玩具電池蓋注塑模設(shè)計

玩具電池蓋注塑模設(shè)計,玩具,電池,注塑,設(shè)計 課 程 設(shè) 計 設(shè)計（論文）題目： 玩具電池蓋注塑模設(shè)計課程設(shè)計 目 錄 1.緒 論 1 1.1、我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2、國外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 2 2.塑件分析 1 2.1塑件工藝性分析 1 2.2 塑件材料分析 2 3.塑件的成型過程 1 4.注射機的選擇 1 5. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 5.1 型腔數(shù)目的確定 1 5.2 分型面的確定 2 5.2.1分型面的形式 2 5.2.2分型面的選擇原則 2 5.2.3本設(shè)計分型面的選擇 2 5.3 成型零件的尺寸計算 3 5.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計 7 5.4.1主流道設(shè)計 7 5.4.2分流道設(shè)計 8 5.4.3澆口設(shè)計 9 5.5導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 10 5.5.1導(dǎo)向機構(gòu)的作用 10 5.5.2導(dǎo)柱的設(shè)計 10 5.5.3導(dǎo)套的設(shè)計 11 5.6 推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計 12 5.6.1推件力的計算 12 5.6.2推出機構(gòu)的確定 12 5.6.3拉料桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 5.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計 14 5.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 14 6.模具總體結(jié)構(gòu) 1 7.模具的校核 1 7.1容量校核 1 7.2合模力校核 1 7.3模具厚度的校核 2 7.4開模行程校核 2 結(jié)束語 1 參考文獻(xiàn) 1 2 1.1、我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距.　? 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國外的50～80%相比，差距較大。 整體來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。 1.2、國外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 國外先進(jìn)國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計和工藝技術(shù)先進(jìn)，如模具CAD/CAM技術(shù)采用普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率高等，模具生產(chǎn)效率高、周期短。國外，70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來說，國內(nèi)的材料很難達(dá)到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE?CAD?CAM.CAPP等軟件很多都是國外的。拿塑封模具來說，國外一次可以加工出上百個型腔的模具，還有熱流道技術(shù)、氣輔成型這些工藝應(yīng)用都很普遍。德國的模具很多采用熱流道技術(shù)，使用熱流道技術(shù)，產(chǎn)品的質(zhì)量好，成型周期短，精度高。 2.塑件分析 2.1塑件工藝性分析 圖2-1零件圖 尺寸精度：塑料有5、6、7三種精度等級，我取外表面為7級精度。塑料制品的表面光潔度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點外，主要由模具光潔度決定。一般模具表面光潔度要比塑料制品高一級。因此制件外表面取Ra6.3μm。 塑件壁厚分析：塑件壁厚的設(shè)計與塑件原料的性能、塑件結(jié)構(gòu)、成型條件、塑件的質(zhì)量及其使用要求都有密切的聯(lián)系。壁厚過小，會造成充填阻力增大，特別對于大型件、復(fù)雜制件將難于成型。塑件的厚度的最小尺寸應(yīng)滿足以下要求：滿足塑件結(jié)構(gòu)和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出機構(gòu)等的沖擊和振動 制品連接緊固處、嵌件埋入處等具有足夠的厚度 保證貯存、搬運過程中強度所需的壁厚 滿足成型時熔體充模所需的壁厚。塑料制件規(guī)定有最小壁厚值，表2-1為熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值。 脫模斜度分析 當(dāng)塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復(fù)雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設(shè)脫模斜度。 2.2 塑件材料分析 該塑件采用ABS樹脂，起成型特點流動性中等，吸濕性打算，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須經(jīng)過長時間的預(yù)熱干燥，溢邊值0.04毫米，適合取高料溫，高模溫，但是料溫過高容易分解，對精度的要求較高的塑件，模溫適合取50-60攝氏度，對光澤，耐熱塑件，模溫取60-80攝氏度。注射壓力高于聚苯乙烯。