磁帶盒下蓋注塑模具設(shè)計(jì)【側(cè)澆口】
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模具課程設(shè)計(jì)
題目：磁帶盒塑料模具設(shè)計(jì)
目錄
1 緒論 2
2 塑件的成型工藝性分析 2
2.1 材料的選擇 2
2.2 聚苯乙烯PS的性能 2
2.3 PS物理和化學(xué)性能指標(biāo) 3
2.4 塑件的測(cè)繪 4
2.5 塑件的結(jié)構(gòu)分析 4
2.6 確定型腔數(shù)量及排列方式 5
3 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
3.1 分型面的選擇 6
3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
3.2.1主流道的設(shè)計(jì) 6
3.2.2 澆口設(shè)計(jì) 7
3.2.3冷料穴設(shè)計(jì) 8
4 成型零部件設(shè)計(jì) 10
4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 10
4.1.1型腔計(jì)算 10
4.1.2型腔高度計(jì)算 11
4.1.3型芯計(jì)算 12
4.1.4型芯高度計(jì)算 12
5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12
5.1推件力是將制品因收縮對(duì)型芯的摩擦力和大氣壓力。 13
5.2頂桿直徑 13
5.3頂桿直徑的強(qiáng)度校核公式 13
6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
7.1對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 16
7.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
7.2.1 設(shè)計(jì)原則 16
7.2.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 17
7.2.3凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 17
8 結(jié) 論 19
模具的工作原理和工作過(guò)程 19
參考文獻(xiàn) 20
致 謝 21
1 緒論
隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號(hào)的倡引下，中國(guó)的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展，而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國(guó)的高度重視和贊賞[1]。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國(guó)則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接“模具就是黃金”，可見(jiàn)模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型。由于模具成型具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，省料和低成本等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)，航空航天，儀器儀表，家電，機(jī)械制造，石化，輕工日用品等工業(yè)部門(mén)。美國(guó)是世界上超級(jí)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國(guó)家，日本經(jīng)濟(jì)之所以能飛速發(fā)展，并在國(guó)際市場(chǎng)上占有一定優(yōu)勢(shì)，模具工業(yè)的迅猛發(fā)展是重要原因之一。一個(gè)國(guó)家的模具設(shè)計(jì),制造水平反映了這個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造水平。
塑料模具是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中最重要的工藝裝備，塑模工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。用塑模成型零件的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便，材料利用率高，產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%- 80%的零部件都依靠模具成形川。因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”、“工業(yè)之父”。模具的質(zhì)量和先進(jìn)程度，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本，影響新產(chǎn)品投產(chǎn)周期、企業(yè)品結(jié)構(gòu)調(diào)整速度與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍以上。目前，模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，己成為衡量一個(gè)國(guó)家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，決定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動(dòng)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。按照一般公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，模具產(chǎn)值與其帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)的工業(yè)產(chǎn)值之比為3:100。通
2
過(guò)模具加工產(chǎn)品，可以大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料、降低能耗和成本，產(chǎn)品的一致性好。如今，模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低，而在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并且直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)，特別是在制造業(yè)中，它起著其它行業(yè)無(wú)可取替代的支撐作用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著輻射性的影響。
