螺紋蓋模具設(shè)計(jì)

螺紋蓋模具設(shè)計(jì),螺紋,模具設(shè)計(jì) 1 引 言 1.1 我國注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，模具產(chǎn)業(yè)成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，模具傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，模具設(shè)計(jì)的缺陷和制品質(zhì)量的問題只有在試模后才能發(fā)現(xiàn)，而利用CAD/CAE技術(shù)能在計(jì)算機(jī)上分析和模擬模具的設(shè)計(jì)方案[1]。隨著人類步入21世紀(jì)以來，國內(nèi)國外，模具都是十分重要的制造裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)部門中占有重要地位。其中注塑模具是注射成型的一種重要工藝裝備，在注塑成型中處于核心地位，另外注塑模具模具行業(yè)想要適應(yīng)現(xiàn)代的社會(huì)發(fā)展就必須調(diào)整好產(chǎn)業(yè)的制造工藝、設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)模式。我國有2萬多家塑料模具生產(chǎn)企業(yè)，塑料模具占整個(gè)行業(yè)40%的份額[2]。雖然我國注塑模具起步比較晚，技術(shù)設(shè)備、管理水平都比較低，長期以來，我國的注塑模具設(shè)計(jì)與制造很多依賴于國外的經(jīng)驗(yàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，注塑模具的設(shè)計(jì)方法已由傳統(tǒng)的手工繪圖軟件逐步向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）方向發(fā)展，采用CAD/CAE/CAM技術(shù)，極大的提高了塑料注塑模具的設(shè)計(jì)水平及制品質(zhì)量，促進(jìn)我國注塑模具工業(yè)更快的發(fā)展。 1.2課程設(shè)計(jì)的意義 本設(shè)計(jì)是以螺紋蓋產(chǎn)品為對象，進(jìn)行注塑模具課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括分析螺紋蓋盒蓋的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析，確定了螺紋蓋盒蓋的模腔數(shù)并選擇相關(guān)注塑機(jī)，完成對應(yīng)牙刷掛件主體塑料模具總裝圖設(shè)計(jì)，模具總裝圖用AUTOCAD繪制，總圖設(shè)計(jì)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)，包含零件序號及零件明細(xì)表等；對模具分型面、澆注方案、冷卻方案等設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，對模具零件關(guān)鍵尺寸的確定進(jìn)行計(jì)算，如、厚度尺寸、導(dǎo)柱直徑，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用意義。以此作為課題來進(jìn)行研究具有十分深遠(yuǎn)的意義，符合當(dāng)今時(shí)代背景又與所學(xué)專業(yè)對口。在研究過程中，查閱相關(guān)資料可以對我國現(xiàn)有的注塑模水平有個(gè)較為深入地了解，而且在設(shè)計(jì)中可以對現(xiàn)有的方案進(jìn)行對比和改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，在為今后而工作崗位上先操作起來。 2 塑件的工藝分析 2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 本次模具課程設(shè)計(jì)的塑料產(chǎn)品是螺紋蓋產(chǎn)品繪出螺紋蓋的零件圖。該塑件是的呈扁平狀產(chǎn)品，壁厚不均勻,產(chǎn)品高15mm，內(nèi)螺紋為M30，螺紋蓋內(nèi)螺紋的成型是本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，根據(jù)任務(wù)書中要求采用手動(dòng)脫模成型內(nèi)螺紋，如圖2.2如圖所示。 圖2-1 塑件三維造型 2.2 塑件的尺寸精度分析 該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，根據(jù)任務(wù)書中要求，采用MT5級一般精度查取公差. 2.3 PS工程塑料的性能分析 本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品的材料任務(wù)書中已經(jīng)給出為PS聚苯乙烯（Polystyrene，縮寫PS）是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物，化學(xué)式是(C8H8)n。它是一種無色透明的熱塑性塑料，具有高于100℃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。?