用螺桿式注射機成型時，料溫為180-230攝氏度，注射壓力也比較大。而且有很好的抗沖擊強度和良好的機械強度以及一定的耐磨性。收縮率為0.4%--0.7%。質(zhì)量密度為1.09克每立方厘米。 全名： ABS(又名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物) 收縮率 0.4%~0.6% 比重 1.02~1.08 融合溫度： 195~240°C 成型模溫： 38~93°C 成型壓力： 120~140Mpa 流長比： 30~150 結(jié)晶性和射速： 非結(jié)晶性，中等速度 3.塑件的成型過程 注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當(dāng)中，經(jīng)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(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 1.塑化過程 現(xiàn)代式的注射機基本上采取螺桿式的塑化設(shè)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(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達(dá)到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進(jìn)來完成的。 2.充模過程 熔體自注射機的噴嘴噴出來后，進(jìn)入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)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(zhì)量，因此充模過程的關(guān)鍵問題------澆注系統(tǒng)的設(shè)計就成為注射模具設(shè)計過程的重點，現(xiàn)代的設(shè)計方法已經(jīng)運用了計算機輔助設(shè)計以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計中疑難問題。 3.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(zhì)量，模具設(shè)計時，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代設(shè)計方法中也采用了計算機輔助設(shè)計來解決問題。 4.脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個動作由脫模機構(gòu)來完成。不合理的脫模機構(gòu)對塑件的質(zhì)量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構(gòu)的設(shè)計也是注射模具設(shè)計的一個主要環(huán)節(jié)，由于標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，許多標(biāo)準(zhǔn)化的脫模機構(gòu)零部件也有商品供應(yīng)。 由1至4形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件 4.注射機的選擇 1）注射量的計算 塑件體積為：V塑≈5.385mm3 圖4-3 體積 2) 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能去定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設(shè)計采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2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2個塑件體積之和）為 ： V總=1.2n V塑=1.2×2×5385=13 （n為型腔數(shù)目） 3) 選擇注射機 根據(jù)以上的計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13，由參考文獻(xiàn)V公= V總/0.8=13/0.8=16.25。 一般而言，從事注塑行業(yè)多年的客戶多半有能力自行判斷并選擇合適的注塑機來生產(chǎn)。但是在某些狀況下，客戶可能需要廠商的協(xié)助才能決定采用哪一個規(guī)格的注塑機，甚至客戶可能只有產(chǎn)品的樣品或構(gòu)想，然后詢問廠商的機器是否能生產(chǎn)，或是哪一種機型比較適合。 此外，某些特殊產(chǎn)品可能需要搭配特殊裝置如蓄壓器、閉回路、射出壓縮等，才能更有效率地生產(chǎn)。由此可見，如何決定合適的注塑機來生產(chǎn)，是一個極為重要的問題。 通常影響射出機選擇的重要因素包括模具、產(chǎn)品、塑料、成型要求等，通過以上各種因素和考慮到經(jīng)濟(jì)效益的問題我選取了XS-ZY125型注射機。XS-ZY125型注射機，主要參數(shù)如下表： 表3-1 XS-ZY125型注射機參數(shù) 項目 XS-ZY125 結(jié)構(gòu)形式 臥 理論注射容量/cm3 125 螺桿（柱塞）直徑/mm 42 注射壓力/Mpa 119 鎖模力/KN 900 拉桿內(nèi)間距/mm 330×440 移模行程/mm 115 最大模具厚度/mm 300 最小模具厚度/mm 200 噴嘴球半徑/mm 14 噴嘴口孔徑/mm Ф3 5. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1 型腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的確定時，有以下幾個要求： (1) 按塑件經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)； (2) 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)； (3) 按注射機額定鎖模力確定型腔數(shù)； (4) 按制品精度要求確定型腔數(shù)。 