基于ProE的箱體零件塑料注塑模具設(shè)計(jì)與制造-抽芯注射模含三維及10張CAD圖.zip,基于,ProE,箱體,零件,塑料,注塑,模具設(shè)計(jì),制造,注射,三維,10,CAD
摘 要
根據(jù)塑料箱體制品的要求，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，考慮塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用HTF 200XB型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和Pro/ENGINEER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(yùn)用簡要的文字，簡明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：箱體；一模二腔；側(cè)澆口；注射機(jī)；HTF 200XB；冷卻系統(tǒng)；注塑模具
Abstract
According to the requirements of plastic box products, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as manufacturability and dimensional accuracy, and consider the size of plastic parts. This mold adopts the first mock exam two cavity, side gate, injection machine using HTF 200XB model, set up the cooling system, CAD and Pro/ENGINEER drawing two-dimensional assembly and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. A brief description, concise illustration and calculation are used to analyze the plastic parts, so as to make reasonable injection mold design.
Keywords: box; the first mock exam two cavity; side gate; injection machine; HTF 200XB; cooling system; injection mold
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
1 前言 5
1.1 課題背景 5
1.2 課題分析 6
2 塑件分析 8
2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 8
2.2 塑件材料的確定 9
2.3 塑件材料的性能分析 10
2.3.1基本特性 10
2.3.2成型性能 10
2.3.3主要用途 10
3 成型布局及注塑機(jī)選擇 12
3.1 進(jìn)膠方式選擇 12
3.2 型腔的布局及成型尺寸 12
3.3 估算塑件體積質(zhì)量 13
3.4 注塑機(jī)的選擇和校核 13
3.4.1注射膠量的計(jì)算 14
3.4.2鎖模力的計(jì)算 14
3.4.3 注塑機(jī)選擇確定 15
4 注塑模具設(shè)計(jì) 16
4.1 模架的選用 16
4.1.1模架基本類型 16
4.1.2模架的選擇 16
4.1.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
4.2.1主流道設(shè)計(jì) 18
4.2.2分流道的設(shè)計(jì) 19
4.2.3澆口的設(shè)計(jì) 19
4.2.4冷料穴的設(shè)計(jì) 20
4.3 分型面的設(shè)計(jì) 20
4.4 成型零部件的設(shè)計(jì) 21
4.4.1成型零部件結(jié)構(gòu) 22
4.4.2成型零部件工作尺寸的計(jì)算 23
4.4.3模具強(qiáng)度與剛度校核 25
4.5 脫模及推出機(jī)構(gòu) 25
4.5.1脫模力 25
4.5.2推出機(jī)構(gòu) 26
4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 27
4.6.1冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 28
4.6.2冷卻水道在定模和動模中的位置 28
4.6.3冷卻水道的計(jì)算 29
4.7 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
4.8 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 30
4.9 模具動作校核 31
4.10側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 32
致謝 37
參考文獻(xiàn) 38
V
1 前言
1.1 課題背景
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機(jī)、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，越來越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度。
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(jī)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(jī)的固定板上，動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)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(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。
由于模具的使用特點(diǎn)，決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其它行業(yè)。模具設(shè)計(jì)要考慮的要點(diǎn)如下:
a．塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長，在設(shè)計(jì)塑件時應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn)。
b．塑料的成型工藝性，如流動性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成型時充模、排氣、補(bǔ)縮，同時能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。
c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。
對于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性能等。
目前，我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。在塑料模具方面，能設(shè)計(jì)制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)技術(shù)對塑料注塑過程進(jìn)行流動分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。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(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對整個注射成型過程進(jìn)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(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)意義。某些國外電加工機(jī)床具有內(nèi)容豐富、實(shí)用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微細(xì)加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)、三維掃描測量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，對模具制造能力的提高也起到了很大作用。我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟(jì)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(jī)遇。一方面，國內(nèi)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(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購趨向也十分明顯。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。特別是模具成型零件方面的軟件等，這些技術(shù)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，進(jìn)而將數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計(jì)與制造連成一體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。
1.2 課題分析
本課題內(nèi)容是對塑料箱體進(jìn)行測繪及基于生產(chǎn)實(shí)踐之上對注塑模具設(shè)計(jì)。模具設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機(jī)構(gòu)設(shè)置、注塑機(jī)臺選擇及注塑工藝分析等。
根據(jù)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，本模具采用一模二腔布局，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用HTF 200XB型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和Pro/ENGINEER繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運(yùn)用簡要的文字，簡明的示意圖和和計(jì)算分析，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。選擇合理的加工方法。模具方案確定后進(jìn)行工藝分析。根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。
2 塑件分析
2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件
在模具設(shè)計(jì)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(jìn)行仔細(xì)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。
課題目標(biāo)產(chǎn)品是一個塑料箱體，其零件外形如圖所示。具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
箱體塑件3D圖
箱體塑件二維圖
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jì)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差等級確定精度等級。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT5級精度，未注采用MT8級精度。
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(diǎn)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，為Ra0.8，內(nèi)部為Ra1.2。
2.2 塑件材料的確定
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?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，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(qiáng)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(diǎn)。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。
此產(chǎn)品壁厚均勻，ABS性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。
2.3 塑件材料的性能分析
2.3.1基本特性
