錐形帽注射模設計-塑料注塑模具說明書

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任務書學生姓名 學 號專業(yè)、年級完成形式題 目 錐形帽注射模設計指導教師職稱、學歷主要內(nèi)容、基本要求、設計要求、技術要求等錐形帽（材料 PS；精度 MT3 級）本課程設計為錐形帽。如圖 3.1 所示。型件結構比較簡單，塑件質(zhì)量要求是不允許有裂紋變形缺陷，脫模斜度 30'-1°:材料要求為 PS,生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模其設計要求進行轉換。圖 3.1 錐形帽計劃進度 2019 年 6 月 11 日，老師布置課程設計相關要求及題目：錐形帽注射模設計；2019 年 6 月 17 日，確定課程設計的初步方案；2019 年 6 月 15 日，對錐形帽注射模進行初步設計；2019 年 6 月 18 日，根據(jù)錐形帽注射模的結構用 CAD 進行繪制；2019 年 6 月 2４日，完成課程論文。指導教師（簽名）：年 月 日目 錄1、前言 .11.1 課題研究的目的與意義 .11.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢 .22、塑件的工藝分析 .32.1 塑件使用材料的種類及工藝特征 .32.2 塑件的結構工藝性 .62.3 塑件成形工藝性分析 .63、型腔數(shù)目的確定 .73.1 塑件的分析 .73.2 塑件的質(zhì)量計算 .73.3 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 .84、注射機的選擇 .84.1 注塑機類型 .84.2 注塑機基本參數(shù) .85、澆注系統(tǒng)的設計 105.1 主流道的設計 105.2 分型面的選擇設計原則 115.3 澆口的設計 125.4 澆口套的設計 135.5 定位圈的設計 136、確定主要零件結構尺寸選模架、成型零部件的設計 136.1 型腔、型芯工作尺寸計算 136.2 側抽機構設計 146.3 模架的選擇 167、校核計算 177.1 注射壓力的校核 177.2 鎖模力的校核 177.3 開模行程校核： 188、導向機構的設計 188.1 導柱的設計 188.2 導套的結構設計 198.3 推出機構的設計 199、冷卻系統(tǒng)的設計 219.1 確定冷卻水道直徑 .2210、模具排氣槽的設計 .2211、校核 .2311.1 注射機有關工藝參數(shù)的校核 .2311.2 模具厚度 H 與注射機閉和高度 .2312、設計總結 .23參考文獻 .241錐形帽注射模設計1 前言模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械、電子、輕工、汽車、紡織、航空、航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國、日本、法國、瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.1 課題研究的目的與意義塑料模具產(chǎn)業(yè)近年來在我國發(fā)展很快，隨之而來的是日益激烈的市場競爭，加入 WTO 后，外國模具廠家進入國內(nèi)市場，要在激烈的競爭中脫穎而出，發(fā)展模具標準件實施模具的專業(yè)化生產(chǎn)至關重要?，F(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到很廣泛的應用。模具的用途廣泛，模具的種類繁多，科學地進行模具分類，對有計劃地發(fā)展模具工業(yè)，系統(tǒng)地研究、開發(fā)模具生產(chǎn)技術，促進模具設計、制造技術的現(xiàn)代化，充分發(fā)揮模具的功能和作用；對研究、制訂模具技術標準，提高模具標2準化水平和專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)水平，提高模具生產(chǎn)效率，縮短模具的制造周期，都具有十分重要的意義。1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48“（約 122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離：（1）注重開發(fā)大型、精密、復雜模具；隨著我國轎車、家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。（3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術；模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一3個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。2 塑件的工藝分析2.1 塑件使用材料的種類及工藝特征該塑件材料選用 PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子鏈中包括苯乙烯基的一類塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具體品種包括普通聚苯乙烯（GPPS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）和茂金屬聚苯乙烯（SPS）等。用途：a、電子電器：連接器、開關零件、家用電器、配件零件、小型電動罩蓋或（耐熱性、阻燃性、電氣絕緣性、成型加工性）；b、汽車：1、外裝零件：主要有轉角格珊、發(fā)動機放熱孔罩等；2、內(nèi)部零部件：主要有內(nèi)鏡撐條、刮水器支架和控制系統(tǒng)閥；3、汽車電器零件：汽車點火線圈絞管和各種電器連接器等。c、機械設備：視頻磁帶錄音機的帶式傳動軸、電子計算機罩、水銀燈罩、電熨斗罩、烘烤機零件以及大量的齒輪、凸輪、按鈕、電子表外殼、照相機的零件（有耐熱、阻燃要求） 比重:1.05 克/立方厘米 燃燒鑒別方法：連續(xù)燃燒、藍底黃火焰、黑煙、淺金盞草味溶劑實驗：環(huán)已酮可軟化，芳香溶劑無作用主要性能a、機械性能：強度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也?。