按注射機的鎖模力大小確定型腔數(shù)n n≦ 分析結(jié)論：該模具設(shè)計型腔數(shù)目不能大于2~8個型腔，為了保持該塑件的精度 該模具設(shè)計采用一模2腔。型腔布局如圖所示： 圖5-1 型腔布局 5.2 分型面的確定 5.2.1分型面的形式 分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件等有關(guān)，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。 5.2.2分型面的選擇原則 1、復(fù)合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應(yīng)設(shè)在脫模方向最大的投影邊緣部位； 2、分型線不影響塑件外觀，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面； 3、確保塑件留在動模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面； 4、確保塑件質(zhì)量； 5、要你管盡量避免成型孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定模滑塊； 6、滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定動模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；另外，分型面是曲面的，應(yīng)加斜面鎖緊； 7、合理安排澆注系統(tǒng)特別是澆口位置，有利于開模； 5.2.3本設(shè)計分型面的選擇 通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖所示 圖5-2 分型面 5.3 成型零件的尺寸計算 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0.4%~0.6 %,故平均收縮率為 0.5%。 表5-1公差數(shù)值表[5.9-11] 基本尺寸 精 度 等 級 公 差 數(shù) 值 - - - - - 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 MPF 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5級精度選取。 此產(chǎn)品采用5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(dá)到IT７～I(xiàn)T８級，綜合參考，相關(guān)計算具體如下： 型腔凹模尺寸計算： (一)、型腔徑向尺寸的計算： LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz 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=75mm 又查表知5級精度時塑件公差值 Δ1= 0.28mm 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=1/4×0.28=0.07 mm 則： LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz =[（1+0.5%）×75-3/4×0.28]+0.07 =75.165+0.07 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 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=3 mm HS2=6 mm 取5級精度時Δ1=0.12 mm Δ1=0.2 mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.03mm δz1=0.05mm 則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz =[（1+0.5%）×3-2/3×0.12]+0.03 =2.935 +0.03 mm HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz =[（1+0.5%）×6-2/3×0.2]+0.05 =5.89 +0.05 mm 型芯凸模尺寸計算 (一) 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 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=73mm 取5級精度時Δ1=0.24 mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.06 mm 則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz =[（1+0.5%）×73+3/4×0.24]–0.06 =73.545–0.06 mm (二) 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 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=2.1mm HＳ2=5mm 取5級精度時 Δ1=0.12mm Δ2=0.16mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.05 mm δz1=0.04 mm 則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz =[（1+0.5%）×2.1+2/3×0.12]–0.03 =2.1905–0.03mm HＭ2–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz =[（1+0.5%）×5+2/3×0.16]–0.04 =5.125–0.04 mm 5.