接線柱注塑成型工藝與模具設(shè)計【兒童益智積木】【樂高積木】【一模八腔】【側(cè)抽芯】

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The design uses basic knowledge of plastic mold art.and mold designing.At first ,we analyze the products performance.and select the proper material and then design the mold cavity and it’s distribution.three dimension molding to choose the proper mold joint.At last,analyze the character of the product.In order to identify the design,data is the key point of the design and the equipment of the products. The design use the construction of exactly eight cavity,these are the principle,first,we send the inattentive particulate matter and powder matter to the high heat machine hopper to heat,melt,and make them into dissolve matter,and then under the high pressure of plunger and screw,they go in a quick speed,through the melting jet in the head of the machine shotting the lower closed model.After the pressure of dynamic fixed clamping becomes cold.We can withdraw the fashioned binding post. Following are the processes:the shot machine send the materials to the melting stoves. Passing by the primary and the secondary roads.Filling with the mold and after the cold pressure ,they separated.The side core-pulling began to work.When it comes to an end,the pressure machine push the knockout plate,and then,withdraw it with your hand. The keyword：plastic mold、material、Exactly eight cavity、Side core-pulling、Forming principle、Molding process 目 錄 第一章 塑件及材料的工藝分析············································1 1.1 設(shè)計任務(wù)的原始依據(jù)··················································1 1.2 塑件的工藝性分析················································2 1.3 型腔數(shù)目的確定···················································3 第二章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計············································4 2.1確定分型面的位置············································4 2.2 確定澆口形式及位置············································4 2.3型腔位置的分布···············································5 2.4 主流道設(shè)計··························································5 2.5分流道設(shè)計··························································7 2.6澆口設(shè)計····························································7 第三章成型零部件設(shè)計·····················································8 3.1成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計················································8 3.2模具側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分析與確定··································9 