721 電器旋鈕CAD注射模設(shè)計(jì)（有cad圖+proe圖）,721,電器旋鈕CAD注射模設(shè)計(jì)（有cad圖+proe圖）,電器,旋鈕,cad,注射,設(shè)計(jì),proe 目錄 1 塑件成型工藝性分析 4 1.1 塑件的分析 4 1.2 ABS工程塑料的性能分析 4 1.2.1基本性能 4 1.2.2 ABS物理性能 5 1.2.3 ABS熱性能 5 1.2.4 ABS力學(xué)性能： 5 1.3 ABS的注射成型過程及其工藝參數(shù) 7 1.3.1注射成型過程 7 1.3.2 注射工藝參數(shù) 7 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 8 2.1 分型面位置的確定 8 2.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 8 2.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 9 2.3.1 注射量的計(jì)算 9 2.3.2 澆注系統(tǒng)凝料提及的初步估算 9 2.3.3 選擇注射機(jī) 10 2.3.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 10 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 3.1主流道的設(shè)計(jì) 12 3.1.1 主流道尺寸 12 3.1.2 主流道的凝料體積 12 3.1.3 主流道當(dāng)量半徑 12 3.1.4交口套的形式 12 3.2 分流道的設(shè)計(jì) 13 3.2.1 分流道的布置形式 13 3.2.2 分流道的長(zhǎng)度 13 3.2.3 分流道的當(dāng)量直徑 13 3.2.4 分流道的截面形狀 14 3.2.5 分流道截面面積及凝料體積 14 3.2.6 校核剪切速率 14 3.2.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 15 3.3 澆口的設(shè)計(jì) 15 3.3.1 側(cè)澆口尺寸的確定 16 3.3.2 側(cè)澆口剪切速率的校核 16 3.4 校核主流道的剪切速率 17 3.5 冷料穴的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 19 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4.2 成型零件鋼材的選用 20 4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 20 5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 6.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定 24 6.2 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 7 模架的確定 26 7.1 各模板厚度尺寸的確定 26 7.2 計(jì)算并選擇模架型號(hào) 26 7.3 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 27 8 排氣槽的設(shè)計(jì) 28 9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 9.1 冷卻介質(zhì) 29 9.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 29 9.2.1 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W 29 9.2.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 29 9.2.3 計(jì)算冷卻水的體積流量 30 9.2.4 確定冷卻水路的直徑 30 9.2.5 冷卻水在管內(nèi)的流速 30 9.2.6 求冷卻管壁與水交界的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù)h 30 9.2.7 計(jì)算冷卻水道的導(dǎo)熱總面積A 31 9.2.8 計(jì)算冷卻模具水管的總長(zhǎng)度L 31 9.2.9 冷卻水路的根數(shù)x 31 10.導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32 10.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 32 11 裝配圖的繪制 33 12 設(shè)計(jì)小結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 致謝 37 1 塑件成型工藝性分析 1.1 塑件的分析 （1）外形尺寸 該塑件直徑φ7.5~φ13，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程一般，其材料為ABS塑料，為熱塑性塑料，流動(dòng)性較好，適合于注射成型。 (2) 精度等級(jí) 塑件所有尺寸公差在任務(wù)書中未能給出，未注公差的尺寸取為MT5. (3) 脫模斜度 ABS的成型性能良好，成型收縮率較小，參考文獻(xiàn)[1]中表1-12，選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。 圖（1）零件圖 1.2 ABS工程塑料的性能分析 1.2.1基本性能 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)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(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。適于制作一般機(jī)械零件、減摩耐磨零件，專動(dòng)零件和電信結(jié)構(gòu)零件。 