3505 塑料燈罩模具設(shè)計

3505 塑料燈罩模具設(shè)計,塑料,燈罩,模具設(shè)計 XX 學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）題 目 塑料燈罩模具設(shè)計指導(dǎo)教師 xxx系　　部 機(jī)電工程系專 業(yè)　10 模具設(shè)計與制造一班姓 名　 xxxxxx學(xué)　　號 xxxxxxxxxxxxx 2012 年　5　月　3　日保存期限：三年 保存部門：機(jī)電專業(yè)教研室 1目 錄第一章 概述 .............................................................................................................31.1 課程設(shè)計的目的 .............................................................................................31.2 課程設(shè)計的要求 .............................................................................................31.3 課程設(shè)計的步驟流程 .....................................................................................3第二章 擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................................................................................52.1 塑件成型工藝性分析 .....................................................................................52.1.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 .....................................................................................52.1.2 成型工藝分析 .....................................................................................52.1.3 塑件材料性能分析 .............................................................................62.2 分型面的確定 .................................................................................................72.2.1 分型面的選擇原則 .............................................................................72.2.2 塑件分型面的確定 ...........................................................................72.3.1 型腔數(shù)量的確定 .................................................................................82.3.2 型腔的排列方式 .................................................................................82.3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 ..........................................................................82.4 注塑機(jī)型號的選擇 .........................................................................................92.4.1 注塑機(jī)選擇的一般原則 .....................................................................92.4.2 按預(yù)選型腔數(shù)選擇注塑機(jī) ..................................................................92.4.3 校核注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù) ...................................................................11第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 .........................................................................................123.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計的基本要點 ........................................................................123.2 流道的設(shè)計 ...................................................................................................133.2.1 主流道的設(shè)計 ...................................................................................133.2.2 分流道的設(shè)計 ...................................................................................143.3 澆口的設(shè)計 ...................................................................................................153.3.1 澆口形式的選擇 ...............................................................................163.3.2 澆口位置的選擇 ................................................................................17 23.3.3 澆口的尺寸的確定 ............................................................................173.3.4 點澆口剪切速率的確定 ....................................................................183.4 澆注系統(tǒng)的平衡與冷料井的設(shè)計 ...............................................................183.4.1 澆注系統(tǒng)的平衡 ...............................................................................183.4.2 冷料井的設(shè)計 ...................................................................................18第四章 成型零件的設(shè)計 .......................................................................................204.1 成型零件的設(shè)計要點 ....................................................................................204.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................214.2.1 凹模（斜滑塊） ...............................................................................214.2.2 型芯 ...................................................................................................214.2.3 滑塊合模導(dǎo)向及鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計 .......................................................224.3 成型零件工作尺寸的計算 ...........................................................................22第五章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .......................................................................245.1 模架的確定 ...................................................................................................245.2 各模板的尺寸及材料 ...................................................................................25第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ...................................................................................266.