[1] PS一般為頭尾結(jié)構(gòu)，主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為共軛苯環(huán)，使分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整，增大了分子的剛性，使PS成為非結(jié)晶性的線型聚合物。由于苯環(huán)存在，PS具有較高的Tg（80～105℃），所以在室溫下是透明而堅(jiān)硬的，由于分子鏈的剛性，易引起應(yīng)力開裂。 聚苯乙烯無色透明，能自由著色，相對密度也僅次于PS、PE，具有優(yōu)異的電性能，特別是高頻特性好，次于F-4、PSO。另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹脂，但抗放射線能力是所有塑料中最強(qiáng)的。聚苯乙烯最重要的特點(diǎn)是熔融時(shí)的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產(chǎn)。成型收縮率小，成型品尺寸穩(wěn)定性也好。 力學(xué)性能 聚苯乙烯分子及其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)決定其為剛硬的脆性材料，在應(yīng)力作用下表現(xiàn)為脆性斷裂。 熱性能 聚苯乙烯的特性溫度為：脆化溫度-30℃左右、玻璃化溫度80～105℃、熔融溫度為140～180℃、分解溫度300℃以上。由于聚苯乙烯的力學(xué)性能隨溫度的升高明顯下降、耐熱性較差，因而連續(xù)使用溫度為60℃左右，最高不宜超過80℃。導(dǎo)熱率低，為0.04～0.15W/(m·K)，幾乎不受溫度而變化，因而具有良好的隔熱性。 電性能 聚苯乙烯具有良好的電性能，體積電阻率和表面電阻率分別高達(dá)1016～1018Ω·cm和1015～1018Ω。介電損耗角正切值極低，并且不受頻率和環(huán)境溫度、濕度變化的影響，是優(yōu)異絕緣材料。 光學(xué)性能 聚苯乙烯具有優(yōu)良的光學(xué)性能，透光率達(dá)88%～92%、折射率為1.59～1.60，可以透過所有波長的可見光，透明性材料在塑料中僅次于有機(jī)玻璃等丙烯酸類聚合物。但因聚苯乙稀耐候性較差，長期使用或存放時(shí)受陽光、灰塵作用，會(huì)出現(xiàn)渾濁、發(fā)黃等現(xiàn)象，因而用聚苯乙烯制作光學(xué)部件等高透明制品時(shí)需考慮加入適當(dāng)品種和用量的防老劑。 （2）PS的基本性能指標(biāo) 密度：1.05 g/cm3 電導(dǎo)率：(σ) 10-16 S/m 導(dǎo)熱系數(shù)：0.08W/(m·K) 楊氏模量：(E) 3000-3600 MPa 拉伸強(qiáng)度：(σt) 46–60 MPa 伸長長度：3–4% 夏比沖擊試驗(yàn)：2–5 kJ/m2 玻璃轉(zhuǎn)化溫度：80-100℃ 熱膨脹系數(shù)：(α) 8×10-5/K 熱容：(c) 1.3 kJ/(kg·K) 吸水率：(ASTM) 0.03–0.1 降解：280℃ PS注射時(shí)工藝參數(shù)表如表2-3。 表 2-3工藝參數(shù)表 工藝參數(shù) 通用型PS 料筒后段溫度/℃ 160~180 料筒中段溫度/℃ 180~200 料筒前段溫度/℃ 200~220 噴嘴溫度/℃ 170~180 模具溫度/℃ 50~80 第 28 頁 共 28 頁 3 模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 3.1 分型面位置的確定 分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)[2]。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條： (1)保證塑料制品能夠脫模。 (2)使分型面容易加工。 (3)盡量避免側(cè)向抽芯。 (4)使側(cè)向抽芯盡量短。 (5)有利于排氣。 (6)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 (7)盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。 通過對塑件外形的分析，以及分型面選擇的相關(guān)原則[4]選取塑件截面積最大而且利于取出塑件的下表面為分型面，具體如圖4-1所示。 圖4-1 分型面的選擇 3.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定 確定型腔數(shù)目多少的時(shí)候，要把下列因素考慮進(jìn)來： (1) KF端子連接器尺寸精度； (2) 模具制造成本； (3) 注塑成形的生產(chǎn)效益； (4) 制造難度。 在模具設(shè)計(jì)中確定型腔數(shù)目的時(shí)候，通常要考慮所生產(chǎn)產(chǎn)品尺寸大小，生產(chǎn)批量，尺寸精度，表面質(zhì)量要求，綜合以上多種因素，考慮到產(chǎn)品本身體積較小，在生產(chǎn)中為大批量生產(chǎn)而且尺寸精度要求一般，本次模具設(shè)計(jì)決定采用一模四腔結(jié)構(gòu)，為了保證塑料熔體均勻地充滿每個(gè)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(shí)采用平衡流道。常見排位的形狀分多鐘有“O”“H”“X”“S”，一字型， 為了保持流道平衡采用教材中一模四腔模具型腔在模板上的排列方式通常采用H形排列，型腔布局如圖所示。 