洗衣機(jī)波輪注塑模設(shè)計【一模兩腔】【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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UG NX 6.0中文版模具設(shè)計基礎(chǔ)入門與范例精通[M].北京：科學(xué)出版社，2009 [2] 劉建超.模具CAD/CAM[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [3] 李發(fā)致.模具先進(jìn)制造技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [4] 郁文娟.塑料產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [5] 李昆.基于Moldflow的汽車水箱蓋注射成型工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].模具工業(yè),2012.(10):24-27 [6] CARVILL, J. . Mechanical Engineer's Data Handbook Mechanical_Engineers _Data _Handbook[M]，2002 五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件 所需主要儀器設(shè)備及條件如下： 1、計算機(jī)一臺 2、CAD設(shè)計軟件（UG或Solidworks） 任務(wù)下達(dá)時間： 2013年12月17日 畢業(yè)設(shè)計開始與完成時間： 2013年12月17日至 2014年05 月26日 組織實施單位：桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 教研室主任意見： 簽字： 2013年12月14日 院領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 簽字： 2013 年12月16日 編號： 　畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： 洗衣機(jī)波輪注塑模具 設(shè)計 學(xué)　　院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位： 姓 名： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2014年1月10日 1．本課題的研究內(nèi)容、重點及難點 本次畢業(yè)設(shè)計課題為洗衣機(jī)波輪注射模具設(shè)計。近年來，我國模具工業(yè)有了很大的發(fā)展，模具與生活越來越貼近，給我們的生活帶來了很打的方便。在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展的速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。波輪廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)中，隨著人們生活水平的提高，洗衣機(jī)的需求也隨之增多，模具的使用就是降低波輪的生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率。此次設(shè)計中有許多地方需要仔細(xì)研究，其主要內(nèi)容如下： 1、 查閱資料。結(jié)合本次課題查閱相關(guān)資料； 2、 撰寫開題報告； 3、通過對產(chǎn)品的性能分析，完成相關(guān)的模具結(jié)構(gòu)與零件設(shè)計； 4、設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)要求完整、合理； 5、合理選擇尺寸、公差、表面粗糙度和制件材料，繪制的產(chǎn)品圖樣完整； 6、認(rèn)真分析制件圖，確定模具型腔、模具結(jié)構(gòu)、分型面和進(jìn)料口形式，計算含 收縮率的相關(guān)尺寸和模具的強度和剛度； 7、 翻譯專業(yè)外語文獻(xiàn)。 8、 撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書； 9、 繪制模具裝配圖和零件圖； 畢業(yè)設(shè)計的重點： 1、脫模推出機(jī)構(gòu)和側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計； 2、塑件的結(jié)構(gòu)及工藝分析； 3、材料選擇及相關(guān)參數(shù)的計算； 4、模具型腔數(shù)的確定，模具結(jié)構(gòu)、分型面和進(jìn)料口形式的選擇； 5、繪制模具總裝圖、零件圖及尺寸標(biāo)注。 本課題的難點是注射模具的設(shè)計以及加工工藝設(shè)計。 2． 準(zhǔn)備情況（已查閱的參考文獻(xiàn)或進(jìn)行的調(diào)研） 21世紀(jì)，塑料工業(yè)以前所謂有的速度高速發(fā)展，在各個領(lǐng)域乃至國名經(jīng)濟(jì)中 已擁有舉足輕重的地位。 目前，我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求。在2010年，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占的比例已上升到50%左右，未來幾年中，所料模具還將保持高速度發(fā)展。模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的重要裝備，采用模具生產(chǎn)制品及零件，具有生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料，陳本低廉，保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要手段和主要發(fā)展方向。 注塑成型所用的模具即為注塑模（也稱為注射模），注塑成型的原理（以螺桿式注射機(jī)為例）。首先將顆?；蚍蹱畹乃芰霞尤肓隙?，然后輸送到側(cè)裝有電加熱的料筒中塑化。螺桿在料筒前端原地轉(zhuǎn)動，使被加熱預(yù)塑的塑料在螺桿的轉(zhuǎn)動作用下通過螺旋槽輸送至料筒前端的噴嘴附近。螺桿的轉(zhuǎn)動使塑料進(jìn)一步化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進(jìn)一步提高并得以均勻化。當(dāng)料筒前端堆積的體對螺桿產(chǎn)生一定的壓力時（稱為螺桿的背壓），螺桿將轉(zhuǎn)動后退，直至整好的行程開關(guān)接觸，從而使螺母與螺桿鎖緊。具有模具一次注射量的塑料預(yù)塑和儲過程結(jié)束。 這時，馬達(dá)帶動氣缸前進(jìn)，與液壓缸活塞相連接的螺桿以一定的速度和壓力將熔料通過料筒前端的噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中。熔體通過噴嘴注入閉合模具腔后，必須經(jīng)過一定時間的保壓，熔融塑料才能冷卻固化，保持模具型腔所賦予形狀和尺寸。當(dāng)合模機(jī)構(gòu)打開時，在推出機(jī)構(gòu)的作用下，即可頂出注塑成型的塑料制品。 參考查閱的文獻(xiàn)資料 [1] 李學(xué)峰.塑料模設(shè)計及制造[M]..北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001 [2] 翁其金.塑料模塑成型技術(shù). [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社。2002.. [3] 錢泉森.塑料成型工藝及模具設(shè)計. [M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2004 [4] 《塑料模設(shè)計手冊》編著組.塑料設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002 [5] 陳劍鶴.模具設(shè)計基礎(chǔ). [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [6] 王文廣等.