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濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
摘要
本設(shè)計是以“杯托注塑模設(shè)計”為主題。其設(shè)計思路由參考多個生產(chǎn)事例而得出，設(shè)計內(nèi)容是從零件的工藝分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計的大體思路。在設(shè)計當(dāng)中，很多東西都是自己原來所沒有接觸過的，尤其是前段時間所學(xué)的理論課知識與現(xiàn)在的自己動手操作設(shè)計，設(shè)計順序開始是從零件的材料選擇，接下是成型參數(shù)、密度、收縮率的確定，模具種類與模具設(shè)計的關(guān)系、塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu)、注射機的選擇、模具設(shè)計有關(guān)尺寸的計算（包括模具行腔型芯的計算及其公差的確定）、注塑機參數(shù)的校核、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具冷卻、加熱系統(tǒng)計算、注射模標準件的選用及總裝技術(shù)要求等內(nèi)容。
其次是模具的結(jié)構(gòu)，在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中，首先設(shè)計的是模具的型腔結(jié)構(gòu)，接下來是型芯結(jié)構(gòu)、斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)向機構(gòu)、復(fù)位桿、拉料桿、推件桿和推出機構(gòu)，這樣做的目的是為了規(guī)范化，更重要的是為了以后與制造人員的配合。既讓自己有了良好的設(shè)計習(xí)慣，又能鍛煉自己的配合意識。為以后工作做一次演練，這樣更能體現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的目的。
關(guān)鍵詞:型腔 型芯 注射模 推桿
前言
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)和日常生活等各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。在選擇杯托這個題目時，主要是因為它在日常生活中比較常見。因為每個家庭都有很多家用電器，當(dāng)然杯托也是這些家用電器的必備產(chǎn)品。選擇它的目的在于它時常出現(xiàn)在我們的生活中，另外我們遇到的問題也不是什么大的問題，如果我們掌握了它的結(jié)構(gòu)，以及它的性能，還有它的原理，那么每當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)它的毛病時，就可以自己動手去操作，把它的問題找出來，一方面可以解決問題，另一方面也可以發(fā)現(xiàn)它的那些地方會經(jīng)常出現(xiàn)問題，在我們選擇杯托時會留意一下。
在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代成形設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑料的重要條件。目前，我國制造業(yè)的水平仍然很低，1995年人均制造業(yè)增加值僅203.5美元/人，根據(jù)機械科學(xué)研究院采用“投入生產(chǎn)—系統(tǒng)動力學(xué)宏觀經(jīng)濟模型”的預(yù)測，到2020年將達到1384美元/人，也僅僅相當(dāng)于1950年美國的水平（1530美元/人），略高于日本1965年的水平，因此，我國的制造技術(shù)與國際先進水平相比還存在著階段性差距。
近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜成績。雖然我國模具工業(yè)已取得較大的發(fā)展，但仍然不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展的需要。“十五”期間，我國模具市場在汽車、家用電器、電子及通信產(chǎn)品、建材、玩具、儀器儀表等行業(yè)將會有更大的需求。但是我們的小型模具，比如像杯托這樣的家用產(chǎn)品，因為它的產(chǎn)量較大，并且人們的生活中也不可缺。它在我們的生活中所占的比重很大，這是不容我們忽視的。
因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國的模具標準化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期及降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。而且應(yīng)該是目前已有一定基礎(chǔ)，有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。
1、塑件工藝分析
1.1塑件設(shè)計要求
該產(chǎn)品用于電源杯托上,要求具有絕緣性的作用。該產(chǎn)品精度及表面粗糙度要求為一般精度,但在加工制造過程中要求各部分有一定配合精度關(guān)系。
1.2塑件生產(chǎn)批量要求
該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)。故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模，可采用側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件要求批量大，所以模具采用一模四腔的結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口，由于塑件相對較小，所以可以采用一點進料，以利于充滿型腔。相對于大塑件可采用相對于小的塑件大的分流道，以達到同時充模的效果。
1.3塑件的成型要求