成形特性： （1）．無定形料，其品種牌號(hào)很多，各品種的機(jī)電性能及成形特性也各有差異，應(yīng)按品種 確定成形方法及成形條件。 （2）．吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間干燥。 （3）．流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯，AS差，但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 （4）．比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高），料溫對(duì)物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度在250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)要求精度較高塑件模具溫度宜取50~60℃，要求光澤及耐熱型塑件宜取60~80℃，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180~230℃，注射壓力為100~140MPa，螺桿式注射機(jī)則取160~220℃，70~100MPa為宜。 1.2.2 ABS物理性能 表1：ABS物理性能 名稱 參數(shù)值 密度： 1.03~1.08g/cm3 比體積： 0.86~0.98 cm3/g 吸水率： 0.2~0.4% 1.2.3 ABS熱性能 表2：ABS熱性能 名稱 參數(shù)值 熔點(diǎn)： 130~160℃ 熔融指數(shù)： 200℃負(fù)荷50N,噴嘴Φ2.09 0.41~0.82g/10min 維卡針入度； 71~122℃ 馬丁耐熱： 63℃ 熱變形溫度： 90~108℃(45N/cm2) 83~103℃(180N/cm2) 線膨脹系數(shù)： 7.0ⅹ10-5/℃ 計(jì)算收縮率： 0.4~0.7% 比熱容： 1470 J/ (kg . K) 燃燒性： 慢 熱導(dǎo)率： 0.263 W/ (m . k) 1.2.4 ABS力學(xué)性能： 表3：ABS力學(xué)性能 名稱 參數(shù)值 屈服強(qiáng)度： 50MPa 抗拉強(qiáng)度： 38MPa 斷裂伸長(zhǎng)率： 35% 拉伸強(qiáng)性模量： 1.8GPa 抗彎強(qiáng)度： 80MPa 彎曲彈性模量： 1.4GPa 抗壓強(qiáng)度： 53MPa 抗剪強(qiáng)度： 24MPa 沖擊韌度：無缺口 261 k / Jm2 有缺口 11 k / Jm2 布氏硬度： 9.7HBS 密度： 1.03~1.08g/cm3 比體積： 0.86~0.98 cm3/g 吸水率： 0.2~0.4% 注：該成形條件為加工通用級(jí)ABS料時(shí)所用，苯乙烯--丙烯腈共聚物（即AS）成形條件與上相似。 查參考文獻(xiàn)[1]中表1-3得其主要性能指標(biāo)，見表4。 表4：ABS的性能指標(biāo) 名稱 參數(shù)值 密度 1.03~1.07 比體積 0.86~0.98 吸水率 0.2~0.4 收縮率 0.3~0.8 熱變形溫度℃ 90~108 熔點(diǎn)℃ 130~160 抗拉屈服強(qiáng)度 50 拉伸彈性模量 1.8 抗彎強(qiáng)度 80 沖擊韌度（缺口） 11 硬度 9.7，R121 體積電阻系數(shù) 6.9× 1.3 ABS的注射成型過程及其工藝參數(shù) 1.3.1注射成型過程 （1）成型前準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于ABS含有氰基等吸水性集團(tuán)，故吸水性較大，因此成型前須進(jìn)行充分干燥，使其水分含量降至0.1%以下，常用方法是循環(huán)鼓風(fēng)干燥，溫度控制是70~80℃，時(shí)間4h以上。也可以采用烘箱干燥，溫度控制在80~100℃，時(shí)間2h，干燥粒層厚度不超過50mm。 （2）注射過程。塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔成型，其過程分為沖模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。 （3）塑件的后處理（退火）。退火處理的方法為紅外線燈、烘箱，處理溫度為70℃，處理時(shí)間為2h~4h。 1.3.2 注射工藝參數(shù) 表5：ABS物理性能 名稱 參數(shù)值 注射機(jī) 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 30r/min 料筒溫度t/℃：前段 180~200 中段 165~180； 后段 150~170 注射時(shí)間 20~90 S 高壓時(shí)間 0~5 S 冷卻時(shí)間 20~120 S 總周期 50~220 S 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 2.1 分型面位置的確定 通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在塑件截面積最大，且有利于開模取出塑件的底平面上。故選擇零件中部十字筋最大截面處為分型面。 圖（2）分型面位置 2.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 （1）型腔數(shù)量的確定 由于該塑件精度要求不高，塑件尺寸較小，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)、制造成本、生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率等問題，初步定為一模四腔的結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列方式的確定 由于該模具選擇的是一模四腔，其型腔中心距的確定故流道采用H型對(duì)稱排列，使型腔進(jìn)料平衡，如圖（3）所示。 