塑料注塑模具設(shè)計技巧與實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [7] 章飛.型腔模具設(shè)計與制造。[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [8] 譚雪松，林曉新，溫利編。新編塑料模設(shè)計手冊。北京：人民郵電出版社，2007.1 [9] 朱光.塑料注塑模中小型模架及其技術(shù)條件[M]。北京：清華大學(xué)出版社，2003,1 [10] 2006HERBERTW.YANKEEMANUFACTURINGPROCESSES Prentice-Hall,Inc. 3、實施方案、進(jìn)度實施計劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料 一、2013年12月17日至2013年12月30日，理解消化畢設(shè)任務(wù)書要求并收集、分析、消化資料文獻(xiàn)，根據(jù)畢設(shè)內(nèi)容完成并交開題報告； 二、2013年1月6日至2014年1月13日，開展調(diào)研，了解塑件結(jié)構(gòu)，對原材料進(jìn)行分析，考慮塑件的成型工藝性、模具的總體結(jié)構(gòu)的形式，并完成部分英文摘要翻譯。 三、2014年3月4日至2013年3月31日，查閱資料，熟悉注射模的結(jié)構(gòu)及有關(guān)計算，擬定模具的方案設(shè)計、總體設(shè)計及主要零件設(shè)計，擬定成型工藝過程，查閱有關(guān)手冊確定適宜的工藝參數(shù)，注射機(jī)的選擇及確定注射設(shè)備及型號規(guī)格； 四、2014年4月1日至2014年4月21日，完成設(shè)計計算任務(wù)，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和完成總裝配圖及零件圖的設(shè)計； 五、2014年4月22日至2014年5月5日，完成設(shè)計，圖紙繪制任務(wù)，工藝規(guī)程說明書的編寫； 六、2014年5月6日至2014年5月20日，完善設(shè)計并完成論文的撰寫； 七、2014年5月20日至2014年5月26日，修改并打印畢業(yè)論文及整理相關(guān)資料，交指導(dǎo)老師評閱，準(zhǔn)備論文答辯。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 開題小組意見 開題小組成員簽字： 年 月 日 院系審核意見 院系主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日 6 編號： 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 洗衣機(jī)波輪注塑模具 設(shè)計 學(xué)　　院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位： 桂林電子科技大學(xué) 姓 名： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2014年5月26日 摘 要 本文是關(guān)于洗衣機(jī)波輪的注塑模具設(shè)計。通過生活實例和參考相關(guān)的資料確定波輪的尺寸參數(shù)，利用三維軟件進(jìn)行三維建模設(shè)計出波輪塑件，再對波輪塑件拔模分析獲得分型面，生成型芯和凹模，最后是根據(jù)型芯和凹模選擇模架。闡述了模具型芯、凹模、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計，注射機(jī)的選擇，選用標(biāo)準(zhǔn)零件和設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)零件。論證了如何運用計算機(jī)輔助軟件（Solidworks和CAD）進(jìn)行塑件和模具的設(shè)計，通過掌握塑料產(chǎn)品設(shè)計、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、注塑模具設(shè)計、塑料產(chǎn)品成型工藝、工程力學(xué)、工程制圖等相關(guān)知識及計算機(jī)輔助設(shè)計的技能。最后論文對如何利用計算機(jī)輔助軟件進(jìn)行模具設(shè)計、裝配、仿真和分析作出了詳細(xì)的介紹。 關(guān)鍵詞：洗衣機(jī)波輪；注塑模；計算機(jī)輔助軟件。 Abstract This article is about the injection mold design washing machine impeller. Size of impeller parameters determined by real-life examples and reference information related to the use of three-dimensional design software for three-dimensional modeling Washing plastic parts, plastic parts and then the impeller draft analysis obtained parting surface, producing core and die, the last is based on the core mold and die choice. Select elaborated mold core, die, gating system, cooling system, designed to release agencies injection machine, the choice of standard parts and design of non-standard parts. Demonstrates how to use computer-aided software (Solidworks and CAD )performed plastic parts and mold design, computer-aided by mastering the knowledge and plastic product design, mechanical design, mold design, plastic molding, engineering mechanics, engineering drawing, etc. design skills. Finally the paper on how to use computer-aided software for mold design, assembly, simulation and analysis made ??in detail. Key words: washing machine impeller; injection mold; computer aided software.目 錄 引言 1 1 材料的選擇及其工藝分析 3 1.1 ABS的簡介 5 1.1.1組成結(jié)構(gòu) 5 1.1.2主要特性 5 1.1.3物料性能 6 1.1.4成型性能 6 2 注射機(jī)的選擇 7 2.1 塑件的質(zhì)量屬性 7 2.2 注射機(jī)的確定 7 2.2.1最大注射量 7 2.2.2型腔數(shù)目 7 2.2.3鎖模力 8 2.2.4注射機(jī)選定 8 2.2.5鎖模力的校核 10 2.2.6最大注射量校核 10 2.2.7模具厚度校核 11 2.2.8開模行程校核 11 3 波輪模具設(shè)計 12 3.1 型腔分布 12 3.2 分型面設(shè)計 12 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 13 3.3.1澆口套設(shè)計 14 3.3.2定位圈設(shè)計 14 3.3.3分流道設(shè)計 15 3.3.4澆口設(shè)計 16 3.3.5澆注系統(tǒng)的平衡 17 3.4 排氣的設(shè)計 17 4 成型零件設(shè)計 18 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 4.1.1凹模設(shè)計 18 4.2 型芯設(shè)計 18 4.3 成型零件工作尺寸計算 19 4.3.1型腔徑向尺寸的計算 19 4.3.2型腔深度尺寸與型芯高度尺寸的計算 20 4.4 脫模機(jī)構(gòu)零件的計算 20 4.4.1脫模力的計算 20 4.4.2頂桿直徑計算 21 4.4.3推桿的位置和布局 22 4.4.4復(fù)位彈簧 22 4.5 模板的選擇 24 4.5.1墊塊,推板尺寸的確定 25 4.5.