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2 塑件的成型工藝性分析
2.1 材料的選擇
塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學(xué)性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來(lái)選取合適的塑料進(jìn)行生產(chǎn)，本次設(shè)計(jì)材料的選擇是根據(jù)材料特性進(jìn)行選擇的。
根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過(guò)比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計(jì)為注塑設(shè)計(jì)，所以采用熱塑性塑料[1]。
熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場(chǎng)價(jià)格，選擇材料為PS,屬于無(wú)定形樹(shù)脂，沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)，熔融溫度范圍比較寬，可以在120～180℃之間熔融成為熔體。
PS的熱穩(wěn)定性較好，分解溫度在300℃以上。雖然PS在惰性氣體中的熱穩(wěn)定性很好，但在受熱狀態(tài)下，熱氧會(huì)引發(fā)其降解反應(yīng)，因此需要加入抗氧劑，比如主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168。
PS的熱導(dǎo)率較高，加熱和冷卻速度都比較快。
PS熔體屬于非牛頓流體，熔體黏度適中；黏度強(qiáng)烈依賴剪切速率的變化，但溫度的影響也比較明顯。PS的流動(dòng)性十分好，是一種易于加工的塑料。
PS的吸水率比較低，在加工前一般不需要干燥；如果有特殊需要時(shí)（比如要求高的透明性）才干燥，具體干燥溫度為70～80℃、1.5小時(shí)。
PS在加工中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，除了選擇正確的工藝條件、改進(jìn)制品設(shè)計(jì)與合理的模具結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)對(duì)制品進(jìn)行熱處理。熱處理的條件是：在65～85℃熱風(fēng)循環(huán)干燥箱或熱水中處理1～3小時(shí)。
PS的分子鏈剛性較大，最好不要加入金屬嵌件，防止出現(xiàn)應(yīng)力開(kāi)裂現(xiàn)象。
2.2 聚苯乙烯PS的性能
⒈一般性能：PS為無(wú)色透明的粒料，燃燒時(shí)發(fā)出濃煙并帶有松節(jié)油氣味，吹熄可拉長(zhǎng)絲；制品硬似玻璃狀，落地或者敲打會(huì)發(fā)出類(lèi)似金屬的聲音，因此又被叫做“響膠”；能斷裂但不能彎曲，斷裂時(shí)斷口處呈現(xiàn)蚌殼色銀光。PS的吸水率為0.05%，稍大于PE，但對(duì)制品的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性影響不大。
⒉光學(xué)性能：透明性好是PS的最大特點(diǎn)，其透光率可達(dá)88~92%，同PC和PMMA一樣屬于最優(yōu)秀的透明塑料品種，統(tǒng)稱為三大透明塑料。PS的折射率為1.59~1.60，但因苯環(huán)的存在，導(dǎo)致其雙折射較大，不能用于高檔光學(xué)儀器。
⒊力學(xué)性能：PS硬而脆、無(wú)延伸性、拉伸至屈服點(diǎn)附近即斷裂。PS的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度在通用塑料中最高，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)60MPa；但沖擊強(qiáng)度很小，難以用做工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕變性一般。PS的力學(xué)性能受溫度的影響比較大。
⒋熱學(xué)性能：PS的耐熱性能不好，熱變形溫度僅為70~90℃，只可長(zhǎng)期在60~80℃范圍內(nèi)使用。PS的耐低溫性也不好，脆化溫度為-30℃。PS的熱導(dǎo)率低，一般為0.04~0.13W/(m.K)；線膨脹系數(shù)較大，一般為（6~8）×10-5 K-1，與金屬相差懸殊，因此制品不利于帶金屬嵌件。
⒌電學(xué)性能：PS的電絕緣性優(yōu)良，而且不受溫度和濕度的影響；介電損耗角正切值小，可耐適當(dāng)?shù)碾姇灧烹姡荒碗娀⌒院?，適于做高頻絕緣材料。
⒍環(huán)境性能：PS的化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐一般酸、堿、鹽、礦物油和低級(jí)醇等，可受許多烴類(lèi)、酮類(lèi)、高級(jí)脂肪酸等侵蝕，可溶于芳烴（如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等）、氯化烴（如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯等）及酯類(lèi)等。PS的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不適合于長(zhǎng)期戶外使用；但PS的耐輻射性好。
2.3 PS物理和化學(xué)性能指標(biāo)
英文名稱:Polystyrene
?? 比重:1.05克/立方厘米
?? 成型收縮率:0.6-0.8%
?? 成型溫度：170-250℃
?? 特點(diǎn)：電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,無(wú)色透明,透光率僅次于有機(jī)玻璃,著色性耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好,.強(qiáng)度一般,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂,不耐苯.汽油等有機(jī)溶劑.
?? 用途：適于制作絕緣透明件.裝飾件及化學(xué)儀器.光學(xué)儀器等零件.
?? 成型特性：
?? 1.無(wú)定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動(dòng)性較好,可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型.
?? 2.宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔.變形.
?? 3.可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時(shí)損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻.塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱.