3.3成型零部件尺寸的計算················································11 3.4導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計························································15 第四章 推出機構(gòu)和復(fù)位機構(gòu)的設(shè)計··········································15 4.1推出機構(gòu)的設(shè)計·············································15 4.2推桿及復(fù)位設(shè)計······················································16 第五章支承與連接零件的設(shè)計與選擇···························19 第六章 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計··········································20 6.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計···············································20 6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計······················································20 第七章 選擇注射機和標(biāo)準(zhǔn)模架··············································20 7.1初選注射機···············································21 7.2選擇標(biāo)準(zhǔn)模架························································21 7.3注射機的校核·······················································22 第八章 結(jié)論······························································23 致謝····························································25 參考文獻(xiàn)······················································26 設(shè)計評語 姓名： 班級: 學(xué)號： 題目： 接線柱注塑成型工藝及模具設(shè)計 綜合成績： 指導(dǎo)者評語： 指導(dǎo)者(簽字)： 2014年 月 日 畢業(yè)設(shè)計評語 評閱者評語： 評閱者(簽字)： 2014 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 2014年 月 日 塑料接線柱模具設(shè)計 1 塑料件材料的工藝性分析 1．1 設(shè)計任務(wù)的原始依據(jù) 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是我根據(jù)系部對畢業(yè)設(shè)計的要求，自己選擇的一個塑料件，作為我的畢業(yè)設(shè)計題目。我選擇的是塑料接線柱。因此我的畢業(yè)設(shè)計題目是：塑料接線柱模具設(shè)計。 該塑件的材料為ABS，塑件的使用精度為一般精度要求，表面要求光潔平整、無飛邊毛刺及明顯的熔接痕和其它斑痕。塑件的強度和剛度要滿足裝配及其他方面的使用要求。 該塑件的生產(chǎn)批量為大批生產(chǎn)。生產(chǎn)條件為多臺臥式中小型注機 。 我所設(shè)計塑料件的形狀和尺寸如圖1-1所示。 圖1-1 接線柱三視圖 1．2 塑件的工藝性分析 1.2.1塑件的形狀分析 塑件尺寸較大，形狀較簡單，且壁厚在0.5mm~1mm范圍內(nèi)，壁厚適中，較利于注射成型；因塑件尺寸較小，精度要求又不高（為一般精度等級），為降低成型費用，可采用一模多腔，并不需對塑件進(jìn)行后加工。 為滿足塑件表面光潔平整、沒有各種斑痕的要求及為了提高成型效率，采用一模8腔設(shè)置。 1.2.2 塑件材料的工藝性分析 ABS材料的應(yīng)用范圍、注塑工藝條件及化學(xué)物理性質(zhì)途簡述如下： 典型應(yīng)用范圍: 汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱， 大強度工（頭發(fā)烘干機，攪拌器，食品加工機，割草機等），電話機殼體， 打字機鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。 化學(xué)和物理特性: ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS外觀成粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明但成型的塑料件有較好的光澤。它無毒、無味，易燃燒、無自熄性，密度為1.08～1.2g/cm3。ABS具有較高的抗沖擊強度，且在較低溫度下也不迅速下降;具有良好的機械性能和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS具有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易成型加工，且易著色。