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 26 4.5.3導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇 26 4.6 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 29 4.6.1成型周期 30 4.6.2冷卻計算 30 4.7 塑料模具的材料及熱處理 31 4.7.1塑料模具的材料應(yīng)該具有的性能條件 32 4.7.2模具材料與熱處理列表 32 5 利用軟件進(jìn)行模具的裝配與仿真 34 5.1 裝配過程 34 5.2 裝配體仿真 36 6 模具的裝配 37 6.1 模具的裝配順序 37 6.2 開模過程分析 37 7 總結(jié) 38 謝辭 39 參考文獻(xiàn) 40 IV 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第41頁 共40頁 引言 對塑料產(chǎn)品發(fā)展前景的認(rèn)識 隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對塑料產(chǎn)品的要求日益增高，不僅要求達(dá)到預(yù)期的效果，而且要有美觀大方的外表。設(shè)計和制造者都應(yīng)以人為本，創(chuàng)造了人類的視聽夢想。 塑料產(chǎn)品的原材料主要來自于塑料，也就是說大部份的塑件都是以注塑模的制造。因此，注塑模在塑料工業(yè)中顯得相當(dāng)重要。 由于塑料產(chǎn)品應(yīng)用前景可觀，更新?lián)Q代比較快，也就要求注塑模技術(shù)也應(yīng)跟上時代發(fā)展的步伐。 塑料產(chǎn)品的使用現(xiàn)狀 現(xiàn)今社會中，塑料制品已經(jīng)隨處可見。比如：照相機(jī)、辦公機(jī)器、汽車、儀器儀表、電話機(jī)、電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向著塑料方向發(fā)展。近年來由于工程塑料制件的強度和剛度等都有了很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍也在不斷擴(kuò)大。今后隨著微型電子計算機(jī)的普及和汽車的輕型化，塑料制件的使用范圍將會越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋所有國民經(jīng)濟(jì)部門，特別是在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占據(jù)重要的地位。 模具的工業(yè)地位 模具的定義是利用模具特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的裝置。各種材料加工工業(yè)中廣泛使用著各種模具。按照制品選用的原材料不同，成型的方法不同，一般將模具分為塑料模具、金屬沖壓模具、橡膠模具、玻璃模具等。 模具能實現(xiàn)的全面要求是：生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。從模具使用的角度：效率高、自動化操作簡便；從模具制造的角度：結(jié)構(gòu)合理、制造簡單容易、成本低廉。 模具的質(zhì)量影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、澆注口、排氣槽位置和脫模方式等都對制件的機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋、尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能等有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具的結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響非常大。在塑料制品大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取下制件過程中的手工操作，因此常采用自動開合模自動頂出機(jī)構(gòu)，在全自動生產(chǎn)過程中，還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也是有影響的。當(dāng)生產(chǎn)批量不大時，模具制造的費用在制件上的成本占有很大的比例，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理又簡單的模具，以降低成本。 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具、合理的加工工藝是模具工業(yè)中必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具上才有可能被充分發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因而模具不斷地向前發(fā)展。 模具的發(fā)展趨勢 近幾年來，模具工業(yè)的增長十分迅速。大型、微型、高效率、自動化、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具的設(shè)計和制造角度上來看，模具的發(fā)展趨勢可以分為以下幾個方向： 理論研究加深 在模具設(shè)計中，工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計已經(jīng)有經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。 大型、小型、高精度及高壽命 由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、小型、精密及高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。 革新制造模具工藝 在制造模具工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上的改進(jìn)很大，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。 標(biāo)準(zhǔn)化 開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了模具的生產(chǎn)效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。 1 材料的選擇及其工藝分析 制件圖紙及其工藝參數(shù)要求： 首先，洗衣機(jī)波輪需要抗腐蝕，環(huán)保衛(wèi)生，耐磨性好，使用壽命長的特點。下面我們來看看本次設(shè)計的波輪結(jié)構(gòu)圖，如圖1-1，1-2，1-3，1-4所示： 圖1-1 波輪圖紙 圖1-2 波輪正面 圖1-3 波輪側(cè)面 圖1-4 波輪背面 技術(shù)要求： （1） 塑件不可以有裂紋和變形缺陷； （2） 塑件需要有耐腐蝕性； （3） 脫模斜度3o； （4） 塑件厚度要求均勻為3毫米； （5） 塑件表面要求光滑平整。 經(jīng)過分析確定所用材料：ABS 1.1 ABS的簡介 塑料ABS無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱睢Ｃ芏葹?.05~1.18，收縮率為0.4%~0.9%,彈性模量值為2Gpa,泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217~237℃，熱分解溫度>250℃。塑料ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用。塑料ABS的耐磨性優(yōu)良P3表1-3，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和低轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。