化學(xué)性能穩(wěn)定，絕緣性好，宜于成形加工等，閉彎折不容易產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。塑件表面要求無飛邊或縮孔現(xiàn)象。
2、選用塑料
2.1酚醛塑料(PF)
性能:1.一般工業(yè)電器用:具有良好可塑性,適用于一般壓塑成型,工藝性良好,機電性良好,光澤性好。
2.高電絕緣用:適宜于壓縮成形,除力學(xué)性能良好外,有優(yōu)良絕緣性及耐水性。
3.高頻率用:有優(yōu)良耐水、耐熱性、耐高頻率性、宜用于濕熱帶氣候條件用。
4．耐水、耐熱、耐油，耐腐蝕，防濕防霉用，有良好的機電性能。
5．耐沖擊用：有高抗沖擊強度，電絕緣，防霉，防濕，耐水性能。
6．自然放霉，耐濕，耐酸特性及具有高度防濕，防霉，耐高頻特性。
7．日用品用：有一定機械強度，工藝性好、價格便宜。
用途：1.可做工業(yè)電器開關(guān)及零件,儀表殼,紡織機械零件、礦燈零件,旋紐燈頭,開關(guān),杯托等日用電器零件
2.可作電絕緣性,耐水性要求較高的電器儀表及電訊工業(yè)零件,交通電工器材及無線電零件
3.可作耐高頻的短波和超短波電訊器材,高絕緣試驗儀器,無線電,雷達,電子管燈座等電器零件
4.可作要求耐熱,耐水,防霉,防腐的各種電器零件,用于船舶,濕熱帶氣候條件時
5.可用于有金屬嵌件的復(fù)雜塑件,或用于防霉,防濕,防震場合時作真空管杯托,電磁開關(guān)座,蓄電池箱蓋,通訊機外殼
6.可作蓄電池零件,人造纖維工業(yè)用零件,衛(wèi)生醫(yī)藥用具,有酸,蒸氣侵蝕的工作條件時零件以及濕度大,頻率高,電壓高的電器,機械零件
7.可作瓶蓋,紐扣等日用品零件
2.2聚醚砜(PES)
性能:具有耐熱性優(yōu)越的聚醚類塑料,熱變形溫度磕打260℃,高溫下其力學(xué)強度也不降低，透明無毒,但易吸水
用途:用于制造電器開關(guān)件,汽車變速器齒輪,線圈骨架,杯托,醫(yī)療器械飛機窗框
2.3聚碳酸酯（PC）
性能: 聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。
PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必須預(yù)干燥，水分含量應(yīng)低于0.02%，微量水份在高溫下加工會使制品產(chǎn)生白濁色澤，銀絲和氣泡，PC在室溫下具有相當(dāng)大的強迫高彈形變能力。沖擊韌性高，因此可進行冷壓，冷拉，冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應(yīng)大于3萬，要采用漸變壓縮型螺桿，長徑比1：18~24，壓縮比1：2.5，可采用擠出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高質(zhì)量，高透明瓶子。PC合金種類繁多，改進PC熔體粘度大（加工性）和制品易應(yīng)力開裂等缺陷， PC與不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具體有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有兩種材料性能優(yōu)點，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要貢獻高耐熱性，較好的韌性和沖擊強度，高強度、阻燃性， ABS則能改進可成型性，表觀質(zhì)量，降低密度。
2.4材料的確定及相關(guān)參數(shù)
方案一
采用酚醛塑料,它一般以(40-50)%的酚醛樹脂作基本原料,加入(40-50)%填料、固化劑、催化劑、燃料、塑化劑及潤滑劑等輔助料而組成，這樣可以降低成本，另外換可以賦予他書性質(zhì)以及材料的流動性，使之在高壓下流入塑模時不致過多地溢出。
方案二
采用聚醚砜,雖然在高溫下力學(xué)強度不降低,但是易吸水用在杯托上,特別是在用電設(shè)備上不太安全.
方案三
因為它的熔融,凝固十分迅速,熔融速度快有利于成型,縮短了成型周期,按經(jīng)濟條件考慮,省時就是有利于提高生產(chǎn)率.另外它在常溫下一般不溶于有機溶劑,能耐醛、酯、醚、烴及弱酸、弱堿，耐汽油及潤滑油性能也很好，有較高的抗拉、抗壓性能和突出的耐疲勞強度，尺寸穩(wěn)定、吸水率小，具有優(yōu)良的減摩、耐摩性能，能耐扭變，有突出的回彈能力；還有較好的電氣絕緣性能。
注射成形機類型:螺桿式
密 度(g/cm3):1.41～1.43
計算收縮率(%):1.2～1.0
預(yù)熱:溫度(℃)80～100
時間：(h)3～5
料筒溫度(℃):后段 160～170
中段 170～180
前段 180～190
噴嘴溫度(℃):170～180
模具溫度(℃):90～120
注射壓力(Mpa)80～130
成形時間(s):注射時間20～90
高壓時間0～9
冷卻時間20～60
總周期 60
適用注射機類型:螺桿式
后處理:方法 紅外線燈、烘箱
溫度(℃) 140～145
時間(h) 4
3、塑料種類與模具設(shè)計的關(guān)系
不同種類的塑料其工藝性能、成形特性也不相同，因此為了確定塑料的工藝性能、成形特征，并在模具中充分利用以獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制件。
表3.1 塑料種類與模具設(shè)計關(guān)系[2]
塑料
特征
注意事項
聚甲醛POM（結(jié)晶型）
1， 吸水性小，不用干燥
2， 冷卻速度快
3， 摩擦系數(shù)小，有彈性
1， 盡量采用點澆口，尤其是成形較大面積的扁平體
2， 澆注系統(tǒng)散熱面積要大，以減緩冷卻速度，保證塑料順利充填型腔
4、注射機的選擇
由給出的工件可稱得工件的質(zhì)量為20g，一模四腔總重為80g，可計算澆注系統(tǒng)的體積為，由文獻[2]：
所以： (式4.1)
選用XS-ZY-125型臥式注射機[2]，其性能參數(shù)如下：
額定注射量：
注射壓力：
鎖模力：
最大注射面積：
最大開模行程：
模具最大厚度：
模具最小厚度：
拉桿間距：
噴嘴直徑：
噴嘴圓弧半徑：
5、模具的基本結(jié)構(gòu)
5.1模具的成形方法
塑件采用注射成形法生產(chǎn).為保證塑件表面質(zhì)量,使用點澆口成形,因此模具應(yīng)為雙分形面注射模.