ǜ邷貤l件下也極少有變化）；b、耐熱老化性：增強后的 UL 溫度指數(shù)達 120~140℃（戶外長期老化性也很好）；4c、耐溶劑性：無應力開裂；d、對水穩(wěn)定性：遇水易分解（高溫、高濕環(huán)境下使用需謹慎）；e、電氣性能：1、絕緣性能：優(yōu)良（潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件的理想材料）；2、介電系數(shù)：3.0-3.2；3、耐電弧性：120sf、成型加工性：普通設備注塑或擠塑。由于結晶速度快，流動性好，模具溫度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件時，僅需幾秒鐘，對大部件也只要 40-60s 即可。特點： 1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好. 2、與 372 有機玻璃的熔接性良好,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、用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件. 6、同 PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象。電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機玻璃，著色性耐水性，化學穩(wěn)定性良好，強度一般，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應力脆裂，不耐苯、汽油等有機溶劑.適于制作絕緣透明件.裝飾件及化學儀器.光學儀器等零件.成型性能⒈無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應力.流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型.⒉宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時間有利于降低內(nèi)應力，防止縮孔.變形.⒊可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大，頂出均勻.塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應預熱.ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應用最廣泛的聚合物，它將 PS，SAN，BS 的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS 是丙烯腈、丁二烯5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。 通用級聚苯乙烯是一種熱塑性樹脂,為有光澤的、透明的珠狀或粒狀的固體。密度 1.04～1.09,透明度 88%～92%,折射率 1.59～1.60。在應力作用下,產(chǎn)生雙折射,即所謂應力-光學效應。產(chǎn)品的熔融溫度 150～180℃,熱分解溫度 300℃,熱變形溫度 70～100℃,長期使用溫度為 60～80℃。在較熱變形溫度低 5～6℃下,經(jīng)退火處理后,可消除應力,使熱變形溫度有所提高。若在生產(chǎn)過程中加入少許 α-甲基苯乙烯,可提高通用聚苯乙烯的耐熱等級。它可溶于芳香烴、氯代烴、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶脹?？赡湍承┑V物油、有機酸、堿、鹽、低級醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮濕環(huán)境中仍能保持其力學性能和尺寸穩(wěn)定性。光學性能僅次于丙烯酸類樹脂。電性能優(yōu)異,體積電阻率和表面電阻率都很高,且不受溫度、濕度變化的影響,也不受電暈放電的影響。耐輻照性能也很好。其主要缺點是質(zhì)脆易裂、沖擊強度較低,耐熱性較差,不能耐沸水,只能在較低溫度和較低負荷下使用。耐日光性較差,易燃。燃燒時發(fā)黑煙,且有特殊臭味。通用級聚苯乙烯,是以苯乙烯為單體經(jīng)過自由基聚合或離子型聚合制得的。生產(chǎn)方法有本體聚合法、溶液聚合法、懸浮聚合法和乳液聚合法等。當今工業(yè)化生產(chǎn)所采用的主要是懸浮聚合法和本體聚合法。PS 被廣泛應用于光學工業(yè)中，這是因為它有良好的透光性所致，可制造光學玻璃和光學儀器，也可制作透明或顏色鮮艷的，諸如燈罩、照明器具等。PS還可制作諸多在高頻環(huán)境中工作的電氣元器件和儀表等。由于 PS 塑料屬于難惰性表面材料，工業(yè)中貼合，需要使用專業(yè) PS 膠水粘接。單獨使用 PS 作制品，脆性大，而在 PS 中加入少量其他物質(zhì)，如丁二烯即可明顯降低脆性，提高沖擊韌性，這種塑料叫抗沖擊 PS，它的力學性能大為提高，可用此塑料制作出許多性能優(yōu)良的機械零件和構件來。PS 主要技術指標：表 2.1 熱物理性能密度(g/ cm3) 1.02—1．05 比熱容(J·kg -1K-1) 1255—16746導熱系數(shù)(W·m-1·K-1×10-2) 13.8—31.2線膨脹系數(shù)(10-5K-1) 5.8—8.6滯流溫度(°C) 130表 2.2 力學性能屈服強度（MPa） 50 抗拉強度(MPa) 38斷裂伸長率(﹪) 35 拉伸彈性模量(GPa) 1.8抗彎強度(MPa) 80 彎曲彈性模量(GPa) 1.4抗壓強度(MPa) 53 抗剪強度(MPa) 24無缺口 261沖擊韌度(簡支梁式) 缺 口 11 布氏硬度 9.7R121表 2.3 電氣性能表面電阻率（Ω） 1.2×1013 體積電阻率（Ω·m） 6.9×1014擊穿電壓（KV/mm） \ 介電常數(shù)（10 6Hz） 3.04介電損耗角正切（10 6Hz） 0.007 耐電弧性(s) 50—852.2 塑件的結構工藝性該塑件尺寸中等，整體結構較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結合其材料性能，故選一般精度等級：7 級。2.3 塑件成形工藝性分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用直澆口。該澆口縱向開設在模具的型腔處，從塑料件頂面凹槽部位進料，因而塑件外表面的澆口位置比較隱蔽，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果塑件的工藝參數(shù)。