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。 澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料穴、塑件。 5.4.1主流道設(shè)計 a.主流道尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為d=d1+(0.5～1）=16mm b.主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種下圖為前者，有托澆口套用于配裝定位圈。澆口套的規(guī)格有Φ12，Φ16，Φ20等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為14，所以澆口套的為R16。如圖。 圖5-3澆口套外形圖 5.4.2分流道設(shè)計 a.主分流道設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 b.主分流道形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，分流道的截面尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、壁厚、形狀，所用塑料的工藝性能，注塑速率以及分流道的長度等因素來確定。 c.分流道的布置形式采用平衡式 圖5-4 分流道 5.4.3澆口設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進(jìn)入型腔的入口。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，澆口位置不同，也將直接影響模具的結(jié)構(gòu)。因為該零件為圓柱桿類零件并且為一模兩腔結(jié)構(gòu)所以澆口選擇為側(cè)澆口，側(cè)澆口應(yīng)用廣泛，生產(chǎn)效率高。 綜合考慮塑件的形狀，該模具的分流道設(shè)在分型面上，采用圓形分流道D=6mm。側(cè)澆口尺寸為t=1mm，b=2mm，h=2mm； 澆口位置示意 圖5-5 澆口 5.5導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 5.5.1導(dǎo)向機構(gòu)的作用 導(dǎo)向機構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有： a、定位作用 b、導(dǎo)向作用 c、承載作用 d、保持運動平穩(wěn)作用 e、錐面定位機構(gòu)作用 5.5.2導(dǎo)柱的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/k6級配合。因為此塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以采用臺階式導(dǎo)柱。 在導(dǎo)柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導(dǎo)柱采用不加油槽的階梯式導(dǎo)柱 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選用直徑為25mm長度為127mm的導(dǎo)柱,材料為T8A淬硬鋼 圖5-6 導(dǎo)柱 5.5.3導(dǎo)套的設(shè)計 由于導(dǎo)柱已選定，且該模具較小，其導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合之間模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以采用兩個導(dǎo)套接連使用達(dá)到模具要求，由塑料模具設(shè)計與制造可查得與之相配的導(dǎo)套為 I型帶頭導(dǎo)套，其直徑為35mm，長度為72mm。如圖所示： 圖5-7 導(dǎo)套 5.6 推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5.6.1推件力的計算 推件力 式中: —塑件包絡(luò)型芯的面積 —塑件對型芯單位面積上的包緊力,取 —脫模斜度 —大氣壓力 —塑件對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3 —制件垂直于脫模方向的投影面積 所以 5.6.2推出機構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機構(gòu)，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機構(gòu)。該機構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機構(gòu)的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動模上，選擇推桿頂出形式，利用頂桿將塑件推出模外，另外采用回針彈簧做為回復(fù)機構(gòu)。 a. 頂桿直徑的確定 由于該塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間比較小，因此設(shè)置推出機構(gòu)為推桿的時候 推桿需要作用在該塑件的凸臺上 所以推桿的直徑采取小一點的 ，直徑D1=5mm b.