圖（3） 型腔數(shù)量的排列布置 （3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)是一模四腔，對(duì)稱H型直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選推件板推出或是推出桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板或推件板。由上綜合分析可確定采用大水口（或帶推件板）的單分型面注射模。 2.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 2.3.1 注射量的計(jì)算 通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖（4）所示。 圖（4） 塑件質(zhì)量屬性 塑件體積： 塑件質(zhì)量：=1.05×1.5528=1.63g 式中，ρ可根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表9-6取為1.05。 2.3.2 澆注系統(tǒng)凝料提及的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件提及的0.2倍~1倍來估算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來估算。故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和4個(gè)塑件體積之和）為： …………………………………………………………… (1) =1.3×4×1.5528=8.0746 2.3.3 選擇注射機(jī) 根據(jù)以上計(jì)算得出在一次注射過程中，注入模具型腔的塑料的總體積為=9.66，由參考文獻(xiàn)[2]式(4-18)，=/0.8=8.07/0.8=10.09。根據(jù)以上的計(jì)算，查參考文獻(xiàn)[]中表13-1，初步選定公稱注射量為30，注射機(jī)型號(hào)為XS-Z-30臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表6。 表6：注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 名稱 參數(shù)值 理論注射量 30 螺桿直徑/mm 28 注射壓力 119 注射時(shí)間/s 0.7 塑化能力 4 電動(dòng)機(jī)功率/KW 5.5 鎖模力/kN 250 拉桿空間/mm 125 移模行程/mm 160 最大模具厚度/mm 240 最小模具厚度/mm 60 鎖模形式 液壓—機(jī)械 模具定位孔直徑/mm 63.5 噴嘴球半徑/mm 12 2.3.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 (1) 注射壓力校核 查參考文獻(xiàn)[4]可知，ABS所需注射壓力為70MPa~90MPa，這里取=90MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力=119MPa，注射壓力安全系數(shù)=1.25~1.4，這里取=1.3，則：=1.3×90=117<，所以注射機(jī)注射壓力符合要求。 (2) 鎖模力校核。 ① 塑件在分型面上的投影面積 ==369.4 ② 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，即澆道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積的數(shù)值，可以按照多型腔模具的統(tǒng)計(jì)分心來確定。是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2倍~0.5倍。由于本設(shè)計(jì)的流道較簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以相應(yīng)取小一些，這里取=0.2。 ③ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則有 =n(+)=n(+0.2)……………………………………… (2) =4×1.2=1773.12 ④ 模具型腔內(nèi)的脹型力，則 =…………………………………………………………… (3) =1773.12×35=62.06kN 式中，是型腔的平均計(jì)算壓力值。是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%~40%，大致范圍在24MPa~48MPa。對(duì)于黏度較大的精度較高的塑件制 品應(yīng)取較大值。ABS屬于中等黏度塑料切精度要求不高，故將取為35MPa。 由表2 可知注射機(jī)的公稱鎖模力是=250kN，鎖模力安全系數(shù)=1.1~1.2這里取=1.2，則取=1.2=1.2×62.06=74.472<所以注射機(jī)鎖模力滿足要求。 對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)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(dòng)和開模時(shí)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(dòng)速度和沖模時(shí)間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的交口套。 3.1.1 主流道尺寸 (1) 主流道的長(zhǎng)度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對(duì)于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取55mm進(jìn)行計(jì)算。 (2) 主流道小端直徑 d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5~1)mm= 4.5mm (3) 主流道大端直徑 D=d+2≈ 5.5mm式中≈ 2° (4) 主流道球面直徑 SR=注射機(jī)噴嘴球半徑+(1~2)mm=15+2=17 mm。 (5) 澆口襯套球面的配合高度 h=2.5mm。 3.1.2 主流道的凝料體積 ………………………………………………… (4) =55×(+2.75×2.25)×3.14/3=1082.97 3.1.3 主流道當(dāng)量半徑 mm 3.1.4交口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小斷入口與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料的要求較嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯酪r套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但是考慮到上述因素通常依然將其分開來設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。本設(shè)計(jì)澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC~55HRC。如圖(5)所示。定位圈的結(jié)構(gòu)由總裝圖來確定。 圖（5） 主流道交口套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2 分流道的設(shè)計(jì) 3.2.1 分流道的布置形式 為盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道，如圖(6)所示。 圖(6) 分流道布置形式 3.2.2 分流道的長(zhǎng)度 根據(jù)四個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道長(zhǎng)度適中，如圖(6所)示。 3.2.3 分流道的當(dāng)量直徑 流過一級(jí)分流道塑料的質(zhì)量 1.05×1.5528×4=1.63g < 30g 因該塑件該塑件為軸型塑件，塑件體積較小，且材料流動(dòng)性較好、黏度底，所以根據(jù)要求分流道取圓形流道，一級(jí)流道直徑4mm，二級(jí)分流道直徑 3.2.4 分流道的截面形狀 本流道采用圓形截面，其加工工藝好，切塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力不大。 3.2.5 分流道截面面積及凝料體積 (1) 分流道的長(zhǎng)度為(21+2 )×2=46mm. (21.72+3 )×2=49.5mm (2) 分流道截面積 3.14×=12.56 3.14×=7.065 (3) 凝料體積 46×12.56=577.76 49.5×7.065=349.72 =577.76+349.72=927.48 3.2.6 校核剪切速率 （1）確定注射時(shí)間：由參考文獻(xiàn)[2]表4-8，可取t=0.86 s。 （2）計(jì)算單邊分流道體積流量： …………………………………………………… (4) 4.69 （3）由參考文獻(xiàn)[3]（式2-22）可得剪切速率 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道德最佳剪切速率在~之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 3.2.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取其粗糙度為Ra 1.25μm~2.5μm即可，此處取Ra 1.6μm。另外該分流到為圓形分流道，故無脫模斜度。 3.3 澆口的設(shè)計(jì) 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模四腔注射，為方便調(diào)整沖模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修整，切開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進(jìn)料。 運(yùn)用Pro/E分析工具PLASTIC Advisor對(duì)澆口選擇點(diǎn)和熔料充型難以程度進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，澆口選定在分型面上，從塑件底部進(jìn)料填充，Pro/E分析結(jié)果如圖（7）所示： 圖（7） 澆口的選定和充型模擬報(bào)告 經(jīng)Pro/E分析工具PLASTIC Advisor充型模擬分析，選取圖8所示澆口進(jìn)行充型，能很好的實(shí)現(xiàn)塑件的填充，分析結(jié)果如圖（8）所示 圖(8) 充型結(jié)果顯示 3.3.1 側(cè)澆口尺寸的確定 （1）計(jì)算側(cè)澆口的深度。參考文獻(xiàn)[3]表2-6，文獻(xiàn)[2]表4-9中推薦的ABS側(cè)澆口的厚度為1.2mm~1.4mm根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，?。? h=1.4mm （2）計(jì)算側(cè)澆口的寬度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表2-6，可得側(cè)澆口的寬度B的計(jì)算公式為 ……………………………………………………………… (5) = 式中，A型腔表面積，n是塑料成型系數(shù)，對(duì)于ABS，其成型系數(shù)為n=0.7 （3）計(jì)算側(cè)澆口的長(zhǎng)度。參考文獻(xiàn)[3]表2-6，可取側(cè)澆口的長(zhǎng)度0.75mm。 3.3.2 側(cè)澆口剪切速率的校核 （1）確定注射時(shí)間：查參考文獻(xiàn)[1]表2-3，可取t=0.84s； （2）計(jì)算澆口的體積流量： ……………………………………………………………… (6) （3）計(jì)算澆口的剪切速率：由于是矩形澆口，要求： ≤4×………………………………………………… (7) 計(jì)算得：≈0.538×<4×，所以剪切速率合格。 