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xx學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)（論文）題目： 刮胡刀片盒子注塑模設(shè)計(jì)及分析
學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)： 材料成型及控制工程
班 級： 成型XXX班
姓 名： XXX 學(xué) 號 XXXXXXXXXXXXXX
指 導(dǎo) 教 師： XXX 職 稱 XXX
定稿日期：2014年 12月22日
中文摘要
摘 要
本文主要介紹了刮胡刀片盒子注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括塑件工藝的分析，型腔排列的確定，分型面的確定，澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模架的選擇，注塑機(jī)的選用，以及最重要的成型零部件的設(shè)計(jì)，側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì)等。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，同時(shí)考慮生產(chǎn)效率和批量的要求，采用一模兩腔、側(cè)澆口形式的單分型面注射模結(jié)構(gòu)以及斜頂側(cè)抽機(jī)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，借助CAD/CAE技術(shù)，利用有限元分析軟件完成注射成型模擬，以分析結(jié)果輔助該塑件一模多腔的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)；借助PROE三維軟件對整套模具進(jìn)行模擬裝配。
關(guān)鍵詞：斜頂側(cè)抽芯；注射成型；模具設(shè)計(jì)；CAD/CAE
I
English summary
Abstract
This paper mainly?introduces the structure design of?three direction?side core pulling?razor blade?box?injection mold,?including the analysis of?plastic partsprocess,?determine the?cavity?arrangement,?type determination,?the design of launch?mechanism and?gating system,?cooling system,?the choice of mold,?the selecting of the injection machine,?the design?and?the most important?forming parts?the design of?the?side core pulling,?etc..?According to the?complexity ofthe structure of plastic parts,?considering?the production efficiency and?volumerequirements,?using a mold two cavity,?single parting?the runner shape theinjection mold?structure and?oblique top and?side core pulling mechanism.?On this basis,?with the aid of the CAD/CAE technology,?the completion of?injection molding simulation?using finite element analysis software,?analysis results toassist the?plastic parts of?the gating system design?of multi cavity mold;?rely onthe entire mold?assembly virtual?PROE 3D?software.
Keywords:?inclined top?side core pulling;?injection molding;?mold design;CAD/CAE
Ⅱ
目 錄
1 引 言 1
1.1 概述 1
2 塑件的工藝分析 2
2.1 塑件材料性能分析 材料：ABS 2
2.2 塑件結(jié)構(gòu)特征及用途分析 2
2.3 綜合分析塑件結(jié)構(gòu) 3
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
3.1 確定型腔數(shù)目以及排列形式 4
3.2 確定分型面 4
3.3 確定澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5
3.3.1 確定最佳澆口形式及澆口位置、數(shù)量 5
3.3.2 流道布置 5
3.4 確定推出機(jī)構(gòu) 6
3.4.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 7
3.4.2 塑件推出的基本方式 7
3.5 確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 8
3.6 確定溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 8
3.6.1加熱系統(tǒng) 8
3.6.2冷卻系統(tǒng) 8
3.7 確定排氣系統(tǒng) 9
3.8 確定模具支撐零件結(jié)構(gòu) 9
4 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 10
4.1 初選設(shè)備 10
4.1.1 計(jì)算塑件體積和重量 10
4.1.2 根據(jù)容量初選注射機(jī) 10
4.1.3 根據(jù)容量初選注射機(jī) 10
4.1.4注射機(jī)主要參數(shù) 11
4.1.5 校核注射機(jī)的有關(guān)參數(shù) 11
4.2 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng) 11