頂桿直徑的校核 頂桿的受力狀態(tài)可簡化為“一端固定、一端鉸支”的壓桿穩(wěn)定性力學(xué)模型，由歐拉公式： （4-6） 式中 d—為頂桿直徑，mm； Φ—為安全系數(shù)，范圍在1.4～1.8之間，此處取1.5； L—為頂桿長度,L=125mm； Q—為脫模阻力，N； n—為頂桿根數(shù)，n=5； E—為頂桿材料的彈性模量（MPa），該材料為8000 。 由于d=5 mm，對推桿進(jìn)行強度校核如下： б=4Q/nπd3≤[б] （4-7） 式中 б—為頂桿所受的應(yīng)力，MPa； [ б]—為頂桿材料的許用應(yīng)力，MPa。 由上式得出б=345.563N/cm<[ б]=8000N/cm，所以推桿滿足強度要求， 圖5-8 推桿布局 5.6.3拉料桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 澆口拉料桿的作用是使開模時頂桿在頂板的推動下將塑料制品推出，拉料桿也同時將澆道拉出模外。在此選用Z形拉料桿，由《模具設(shè)計與制造簡明手冊》查得Z形形拉料桿的結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖5-9 拉料桿 5.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在熔化時，會產(chǎn)生氣體，所以當(dāng)塑料在充滿型腔時及澆注系統(tǒng)內(nèi)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(chǎn)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(shè)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。 5.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)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(zhì)量。一般在型腔，型芯等部位設(shè)置合理的冷卻水路，通過調(diào)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(yīng)盡可能的多，直徑應(yīng)盡量大； （2） 每個冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)相等，一般保持在0~15mm范圍內(nèi)，距離太近則冷卻不易均勻，太遠(yuǎn)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(shè)在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件的強度。 （5）水管接頭應(yīng)設(shè)在不影響操作的一側(cè) 該注塑模的冷卻系統(tǒng)設(shè)計為環(huán)繞型運水，具體分布方式如圖所示。 圖 5-10 運水系統(tǒng) 注射模具的溫度設(shè)計是否恰當(dāng)，不僅影響塑件的質(zhì)量，而且對生產(chǎn)效率、充模流動、固化定型都有重要影響。 模具對塑件質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、改善成形性 2、成形收縮率 3、塑件變形 4、尺寸穩(wěn)定性 5、力學(xué)性能 6、外觀質(zhì)量。 當(dāng)大批量的生產(chǎn)時，而且又要滿足塑件的質(zhì)量要求時，增多型腔是不現(xiàn)實的。這時提高生產(chǎn)率顯得尤其重要了。而提高生產(chǎn)率又與模具溫度的控制有密切關(guān)系。生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具帶走的熱量為： Q=αA△Tθ’ =8.2x4.45x10-2x40x6 =88J 其中：α是冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)； A冷卻管道壁的傳熱面積； △T模具與冷卻介質(zhì)溫度之差值； θ’冷卻時間。（s）。 由上述式子可得，當(dāng)需傳遞熱量不變時，可通過以下三條途徑來縮短冷卻時間。 （1） 高傳熱系數(shù)α。 α=φ（ρv）0.8/d0.2 =7.5x(1x2)0.8/100.2 =8.2 φ是冷卻介質(zhì)，ρ是冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度，d是冷卻管道直么，v是冷卻介質(zhì)的流速。由上式得，只有提高冷卻介質(zhì)的流速，便可達(dá)到傳熱系數(shù)。 （2） 高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差△T △T=Tw-Tθ =60-20 =40℃ 式中Tw是模具溫度。Tθ是冷卻介質(zhì)的溫度。一般模溫是一定，為了提高溫差△T，有利于縮短冷卻時間。從而提高生產(chǎn)率。 （3） 增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積A。 A=nx3.14dL =4x3.14x10x355 =44588mm2 L模具上一根冷卻水孔的長度。d 是冷卻通道的直徑。n 是模具開設(shè)冷卻通道孔數(shù)。顯然，應(yīng)在模具上開盡可能多的冷卻通道，以增大傳熱面積，縮短冷卻時間，達(dá)到提高生產(chǎn)生產(chǎn)效率。 冷卻時間的計算：影響冷卻時間的因素有如下：1、模具材料 2、冷卻介質(zhì)溫度和及流動狀態(tài) 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷卻回路的設(shè)計 6、模具溫度。 冷卻時間指塑料熔體從充滿型腔時起到可以取出塑件時止這一段時間。