塑料ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。塑料ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。塑料ABS不受水、無機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 1.1.1組成結(jié)構(gòu) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯組成的三元共聚物。ABS通常為淺黃色或乳白色的粒料非結(jié)晶性樹脂。ABS為使用最廣泛非通用塑料之一。ABS樹脂的結(jié)構(gòu)，有以彈性體為主鏈的接枝共聚物和以堅硬的AS樹脂物主鏈的接枝共聚物；或以橡膠彈性體和堅硬的AS樹脂混合物。這樣，不同的結(jié)構(gòu)就顯示不同的性能，彈性體顯示出橡膠的韌性，堅硬的AS樹脂顯示出剛性，可得到高沖擊型，中沖擊型，通用沖擊型和特殊沖擊型等幾個品種。具體講，隨橡膠成分B的含量（一般為5~30%）增加，樹脂的彈性和抗沖擊性就會增加；但抗拉強度，流動性，耐候性等則下降。樹脂組分AS的含量（一般為70~95%）含量增大，則可提高表面光澤，機(jī)械強度。耐候性。耐熱性。耐腐蝕性，電性能，加工性能等好些，而沖擊強度等則要下降。樹脂組分中A與B的比例分別為30~35%/80~65%。 1.1.2主要特性 塑料ABS樹酯是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PB，PAN，PS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。經(jīng)過實際使用發(fā)現(xiàn)：ABS塑料管材，不耐硫酸腐蝕，遇硫酸就粉碎性破裂。 由于具有三種組成，而賦予了其很好的性能；丙烯腈賦予ABS樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性、耐油性、一定的剛度和硬度；丁二烯使其韌性、沖擊性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介電性能，并呈現(xiàn)良好的加工性。大部分ABS是無毒的，不透水，但略透水蒸氣，吸水率低，室溫浸水一年吸水率不超過1%而物理性能不起變化。ABS樹脂制品表面可以拋光，能得到高度光澤的制品。 ABS具有優(yōu)良的綜合物理和機(jī)械性能，極好的低溫抗沖擊性能。尺寸穩(wěn)定性。電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性、成品加工和機(jī)械加工較好。ABS樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和經(jīng)類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代經(jīng)中。ABS樹脂熱變形溫度低可燃，耐候性較差。熔融溫度在217~237℃，熱分解溫度在250℃以上。如今的市場上改性ABS材料，很多都是摻雜了水口料、再生料。導(dǎo)致客戶成型產(chǎn)品性能不一又不穩(wěn)定。 1.1.3物料性能 （1） 綜合性能較好，沖擊強度較高，化學(xué)穩(wěn)定性，電性能良好； （2） 與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，噴漆處理； （3） 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別； （4） 流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好； （5） 適于制作一般機(jī)械零件，減磨耐磨零件，傳動零件和電訊零件。 1.1.4成型性能 （6） 無定形材料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥80-90度，3小時； （7） 宜取高料溫，高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度)。對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度，對高光澤。耐熱塑件，模溫宜取60-80度； （8） 如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ǎ? （9） 如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進(jìn)行清理，同時模具表面需增加排氣位置； （10） 冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)應(yīng)以粗，短為原則，宜設(shè)冷料穴，澆口宜取大，如：直接澆口，圓盤澆口或扇形澆口等，但應(yīng)防止內(nèi)應(yīng)力增大，必要時可采用調(diào)整式澆口。模具宜加熱，應(yīng)選用耐磨鋼； （11） 料溫對塑件質(zhì)量影響較大，料溫過低會造成缺料，表面無光澤，銀絲紊亂料溫過高易溢邊，出現(xiàn)銀絲暗條，塑件變色起泡； （12） 模溫對塑件質(zhì)量影響很大，模溫低時收縮率，伸長率，抗沖擊強度大，抗彎，抗壓，抗張強度低。模溫超過120度時，塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成型周期長； （13） 成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂，產(chǎn)生應(yīng)力集中，故成型時應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，成型后塑件宜退火處理； （14） 熔融溫度高，粘度高，對剪切作用不敏感，對大于200克的塑件，應(yīng)采用螺桿式注射機(jī)，噴嘴應(yīng)加熱，宜用開暢式延伸式噴嘴，注塑速度中高速。 2 注射機(jī)的選擇 2.1 塑件的質(zhì)量屬性 經(jīng)查資料確定ABS密度：=千克每立方毫米 利用CAD/CAM軟件計算塑件相關(guān)質(zhì)量屬性： 質(zhì)量：m=0.537千克 體積：V=立方毫米 表面積：s=平方毫米 重心g：（毫米） x=0.00172 Y=-0.674 Z=-12.1 慣性主軸和慣性主力矩：（千克*平方毫米） 由重心決定： =（0.973，0.231，0.001） =2782.605 =（-0.231，0.973，0.002） =2782.877 =（-0.000，-0.002，1.000） =5363.509 2.2 注射機(jī)的確定 2.2.1最大注射量 設(shè)計模具時，通常要求注射成型時的總重量應(yīng)該是注射機(jī)的最大注射量的 65%~80%,即： （2-1） 式中： —塑件重量（g）； —注射機(jī)最大注塑量（g）。 推出=1652.31~1342.5g 2.2.2型腔數(shù)目 由于塑件外型和尺寸都較大，形狀比較復(fù)雜，型腔數(shù)目為P213 （2-2） 式中： —型腔數(shù)目； —注射機(jī)的最大注射量（g）； —澆注系統(tǒng)的重量（g）； —制品的重量（g）。 由于未知，但根據(jù)和的數(shù)值可知n一定大于1，且小于3，由于制品的精度高，根據(jù)經(jīng)驗，取n=2。 2.2.3鎖模力 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積： A= n A1 + A2 ==163068 （2-3） 式中： —型腔數(shù)（數(shù)量為2）； A1—單個塑件在分型面上的投影面積； A2—流道凝料在分型面上的投影面積。 所需要的鎖模力： Fm=(n A1 + A2) P型 =An=5707.38kN （2-4） 式中： P型—塑料熔體對型腔的平均壓力（取35MPa）。 