ABS是大多數(shù)商業(yè)用的透明的、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(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。典型的收縮率在0.4~0.6%之間。是一種良好的熱塑性塑料。
2.3.2成型性能
ABS吸水性極小,成型前可不予干燥。性脆易裂,熱脹系數(shù)大,容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。流動性很好,應(yīng)注意模具間隙,防止出現(xiàn)飛邊。可用柱塞式或螺桿式注射機(jī)成型,為防止淌料,建議采用直通式或自鎖式噴嘴。宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長注射時間,以利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔及變形。但料溫過高,容易出現(xiàn)銀絲,料溫低或脫模劑地多,則塑件透明性差?？刹捎酶鞣N形式的澆口,推出要求受力均勻。
注塑模工藝條件:通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為80℃、2~3小時。熔化溫度：180~280℃。對于阻燃型材料其上限為250℃。模具溫度：40~50℃。注射壓力：200~600bar。
2.3.3主要用途
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造殼體蓋、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器及家具,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）。
3 成型布局及注塑機(jī)選擇
3.1 進(jìn)膠方式選擇
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)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(jì)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(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。常向的澆口形式有直接澆口，側(cè)澆口，點(diǎn)式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。
澆口的位置選擇原則：
澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
1. 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使
1)流程(包括分支流程)為最短；
2)每一股分流都能大致同時到達(dá)其最遠(yuǎn)端；
3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；
4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。
2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體
由于本設(shè)計(jì)中塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口在產(chǎn)品端面處，成形后切除澆口, 使用時澆口處被遮擋面。
3.2 型腔的布局及成型尺寸
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸小，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)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(jìn)行加工生產(chǎn)。
型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。
成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計(jì)算確定，需考慮成形封閉結(jié)合面大小，太大造成模具尺寸過大，成本浪費(fèi)，太小易導(dǎo)致成型時溢料飛邊，甚至型腔變形。因模具是一模二腔，考慮排布可得型腔布局如圖。
型腔布局
3.3 估算塑件體積質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在Pro/ENGINEER軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測得塑件的體積為236.33，ABS的密度為1.05，即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為249g。
3.4 注塑機(jī)的選擇和校核
3.4.1注射膠量的計(jì)算
模具設(shè)計(jì)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(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中：--型腔數(shù)量
--單個塑件的重量（g）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）
本設(shè)計(jì)中：n=2 249g =5 g
m≥（2x249+5）/0.8 即m≥628.75g
因而預(yù)選注塑機(jī)額定注塑量最少為628.75g以上
3.4.2鎖模力的計(jì)算
選用注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開而產(chǎn)生溢料。塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。
成型投影面積=
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 =9314 =100
本設(shè)計(jì)中 =2x9314+100=18728
鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計(jì)算公式確定：
/80%
式中 —鎖模力，kN；
—型腔壓力，MPa ；
A —成型投影面積，mm2；
一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達(dá)60～80MPa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時型腔壓力通常為20-40MPa，這里取30MPa。
計(jì)算：×A/1000=30×18728/1000/0.8=618.024 kN
得出預(yù)選注塑機(jī)額定注塑壓力為618.024kN以上。
3.4.3 注塑機(jī)選擇確定
綜合考慮以上因素，選定注射機(jī)為HTF 200XB。其相關(guān)性能符合成型方案要求，以下相關(guān)參數(shù)：
型號
單位
200×A
200×B
200×C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
45
50
55
理論注射容量
cm3
852
960
1369
注射重量PS
g
900
1020
1430
注射壓力
Mpa
210
170
141
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
510×510
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(jī)功率
KW
18.5
油箱容積
l
300
機(jī)器尺寸(長×寬×高)
m
5.2×1.6×2.1
機(jī)器重量
t
6
最小模具尺寸(長×寬)
mm
350×350
表 注塑機(jī)參數(shù)(部分)
4 注塑模具設(shè)計(jì)
4.1 模架的選用
4.1.1模架基本類型
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(jī)構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。
4.1.2模架的選擇
根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是多分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
CI型模具定模采用一塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口，采用斜導(dǎo)柱或定模側(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(jì)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20-30mm之間
把型腔排列成一模二腔可側(cè)得長為240mm，寬為100mm，
模架的長L=320+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚450mm
模架的寬W=220+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚+滑塊位置400mm
根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計(jì)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(jì)中避免干涉。
所以就取BL=250X400的模架，塑件的高度為76mm，塑件的全部膠位都留在定模部分，該模具型腔結(jié)構(gòu)簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取150mm，滿足強(qiáng)度要求，A板為90mm，C板為150mm（C的選擇應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的推出距離是否滿足推出的高度）
在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)椴捎谬堄浀腃I4045-A90-B150-C150標(biāo)準(zhǔn)模架，其標(biāo)準(zhǔn)模腳的高度為150mm，完全滿足頂出要求。
綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI4045-A90-B150-C150
4.1.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開合模時，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。
1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1） 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。
（2） 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要2-4個導(dǎo)柱。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時，則用兩個直徑不同的導(dǎo)柱，或用兩個直徑相同，但錯開位置的導(dǎo)柱。
（3） 由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。
（4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽
（5） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行
（6） 合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進(jìn)入模腔，損壞成型零件。
2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（1） 有單節(jié)與臺階式之分
（2） 導(dǎo)柱的長度必須高出公模端面6…8mm
（3） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分
（4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定
（5） 其表面應(yīng)熱處理，以保證耐磨。
3. 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔
（1） 無導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，直接開在模板上，模板較厚時，導(dǎo)向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。
（2） 導(dǎo)套有套筒式`臺階式`凸臺式
（3） 為了導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套孔，在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角r。
一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用.