模具溫度（℃）：50～80；
注射壓力（MPa）：70～100；
成型時(shí)間（s）：注射20～60，保壓0～3，冷卻20～90，總周期50～160
2.4 塑件的測(cè)繪
2.4.1塑件的二維圖
任何一個(gè)零件從傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)，它必須含有二維平面圖紙，這樣它的尺寸就一目了然了。本次的塑料件經(jīng)測(cè)繪后的平面圖見(jiàn)圖2.1：
塑件二維圖
2.5 塑件的結(jié)構(gòu)分析
2.5.1結(jié)構(gòu)分析
塑件為磁帶盒的一半部分，應(yīng)有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，由于后面有與磁帶盒另一半聯(lián)接，所以應(yīng)保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為磁帶盒下蓋，因此對(duì)表面粗糙度要求一般。
2.5.2成型分析
該磁帶盒下蓋結(jié)構(gòu)對(duì)稱，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，關(guān)鍵是磁帶盒上蓋圓孔配合的凸臺(tái)的成型，此處為了避免設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，特意從凸臺(tái)中間分開(kāi)上下模具成型即可。
2.6 確定型腔數(shù)量及排列方式
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)；對(duì)于精度要求不高的小型塑件，形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。
該塑件對(duì)精度要求一般，再依據(jù)塑件的大小，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)。型腔的排列方式如下圖3.1：
圖 型腔排列方式
3 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 分型面的選擇
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān)，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。
根據(jù)分型面的選擇原則：
a. 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
b. 在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；盡可能由凹模成型塑件外表面：
c. 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；
d. 有利于排氣和模具的加工方便；
e. 有助于避免側(cè)抽芯或便于在動(dòng)模上設(shè)置側(cè)抽芯。
結(jié)合塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由以上原則可得出塑件下表面為分型面，位置如圖所示。
圖5.1 分型面選擇
3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過(guò)大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。
如下圖5.2所示為主流道各部尺寸：
圖5.2 主流道
3.2.2 澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
常用的澆口形式有直接澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來(lái)參考：
盡量縮短流動(dòng)距離；
澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁最厚處；
必須盡量減少或避免熔接痕；
應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
考慮分子定向的影響；
避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為％(扁槽)，是限制性澆口側(cè)澆口的形式。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上，,改變澆口寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間.這類(lèi)澆口可根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置,加工和修整方便,因此它是應(yīng)用較廣泛的.優(yōu)點(diǎn)如下：
特點(diǎn)是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口容易，不留明顯痕跡。
圖 5.3 澆口設(shè)計(jì)
3.2.3冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開(kāi)模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。如圖所示。
圖 拉料桿
4 成型零部件設(shè)計(jì)
4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。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(kāi)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(huì)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2%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
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
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級(jí)作為模具制造公差。在此取IT8級(jí)，型芯工作尺寸公差取IT7級(jí)。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見(jiàn)圖紙。
型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, ABS平均收縮率S=2%.
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
經(jīng)整理最終公式為：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz
4.1.1型腔計(jì)算
4.1.2型腔高度計(jì)算
4.1.3型芯計(jì)算
4.1.4型芯高度計(jì)算
5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
推出結(jié)構(gòu)由推出、復(fù)位、導(dǎo)向三大部分組成。本設(shè)計(jì)塑件脫模依靠注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件自動(dòng)脫模。
推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：
(1)設(shè)計(jì)的推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量使塑件留于動(dòng)模一側(cè)
（2）塑件在推出時(shí)不發(fā)生變形和損壞
（3）不損壞塑件的外觀質(zhì)量
（4）合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位
（5）在推出和復(fù)位的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠、靈活，制造容易。
5.1推件力是將制品因收縮對(duì)型芯的摩擦力和大氣壓力。
Ft＝Ap(μcosα-sinα)+qA1 （7.1）
式中，A—塑件包絡(luò)型芯的面積
p—塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，P取0.8×107～1.2×107 帕；
α—脫模斜度；ABS≥5°
q—大氣壓力0.09兆帕
μ—塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3；
A1—制件垂直于脫模方向的投影面積(mm2）。
則，A≈298cm2 A1≈60.76cm2
帶入數(shù)據(jù)得Ft＝814.34N
5.2頂桿直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計(jì)算出頂桿直徑：
d=φ[L2F/nE]1/4 m （7.2）
式中：φ—安全系數(shù)，常取φ=1.5；
L—頂桿的長(zhǎng)度m；
n—頂桿數(shù)目。
代入數(shù)據(jù)得：d=5㎜
5.3頂桿直徑的強(qiáng)度校核公式
σ=4F/nπd2≤[σ] （7.3）
式中, [σ]—頂桿材料的許用應(yīng)力Mpa；
σ—頂桿反受的應(yīng)力Mpa。
代入數(shù)據(jù)得: σ=814.34/(8×3.14×42)=8.10Mpa﹤[σ]
所以，頂桿強(qiáng)度符合要求。
6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長(zhǎng)度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6
導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０濉?