5.2模具的結(jié)構(gòu)形式
我國目前標準化注射模零件的國家標準有12個，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）兩種?！吨行⌒湍＜堋窐藴手幸?guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560mmx900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號.塑料注射中小型模架標準GB/T12556.1-12556.2-90.其組合形式有A1,A2,A3,A4四種,根據(jù)條件選用A4.其結(jié)構(gòu)形式如下圖。
圖5.1模架
5.2型腔的布置
塑件形狀簡單,質(zhì)量較小,生產(chǎn)批量大.所以應(yīng)使用多型腔注射模具.考慮到塑件的側(cè)面有矩形孔(),需側(cè)向抽芯,所以模具采用一模四腔(計算方法如下),平衡布置.這樣模具尺寸較小,制造加工方便,生產(chǎn)效率高,塑件成本較低.其布置如下圖：
圖5.2 型腔設(shè)計
5.3確定分型面
塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求,塑件的分型面有多種選擇,圖如下,分型面選擇在軸線上,這種選擇會使塑件表面留下分型面痕跡,影響塑件表面質(zhì)量.同時這種分型面也使側(cè)向抽芯困難,假如分型面選擇在下端面,這樣的選擇使塑件的外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型,塑件大部分外表面光滑,僅在側(cè)向抽芯處留有分型面痕跡.同時側(cè)向抽芯容易,而且塑件脫模方便.雙分型面注射模注射成型塑件表面平整、沒有較大的澆口痕跡.由于該塑件為多型腔注射模,澆注系統(tǒng)有分流道,即要實現(xiàn)分流道脫模,又要實現(xiàn)塑件脫模,所以應(yīng)該應(yīng)用雙分型面.
圖5.3 分型面的設(shè)計
5.4選擇澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道
1）主流道的設(shè)計
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴開始到分流道的流通通道. 主流道襯套的材料常用T8A、T10A制造，熱處理后硬度為50—55HRC。主流道襯套與定模板采用H7/m6的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用H9/m9的過渡配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會產(chǎn)生軸向定位移動，所以主流道襯套的軸向定位要可靠其結(jié)構(gòu)形式如下圖。
由文獻[2]主流道直徑計算：
=9.74(mm) (式5.1)
式中D—主流道大頭直徑（mm）
V—流經(jīng)主流道的熔體體積
K—因熔體材料而異的常數(shù) POM K=2.1
圖5.4 主流道的設(shè)計
5.1 定位環(huán)的尺寸參數(shù)[13]
d1
16
20
25
30
d
注射機噴嘴直徑+（0.5～1）
D
與注射機定位孔間隙配合
SR
注射機噴嘴球面半徑+（1～2）
主流流道的大頭直徑確定為9.74mm，因為小端直徑比注射機噴嘴直徑大（0.5-1）mm，由上知注射機噴嘴直徑為5mm，所以可得主流道小端直徑為6mm，主流道錐度一般取，根據(jù)設(shè)計計算可知錐度為2o,所以符合主流道的選取范圍。
2)分流道的設(shè)計
分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u形、半圓形、矩形；由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，所以分流道的表面粗糙度不能太小，取為R
<1.6m; 分流道可以開設(shè)在動、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，考慮到加工簡單，熱量損失與壓力損失都不大，所以分流道采用半圓截面流道,其半徑為3-10 mm.
