基于proE的CY2238訂書機座注射模具設(shè)計-塑料注塑模側(cè)抽芯1模2腔含三維及11張CAD圖-獨家.zip,基于,proE,CY2238,訂書機,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,模側(cè)抽芯,三維,11,CAD,獨家 摘 要 根據(jù)訂書機座塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模二件，側(cè)澆口進料，注射機采用海天200XA型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和proe繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的注射模具設(shè)計。 關(guān)鍵詞：訂書機座；注射模具；一模二件；側(cè)澆口進料 Abstract According to the requirements of the plastic products, the use of plastic parts, analysis of the plastic parts of the process, such as the technical requirements of precision, select the size of plastic parts. This mold adopts the first mock exam two, side gate, injection machine adopts the Haitian 200XA model, set cooling system, CAD and proe drawing two-dimensional assembly and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Attach the instruction, systematically use the brief text, concise schematic diagram and calculation of plastic parts, so as to make a reasonable injection mold design. Keywords: Stapler base; injection mould; the first mock exam two; side gate II 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 塑料簡介 1 1.2 注塑成型及注塑模 1 第2章 塑件材料分析 3 第3章 塑件的工藝分析 4 3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 3．2 塑件尺寸及精度 5 3．3 塑件表面粗糙度 6 3．4 塑件的體積和質(zhì)量 6 第4章 注射成型工藝方案及結(jié)構(gòu)的分析和確定 7 4．1、注射成型工藝過程分析[5] 7 4．2 澆口種類的確定 7 4．3 型腔數(shù)目的確定 8 4．4 注射機的選擇和校核 8 第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 5．1 分型面的設(shè)計 11 5．2 型腔的布局 12 5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12 5．4 注射模成型零部件的設(shè)計[7] 16 5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 5．6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 23 5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 25 5．8 模架的選用 27 5.9.側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇 29 5.10.斜銷側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計計算 29 第6章 模具材料的選用 33 6．1 成型零件材料選用 33 6．2 注射模用鋼種 33 總結(jié) 34 致謝 35 參考文獻 36 附錄圖 37 IV 第1章 緒論 模具制造是國家經(jīng)濟建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。 1.1 塑料簡介 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(jīng)濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模 將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。 注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。 注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。 注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。 注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。 注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。 塑料模具的設(shè)計不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設(shè)計階段（包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。 傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。 目前國際市場上主要流行的，運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。 采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義[3]。 第2章 塑件材料分析 ABS 聚苯乙烯 化學(xué)和物理特性 大多數(shù)商業(yè)用的ABS都是透明的、非晶體材料。ABS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。 其分子中僅含C、H兩種元素，平均分子量在20萬左右，密度為1.04——1.16g/cm3，比PVC的密度小而大于PE和PP。ABS的主鏈上帶有結(jié)構(gòu)龐大的苯環(huán)，故柔順性差，質(zhì)硬脆，抗沖擊性能差，其制品敲打起來能發(fā)出類似金屬的聲音。 透光率為88%—90%，折光系數(shù)為1.59—1.60，透光性僅次于PMMA。在受到光照和廠時間存放時，往往出現(xiàn)混蝕和發(fā)黃現(xiàn)象。ABS易于著色，有良好的可塑流動性和較小的成型收縮率，是成型工藝性最好的塑料品種之一。因此易于制得形狀復(fù)雜的塑件。 ABS的力學(xué)性能與制造方法，相對分子量的大小、含雜質(zhì)量和定向度有關(guān)，相對分子量小者，機械強度要低些，一般低于硬質(zhì)PVC。ABS具有很小的吸水率，在潮濕環(huán)境中其形狀和尺寸的變化都很小。熱絕緣性也很好。 ABS具有優(yōu)良的電絕緣性能，尤其在高頻條件下介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。ABS易燃燒，且離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈橙黃色，并有濃黑煙碳束，燃燒時塑料軟化，氣泡并發(fā)出特殊的苯乙烯單體味。 ABS的主要缺點是脆性大，若是成型制品的熱處理不恰當(dāng)，制品中存在較大內(nèi)應(yīng)力時，在使用中制品可能自行開裂。 典型的收縮率在0.4~0.7%之間。密度為1.05克/立方厘米 注塑模工藝條件 干燥處理：除非儲存不當(dāng)，通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為80C、2~3小時。 熔化溫度：180~280C。對于阻燃型材料其上限為250C。 模具溫度：40~50C。 注射壓力：200~600bar。 