照相機(jī)前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)及工藝-抽芯塑料注射模含11張CAD圖,照相機(jī),注塑,模具設(shè)計(jì),工藝,塑料,注射,11,十一,cad
注塑模具之電力驅(qū)動(dòng)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
------材料加工技術(shù)雜志187–188 (2007) 690–693
1、 文章的定義和介紹
通過(guò)熱電（TEM）手段冷卻模具技術(shù)的發(fā)展，派生出的工業(yè)實(shí)踐和問(wèn)題，即在設(shè)計(jì)，制作工具和開(kāi)發(fā)工具之中形成。當(dāng)前的冷卻技術(shù)有技術(shù)上的限制，通過(guò)有限元分析模擬包的提前預(yù)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)這些局限，但是不能夠完全避免。各種不同的分析結(jié)果顯示，現(xiàn)在所有的冷卻系統(tǒng)不能夠提供可控制的傳熱能力，而足以適應(yīng)目前聚合物加工工藝要求的技術(shù)窗口。
當(dāng)前聚合物的加工是在熱容量處理能力上被限制的（從生產(chǎn)周期和降低成本上看）。其他生產(chǎn)優(yōu)化功能幾經(jīng)突破了機(jī)械和聚合物加工的限制。
1.1.注射成型塑料加工中的熱處理工藝
塑料加工是以塑件材料和模具型腔之間的熱量轉(zhuǎn)移為基礎(chǔ)的，在熱傳遞的計(jì)算中應(yīng)該考慮兩個(gè)主要事實(shí)：第一是所有使用的能源應(yīng)該遵循能量守恒的熱力學(xué)第一定律，第二個(gè)是傳熱速度。熱傳遞分析的基本任務(wù)是隨著時(shí)間的推移和在被研究系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分布計(jì)算。最后取決于系統(tǒng)和環(huán)境之間、系統(tǒng)內(nèi)部之間的熱量傳遞速率。塑料加工產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射進(jìn)行傳遞。
1.2.冷卻時(shí)間
完整的注塑成型工藝周期包括合模階段，熔體注入型腔階段，保持壓力補(bǔ)償收縮效果階段，冷卻階段，開(kāi)模階段和部分彈射階段。在大多數(shù)情況下，以上所描述的所有階段中，所需時(shí)間最長(zhǎng)的是冷卻階段。
在注塑過(guò)程中，冷卻時(shí)間定義為塑料部件的溫度降到可以被彈射出時(shí)而所需要的時(shí)間。
冷卻過(guò)程的主要目的是為了降低額外的冷卻時(shí)間，但這在理論上是沒(méi)有必要的，在實(shí)際生產(chǎn)中，冷卻時(shí)間會(huì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中由45%增加到67%。
從大量的文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)中可知，模具自身的溫度對(duì)于模具的排出時(shí)間，尤其是冷卻時(shí)間有巨大的影響。
模具注塑成型過(guò)程是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程中，模具溫度變化如圖1所示，由圖可看出模具溫度的變化跨過(guò)整個(gè)生產(chǎn)周期的平均值。
二、注塑模具的冷卻技術(shù)
由于作了一些說(shuō)明，現(xiàn)在已經(jīng)有幾個(gè)不同的冷卻技術(shù)，這樣可以幫助廠家冷卻模具。最常用的冷卻方法就是鉆孔技術(shù)，即在模具上鉆出一些空。通過(guò)這些小孔（冷線），流動(dòng)的冷卻介質(zhì)可以從模具中帶走注塑時(shí)產(chǎn)生和積累的熱量。這些小孔同樣可以很方便的鉆在不同的材料上，為了增強(qiáng)對(duì)模具溫度的控制，應(yīng)使用不同于模具材料熱傳導(dǎo)率的冷卻介質(zhì)。因此這種調(diào)控溫度的方法對(duì)于模具的溫度控制來(lái)說(shuō)是被動(dòng)的。
做出一個(gè)主動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的系統(tǒng)，即可以改變熱量狀況，從而得到期望的方面，例如產(chǎn)品質(zhì)量或周期時(shí)間，而這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。這種做法之一就是整合熱電氣模塊(TEM),他可以改變模具熱量條件，從而得到理想的模具特性。用這種方法，可以在時(shí)間變量和空間變量下控制熱量傳遞，這就意味著，模具溫度可以通過(guò)注塑周期來(lái)被調(diào)節(jié)，而不受模具自身各部位的影響。熱量控制可以通過(guò)控制單元完成，控制單元中的輸入變量可由人工輸入或注塑模擬輸入而被接收。在有輸出值的情況下，控制單元可以監(jiān)視TEM模塊的運(yùn)行狀況。
2.1.熱電模塊（TEM)
因?yàn)闊崃靠刂频男枰?，熱電模塊被集成到模具之中。熱變量和電氣變量之間的相互作用來(lái)改變熱量是基于珀耳帖效應(yīng)，珀耳帖效應(yīng)的現(xiàn)象眾周所知的，但它到現(xiàn)在為止從未在注塑應(yīng)用中使用過(guò)。TEM模塊是一種位于兩個(gè)陶瓷板之間的合理布置的幾套P型和N型半導(dǎo)體構(gòu)成的裝置，從而形成冷的和熱的電勢(shì)點(diǎn)。熱量傳遞的功率易于被提供電流的大小和極性來(lái)控制。
