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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：外罩注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)
系 部 材料工程系
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí) 模具113班
學(xué)生姓名 潘 竹 青
學(xué) 號(hào) 111304338
指導(dǎo)教師 丁 海
2014 年4 月15 日
外罩注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要：本設(shè)計(jì)為外罩塑料成型及模具設(shè)計(jì)，首先簡(jiǎn)要的概述了塑料模在社會(huì)領(lǐng)域中的作用及其以后的發(fā)展方向，點(diǎn)明模具設(shè)計(jì)的重要意義。然后依據(jù)工件圖進(jìn)行工藝性分析，進(jìn)而確定了設(shè)計(jì)方案，計(jì)算出模具工作部分的尺寸，設(shè)計(jì)出工作零部件；然后依據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇出各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零部件，然后設(shè)計(jì)出模具的總裝配圖。在設(shè)計(jì)中，最重要的就是設(shè)計(jì)方案的確定、坯料的計(jì)算和選取以及工作零部件的設(shè)計(jì)，這是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這些設(shè)計(jì)的正確與否直接關(guān)系到成本的高低和設(shè)計(jì)模具能否正常工作；在設(shè)計(jì)的最后，總結(jié)了自己的心得和體會(huì)，并對(duì)我的指導(dǎo)老師表示感謝。
為了我的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)明易懂，在設(shè)計(jì)中，我用了幾張零件圖來說明我的設(shè)計(jì)意圖，安插在設(shè)計(jì)任務(wù)書中。最后畫出一幅外罩塑料模裝配圖和主要工作零部件零件圖若干張。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)與制造，CAD軟件，側(cè)向抽芯
BRIEF PLASTIC ROLE IN SOCIAL FIELD OF MOULD
Abstract:This design of summary and developing direction afterwards at first, point out in the important meaning of mold design. Then carry on the craft to analyse according to the work piece picture , and then has confirmed the design plan , calculate out mould work some size , design the job spare part; Then choose each standard spare part according to the designing requirement , then design the total installation diagram of the mould . In the design, the important one is sureness of the design plan , calculation and choosing and working the design of the spare part of the blank the most, this is the key to designing, whether these ones that are designed involve directly or not correctly whether the level of the cost and design mould could work normally; At the end that is designed , have summarized one's own gains and experience , and express thanks for my counselor.
More concisly and easy for my design understands , in the design, I state my design intention with a dozen parts picture, assign into design specifications . Draw a Housing and plastic mould installation diagrams of very beginning and spare part pictures of the groundwork finally.
Keywords: Mold design and making , CAD software , The side core pulling
目錄
前 言 1
1 塑件的工藝性分析 3
1.1原材料分析 3
1.1.1使用性能 4
1.1.2成型性能 4
1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度 5
1.2.1結(jié)構(gòu)分析 5
1.2.2尺寸精度分析 5
1.2.3表面質(zhì)量分析 5
2 成型設(shè)備的選擇 6
2.1 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 6
2.2 注射機(jī)的初步選定 6
3 注塑機(jī)工藝參數(shù)的確定 8
4 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
4.1 分型面選擇 10
4.2 型腔排列方式的確定 10
4.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
4.3.1主流道的設(shè)計(jì) 11
4.3.2 主流道襯套的選取 11
4.3.3分流道的設(shè)計(jì) 12
4.3.4冷料井設(shè)計(jì) 12
4.3.5澆口的設(shè)計(jì) 13
4.4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
4.5 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.5.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.5.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.5.3工作零件的尺寸計(jì)算 15
4.5.4型腔側(cè)壁壁厚、底厚的確定 17
4.6 頂出機(jī)構(gòu) 18
4.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18
4.8 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.8.1抽拔力計(jì)算 19
4.8.2確定抽拔距 19