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計(jì)中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。
澆注系統(tǒng)組成：
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。
1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔 7－冷料穴
4.2.1主流道設(shè)計(jì)
所選用HTF 200XB型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前段孔徑d0=3.5mm
噴嘴圓弧半徑R0=12mm
為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小段直徑d應(yīng)稍大于噴嘴直徑。
d=d0+（0.5~1）=4mm
主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角@通常為2~4°，過大的錐角會才產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使沖模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用2°，主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。這里取主流道球面半徑R20mm，經(jīng)測量主流道長度L取15mm。
4.2.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔，分流道的長度應(yīng)該盡可能短，折彎少，盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取Ra為1.6 m，本設(shè)計(jì)選擇圓形截面的分流道，d=3mm，采用流道布局如圖所示：
流道布局
4.2.3澆口的設(shè)計(jì)
側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般開設(shè)在分型面上，一般塑料熔體從外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為圓形。側(cè)澆口設(shè)計(jì)尺寸澆口直徑為1mm.
4.2.4冷料穴的設(shè)計(jì)
主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。
冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為6mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。如圖：
冷料穴及拉料針
4.3 分型面的設(shè)計(jì)
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：
1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開模后留在動模上；
3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
6）使塑件易于脫模。
綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側(cè)，如圖所示。
分型面的選擇
4.4 成型零部件的設(shè)計(jì)
模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。
成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。
4.4.1成型零部件結(jié)構(gòu)
成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。
型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
本設(shè)計(jì)中采用整體式型腔及嵌入式型芯，如圖所示。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。
型腔
型芯圖
4.4.2成型零部件工作尺寸的計(jì)算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。
在模具設(shè)計(jì)時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開零部件的工作尺寸。
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
A=B+0.005B
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸
1.型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算
型腔徑向尺寸計(jì)算：Lm=[(1+s)Ls-XΔ]+制造公差
Lm-模具型腔徑向基本尺寸
Ls-塑件外表面的徑向基本尺寸
S-塑料平均收縮率
X-修正系數(shù)（0.5~0.75）
Δ-塑件外表面徑向基本尺寸的公差
所以 = [（1+0.005）107-0.75x0.26]
=107.535(+0.26,0)
型芯徑向尺寸計(jì)算：lm =[（1+s）ls+XΔ]-模具制造公差
lm-模具型芯徑向基本尺寸
ls-塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸
所以 = [（1+0.005）118+0.75x0.26]
=118.59 (0,-0.26)
2.型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算
型腔深度：Hm=[（1+s）Hs-XΔ]+制造公差
Hm-模具型腔深度基本尺寸
Hs-塑件凸起部分高度基本尺寸
X-修正系數(shù)（0.5~0.75）
=[（1+0.005）14-0.75x0.26]
=14.07（+0.26,0）
型芯高度：hm=[（1+s）Hs-XΔ]+制造公差
hm-模具型芯高度基本尺寸
hs-塑件孔或凹槽深度尺寸
=[（1+0.005）69-0.75*0.26]
=69.35（0,-0.26）
4.4.3模具強(qiáng)度與剛度校核
普通意義上的模具強(qiáng)度包括模具的強(qiáng)度、剛度。模具的各種成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件均有強(qiáng)度、剛度的要求，足夠的強(qiáng)度才可以保證模具能正常工作。
由于模具形式較多，計(jì)算也不盡相同且較復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核相結(jié)合的方法，通過強(qiáng)度校核來調(diào)整設(shè)計(jì)，保證模具能正常工作。
模具強(qiáng)度計(jì)算較為復(fù)雜，一般采用簡化的計(jì)算方法,計(jì)算時采取保守的做法，原則是：選取最不利的受力結(jié)構(gòu)形式，選用較大的安全系數(shù)，然后再優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，充分提高模具強(qiáng)度。為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強(qiáng)度，也要校核模具局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
