磁帶盒底座注塑模具設(shè)計(jì)

磁帶盒底座注塑模具設(shè)計(jì),磁帶,底座,注塑,模具設(shè)計(jì) 1 緒論 模具課程設(shè)計(jì) 目錄 1 緒論 3 1.1 我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.2 國(guó)外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 5 2 塑件成型工藝分析 7 2.1磁帶盒的結(jié)構(gòu)分析 7 2.2磁帶盒的材料性能分析 7 2.3塑件的表面質(zhì)量與表面粗糙度 8 2.3.1.塑件的表面質(zhì)量 8 2.3.2塑件的表面粗糙度 8 3 注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.1分型面選擇 9 3.2 型腔的排布 9 3.3模架的選取 10 3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3.3.1主流道的設(shè)計(jì) 11 3.3.2分流道的設(shè)計(jì) 12 3.3.3澆口的設(shè)計(jì) 12 3.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 12 3.4抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3.4.1抽芯機(jī)構(gòu)的確定 13 3.4.2 斜推桿設(shè)計(jì) 13 3.4.3斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.5推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 3.5.1脫模力的計(jì)算 16 3.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 4成型零件的尺寸計(jì)算 17 4.1型腔計(jì)算 18 4.2型芯計(jì)算 19 5冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 5.1設(shè)計(jì)原則 20 5.2冷卻時(shí)間的確定 20 5.3塑料熔體釋放的熱量計(jì)算 21 5.4冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 21 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 24 1 緒論 80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2000年我國(guó)模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260-270億元，其中塑料模約占30%左右。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 1.1 我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)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(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)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(jī)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(jī)電有限公司和煙臺(tái)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(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)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(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短,但和國(guó)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(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)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(guó)外的50～80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引 進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。? 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。? 　? ??據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來(lái)越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來(lái)進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。 整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)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(guó)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(zhǎng)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(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guò)于求的趨勢(shì)。 1.2 國(guó)外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外先進(jìn)國(guó)家對(duì)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(jì)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(guó)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(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)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(lái)說(shuō)，國(guó)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(guó)外的。拿塑封模具來(lái)說(shuō)，國(guó)外一次可以加工出上百個(gè)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(guó)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。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，預(yù)期達(dá)到以下目的； （1）加深對(duì)塑料的組成及性能的了解。 （2）了解塑料成型的基本原理，學(xué)會(huì)正確分析成型工藝對(duì)模具的要求。 （3）掌握一類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法。 （4）具有初步分析，解決模具現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題的能力。 注塑成型時(shí)一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)問(wèn)，若想對(duì)它融會(huì)貫通，還需要長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在課程設(shè)計(jì)中，需要對(duì)大學(xué)四年以來(lái)學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用，即可以加深對(duì)已學(xué)知識(shí)理解，有可以從中發(fā)現(xiàn)不足同時(shí)，也可以加強(qiáng)創(chuàng)新以及動(dòng)手能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。 