式中，為矩形澆口的當(dāng)量半徑，即= mm。 該矩形澆口的剪切速率比較大，首先把澆口面積適當(dāng)做小一點(diǎn)，通過試模根據(jù)塑件成型情況來調(diào)整。 3.4 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積(澆口體積的大小可以忽略不計(jì))以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流到熔體的剪切速率。 1) 計(jì)算主流道的體積流量 …………………………………………………………… (8) 2) 計(jì)算主流道的剪切速率 ……………………………………………………………… (9) 主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率合格。 3.5 冷料穴的設(shè)計(jì)計(jì)算 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是儲(chǔ)存熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒有印痕，采用推桿推出塑件，故采用球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。 4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，考慮把成型零件設(shè)計(jì)成上下模加側(cè)抽芯式， 圖（9） 定模 圖（10） 動(dòng)模 圖（11） 側(cè)抽芯 4.2 成型零件鋼材的選用 根據(jù)對(duì)成型塑件的分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時(shí)考慮到它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20。對(duì)于成型塑件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選擇P20鋼，進(jìn)行滲氮處理。 4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 用參考文獻(xiàn)[2]中式(2-26)~(2-30)相應(yīng)公式中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計(jì)算。 照任務(wù)書上要求尺寸精度MT5進(jìn)行計(jì)算，則 凹模內(nèi)尺寸的計(jì)算： …………………………………………… (10) 凸模內(nèi)尺寸的計(jì)算： ……………………………………………… (11) 式中，是塑件的平均收縮率，查表參考文獻(xiàn)[5]中表1-4可知ABS的收縮率為0.3% ~0.8%，所以取其平均收縮率=；是塑件制造公差，查參考文獻(xiàn)[2]表2-4可得；是系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[3]表2-10可得； 是塑件上相應(yīng)制造公差，對(duì)于中小型塑件取=。 零件名稱 塑件尺寸 塑件制造公差 系數(shù) 計(jì)算公式 尺寸計(jì)算結(jié)果/mm 尺寸規(guī)范結(jié)果/mm 定模 28.5 0.25 0.6 11 0.16 0.65 24.5 0.35 0.55 13.2 0.16 0.65 14.6 0.19 0.65 8 0.24 0.56 Φ7.2 0.24 0.56 Φ7.5 0.24 0.56 動(dòng)模 28.5 0.25 0.60 11 0.16 0.65 24.5 0.35 0.55 14.6 0.19 0.65 16 0.19 0.65 Φ7.2 0.24 0.56 Φ7.5 0.24 0.56 型芯一 Φ3 0.10 0.75 Φ6 0.12 0.70 311 0.38 0.54 3.5 0.22 0.56 型芯二 13.2 0.16 0.65 16 0.19 0.65 24.5 0.35 0.55 5 0.22 0.56 3.5 0.22 0.56 Φ7 0.14 0.65 Φ3 0.10 0.70 Φ7.5 0.14 0.65 Φ13 0.16 0.65 2 0.10 0.70 1.6 0.10 0.70 5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性可采用推件板推出、推桿推出、或推件板加推桿推出的綜合推出方式。根據(jù)塑件和模仁的結(jié)構(gòu)，并校核脫模力，確定采用推桿推出方式。設(shè)計(jì)用推桿數(shù)為4×4。 (1)推出面積 設(shè)2mm的圓推桿設(shè)置16根(4×4根)，那么推出面積為 (2)推桿推出力 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2-12取許用應(yīng)力[]=14MPa 因此，經(jīng)上述計(jì)算得出，在實(shí)際生產(chǎn)中，以此推桿推出塑件，不會(huì)有頂白或者頂破的可能，故采用推桿推出。 6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定 該套模具采用機(jī)動(dòng)側(cè)抽機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)方式為斜導(dǎo)柱。 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)是最常用的一種側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、安全可靠等特質(zhì)。其斜滑塊通常采用楔緊塊鎖緊，根據(jù)楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式不同可獲得不同的楔緊力。并可獲得較大的抽芯距。 