由文獻[2]分流道直徑的計算：
(式5.2)
式中 D—各級分澆道的直徑（mm）
W—流經(jīng)該分流道的熔體重量（g）
L—流過W熔體的分流道長度（mm）
圖5.5 分流道的設(shè)計
3）澆口的設(shè)計
常用的截面形狀有圓形和矩形兩種。塑件的澆口選擇在塑件的壁厚處，由于大塑件所填充塑料多，為此，在大塑件處的兩壁厚處各設(shè)一澆口，這樣可以提高充模速度。對于小塑件的澆口設(shè)在塑件的中心線上（小塑件為對稱圓形）。澆口采用點澆口形式其結(jié)構(gòu)如下圖。
由文獻[1]點澆口的直徑計算：
(式5.3)
式中 d—點澆口直徑（mm）
n—系數(shù)，依材料種類而異，POM取0.7
c—依塑件壁厚而異的系數(shù)，因壁厚為2mm，取值為0.4
A—型腔表面積
圖5.6 澆口的設(shè)計
5.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
1）冷卻回路的尺寸確定
冷卻回路所需的總面積計算
冷卻回路所需總表面積可按下式計算由文獻[1]
(式5.4)
式中 ---冷卻回路總表面積，
----單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，
---單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，，
----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，
----模具成形表面的溫度，℃;
--- 冷卻水的平均溫度，℃ 。
由文獻[1]，=4.2，冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計算 （式5.5）
式中 ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，;
-----冷卻水在該溫度下的密度，
----冷卻水的流速，;
-----冷卻水孔直徑,
-------與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，
2）冷卻回路的總長度的計算[1]
冷卻回路總長度可用下式計算
(式5.6)
式中 -----冷卻回路總長度，;
-----冷卻回路總表面積，;
-----冷卻水孔直徑，。
平均壁厚為2mm時，水孔直徑可取10——14mm。本模具取10mm 。所以由模具的長度可知需要排布4根水道可以滿足冷卻水道長度要求。
圖5.7 冷卻水道排布
3）冷卻水體積流量的計算[1]
假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計算
(式5.7)
式中 -------冷卻水體積流量，;
-------單位時間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量，;
--------單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，;
-------冷卻水比熱容，;
--------冷卻水的密度，
-------冷卻水出口處溫度，℃
-------冷卻水入口處溫度，℃ 。
5.6確定推出方式及側(cè)向抽芯機構(gòu)
由于塑件的形狀為方形,采用推桿推出機構(gòu),推桿的推出機構(gòu)是整個推出機構(gòu)中簡單,較常見的一種形式.由于設(shè)置推桿的自由度較大,而且推桿截面大部分為圓形,容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度,推桿推出是運動阻力小,推出動作靈活可靠,損壞后便于更換,因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用.
塑件的側(cè)面有的方孔,因此模具應(yīng)有側(cè)向抽芯機構(gòu),由于抽距離較短,抽出力較小,所以采用斜導(dǎo)柱,滑塊抽芯機構(gòu).斜導(dǎo)柱安裝在定模座板上,滑塊安裝在定模座板上.
6、模具設(shè)計的有關(guān)計算
模具成形尺寸設(shè)計計算[2]
在計算型腔的尺寸之前，首先要確定使用塑料的成形收縮率，查表得：取POM的成型收縮率為3%，根據(jù)精度等級的選用，采用6級。
依精度等級而定的計算法，一般塑件（SJI1372—78 5-6級精度）
1） 型腔尺寸
Δ根據(jù)尺寸查表得50-65基本尺寸,6級要求為0.64.
(式6.1)
Δ根據(jù)尺寸查表得30-40基本尺寸,6級要求為0.52
(式6.2)
(式6.3)
Δ根據(jù)尺寸查表得24-30基本尺寸,6級要求為0.48
(式6.4)
(式6.5)
Δ根據(jù)尺寸查表得10-14基本尺寸,6級要求為0.36
(式6.6)
2） 型芯尺寸
Δ根據(jù)尺寸查表得50-65基本尺寸,6級要求為0.64.
(式6.7)
(式6.8)
(式6.9)
Δ根據(jù)尺寸查表18-24基本尺寸,6級要求為0.44.
(式6.10)
(式6.11)
(式6.12)
7、注塑機參數(shù)校核
7.1最大注射量校核
注射機的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量80%，由文獻[2]
所以，選用的注塑機最大注塑量應(yīng)
式中——注塑機的最大注塑量：單位
——注塑機的體積，單位
該產(chǎn)品：V塑件=80
——澆注系統(tǒng)體積，單位
該產(chǎn)品：=15
故 (式7.1)
確定的注塑機注塑量為：118。所以，滿足要求。
7.2鎖模力校核
由文獻[2]得：
>
——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（70—100 Mpa）80％
——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計算為9782mm2
——注塑機的額定鎖模力
故 ＞ = (式7.2)
所以選定的注塑機為：900（KN） 滿足條件
7.3模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核
由文獻[2]得：模具長寬＜拉桿間距
模具的長寬為＜注塑機拉桿間距
7.4模具閉合高度校核
由文獻[2]得：模具實際厚度H模=245mm
注塑機最小閉合厚度H最小=200 mm
即 H模＞H最小 故滿足要求
7.5開模行程校核
我們所選的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式：由文獻[2]得
> (式7.3)
因為
(式7.4)
H1——推出距離 單位mm
H2——包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位mm
S機——注射機最大開模行程
故 滿足要求
8、模具結(jié)構(gòu)、尺寸的設(shè)計計算
模具結(jié)構(gòu)是由定模座板、定模板、型腔板、型芯板、模座、推板固定板、推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推件桿、推料桿、回程桿、斜導(dǎo)柱、滑塊和各種螺釘組成,其各部分相互配合完成工作.