干燥條件：80-90℃ 2 小時成型收縮率:0.3-0.8% 7模具溫度：25-70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）融化溫度：210-280℃（建議溫度：245℃）成型溫度：200-240℃ 注射速度：中高速度注射壓力：500-1000bar 3 型腔數(shù)目的確定本課程設計為錐形帽。如圖 3.1 所示。型件結構比較簡單，塑件質(zhì)量要求是不允許有裂紋變形缺陷，脫模斜度 30'-1°:材料要求為 PS,生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模其設計要求進行轉換。3.1 塑件的分析(I)外形尺寸。如圖 3.1 所示，該塑件壁厚為 1mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，塑件材料為熱塑性塑料，流動性較好,適合于注射成型。(2)精度等級。塑件每個尺寸的公差不一樣,任務書中已給定部分尺寸公差，未注公差的尺寸取公差為 MT5。(3)脫模斜度。PS 的成型性能良好，成型收縮率較小,參考文獻[1]表 2-10 選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為 1°。 根據(jù)產(chǎn)品結構特點，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第二種方式，1 模 1 件的結構。8圖 3.1 錐形帽3.2 塑件的質(zhì)量計算查手冊取密度 ρ=1.05g/cm 3塑件體積：V=26.535cm塑件質(zhì)量：根據(jù)有關手冊查得：ρ=1.05g/cm 3所以，塑件的重量為：M=V×ρ=26.535cm ×1.05=27.9g33.3 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) (3.1)1pkmn??得 (3.2) 1pk??注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8;k?注射機最大注射量，cmз 或 g;pm澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g；1單個塑件體積或質(zhì)量，cmз 或 g；?根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用 1 模 1 腔 94 注射機的選擇4.1 注塑機類型1956 年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突破,目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的 30%;注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的 50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機種之一.注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有:（1）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。4.2 注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù).(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度.常用的注射速率如表 4-2 所示。表 4.1 注射量與注射時間的關系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.(5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作10用下模具不應被熔融的塑料所頂開.(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間.查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取 CJ380M3 主要技術參數(shù)如下。表 4.2 注塑機參數(shù)CJ380M3 注塑機射膠部分 參數(shù) 鎖模部分 參數(shù)注射重量 1328 克 鎖模力 3800kn注射容量 1414 立方厘米 鎖模行程 605mm注射壓力 153Mpa 開模行程 1325mm注射行程 320mm 模板尺寸 1003x1020mm噴嘴半徑 20mm 導柱間距 700x760mm噴嘴孔徑 4mm 最小容模厚度 245mm定位環(huán)直徑 150mm 最大容模厚度 760mm噴嘴深入模具距離 頂出力 150kn頂出行程 185mm5 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。5.1 主流道的設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流11動通道根據(jù)選用的 CJ380M3 型號注射機的相關尺寸得噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm；噴嘴前端球面半徑：R0=20mm；根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系mdR)1~5.0(2??取主流道球面半徑：R=21mm；取主流道小端直徑：d=4.5mm為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為 ，此處選用 2°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為 8.5MM。?6~2圖 5.1 主流道示意圖5.2 分型面的選擇設計原則分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。5.2.1 分型面的形式該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。5.2.2 分型面的設計原則由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、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應綜合分析。1.