2 塑件成型工藝分析 2.1磁帶盒的結(jié)構(gòu)分析 該磁帶盒長(zhǎng)方形薄殼類透明的塑件，壁厚均勻，長(zhǎng)106mm。寬為70m。對(duì)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是用于放置磁帶的凹槽，和由于和磁帶另一蓋進(jìn)行裝配的側(cè)壁上的4個(gè)圓孔成型是一個(gè)難題。需要借助側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)脫模。 塑件二維圖 2.2磁帶盒的材料性能分析 根據(jù)老師要求，查閱材料相應(yīng)特征，磁帶盒的材質(zhì)定為PS，以下對(duì)PS性能進(jìn)行闡述。 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、酮類、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塑件的表面質(zhì)量與表面粗糙度 2.3.1.塑件的表面質(zhì)量 PS材料的公差等級(jí)分為高精度MT3，一般精度MT4，未注公差尺寸MT6，該塑件精度要求不高，所以選取一般精度MT4。 2.3.2塑件的表面粗糙度 PS材料注射成型后所能達(dá)到的表面粗糙度范圍為 0.025-1.6μm，因塑件對(duì)外表面要求一般，故選擇塑件的外表面粗糙度為0.8μm，內(nèi)表面粗糙度為1.6μm。 3 注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1分型面選擇 分型面在一些產(chǎn)品圖中已經(jīng)作具體規(guī)定，但在很多的模具設(shè)計(jì)中要有模具設(shè)計(jì)人員來(lái)定。一般來(lái)講，在平面上的分型面比較容易處理，有時(shí)碰到立體形式的分型面就應(yīng)當(dāng)特別注意。其分型面的選擇應(yīng)遵照以下原則： a不影響制品的外觀，尤其是對(duì)外觀有明確要求的制品，更應(yīng)注意分型面對(duì)外觀的影響 b有利于保證制品的精度 c有利于模具加工，特別是型腔加工 d有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) e有利于制品的脫模，確定在開模時(shí)使制品留于動(dòng)模一邊 f便于嵌件的安裝。 綜合上述原則，結(jié)合塑件本身結(jié)構(gòu)，如果立著放，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)就會(huì)少一個(gè)機(jī)構(gòu)，但是會(huì)在塑件外表面留下分型線，塑件躺著放雖然增加了一處側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，不太經(jīng)濟(jì)，但是可以保證塑件外觀質(zhì)量，而且是產(chǎn)品的最大輪廓面，模具課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是考察學(xué)生學(xué)到模具知識(shí)多少，不做設(shè)計(jì)工廠生產(chǎn)。所以選擇塑件分型面如圖所示。 分型面的位置 3.2 型腔的排布 根據(jù)塑件精度等級(jí)（在模具中每增加一個(gè)型腔，塑件精度要降低4%）以及型腔數(shù)目來(lái)確定模具的型腔數(shù)量，由于塑件較大，塑件側(cè)凹與側(cè)孔比較多，為了提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)較為合適。在確定型腔數(shù)目之后，就要進(jìn)行型腔排布的分析，型腔排布往往有很多選擇，翻閱教材在實(shí)際工作中應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則。力求平衡、對(duì)稱：一模多腔的模具，盡量采用平衡布置，使各型腔在相同溫度下同時(shí)充模。排位的形狀分多鐘有“O”“S”“X”“S” 此次設(shè)計(jì)采用一字型形排列，型腔的布置方式如圖所示。 型腔排布 3.3模架的選取 模架的選擇：根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，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： 模架示意圖 根據(jù)模架的分類，選擇二板模模架，二板模模架由定模部分和動(dòng)模部分組成，定模部分包括面板和定模板；動(dòng)模部分包括推板、動(dòng)模板、托板、支撐件方鐵、底板及推桿固定板和推桿底板等。其優(yōu)點(diǎn)是模具架構(gòu)簡(jiǎn)單，成型制品的適應(yīng)性強(qiáng)，制造成本相對(duì)較低。根據(jù)塑件尺寸與型腔排布初步擬定模架尺寸為CI型工字模。 3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。 產(chǎn)品；采用普通流道系統(tǒng)，由流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內(nèi)容之一。從總體來(lái)說(shuō)，它的作用可以作如下歸納：它是將來(lái)自注塑機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時(shí)使型腔的氣體能及時(shí)順利排出，在塑件熔體填充凝固的過(guò)程中，將注塑壓力有效地傳遞到型的各個(gè)部位，以獲得形完整、內(nèi)外在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件制件。 3.3.1主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注塑機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止塑料熔體流動(dòng)通道。其形狀，大小會(huì)直接影響熔體的流動(dòng)速度和塑料時(shí)間。塑料機(jī)的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑相接觸，二者必須匹配，無(wú)漏料。一般要求主襯套球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm.，主流道進(jìn)口直徑比塑料機(jī)噴嘴出口直徑應(yīng)大0.5～1mm。其作用：一是補(bǔ)償噴嘴與主流道的對(duì)中誤差；二是為了便于流道凝料的脫出，主流道設(shè)計(jì)成錐形。 查表得XS-ZY-125臥式注射機(jī)型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸： 噴嘴孔徑:d0=4mm； 噴嘴球半徑:r0=12mm； 根據(jù)主流道和注射機(jī)噴嘴的關(guān)系： d= d0 +1mm R=r0+(1～2)mm取主流道球面半徑R＝14㎜； 取主流道的小端直徑d＝5mm。為了將冷凝料從主流道中拉出，主流道圓錐形其斜度為2°～6°，在本設(shè)計(jì)中取斜度為4°。經(jīng)計(jì)算得主流道大端直徑D＝Φ12㎜。 3.3.2分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。因?yàn)樗芗牧蠟镻S，PS一般流道直徑尺寸在4.8-9.5mm，在該模具上一級(jí)分流道為圓形截面：直徑D=6mm 3.3.3澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口,是連接分流道與型腔的熔體的通道.，也是注塑模進(jìn)料系統(tǒng)的最后部分.澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否,直接關(guān)系到塑件能否完好的高質(zhì)量地注射成型.其基本作用為： a.從流道來(lái)的熔融塑料以最快的速度進(jìn)入充滿型腔。 b.