸為主，斜導柱的長度計算為如下式： L =1/2Dtanα+h×1/cosα+1/2dtanα+S/sinα+(10～15)mm 式（8.1） ≈82mm 式中L—斜導柱的長度； D—斜導柱固定部分大端直徑； h—斜導柱固定板厚度； 斜導柱的安裝固定形式： 如圖所示，斜導柱的傾斜角a為15°，而一般來說鎖緊塊的角度a′=a+(2～3)mm,斜導柱與固定板之間用三級精度第三種過渡配合。由于斜導柱只起驅動滑塊的作用，滑塊運動的平穩(wěn)性由導滑槽與滑塊間的配合精度保證，滑塊的最終位置由鎖緊塊保證，因此為了運動靈活，斜導柱和滑塊間采用比較松的配合，斜導柱的尺寸為　Φ12，頭部做成球形。那么固定形式如圖所示： 圖8.1 斜導柱固定 8.3 鎖緊楔形式 塑料的注塑過程中，型芯受到塑料很大的推力作用，這個力通過滑塊傳給斜導柱，而一般斜導柱為細長桿件，受力后容易變形，因此必須設置鎖緊楔，以便在模具閉模后鎖住滑塊，承受塑料給予型芯的推力，鎖緊楔與模件的邊連接可以根據(jù)推力的大小，選取不同的方式，而該設計所選取的是整體式結構，牢固可靠，側向力較大。它直接與定模固定，可見裝配圖可知。而鎖緊楔的角度在斜導柱的固定形式已講述了，這里不再重復。具體形狀如8-1圖所示。 8.4 斜導柱的受力分析及強度計算 斜導柱的受力分析； 根據(jù)斜導柱的形式，可以按公式: Fw = Ft/cosα 式（8.1） Fk = Ft·tanα 式（8.2） 式中 Fw —側抽芯時斜導柱所受的彎曲力； Ft —側抽芯的脫模力，其大小等于抽芯力； Fk —側抽芯時所需要的開模力； 綜合以上分析可知，從斜導柱的結構考慮，希望斜角α值大一些好；而從斜導柱受力情況考慮，希望斜角α值小一些好。因此，該斜導柱的斜角取了15°，經過用上述公式的核算，滿足了模具結構要求。 第九章 排氣系統(tǒng)和溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 9.1排氣系統(tǒng) 塑料在熔化時，會產生氣體，所以當塑料在充滿型腔時及澆注系統(tǒng)內的空氣，如果在型腔中不及時排除干凈，可以會在塑件上形成氣泡、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。注射成型時的排氣可采用如下四種方式排氣： 利用配合間隙排氣； 在分型面上開設排氣槽排氣； 利用排氣守排氣； 強制性排氣； 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。 9.2溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 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量。一般在型腔，型芯等部位設置合理的冷卻水路，通過調節(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，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在型腔內塑料熔接的地方，以免影響塑件的強度。 5）水管接頭應設在不影響操作的一側 該注塑模的冷卻系統(tǒng)設計為直流式運水，具體分布方式如下圖所示。 圖9.1 運水系統(tǒng) 第十章 繪制裝配圖 總裝圖如圖所示： 圖10.1 總裝圖 塑件冷卻后由于有少量的收縮，塑件會緊抱在型芯上，所以在脫出產品時不像沖壓件那么可以自動脫落。這樣，我們必須設計推出機構將塑件頂出，推出機構設計時我們考慮的是要使塑件各部分受力均勻，在此設計中，我們采用一模2腔的結構，由于產品本身有側孔 所以需要側抽芯 整個產品利用型芯 型腔 以及側型芯 拼合就可以成型 。 開模時，由于注塑機拉力的作用 模具從定模板與動模板之間進行分型，2個塑件由于包緊在型芯上會跟隨型芯向開模方向運動，同時進行的有：1.拉料桿帶動分流道余料以及主流道凝料向開模方向運動；2. 斜導柱固定在定模扳上不會運動，滑塊與動模板屬于配合關系，即滑塊配合在動模板的導滑槽上，所以滑塊會隨著動模板向開模方向運動，同時滑塊也會橫向移動，帶動側型芯完成，模具的橫向抽芯運動。 運動到一定位置（主流道里面的凝料全部被拉出，橫向抽芯完成，不存在阻擋塑件脫模的因素） 然后再有注塑機的脫模機構（如圖）作用模具的推桿座板，推桿座板和推桿固定板相連，所以推桿在推桿座板和推桿固定板的作用下推動塑件，進而將產品頂出模外。 合模過程：注塑機的合力作用下動模部分和定模部分開始向中間合攏，滑塊在斜導柱的作用下 向中間移動， 定模板與復位桿接觸，所以定模板作用復位桿，推桿座板和推桿固定板以及推桿在復位桿的作用下進行復位。 第十一章 注射機的校核 11.1 注射量的校核 根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》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) 經估計算得：V=41000mm3 所以≈41cm3<100 故合格 11.2 鎖模力的校核 由 查《模具設計指導》表6-5塑料成型時的注射壓力=30~60Mp pF 式中 p——塑料成型時型腔壓力 塑料的型腔壓力p=60Mpa F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（） 各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 F=（70×100×2）=14000 pF=6014000≈840KN 因為=900KN> pF=840KN 故合格 11.3注射機安裝模具部分的尺寸校核 噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來設計的； 定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合） 模具厚度：Hmin=200mm

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