ABS幾乎不受酸、堿、鹽及水和無機化合物的影響，溶于酮、醛、酯、氯代烴中，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化膨脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕，會引起應(yīng)力開裂。此外，ABS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93℃，脆化溫度為-27℃，使用溫度范圍為-40～100℃,而且ABS的耐候性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會導(dǎo)致制件變硬變脆。 1.2.3 成型工藝參數(shù)的確定 ABS選用螺桿式注射機為好。成型工藝參數(shù)為 噴嘴溫度/℃ 180 ~ 190℃ 前段 200 ~210℃ 料筒溫度/℃ 中段 210 ~ 230℃ 后段 180 ~200℃ 模具溫度/℃ 50 ~ 70℃。 注射壓力/MPa 70~90MPa； 保壓壓力/MPa 50~70MPa； 注射時間/S 3~5S 保壓時間/S 15~30S 冷卻時間/S 15~30S 1.3 型腔數(shù)目的確定 1.3.1型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求，本模具采用一模8腔，對稱分布。 1.3.2塑件重量的計算 由于產(chǎn)品的形狀限制體積無法計算，故直接稱量制品單件塑件重量為ms≈7g 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)的作用是，將來自注塑機噴嘴的熔融塑料輸送到各型腔中。澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸將對熔融塑料的充填產(chǎn)生很大的影響。澆注系統(tǒng)設(shè)計得好，熔融塑料就能順利地充滿型腔；澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理，則會出現(xiàn)型腔充填不滿或塑件外觀質(zhì)量差、尺寸精度低等缺陷。澆注系統(tǒng)一般都由四部分組成：主流道、分流道、澆口、冷料穴。 2.1 型腔位置的排布 由于塑件較大所以采用一模八腔的結(jié)構(gòu)形式，遵循澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)盡量采用從主流道到各個型腔分流道的形狀及尺寸相同的設(shè)計的原則，以及模具壓力平衡，所以平衡布置，采用對稱放置如圖2-1所示。 圖2-1型腔的布置 2.2 確定分型面位置 該塑件的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，根據(jù)其塑件特點及表面質(zhì)量要求，綜合考慮采用水平分型面。如圖2-2所示。 圖2-2 分型面的選擇 2.3主流道設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機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通道，是熔體最先流進(jìn)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響。 為了方便損壞時更換和維修，主流道通常單獨開設(shè)在主流道襯套上，為了防止熔體反壓力對襯套的反作用力并使其退出，由于定位圈緊壓于它，所以不會退出，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 主流道垂直于分型面，通常設(shè)計于模具的澆口套中，為了讓主流道凝料能順利的從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，錐角2°～6°，為了讓熔融的塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，小端直徑比注射機噴嘴直徑大0.5～1mm,小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機的球面在此與澆口套接觸并且貼合，澆口套前端球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm，為了減少料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，主流道大端處采用圓角過渡，其半徑這里取3mm，在保證制品成型的條件下，主流道的長度應(yīng)盡可能的短，以減少壓力損失及費料，一般取小于或等于60mm。流道的表面粗糙度Ra0.8um。 材料：碳素工具鋼（如T8A、T10A），熱處理淬火硬度53～57HRC。 根據(jù)所選擇的注塑機型號SZ-125/630得出：注射機噴嘴圓弧半徑=15mm;噴嘴孔直徑=4mm。 所以，主流道小端直徑d為5mm；深度取3mm；錐角取3°；主流道前端球面半徑r為15.5mm。 配合形式：流口套與定模座板采用過渡配合H7/m6, 所以定模座板尺寸為㎜, 流口套的尺寸為，配合長度為68㎜。 圖2-3 主流道襯套 2.4分流道設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(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型腔。 （1） 分流道的截面形狀及尺寸 分流道開設(shè)在動定模分型面的四周,其截面盡量使其比表面積(流道表面積與其體積之比)小，使溫度較高的塑料熔體和溫度相對較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。 