4.2.1 主流道設(shè)計(jì) 11
4.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算分流道尺寸 11
4.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算澆口尺寸 12
4.3 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu) 12
4.3.1 推桿推出機(jī)構(gòu) 12
4.3.2 確定推桿位置、形狀、尺寸及數(shù)量 12
4.3.3 推桿安裝、固定及配合 12
4.3.4 推出機(jī)構(gòu)復(fù)位方式的確定 12
4.4 動(dòng)、定模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
4.5 成型零件工作尺寸的計(jì)算 13
4.6 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14
4.6.1 抽芯距與抽拔力的計(jì)算 14
4.6.2 斜頂設(shè)計(jì) 15
15
5 注塑機(jī)的校核 17
5.1 注射容量的校核 17
5.2 鎖模力校核及注射壓力校核 17
5.3 成型面積的校核計(jì)算 17
5.4 注射壓力的校核計(jì)算 17
5.5 模高的校核 18
5.6 模具最大尺寸的校核 18
5.7 開模行程的校核 18
結(jié) 論 19
致 謝 20
參考文獻(xiàn) 21
21
1 引 言
1.1 概述
塑料是20世紀(jì)才發(fā)展起來的新材料，目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過了鋼材，成為當(dāng)前人類使用的一大類材料。我國的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。塑料制品的普及應(yīng)用事畢要求塑料模具得到快速發(fā)展。
近年來，我國塑料模具已得到快速發(fā)展，主要有如下成果：大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t 以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到2um，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800 腔的塑封模；高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min 以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。從生產(chǎn)手段上， 模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高， CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT 等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多， 模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高， 熱流道模具的比例也有較大提高，內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。
同時(shí)，塑料模具對設(shè)計(jì)人員的先進(jìn)設(shè)計(jì)思維，創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也越來越重要，所以掌握叫多的加工技術(shù)以及加工工藝是非常必要的。塑料模具的畢業(yè)設(shè)計(jì)在其中發(fā)揮了重要的作用，讓作為學(xué)習(xí)塑料模具的學(xué)生得到了實(shí)踐，體會到設(shè)計(jì)塑料模具的過程，也更加鞏固了我們的理論基礎(chǔ)與專業(yè)知識。了解模具行業(yè)，了解塑料模具產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的詳細(xì)過程。
雖然，塑料模具在國內(nèi)發(fā)展較為迅速，但由于我國模具行業(yè)本身起步較晚，相比國外發(fā)達(dá)國家的模具設(shè)計(jì)制造水平，我國還存在很大問題，比如說發(fā)展不平衡， 產(chǎn)品總體水平較低。工藝裝備落后， 組織協(xié)調(diào)能力差。大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱， 創(chuàng)新能力明顯不足。供需矛盾一時(shí)還難以解決。體制和人才問題的解決尚待時(shí)日。
為此，學(xué)習(xí)、研究塑料模具有其實(shí)在意義。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對塑料模具相關(guān)知識進(jìn)行進(jìn)一步的鞏固和學(xué)習(xí)。通過分析塑料分型面、澆口位置，推件板推出機(jī)構(gòu)等一系列問題，對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并結(jié)合相關(guān)軟件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化模具設(shè)計(jì)。
2 塑件的工藝分析
2.1 塑件材料性能分析 材料：ABS
ABS塑料一般可分為硬質(zhì)與軟質(zhì)兩大類。硬制品中可不加增塑劑，有時(shí)加入沖擊改性劑以改善其韌性，軟制品需加入大量增塑劑。兩者均加著色劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑等塑料助劑。 結(jié)合本次研究的塑件，應(yīng)選用硬質(zhì)ABS（ABS）。由于塑件是大批量生產(chǎn)，塑件結(jié)構(gòu)帶有側(cè)抽芯，所以選擇注射成型。
ABS的工藝特性
（1）沒有明顯的熔點(diǎn)，60℃以上會變軟，100~150℃呈黏彈態(tài)，150℃以上呈黏流態(tài)，ABS混合料的分解溫度很少超過200℃。
（2）熱穩(wěn)定性差，無論是時(shí)間還是溫度，都能導(dǎo)致ABS的分解，所以要嚴(yán)格控制成型溫度和物料在料筒中的停留時(shí)間。