4.8.3確定斜導(dǎo)柱傾角 19
4.8.4確定斜導(dǎo)柱尺寸 19
4.8.5滑塊和導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 20
4.8.6鎖緊塊設(shè)計(jì) 22
5 模具閉模高度的確定 23
6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 24
6.1 注射量的校核 24
6.2 鎖模力的校核 24
6.3 模具安裝尺寸的校核 25
6.4 模具閉合高度的校核 25
6.5 開模行程的校核 25
7 模具總裝圖（詳見附圖） 26
8 結(jié)束語 27
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
II
外罩注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì)
前 言
塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展離不開塑料模具設(shè)計(jì)，模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的重要工藝設(shè)備。模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本的特點(diǎn)。因而，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強(qiáng)，力學(xué)性能高，自潤滑，耐磨及相對(duì)密度小等獨(dú)特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。
由于模具成型有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和低成本等其它加工方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械、電子、輕工業(yè)、航空，日用品等工業(yè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其現(xiàn)在電子產(chǎn)品種類繁多且更新?lián)Q代速度之快，更加快了模具行業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在模具成型技朮已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。但隨著科技的不斷發(fā)展，各種性能的塑料產(chǎn)品的不斷開發(fā)，注塑工藝越來越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的產(chǎn)品。要高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地生產(chǎn)注塑產(chǎn)品，必須綜合考慮成型材料，注塑模具及注塑機(jī)的問題。塑料模具設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 這樣對(duì)注塑模具全方位的要求越來越高。高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地開發(fā)模具顯得尤為重要。
近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
以上所體現(xiàn)的各個(gè)方面，都與模具設(shè)計(jì)有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計(jì)合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就要靠設(shè)備和模具制造工人的熟練程度來達(dá)到，所以，提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)水平尤為重要。 本套模具在設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和這幾年模具發(fā)展的新成果，采用了很多更合理的模具結(jié)構(gòu)。如今，我國模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來越多的新技術(shù)，新工藝，新材料誕生，并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中，這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時(shí)，我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國家相比還有一定差距，還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，開展新技術(shù)，新材料研究開發(fā)，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。
通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
1塑件的工藝性分析
原始數(shù)據(jù)如圖：
1.1原材料分析
ABS屬于熱塑性塑料，是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，原料易得，價(jià)格低廉，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。ABS無毒、無味，為呈微黃色或白色不透明粒料，成型的塑件有較好的光澤，密度為1.02～1.05g/cm。
ABS是由三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性和著色性能。
1.1.1使用性能
ABS塑料是在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為的改性共聚物，也可以稱為改性聚苯乙烯。ABS塑料的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都要高，尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。
ABS塑料的缺點(diǎn)是耐熱性不高，最高連續(xù)工作溫度為70℃左右。不透明，耐氣候性較差，在紫外線的作用下易變硬發(fā)脆。
1.1.2成型性能
使用ABS注射成型塑件時(shí)，由于熔體粘度高，所需要的注射成型壓力較高，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；另外熔體粘度高，使ABS塑件易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。表現(xiàn)粘度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此在模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。在正常成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極?。灰笏芗雀邥r(shí)，模具溫度可控制在50～60℃，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60～80℃；比熱容低，塑化效率高，故成型周期短。