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。
（2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨＃O(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書(shū)模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。如圖8.1。
圖8.1 導(dǎo)套
7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過(guò)大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。ABS推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。
7.1對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
（1） 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
（2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
（4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
（5）從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
7.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.2.1 設(shè)計(jì)原則
（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
（6）冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
（7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
本設(shè)計(jì)采用采用環(huán)繞式冷卻水分布
<
7.2.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：
Q= n G Q
=60× 217.6×10×300
=3916.8
（1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10
（2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60
（3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300
（4）每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。
7.2.3凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
a. 凹模的冷卻水體積流量
q=
= 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60]
= 0.61×10 m/min
式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h
——水的密度10KG/m；
C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃；
T——水管出口溫度，T取25℃；
T——水管入口溫度，T取20℃。
b. 冷卻水管的平均流速
V=
=4×0.61×10/（3.14×0.0082）
=12.14 m/min =0.202 m/s
式中：d——冷卻水管直徑，取d=8 mm
查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。
c. 冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)
=
=7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2
=1395 (w/mk)
式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。
d. 凹模冷卻管的傳熱面積
A=
=763×103/[3600×1395×（50-22.5）]
=5.52×10 m
式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。
e. 冷卻水孔總長(zhǎng)L
L=
=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]
=0.22m
f. 模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)
n=L/B=0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。
式中：B為開(kāi)一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。
g. 冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核
R=
=0.202×0.008/（1×10）
=1616＜10
式中：R——雷諾數(shù)；
——水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）。
h. 進(jìn)出口溫差校核
T－T=
=763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202）
=4.99℃，
預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用正確。
8 結(jié) 論
經(jīng)過(guò)兩周的認(rèn)真分析與計(jì)算,我順利的完成了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo), 運(yùn)用Pro/E軟件建立磁帶盒下蓋的三維造型圖，并繪制了二維模具裝配圖及主要成型零部件圖。
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)模具設(shè)計(jì)有了更深入的認(rèn)識(shí)。從分析塑料零件產(chǎn)品圖，建立零件三維造型圖，塑件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)繪制模具總裝圖和零件圖，到制作修改論文與最后的修改審查工作，在這期間我們學(xué)到了很多東西，也解決了一個(gè)又一個(gè)難題。
模具的工作原理和工作過(guò)程
模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過(guò)噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開(kāi)模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開(kāi)，當(dāng)分型面打開(kāi)完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機(jī)頂桿的作用下，頂桿通過(guò)推桿將塑件和凝料系統(tǒng)頂出,與此同時(shí)由于采用的是側(cè)澆口，在開(kāi)模的瞬間，塑件和凝料分開(kāi)。此時(shí)塑件自動(dòng)脫落，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)脫模。合模時(shí)，隨著分型面的閉合復(fù)位桿將頂桿復(fù)位，模具閉合，等待下一次的動(dòng)作。
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<
致 謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，從資料收集到順利開(kāi)題，再到整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的順利完成，我得到了指導(dǎo)教師xx老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)。他多次對(duì)我的設(shè)計(jì)圖紙?zhí)岢隽酥锌系男薷囊庖?jiàn)，并幫助我尋找出現(xiàn)問(wèn)題的原因，從而順利克服了一個(gè)個(gè)難關(guān)，使我在短短幾個(gè)月中，對(duì)模具設(shè)計(jì)有了較深刻的認(rèn)識(shí)，并通過(guò)此次設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)一步消化融會(huì)、貫通，并能初步與實(shí)踐相結(jié)合。王老師在本次設(shè)計(jì)中給予了我很大的幫助和支持，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及誨人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模。沒(méi)有他的教導(dǎo)和幫助，就不會(huì)有我今天的成績(jī)。在此，我衷心向王老師致以衷心的感謝和崇高的敬意。
在最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我衷心向xx老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！
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