8.1型腔結(jié)構(gòu)
計算型腔數(shù)目
注射機的可塑化能力與每一模所需注入的熔體量
從保證塑件內(nèi)在質(zhì)量上考慮,每次注射所送出的熔體容量以占注射機的可塑化能力的80%為宜.根據(jù)我國1974標準,公稱注射量為的注射機,其塑化能力為.當(dāng)用其他塑料時,應(yīng)按密度計算,由文獻[2]公式如下:
Qmax =V·ρ·C (cm3/h)
Qmax-注射機對某種塑料的最大注射量(cm3/h)
V-注射機規(guī)定的注射量(cm3/h)
ρ-使用的塑料在常溫下的密度(g/cm3)
c-系數(shù),
結(jié)晶性塑料 c≈0.85 非結(jié)晶性塑料 c≈0.95
使用公稱注射量為1000cm3的注射機,注射容積40cm3的POM塑件,計算模具可能制作的型腔數(shù).
POM的密度基本與聚苯乙烯相近,
(式8.1)
(式8.2)
設(shè)每一注射循環(huán)時間為20秒,則1566.6÷3=533 cm3
每一件塑件為56.74cm3,加上澆道容積約為15 cm3,共計56.74+15=71.74 cm3
533÷71.74≈7(腔) (式8.3)
從注射機的開模距離考慮
開模距離:塑件長約63mm,從動模上取下時,模板開距不應(yīng)小于其長的二倍,即126 mm.1000cm3注射機的模板行程為700mm,最大模具厚度為600 mm.完全可以取出塑件.但從開模距離來考慮,可以選用500 cm3的注射機(模板行程為300mm),但鎖模力為3500KN,不能作成一模7腔,只能作成4腔.一模4腔時,估計模板尺寸約為.
所以型腔板是由滑塊、4個凹模、4個導(dǎo)柱孔、1個推料桿和分流道及點澆口組成.
8.2型芯結(jié)構(gòu)
型芯板是由4個凸模、16個推件孔、4個導(dǎo)柱孔、4個回程桿孔和一個推料桿孔以及4個螺紋孔組成.
8.3斜導(dǎo)柱
斜導(dǎo)柱安裝在定模、滑塊呆板狀在動模的結(jié)構(gòu),是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的模具中應(yīng)用最廣泛的形式.它既可用于結(jié)構(gòu)比較簡單的注射模,也可用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的雙分型面注射模.由于所設(shè)計的模具具有側(cè)抽芯,所以應(yīng)使用斜導(dǎo)柱.
其尺寸如下圖。
圖8.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計
8.4滑塊
滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)中的一個重要零部件,它上面安裝有側(cè)向型芯 或側(cè)向成形塊,注射成形時塑件尺寸的準確性和移動的可靠性都需要它的運動精度保證.滑塊的結(jié)構(gòu)形狀可以根據(jù)具體塑件和模具結(jié)構(gòu)靈活設(shè)計,它可分為整體式和組合式兩種,下面用的是整體式:
圖8.2 斜滑塊
8.5導(dǎo)向機構(gòu)
合模導(dǎo)向機構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時，都有一個唯一的準確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免凸模式型芯先進入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成
導(dǎo)柱1
圖8.3 導(dǎo)柱1
導(dǎo)柱2
圖8.4 導(dǎo)柱2
8.6復(fù)位桿
復(fù)位零件，為了使推出元件合模后能回到原來的位置，在設(shè)計時應(yīng)考慮推出機構(gòu)的復(fù)位，推出機構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧，對于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮，選用復(fù)位桿推出機構(gòu)。
圖8.5 復(fù)位桿
8.7拉料桿
拉料桿可分為球形拉料桿、z形拉料桿和薄片式拉料桿，根據(jù)對各種拉料桿的對比分析和對本模具成型特點考慮用z形拉料桿，其尺寸就及形狀如下圖：
圖8.6 拉料桿
8.8推件桿
圖8.7 推件桿
8.9推出結(jié)構(gòu)
推出機構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動作的導(dǎo)向及和模時推遲推出零件復(fù)位的零件。
圖8.8 推出機構(gòu)
9、塑料注射模具技術(shù)要求及總裝技術(shù)要求
9.1零件的技術(shù)要求
塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11選用標準模架和標準件。模具成形零件 材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表內(nèi)容選用。
表9.1 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度參數(shù)[2]
零件名稱
模具材料
熱處理硬度
牌號
標準號
HBS
HRC
型腔、型芯定模鑲件、動模鑲件、活動鑲件
45
GB699
216—260
40—45
4Cr
GB3077
216—260
40—45
40CrNiMOA
GB3077
216—260
40—45
3Cr2Mo
GB1299
預(yù)硬狀態(tài)
35—45
4Cr 5MoSiV1
GB1299
246—280
45—55
3Cr13
GB1220
246—280
45—55
9.2總裝技術(shù)要求
模具的安裝是指將模具從制造地點運至注射機所在地，并安裝在指定的注射機的全過程，在安裝時要注意到模具的安裝方位要滿足設(shè)計圖樣的要求，模具中有側(cè)向滑動結(jié)構(gòu)時，盡量使其運動方向為水平方向，模具長度與寬度尺寸相差較大時，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行，模具中帶有液壓油路接頭、熱流道元件接線板時，盡可能放置在非操作一側(cè).