整體性強(qiáng)度主要針對型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個方面，實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整。校核時應(yīng)從強(qiáng)度與彎曲兩個方面分別計(jì)算，選取較大的尺寸。
4.5 脫模及推出機(jī)構(gòu)
4.5.1脫模力
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時要克服大氣壓力 。
③機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計(jì)算脫模力時，一般計(jì)算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 脫模力與塑件壁厚，型芯長度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān)，各項(xiàng)值越大，則脫模力越大。
b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d． 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動脫落。
4.5.2推出機(jī)構(gòu)
塑件從模具上取下以前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(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。
脫模機(jī)構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等。
脫模機(jī)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(qiáng)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；
考慮到塑件的特征等要求不高，決定選用簡單推出機(jī)構(gòu)中最簡單、使用最廣泛的推板推出機(jī)構(gòu)。推板將塑件從動模的型芯推出脫模。
推出機(jī)構(gòu)
4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
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。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，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
4.6.1冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
a．冷卻水孔的數(shù)量越多，對塑件冷卻也就越均勻。
b．冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔的形狀一致。
c．塑件局部壁厚處，應(yīng)加設(shè)冷卻裝置。當(dāng)設(shè)計(jì)冷卻孔直徑為D時，它的孔距最好為5D，孔與型腔的距離為3D。
d．當(dāng)大型塑件或薄壁零件成型時，料流較長，而料溫越流越低，可以適當(dāng)?shù)馗淖兝鋮s水道的排列密度。
e．冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低強(qiáng)度。
f．冷卻水道不應(yīng)穿過接縫部分，以防漏水。
g．冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部分。
h．澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴，是模具上最熱的部分，應(yīng)加強(qiáng)冷卻，有時應(yīng)考慮進(jìn)料嘴單獨(dú)冷卻。
i．進(jìn)出水水嘴接頭，應(yīng)設(shè)在不影響操作的方向，盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常在注塑機(jī)操作的對面。
j．如果型芯太長，冷卻水道無法開設(shè)，則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料，在型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻。
4.6.2冷卻水道在定模和動模中的位置
冷卻水道的位置取決于制品的形狀和定、動模板的厚度，原則上冷卻水道應(yīng)設(shè)置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，冷卻水道應(yīng)圍繞模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致。不少小型模具的型腔時直接在模板上加工而成的（也可以采用拼鑲結(jié)構(gòu)，但是由于模具尺寸較小，所以型腔與型芯的鑲件尺寸更小），對于這類模具，可以直接在模板上設(shè)置冷卻水道。
在模板上直接設(shè)置冷卻水道，同樣應(yīng)遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過程中冷卻均勻。
本設(shè)計(jì)中型芯型腔各單獨(dú)設(shè)置冷卻水回路, 此方式冷卻快速, 塑件冷卻均勻, 確保尺寸變形一致。冷卻水路排布如圖所示：
模具冷卻水路圖
4.6.3冷卻水道的計(jì)算
冷卻計(jì)算：單位時間內(nèi)進(jìn)入模具應(yīng)除去的總熱量Q，可以用參考文獻(xiàn)中的公式計(jì)算： Q=W1 × a
式中 W1—單位時間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料的重量g
a—克塑料的熱容量(J/g)
經(jīng)計(jì)算：Q=142.5×1．1÷1．6×130≈364.75J
則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計(jì)算：
式中 W—通過模具冷卻水的重量(g/h)
T3—出水溫度℃
T4—入水溫度℃
K—熱傳導(dǎo)系數(shù)；
經(jīng)計(jì)算 W≈278．997 g/h
由下式可以計(jì)算出冷卻水道的直徑：
式中 —冷卻液容重kg/cm3 =0．001 kg/cm3，
L —冷卻水道長度cm L=317．4cm
d—冷卻水道直徑mm
經(jīng)計(jì)算d≈8．128 mm，取8mm
4.7 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
排氣是注射模設(shè)計(jì)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＃瑫r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(yùn)動間隙排氣等。
由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)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。
4.8 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
1.模具長寬尺寸
模具長寬尺度必須小于注塑機(jī)拉桿間距,本設(shè)計(jì)選用機(jī)臺拉桿間距為465×465,模具長寬為400x400，經(jīng)核算機(jī)臺選用合適。
2.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(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為461mm 200
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