（3）在ABS中，盡管加入了添加劑，但其流動(dòng)性仍然較差，因此，在極短的時(shí)間內(nèi)要使熔料充滿模腔是困難的，因此，要用較高的注射壓力和較低的注射速率。
（4）由于加工過程中不可避免地要產(chǎn)生分解，放出HCl氣體，因此，做好設(shè)備的防腐工作。
（5）制品的脆性大。
（6）ABS在加工時(shí)熔化溫度是一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)，如果此參數(shù)不當(dāng)將導(dǎo)致材料分解的問題。
（7）ABS的流動(dòng)特性相當(dāng)差，其工藝范圍很窄，特別是大分子量的ABS材料更難以加工（這種材料通常要加入潤滑劑改善流動(dòng)特性），因此通常使用的都是小分子量的ABS材料。
（8）ABS的收縮率相當(dāng)?shù)?，一般?.2~0.6% 。
（9）在成型時(shí)溫度過高易分解出氯氣，氯氣與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成鹽酸，易腐蝕模具型腔表面。
2.2 塑件結(jié)構(gòu)特征及用途分析
該塑件為刮胡刀片盒子，塑件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，起到固定和連接的作用，所以要求材料耐強(qiáng)度性要好。該塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，塑件屬于大批量生產(chǎn)，要求模具壽命在10萬件以上。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，塑件要有良好的耐強(qiáng)度要求，制品重要尺寸精度為塑件4級，外露表面粗糙度為Ra0.8，要求表面干凈清晰，無飛邊，無明顯收縮痕跡。
圖 2-1 塑件圖
2.3 綜合分析塑件結(jié)構(gòu)
由于零件的材料為ABS，綜合ABS的特點(diǎn)、用途，該塑件基本符合要求，但在設(shè)計(jì)中還存在很大的問題，比如塑件表面要求高強(qiáng)度，所以澆口開在塑件側(cè)面，屬于側(cè)澆口，用頂桿頂出塑件。塑件壁厚一般，在布置冷卻水道的時(shí)候要考慮好塑件的質(zhì)量問題，以免產(chǎn)生起泡、溶接痕點(diǎn)等缺陷。另外，塑件的側(cè)抽多，且深度較大，分模力較大，需要考慮。
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 確定型腔數(shù)目以及排列形式
一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。
分析該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，擬定為一模兩腔的模具形式，型腔分布如圖3-1所示。
圖 3-1 型腔分布
3.2 確定分型面
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)特性及塑料的脫模。
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
（1）保持塑件外觀整潔。
（2）分型面應(yīng)有利于排氣。
（3）應(yīng)考慮開模時(shí)對塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求。
（5）分型面應(yīng)該簡單實(shí)用并容易加工。
（6）分型面應(yīng)與注射機(jī)的參數(shù)相適應(yīng)。
（7）嵌件和型芯應(yīng)安裝方便。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。
根據(jù)澆注系統(tǒng)以及上述原則，考慮到模具有斜抽部分，所以采用單分型面分型，如下圖3-2所示。
圖3-2 模具的分型面
3.3 確定澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.3.1 確定最佳澆口形式及澆口位置、數(shù)量
因?yàn)锳BS在升溫的同時(shí)粘度也隨之增高，容易發(fā)生縮孔現(xiàn)象，所以澆口不宜太小，太小不利于注射成型；但澆口也不能過于大，過大的話會影響塑件外觀質(zhì)量。該零件形狀復(fù)雜程度一般，根據(jù)塑件表面可以看出，塑件采用側(cè)澆口，這樣可以降低溶體的表觀粘度，增加澆注系統(tǒng)的平衡。澆口處在零件旁邊，一模兩腔，分流道為平衡分布。
3.3.2 流道布置
主流道設(shè)計(jì)：主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常設(shè)計(jì)在模具的澆口套中。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角α為2°～6°，設(shè)計(jì)該零件時(shí)采用5°，流道的表面粗糙度Ra≤0.8μm。
分流道設(shè)計(jì)：分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。
分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡地分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道。流道的設(shè)計(jì)原本應(yīng)該是以最短的距離來設(shè)計(jì)，即水平直線來設(shè)計(jì)本模具的流道。但本模具型芯上的螺紋成型部分阻礙了這種設(shè)計(jì)方案，由于分流道要平衡分布，所以采用S形設(shè)計(jì)，流道分布如圖3-4所示。
圖3-4 流道分布
澆口套的設(shè)計(jì)：澆口套一般采用碳素工具鋼（如T8A、T10A等）材料制造，熱處理淬火硬度53～57HRC?？紤]到模具的生產(chǎn)成本，采用的形式為澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件的形式，以臺階的形式固定在定模座板上。具體見裝配圖。
3.4 確定推出機(jī)構(gòu)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凸?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件。完成這一推出后，塑件才脫離模具完成所謂的脫模。