工作原理：開模時，動模部分向后移動，開模力通過斜導(dǎo)柱驅(qū)動側(cè)型芯滑塊，迫使其在動模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動，直至滑塊與塑件完全脫開，完成側(cè)向抽芯動作。這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構(gòu)開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復(fù)位桿使推出機構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動完成復(fù)位。
表9.2 總裝技術(shù)要求[2]
條目編號
條目內(nèi)容
1
定模（式定模板）與動模（式動模應(yīng)板）安裝平面的
平行度按GB/T12555.2和GB/T125556.2規(guī)定
2
導(dǎo)柱、導(dǎo)套對定、動模安裝面（式定、動模座半安裝
面）的垂直度按GB/T12555.2和GB/T125556.2
3
模具所有活動部分應(yīng)保證位置準確動作可靠，不得有
歪斜和卡滯現(xiàn)象。要求固定的零件不得相對竄動
4
塑件的嵌件或機外脫模的成形零件在模具上安放位
置應(yīng)定位準確、安放可靠，具有防止錯位措施
5
流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接、鑲拼處應(yīng)密合，澆注系
統(tǒng)表面粗糙度為Ra≤0.8um
6
熱流道模具，其澆注系統(tǒng)不允許有樹脂泄露現(xiàn)象
7
滑塊運動應(yīng)平穩(wěn)，合模后鑲塊應(yīng)壓緊，接觸面積不少
于3/4，開模后定位準確可靠
8
合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合，成形部位的固定鑲件配合處應(yīng)緊密貼合，其間隙應(yīng)小于塑料的額最大不落料間
隙，其值應(yīng)符合如下規(guī)定：
塑料流動性
好
一般
較差
塑料間隙/mm
＜0.03
＜0.05
＜0.08
9
冷卻加熱系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象
10
氣動式液壓系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象
11
電氣系統(tǒng)應(yīng)絕緣可靠，不允許有漏電式短路現(xiàn)象。
工藝流程
10.1 動模固定板
動模固定板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工
動模固定板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
172*152*16mm板料
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下表面保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床
M7130T
4
鉗工
鉆孔
F40、4-F3.8、4-9.8
鉆床Z512B
鉸孔
4-F4H7、4-F10H7
鉆床Z5125A
锪孔
4-F12.2深5
鉆床Z5125A
10.2 鎖緊楔
鎖緊楔的加工工藝路線：毛坯→銑削加工→磨削加工→鉗工
鎖緊楔加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
22*21*17
2
銑削
銑削各個加工表面，15表面要留有0.2~0.3mm的磨削加工余量,保證其余尺寸的尺寸精度IT10級、表面粗糙度Ra3.2
60min
銑床XA5032
3
平面磨削
保證15尺寸精度IT10，表面粗糙度Ra1.6
30min
平面磨床
M7130T
5
鉗工
鉆孔
保證中心距10尺寸精度，表面粗糙度Ra3.2。
鉆床
Z5125A
锪孔
F7深4，保證與F4.5同軸度公差0.02mm。
鉆床
Z5125A
10.3 定模固定板
定模固定板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工
定模固定板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
172*152*12mm板料
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下平面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床M7130T
4
鉗工
鉆孔
F13.8、4-F3.8、2-F11.8
鉆床Z512B
鉸孔
F14H7、4-F4、2-F12H7
鉆床Z5125A
锪孔
F18深3、4-F10深6
鉆床Z5125A
10.4 定模板
定模板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工→電火花加工凹?！Q工→研磨
定模板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
172*152*32mm板料
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量，保證15、26尺寸精度等級IT10級。
90min
銑床
XA5032
3
平面磨削
上下表面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床M7130T
4
鉗工
鉆孔
把定模板和動模板和在一起鉆導(dǎo)柱導(dǎo)套孔，作為工藝孔，2-F5.8、2-F13.8、4-F11.8、斜孔F9.