2.2.4注射機(jī)選定 表2-1 注射機(jī)型號及參數(shù) 項目 xs-zy 500/350 xs-zy 500/200 xs-zy 1000/450 xs-zy 1000/550 xs-zy 2000/600 xs-zy 3000/630 xs-zy 4000/1000 螺桿直徑/mm 65 65 85 100 110 120 130 注射容量/cm3 500 500 1000 1000 2000 3000 4000 注射重量/g 455 455 910 910 1820 2730 3640 注射壓力/mpa 102 132 118 118 108 113 125 注射速率/(g.s-1) 168 168 303 325 455 718 910 塑化能力/(kg.h-1) 80 110 125 180 195 245 290 注射方式 螺桿式 螺桿式 螺桿式 螺桿式 螺桿式 螺桿式 螺桿式 鎖模力/kn 3500 2000 4500 5500 6000 6300 10000 移模行程／mm 500 500 700 700 750 1120 1100 拉桿間距／mm 540×440 540×440 650×550 650×550 760×700 900×800 1050×950 最大模厚／mm 450 440 700 700 800 960 1000 最小模厚/mm 300 240 300 300 500 400 250 續(xù)表2-1 注射機(jī)型號及參數(shù) 9 合模方式 肘桿 液壓 液壓 液壓 肘桿 液壓 液壓 頂出行程/mm 100 128 190 190 125 200 150 頂出力/kn 58 41 95 95 120 110 160 定位孔徑/mm 180 160 150 225 198 225 300 噴嘴移出量/mm 30 30 30 30 25 30 50 噴嘴球半徑/mm 18 20 18 18 18 18 18 系統(tǒng)壓力/mpa 6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 電動機(jī)功率/kw 29.5 41 64 62.5 103 137 182 加熱功率/kw 14 17 16.5 18 21 40 45.4 外形尺寸(l×w×h)/(m×m×m) 6.5×1.3×2 6×1.5×2 7.7×1.8×2.4 7.4×1.7×24 10.9×1.9×3.5 11×2.9×3.2 14×2.4×2.9 重量/t 12 9 20 25 37 50 65 根據(jù)最大注射量和鎖模力，參照表（2-1）注射機(jī)型號及參數(shù)，初步選定注射型號為XS-ZY_3000P342 螺桿式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 結(jié)構(gòu)形式：臥式 額定注射量/：3000 螺桿直徑/mm：120 注射壓力/MP：113 注射重量/g：2730 注射速率/：718 塑化能力/：245 注射行程/mm：1120 注射方式：螺桿式 鎖模力/kN：6300 拉桿間距/mm：900x800 合模方式：液壓 模具最大厚度/mm：960 模具最小厚度/mm：400 頂出行程/mm：200 頂出力/kN：110 定位孔徑/mm：225 噴嘴移出量/mm：30 噴嘴球半徑/mm：18 系統(tǒng)壓力/：13.6 動定模固定尺寸/mm： 拉桿空間/mm：： 電動機(jī)功率/KW：137 加熱功率/KW：40 機(jī)器外形尺寸/：11x2.9x3.2 重量/t：50 2.2.5鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模力方向產(chǎn)生一個很大的漲型力。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的漲型力，即 （2-5） 式中： F—注塑機(jī)的額定鎖模力，F(xiàn)=6000kN； k —鎖模力安全系數(shù)，一般值取k＝1.1~1.2，現(xiàn)在取1.1； P—型腔的平均壓力，p=35MPa； —塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積,A=163068。 因為=6278.118kN 所以初步定的注塑機(jī)的鎖模力力為6300KN，滿足設(shè)計要求。 2.2.6最大注射量校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于或等于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），一般來說注塑機(jī)的實際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)該滿足： （2-6） 式中： —注塑機(jī)的最大注塑量，3000cm3 ； —塑件的體積，該產(chǎn)品V塑＝526cm3； V澆—澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆＝20cm3。 因此 546cm3 初步選定的注塑機(jī)的注射容積為3000cm3，滿足設(shè)計要求。 2.2.7模具厚度校核 模具的閉合厚度必須滿足下列關(guān)系： （2-7） 式中： —動、定模之間的最小開距，=400mm； —模具閉合的厚度，=513mm； —動、定模之間的最大開距，=960mm。 因此，初步選定的注射機(jī)的模具厚度滿足設(shè)計的模具厚度要求。 2.2.8開模行程校核 雙分型面注射模的開模行程為： （2-8） 式中： —最大開模行程，XS-ZY_3000的注射行程為L=1120mm； —脫模距離，=20mm； —包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件的高度，=60mm； —第一次開模距離，需要保證澆注系統(tǒng)凝料有足夠自由脫落距離，240mm。 將數(shù)據(jù)代入公式得： L=112020+60+（5~10）+240=325~330 故初步選定的注射機(jī)的最大開模行程滿足模具開模設(shè)計的要求。 經(jīng)過一系列校核，該注射機(jī)符合本模具設(shè)計要求。 3 波輪模具設(shè)計 3.1 型腔分布 現(xiàn)在已經(jīng)確定型腔數(shù)為2，其分布如下圖3-1： 圖3-1 型腔分布 3.2 分型面設(shè)計 分型面設(shè)計位置的總體原則是：能保證塑件的質(zhì)量，便于塑件的脫模及簡化模具的結(jié)構(gòu)；分型面受到塑件在模具中的成型的位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，所以在設(shè)計分型面時應(yīng)綜合分析和比較，具體可以從下面幾個選項進(jìn)行選擇。 （1） 分型面應(yīng)選在塑件外形的最大輪廓處； （2） 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊； （3） 保證塑件的精度要求； （4） 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； （5） 便于模具加工制造； （6） 對成型面積的影響； （7） 對排氣效果的影響； （8） 對側(cè)向抽芯的影響； 圖3-2 分型面 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 圖3-3 澆注系統(tǒng) 3.3.1澆口套設(shè)計 澆口套是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，可以看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。其形狀結(jié)構(gòu)如圖（3-4）澆口套結(jié)構(gòu)所示，其設(shè)計要點有以下幾點： 圖3-4 澆口套結(jié)構(gòu) （1）澆口套一般設(shè)計成圓錐形，其錐角可以取1°~6°，流道壁的表面粗糙度取Ra=0.63μm，且在加工時應(yīng)沿道軸向拋光。 （2）澆口套的前端凹坑球面半徑比注射機(jī)的噴嘴球半徑大1~2 mm；球面凹坑深度為3~5mm；澆口套的始端入口直徑d比注射機(jī)的噴嘴孔直徑大0.5~1mm。 （3）澆口套的末端呈圓無須過渡，圓角的半徑r=1~3mm。 （4）澆口套常開設(shè)在可拆卸的澆口套的定位圈上，其材料經(jīng)常使用T10A鋼，熱處理淬火后硬度為53~57HRC。 3.3.2定位圈設(shè)計 定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ120mm，內(nèi)徑Φ40mm。具體的固定形式如圖3-5所示： 圖3-5 定位圈結(jié)構(gòu) 3.3.3分流道設(shè)計 為保證熔融的塑料的流動阻力小，能量損失少，并能夠均勻填充型腔，分流道是脫澆板下的水平流道。