本次設(shè)計(jì)中，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用斜導(dǎo)柱吧動(dòng)、定模分開時(shí)的開模力傳遞給側(cè)型芯，使之產(chǎn)生斜向運(yùn)動(dòng)，先行脫出塑件，然后再有推桿將塑件推出。 6.2 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (1)抽拔力的計(jì)算： ………………………………………………… (12) 式中： ——脫模系數(shù)，ABS取0.45; ——塑料的線膨脹系數(shù); ——在脫模溫度下，ABS的抗拉彈性模量，取; ——塑件軟化溫度，取; ——脫模時(shí)塑件溫度，取; ——壁厚，取5mm; ——型芯脫模方向高度，為5mm； ——在脫模溫度下塑料的泊松比，為0.35。 (2)抽芯距里計(jì)算： ……………………………………………………………… (13) 式中： ——塑件側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度(mm),該塑件側(cè)孔深度為15mm； ——安全距離(2mm~3mm)，此處去3mm。 (3)斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔的配合。 為保證在開模瞬間有一很小空程，使塑件在活動(dòng)型芯未抽出之前從型腔內(nèi)或型芯上獲得松動(dòng)，并使楔緊塊先脫開滑塊，以免干涉抽芯動(dòng)作，斜導(dǎo)柱與滑塊空的配合應(yīng)有0.25mm~0.5mm的單邊間隙。 (4)滑塊設(shè)計(jì)。 此設(shè)計(jì)中，考慮到塑件的結(jié)構(gòu)和加工的方便，采用整體式滑塊設(shè)計(jì)。但滑塊可分拆開開加工。 7 模架的確定 7.1 各模板厚度尺寸的確定 (1) A板尺寸 A板是定模固定板，塑件在定模上的高度為6.5mm，考慮到模板上還要開設(shè)冷卻水道，必須留出足夠的距離，故A板厚度取40mm。 (2) B板尺寸 B板是型芯固定板，按照標(biāo)準(zhǔn)模架標(biāo)準(zhǔn)板厚度取為40mm。 (3) C板(墊塊)尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(5~10)mm=(20+20+15+5~10)mm=60mm~65mm，此處初步選定C板厚度為50mm。 7.2 計(jì)算并選擇模架型號(hào) 模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，模具結(jié)構(gòu)以緊湊實(shí)用為好?，F(xiàn)根據(jù)一種標(biāo)準(zhǔn)模架選型的經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行模架的選擇，即是根據(jù)塑件在分型面上投影的面積或者模仁周邊尺寸，以塑件布置在推桿推出范圍之內(nèi)及復(fù)位桿與型腔或是模仁邊緣保持一定距離為原則來確定模架的大小。其具體計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式如下： 塑件投影寬度≤-10 塑件投影長(zhǎng)度≤-(復(fù)位桿直徑) -30 式中 常數(shù)10——推桿邊緣與墊塊之間的雙邊距離，見參考文獻(xiàn)[3]表7-4； 常數(shù)30——復(fù)位桿與型腔或者模仁邊緣之間的雙邊距離，參見表7-4。 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸，可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸為155mm×90mm，型腔所占的平面尺寸為116mm×45mm，利用上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可得 ≥+10 =45+10=55mm…………………………………………… (14) ≥++30=116+25+30=171mm………………………………… (15) 查參考文獻(xiàn)[3]表7-4，可取=80mm，=190mm，根據(jù)以上計(jì)算可得W=190mm，因此考慮采用250mm×250mm的模架，同時(shí)又考慮到是采用推件板和推桿綜合推出方式，且推桿均勻布置在型芯內(nèi)，這樣推桿邊緣與推桿固定板邊緣距離較大，因此為降低模具成本，可適當(dāng)減少模具架尺寸，另考慮導(dǎo)柱、導(dǎo)套、水路的布置等因素，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表7-1可確定選用帶推桿的側(cè)澆口。。。。型模架，根據(jù)表7-4得W×L=250mm×180mm及各板得厚度尺寸。 經(jīng)上述計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定，根據(jù)《注射模中小型模架及技術(shù)條件》(GB/T12556—2006)標(biāo)準(zhǔn)，將模架標(biāo)記為DCT2530-50×60×80GB/T12555-2006。 7.3 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。 (1)模具平面尺寸250mm×180mm <235mm×235mm (拉桿間距)，校核合格。 (2)模具高度尺寸170mm，60mm<220mm<240mm（模具的最大厚度和最小厚度，與注射機(jī)相配合的最大厚度是180mm，最小厚度是60mm），校核合格。 (3)模具的開模行程S=20mm+30mm+(5~10)mm=55~60mm<160mm，校核合格。 8 排氣槽的設(shè)計(jì) 在注射成型過程中，模具內(nèi)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)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 注射的排氣方式，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(shè)排氣槽的方式。 