注射速度：建議使用快速的注射速度。 流道和澆口:可以使用所有常規(guī)類型的澆口。 典型用途 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。還可制作諸多在高頻環(huán)境中工作的電氣元器件和儀表等。 第3章 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。 CY2238訂書機座如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等一般復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，在小孔側(cè)面有一個圓孔需要做側(cè)抽心，要求較低的模具成本，成型容易，精度中等。 圖：（1）塑件圖 3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）、脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1 （2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在0.8～2，最常用的數(shù)值為2～3。該管連接件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1左右。（3）、塑件的圓角 為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。 該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為4。 （4）、孔 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計孔時，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強度降低，故設(shè)計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。 3．2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-2006）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。 3．3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。 3．4 塑件的體積和質(zhì)量 本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在proe軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為10.56克。 第4章 注射成型工藝方案及結(jié)構(gòu)的分析和確定 4．1、注射成型工藝過程分析[5] 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。 （1）、成型前對原材料的預(yù)處理 根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)，對原材料進行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。 （2）、料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。 柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （3）、脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 第三步：制件的后處理 注射制件經(jīng)脫?；驒C械加工后，常需要進行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時。 4．2 澆口種類的確定 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。 由于本設(shè)計中套管零件塑件外表面質(zhì)量要求較高，而且是透明件.外表面不可以有澆口.所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的分型端面處進，套管零件組裝后，澆口被遮擋起來。 側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。 4．3 型腔數(shù)目的確定 因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模二腔，進行加工生產(chǎn)。 4．4 注射機的選擇和校核 由于采用一模二腔，需要至少注射量為10.56g，流道水口廢料4.12g，總注塑量達到25.24g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天200XA。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 海天HTF200XA 型號 參數(shù) 單位 300XA 螺桿直徑 mm 45 理論注射容量 cm3 334 注射重量ABS g 304 注射壓力 Mpa 210 注射行程 mm 210 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~150 料筒加熱功率 KW 12.45 鎖模力 KN 2000 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 510×5100 允許最大模具厚度 mm 510 允許最小模具厚度 mm 200 移模行程 mm 470 移模開距(最大) mm 980 液壓頂出行程 mm 130 液壓頂出力 KN 62 液壓頂出桿數(shù)量 PC 9 油泵電動機功率 KW 18.5 油箱容積 l 300 機器尺寸(長×寬×高) m 5.2×1.6×2.1 機器重量 t 6 最小模具尺寸(長×寬) mm 350×350 4.4.1 注射量的校核 模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為： 式中 --型腔數(shù)量 --單個塑件的體積（） --澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（） 本設(shè)計中：n=2 10.057 =3.90 M=2x10.057+3.90X1.05=25.2147g 注塑機額定注塑量為334g 注射量符合要求 4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。 式中 n --型腔數(shù)目 --單個塑件在模具分型面上的投影面積 --澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=2 =10057.45 = 3930.28 =2x10057.45+3930.28=24045.18 注射成型時為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即： （）P < F 式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa） F—注射機額定鎖模力（N） 其它意義同上 根據(jù)教科書表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP （）P=24045.18X30x1.1X0.001=793.49KN<1100KNX0.8（公式編輯器） 注塑機額定鎖模力為1100KN 鎖模力符合要求 4．4．