型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，由于塑件表面質(zhì)量要求不是很高，所以本次模具設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，澆口位置布置在塑件一側(cè)壁上。如圖所示 側(cè)澆口 3.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 3.4抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑件具有與開模方向不同的內(nèi)側(cè)孔、外側(cè)孔或側(cè)凹穴時(shí)，除極少情況可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹穴的零件做成可動(dòng)的機(jī)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后再?gòu)男颓恢泻托托旧厦摮鏊芗?。完成?cè)向活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)就叫側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。 3.4.1抽芯機(jī)構(gòu)的確定 分析塑件結(jié)構(gòu)，在選定分型面位置之后，左右側(cè)壁上對(duì)稱各分布2個(gè)圓孔和一個(gè)大凹槽，便成為側(cè)孔和側(cè)凹，由于結(jié)構(gòu)的限制，側(cè)孔只能采用斜導(dǎo)柱+滑塊外側(cè)抽芯，側(cè)凹采用斜頂桿抽芯機(jī)構(gòu)比較好，既能推出塑件又能成型側(cè)凹。 3.4.2 斜推桿設(shè)計(jì) 斜推桿抽芯距為S， S=S1+(2～3)=28mm 斜頂傾斜角為a tana=S/H， H為頂出距離，斜頂?shù)膬A斜角一般為3°～15°，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，這一角度能小不大。故選擇傾斜角a=14°。由于斜頂要在塑件內(nèi)部滑動(dòng)，所以在斜頂上端面應(yīng)比型芯端面低0.05～0.1mm，斜頂頭部需要加工成型塑件側(cè)凹的部分，這樣移動(dòng)時(shí)避免干涉，互動(dòng)順利。 斜頂桿抽芯機(jī)構(gòu) 3.4.3斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的特點(diǎn)是利用推出機(jī)構(gòu)的推力驅(qū)動(dòng)斜滑塊斜向運(yùn)動(dòng)，在制品被推出脫模的同時(shí)由斜滑塊完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。一般分為外側(cè)抽芯和內(nèi)側(cè)抽芯兩種。是利用成型的開模動(dòng)作用，使斜撐梢與滑塊產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，斜滑塊抽芯機(jī)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(chǎng)合。設(shè)置銷釘鎖緊或壓緊的止動(dòng)裝置。使滑塊沿開模方向及水平方向的兩種運(yùn)動(dòng)形式，使之脫離倒勾。 a. 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的類型 （1）手動(dòng)抽芯 （2）液壓或氣動(dòng)抽芯 （3）機(jī)動(dòng)抽芯 b. 抽心距：S=H+(3-5) = 5mm 其中,S為抽芯機(jī)構(gòu)需要行走的總距離， H為通過(guò)測(cè)量出來(lái)的產(chǎn)品抽芯距離（可以通過(guò)3D或2D進(jìn)行實(shí)際測(cè)量） 3-5MM為產(chǎn)品抽芯后的安全距離 3.4.4斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) （1）斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 1）斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) ① 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a. 斜導(dǎo)柱的形狀，在此套模具中，我們采用標(biāo)準(zhǔn)的斜導(dǎo)柱形式，含有胚頭示。 可以直接購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)件。 b. 斜導(dǎo)柱的材料：45鋼、T8、T10或者20鋼經(jīng)滲碳處理，淬火硬度在55HRC以 上，表面粗糙度為Ra0.8μm～Ra1.6μm。 c. 斜導(dǎo)柱與其固定的模板之間采用過(guò)渡配合H7/m6。 d. 斜導(dǎo)柱傾斜角的確定：通常α取15°～20°，一般不大于25° e. 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算：查表 f. 斜導(dǎo)柱直徑的計(jì)算：查表 （2）滑塊的設(shè)計(jì) 滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)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。 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 3.5推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在塑料成型的每一個(gè)循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或稱推出、頂出機(jī)構(gòu)）。推出是塑料成型過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的。 3.5.1脫模力的計(jì)算 脫模力是指將塑件從包緊的型芯上脫出所需克服的阻力。對(duì)于薄壁距環(huán)形斷面的塑件，其脫模力的計(jì)算公式為： （6.1） 上式中， 是距環(huán)形塑件的平均壁厚，=1.5mm； E是塑料的彈性模量，E=1800MPa； S是塑料的平均收縮率，這里取0.55%； L是塑件對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度，l=266mm； 是模具型芯的脫模斜度，=； f是塑件與型芯之間的精摩擦系數(shù)，對(duì)于PS塑料取0.21； 是塑件的泊松比，=0.35； 是無(wú)因次因素，； A是塑件型芯在脫模機(jī)構(gòu)方向上的投影面積，A=2862mm2； 將上述數(shù)值代入公式（3-1）得到脫模力F=2023.7N 3.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 合模導(dǎo)向裝置是保證動(dòng)模和定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的裝置，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向裝置，主要零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 a. 導(dǎo)向作用。 b. 定位作用。 c. 承受一定的側(cè)壓力。 d. 承載作用。 e. 保持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 導(dǎo)柱是與安裝在另一半模上的導(dǎo)套相配合，用以確定動(dòng)模和定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓柱形零件。 導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)模和定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。 