2.2.模具冷卻的應(yīng)用
該應(yīng)用的主要目的是將TEM模塊插入模具型腔的內(nèi)壁中來(lái)作為一個(gè)主要的熱量傳遞裝置。
由圖3可以看出熱電模塊的基本裝配，通過(guò)常規(guī)的液體冷卻系統(tǒng)，使熱流量通過(guò)模腔熱力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)二次換熱。
在圖3中，該裝置由熱電模塊（A)組成，它可以將大部分熱量傳遞到溫度可以被控制的模具型腔的表面上(B)。經(jīng)過(guò)冷卻通道（C)以實(shí)現(xiàn)二次傳熱，這樣可以使模具內(nèi)部溫度保持不變。熱電模塊(A)作為熱力泵來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣可以通過(guò)流體冷卻系統(tǒng)(C)來(lái)控制熱量在模具內(nèi)導(dǎo)入或?qū)С觥Ｕ麄€(gè)系統(tǒng)是在冷卻通道下進(jìn)行二次熱量控制的熱轉(zhuǎn)換工作。為了減少熱容量可控區(qū)域，絕緣體(D)被安裝在模腔(F)和模具結(jié)構(gòu)板(E)之間。
整個(gè)應(yīng)用包括溫度模塊，溫度傳感器和一個(gè)控制整個(gè)系統(tǒng)的電子裝置。這個(gè)系統(tǒng)描述如圖4所示，其中包括輸入單元（輸入接口）和應(yīng)用單元（電子單元和電力電子供應(yīng)，即H橋單元）。
溫度傳感器的循環(huán)信息的輸入和供應(yīng)單元都連接到一個(gè)控制單元 ，其作為一種執(zhí)行元件試圖加強(qiáng)預(yù)先確定的溫度/時(shí)間/位置關(guān)系。應(yīng)用珀?duì)柼?yīng) ，這個(gè)執(zhí)行元件可以用于加熱或冷卻。
通過(guò)流體冷卻介質(zhì)，二次熱量的消除可以實(shí)現(xiàn)，由圖4的熱量轉(zhuǎn)換可以看出。該執(zhí)行單元是基于目前的冷卻技術(shù)，并作為一個(gè)散熱器或熱源來(lái)使用。這使得在溫度，時(shí)間和位置方面的整個(gè)循環(huán)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)完全控制成為可能。此外，它允許在循環(huán)過(guò)程中不同溫度/時(shí)間/位置結(jié)構(gòu)可以開(kāi)始和停止進(jìn)程。以上所敘述的工藝可以用于那些要求精確控制溫度/時(shí)間/位置的不同產(chǎn)業(yè)和科研之中。圖3和圖4所展現(xiàn)的系統(tǒng)是從理論和實(shí)際的關(guān)點(diǎn)來(lái)分析的。理論方面是通過(guò)有限元模擬分析的，而實(shí)踐方面是將元件通過(guò)真實(shí)環(huán)境應(yīng)用程序測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)展起來(lái)的。
三、模具冷卻的有限元分析
目前注塑模具設(shè)計(jì)的發(fā)展，包括幾個(gè)階段。其中也包括冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化階段。這是目前通過(guò)模擬來(lái)執(zhí)行并使用定制的有限元建模包，它可以預(yù)測(cè)冷卻系統(tǒng)的功能，尤其是它對(duì)塑料制品的影響力。依據(jù)這種模擬，模具設(shè)計(jì)人員可以收集到產(chǎn)品流變、產(chǎn)品收縮變形和產(chǎn)品生產(chǎn)周期的綜合信息。
這種熱量信息通常是準(zhǔn)確的，但是由于材料流變信息的不足，它仍然是不可信的。為了對(duì)熱電模塊調(diào)節(jié)系統(tǒng)有高質(zhì)量的輸入，在整個(gè)注塑循環(huán)周期中，需要一個(gè)溫度分布圖，并貫穿模具表面和模具厚度層。因此需要不同工藝模擬。
3.1.物理模型，有限元分析
由于工作人員大量經(jīng)驗(yàn)而積累如此多的數(shù)據(jù)和在虛擬環(huán)境中成功完成不同實(shí)驗(yàn)可能性上，而使有限元分析法能在已發(fā)展項(xiàng)目上成功實(shí)施。整個(gè)冷卻系統(tǒng)原型是在有限元環(huán)境中設(shè)計(jì)的，且貫穿冷卻系統(tǒng)原型的每一部分溫度分布，同時(shí)對(duì)這些聯(lián)系進(jìn)行了探討。為了模擬已開(kāi)發(fā)原型的內(nèi)在物理特性，可以使用COMSOL Multiphysics軟件構(gòu)建一個(gè)仿真模型。結(jié)果有限元模型和實(shí)際模型是一樣的，并且通過(guò)它有了比較和評(píng)估的可能性。
從熱量轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象觀點(diǎn)探討有限元模型時(shí)，應(yīng)該考慮兩個(gè)熱源：一個(gè)是
水變換和流體物理，一個(gè)是熱電模塊與熱物理轉(zhuǎn)換（僅僅分析了傳導(dǎo)和對(duì)流，由于相對(duì)溫度低，輻射影響被忽視了，所以對(duì)溫度影響也低）。
在實(shí)際試驗(yàn)中，有限元分析的邊界條件被設(shè)定為獲得同樣工作條件的這樣一個(gè)目標(biāo)。周圍的空氣轉(zhuǎn)換器和水轉(zhuǎn)換器設(shè)定為20?C穩(wěn)定的溫度。
Fig. 6. Temperature distribution according to FEM analysis.