圖3-2 型腔數(shù)量及排列方式 3.3 注射機(jī)型號的確定 塑件體積： 因?yàn)榱鞯浪芗儆谖粗獢?shù)，按塑件的0.3倍來估算，因此塑料熔體總體積為： （2） 每個(gè)塑件在分型面上的投影面積為：；流道凝在分型面上的投影面積是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2-0.5倍，這里取0.2倍進(jìn)行估算： 模具所需鎖模力為： 其中參考文獻(xiàn)[5]，取35MP。 （3） 選注射機(jī) 根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，初選XS-ZY-125臥式注射機(jī)，其主要參數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)[5]如表4-3所示。 注射機(jī)XS-ZY-125參數(shù)： 額定注射量：125mm 最大成型面積：320cm 柱塞直徑：42mm 注射壓力：120Mpa 模板尺寸：428×450（mm×mm） 柱桿空間：260×290(mm×mm) 鎖模力：900KN 噴嘴圓弧半徑：12mm 噴嘴孔徑：4mm 定位孔直徑：55mm 最大開模行程：300mm 模具最大厚度：300mm 模具最少厚度：200mm 3.4注塑機(jī)參數(shù)校核 3.4.1注射壓力 注射機(jī)可以注射壓力最大值需要滿足不小于制品成型所需要的壓力值這個(gè)條件，PS所需壓力為左右，我們選用的壓力機(jī)額定的最大注射壓力為，符合條件。 3.4.2注射機(jī)工藝校核 塑料受熱熔化后進(jìn)入型腔中，此時(shí)型腔中存在較大的壓力，為了保證注塑工作的完成，注射機(jī)提供的鎖模力要滿足要求。如果注射機(jī)的鎖模力達(dá)不到要求，熔料就不會(huì)被注射進(jìn)型腔之中，這樣會(huì)造成模具報(bào)廢，十分浪費(fèi)資源。 （1） 注射量的校核： 極限注射容積是： 從而注射的實(shí)際注射量是79.2cm3，處于之間，符合要求。 （2） 鎖模力校核 綜上得出小于注射機(jī)極限鎖模力，所以滿足需求。 3.4.3模具厚度與注射機(jī)閉合高度 模具厚度也稱模具閉合高度，必須滿足 —注射機(jī)符合最小的模厚，動(dòng)定模之間最小開距； —注射機(jī)允許的最大模厚。 所以是滿足需求。 3.4.4 模架各尺寸的校核 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 模具的平面尺寸為300mm*320mm＜360mm*360mm（拉桿間距），檢測合格。 模具開模的行程校核 在單分型面，其開模行程S=H1+H2+（5~10）mm=15+100+（5~10）=（120~130）mm小于300mm，檢測合格。 在實(shí)際中，可在安裝之前將螺釘和彈簧卸下，安裝后再裝模具。 3.5 模架的選擇 根據(jù)上述條件以及自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)模仁大小，長寬為165*165mm,根據(jù)最后確定GB/T12556.1-12556.2-1990，型號是龍記的大水口模架，型號為：CI2730A50B55C70具體的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示： 圖2.4 模架結(jié)構(gòu)  4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注射系統(tǒng)是高溫熔融液體承載部件，將注射機(jī)內(nèi)部的流體移動(dòng)到模具中的第一件事是直接連接到注射機(jī)的主通道，并且在注射過程中必須承受較大的壓力。在主流道流過一定距離后，它進(jìn)入分流道，直到進(jìn)入型腔內(nèi)部。其設(shè)計(jì)是否合理, 直接影響到塑件的表觀質(zhì)量, 其中澆注系統(tǒng)的幾個(gè)部分結(jié)構(gòu)如下圖。分別是主流道、一級分流道、二級分流道、澆口和冷料井組成。一模四腔澆注系統(tǒng)示意圖如下圖所示 1－主澆道 2－第一分澆道 3－制品 5－冷料穴 是6－澆口 7－第二分澆道 4.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道指由注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道，它是塑料熔體首先經(jīng)過的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一軸線。根據(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機(jī)的相關(guān)尺寸得： （1） 主流道尺寸設(shè)計(jì) 主流道小端直徑： 主流道大端直徑： 主流道球面半徑： （2） 澆口套設(shè)計(jì) 為便于拆卸更換，澆口套與定位環(huán)分開設(shè)計(jì)，澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC~55HRC， 4.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道。