3、模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 （1）、模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式 式中 --注射機允許的最大模厚 --注射機允許的最小模厚 本設(shè)計中模具厚度為335mm 2003-6 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 >6-10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 >10-14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 >14-18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.26 0.40 0.48 0.80 >18-24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.88 >24-30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 >30-40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.0 >40-50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 >50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 >65-85 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.0 1.6 >80-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1.2 1.8 >100-140 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.0 1.4 2.0 注：1、本標(biāo)準(zhǔn)的精度等級分成1-8共8個等級。 ??? 2、本標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定公差，而基本尺寸的上下偏差可按需要分配。 ??? 3、未注公差尺寸，建議采用本標(biāo)準(zhǔn)8級精度公差。 ??? 4、標(biāo)準(zhǔn)測量溫度18-22度，相對濕度60％-70％（在制品成形24H后測量）。 5．4．3 成型零部件工作尺寸的計算 對一下圖5.7所示的尺寸加方框進行詳細計算。 圖5.7 成型零部件工作尺寸標(biāo)注 1. 凹模的內(nèi)形尺寸計算公式： 式中：為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； 為型腔深度尺寸(mm)； 為塑件型腔外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； 為塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的實際在型腔的深度尺寸； 為塑料平均收縮率(%)，此處ABS取0.5%； Δs為塑件公差，查表知ABS塑件為一般精度等級取4級； 所以本次塑件L塑的的長度140mm在型腔成型計算尺寸如下： 再而塑件L塑的寬度60mm在型腔成型計算尺寸如下： 本次型腔的深度10mm，尺寸計算如下： 2. 型芯件的尺寸計算 式中：為型芯內(nèi)形尺寸(mm)； 為型芯深度尺寸(mm)； 為塑件型芯外徑基本尺寸(mm),即實際外形尺寸； 為塑件型芯深度基本尺寸(mm),即實際在型芯的深度尺寸； 為塑料平均收縮率(%)，此處ABS取0.5%； Δ前的系數(shù)可取在1/2～3/4之間為塑件公差，查表知ABS塑件為一般精度等級取4級； 所以型芯寬度尺寸為137.95mm時，工作尺寸計算如下： 所以型芯寬度尺寸為57.95mm時，工作尺寸計算如下： 本次型芯的高度9mm，尺寸計算如下： 5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 排氣是注射模設(shè)計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán)格。 在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。 由于本次設(shè)計中模具尺寸不大，本設(shè)計中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。 5．6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。 5．6．1 脫模機構(gòu)的選用原則 （1） 使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）； （2） 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； （3） 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂； （4） 推桿的強度及剛性應(yīng)足夠，在推出動作時不產(chǎn)生彈性變形； （5） 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 5．6．2 脫模機構(gòu)類型的選擇 推出機構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu)，機動推出機構(gòu)，液壓和氣動推出機構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構(gòu)、套管推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、推塊推出機構(gòu)、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構(gòu)等。 本設(shè)計中采用推板加推桿推出機構(gòu)使塑料制件順利脫模。 5．6．3 推桿機構(gòu)具體設(shè)計 （1）、推桿布置 該塑件采用了推桿頂出，倒扣位置采用滑塊抽芯，另增加一根直推桿用作頂出流道，其分布情況如圖所示，這些推桿均勻的分布在產(chǎn)品頂面處. 制品所受的推出力均衡。 圖:模具頂出系統(tǒng) （2）、推桿的設(shè)計[7] 在本次設(shè)計中，采用圓形推桿推出的方式，根據(jù)塑件的形狀，決定每個塑件采用7個推桿來推出，共用14個推桿。 1. 脫模力的計算 (3-2) 式中 ——脫模力，kN； ——因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，MPa；一般 MPa，薄壁件取小值，厚壁件取大值； ——塑件包緊型芯的側(cè)面積，mm； ——脫模斜度，一般??； ——摩擦系數(shù)，一般取。 取MPa，mm，，，則kN。 (3-3) 式中 ——由于大氣壓力造成的阻力，N； ——垂直于脫模方向型芯的投影面積，mm。 因為mm，所以kN。 (3-4) 式中 ——不通過殼形塑件脫模時的脫模力，N。 綜上，kN。 2. 推桿直徑的計算 假設(shè)推桿直徑為6mm，每個零件采用兩根推桿，那么推出面積為 (3-5) 推桿推出的應(yīng)力，許用應(yīng)力 (3-6) 通過上述計算，采用直徑為6mm的頂桿頂出。 5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設(shè)計中的聚苯乙烯ABS，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。 5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。 模具冷卻水路圖 5．7．2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則 1. 水路直徑的確定 當(dāng)壁厚mm時，水孔直徑mm，所以取mm；冷卻通道距離凹模內(nèi)壁的大小為，所以取8mm。 2. 水路長度的計算 (1) 塑料傳給模具的熱量 (3-7) 式中 ——單位時間內(nèi)塑料傳給模具的熱量； ——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，生產(chǎn)周期按每分鐘2次計算，； ——ABS單位質(zhì)量放出的熱量，為310kJ/kg~400kJ/kg，取350kJ/kg； (2) 冷卻水的體積流量 (3-8) ——冷卻水的密度，為kg/ ； ——冷卻水的比熱容，為4.187kJ/ (kg·℃)； ——冷卻水出口溫度，取23℃； ——冷卻水入口溫度，取21℃； (3) 冷卻水在管道中的流速 (3-9) 流速合理 (4) 冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù)h 平均水溫為22℃，其中取 (3-10) （5）冷卻水道的導(dǎo)熱總面積A (3-11) （6）模具冷卻水管的總長度L (3-12) （7）冷卻水道的根數(shù)x (3-13) 5．8 模架的選用 1、確定模具的基本類型 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。 