Fig. 7. Prototype in real environment.
在圖6中可以觀察到有限元分析的結(jié)果，圖5顯示了模擬區(qū)域的溫度分布情況，圖6描述了在穩(wěn)定狀態(tài)下的分析情況，和樣機(jī)試驗(yàn)相比，這是非常準(zhǔn)確的。為了模擬響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也進(jìn)行了瞬時(shí)模擬，這對(duì)于以后的工作顯示出了非常積極的效果。這在很短的時(shí)間內(nèi)可能會(huì)達(dá)到200 ?C，以至于熱電模塊結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一些難題。這些問(wèn)題已經(jīng)被幾個(gè)解決方案解決了，比如適當(dāng)?shù)陌惭b，選擇合適的TEM材料和智能電子調(diào)節(jié)的應(yīng)用。
3.2.實(shí)驗(yàn)室測(cè)試
因?yàn)橐呀枋鲞^(guò)，這樣的型號(hào)也已經(jīng)制作出來(lái)并作了測(cè)試（如圖7所示）。由顯示的結(jié)果可知，先前設(shè)定的假設(shè)也被證實(shí)了。在注塑周期的時(shí)間內(nèi)，TEM模塊控制模具不同部位的溫度分布是可能的。由實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試證明，TEM模塊確實(shí)可以控制熱處理的問(wèn)題。在有注塑機(jī)Krauss Maffei KM 60 C，溫度傳感器，紅外線照相機(jī)和原型TEM模塊的情況下，這個(gè)實(shí)驗(yàn)，即模擬真實(shí)工業(yè)環(huán)境，在實(shí)驗(yàn)室中完成了。實(shí)驗(yàn)的溫度在1.8秒內(nèi)由5攝氏度到80攝氏度變化著，這代表了在注塑周期內(nèi)有一個(gè)大的溫度控制區(qū)域。
四、結(jié)論
在輸入和輸出的關(guān)系中，使用熱電模塊有著直接的聯(lián)系，這在冷卻技術(shù)的應(yīng)用中是有里程碑的意義。注塑模具時(shí)，把熱電模塊引入不穩(wěn)定的冷卻結(jié)構(gòu)中，不準(zhǔn)確的工藝精度中和高質(zhì)量的塑料結(jié)構(gòu)中這一技術(shù)顯示出了很高的期望。
作者假設(shè)在注塑模具時(shí)運(yùn)用珀?duì)柼?yīng)可以實(shí)現(xiàn)溫度控制。隨著模擬工作的開(kāi)始和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)，這些假設(shè)被證實(shí)了。模擬的結(jié)果表明在注塑過(guò)程中TEM模塊可能會(huì)有很大的應(yīng)用空間。
隨著在周期時(shí)間里溫度曲線功能的提及，注塑過(guò)程可以被完全控制。現(xiàn)在可以解決的工業(yè)問(wèn)題，例如均勻冷卻的有問(wèn)題的一類表面和塑料部分外觀的形狀等。在注塑時(shí)間里提高一些表面的溫度，這樣可以解決注塑薄壁塑件的難題。此外，利用這些技術(shù)，控制塑性材料的流變特性就可以實(shí)現(xiàn)了。在填充模腔階段，合理調(diào)節(jié)熱電模塊的熱量，它就可能甚至可以調(diào)控模腔里的熔融液體，這樣做是運(yùn)用了模具中合適的問(wèn)題分布（產(chǎn)品中的薄壁部分應(yīng)有更高的溫度）。
在注塑過(guò)程中，應(yīng)用TEM模塊技術(shù)減少周期時(shí)間的可能性是非常明顯的，可能減少周期時(shí)間的限制在于會(huì)有10—25%的額外冷卻時(shí)間，這在1.2節(jié)中描述過(guò)。
隨著TEM模塊技術(shù)的應(yīng)用，它可以很好地控制產(chǎn)品的扭曲和產(chǎn)品扭曲的數(shù)量，以這種方法就可以獲得要求的產(chǎn)品尺寸。
因?yàn)門ECOS擁有TEM模塊冷卻的技術(shù)，所以在注塑工藝時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮這種技術(shù)的專利問(wèn)題。
5
照相機(jī)前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)及工藝
摘要
本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是照相機(jī)前蓋的注塑模的設(shè)計(jì)，依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定為單分型面?zhèn)葷部?。根?jù)注塑的額定注塑量我們可以確定模具的型腔為一模2腔，排列方式為直線對(duì)稱排列，制件有側(cè)孔，無(wú)法直接脫模，所以我們需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，利用斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊來(lái)完成側(cè)孔的橫向抽芯，最后當(dāng)主流道余料全部被拉出后，再利用推桿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出。由于塑件比較大，所以需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)對(duì)制件進(jìn)行局部冷卻，防止制件發(fā)生翹曲變形。
關(guān)鍵詞：注塑模；單分型面；一模2腔。
III
Abstract
This graduation design is the design of the camera front cover injection mold, based on process performance and to determine the number of plastic products for single parting surface side gate. According to the rated the injection quantity and injection we can determine the mold cavity as a mold 2 cavity, the arrangement of linear symmetrical arrangement, parts with side holes, can not be directly release, so we need to design of side core pulling mechanism, lateral core pulling the slanted guide pillar drives the sliding block to complete the side hole, when more than the mainstream the material is pulled out, the rod with the agency to complete the introduction of plastic parts. Because the plastic is relatively large, so it is necessary to design the cooling system to prevent the local cooling parts, parts warpage.