它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡段，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。對多腔模分澆道還起著向各型腔分配塑料的作用。分流道布置原則：多腔注塑模的排列和分流道布置，往往有很多選擇，在實(shí)際工作中應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則。力求平衡、對稱。一模多腔的注塑模具，盡量采用平衡布置，使各型腔在相同溫度下同時(shí)充模。在上文中我們已經(jīng)提到采用H型型腔排列，分流道應(yīng)盡可能短，兩個(gè)塑料產(chǎn)品之間的距離可以按照經(jīng)驗(yàn)值。 分，分流到截面形狀有多種，常用的有U形，圓形，梯形和半圓形，不同截面加工難度以及流動(dòng)效率值也有所不同。截面形狀如下圖所示 圖5.5 分澆道各種形式示意圖 U形和梯形截面常用在細(xì)水口三板模模具中，而大水口兩板模模具常采用圓形和半圓形。因此本設(shè)計(jì)采用圓形截面，由于本次模具型腔數(shù)目為一模四腔，所以分流道有一級分流道和二級分流道之分，一級分流道尺寸取為5mm，二級分流道尺寸為4mm。 4.3 澆口的設(shè)計(jì) 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。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。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。合理選擇澆口的形式對塑件生產(chǎn)質(zhì)量質(zhì)量影響很大，澆口的種類有很多,按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn),常用的澆口可分為以下幾種形式。 (1)測澆口 (2)中心澆口 (3)輪輻式澆口 (4)環(huán)形澆口 (5)盤形澆口 (6)潛伏式澆口 (7)點(diǎn)澆口 對比每種澆口的特點(diǎn)和適用場合，再結(jié)合本次設(shè)計(jì)的塑件結(jié)構(gòu)，決定采用側(cè)澆口。澆口位置設(shè)在產(chǎn)品的底部，開設(shè)在分型面上，截面簡單，易于加工。側(cè)澆口如圖所示 圖4-3 側(cè)澆口 4.4 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴位于主流道正對面的動(dòng)模板上，其作用是儲(chǔ)存熔體前鋒冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量，本次設(shè)計(jì)采用帶有推桿與拉料桿的設(shè)計(jì)。采用帶有Z字形鉤頭拉料桿的冷料穴，開模時(shí)，拉料桿首先通過鉤頭拉住穴內(nèi)冷料，使主流道凝料脫出定模，然后在推出機(jī)構(gòu)的作用下將凝料與制品一起推出動(dòng)模。示意圖如5-4所示。 5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，由于塑料熔體的高壓、料流的沖刷，在脫模時(shí)還與塑件發(fā)生摩擦，因此成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度和較好的耐磨性能。 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔又稱凹模，用于成型螺紋蓋的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種。由于組合式型腔會(huì)在生產(chǎn)塑料制品的時(shí)候留下縫痕跡，影響塑料制品的外觀質(zhì)量，所以不常采用，由于該螺紋蓋外表面結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，所以就采用剛度和強(qiáng)度較好的整體式型腔。 5-1-1 整體式凹模實(shí)體圖 5.1.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯用于成型螺紋蓋的內(nèi)表面，又稱為陽模、型芯。結(jié)構(gòu)也分為整體式和組合式兩種。本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有內(nèi)螺紋，需要設(shè)計(jì)螺紋型芯所以本次設(shè)計(jì)采用組合式， 5.2 成型零件鋼材的選用 成型零件需要有足夠的剛度，強(qiáng)度，耐磨性及良好的抗疲勞性，并且要考慮到其加工性能和拋光性能，以及該塑件需要大批量生產(chǎn)，所以型腔鋼材選用718H，型芯鋼材也選用718H，并且進(jìn)行滲氮處理,型芯鑲件采用P20材料，并且進(jìn)行滲氮處理。 5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 PS塑料成型收縮率為0.4%~0.6%[4]，本次設(shè)計(jì)成型零件工作尺寸的計(jì)算按平均尺寸法計(jì)算，分別設(shè)計(jì)模具的型芯尺寸、型腔尺寸以及型芯中心距和鑲件尺寸。 模具型腔和大型芯的制造公差取制品公差的1/3計(jì)算，型芯中心距的制品公差按照制品上兩孔中心距公差的1/4計(jì)算，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公差[6]進(jìn)行設(shè)計(jì)。