選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則：2.分型面應選在塑件外形最大輪廓處123.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模4.保證塑件的精度5.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求6.便于模具制造加工7.注意對在型面積的影響8.對排氣效果9.對側抽芯的影響在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。其分型面如圖 5.2.1圖 5.2 分型面示意圖5.3 澆口的設計澆口亦稱進料口,是連接分流道與型腔的熔體的通道.，也是注塑模進料系統(tǒng)的最后部分.澆口的設計與位置的選擇恰當與否,直接關系到塑件能否完好的高質(zhì)量地注射成型.其基本作用為：1、從流道來的熔融塑料以最快的速度進入充滿型腔。2、型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔能還未冷卻的塑料回流。根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應開設在塑件壁厚處等要求。本設計采用直澆口。直接澆口：既是主流道澆口,屬于非限制性澆口. 塑料熔體由主流道的大端直接進入型腔,因兒具有流動阻力小,流動流程短及補給時間長等特點.但是也有13一定的缺點如進料處有較大的殘余應力而導致塑件翹曲變形,由于澆口較大驅(qū)除澆口痕跡較困難,而且痕跡較大,影響美觀.所以這類澆口多用于注射成型大,中型長流程深型腔筒型或翹型塑件,尤其適合與如聚碳酸脂,聚砜等高粘度塑料.另外,這種形式的澆口只適合于單型腔模具.澆口設計如圖 5.3圖 5.3 澆口示意圖5.4 澆口套的設計由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如 T8A 等）單獨加工和熱處理（硬度為 53～57HRC），或用 45，50，55 等鋼表面淬火（ 55HRC）。其?主要作用是：第一,使模具安裝時進入定位孔方便而在注塑機很好地定位，與注塑機噴嘴孔吻合，并能經(jīng)受塑料的反壓力，不致被推出模具；第二,作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地到達型腔，在注射過程中不應有塑料溢出，同時保證主流道凝料脫出方便。5.5 定位圈的設計其直徑 D 為與注射機定位孔配合直徑，應按選用注射機的定位孔確定。直徑 D 一般比注射機定位孔直徑小 0.1～ 以便于安裝。定位圈一般采用 45m3.0或 Q235 鋼。用兩個以上的 M6-M8 的內(nèi)六角螺釘固定在模板上。146 確定主要零件結構尺寸選模架、成型零部件的設計6.1 型腔、型芯工作尺寸計算PS 塑料的收縮率是 0.3%--0.8%平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% Q平型腔內(nèi)徑： =318.49mm 34D?????平模 （ ）型腔深度： =142.5mm 2H??平模 （ ）型芯外徑： =310.94mm 34dQ????-平模 （ ）型芯深度： =140.1mm 2h?-平模 （ ）型腔徑向尺寸（ mm ）;D?模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；Q平-塑件公差?-成形零件制造公差，一般取 1/4—1/6 ；? ?-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;d-型芯徑向尺寸（mm） ;模-型腔深度（ mm）；H模-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；h模-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔：鋼材選用 3Cr2Mo，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型型芯：鋼材選用 3Cr2Mo，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型156.2 側抽機構設計6.2.1 抽芯距的確定與抽拔力的計算〔1〕 抽芯距的計算公式如下：（6.1）3~21??S式中 S—抽芯距，mm；S1—取出塑件最小尺寸，mm；R—最外尺寸，mm；r—滑塊內(nèi)徑，mm。S=2.51+2.49=5mm6.2.2 斜導柱分型抽芯機構的設計斜導柱分型抽芯是應用最廣的分型抽芯機構，它借助開模力完成側向抽芯，結構簡單，制造方便，動作可靠。其結構如圖 6.2.1 所示，閉合?；瑝K裝在 T型導滑槽內(nèi)，可沿著抽拔方向平穩(wěn)滑移，驅(qū)動滑塊的斜導柱與開模運動方向成斜角安裝，斜導柱與滑塊上對應的孔呈松動配合，開模時斜導柱與滑塊發(fā)生相對運動，斜導柱對滑塊產(chǎn)生一側向分力，迫使滑塊完成抽芯動作。圖中的限位擋釘?shù)淖饔檬峭瓿沙榘蝿幼骱髮瑝K起定位作用，使它停留在與斜導柱脫離時的位置上，以便合模時斜導柱能準確進入斜孔驅(qū)動其復位，楔緊塊的作用是在閉模時壓緊滑塊，以免注塑時滑塊受到塑料壓力移位。16圖 6.2 斜導柱分型抽芯機構示意圖斜導柱 斜導柱的斜角一般為 15～20°，最大不得超過 25°，本設計采用 16°，斜導柱的尺寸如圖 6.3 所示，材料采用優(yōu)質(zhì)鋼材 T8A，淬火硬度HRC55～60。〔1〕斜導柱的長度計算當滑塊抽出的方向與開模方向垂直（圖 8.6 所示）斜導柱的長度計算公式如下：15~0sinco2??????????ShtgdDL（6.2）式中 L—斜導柱的總長度，mm；D—大端的直徑，mm；S—抽拔距，mm；d—導滑段的直徑，mm；h—固定模板厚度，mm；α—斜導柱的傾斜度，15°。L=186mm6.3 模架的選擇注塑模模架國家標準有兩個，即 GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和 GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架，型號為：AI-5555-A250-B150-C210 。17圖 6.3 模架模型圖7 校核計算7.1 注射壓力的校核塑件成形所需的注射壓力應小開或等于注射機的額定注射壓力，其關系按下式校核(7.1)成p?注式中 —塑件成型所需的注射壓力（Mpa）成—所選注射機的額定注射壓力（Mpa）注已知 =60～100(Mpa); =153（Mpa）成p注p所以滿足 成 ?