3.4.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個(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。在設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則。
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)；
（2）保證塑件不因推出而變形損壞；
（3）結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠；
（4）保證良好的塑件外觀；
（5）合模時(shí)準(zhǔn)確復(fù)位。
3.4.2 塑件推出的基本方式
（1）推桿推出
推桿推出是一種基本的，也是一種常用的塑件推出方式。常用的推桿形式有圓形，矩形，階梯型等。
（2）推件板推出
對于輪廓封閉且周長較長的塑件，采用推件板推出。
（3）對于大型深腔塑件，經(jīng)常采用或輔助氣壓推出方式。
本套模具的推出機(jī)構(gòu)較為簡單，全部采用推桿推出，每個(gè)塑件由4根圓形推桿推出，實(shí)現(xiàn)脫模。
3.5 確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
零件為大批量生產(chǎn)，且零件材料為ABS，相對與其他材料的塑料零件其零件精度一般，又考慮便于設(shè)計(jì)制造及維修方便，所以選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)：
（1）向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣部位，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)套后變形。
（2）本套模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱對稱布置。
（3）本套模具導(dǎo)柱安裝的支撐板和模架上，導(dǎo)套安裝在上、下模板和推桿固定板、推件板上。
（4）在合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免型芯先進(jìn)入型腔，損壞模具。
（5）動(dòng)定模板采用合并加工，可確保同軸度要求。
3.6 確定溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
3.6.1加熱系統(tǒng)
由于本套模具的模溫要求在70℃以下，又是小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置。
3.6.2冷卻系統(tǒng)
一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑料從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。此零件材料為ABS是熱塑性材料，在注射成型后需要通過冷卻系統(tǒng)使塑料冷卻下來，以獲得滿足設(shè)計(jì)要求的零件。所以在此副模具上應(yīng)開設(shè)冷卻水道，所以采用水冷的冷卻裝置,還有模具結(jié)構(gòu)有點(diǎn)特殊，冷卻水道開在兩塊鑲件上，在水管里面放置一塊鐵片，讓水流可以順利流通循環(huán)，但在鑲件與板接觸處要用密封圈做好密封工作。根據(jù)塑件分析，冷卻水道的直徑應(yīng)該為8～10mm。但由于可以打冷卻水道位置的范圍小，需適當(dāng)減小水道直直徑，故取上鑲件水道直徑為6mm，下鑲件水道直徑為6mm，方便加工和清理。
（1）冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水的較多。因?yàn)樗臒崛萘看?，傳遞系數(shù)大，成本低。本套模具用水冷卻，即在模具型腔內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。
（2）冷卻系統(tǒng)的簡略計(jì)算
如果忽略模具因空氣對流，熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的計(jì)算。
① 塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q
查表得ABS單位質(zhì)量放出的熱量=350kj/kg
Q=W=152**350*6*=3192kj
式中W——單位時(shí)間（每分鐘）注入模具中的塑料質(zhì)量kg/min
② 冷卻水的體積流量
式中——冷卻水的密度
——冷卻水的比熱容
——冷卻水出口水溫25℃
——冷卻水進(jìn)口水溫20℃
3.7 確定排氣系統(tǒng)
型腔內(nèi)氣體的來源，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。一般來說，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，事先較難估計(jì)發(fā)生氣阻的準(zhǔn)確位置。所以，往往需要通過試模來確定其位置，然后再開排氣槽。排氣的方式有開設(shè)排氣槽和利用模具零件配合間隙排氣。
開設(shè)排氣槽通常要遵循的原則是：
（1）排氣槽最好開設(shè)在分型面上，因?yàn)榉中兔嫔弦蚺艢獠鄱a(chǎn)生的飛邊，易隨塑件脫出。
（2）排氣槽的排氣口不能正對操作人員，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故。
（3）排氣槽最好開設(shè)在靠近嵌件和塑件最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕，宜排出氣體，并排出部分冷料。
（4）排氣槽的寬度可取1.5~1.6mm,其深度以不大于所用塑料的溢邊值為限，通常為0.02~0.04mm。
本塑件的排氣槽開設(shè)在分型面上，因?yàn)榉中兔嫔弦蚺艢獠鄱a(chǎn)生的飛邊，容易隨塑件脫出。采用間隙排氣的方法，利用了分型面及零件的配合間隙排氣。
3.8 確定模具支撐零件結(jié)構(gòu)
該副模具的支撐零件和其他一般的塑料模具的支撐零件基本相同，查閱《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》P359 表2-87，模具支撐零件包括：定模板、動(dòng)模板、固定板、支承板、動(dòng)定模座板、推桿固定板、推板等，其具體結(jié)構(gòu)、尺寸、表面粗糙度及形位精度要求見模具裝配圖和各零件圖。