自由公差可直接把公稱尺寸作為型芯的工作尺寸，并可以不考慮制造誤差，具體計(jì)算如下。 (1) 型腔徑向尺寸的計(jì)算公式 ： 公式中 ----塑件的徑向尺寸； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的尺寸公差； ----型腔模具 (2) 型腔深度尺寸的計(jì)算公式 公式中 ----塑件的徑向高度； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的尺寸公差； ----型腔模具公差 (3) 型芯徑向尺寸的計(jì)算公式 ： 公式中 ----塑件的徑向尺寸； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的尺寸公差； ----模具公差 (4) 型芯深度尺寸的計(jì)算公式 公式中 ----塑件的徑向高度； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的尺寸公差； ----模具公差 6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 每次注射模在注射機(jī)上合模注射結(jié)束后，都必須將模具打開，然后將成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出，完成以上過程的機(jī)構(gòu)我們稱推出機(jī)構(gòu)或者脫模機(jī)構(gòu)。推出裝置的動(dòng)作是采用頂棍或壓力缸來實(shí)現(xiàn)的。聚合物材料的質(zhì)量直接受推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的適當(dāng)性和穩(wěn)定性的影響。 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則： （1）使塑件脫模時(shí)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(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形； （5）推桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 6.1脫模機(jī)構(gòu)的選擇 一般情況下，頂出機(jī)構(gòu)會(huì)有幾種選擇，比如推板，圓推桿，或者推塊等等，每一種推出機(jī)構(gòu)都有其特點(diǎn)。在模具的設(shè)計(jì)制造中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)顯示，一般盒蓋類產(chǎn)品通常情況下都喜歡采用圓形推桿作為脫模機(jī)構(gòu)，是因?yàn)檫@種推出結(jié)構(gòu)比較簡單，而且制造成本不高，制作方法規(guī)范，不容易出錯(cuò)，更換也比較方便，所以本次設(shè)計(jì)選擇圓形推桿作為脫模機(jī)構(gòu)， 6.2脫模力的計(jì)算 塑件成型時(shí)在模內(nèi)冷卻定型的過程中由于體積收縮對型芯產(chǎn)生包緊力，從模具中推出時(shí)，需要克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力，由公式 （12） 式中 ——脫模力的大小 ——塑件對型芯單位面積上的包緊力，此處取Pa ——塑件包絡(luò)型芯的側(cè)面積（mm） ——脫模斜度，此處取1° ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)取=0.2 將上述數(shù)據(jù)帶入可得 6.3推桿直徑計(jì)算 足夠的穩(wěn)定性是推桿推出塑件所需要的，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端為鉸鏈的壓桿穩(wěn)定模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑的計(jì)算公式為： 式中 ——推桿直徑 ——安全系數(shù)， ——推桿長度（mm）， ——脫模力（N）， ——推桿材料的彈性模量， ——推桿的根數(shù)， ——推桿材料的屈服點(diǎn)（MPa）， 將上述數(shù)值帶入公式（13）可得 由此可得推桿的直徑為4mm符合要求。 6.4 脫模機(jī)構(gòu)的布置 該螺母采用了推桿推出產(chǎn)品，其分布情況如圖所示，4根直徑為4的頂桿分布在螺紋型芯，將螺紋型芯與產(chǎn)品一同推出。再安裝新的型芯再進(jìn)行下一模具生產(chǎn)，在下面人工會(huì)將帶有螺紋型芯的產(chǎn)品在夾具將螺紋型芯擰出產(chǎn)品，這樣大大提高的生產(chǎn)效率。如圖所示 脫模機(jī)構(gòu) 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，在合模系統(tǒng)開合模時(shí)，動(dòng)模與定模對合，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以起著導(dǎo)向作用，保證它們的對合精準(zhǔn)。導(dǎo)向零件應(yīng)合理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)套變形。 7.