為便于加工及凝料脫模，分流道大多情況下都設(shè)置在分型面上，分流道的截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形或者矩形等，工程設(shè)計中經(jīng)常采用梯形截面，其加工工藝性好，而且塑料熔體的熱量散失少，流動阻力小。分流道截面尺寸一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定： （3-1） （3-2） 式中： B—梯形大底邊的寬度（mm）； M—塑件的重量（g）； L—分流道的長度（mm）； H—梯形的高度（mm）。 質(zhì)量為537g，分流道的長度預(yù)計設(shè)計為50mm長，而且有2個型腔，所以 取B為24mm 取H為16mm 根據(jù)實踐經(jīng)驗，我們可以選擇截面直徑為24mm，H=16mm。 梯形小底邊寬度取6mm。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。如下圖3-6所示 圖3-6 分流道截面 分流道長度應(yīng)該要盡可能的短，并且彎折少，以便于注射成型過程中最有效地使用原料和注射機(jī)的能耗，減少壓力和熱量的損失。 由于分流道中的塑料與模具接觸的外層塑料會迅速冷卻，唯有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)比較理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra要求不是很高，一般需要取1.6μm左右就可以了，這樣表面稍稍不光滑，但是有助于塑料熔體的外層冷卻，皮層固定，從而使得與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的冷卻速度差，進(jìn)而保證了熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 3.3.4澆口設(shè)計 澆口亦可稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道P255，除了直接澆口外，它是整個澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。由于制品的外表面不允許有進(jìn)料口的殘留痕跡，所以采用的是點澆口，而且澆口應(yīng)設(shè)在內(nèi)側(cè)。采用多個點澆口均衡地進(jìn)料既能保證塑件局部的結(jié)構(gòu)容易充滿，還能在填充過程中較為均勻，不會產(chǎn)生熔接痕和縮孔。 澆口的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3-7所示： 圖3-7 點澆口 3.3.5澆口位置選擇 在模具設(shè)計過程中，澆口的位置及尺寸要求是比較嚴(yán)格的，初步試模后還需要進(jìn)一步修改澆口的尺寸。無論采用哪一種澆口，其開設(shè)的位置對塑件的成型性能及質(zhì)量的影響都很大，因此合理的選擇澆口的開設(shè)位置是提高生產(chǎn)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口的位置的不同還會影響模具的結(jié)構(gòu)?？傊?，要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口的位置的選擇。 一般要從以下幾項原則考慮： （1） 盡量縮短流動的距離； （2） 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處； （3） 必須盡量減少熔接痕； （4） 應(yīng)該有利于型腔中氣體的排出； （5） 考慮分子的定向影響； （6） 避免產(chǎn)生噴射和蠕動； （7） 澆口處應(yīng)該避免彎曲和受沖擊載荷； （8） 注意澆口對外觀質(zhì)量的影響。 3.3.5澆注系統(tǒng)的平衡 □□對于現(xiàn)在的中小型塑件的注射模具己經(jīng)廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)盡量的保證所有的型腔同時得到均衡的填充和成型。一般在塑件的形狀及模具的結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)該將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等，形狀及截面尺寸相同的形式，不然就需要通過調(diào)節(jié)澆口的尺寸使得各澆口的流量及成型的工藝條件達(dá)到一致，這就是所謂的澆注系統(tǒng)的平衡。很顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度是相等的，形狀及截面尺寸都是相同的。 3.4 排氣的設(shè)計 □□排氣槽的作用主要有兩點：一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁的制品，越是遠(yuǎn)離澆口的部位，排氣槽的開設(shè)就越是重要。另外對于小型件或精密的零件也要重視排氣槽的開設(shè)，因為排氣槽除了能避免制品的表面灼傷和注射量的不足外，還能夠消除制品的各種缺陷，減少模具的污染等作用。那么，模腔的排氣怎樣才算是充分呢？一般的來說，若是以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認(rèn)為模腔內(nèi)的排氣是充分的。 適當(dāng)?shù)亻_設(shè)排氣槽，可以大大地降低注射時間、保壓時間、注射壓力以及鎖模壓力，令塑件成型由困難變得容易，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，降低了機(jī)器的能量消耗。排氣槽的設(shè)計往往需要依靠實踐經(jīng)驗，通過試模與修模再加以完善，我們這個洗衣機(jī)波輪模具是利用模具零部件的配合間隙及分型面實線排氣的。 4 成型零件設(shè)計 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。成型零件在工作時，直接與塑料發(fā)生接觸，塑料熔體的高壓與流料的沖刷，脫模時還與與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有較高的尺寸精度、正確的幾何形狀和較低的表面粗糙度。此外，成型零件還要求有合理的結(jié)構(gòu)，較高的強度、剛度以及較好的耐磨性能。影響塑件尺寸精度的因素很多，概括地說，有塑料材料、塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過程、模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。 在設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求和塑料的特性，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇合適的分型面和澆口位置，確定脫模的方式、排氣位置等，然后再根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，成型零件的工作尺寸計算，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強度和剛度校核。 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1.1凹模設(shè)計 凹模是成型塑件外表面的主要零部件，其結(jié)構(gòu)特點是隨著產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變化。由于塑件形狀比較復(fù)雜，為改善加工性和節(jié)約模具鋼成本，減少熱處理變形，故采用組合式凹模。 圖4-1 凹模 材料采用3Cr2MoP179 4.2 型芯設(shè)計 構(gòu)成產(chǎn)品空間的零件稱為成型零件（即模具整體），成型產(chǎn)品內(nèi)表面的（模具）零件稱為型芯 (Core)，又稱子?；蚝竽?。從產(chǎn)品模具外觀上看，凸起的部份即型芯，下凹的部份為型腔(Cavity)，型芯與型腔是成對出現(xiàn)的，模具的型腔與型芯合模，其形成的空間即為該模具產(chǎn)品形狀。