4 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
4.1 初選設(shè)備
4.1.1 計(jì)算塑件體積和重量
由PROE軟件分析所得塑件的體積V=15.75cm3，材料為硬質(zhì)ABS，密度約為1.05g/cm3，所以計(jì)算得出塑件質(zhì)量約為16.54g
4.1.2 根據(jù)容量初選注射機(jī)
（1）注射量的計(jì)算
通過計(jì)算分析,塑件質(zhì)量m1=16.54,塑件體積V=15.75cm3
從上述分析中確定為一模兩腔,所以注射量為：
m=1.05×2×15.75g=33.08g
4.1.3 根據(jù)容量初選注射機(jī)
除了模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時(shí)需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密節(jié)相關(guān)，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行較核，并通過較核來設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)型號。通過查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P81表5.1，選用SZY-300注射機(jī)。
4.1.4注射機(jī)主要參數(shù)
注射機(jī)主要參數(shù)如下：
螺桿（柱塞）直徑 ?60 mm
注射容量 320 cm3
注射壓力 77.5 MPa
鎖模力 1500 KN
模具最大厚度 355 mm
模具最小厚度 285 mm
噴嘴球半徑 12 mm
噴嘴孔直徑 4 mm
定位孔直徑 55 mm
4.1.5 校核注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)
（1）注射量校核
nm1+m2 ≤ 0.8m
2×15.75+11≤0.8×320 注射量足夠
式中：m1——個(gè)制品的質(zhì)量（g）；
m2——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量（g），
m——注射機(jī)允許最大注射量。
4.2 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)
4.2.1 主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊差得SZY-300型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔徑：
噴嘴前端球面半徑：
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
取主流道球面半徑R=13mm；取主流道的小端直徑d=4.5mm。
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為，流道的表面粗糙度。澆口套一般采用碳素工具箱（如 T8A,T10A等）材料制造，熱處理淬火硬度。
4.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算分流道尺寸
分流道截面形狀及尺寸應(yīng)根據(jù)塑料制件結(jié)構(gòu)、大小和壁厚，所用塑料的工藝性能、成型工藝條件及分流道長度等因素來確定。在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。塑件采用半圓形截面流道。
4.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算澆口尺寸
考慮到這副模具為中小型塑料模具，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為一模四腔，澆口設(shè)計(jì)為側(cè)澆口，開設(shè)在分型面上，平行于分型面，這類澆口一般采用一次分型，一般根據(jù)塑件的形狀特征適當(dāng)?shù)剡x擇進(jìn)料位置。澆口具體位置及分布情況見裝配圖，澆口形狀及尺寸查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P104 圖6.20。具體尺寸與形狀見裝配圖。
4.3 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)
4.3.1 推桿推出機(jī)構(gòu)
由于塑件與型芯的接觸面為主要為一個(gè)平面，為避免推出零件變形和保證零件表面光潔和平整，并結(jié)合其分型特點(diǎn)，擬采用推桿推出機(jī)構(gòu)，推桿的數(shù)量為四根，均勻的分布在四個(gè)角落的位置。復(fù)位機(jī)構(gòu)選用復(fù)位桿和彈簧復(fù)位。
4.3.2 確定推桿位置、形狀、尺寸及數(shù)量
從模具整體結(jié)構(gòu)可以看出，推桿推出機(jī)構(gòu)作用于塑件，為了有足夠的推出力，并使推出塑件時(shí)候受力均勻，保證制品不變形，所以根據(jù)塑件形狀及模具特點(diǎn)，推出位置應(yīng)在塑件內(nèi)平面上，對稱分布在塑件上端面一個(gè)用于按的地方，每腔采用4根直徑為2.5mm的推桿，推桿具體位置及布置看裝配圖。
4.3.3 推桿安裝、固定及配合
推桿通過頭部階梯固定在推桿固定板與推板之間，推桿與型芯之間的配合為H7/m6。
4.3.4 推出機(jī)構(gòu)復(fù)位方式的確定
模具在合模前，利用復(fù)位桿和彈簧復(fù)位。詳細(xì)見裝配圖。
4.4 動(dòng)、定模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模的正確定位和導(dǎo)向，所以選用普通的導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
1、導(dǎo)柱
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
2、 導(dǎo)套
導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