Keywords: single parting surface injection mold;; a mold with 2 cavities.
目 錄
摘要 I
Abstract I
緒論 1
第一章 塑料制件的分析 3
1.1 成型塑料件的工藝性分析 3
1.2 成型塑件的材料分析 4
1.2.1 ABS塑料主要的性能指標(biāo)： 4
1.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù): 5
第二章 塑件成型的基本過(guò)程 6
第三章 注塑設(shè)備的選擇 7
3.1估算塑件體積質(zhì)量 7
3.2 注塑機(jī)的選擇 8
第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計(jì)算 9
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
5.1澆口套的選用 15
5.2冷料井的設(shè)計(jì) 15
5.3分流道的設(shè)計(jì) 16
5.4分流道的布置 16
5.5澆口設(shè)計(jì) 18
第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 20
6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 21
第七章 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
第八章 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
8.1抽拔距的計(jì)算 24
8.2斜導(dǎo)柱的尺寸與安裝形式 24
8.3 鎖緊楔形式 26
8.4 斜導(dǎo)柱的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 26
第九章 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27
9.1排氣系統(tǒng) 27
9.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27
第十章 繪制裝配圖 29
第十一章 注射機(jī)的校核 31
11.1 注射量的校核 31
11.2 鎖模力的校核 31
11.3注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 31
結(jié)束語(yǔ) 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
《附錄》 37
1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分 38
2 型腔的布置和設(shè)計(jì) 38
3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
4 注塑工藝參數(shù)的設(shè)定 40
5 模擬結(jié)果分析 41
緒論
模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。模具在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)”。
模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是工業(yè)化國(guó)家實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來(lái)的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度是其他任何制造方法所不及的。換句話說(shuō)，沒(méi)有高水平的模具就不會(huì)有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。模具業(yè)是否強(qiáng)盛也反映出一個(gè)國(guó)家工業(yè)的強(qiáng)弱。
? 塑料制品和注射成形在模具業(yè)的重要地位
塑料制品具有原料來(lái)源豐富,價(jià)格低廉,性能優(yōu)良等特點(diǎn)。它在電腦、手機(jī)、汽車、電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用極其廣泛。
注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過(guò)加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過(guò)噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過(guò)冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
塑料注射成形工藝的最大特點(diǎn)是復(fù)制，能夠復(fù)制出所需任意數(shù)量的可直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。雖然在設(shè)備上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常大，實(shí)屬一種經(jīng)濟(jì)快捷的生產(chǎn)方式，因此得到廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。
? 模具在我國(guó)的發(fā)展歷程
過(guò)去在我國(guó)工業(yè)中，模具長(zhǎng)期未受到重視。改革開(kāi)放以來(lái)，塑料成形、家用電器、儀表、汽車等行業(yè)進(jìn)入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有了一定的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，質(zhì)量要求也越來(lái)越高。當(dāng)今社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對(duì)物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來(lái)，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關(guān)系越來(lái)越緊密，如我們使用的電腦、手機(jī)、汽車等產(chǎn)品都要依靠模具。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。
我國(guó)模具工業(yè)雖然有了長(zhǎng)足的發(fā)展，取得了巨大進(jìn)步，但是我們也要清醒地看到，我國(guó)模具工業(yè)總體水平比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家要落后很多，這與我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大；我們的企業(yè)技術(shù)裝備還比較落后，勞動(dòng)生產(chǎn)率也較低；模具生產(chǎn)專業(yè)化、商品化、標(biāo)準(zhǔn)化程度也不夠高；模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術(shù)含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進(jìn)口，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務(wù)很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等。可見(jiàn)，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。
? 前景展望
我國(guó)進(jìn)入實(shí)施國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的第十一個(gè)五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。在這一時(shí)期，模具行業(yè)的主要任務(wù)是，在黨中央關(guān)于把我國(guó)建設(shè)成為創(chuàng)新型國(guó)家的戰(zhàn)略思想指引下，進(jìn)一步推進(jìn)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開(kāi)拓市場(chǎng)，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國(guó)模具工業(yè)在整體上再上一個(gè)新臺(tái)階。不斷提升模具制造水平，振興我國(guó)裝備制造業(yè)，為實(shí)現(xiàn)把我國(guó)建設(shè)成為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的宏偉目標(biāo)而奮斗。