本副模具采用塑件截面內(nèi)平均溫度達(dá)到規(guī)定的脫模溫度時，所需冷卻時間的簡化計算公式： θ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)] =[12/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)] =4s 其中：式中θ’是塑件所需冷卻時間；t 是塑件的厚度t=1mm；k 是塑件的熱擴散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔體溫度；Ts塑件脫時的截面內(nèi)平均溫度；Tw是模具溫度,ABS料時模具溫度為60℃。 冷卻水的進(jìn)出口溫差由下式校核： t1-t2=Gx△i/900×3.14x102Cρv 6.模具總體結(jié)構(gòu) 模具整體設(shè)計也就是模體的設(shè)計，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，模體設(shè)計已接近標(biāo)準(zhǔn)化，可以從市場上購買相應(yīng)的模體。標(biāo)準(zhǔn)模體一般包括定模板、動模板、墊塊、頂出固定板、頂板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等。標(biāo)準(zhǔn)模架有12種結(jié)構(gòu)，15876種規(guī)格。在本次設(shè)計中，澆口套、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿、水嘴都采用標(biāo)準(zhǔn)件，可以外購?？傃b圖各視圖如圖所示 圖6 模具裝配圖 7.模具的校核 原則上試模必須在模具設(shè)計時選定的同型號規(guī)格的注射機上進(jìn)行，以保證試模與模具最終應(yīng)用的一致性。在實際生產(chǎn)中，如不能滿足上述要求，允許先用注射量稍大的注射機，但頂出方式和注射機類型必須一致，注射螺桿與注射機控制水平應(yīng)盡可能接近。對于壁厚特別厚、特別薄、透明的注塑件，以及表觀質(zhì)量、重量、力學(xué)性能要求高的注塑件，應(yīng)特別注意，試模用注射機與最終使用的注射機差別應(yīng)盡可能小。 7.1容量校核 在一個注射周期內(nèi)注塑模內(nèi)所需要的塑料總?cè)莘e應(yīng)該是模具型腔總?cè)莘e與模具澆注系統(tǒng)的容積之和，有以下計算公式： V=n×1.2× 式中 n——模腔數(shù)量； ——單個制品的體積； ——所需塑料體積。 帶入數(shù)值計算可得： V總=1.2n V塑=1.2×2×5385=13 （n為型腔數(shù)目） 而所選的注射機的理論注射容積為125 0.8V公≧V=13 所以經(jīng)驗算符合 7.2合模力校核 為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量需要對合模力進(jìn)行校核。按以下公式進(jìn)行校核： 式中 ——工藝要求合模力（kN）；——注塑機最大合模力（kN）； n——模腔個數(shù)； ——模腔平均壓力（Mpa），取60Mpa； A——開模方向最大投影面積（m2），其中澆道投影面積取為塑件的0.2倍。 A=3.14×37.5=4415mm3 以上帶入數(shù)據(jù)計算得：F1=2×60×1.2×4415≈635.76KN 所選的注射機的鎖模力為900kN，所以滿足要求。 7.3模具厚度的校核 實際使用的模具厚度與注塑機所允許的安裝最大模具厚度和最小模具厚度之間要滿足以下條件：，在設(shè)計中模具的厚度Hm=272mm，而所選注射機所允許安裝的最大模具厚度=300，最小模具厚度=200，所以完全符合要求。 7.4開模行程校核 我們要計算其開模行程并進(jìn)行校核，以確定注射機的選擇是否合理。由于本設(shè)計采用的是側(cè)澆口形式，故為單分型面注射模，故最大開模行程與模具厚度無關(guān)，開模距離按下式計算： S= H1+H2+5~10 其中H1=92mm，H2=6mm（H1為分型面的移動距離） 故： s≈108mm< Smax=260mm 所以完全滿足，即使開模行程有所擴大也是符合要求的。 結(jié)束語 我選擇了玩具電池蓋這一課題來作為我的畢業(yè)設(shè)計這是對我的三年知識能力考查，也是對我應(yīng)用這些知識能力的考查，我盡力使自己的設(shè)計減少錯誤，但我知道由于許多知識和能力的欠缺，肯定有一定的錯誤。 通過本次設(shè)計我學(xué)到的不僅僅是對玩具電池蓋的設(shè)計這單一方面的了解，讓我熟悉了設(shè)計的各個方面的流程，學(xué)會了把自己大學(xué)四年所學(xué)的知識運用到實際工作中的方法。從以前感覺學(xué)的許多科目沒有實際意義，到現(xiàn)在覺得以前的專業(yè)知識不夠扎實，給自己的設(shè)計過程帶來了很大的麻煩。特別感謝我的導(dǎo)師給我的悉心指導(dǎo)，還有其他老師給我在設(shè)計方面給予的幫助。我覺得通過這次設(shè)計，讓我了解了設(shè)計的整個流程，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足和不少的漏洞讓我自己能夠在以后加以改正在今后的工作中能夠更好的發(fā)揮在大學(xué)三年中的知識，在我能夠在以后的分工作中做的更好。 參考文獻(xiàn) 1、《塑料模具設(shè)計手冊》編寫組編著，塑料模具設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社. 2、中國模具工業(yè)協(xié)會經(jīng)濟(jì)技術(shù)咨詢部編，模具結(jié)構(gòu)圖匯編. 3、楊永順. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社,2013. 4、楊占堯. 塑料模具課程設(shè)計指導(dǎo)與范例. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012. 5、伍先明等編. 塑料模具設(shè)計指導(dǎo). 北京：國防工業(yè)出版社，2008. 6、其他相關(guān)參考書。