1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度
1.2.1結(jié)構(gòu)分析
從塑件上分析，該塑件為盒形件，頂部有一矩形凸臺(tái)和一圓孔，側(cè)壁有兩個(gè)矩形孔。由此可見，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。
該零件壁厚均勻，精度不高，為中等復(fù)雜零件。
1.2.2尺寸精度分析
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化，塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
查表可知ABS材料的制件未注公差按MT5級(jí)查取公差（見《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》楊占堯，王高平主編，表4-10模塑件尺寸公差表）：
塑件外形尺寸：50mm,13.5mm,16mm,8mm,0.5mm,
塑件內(nèi)形尺寸：44mm,10.5mm,10mm,5mm,
已注公差的尺寸有100.2mm,130.2mm,5.40.2mm,Φ10mm。
以上分析可見，該零件的尺寸精度不高，沒有太多的的精度要求，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
1.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒有質(zhì)量缺陷，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2 成型設(shè)備的選擇
2.1計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積為，
計(jì)算塑件的質(zhì)量：查資料得ABS的密度，
故零件的質(zhì)量：
2.2 注射機(jī)的初步選定
注射模具是安裝在注射機(jī)上的，模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，這將關(guān)系到制件的質(zhì)量、均勻性及成型周期。選擇注塑機(jī)時(shí)，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制品注射量一般不超過注射機(jī)最大注射量的80%，由于采用中等批量生產(chǎn)，此模具采用一模兩件，所以塑件的總質(zhì)量為22.7g。取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為0.5m，得澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為5.68g。
考慮到塑件外形尺寸、注射所需壓力和現(xiàn)有設(shè)備，初步選用XS-Z-125型注塑機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
結(jié)構(gòu)形式 臥式
注射方式 螺桿式
最大注射量cm 125
螺桿直徑/mm 42
注射壓力/MPa 150
注射速率/g.s-1 120
塑化能力/g.s-1 16.8
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1 0～220
鎖模力/kN 1200
拉桿內(nèi)向距/mm 350385
模具最大厚度/mm 400
模具最小厚度/mm 230
最大開模行程/mm 250
合模方式 雙曲肘
模具定位孔直徑/mm 125
噴嘴球半徑：/mm 15
噴嘴孔半徑：/mm 4
3 注塑機(jī)工藝參數(shù)的確定
注塑機(jī)類型： 螺桿式
后段：150~170
料筒溫度（℃） 中段：165~180
前段：180~200
模具溫度(℃)： 50~80
噴嘴溫度(℃)： 170~180
注射壓力(MPa)： 50~80
注射時(shí)間：0~5
成型時(shí)間（s） 保壓時(shí)間：15~30
冷卻時(shí)間：15~30
成型周期（s）： 40~70
4 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具工作零件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
4.1 分型面選擇
分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開模具取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切聯(lián)系。
實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：型腔完全在動(dòng)模一側(cè)；型腔完全在定模一側(cè)；型腔各有一部分分別在動(dòng)、定模中。分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則是：
（1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。
（3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。
（4）分型面的選擇應(yīng)有利于提高排氣效果。
（5）分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯。
塑件脫模方便，不僅要求選取的分型面位置不會(huì)使塑件卡在型腔中無法取出，也要求塑件在動(dòng)、定模打開時(shí)盡可能滯留在動(dòng)模一側(cè)，按這一要求，一般都是將主型芯裝在動(dòng)模一側(cè)，使塑件收縮包緊在主型芯上，這是型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析,塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，考慮到排氣順利和便于分型，采取塑件的大端面為分型面，如下圖2所示：
圖2 分型面的選擇
4.2型腔排列方式的確定
單件塑件的質(zhì)量為11.35g，取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 5.68g,本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，其型腔布局如圖3所示：
圖3 型腔布局
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.3.1主流道的設(shè)計(jì)
流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔融塑料進(jìn)入模具是最先經(jīng)過的部位。主流道的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主流道本身的設(shè)計(jì)及其主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)等工作。
主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。
根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，主流道設(shè)計(jì)如下：
噴嘴前端孔徑：
噴嘴前端球面半徑：
根據(jù)模具主流道和噴嘴的關(guān)系：
取主流道小端直徑r=13mm,
主流道球面半徑D=4.5mm,