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第一章 塑料制件的分析
1.1 成型塑料件的工藝性分析
工件的尺寸和形狀如下圖:
圖1.1
1.2 成型塑件的材料分析
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹(shù)脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。因此ABS樹(shù)脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。
ABS無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類對(duì)ABS幾乎無(wú)影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。
1.2.1 ABS塑料主要的性能指標(biāo)：
使用注射成形塑料制品時(shí)，由于其熔體黏度較高，所需的注射成形壓力較高，因此塑件對(duì)型芯的包緊力較大，故塑件應(yīng)采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使制品易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。易吸水，成形加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。在正常的成形條件下，制品的尺寸穩(wěn)定性較好。
密度(Kg.dm-3) 1.13——1.14
收縮率 % 0.3~0.8
熔 點(diǎn) ℃ 130~160
熱變形溫度 45N/cm 65~98
彎曲強(qiáng)度 Mpa 80
拉伸強(qiáng)度 MPa 35~49
拉伸彈性模量 GPa 1.8
彎彈性模量 Gpa 1.4
壓縮強(qiáng)度 Mpa 18~39
缺口沖擊強(qiáng)度 kJ/㎡ 11~20
硬 度 HR R62~86
體積電阻系數(shù) Ωcm 1013
擊穿電壓 Kv.mm-1 15
介電常數(shù) 60Hz3.7
1.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù):
注塑機(jī)類型：螺桿式
噴嘴形式： 通用式
料筒一區(qū) 150——170
料筒二區(qū) 180——190
料筒三區(qū) 200——210
噴嘴溫度 180——190
模具溫度 50——70
注塑壓 60——100
保壓 40——60
注塑時(shí)間 2——5
保壓時(shí)間 5——10
冷卻時(shí)間 5——15
周期 15——30
后處理 紅外線烘箱
溫度（70）
時(shí)間（0.3——1）
第二章 塑件成型的基本過(guò)程
注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)噴嘴以較高的壓力（約20~85mpa）溶入模具的型腔中經(jīng)過(guò)冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
a 塑化過(guò)程
現(xiàn)代式的注射機(jī)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(guò)料筒外的點(diǎn)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(dòng)作是由螺桿的推進(jìn)來(lái)完成的。
b 充模過(guò)程
熔體自注射機(jī)的噴嘴噴出來(lái)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(shí)型腔的每一個(gè)角落。
充模過(guò)程是注射成型的最主要的過(guò)程，由于塑料溶體的流動(dòng)是非牛頓流動(dòng)，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(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題------澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就成為注射模具設(shè)計(jì)過(guò)程的重點(diǎn)，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中疑難問(wèn)題。
c 冷卻凝固過(guò)程
熱塑性塑料的注射成型過(guò)程是熱交換過(guò)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(jì)時(shí)，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中也采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來(lái)解決問(wèn)題。
d 脫模過(guò)程
塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機(jī)械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個(gè)動(dòng)作由脫模機(jī)構(gòu)來(lái)完成。不合理的脫模機(jī)構(gòu)對(duì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)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(jī)構(gòu)零部件也有商品供應(yīng)。
由a至d形成了一個(gè)循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件
第三章 注塑設(shè)備的選擇
3.1估算塑件體積質(zhì)量
建模，三維零件設(shè)計(jì)
利用UG軟件。進(jìn)行三維實(shí)體建模，并可直接通過(guò)軟件進(jìn)行測(cè)量
圖3.1 體積說(shuō)明
V=20.5cm3
3.2 注塑機(jī)的選擇
根據(jù)實(shí)際情況，注塑機(jī)的實(shí)際注塑量是理論注塑量的80％左右。即有
V s ≦a V1
式中：V1——理論注塑容量，cm3 ;
VS——實(shí)際注塑容量，g ;
a——注塑系數(shù)，一般取值為0.8。
經(jīng)計(jì)算可得 實(shí)際注塑量V=2×20.5mm3≈41cm3
根據(jù)以上計(jì)算《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-40選擇注射機(jī)XS-ZY-125螺桿式注射機(jī)，其參數(shù)如下：
額定注射量：125
螺桿直徑：42mm
注射壓力：150Mpa
鎖模力：900KN
模板行程：300mm
模具最大厚度：300mm
模具最小厚度：200mm
模板尺寸：450×420mm
拉桿空間：260×290mm
定位孔直徑：100mm
合模方式：液壓—機(jī)械
第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計(jì)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(jì)算。查手冊(cè)得的收縮率為0.3%~0.8 %,故平均收縮率為 0.5%。
公差數(shù)值表[5.9-11]
基本尺寸
精 度 等 級(jí)
公 差 數(shù) 值
1
-
-
-
-
-
精度等級(jí)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(jí)
高精度
一般精度
低精度
根椐塑件的要求，由以上兩表可查得：該塑件可按精度等級(jí)為級(jí)精度選取。
此產(chǎn)品采用4級(jí)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(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級(jí)，綜合參考，相關(guān)計(jì)算具體如下：
型腔凹模尺寸計(jì)算：
（相關(guān)公式參見(jiàn)《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第79-80頁(yè)）
圖4.1 型腔
(一)型腔徑向尺寸的計(jì)算：
LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz 式（4.1）
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=70 mm Ls2=100 mm
又查表知4級(jí)精度時(shí)塑件公差值
Δ1= 0.38mm Δ2= 0.44 mm
實(shí)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(shí)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=1/4×0.22=0.095 mm δz2=1/4×0.30=0.11 mm
則： LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+0.5%）×70-3/4×0.38]+0.095
=70.065+0.095 mm
LＭ2+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+0.5%）×100-3/4×0.44]+0.11
=100.17+0.11 mm
(二)型腔深度尺寸的計(jì)算：
凹模深度尺寸同樣運(yùn)用平均收縮率法：
HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz 式（4.2）
HＭ————凹模深度尺寸（mm）
δz————凹模深度制造公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：HS1=20 mm HS1=25 mm
取4級(jí)精度時(shí)Δ1=0.20 mm Δ1=0.24 mm
由δz=1/4Δ得： δz1=0.05 mm δz1=0.06 mm
則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+0.5%）×20-2/3×0.2]+0.05
=19.994+0.05 mm
HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+0.5%）×25-2/3×0.24]+0.06
=24.965+0.06 mm
型芯凸模尺寸計(jì)算：
（相關(guān)公式參見(jiàn)《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》第79-80頁(yè)）
圖4.2 型芯
1) 型芯徑向尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz 式（4.3）
LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）
δz———— 型芯徑向制造公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：LS1=67mm LS2=97 mm
取4級(jí)精度時(shí)Δ1=0.38 mm Δ2=0.44 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.095 mm δz2= 0.11 mm
則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+0.5%）×67+3/4×0.38]–0.095
=67.62–0.095 mm
LＭ2–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+0.5%）×97+3/4×0.44]–0.11
=97.815–0.11 mm
2) 型芯高度尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz 式（4.4）
HＭ————型芯高度尺寸（mm）
δz————型芯高度制造公差（mm）
其余符號(hào)同上
由：HＳ1=18.5 mm HＳ=23.5 mm
取4級(jí)精度時(shí) Δ1=0.2 mm Δ1=0.2 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.05 mm δz1=0.05 mm
則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+0.5%）×18.5+2/3×0.2]–0.05
=18.698–0.05 mm
HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+0.5%）×23.5+2/3×0.2]–0.05
=23.723–0.05 mm
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1澆口套的選用
主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損，對(duì)材料要求較嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谂c定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為50～55HRC，澆口套屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在選夠澆口套時(shí)應(yīng)注意：澆口套進(jìn)料口直徑和球面坑半徑。因此，所選澆口套如圖所示：
圖5.1 澆口套
5.2冷料井的設(shè)計(jì)
根據(jù)實(shí)際,采用底部帶有拉料桿的冷料井，裝于推桿固定板上，具體結(jié)構(gòu)如圖。
圖 5.2 冷料井
5.3分流道的設(shè)計(jì)
分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比表面積最?。鞯辣砻娣e與體積之比稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。本次設(shè)計(jì)采取圓形截面。截面直徑d=6mm
5.4分流道的布置
1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面面積與長(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)圓弧過(guò)度。
2）分流道較常時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井。
3）分流道的位置可單獨(dú)開(kāi)設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模板上，合模后形成分流道截面形狀。
4）分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)度。
在單腔模中，常不設(shè)分流道，而在多腔模中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動(dòng)時(shí)，要求通過(guò)它盡快地充滿型腔，流動(dòng)中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時(shí)，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。從前兩點(diǎn)出發(fā)，分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的加回料量，分流道亦不能過(guò)粗。過(guò)粗的分流道冷卻緩慢，還倒增長(zhǎng)模塑的周期。而該設(shè)計(jì)中使用了圓形斷面形狀的分流道。
圖 5.3 分流道
5.5澆口設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個(gè)澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點(diǎn)。其形狀、大小及位置應(yīng)根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進(jìn)行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過(guò)截面積的突然變化，使分流道輸送來(lái)的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進(jìn)入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開(kāi)的作用。
澆口的形狀和尺寸對(duì)制品質(zhì)量影響很大，澆口在多情況下，系整個(gè)流道斷面尺寸最小的部分（除主流道型的澆口外）一般匯報(bào)口的斷面積與分流道的斷面積之比約為0.03～0.09。澆口臺(tái)階長(zhǎng)1～1.5㎜左右．雖然澆口長(zhǎng)度比分流道的長(zhǎng)度短的多，但因?yàn)槠鋽嗝娣e甚小，澆口處的阻力與分流道相比，澆口的阻力仍然是主要的，故在加工澆口時(shí)，更應(yīng)注意其尺寸的準(zhǔn)確性。