鉆床Z512B
鉸孔
2-F5、F15、2-F14
鉆床Z5125A
锪孔
2-F16深3，斜孔F12深5
鉆床Z5125A
攻絲
2-M3深10
絲錐
5
電火花
加工各個尺寸達到要求精度，表面粗糙度達到Ra0.2
180min
6
鉗工
銼削修整拔模斜度+30’留有0.02~0.04的研磨余量
銼刀
7
研磨
保證尺寸精度，表面粗糙度Ra0.2
拋光機、研磨膏
10.5 澆口套
澆口套的加工工藝路線：毛坯（棒料）→車削加工→外圓磨削加工→精研
澆口套加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
Φ36*20
2
車削
R5半球、F14、F35、階梯軸，F(xiàn)7錐孔，保證內(nèi)錐孔表面粗糙度Ra0.4，要求其余各面均留有0.2~0.3mm的磨削加工余量
60min
車床C6063
3
外圓磨削
保證尺寸精度Φ14k6，表面粗糙度Ra0.8，保證垂直度和直線度要求0.02mm
60min
萬能外圓磨床M1432
4
精研
F14端面,表面粗糙度為Ra0.2
拋光機,研磨膏
10.6 導(dǎo)套
導(dǎo)套的加工工藝路線：毛坯（棒料）→車削加工→熱處理→內(nèi)、外圓磨削加工
導(dǎo)套加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
Φ17*31
2
車削
車削F12、F16階梯軸，F(xiàn)8內(nèi)孔，要留有0.2~0.3mm的磨削加工余量,保證其余尺寸的尺寸精度IT10級、表面粗糙度Ra1.6
30min
車床C6140
3
滲碳淬火處理
滲碳深度0.5~0.8mm，硬度56~60HRC
加熱爐淬火槽
4
內(nèi)圓磨削
保證尺寸精度Φ8H7，表面粗糙度Ra0.8
60min
萬能外圓磨床M1432
5
外圓磨削
保證尺寸精度Φ12r6，表面粗糙度Ra0.8
60min
萬能外圓磨床M1432
10.7 導(dǎo)柱
導(dǎo)柱的加工工藝路線：毛坯（棒料）→車削加工→熱處理→外圓磨削加工
導(dǎo)柱加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
Φ17*71
2
車削
F10、F12、F16階梯軸，F(xiàn)10要留有0.2~0.3mm的磨削加工余量,保證其余尺寸的尺寸精度IT10級、表面粗糙度Ra1.6
60min
車床C6140
3
滲碳淬火處理
滲碳深度0.5~0.8mm，硬度56~60HRC
加熱爐，淬火槽
4
外圓磨削
保證尺寸精度Φ10r6，表面粗糙度Ra0.8
60min
萬能外圓磨床M1432
10.8 動模板
動模板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工→銑削→鉗工
動模板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
172*152*32mm板料
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下大平面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床
M7130T
4
鉗工
鉆孔
2-F4.8，把定模板和動模板和在一起鉆F10導(dǎo)柱導(dǎo)套孔，作為工藝孔，動模板和墊板一起鉆3-F3.8、4-F5.8
鉆床Z512B
鉸孔
3-F4H7、4-F6H7、2-F5H7
鉆床Z5125A
攻絲
4-M8深5.5
絲錐
5
銑削
銑T型槽，保證尺寸精度，
表面粗糙度Ra1.6
30min
銑床XA5032
6
電火花加工
加工動模型腔，保證尺寸精度，
表面粗糙度Ra0.2。
120min
6
鉗工
銼削修整、清根
銼刀
10.9 Φ20型芯
型芯的加工工藝路線：毛坯→車削加工→銑削加工→平面磨削加工→外圓磨削加工→鉆削加工
型芯加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
50x23x27mm
2
車削
F20階梯軸、端面，倒R1圓弧要求留有0.2~0.3mm的磨削加工余量。
45min
車床C6140
3
銑削
保證22、26、20、5尺寸，要求有0.2~0.3的磨削加工余量。
60min
銑床XA5032
4
平面磨削
F20端面,使其保證尺寸47 IT7級和表面粗糙度Ra0.2。保證20、22、26、5尺寸，IT7級和表面粗糙度Ra1.6。
60min
平面磨床
M7130T
5
外圓磨削
保證尺寸精度Φ20 、R1圓弧，表面粗糙度Ra0.02。
60min
萬能外圓磨床M1432
6
鉆孔
F8孔，孔的中心線與端面成15°，表面粗糙度Ra3.2。
30min
鉆床
Z5125A
10.10 Φ26型芯
型芯的加工工藝路線：毛坯→銑削加工→車削加工→外圓磨削加工→平面磨削加工
型芯加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
131x30x42mm
2
銑削
保證5、28、40尺寸，表面粗糙度Ra1.6。
60min
銑床XA5032
2
車削
129.5、F26、R2圓弧、F14、F10階梯軸，要求F26、125.5尺寸留有0.2~0.3mm的磨削加工余量。
60min
車床C6140
3
外圓磨削
保證尺寸精度Φ26h6、R2圓弧，表面粗糙度Ra0.2。
60min
萬能外圓磨床M1432
4
平面磨削
F26端面，使其保證尺寸129.5 IT7級和表面粗糙度Ra0.2
60min
平面磨床M7130T
10.11 墊板
墊板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工
墊板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
172*152*17mm板料
2