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，斜度為1~3°，為便于使熔料順利流入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)成半徑為的圓弧渡。
4.3.2 主流道襯套的選取
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。
4.3.3分流道的設(shè)計(jì)
(1）分流道的布置形式
為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。
（2）分流道的長度
由于分流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小一些。單邊分流道長度取49mm。
（3）分流道截面形狀
采用圓形截面，其比表面積最小，且塑料熔體的熱量不易散失，流動(dòng)阻力也小。
（4）分流道的尺寸
為使熔體阻力小，可優(yōu)先選用圓形分流道，直徑D=4mm，。
4.3.4冷料井設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是儲(chǔ)存熔體前方的冷料， 防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。
取Φ8mm 的拉料桿，頭部裝一個(gè)近似梯形拉料的圓頭，動(dòng)定模打開時(shí)，借頭部的錐形結(jié)構(gòu)，將主流道的凝料拉向動(dòng)模一側(cè),拉料桿安裝在頂出元件的固定板上，與頂出元件的運(yùn)動(dòng)時(shí)同步的，如下圖6所示：
圖6 冷料井
4.3.5澆口的設(shè)計(jì)
澆口時(shí)熔融塑料經(jīng)分流道注入型腔的進(jìn)料口，是流道和型腔制件的連接部分，也是注射模澆注系統(tǒng)的最后部分，其基本作用是：
（1）使分流道來的熔融塑料以最快的速度進(jìn)入并充滿型腔。
（2）型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔融塑料回流。
根據(jù)澆口的作用，澆口的截面要小，長度要短，因?yàn)橹挥羞@樣才能滿足增大料流速度、快速冷卻封閉、便于與塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。
該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，綜合比較分析，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單，易于脫模，表面外觀質(zhì)量較高。
澆口選擇截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）為2mm×1mm×0.5mm，試模時(shí)修正。
4.4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于外罩注塑模是中小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。
4.5 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、 整體嵌入式和組合式等。采用鑲拼結(jié)構(gòu)的凹模，對(duì)于改善模具加工工藝性有明顯好處。
本次設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，凹模鑲塊反嵌在型腔板上，均采用配合，如圖4所示：
圖4 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸?；窘Y(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲拼式等。
本次設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)與凹模一樣采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，凸模鑲塊反嵌在型芯板上，采用配合。結(jié)構(gòu)同上圖。
4.5.3工作零件的尺寸計(jì)算
現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸D是最大尺寸，其公差按規(guī)定為負(fù)值“-Δ”； 凹模的名義尺寸D是最小尺寸，其公差按規(guī)定為正值“+”現(xiàn)由公式可得：
式中，“Δ”前的系數(shù)（此處為0.5）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.75之間，ABS的收縮率S為0.005。制品偏差大則取小值，偏差小則取大值。模具制造公差取=Δ/4。Δ值由塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)《公差數(shù)值表》可查：（這里塑料件取MT5級(jí)）。
固可由以上公式算出其尺寸：
（1）型腔內(nèi)形尺寸
mm
=mm
=
=mm
（2）型腔深度尺寸
=mm
mm
（3）型芯外形尺寸
設(shè)塑件內(nèi)型腔尺寸為d，公差為正值“+Δ”，制造公差為負(fù)值“-”，經(jīng)過與上面型腔徑向尺寸相似推理，可得:
大型芯：
=mm
圓型芯：
=mm
側(cè)型芯：
=mm
d=[d（1+s）+0.5Δ+0.5δz]0 －δ
=mm
（4）型芯高度尺寸
=mm
4.5.4型腔側(cè)壁壁厚、底厚的確定
在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其是對(duì)大型塑件。
（1）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算
凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，其厚度公式查《模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（主編魏春雷、朱三武等）表13-11凹模側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算公式得：整體式矩形凹模側(cè)壁按剛度計(jì)算:
h≥(c p a/E[δ])
其中：[δ]為允許變形量，mm，按塑料性質(zhì)選取，一般不超過塑料的溢邊值，取0.015；
P為型腔壓力，一般取20～40MPa，這里我們?nèi)?0MPa；
C為常數(shù)，由l/a而定。查表得取0.140；
a為凹模受型腔壓力高度(一般為塑件高度），13.5mm；
E為彈性模量，，鋼取2.1×10MPa。
計(jì)算得 h≥4.04mm。取10mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本模具側(cè)壁厚均取10mm,底厚取20mm。
4.6頂出機(jī)構(gòu)
考慮塑件的結(jié)構(gòu)和壁厚，為使脫模力平衡，制件平穩(wěn)推出，采用五個(gè)頂桿對(duì)稱布置脫模，頂桿規(guī)格為，布局如圖5所示：
圖5 頂桿的布置
4.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件材料的成型條件，本模具需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，本模具采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的“二”形排布，水道貫穿模具，并貫穿型腔鑲塊，在型腔板與鑲塊過度部位添加密封圈，防止漏水。