2、 模架的選擇 根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/Ti2555-2006?《塑料注塑模模架》選擇JTC型模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： JCT型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口，潛伏式澆口，采用斜銷側(cè)抽芯的注射成形模具。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。 根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸， 經(jīng)過計算可以知道該模具是一模二腔的模具，而型腔之間的距離在30-40mm之間 把型腔排列成一模二腔可側(cè)得長為400mm，寬為150mm， 模架的長L=400+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚550mm 模架的寬W=150+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚300mm 根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對模架尺寸的影響，在設(shè)計中避免干涉。 在此設(shè)計中，由于有斜銷側(cè)抽芯機構(gòu)，還需要考慮斜抽芯對模具設(shè)計中模架外形尺寸的影響。 所以就取BL=300X550的模架，塑件的高度為19mm，塑件的大部份膠位都留在定模部分，該模具型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取80mm，滿足強度要求，A板90mm，C板為90mm（C的選擇應(yīng)考慮推出機構(gòu)的推出距離是否滿足推出的高度） 在本設(shè)計中，因為采用龍記的CI30X55標(biāo)準(zhǔn)模架，其標(biāo)準(zhǔn)模腳的高度為90mm，完全滿足頂出要求。 綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI-3055-A90-B80-C90 5.9.側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇 一般指的模具的行位機構(gòu)，即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動作來拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機構(gòu)。 下圖列出模具的常用行位結(jié)構(gòu)。 1.從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂） 2.從動力來分，為機動側(cè)向行位機構(gòu)和液壓（氣壓）側(cè)向行位機構(gòu) 5.10.斜銷側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計計算 　是利用成型的開模動作用，使斜撐梢與滑塊產(chǎn)生相對運動趨勢，使滑塊沿開模方向及水平方向的兩種運動形式，使之脫離倒勾。如圖所示： 1、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的類型 （1）手動抽芯 （2）液壓或氣動抽芯 （3）機動抽芯 2、抽心距：S=H+(3-5) 其中,S為抽芯機構(gòu)需要行走的總距離， H為通過測量出來的產(chǎn)品抽芯距離（可以通過3D或2D進行實際測量） 3-5MM為產(chǎn)品抽芯后的安全距離 本設(shè)計中，抽芯距離較小，需抽芯3-5mm。 3、抽芯力： 將塑料制品從包緊的側(cè)型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。 抽芯力F=PA(f *cosα+sinα) p---塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，通常取8~12Mpa; A---塑料制品包緊型芯的側(cè)面積， f---磨擦系數(shù)，取0.1~0.2 α---脫模斜度，一般就是幾度而已。 F---單位為N F、 斜銷直徑的計算：查表 （2）滑塊的設(shè)計 滑塊設(shè)計的要點在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種。 滑塊材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 （3）導(dǎo)滑槽設(shè)計 1）導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8。 2）滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的2/3， 3）導(dǎo)滑槽材料通常用45鋼制造，調(diào)質(zhì)至HRC 28～HRC32， （4）滑塊定位裝置設(shè)計，由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導(dǎo)向作用。 （5）楔緊塊設(shè)計 楔緊角β應(yīng)比斜銷的傾斜角α大2°～3°。 （2）斜銷抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 斜銷和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。 1）斜銷在定模上、滑塊在動模上的結(jié)構(gòu) A、設(shè)計時必須注意，滑塊與推桿在合模復(fù)位過程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動側(cè)向型芯與推桿相碰撞，造成活動側(cè)向型芯或推桿損壞。 B、如果發(fā)生干涉，常用的先復(fù)位附加裝置有彈簧先復(fù)位、楔形滑塊先復(fù)位、擺桿先復(fù)位等多種形式。 2）斜銷在動模上、滑塊在定模上的結(jié)構(gòu) 3）斜銷和滑塊同在定模上 4）斜銷和滑塊同在動模上 斜滑塊抽芯機構(gòu) 斜滑塊側(cè)向抽芯的特點是利用推出機構(gòu)的推力驅(qū)動斜滑塊斜向運動，在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側(cè)向抽芯動作。一般分為外側(cè)抽芯和內(nèi)側(cè)抽芯兩種。 1、斜滑塊抽芯機構(gòu)適用于制品具有側(cè)孔或較淺側(cè)凹，成型面積較大的場合。 2、特點：在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側(cè)向抽芯動作。 3、斜滑塊的導(dǎo)滑形式 4、傾斜角通常不超過30°。 5、進行斜滑塊抽芯機構(gòu)設(shè)計時，若定模一側(cè)有成型型芯，則需設(shè)置銷釘鎖緊或壓緊的止動裝置，保證制品與定模型芯分離而留在動模一側(cè)。 圖中： 　　β = α +2 °～ 3 ° ( 防止合模產(chǎn)生干涉以及開模減少磨擦 ) 　　α ≦ 30 ° ( α為斜撐銷傾斜角度，本設(shè)計中采用10°) 　　L=1.5D (L 為配合長度 ) 　　S=T+3 ～ 5mm(S 為滑塊需要水平運動距離； T 為成品倒勾 ) =1+4=5MM 產(chǎn)品的底部跟隨后模一起運動，所以不計算在倒扣距離之內(nèi) 　　S=(L1xsina- δ )/cos α ( δ為斜撐梢與滑塊間的間隙, 一般為 0.5MM ； 　　L1 為斜撐梢在滑塊內(nèi)的垂直距離 ) 第6章 模具材料的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設(shè)計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質(zhì)量。選擇模具材料時，需要根據(jù)模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。 6．1 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）、機械加工性能良好 （2）、拋光性能良好 注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，，要求鋼材硬度35～40HRC為宜，過硬表面會使拋光困難。 （3）、耐磨性和抗疲勞性