分流道的形狀尺寸主要取決于制品的大小，模具結(jié)構(gòu)以及所加工塑料的種類。一般來講，隨著制品尺寸及壁厚的增加，由于熔體在大截面流道內(nèi)比在小流道內(nèi)流動時產(chǎn)生的阻力小，因此大截面流道更能促進(jìn)模具的填充過程。若分流道長，則流程長，塑件的粘度應(yīng)更小一些。 常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。圓形截面，表面積/體積比最小，冷卻速度最低，熱量及摩擦損失??；進(jìn)料流道中心冷凝慢，有利于保壓；但要求同時在兩半模上加工圓形凹槽，加工難度大；拋物線截面與之相比，熱損失大，冷凝料多，由于截面近似于圓弧，所以繼承了圓形截面的大部分優(yōu)點，且在單邊加工時比較容易；梯形截面有時可用來代替拋物線截面，但熱損失和冷凝料更多；半圓形截面分流道需要用球頭銑刀加工，其比表面積比梯形、U形截面略大；矩形截面比表面積較大，且流動阻力也大，在設(shè)計中一般不使用。綜合考慮各種因素，確定本設(shè)計采用圓形截面。 （2）分流道在分型面上的布置形式 分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，排布一般遵循以下兩個原則 ，一是排列盡量緊湊，縮小模板尺寸；二是盡量使流程短，對稱布置，是脹模力的中心與注塑機鎖模力的中心相一致。 因此，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)分流道在分型面上的布置形式要選用好。 （3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra不宜太小，以防將冷料帶入型腔，一般取1.6μm左右即可，這樣表面稍不光滑，可增大外層塑料熔體的流動阻力，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，減小流速，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。此外，為了有利于塑料的流動和填充，防止產(chǎn)生反壓力，消耗動能，分流道與澆口的連接處既在澆口進(jìn)料口端倒圓過渡。 2.5 澆口設(shè)計 澆口是模具澆注流道的最后一部分，它一端與澆注流道中的其他流道相連接，熔融材料就是從這端流入澆口的；它的另外一端直接與模具型腔相連接，這一端非常重要，如果與模具的型腔接觸面積過大，將直接導(dǎo)致生成的零件與設(shè)計的零件條件不相符；但是如果與模具型腔接觸太小，可能導(dǎo)致熔融材料無法及時補充進(jìn)入模具型腔，前面的已經(jīng)冷卻凝固，而后面的熔融材料還沒有補充進(jìn)來，造成產(chǎn)品充填不足，導(dǎo)致零件產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷。 （１）澆口的位置 澆口的位置選擇是非常重要的，最好能夠保證材料能夠同時均勻的填滿整個模具型腔，澆口與模具型腔的接觸位置也需要注意，最好是平面接觸。初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點，表面不能有交口痕跡。 一般情況下，澆口的開始尺寸做得小一點通過試模逐步修整到合適尺寸。根據(jù)經(jīng)驗，潛伏澆口的主流道a=6?！?。 本次設(shè)計的a取6゜，模具的澆口寬b取4mm;l通常在0.5～2mm之間，本次設(shè)計l取1.5mm;分流道直徑取8mm。 3 成型零部件設(shè)計 3.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。由于塑料成型的特殊性，塑料成型零件的設(shè)計冷沖模有所不同。 3.1.1型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于模具屬于中小型模具，所以采用組合式凹、凸模結(jié)構(gòu)，組合式凹、凸模結(jié)構(gòu)是指由兩個或兩個以上的零件組合而成的凹模或凸模。因為凹模即型腔周邊形狀比較復(fù)雜，為了便于加工，生產(chǎn)中常采用這種方式。其中型腔和定模板之間采用H7/m6配合。凸模設(shè)計參照凹模設(shè)計方案，采用H7/m6過渡配合壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)加工效率高、裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。詳細(xì)見裝配圖紙。 3.1.2注射模強度要求 注射模在工作的時候要承受各種作用力，所以要求注射模各零件必須有足夠的強度和剛度，因此，設(shè)計時必須對注射模的主要零件以必要的強度和剛度計算，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計。 注射模的型腔在成型壓力作用下容易發(fā)生變形，其變形量必須在允許范圍之內(nèi)，如果變形量過大，則將會導(dǎo)致型腔的擴大而易出毛邊，并使塑件尺寸增大，甚至造成型腔破裂，另外，當(dāng)塑件成型后成型壓力消失，型腔又會應(yīng)彈性恢復(fù)而收縮，若收縮量大于塑料的收縮率時，則又會使型腔緊緊包住塑件而造成開模困難，或因此使塑件殘留在定模上而使脫模困難，甚至損壞塑件或塑件質(zhì)量下降。 注射模的強度要求，對于小型注射?？蓱{經(jīng)驗預(yù)估確定尺寸，大型注射模的型腔等主要零件則應(yīng)采取理論計算進(jìn)行設(shè)計為宜。