4.7側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)常用來成型塑件上的外側(cè)凸起、凹槽和孔以及殼體的內(nèi)側(cè)局部凸起和不通孔，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)選擇常用的斜導(dǎo)柱和側(cè)向滑塊抽芯。
4.8.1抽拔力計(jì)算
只計(jì)算抽拔力大的一側(cè)（及全部為長透氣的一側(cè)），查《模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（主編魏春雷、朱三武等）表13-15得：
Q=LHq（μcosα－sinα），
其中Q為通孔型芯抽拔力，N；
Α為脫模斜度，取2°；
μ為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，通常取0.15～0.2,取為0.2；
L為活動(dòng)型芯被塑料包緊的斷面周長，為30mm；
H為活動(dòng)型芯成型部分高度，為3mm；
q為包緊型芯的壓力，一般取8～12MPa，取10MPa；
計(jì)算得Q=148.5N。
4.8.2確定抽拔距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度，側(cè)孔深為3mm，為安全起見，取抽拔距S抽=8mm
4.8.3確定斜導(dǎo)柱傾角
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般取 a=10°～25°，最大不超過30°。本模具取a=25°，大小適中，抽芯時(shí)的開模力為抽芯力的30％～35％，斜導(dǎo)柱承受的彎曲力近于抽芯力的1.05倍。
4.8.4確定斜導(dǎo)柱尺寸
斜導(dǎo)柱優(yōu)先選用圓形截面，因?yàn)閳A形制造方便，裝配容易，應(yīng)用廣泛。
利用查表法確定斜導(dǎo)柱直徑，一、由求得的抽拔力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角，查《模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（主編魏春雷、朱三武等）表13-19得斜導(dǎo)柱的最大彎曲力。二、由查得的最大彎曲力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角以及滑塊端面至受力點(diǎn)的垂直距離查表13-20得到斜導(dǎo)柱直徑10mm。
根據(jù)斜導(dǎo)柱長度的計(jì)算公式：
L=L+L+L
=(D-d)tanɑ/2+H/cosɑ+dtanɑ+s/sinɑ+（10～15）
其中：L為斜導(dǎo)柱總長，mm；
L為斜導(dǎo)柱固定段長度，mm；
L為斜導(dǎo)柱工作段長度，mm；
L為斜導(dǎo)柱導(dǎo)向段長度，mm；
D為斜導(dǎo)柱臺(tái)階直徑，mm；
D為斜導(dǎo)柱工作段直徑，mm。
計(jì)算得斜導(dǎo)柱的長度為62mm。
4.8.5滑塊和導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
①滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì):側(cè)型芯與滑塊的連接方式有兩種：組合式和整體式。本次設(shè)計(jì)滑塊和側(cè)型芯為組合結(jié)構(gòu)，側(cè)型芯利用銷釘固定鑲嵌在滑塊頭中。如圖所示：
圖7 側(cè)型芯與滑塊連接方式
②滑塊的導(dǎo)滑方式：滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動(dòng)要平穩(wěn)，不應(yīng)發(fā)生卡滯、跳動(dòng)現(xiàn)象。常用的滑塊與導(dǎo)滑槽的配合有T形槽導(dǎo)滑整體式、整體蓋板式、局部蓋板式，整體燕尾式導(dǎo)滑等形式。
綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用局部蓋板式T形槽導(dǎo)滑，導(dǎo)滑部分淬硬后便于磨削加工，精度容易保證，而且裝配方便。導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8。
如圖8所示：
圖8 滑塊導(dǎo)滑方式
③滑塊的定位方式：滑塊限位裝置要靈活可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動(dòng)。限位方式有擋塊限位，彈簧銷限位，彈簧滾珠限位。本模具采用擋塊限位，其形式如圖9：
圖9 滑塊的定位方式
4.8.6鎖緊塊設(shè)計(jì)
鎖緊塊的作用是保證在注射過程中滑塊能閉合緊密，避免側(cè)向分型面產(chǎn)生毛邊，保證塑件尺寸精度，免除斜導(dǎo)柱承受型腔的側(cè)向推擠壓力。
鎖緊塊可以根據(jù)型腔對(duì)滑塊產(chǎn)生推擠壓力大大小而采用不同的結(jié)構(gòu)形式。因本次設(shè)計(jì)是小型模具，型腔對(duì)滑塊側(cè)向推擠壓力較小，所以采用螺釘將鎖緊塊從側(cè)向固定在定模扳上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖10所示：
圖10 鎖緊塊形式
5 模具閉模高度的確定
選定2330標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)模架上數(shù)據(jù)：定模座板：H1=30，型腔板：H2=40，型芯板：H3=25，支撐板：H4=35，動(dòng)模座板H5=25m，根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)尺寸確定墊塊：H6=70，因而模具的閉合高度：
H= H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6
=30+40+25+35+25+70=225mm。
6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
6.1 注射量的校核
，該注射機(jī)能滿足注射量的要求，可以使用。
6.2 鎖模力的校核
①塑件在分型面上的投影面積，則：
②澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A數(shù)值，可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定。A是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些。這里取A=0.5。
③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則：
④模具型腔內(nèi)的脹型力，則：
==6250×35=218.7（KN）
式中，p是模具型腔內(nèi)塑料熔體的平均計(jì)算壓力值，通常取注射壓力的20％～40％，大致范圍為25～40MPa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值。ABS屬中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故取35MPa。
查表1-2可得該注射機(jī)的公稱鎖模力F=400kN,鎖模力安全系數(shù)為k=1.1～1.2，這里取k=1.2，則：
k F=1.2 F=1.2×218.7KN=262.5KN
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