為了節(jié)約貴重的模具鋼材料和便于加工，模板和型芯將采用不同的材料制成,然后連接起來,即采用組合式結(jié)構(gòu)。 圖4-2 型芯 4.3 成型零件工作尺寸計算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應(yīng)塑件的形狀與尺寸。塑料ABS平均收縮率為：S=0.5％，根據(jù)P59，可知制品采用IT4級精度。 4.3.1型腔徑向尺寸的計算 塑件的基本尺寸Ls是最大的尺寸，其公差為負(fù)偏差，如果塑件上原有的公差的標(biāo)注與此不符合，應(yīng)該按照此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差，因此，塑件的平均徑向尺寸為-。模具型腔的基本尺寸Lm是最小的尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為。型腔的平均磨損量為，考慮到平均收縮率，則可以列出下列的等式： （4-1） 省略掉比其他各項小得多的與，則得到模具型腔的徑向尺寸為： (4-2) 由于和都是與有關(guān)的量，所以上述公式的后半部分可以用表示，標(biāo)注制造公差后得： (4-3) 由于、和的關(guān)系隨著塑件的精度等級和尺寸大小的不同而變化，所以式中前的系數(shù)x在塑件尺寸比較大、精度級別比較低時，和可以忽略不計，則x=0.5；，當(dāng)塑件制件尺寸比較小、精度級別比較高的時候，可取/6、可取/3，此時，x=0.75.則上述公式為： (4-4) 塑件孔的徑向基本尺寸為，是最小的尺寸，其公差是正偏差，型芯的基本尺寸是最大尺寸，制造公差是負(fù)偏差。經(jīng)過推導(dǎo)得： (4-5) 4.3.2型腔深度尺寸與型芯高度尺寸的計算 在計算型腔深度尺寸和型芯高度尺寸的時候，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不用考慮磨損量，所以有以下的公式： 型腔深度公式 (4-6) 型芯高度公式 (4-7) 4.4 脫模機(jī)構(gòu)零件的計算 由于塑件表面質(zhì)量要求較高,故考慮采用推板脫模。 4.4.1脫模力的計算 將塑件從包緊的型芯上脫落出來所需要克服的阻力稱為脫模力。脫模力的計算是設(shè)計頂出機(jī)構(gòu)的依據(jù).。 根據(jù)413，圓環(huán)形斷面塑件的脫模力計算公式： 薄壁塑件 時 jjp-- （4-8） 式中： R——型芯平均半徑,，R=160mm； S——制品的壁厚，S=3mm； E——塑料的彈性模量，ABS塑料的彈性模量E=； Q——塑件成型平均收縮率，Q=0.006； l——塑件對型芯的包容長度，l=58mm； f——塑件與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常取f=0.1~0.2； ——模具型芯的脫模斜度，取=。 m 把以上數(shù)據(jù)代入公式，得： F=4174.57kN 4.4.2頂桿直徑計算 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計算： （4-9） 式中： —安全系數(shù)，常用=1.5； L—頂桿長度，L=231mm； F—脫模力，F(xiàn)=4174.57kN； n—頂桿數(shù)目，n=6； E—塑料的彈性模量，ABS塑料的彈性模量E=。 將數(shù)據(jù)帶入公式得： D8mm。 圖4-3 推桿 對頂桿進(jìn)行校核： （4-10） 式中： —頂桿受到的應(yīng)力(MPa)； []—頂桿材料的許用應(yīng)力, 45鋼,[] =180Mpa。 代入數(shù)據(jù)算得： =13.85MPa≤180Mpa 經(jīng)校核知頂桿D=8符合強度要求。 4.4.3推桿的位置和布局 （1） 應(yīng)開設(shè)在脫模阻力比較大的部位，而且均勻布置； （2） 應(yīng)保證塑件被推出時受力的均勻，推出平衡且不變形，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時，則要均勻布置，若是某個部位脫模阻力特別大，則該處應(yīng)該要增加推桿數(shù)目； （3） 推桿應(yīng)盡可能的設(shè)在塑件的厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處，當(dāng)結(jié)構(gòu)特殊的時候，需要設(shè)置在薄壁處時，可以采用盤狀推桿，以增大接觸的面積； （4） 推桿的設(shè)置不應(yīng)影響到凸模的強度與壽命，當(dāng)推桿在端面時，則距型芯側(cè)壁δ10.13mm，當(dāng)推桿設(shè)置在型芯內(nèi)部推在塑件的內(nèi)部時，推桿孔距型芯側(cè)壁δ23mm； （5） 在模內(nèi)排氣困難的部位應(yīng)設(shè)置推桿，以便于利用配合間隙排氣； （6） 若塑件上不允許有推桿痕跡的時候，可在塑件外側(cè)設(shè)置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽內(nèi)的凝料上而帶出塑件。 4.4.4復(fù)位彈簧 用彈性材料制成的零件在外力作用下發(fā)生形變，除去外力后又恢復(fù)原狀。亦作“ 彈簧 ”。改革開放以來，隨著經(jīng)濟(jì)趨于全球化和中國制造業(yè)大國地位的確立，彈簧的配套需求量激增。加上從事彈簧生產(chǎn)投資額不高，技術(shù)門檻較低，投資回收快，從20世紀(jì)80年代開始，彈簧生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量迅速增加。截至2010年底，國內(nèi)從事彈簧制造行業(yè)的規(guī)模以上企業(yè)達(dá)724家，從業(yè)人員超過10萬人，2010年銷售收入超過300億元，利潤總額超過16億元。 彈簧的主要功能： （1）控制機(jī)械的運動，如內(nèi)燃機(jī)中的閥門彈簧、離合器中的控制彈簧等； （2）吸收振動和沖擊能量，如汽車、火車車廂下的緩沖彈簧、聯(lián)軸器中的吸振彈簧等； （3）儲存及輸出能量作為動力，如鐘表彈簧、槍械中的彈簧等； （4）用作測力元件，如測力器、彈簧秤中的彈簧等。彈簧的載荷與變形之比稱為彈簧剛度，剛度越大，則彈簧越硬。 在這次注塑模設(shè)計中，我們采用彈簧作為復(fù)位機(jī)構(gòu)。在模具開模，推桿把塑件（波輪）推出去后，利用彈簧進(jìn)行復(fù)位，完成一次閉模，進(jìn)入下一個注射周期。 4-4 彈簧三維實體 圖4-5 彈簧 4.5 模板的選擇 模板的尺寸是根據(jù)型芯確定的，而型芯的尺寸又是根據(jù)塑件確定的。所以塑件的尺寸決定了模板的尺寸。塑件的尺寸根據(jù)圖1-1可知，根據(jù)塑件的尺寸，進(jìn)行模板尺寸的選擇。 初定尺寸： 定模板： 長L=1200mm 寬B=796mm 高H=126mm 動模板： 長L=1200mm 寬B=796mm 高H=126mm 由上面數(shù)據(jù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)模板： 定模板： 796x1200x126 GB/T 1169.8-1984 動模板： 796x1200x126 GB/T 1169.8-1984 材料： 45鋼 。 圖4-6 參考件 4.5.1墊塊,推板尺寸的確定 參考圖4-6參考件，試確定墊塊，推板的推薦寬度： =630mm =64mm 參考P217，選擇推板和墊塊的厚度： =26mm =126mm 從圖4-6參考件中得知，推桿固定板的尺寸和推板的長度和寬度尺寸相同，厚度是推板的兩倍，所以有推桿固定板： =1200mm =630mm =52mm 表4-1 墊塊，推桿固定板和推板 零件名稱 參考 尺寸 材料 備注 墊塊 [6]P351 表13.2-8 64x1200x126 Q235 GB/T 1169.6-1984 推桿固定板 [6]P352~351表13.2-9 630x1200x52 45鋼 GB/T 1169.6-1984 推板 [6]P352~351 表13.2-9 630x1200x26 45鋼 GB/T 1169.6-1984 4.5.