然而，根據(jù)塑件的樣品圖、生產(chǎn)的批量等，采用一模2腔結(jié)構(gòu)。澆口采用側(cè)澆口 具體尺寸見(jiàn)總裝圖。
圖 5.4 澆口
第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套，主要作用是在動(dòng)模與定模合模時(shí)保證型芯和型腔的精確定位。導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分別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。根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般采用2到4根導(dǎo)柱。在此設(shè)計(jì)中采用了4根導(dǎo)柱。
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
在對(duì)導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮以下要求：
1）長(zhǎng)度 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面要高出一些。以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸模先進(jìn)入型腔與其相碰而損壞。在這里我設(shè)計(jì)的是把導(dǎo)柱裝在定模那邊。
2）形狀 導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)柱孔。
3）材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪摚═8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50-55。
4）配合精度 導(dǎo)柱裝入模板多用七級(jí)精度過(guò)渡配合。
5）光潔度 配合部分光潔度要求7級(jí)，此外，導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)跟椐模架來(lái)確定。
加工個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔時(shí)，應(yīng)將定模板、推件板、動(dòng)模板合在一起，一次性加工出來(lái)，以保證孔的同心度，然后再在定模板、動(dòng)模板上加工沉頭孔。導(dǎo)柱導(dǎo)套的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。
圖6.1 導(dǎo)柱
6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
1）分類
導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇](méi)有墊板的場(chǎng)合；帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，導(dǎo)套的固定孔便于與導(dǎo)柱的固定孔同時(shí)加工。也可以直接在模板上開(kāi)設(shè)導(dǎo)向孔，而不用獨(dú)立的導(dǎo)套，這種形式的孔加工簡(jiǎn)單，適用于生產(chǎn)批量小，精度要求不高的模具。在設(shè)計(jì)中兩種導(dǎo)套都有用到。
2）形狀
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒圓角，導(dǎo)柱孔最好打通，否則導(dǎo)柱進(jìn)入未打通的導(dǎo)柱孔時(shí)，孔內(nèi)空氣無(wú)法逸出而產(chǎn)生壓力，給導(dǎo)柱的進(jìn)入造成阻力。
3）長(zhǎng)度
導(dǎo)套的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模板的厚度確定，其長(zhǎng)度一般比板厚少2-3mm
4）材料
可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣可以改善磨擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來(lái)確定，材料為T8A, 硬到HRC50～55,或采用20 鋼滲碳0.5～0.8厚，淬硬到HRC56～60。導(dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。
5）導(dǎo)套的選擇
導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度和以上各個(gè)因素來(lái)確定，本設(shè)計(jì)在脫澆道板、定模板和動(dòng)模板以及頂針板上各設(shè)置一套導(dǎo)套，典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇](méi)有墊板的場(chǎng)合，帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，由于導(dǎo)套配合導(dǎo)柱使用其具體結(jié)構(gòu)與布局如圖所示：
圖6.2導(dǎo)套
第七章 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注塑成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，在該設(shè)計(jì)中，為了使符合脫模機(jī)構(gòu)的要求：
使塑件留于動(dòng)模
塑件不變形損壞
這是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)達(dá)到的基本要求。要做到這一點(diǎn)首先必須分析塑件對(duì)模腔的附著力的大小和所在部位，以便選擇合適的脫模方式和脫模位置，使脫模力得以均勻合理的分布。
良好的塑件外觀
頂出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，以免損壞塑件的外觀。
結(jié)構(gòu)可靠
因此，根據(jù)裝配圖，其模具結(jié)構(gòu)的脫模機(jī)構(gòu)主要推桿和推管將產(chǎn)品推出模外，還有在設(shè)計(jì)主型芯時(shí)也會(huì)有一定的撥模作斜度1°～2°。推桿和推管的設(shè)計(jì)如圖所示：
圖7.1 推桿
第八章 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有與開(kāi)模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔時(shí)，塑件不能直接脫模，必須將成型側(cè)孔的零件做成可動(dòng)的，在塑件脫模前先將活動(dòng)型芯抽出，然后再自模中通過(guò)頂桿頂出塑件。而此次的設(shè)計(jì)完全符合以上要求，因此，也采用了側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。又，該塑制品是大批量的生產(chǎn)，故也使用了機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯。
8.1抽拔距的計(jì)算
因?yàn)槌榘尉嗟扔趥?cè)孔深加2～3mm的安全系數(shù)，而當(dāng)結(jié)構(gòu)比較特殊時(shí)，如成型圓形制件的設(shè)計(jì)時(shí) 抽拔距不能等于制件凹模深度S2，因?yàn)榛瑝K抽至S2時(shí)塑件的外徑仍不能脫出滑塊的內(nèi)徑，必須抽出S１的距離再加上(2～3)mm，塑件才能脫出。
故抽拔距為：S= S1+(2～3)=1.5+(2～3)mm≈5mm
式中 S—抽拔距；
S１—抽拔的極根尺寸（此為塑件最大的外形尺寸）；
8.2斜導(dǎo)柱的尺寸與安裝形式
斜導(dǎo)柱的形狀與基本尺寸；
斜導(dǎo)柱的基本尺寸主要以長(zhǎng)度尺寸為主，斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算為如下式：
L =1/2Dtanα+h×1/cosα+1/2dtanα+S/sinα+(10～15)mm 式（8.1）
≈82mm
式中L—斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度；
D—斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑；
h—斜導(dǎo)柱固定板厚度；
斜導(dǎo)柱的安裝固定形式：