注7.2 鎖模力的校核模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定鎖模力，其關系按下式校核：18（ ） (7.2)10AkpC?FkN式中 ——安全系數(shù)，常取 =1.1～1.2，這里取值 1.1;k——熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力（ 。根據(jù)經(jīng)驗，型腔內(nèi)平Cp )MPa均壓力 常取 20～40 。這里取 30 ；MPaA——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（cm ）；2—注射機額定鎖模力。 F已知 A ab??式中 a——橢圓長半軸，取 140mm;b——橢圓短半軸，取 130mm， 所以 A = 即：ab??),(12.573014. m??84.62.5730kNF?所選注射機的鎖模力 F=3800 1886.84 ,所以所選注射機滿足鎖模kN力要求。7.3 開模行程校核：～ (7.3)5HL21（??）） （ m10式中 ――脫模距離（ ），這里為1H＝157.5 ；m——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（ ），這里為 2 m＝190 ；H――注射機開模行程（即移動模板行程）（ ）。L已知所選注射機最大開模行程 =1325 ,故而可知Lm157.5+190+5.5＝353（ ）,能滿足要求。?液壓－機械式鎖模機構的最大開模行程由連桿機構的最大行程決定。而與模具厚度無關。198 導向機構的設計導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力8.1 導柱的設計8.1.1 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現(xiàn)導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。8.1.2 形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。8.1.3 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此采用T8A，硬度為 50—55HRC。8.2 導套的結構設計8.2.1 材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，防止導柱或?qū)桌?.2.2 形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。8.3 推出機構的設計注塑模中的脫模機構可以在注塑的每一個循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動的脫出模外。推桿脫模機構在生產(chǎn)實際中應用廣泛，是脫模機構的典型型式，它一般包括推桿、拉料桿、復位桿、推桿固定板等組成，當開模到一定距離時，注塑機推出裝置推動推板并帶動所有推桿、拉料桿和復位桿一道前進，將塑件和澆注系統(tǒng)一起推出模外。合模時復位桿首先與定模邊的分型面相接觸，而將推板和所有的復位桿一道推回原位。根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構可采用推桿推出機構、推件板推出機構。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推桿推出機構，推桿推出機構結構簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時 不影響外觀，設立十六個推桿平衡布置，達到推出塑件的目的。注：推桿推出塑件，推桿的前端應比型腔或型心平面高出 0.1-0.2mm采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也20便于更換。結合制品的結構特點，模具型腔的結構采用了整體式型腔板，這種結構工作過程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出機構中采用廠組合式推桿，如圖中，這種結構主要是防止推桿在于作過程中受到彎曲力或側向壓力而折斷，因為產(chǎn)品較小，另外折斷后也易于更換。這里采用設計推桿，全部固定在頂桿固定板。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，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。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或高出型腔0.05—0.1cm.8.3.1 推件力的計算對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）：(8.1)??cosinQLhpf???式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（ cm）;--被包緊部分的深度（cm）;h--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取p7.8——11.8MPa；摩擦系數(shù)系數(shù)，一般取0.1~1.2；f--脫模斜度 ；????L=935.8MMH=144.52MMQ=935.8MM*144.52MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)=135.24 (KN)8.3.2 推桿的設計①推桿的強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式 5-97 得d=（ ） (8.2) QEn?32l64??4121d——圓形推桿直徑 cm?——推桿長度系數(shù)≈0.7l——推桿長度 cmn——推桿數(shù)量E——推桿材料的彈性模量 N/ (鋼的彈性模量2cmE=2.1 107N/ )?2cmQ——總脫模力取 D=10MM。