銑 削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下表面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床M7130T
4
鉗工
鉆孔
鉆孔,2-F3.2、 F2.2、4-F4.2、4-F1.2，保證相對位置要求。
60mim
鉆床Z512B
10.12 模腿
模腿的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工
模腿加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
152*42*34mm、152*25*34mm板料各一個
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下表面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床
M7130T
4
鉗工
鉆孔
2-F9.8、2-F8.5
鉆床Z512B
鉸孔
2-F10
鉆床Z5125A
攻絲
2-M10（152*42*34mm 板料）
絲錐
10.13 頂桿板
頂桿板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工
頂桿板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
152*105*10mm板料
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下表面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床M7130T
4
鉗工
鉆孔
4-F3.1,與墊板合在一起鉆2-F3.2、F2.2
鉆床Z512B
锪孔
4-F10深3、3-F6深3
攻絲
4-M4
絲錐
10.14 墊釘
墊釘?shù)募庸すに嚶肪€：毛坯（棒料）→車削加工→外圓磨削加工→平面磨削加工
墊釘加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
Φ10*12
2
車削
F4、F8階梯軸，要求F4留有0.2~0.3mm的磨削加工余量
60min
車床C6140
3
外圓磨削
保證尺寸精度Φ4r6，表面粗糙度Ra0.8
30min
萬能外圓磨床M1432
4
平面磨削
Φ10端面使其達到Ra1.6
30min
平面磨床M7130T
10.15 推板
推板的加工工藝路線：毛坯（板料）→銑削加工→平面磨削加工→鉗工
推板加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
152*105*10mm板料
2
銑削
各個表面，保證四個側(cè)面的尺寸精度IT10級，要求上下表面留有0.5~0.6mm的磨削加工余量
90min
銑床XA5032
3
平面磨削
上下表面，保證尺寸精度IT10級，表面粗糙度Ra0.8
60min
平面磨床
M7130T
4
鉗工
鉆孔
4-F5
鉆床Z512B
锪孔
4-F8.7深4
鉆床Z5125A
10.16 頂桿
頂桿的加工工藝路線：毛坯（棒料）→車削加工→熱處理→外圓磨削加工→電火花加工
頂桿加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
Φ8*64
2
車削
車削端面保證尺寸50+2 0（62.5+2 0）、表面粗糙度Ra0.8，車削F3（2）、F6階梯軸要求留有0.2~0.3mm的磨削加工余量
60min
車床C6140
3
外圓磨削
保證尺寸精度Φ3（2）e7，表面粗糙度Ra0.8
60min
萬能外圓磨床M1432
4
電火花加工
與動模板型腔一起加工，保證頂桿頭形狀與頂桿孔形狀吻合。
60min
10.17 復(fù)位桿
復(fù)位桿的加工工藝路線：毛坯（棒料）→車削加工→外圓磨削加工
復(fù)位桿加工的工序安排
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
工 時
設(shè)備
1
毛坯
Φ10*66mm
2
車削
車削端面保證尺寸65+2 0、表面粗糙度Ra1.6，車削F8、F4階梯軸要留有0.2~0.3mm的磨削加工余量
60min
車床C6140
3
外圓磨削
保證尺寸精度Φ4e7，表面粗糙度Ra1.6
60min
萬能外圓磨床M1432
4
平面磨削
與動模板一起加工，保證表面粗糙度Ra0.8
小 結(jié)
通過本次杯托注塑模設(shè)計，我們把以前學(xué)過的課程又重新回顧了一次，并且有了更深刻的了解，同時也得到了很好的鞏固，但是我們只是理論上的鞏固，只是一個步行的起點。
在此以前，我們根本不了解模具的設(shè)計，只是印象上有個形象意識，通過這次的模具設(shè)計，使我們對模具有了一定的了解，知道了模具定義、分類、結(jié)構(gòu)組成、模具的發(fā)展、未來的動向。它在工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中占有舉足輕重的地位。
通過這次設(shè)計，使我們得到了很大的收獲。這與老師的耐心指導(dǎo)是分不開的，但是由于我們是初學(xué)者，雖然查閱了很大一部分的資料，但對于真正的模具設(shè)計來說是有限的，是欠缺的。
因此在我們的設(shè)計圖紙和說明書中，存在著很多不足之處，希望老師在審閱時，給予指證，幫助我們更好的進步。
感謝老師對我們的細心指導(dǎo)和幫助
致 謝
在設(shè)計過程中為本人做出指導(dǎo)的蔡昀老師、范豐老師、裘子劍老師等，從課題的選擇以及后來的制作，都付出了辛勤的汗水，特別是范豐老師，在設(shè)計過程中給予我很大的幫助，謝謝。
致此，再次對以上老師及設(shè)計過程中給予我?guī)椭母魑煌瑢W(xué)表示誠摯的感謝！
參考文獻
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