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 模架是設(shè)計制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為了提高模具的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，組 織專業(yè)化和批量化生產(chǎn)，促進(jìn)商業(yè)化，我國于1988年完成了《塑料注射模中小型模架》和《大型模架》兩項國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，并由國家技術(shù)監(jiān)督局審批和發(fā)布實施。 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，可以簡化模具的設(shè)計與制造，一旦某一型號的模架被確定下來，就可以得到已經(jīng)設(shè)計好的零件的詳細(xì)尺寸數(shù)據(jù)，如模板大小，螺釘?shù)拇笮∨c安裝的位置等，而且這些洗衣機(jī)波輪注射模設(shè)計的零部件是可以從市場上買到的，或者可以買來進(jìn)行二次加工就可以使用了，這樣就可以大大的減輕模具的設(shè)計和制造工作。 鑒于本次設(shè)計，本次模架確定為如下圖4-7所示： 圖4-7 模架 4.5.3導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇 （1）導(dǎo)柱 導(dǎo)柱是用于模具中與組件組合使用確保模具以精準(zhǔn)的定位進(jìn)行活動引導(dǎo)模具行程的導(dǎo)向元件。導(dǎo)柱， 英文Guide rod或Guide pin--[機(jī)械模具] --[模具術(shù)語]導(dǎo)柱的材質(zhì)一般選用軸承鋼、熱作模具鋼、易車鐵等，而以軸承鋼SUJ2的使用量較大，使導(dǎo)柱在導(dǎo)向性能上的耐用性與可換性大大加強。導(dǎo)柱與組件組成外導(dǎo)柱組件與內(nèi)導(dǎo)柱組件，具有美麗的金屬光澤。 導(dǎo)柱熱處理：HRC58-62；導(dǎo)柱表面粗糙度：Ra0.8、Ra1.6。 導(dǎo)柱一般是帶肩圓柱形，一般會有油槽，油槽的數(shù)量隨著導(dǎo)柱的程度加長而增加，極限最多的油槽一般是8個。 根據(jù)模架確定導(dǎo)柱的尺寸，本設(shè)計采用的是有肩導(dǎo)柱。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4170-1984，如下圖4-8所示： 圖 4-8 有肩導(dǎo)柱 材料：20鋼。 （2）導(dǎo)套 導(dǎo)套常用作鉆和鏜，一般鉆孔用的叫鉆套，鏜孔用的叫刀桿導(dǎo)套，作用是管住鉆頭或刀桿在切削時不會跑偏，以提高被加工孔的尺寸精度和位置精度。模具中的“導(dǎo)套”也叫“邊釘”，作用就是導(dǎo)向。模具的導(dǎo)向裝置的作用是引導(dǎo)上模與下模以正確位置對合。 最常見的導(dǎo)向裝置就是導(dǎo)柱導(dǎo)套。另外，大型模具可能設(shè)置導(dǎo)板，微型沖?？赡茉O(shè)置導(dǎo)管，與導(dǎo)柱導(dǎo)套作用相同。 材料：20鋼GB699 　　熱處理：滲碳深度0.8~1.2mm 　　硬度：HRC58~62 　　技術(shù)條件：按GB/T12446的規(guī)定 本次模具設(shè)計用到了兩種導(dǎo)套：帶頭導(dǎo)套和直導(dǎo)套 。 如下圖4-9，4-10所示： 圖 4-9 帶頭導(dǎo)套 圖4-10 直導(dǎo)套 4.6 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。模具的冷卻時間一般占到成型周期的2/3以上，由此可見它在生產(chǎn)效率中所占的份量。而冷卻不良常導(dǎo)致塑件產(chǎn)生翹曲變形等質(zhì)量缺陷。因此，注塑模必須要有良好的冷卻系統(tǒng)。為此，冷卻系統(tǒng)CAD將起到極大的作用。 （1）冷卻系統(tǒng)CAD技術(shù)冷卻系統(tǒng)CAD主要包括三大模塊：初始化模塊、水管回路設(shè)計模塊和標(biāo)準(zhǔn)件選擇模塊； （2）冷卻系統(tǒng)初始化設(shè)計。在初始化模塊中， 輸入一定的初始條件，計算冷卻系統(tǒng)水管布置所需參數(shù)。根據(jù)實驗證明，熔體中的熱量有95%為冷卻介質(zhì)所帶走。在系統(tǒng)初始化設(shè)計中，通過冷卻系統(tǒng)公式對各個參數(shù)進(jìn)行計算； （3）冷卻水管回路設(shè)計。在冷卻水管回路設(shè)計模塊中選擇相應(yīng)的水管布置特征加以組合，得到用戶所需的水管布置形式。冷卻水管回路布置是相當(dāng)復(fù)雜的，對型腔和型芯要分別布置， 有時還要布置好幾層回路。通過分析注塑模冷卻系統(tǒng)的各種情況，設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行回路類型選擇，再加以組合，從而得到所要求之冷卻回路； （4）標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。根據(jù)用戶的要求，選擇與水管回路相匹配的冷卻系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件。冷卻系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)件有水管接頭，密封圈等。對冷卻系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)件可事先建成標(biāo)準(zhǔn)件庫，采用數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化技術(shù)相結(jié)合的方法，以供選擇。 交互式冷卻系統(tǒng)設(shè)計流程 圖所示為冷卻系統(tǒng)設(shè)計流程圖，這是一種交互式設(shè)計流程，它利用人機(jī)交互的方法輸人一定的初始條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，如塑料品種、 塑件厚度、塑件質(zhì)量、模具材料等，系統(tǒng)得到輸入數(shù)據(jù)后，根據(jù)系統(tǒng)中已有的公式及數(shù)據(jù)，算出其余的設(shè)計參數(shù)。然后將此數(shù)據(jù)交付用戶，由用戶審查、修改。修改后系統(tǒng)將重新計算，再給出相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，如此反復(fù)，直至用戶滿意為止。 注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則設(shè)計冷卻系統(tǒng)需要考慮模具的結(jié)構(gòu)、塑件的尺寸和壁厚、鑲塊的位置、熔接痕的產(chǎn)生位置等。 （1）塑件厚度均勻，冷卻通道至型腔表面的距離相等，亦即冷卻通道的排列與型腔的形狀相吻合，塑件壁厚處冷卻通道應(yīng)*近型腔，間距要小以加強冷卻。一般冷卻通道與型腔表面的距離大于10mm，為冷卻通道直徑的1~2倍； （2）在模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，冷卻通道的孔徑盡量大，冷卻回路的數(shù)量盡量多，以保證冷卻均勻； （3）為防止漏水，鑲塊與鑲塊的拼接處不應(yīng)設(shè)置冷卻通道，并注意水道穿過型芯、型腔與模板接縫處時的密封以及水管與水嘴連接處的密封，同時水管接頭部位設(shè)置在不影響操作的方向，通常在注射機(jī)的北面； （4）澆口處應(yīng)加強冷卻。由于澆口附近溫度最高，通?？墒估鋮s水先流經(jīng)澆口附近，再流向澆口遠(yuǎn)端； （5）降低入水與出水的溫度差，避免模具表面冷卻不均勻； (6)冷卻通道要避免接近塑件熔接痕的生產(chǎn)位置，以免降低塑件的強度； (7)冷卻通道內(nèi)不應(yīng)有存水和產(chǎn)生回流的部位，應(yīng)避免過大的壓力降。冷卻通道直徑的選擇要易于加工清理，一般為φ6～φ12mm。 4.6.1成型周期 （4-11） 式中： T—成型周期，s； —注射時間，=30s； —高壓時間，=3s； —冷卻時間，=20.5s； —其他時間，如開模時間，取件時間等，定=30s。 T=30+3+20.5+30=83.5s 4.6.2冷卻計算 模具的散熱與很多因素有關(guān)系，很難精確地計算。現(xiàn)在主要是考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)強制對流的散熱，忽略其它的傳熱因素。假設(shè)由熔融的塑料