（1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。
（2）導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6-8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
（3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5-2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
（4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。結(jié)合一次分型模具的特點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱GB/T4169.4-1984，導(dǎo)套采用GB/T4169.2-1984。
4.5 成型零件工作尺寸的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞。也可能因剛度不足而產(chǎn)生翹曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型的模具型腔。
模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。結(jié)合本套模具，成型零件有型芯、型腔、側(cè)抽芯1和側(cè)抽芯2。其形狀如圖4-1所示。其部分尺寸計(jì)算如表4-2所示。
圖4-1 成型零件
4.6 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)根據(jù)動(dòng)力來源不同可分手動(dòng)，液壓或氣動(dòng)以及機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)三大類，根據(jù)本套模具選擇機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)是利用是利用注射機(jī)的開合模動(dòng)作，通過驅(qū)動(dòng)零件驅(qū)動(dòng)滑塊在稻花槽內(nèi)作側(cè)向往復(fù)動(dòng)作，具體形式為斜頂側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
4.6.1 抽芯距與抽拔力的計(jì)算
因?yàn)槌樾揪嗟扔趥?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)，如成型形狀為正方形的線圈骨架，設(shè)計(jì)的抽芯距不能等于線圈骨架凹摸深度。
抽芯距為：S側(cè)=S1+(2～3)mm，則S側(cè)1=4.8-5mm，S側(cè)2=4.8-5mm，
式中：側(cè)——抽芯距；
——抽芯的極限尺寸（此為塑件最大的外形尺寸）。
由文獻(xiàn)[2]P177得計(jì)算公式如下：
式中：——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長；
——側(cè)型芯成型部分的高度；
——塑件對側(cè)型芯的包緊力，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件脫模時(shí)取；
——塑料在熱狀態(tài)時(shí)對鋼的摩擦系數(shù)；
——側(cè)型芯的脫模斜度。
可查得，，h側(cè)1=25mm，h側(cè)2=25mm，，L側(cè)1=160mm，L側(cè)2=79mm，代入求得
F側(cè)1=160×25×80×（0.25cos0.58°-sin0.58°）=7.67kN
F側(cè)2=79×25×80×（0.25cos0.58°-sin0.58°）=3.79kN
4.6.2 斜頂設(shè)計(jì)
斜頂結(jié)構(gòu)形式如圖4-13所示，材料一般采用T8、T10。也可用20鋼以滲碳處理，要求硬度55~60HRC。斜頂與模板固定孔間的配合采用H7/m6，與滑塊導(dǎo)滑孔的采用H11/b11的間隙配合，或采用0.5~1mm的雙邊間隙值；當(dāng)要求滑塊導(dǎo)滑孔間的采用H11/b11的間隙配合，或采用0.5~1mm的雙邊間隙值；當(dāng)要求滑塊運(yùn)動(dòng)滯后于開模運(yùn)動(dòng)時(shí)，可采用2~3mm的雙邊間隙值。
圖4-3 斜頂?shù)男螤?
斜頂安裝傾角的取值，當(dāng)側(cè)抽拔方向垂直于開模方向時(shí)，12°≤ α ≤30°。
此處設(shè)計(jì)側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開模方向垂直，
圖4-3 模架
推板與推桿固定板采用4個(gè)內(nèi)六角螺釘緊固連接，材料為45鋼。
5 注塑機(jī)的校核
5.1 注射容量的校核
式中 —注射機(jī)額定注射量（克），查《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》P285 表2-33，得G機(jī)=320g；
—塑料制品重量（克）；
—澆注系統(tǒng)重量（克）。
塑料制品的重量和澆注系統(tǒng)的重量計(jì)算
式中 V—制品或澆注系統(tǒng)體積（cm3）；
r—塑料的比重，查《塑料成型工藝與模具制造》P26，得r=1.15-2.00g/cm3
所以注射容量滿足要求。
5.2 鎖模力校核及注射壓力校核
鎖模力校核：
（0.75～0.9）
式中 —注射機(jī)的額定鎖模力（kN）；取1500kN
—制品成型力（kN）；
—塑料進(jìn)入型腔的單位平均壓力，一般取（2000～4000）×104 N/m2
—制品在分型面上（包括澆注系統(tǒng)）的投影面積（m2）。
=（2000～4000）×104 ×0.0068=141.4～282.8kN
所以（0.75～0.9）≥，鎖模力符合要求。
5.3 成型面積的校核計(jì)算
式中 —注射機(jī)額定最大成型面積，查得800cm2
—模具成型面積
由上式可以計(jì)算出：
所以 ，所以成型面積足夠。
5.4 注射壓力的校核計(jì)算
式中 —注射機(jī)額定最大注射壓力，查；
—模具成型時(shí)需要的注射壓力，查得
所以，注射壓力符合要求。
5.5 模高的校核
模具厚度H必須滿足Hmin
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