因?yàn)榍吧w與后蓋的體積相差不大，所以它們采用相同的模架，因此，它們采用相同的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)選用直徑為30的導(dǎo)柱，然后選用相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)套，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 導(dǎo)柱導(dǎo)套 4成型零件的尺寸計(jì)算 成型零部件工作尺寸計(jì)算方法有平均值法和公差帶法兩種。對(duì)于塑件尺寸和成零部件的尺寸偏差統(tǒng)一按入體原則標(biāo)注，對(duì)于中心距尺寸則采用雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注.?分清了各部分尺寸的分類后，即可在趨于增的尺寸上減小一個(gè)1/2Δ，而在趨于縮小的尺寸上加上一個(gè)1/2Δ，其中Δ為塑件公差。但是由于成型零件脫模過(guò)程中與塑件的移動(dòng)摩擦而產(chǎn)生磨損，彌補(bǔ)又因?yàn)槌尚土慵课坏牟煌?，受磨損的程度也不同，所以成型零件的徑向尺寸，受磨損較大取最大值，即1/4Δ；而成型零件的高度尺寸相對(duì)磨損較小取最小值，即1/6Δ。 該塑件的成型尺寸計(jì)算均按平均值法技術(shù)。查有關(guān)手冊(cè)得PS的收縮率為S=0.5%.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，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 D0是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為D0-△，模具型腔的基本尺寸D是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為D+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以D +Z表示型腔尺寸, ps平均收縮率S=0.5%. D+δz/2+δc/2=( D0-△/2)+( D0-△/2)S 經(jīng)整理最終公式為：D+δz=[(1+S) D0-(0.5～0.75)△]0+δz 4.1型腔計(jì)算 （1） 型腔的徑向尺寸??? 式中D—型腔的最小基本尺寸；?D0—塑件的最大基本尺寸； (2)型腔深度計(jì)算 式中H m — 型腔深度的最小基本尺寸； Hs— 塑件的最大基本尺寸。 =1.05mm 4.2型芯計(jì)算 (1) 型芯的徑向尺寸? 式中??d—型芯的最大基本尺寸；?d0—塑件的最小基本尺寸。 (2)型芯高度計(jì)算 式中??h—型芯高度的最大尺寸；???h0—塑件內(nèi)形深度的最小尺寸。? =15.32mm 5冷卻系統(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。 5.1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 5.2冷卻時(shí)間的確定 在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。 其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算： t= =2.52/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。 5.3塑料熔體釋放的熱量計(jì)算 Q =nG C(t－t) = 60×217.6×10×1.9×（220－60）= 3969.02KJ/h 式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10； C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9； t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220； t——塑件脫模溫度℃，t=60。 5.4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 每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 確定生產(chǎn)周期（S）——t=60 塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350；取Q=300 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)該取Q來(lái)計(jì)算。 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。冷卻水孔總長(zhǎng)L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。 冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)[6] 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。 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 ℃）。 L=763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）]=0.22m 模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔圈數(shù)n=L/B=0.22÷（4×0.076） =0.72 式中：B為開一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。 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）。 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。 24 結(jié)論 課程設(shè)計(jì)是大學(xué)四年的中的必修課程環(huán)節(jié)，當(dāng)然也是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)四年所學(xué)課程的一個(gè)粗略檢測(cè)，也是對(duì)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，對(duì)提高自己的設(shè)計(jì)能力，實(shí)際動(dòng)手能力都很有意義，同時(shí)對(duì)以后工作中將會(huì)遇到的問(wèn)題，有了一個(gè)提前鍛煉的機(jī)會(huì)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，最深刻的體會(huì)是，理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，理論轉(zhuǎn)化到實(shí)際的難度比想象的大，同時(shí)也反映出自我設(shè)計(jì)的基本功和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還有待提高。經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的思考和查閱資料，才成功地完成了本套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。當(dāng)然，本模具的設(shè)計(jì)也存在了很多的問(wèn)題，在實(shí)際中也許并沒(méi)有辦法正常運(yùn)作。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，學(xué)到很多有用的東西，對(duì)于以后工作中可能會(huì)遇到的問(wèn)題，知道要如何去解決，在設(shè)計(jì)時(shí)要一絲不茍，才能高質(zhì)量的完成一件工作。 參考文獻(xiàn) [1] 李集仁.模具設(shè)計(jì)與制造(第二版)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2010.2 [2] 黃榮學(xué),范洪遠(yuǎn).我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展概述及展望. 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