本設(shè)計采用為小型注塑模，型腔采用組合式，側(cè)壁厚度65㎜，通過經(jīng)驗完全可以保證型腔的強度。 3.2模具側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分析與確定 3.2.1 側(cè)向抽芯機構(gòu)的分類與組成 在零件的側(cè)面與主分型面的的運動方向有干涉的時候，就要用到側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)，該類機構(gòu)有很多的組成種類，比如說采用機動的、液壓的、手動的等等。其中機動的用的比較廣泛，主要特點是不需要設(shè)置專門的設(shè)備，是利用模具本身分型時產(chǎn)生的力，成本低，生產(chǎn)效率高。而液壓的需要設(shè)置專門的設(shè)備，增加了成本，但因其動作可靠，調(diào)節(jié)靈活，故用的也比較廣泛。而手動的主要是增加了工人的勞動強度，且效率較低，但在某些特殊的場合還是用的比較廣泛的。 經(jīng)過綜合考慮，本次設(shè)計根據(jù)該塑件抽芯距較短、抽芯力小的特點所以采用斜導(dǎo)柱滑塊側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。利用斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊的運動來實現(xiàn)。 斜導(dǎo)柱在定模和側(cè)滑塊安裝在動模：（見圖3-1） 圖3-1斜導(dǎo)柱和側(cè)滑塊安裝在動模 3.2.2抽芯力與抽芯距的確定 本次設(shè)計中出現(xiàn)側(cè)抽芯的部分見圖3-2，其抽芯力計算公式如下： 圖3-2 側(cè)抽芯位置 其抽芯力計算公式如下： =（1.5x10x4）x 1200x（0.2*0.999-0.009）=14.36KN 根據(jù)塑件的側(cè)抽芯特點，確定本次設(shè)計的抽芯距為 S=7mm。 3.2.3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計 斜導(dǎo)柱的基本形式和具體尺寸如圖3-3所示。 圖 3-3 斜導(dǎo)柱 3.2.4側(cè)滑塊的設(shè)計 （1） 側(cè)滑塊的設(shè)計 本次設(shè)計的側(cè)滑塊的T形槽設(shè)置在底部，并且側(cè)型芯與滑塊設(shè)計為一體式見圖3-4。 圖3-4 側(cè)滑塊的基本形式 （2） 導(dǎo)滑槽的設(shè)計 本次設(shè)計的導(dǎo)滑槽見圖3-5。 圖3-5 導(dǎo)滑槽的結(jié)構(gòu)形式 采用組合形式，采用壓板固定在動模板上組合成一個導(dǎo)滑槽，滑塊下面添加一個耐磨的滑板，以提高模具壽命降低加工難度。用限位螺釘配合彈簧來對滑塊進(jìn)行限位。 3.3 成型零部件尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異型零件的長和寬）、深度（高度）尺寸和中心距尺寸等。 塑料制品在成型過程中影響其尺寸精度的主要因素有以下幾個方面： （1） 型腔、型芯等成型零件在制造時的尺寸精度。 （2）型芯和型腔采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，起制造和組裝誤差會影響到創(chuàng)造產(chǎn)品的尺寸精度。 （3）塑料收縮率波動值：對于工藝條件，一般講，注塑壓力提高，收縮率減??；溫度升高，收縮率增加；保壓時間延長，收縮率也減?。幻撃Ｋ俣燃涌?，收縮率增大。制品結(jié)構(gòu)對收縮率的影響有：有嵌件比沒有嵌件、薄壁比厚壁、形狀復(fù)雜比形狀簡單的，其收縮率都有一定程度的減小，而徑向尺寸的收縮率比厚度方向尺寸要大。當(dāng)然塑料本身由于牌號不一，批號、廠家不同，即使同一類塑料，其收縮率也往往波動不一，引起制品精度的降低。 （4）型腔成型零件長期在工作過程中的磨損：塑料在型腔中流動或制品脫模時與型腔壁摩擦都會造成成型零件的磨損，一般估計與制品脫模方向平行的壁面磨損較大，與制品脫模方向垂直的壁面則磨損較小。當(dāng)然塑料本身的性質(zhì)關(guān)系也很重大。 已知綠色ABS塑料的收縮率是0.4~0.6%，則綠色ABS塑料的平均收縮率為 Sp=(0.4%+0.5%)/2=0.5% 按照下列公式計算型腔、型芯工作部位尺寸： 型腔徑向尺寸 L+δzm0=[（1+Sp）LS-x△]+δz0 型腔深度尺寸 H+δzm0=[（1+Sp）HS-x△]+δz0 型芯徑向尺寸 l0 m-δz=[（1+Sp）lS+x△]-δz0 型芯高度尺寸 h0 m-δz=[（1+Sp）hS+x△] -δz0 式中： LS—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）； lS—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）； HS—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）； hS—塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） x—修正系數(shù)，取0.5～0.75； △ — 塑件公差（mm）； δ—模具制造公差，取δ= （1/3～1/4）△。 通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0..05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計算。 塑模型芯及型腔的成型尺寸是根據(jù)塑件形狀及其尺寸來確定的。