②推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式 5-98= (8.3)?sdnQ???24s取 320N/mm2 推桿應力合格，硬度 HRC50～65?s9 冷卻系統(tǒng)的設計注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為 200～300℃，而塑件固化后從模具中取出的溫度為 60～80℃以下，視塑料品種不同有很大差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開設冷卻水通道，通過模溫調(diào)節(jié)機構調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。高溫塑料熔體在模具型腔內(nèi)凝固并釋放熱量，模具內(nèi)存在著一個合適的溫度分布，使制品的質(zhì)量達到最佳。模具溫度調(diào)節(jié)對制品質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）變形，模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均衡可以減小制品的變形；2)尺寸精度，利用模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減小制品成形收縮率的波動，提高制品尺寸精度的穩(wěn)定性；3）力學性能，從減小制品應力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的；4）表面質(zhì)量，提高模具溫度能夠改善制品表面質(zhì)量，過低的模溫會使制品輪廓22不清晰并產(chǎn)生明顯的融接痕，導致制品表面粗糙度過大。冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應盡量多， b) 截面尺寸應盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應適當； d) 適當布置水道的出入口；e) 冷卻水道應暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積澆注系統(tǒng)中的分流道布置如圖所示，采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設計可以使進人每—型腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說，并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用直澆口。冷卻系統(tǒng)的設計對于成型小型件的 1 模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結構。放為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板和動模利腔板內(nèi)開沒了如圖所示的水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻設定模具平均工作溫度為 ，用常溫60/C?的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 。20/C? 3/?9.1 確定冷卻水道直徑查表 3-26 得 ABS 的單位流量為 4510/Jkg?依據(jù)塑件體積可知所需的冷卻水管直徑較大。設計冷卻水道直徑為 14mm 符合要求。冷卻水示意圖：23圖 9.110 模具排氣槽的設計 當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質(zhì)帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設計在分型面之間、推桿預模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取 0.04㎜。11 校核11.1 注射機有關工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核(11.1)1()FpnA??--注射時型腔壓力 查參考文獻得 113MPap--塑件在分型面上的投影面積（ ）A2cm--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（ ）1--注射機額定鎖模力，按 CJ380M3 型注射機額定鎖模力為F3800kN2411.2 模具厚度 H 與注射閉合和高度注射機開模行程應大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離即滿足下式(11.2))10~5(21??HS式中 --注射機最大開模行程，mm；--推出距離（脫模聚居），mm；1H--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；2Sk=155mm+252mm=407mmSk≤S=1325mm 條件成立12 設計總結這次課程設計對以我們來說的確是一個很好的鍛煉機會，同時也是一個巨大的挑戰(zhàn)。在本次設計中，我們把在模具上面的一些理論知識、實踐經(jīng)驗和軟件的操作融合在一起，完成本次的錐形帽模具設計。通過本次設計，我了解了塑料模具設計的基本步驟和塑料模具的發(fā)展趨勢，同時也加強了對塑料模具的更近一步的認識和設計過程中一些數(shù)據(jù)的處理，培養(yǎng)了在模具設計時一種嚴謹?shù)脑O計態(tài)度，對以后走上社會工作崗位打下了堅實的基礎。這次設計對我來說有很大的意義，但因為實踐經(jīng)驗的不足，所以很多方面還有待進一步的加強。本次設計中的不妥之處還敬請老師知道。在以后的學習工作中，我將更加努力的提高自己的設計水平，讓自己能夠更好的適應時代發(fā)展帶來的科技進步，不斷吸收創(chuàng)新，使自己一直處于學習的狀態(tài)。25參考文獻[1]申開智．塑料成型模具[Ｍ]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.[2]陳志剛．塑料模具設計[Ｍ]．北京：機械工業(yè)出版社，2002.[3]吉衛(wèi)喜主編．機械制造技術[Ｍ]．北京：機械工業(yè)出版社，2001.[4]王伯平主編．互換性與測量技術基礎[Ｍ]．北京：機械工業(yè)出版社，2004.[5]丁聞．實用塑料成型模具設計手冊—注射模、壓縮模和壓注模[Ｍ].西安：西安交通大學出版壯出版，1993.[6]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京 機械工業(yè)出版社，2001