該塑件由于采用側(cè)澆口，進(jìn)料熔體經(jīng)塑件一端向另一端填充型腔，每個(gè)型腔上有4根推桿，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會(huì)再頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。同時(shí)，底面的氣體會(huì)沿著分型面、型芯和推件板之間的間隙排出。 9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩，在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對(duì)流、輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量硬等于冷卻說所帶走的熱量。 9.1 冷卻介質(zhì) ABS屬流動(dòng)性中等的材料，其成型溫度及模具溫度分別為200℃～240℃ 和50℃~80 ℃，熱變形溫度為70℃～107℃。所以模具溫度初步選定為40℃，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。 9.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 9.2.1 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W (1) 塑料制品的體積 …………………………………………………… (16) =1.083+0.928+4×1.553=3.56 (2) 塑料制品的質(zhì)量 m==1.05×3.56=3.74g≈0.0037kg (3) 塑件壁厚為2mm，查參考文獻(xiàn)[2]表4-34得=9.3 s，注射時(shí)間由參考文獻(xiàn)[3]表2-3查得為=0.86 s，脫模時(shí)間=7.5 s，則注射周期為 t=++……………………………………………………………… (17) =17.66 s 由此得到，每小時(shí)注射次數(shù)為N=203次。 (4) 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔料的總質(zhì)量為 W=Nm=203×0.0037kg=0.76kg/h 9.2.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 查參考文獻(xiàn)[2]表4-35直接可知道ABS的單位熱量的值的范圍是(310~400)kJ/kg之間，故取值為=355kJ/kg。 9.2.3 計(jì)算冷卻水的體積流量 設(shè)冷水道入水口的水溫為=22℃，出水口為=25℃，去水的密度為，水的比熱容。則根據(jù)公式可得： ………………………………………………………… (18) 9.2.4 確定冷卻水路的直徑 當(dāng)=5.83×?xí)r，查參考文獻(xiàn)[2]表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑為d=8mm. 9.2.5 冷卻水在管內(nèi)的流速 =……………………………………………………………… (19) = 合理 9.2.6 求冷卻管壁與水交界的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 因?yàn)槠骄疁貫?3.5℃，查參考文獻(xiàn)[2]表4-31可得，則有: …………………………………………………………… (20) 9.2.7 計(jì)算冷卻水道的導(dǎo)熱總面積A ………………………… (21) 9.2.8 計(jì)算冷卻模具水管的總長(zhǎng)度L …………………………………… (22) 9.2.9 冷卻水路的根數(shù) 以塑件外圍尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，大致確定冷卻水路的根數(shù) 根 由上述計(jì)算可以看出，一條冷卻水路對(duì)于模具來說顯然是不合適的，本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)定模兩條冷卻水路來對(duì)動(dòng)模和定模進(jìn)行冷卻，成型零件的冷卻水道開設(shè)如圖所示。 10.導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)模、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈與注射機(jī)相配合，是模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn)單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用木架本身所自帶的定位機(jī)構(gòu)。 10.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 模具導(dǎo)柱導(dǎo)向的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，適用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具。同時(shí)在設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 導(dǎo)柱應(yīng)合理的均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。 (2) 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6～8mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。 (3) 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5～0.8 mm,淬火48～55HRC,也可用T8A碳素工具鋼,經(jīng)淬火處理。 (4) 為了使導(dǎo)柱能順利地入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。 (5) 導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 (6) 一般導(dǎo)柱滑動(dòng)的配合形式按H8/f7，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。 (7) 除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推反之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的下常運(yùn)動(dòng)。 (8) 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。 11 裝配圖的繪制 圖（12）主視圖 圖（13）左視圖 圖（14）俯視圖 12 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計(jì)，，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)工作有了更深層次的認(rèn)識(shí)，即：模具不是只為設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤考慮。這次設(shè)計(jì)使我能夠理論聯(lián)系實(shí)際，多方面、多角度地去感知、體會(huì)書本上比較抽象的理論知識(shí)。在指導(dǎo)老師及關(guān)心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨(dú)立思考并解決問題的能力得到了加強(qiáng)，培養(yǎng)了實(shí)際動(dòng)手能力。我更進(jìn)一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，了解了注射模具設(shè)計(jì)的一般程序。 進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)首先要對(duì)成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計(jì)要求。對(duì)形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動(dòng)性、收縮率，透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求經(jīng)濟(jì)合理，認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計(jì)的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高模具設(shè)計(jì)的水平。 收獲大概可概括為以下幾點(diǎn)： 1. 培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力 從設(shè)計(jì)的開始，就有意識(shí)地培養(yǎng)自己獨(dú)立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。大到模具的整體布局，小到排氣槽的設(shè)置、冷料穴的長(zhǎng)短，都要經(jīng)過認(rèn)真思考，才能拿出相對(duì)比較成熟的方案。 2. 鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力 在整個(gè)的設(shè)計(jì)過程中，翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，參考了大量的書籍，除了獲得設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)外，還學(xué)到了其他許多的知識(shí)。更重要的是鍛煉了自己的動(dòng)手能力和借助工具書解決實(shí)際問題的能力。授人以魚，不如授人以漁，我相信這些能力在我今后的工作和生活能定能讓我受益匪淺。 3. 繪圖水平得到了提高 通過做設(shè)計(jì)這一期間的實(shí)際操作及練習(xí)，學(xué)到了很多具體的繪圖細(xì)節(jié)。譬如：虛線、點(diǎn)畫線的畫法及線條的粗細(xì)；剖線、剖面線的畫法及線條粗細(xì)；標(biāo)題欄的畫法及明細(xì)表的編排、技術(shù)要求等。此外，繪圖的速度也得到了進(jìn)一步的提高，各種快捷鍵的操作也越來越熟練。 參考文獻(xiàn) [1] 高軍，李熹平，高玉田，褚興榮. 注塑成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2009. 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[10] 王衛(wèi)衛(wèi). 材料成型設(shè)備[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2010. 致謝 首先要感謝母校多年來對(duì)我的培養(yǎng)和教育，讓我在這幾年的大學(xué)生活里，不僅學(xué)習(xí)了科學(xué)文化知識(shí)，還學(xué)會(huì)了許多為人處世的道理，提高了自己分析問題和解決問題的能力。其次要感謝老師們多年來的辛勤教誨，正是因?yàn)樗麄兊哪冻?，才有我們的今天，特別是要感謝我的指導(dǎo)老師——李良喜老師，在他的悉心指導(dǎo)和幫助下我才能順利地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也要感謝我的好友劉銓、唐曉波在設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的幫助，還有多年來的關(guān)心和幫助我的同學(xué)朋友們！ 由于準(zhǔn)備的時(shí)間較為倉(cāng)促，資料查詢方面不盡全面，本設(shè)計(jì)之中存在許多不足之處，還望各位專家、教授不吝指教。再次謝謝你們！ 37