如圖所示，斜導(dǎo)柱的傾斜角a為15°，而一般來(lái)說(shuō)鎖緊塊的角度a′=a+(2～3)mm,斜導(dǎo)柱與固定板之間用三級(jí)精度第三種過(guò)渡配合。由于斜導(dǎo)柱只起驅(qū)動(dòng)滑塊的作用，滑塊運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊間的配合精度保證，滑塊的最終位置由鎖緊塊保證，因此為了運(yùn)動(dòng)靈活，斜導(dǎo)柱和滑塊間采用比較松的配合，斜導(dǎo)柱的尺寸為 Φ12，頭部做成球形。那么固定形式如圖所示：
圖8.1 斜導(dǎo)柱固定
8.3 鎖緊楔形式
塑料的注塑過(guò)程中，型芯受到塑料很大的推力作用，這個(gè)力通過(guò)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般斜導(dǎo)柱為細(xì)長(zhǎng)桿件，受力后容易變形，因此必須設(shè)置鎖緊楔，以便在模具閉模后鎖住滑塊，承受塑料給予型芯的推力，鎖緊楔與模件的邊連接可以根據(jù)推力的大小，選取不同的方式，而該設(shè)計(jì)所選取的是整體式結(jié)構(gòu)，牢固可靠，側(cè)向力較大。它直接與定模固定，可見(jiàn)裝配圖可知。而鎖緊楔的角度在斜導(dǎo)柱的固定形式已講述了，這里不再重復(fù)。具體形狀如8-1圖所示。
8.4 斜導(dǎo)柱的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算
斜導(dǎo)柱的受力分析；
根據(jù)斜導(dǎo)柱的形式，可以按公式:
Fw = Ft/cosα 式（8.1）
Fk = Ft·tanα 式（8.2）
式中 Fw —側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
Ft —側(cè)抽芯的脫模力，其大小等于抽芯力；
Fk —側(cè)抽芯時(shí)所需要的開(kāi)模力；
綜合以上分析可知，從斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)考慮，希望斜角α值大一些好；而從斜導(dǎo)柱受力情況考慮，希望斜角α值小一些好。因此，該斜導(dǎo)柱的斜角取了15°，經(jīng)過(guò)用上述公式的核算，滿足了模具結(jié)構(gòu)要求。
第九章 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
9.1排氣系統(tǒng)
塑料在熔化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣體，所以當(dāng)塑料在充滿型腔時(shí)及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣，如果在型腔中不及時(shí)排除干凈，可以會(huì)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(shí)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(kāi)設(shè)排氣槽排氣；
利用排氣守排氣；
強(qiáng)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(jiǎn)單模具。
9.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時(shí)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(guò)調(diào)節(jié)冷卻水流量和流速來(lái)控制模溫。
冷卻水孔開(kāi)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(gè)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(guò)鑲塊時(shí)，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(qiáng)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(jì)為直流式運(yùn)水，具體分布方式如下圖所示。
圖9.1 運(yùn)水系統(tǒng)
第十章 繪制裝配圖
總裝圖如圖所示：
圖10.1 總裝圖
塑件冷卻后由于有少量的收縮，塑件會(huì)緊抱在型芯上，所以在脫出產(chǎn)品時(shí)不像沖壓件那么可以自動(dòng)脫落。這樣，我們必須設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)將塑件頂出，推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)我們考慮的是要使塑件各部分受力均勻，在此設(shè)計(jì)中，我們采用一模2腔的結(jié)構(gòu)，由于產(chǎn)品本身有側(cè)孔 所以需要側(cè)抽芯 整個(gè)產(chǎn)品利用型芯 型腔 以及側(cè)型芯 拼合就可以成型 。
開(kāi)模時(shí)，由于注塑機(jī)拉力的作用 模具從定模板與動(dòng)模板之間進(jìn)行分型，2個(gè)塑件由于包緊在型芯上會(huì)跟隨型芯向開(kāi)模方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行的有：1.拉料桿帶動(dòng)分流道余料以及主流道凝料向開(kāi)模方向運(yùn)動(dòng)；2. 斜導(dǎo)柱固定在定模扳上不會(huì)運(yùn)動(dòng)，滑塊與動(dòng)模板屬于配合關(guān)系，即滑塊配合在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽上，所以滑塊會(huì)隨著動(dòng)模板向開(kāi)模方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)滑塊也會(huì)橫向移動(dòng)，帶動(dòng)側(cè)型芯完成，模具的橫向抽芯運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)到一定位置（主流道里面的凝料全部被拉出，橫向抽芯完成，不存在阻擋塑件脫模的因素）
然后再有注塑機(jī)的脫模機(jī)構(gòu)（如圖）作用模具的推桿座板，推桿座板和推桿固定板相連，所以推桿在推桿座板和推桿固定板的作用下推動(dòng)塑件，進(jìn)而將產(chǎn)品頂出模外。
合模過(guò)程：注塑機(jī)的合力作用下動(dòng)模部分和定模部分開(kāi)始向中間合攏，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下 向中間移動(dòng)， 定模板與復(fù)位桿接觸，所以定模板作用復(fù)位桿，推桿座板和推桿固定板以及推桿在復(fù)位桿的作用下進(jìn)行復(fù)位。
第十一章 注射機(jī)的校核
11.1 注射量的校核
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知：塑件的體積應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其公式按下式校核：
0.8=0.8125=100
式中：——塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和
——注射機(jī)的注射量（）
0.8——最大注射量的利用系數(shù)
經(jīng)估計(jì)算得：V=41000mm3
所以≈41cm3<100 故合格
11.2 鎖模力的校核
由
查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表6-5塑料成型時(shí)的注射壓力=30~60Mp
pF
式中 p——塑料成型時(shí)型腔壓力 塑料的型腔壓力p=60Mpa
F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積
F=（70×100×2）=14000
pF=6014000≈840KN
因?yàn)?900KN> pF=840KN 故合格
11.3注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核
噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應(yīng)，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來(lái)設(shè)計(jì)的；
定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合）
模具厚度：Hmin=200mm
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