因此，塑模型芯及型腔的成型尺寸主要與塑件形狀、尺寸公差，塑料的收縮率及收縮誤差、塑模磨損量及模具制造公差等因素有關(guān)。 3.3.1型芯尺寸計算： (1) 定模小型芯尺寸的計算（見圖3-7） 圖3-7 下型芯零件圖 徑向尺寸的計算： -----模具徑向成型尺寸； -----塑料的平均收縮率； -----塑件徑向的基本尺寸； -----塑件的公差； -----模具的制造公差，一般取塑件公差的。 高度尺寸的計算： -----模具高度成型尺寸； -----塑件高度尺寸。 (2) 動模型芯尺寸的計算（見圖3-8） 圖3-8 上型芯零件圖 徑向尺寸的計算： 高度尺寸的計算： 直徑尺寸計算： 3.4導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 由于本次設(shè)計中所采用的是C1型標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱和導(dǎo)套參考國家標(biāo)準(zhǔn)為GB4169.4-1984（導(dǎo)柱）和GB4169.3-1984（導(dǎo)套）。（見圖3-10） 圖3-10導(dǎo)柱示意圖 此導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要自己加工。導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用H7\f6的配合，導(dǎo)柱和模板之間采用H7\n6的配合，導(dǎo)套和模板之間采用H7\m6的配合。 4 推出機構(gòu)和復(fù)位機構(gòu)的設(shè)計 4.1推出機構(gòu)的設(shè)計 注射模具的推出系統(tǒng)（即推出機構(gòu)），當(dāng)熔融塑料在模具型腔當(dāng)中固化后，要由特定的方式切實可靠的將其從模具的一側(cè)將其推頂出來，在這個過程當(dāng)中，不能使制品發(fā)生變形，而達(dá)不到成型要求、“白化”以及卡滯現(xiàn)象。除此之外，該裝置還必須保證在模具閉合時，不會與模具其它零部件產(chǎn)生干涉地回到初始頂出位置，以便進(jìn)行重復(fù)不斷的成型加工。 推出機構(gòu)的設(shè)計原則： ①設(shè)計推出機構(gòu)時應(yīng)盡量時塑件留于定模一側(cè)； ②塑件在推出過程中不發(fā)生變形和破壞； ③不損壞塑件的外觀質(zhì)量； ④合模時應(yīng)時推出機構(gòu)正確復(fù)位； ⑤推出機構(gòu)應(yīng)動作可靠。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點我們設(shè)置了一次推出機構(gòu)。一次推出機構(gòu)又稱簡單推出機構(gòu)，它是指開模后在動模一側(cè)用一次推出動作完成塑件的推出。一次推出機構(gòu)包括推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、活動鑲塊或凹模推出機構(gòu)和多元推出機構(gòu)等，這類推出機構(gòu)最長見，應(yīng)用最廣泛。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點，在這里我選擇了最簡單的推桿推出機構(gòu)。 塑料制品的脫模裝置如圖4-1所示。 圖4-1 推出機構(gòu) 4.2 推桿及復(fù)位設(shè)計 4.2.1推出行程 推出行程一般規(guī)定使頂出的制品脫離模具5～10mm，在成型一些形狀簡單或桶形制件時，也可以取其深度的2/3。本模具的推出距離為30mm。 4.2.2推桿的形狀、尺寸與固定形式 推桿是標(biāo)準(zhǔn)件，在市場上可以直接買到。在設(shè)計時應(yīng)考慮到要由足夠的剛性，以承受推出力，否則就可能在推出時變形。 由于由許多推桿端部不是平的，所以這些推桿的端部就要進(jìn)行線切割加工，使形狀與塑件的外形相貼，如圖4-2所示。 圖4-2 推桿的固定形式 推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用H8/f7～H8/f8的間隙配合，視推桿直徑的大小與不同的塑料品種而定。 4.2.3推桿位置的選擇 推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大的地方。推桿位置選擇是應(yīng)注意，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。推桿位置選擇還應(yīng)注意塑件本身的強度和剛度，尤其是薄壁塑件，應(yīng)盡可能地選擇在壁厚和凸緣等處，否則很容易是塑件變形甚至破壞，在必要時，可以通過增大推桿的面積，降低塑件單位面積上所受的推出力。 對于這個塑件，由于四周和對型芯的包緊力不大，脫模阻力較小，所以在四周附近設(shè)置推桿，如圖4-3所示，共設(shè)置了32根推桿。 圖4-3推桿的布置 4.2.4推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 推出機構(gòu)在注射模工作時，每開合模一次，就往復(fù)運動一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的滑動配合以外，其余部分均處于浮動狀態(tài)。推桿固定板與推桿的重量不應(yīng)作用在推桿上，而應(yīng)該由導(dǎo)向零件來支承。另外，考慮到推出機構(gòu)往復(fù)運動的靈活和平穩(wěn)，必須設(shè)計推出機構(gòu)的導(dǎo)向裝置。推出機構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型，還必須使推出機構(gòu)復(fù)位。 