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) （1）該模具采用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱，參考GB/T4169.4—2006。 （2）導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出6mm～8mm。 （3）由選定的標(biāo)準(zhǔn)模架可知該模具導(dǎo)柱直徑為Φ40mm。 （4)該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等徑直導(dǎo)柱對稱布置；該模具導(dǎo)套安裝在定模上，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模上。 （5）導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/n6的間隙配合。 （6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm。 （7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，多采用低滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上。此處采用T10A。 7.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) （1）結(jié)構(gòu)形式：采用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套。 （2）導(dǎo)套的端面倒圓角，并開設(shè)排氣槽，利于排出孔內(nèi)的剩余空氣。 （3）導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4μm。導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉? （4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造。本次設(shè)計(jì)由標(biāo)準(zhǔn)模架導(dǎo)出對應(yīng)導(dǎo)柱導(dǎo)套。 8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 塑件成形的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率直接會(huì)被模具的溫度影響到。各種塑料的性能和成型工藝不同，對模具的溫度要求也截然不同，在一些情況下有些模具必須要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)來保證制件的完整，要求的模具溫度較低（一般80℃以下）塑料，聚苯乙烯、如聚乙烯、ABS等。同時(shí)適用于模具溫度較高的塑料（如聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚等）、或者以模具比較大的取暖熱面積比較廣等出現(xiàn)的情況。模具不僅要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，為了在注射之前使得模具加熱，則需要安裝不錯(cuò)的加熱系統(tǒng)，由于本次設(shè)計(jì)我只能設(shè)計(jì)的了冷卻系統(tǒng)，模具冷卻方法有三種方法：①水冷卻；②空氣冷卻；③油冷卻。耐度大、電熱系數(shù)大、成本低、所以比較容易獲得室溫較低的水，反而冷卻水會(huì)普遍的使用，用水冷卻就是在模具鋼周圍或形成鋼內(nèi)開設(shè)冷卻水道，利用內(nèi)部循環(huán)的水帶走部分熱量。 8.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算 8.2.1 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W (1) 塑料制品的體積 (2) 塑料制品的質(zhì)量 (3) 取注射周期t =t注+t冷+t脫=1.2+3+5.8=10s，則每小時(shí)注射次數(shù)為：N=360次 (4) 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量： W=N×m=360×0.1=36kg/h。 8.2.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 (1) PS的單位熱流量QS的值的范圍在（310～410）KJ/kg，可取QS=360KJ/kg (2) 計(jì)算冷卻水的冷卻流量qV 設(shè)冷卻水道入口的水溫為θ2=22℃出口水溫為θ1=25℃模具溫度取60℃取水的密度ρ=1000kg/m3 水的比熱容c=4.187kJ/（kg.℃） (3) 確定冷卻水路的直徑d 為使冷卻水處于瑞流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑d=10mm。 (5) 冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 平均水溫為23.5℃時(shí)，查表12-4[5]得=6.72 (6)計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 (7)計(jì)算模具冷卻水管的總長度 (8)設(shè)冷卻水路根數(shù)為，設(shè)每條水路的長度為=1000mm 由上述可知，本次模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。冷卻水道直徑取6毫米，采用環(huán)形冷卻水道。冷卻水道如圖所示。 圖9-2-2 水路整體設(shè)計(jì) 10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充分滿型腔，同時(shí)還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量[22]。排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法： (1) 用分型面排氣； (2) 利用推桿排氣； (3) 利用鑲件排氣； (4) 利用燒結(jié)合金排氣。 本方案設(shè)計(jì)在分型面之間、推桿預(yù)模板之間及活動(dòng)型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值取0.04mm。 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，總裝圖2D圖如圖13-1所示，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下： （1） 對塑料PS進(jìn)行烘干，并裝入料斗。 （2） 清理模具型芯，型腔，并噴上脫模機(jī)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。 （3） 合模、鎖緊模具。 （4） 對塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。 （5） 注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。 工作原理：合模后，從注射機(jī)噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在定模上的主流道進(jìn)入模具，再經(jīng)由分流道及澆口注入和充滿型腔。在保壓、補(bǔ)縮和冷卻定型后，合模系統(tǒng)便帶動(dòng)動(dòng)模后退，從而使動(dòng)模和定模從分型面分開，澆注系統(tǒng)凝料在拉料桿的約束下從澆口套中脫出，并和塑件一起隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng)，使型芯脫離制品，當(dāng)動(dòng)模后退到一定位置時(shí)，內(nèi)部推出脫模機(jī)構(gòu)會(huì)在注射機(jī)推出裝置作用下與動(dòng)模其他部分產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，利用推桿使制品和澆注系統(tǒng)凝料從型芯上以及在動(dòng)模一側(cè)的分流道中推出脫落，制品脫出后，帶彈簧的復(fù)位桿會(huì)帶動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)優(yōu)先復(fù)位，然后滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下復(fù)位，從而完成一次注射成型過程。 結(jié) 論 本論論文主要做了以下一些工作綜合分析了注塑模具的發(fā)展及其應(yīng)用前景，指出了注塑成型生產(chǎn)的重要性，確立了本論文所要研究內(nèi)容有；此設(shè)計(jì)通過分析塑件屬性和技術(shù)要求，使用三維軟件測量數(shù)據(jù)，確定好了體積和質(zhì)量，初步選擇了注塑機(jī)，型號為 XS-ZY-125，并且確定了型腔數(shù)目，個(gè)數(shù)為2個(gè)。.然后對塑件外形特點(diǎn)進(jìn)行分析，觀察期最大外形處位置，通過其特點(diǎn)確定好分型面方案，其位置在塑件的最大外形處。確定好了模具基本機(jī)構(gòu)后，通過使用CAD設(shè)計(jì)出各個(gè)零件圖，確定好了模具材料，對于成型材料選擇3Cr2Mo，然后對它熱處理，這樣才能達(dá)到使用要求。.確定好模具零件尺寸后，需要對整體模架尺寸進(jìn)行調(diào)整，然后對型芯和型腔排位，計(jì)算好相互零件件的尺寸關(guān)系，最終確定好模架尺寸，詳細(xì)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)尺寸，推出系統(tǒng)尺寸，冷卻系統(tǒng)等， 致 謝 非常感謝這次課程設(shè)計(jì)中，都離不開指導(dǎo)老師對我的教導(dǎo)和幫助，老師的品格跟學(xué)識深深感染著我，是我今后學(xué)習(xí)的榜樣，再次感謝指導(dǎo)老師的辛勤付出。指導(dǎo)老師對待工作一絲不茍，認(rèn)真負(fù)責(zé)的檢查和監(jiān)督每個(gè)環(huán)節(jié)，每當(dāng)我遇到自己解決不了的難題，指導(dǎo)老師都會(huì)為我提供相應(yīng)的幫助，給我各種建議，使我能夠順利的解決各種難題，順利的完成了整個(gè)設(shè)計(jì)過程。 參考文獻(xiàn) [1] 高茂濤．注塑模具發(fā)展綜述[J]．輕工科技．2014(2):49-92. 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