在本次設(shè)計的模具中，推出機構(gòu)的先復(fù)位采用復(fù)位桿上添加強力彈簧來實現(xiàn)。推出機構(gòu)的導(dǎo)向采用在動模座板上固定兩個導(dǎo)柱來實現(xiàn)，復(fù)位桿的大小為是φ20的，長度是150mm。由于模具較大在此又添加了限位柱以及垃圾釘?shù)取? 推出機構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位機構(gòu)如圖4-4所示。 圖4-4推出機構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位 5 支承與連接零件的設(shè)計與選擇 注射模中的各種固定板、支承板、支承塊以及模座等都稱為支承零部件，將它們與合模導(dǎo)向機構(gòu)和推料脫模機構(gòu)等組裝，便可組成注射模架。模架的作用是用來安裝和固定注射模中的各種功能機構(gòu)，設(shè)計時各種支承零件必須具有足夠的強度和剛度。 5.1固定板 固定板在模具中起著固定成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)及推出脫模機構(gòu)等各種結(jié)構(gòu)功能的作用，如動、定模固定板，推件板，推出固定板等。固定板在模具中的工作條件與結(jié)構(gòu)形式和注射成型工藝條件有關(guān)。動、定模固定板，采用45鋼，推出固定板采用Ｑ235鋼?！? 5.2支承板和墊塊 支承板也叫墊板，對固定板上模具的各零件起著支承作用。墊板墊靠在支承板和模座之間，形成推出脫模機構(gòu)的運動空間。變更支承板和墊塊的厚度，可改變模具的封閉高度，以保證閉合高度和開模行程與注射機規(guī)格的匹配。支承板應(yīng)具有一定的強度和剛度，以免發(fā)生變形，引起注射成型時發(fā)生溢料或制品偏差。 墊塊、模座與支承板間可采用六角螺釘固定。支承板和墊塊的材料分別采用45鋼和Ｑ235鋼。 5.3模座 與注射機相聯(lián)的模具底板稱為模座。模座是整個注射模中支承所有零部件的底板，在注射成型過程中傳遞合模力并承受成型力，應(yīng)具有足夠的強度和剛度，即應(yīng)具有足夠的厚度，不能低于13㎜。本套模具的模座厚度為25㎜，達(dá)到了使用要求，模座材料采用Ｑ235鋼。 6 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計 6.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 一本次設(shè)計的模具型腔是采用的鑲塊的形式，且因為之間比較小冷卻很快，此次設(shè)計并沒有加入冷卻水道。 6.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不能及時被排出，將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清晰及缺料等缺陷；此外氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此型腔設(shè)計時必須考慮排氣方式。由于制品尺寸較小，利用分型面和推桿配合間隙排 。 根據(jù)以上各部分內(nèi)容的分析結(jié)果，按機械制圖的要求繪制出模具裝配圖。 7 選擇注射機和標(biāo)準(zhǔn)模架 7.1 初選注射機 該塑料制件單件重ms≈25g，澆注系統(tǒng)重量的計算可根據(jù)圖3-3澆注系統(tǒng)尺寸先計算，澆注系統(tǒng)的體積VJ≈10cm3，查手冊知高密度聚乙烯的密度為1.05g/cm3。 因此粗略計算澆注系統(tǒng)重量為： mj≈VJ×ρ=10×1.05g = 10.5g≈ 11g 所以塑件及澆注系統(tǒng)的總重量M總為: M = ms×2 + mj =25X2 + 11 =61 g 因為，注射機的注射量要滿足： M機≥M總/0.80 的關(guān)系。 式中： M機—注射機的額定注射量（g）； M總—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量之和（g）。 所以 : M機≥M總/0.80 = 61/0.8 = 76.25g 因此，可以初選XS-ZY-125A的注射機。 查手冊知XS-ZY-125A注射機的有關(guān)參數(shù)如下： 額定注射量 220cm3 注射壓力 150Mpa 鎖模力 1800 kN 最大開合模行程S 325mm 模具最大厚度 350 mm 模具最小厚度 220 mm 噴嘴圓弧半徑 12 mm 噴嘴孔直徑 4 mm 動、定模板尺寸 420 mm×450 mm 拉桿空間 360 mm×420 mm 7.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 為了方便加工和熱處理，其型腔采用整體式，如圖7-1所示。 從圖7-1可以看出，型腔為鑲嵌式計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，故可參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。查手冊或由經(jīng)驗確定型腔壁厚S=32mm。 根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查標(biāo)準(zhǔn)模架手冊選用：lkm_side_gate_CI3040模架 7.3 注射機的校核 7.3.1注射壓力的校核 p注≥p成型 查手冊知ABS塑料成型時的壓力p成型=120~140Mpa，小于XS-ZY-125A注射機150Mpa的注射壓力，因此，注射壓力滿足。 7.3.2鎖模力校核 注射機的鎖模力（P鎖模力）應(yīng)大于或等于塑料成型時型腔壓力與澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和。 即P鎖模力≥PF 式中： p—塑料成型時型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力p=70Mpa； F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm2）。 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積（尺寸參照圖3-3）； F=（130X80X2+40X8+3.14X8X2）mm2 PF=70×22210.24N=1550KN≤P鎖模力 = 1800KN 因此，XS-ZY-125A注射機的鎖模力滿足要求。 7.3.3 模具在注射機上安裝尺寸的校核 從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸300 mm×400 mm 看，小于注射機拉桿空間360 mm×420 mm，且模具的厚度為301mm, 也小于注射機的最大安裝模具厚度350mm 和大于注射機的最小安裝厚度220mm的要求，因此所選XS-ZY-125A注射機安裝空間和模厚均滿足要求。 7.3.4 開模行程的校核 注射機最大開模行程S： S≥2h件+h澆+（5～10） 式中 h件—塑料制品高度（mm）； h澆—澆注系統(tǒng)高度（mm）。 如圖3-3所示，取制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程應(yīng)為： 2 h件 +(5～10)=[2×25+(5～10)]mm=55~65mm, 取70mm 即注射機開模行程S=325mm大于取制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程70mm，故注射機的開模行程滿足。 8 模具總裝圖 經(jīng)過二個多月的認(rèn)真分析與計算,我順利的完成了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo), 測繪了產(chǎn)品的二維工程圖，并繪制了二維模具裝配圖、三維裝配圖及主要成型零部件圖，同時對主要零部件模仁進(jìn)行了加工。 圖9-1 模具二維裝配圖 1-定位圈 2-定模模座板 3-型芯1 4-定模板 5-型芯2 6-動模板 7-內(nèi)導(dǎo)柱 8-支架 9-螺釘 10-支撐板 11-墊塊 12-動模座板 13-推板 14推桿固定板 15-頂桿 16-拉料桿 17-復(fù)位桿 18-側(cè)抽芯滑塊 19-斜導(dǎo)柱 20-緊固銷釘 21-澆口套 22-緊固螺釘 模具的工作原理和工作過程如下： 開模時，動模部分向后移動，分型面分開，在型芯包裹力的作用下塑件被拉出，同時將澆注系統(tǒng)從主流道中拉出，隨著動模繼續(xù)向后移動，在斜導(dǎo)主的作用下使側(cè)滑塊分型，，使側(cè)型芯完成抽芯 ，然后動模部分繼續(xù)向后移動，注射機的頂桿作用于推板，通過上面的推桿將塑件從下型芯頂出。至此，整個開模過程完成。 合模時，先是推桿的先復(fù)位，動模部分向前移動，分型面開始合攏，同時在斜道主機構(gòu)作用下使側(cè)滑塊復(fù)位，楔緊塊將側(cè)滑快楔緊，至此，整個合模過程完成，為下一次注射做好準(zhǔn)備。 致謝 經(jīng)過這么幾個月的實習(xí)生活，我對模具這個專業(yè)有了更多的認(rèn)識，同時也對我這次做畢業(yè)設(shè)計有很大幫助，去年十二月剛剛接到需要設(shè)計得制件后，其實也是似懂非懂，回來后想了很多辦法去完善設(shè)計，從型腔排版、到澆口流道的分布、到側(cè)向抽芯的設(shè)計，最終確定了一個方案，我知道我的設(shè)計還有很大的缺陷與不足，有很多也是我沒注意到的地方，但這次設(shè)計將會是我最寶貴的經(jīng)驗，在以后的工作中，我一定會吸經(jīng)驗，我要感謝各位老師對我們的認(rèn)真教導(dǎo)，交給我們專業(yè)知識，是你們帶我們進(jìn)入模具的殿堂。同時也要感謝在設(shè)計期間對我?guī)椭薮蟮耐瑢W(xué)，給我提出的寶貴意見。 感謝這片設(shè)計中涉及到的各位學(xué)者，我引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 由于我的水平有限，所寫設(shè)計難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友予以批評和指正！ 參考文獻(xiàn) [1]楊占堯，塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計，高等教育出版社，2008.7 [2]孫玲，塑料成型工藝與模具設(shè)計，清華大學(xué)出版社，2008.2.1 [3]王曉江，模具設(shè)計與制造專業(yè)英語，機械工業(yè)出版社，2008.7 [4]劉建超，張寶忠主編，塑料模具設(shè)計與制造，北京高等出版社，2004.6 [5]太空模具網(wǎng)，未來十年的模具發(fā)展趨勢。2005.11.24 [6]中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，全國彈簧標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編。中國機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編彈簧卷，北京，1999.6 27