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計 ....................................................................................266.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 ........................................................................266.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ................................................................................266.2 導(dǎo)柱設(shè)計 .......................................................................................................266.2.1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 ................................................................................266.2.2 導(dǎo)柱的設(shè)計要求 ................................................................................266.3 導(dǎo)套設(shè)計 .......................................................................................................286.3.1 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 ................................................................................286.3.2 導(dǎo)套的選擇 ........................................................................................28第七章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ...........................................................................................297.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 ...........................................................................297.2 塑件的推出基本方式 ...................................................................................297.3 塑料罩 II 的推出機(jī)構(gòu) ....................................................................................29第八章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................................318.1 加熱系統(tǒng) .......................................................................................................31 38.2 冷卻系統(tǒng) .......................................................................................................318.2.1 冷卻介質(zhì) ...........................................................................................318.2.2 冷卻系統(tǒng)的計算 ...............................................................................31參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................33第一章 概述1.1 課程設(shè)計的目的1．通過設(shè)計實踐，逐步樹立正確的設(shè)計思想，基本掌握塑料模具設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。2．通過計算、繪圖和運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，進(jìn)行塑料模具設(shè)計全面的基本技能訓(xùn)練。3．綜合運用塑料模具設(shè)計、機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測量、機(jī)械原理及零件、模具材料及熱處理等先修課程的知識，分析解決塑料模具設(shè)計問題。1.2 課程設(shè)計的要求1.獨立擬定成型工藝，正確選用成型設(shè)備，合理確定模具結(jié)構(gòu)2.根據(jù)塑件技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案：模具結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便高效、優(yōu)質(zhì)、安全生產(chǎn)，模具壽命長可根據(jù)模具設(shè)計和制造要求提出修改塑件要求，必須征得客戶同意正確確定成型零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及技術(shù)要求制造工藝性良好，造價便宜充分利用塑料成型優(yōu)良的特點，盡量減少后加工3.工作量： 時間：2 周圖紙：裝配圖 1 張(A0 或 A1) 成型零件工作圖：4~5 張 (凸模、凹模、型芯等)，采用 CAD 軟件繪圖，必 須有 1 張手工繪圖鼓勵用 UG、Pro/E 等三維設(shè)計軟件 4說明書：20~30 頁，按照學(xué)校的要求撰寫和裝訂答辯：陳述 10 分鐘，答辯 10 分鐘1.3 課程設(shè)計的步驟流程1.指導(dǎo)零件工作圖2.初匯裝配圖草圖3.各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計4.協(xié)調(diào)零部件間裝配關(guān)系，完成裝配圖5.整理和編寫設(shè)計計算說明書6.課程設(shè)計總結(jié)7.答辯準(zhǔn)備 5第二章 擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 塑件成型工藝性分析2.1.1 塑件結(jié)構(gòu)分析此次設(shè)計的塑件是塑料罩，其零件圖和三維圖分別如下圖所示。圖 2-1 零件圖 圖 2-2 三維圖2.1.2 成型工藝分析1.精度等級影響塑件精度的因素很多，如塑料的收縮率，注塑成型條件（時間、壓力、溫度等），塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 SJ1372—1978 標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為 8 級，本塑件所用材料為耐沖擊性聚苯乙烯（ HIPS）,由此查塑料模具設(shè)計手冊可知，本塑件宜選用一般精度 5 級。2.脫模斜度 6由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒有特殊狹窄細(xì)小部位時，才可以不設(shè)計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。塑件脫模斜度一般為： 35＇~ 1o30＇考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，可以使開模后塑件自動留在型腔中，所以不需要考慮脫模斜度。2.1.3 塑件材料性能分析此塑料罩所用的材料是 HIPS-耐沖擊性聚苯乙烯。1. HIPS 的性能耐沖擊性聚苯乙烯（HIPS）是通過在聚苯乙烯中添加聚丁基橡膠顆粒的辦法生產(chǎn)的一種抗沖擊的聚苯乙烯產(chǎn)品。乳白色不透明顆粒.密度為 1.05g/cm^3.熔融溫度 150~180℃.熱分解溫度 300℃.溶于芳香烴,氯化烴,酮類和酯類.能耐許多礦物油,有機(jī)酸,堿,鹽,低級醇及其水溶液,不耐沸水.HIPS 是最便宜的工程塑料之一,和 ABS,PC/ABS,PC 相比,材料的光澤性比較差,綜合性能也相對差一些. HIPS 是由 PS 加丁二烯改性而成的,因為 PS 的沖擊強(qiáng)度很低,做出的產(chǎn)品很脆,而丁二烯的韌性很好,加入丁二烯后可使 PS 的沖擊性能提高 2~3 倍.盡管 HIPS的沖擊強(qiáng)度比 PS 的沖擊強(qiáng)度高出很多,但其綜合性能還是不如 ABS,PC/ABS 等.2. HIPS 的工藝特點因 HIPS 分子中含有 5-15%的橡膠，在一定程度上影響了其流動性，注射壓力和成型溫度都宜高一些。其冷卻速度比 PS 慢，故需足夠的保壓壓力、保壓時間和冷卻進(jìn)間。成型周期會比 PS 稍長一點，其加工溫度一般在 190-240℃為宜。HIPS 制件中存在一個特殊的“白邊”的問題，通過提高模溫和鎖模力、減少保 7壓壓力及時間等辦法來改善，產(chǎn)品中夾水紋會比較明顯。HIPS 是經(jīng)過改性的高耐沖擊 PS，是無定型塑料，熱穩(wěn)定性好，非牛頓流體，易于成型。具有良好的可塑性和較小的成型收縮率，是熱塑料成型工藝性能最好的品種之一，易制作形狀復(fù)雜的制品。具體參數(shù)如下：性能 密度（kg/dm 3）收縮率s抗拉屈服強(qiáng)度 δ/MPa抗彎強(qiáng)度δb/MPa硬度 HB 比體積υ(dm 3/kg)參數(shù) 0.98～1.10 0.3～0.635.2 ～ 50 35～70 M20～80 0.91～1.022.2 分型面的確定2.2.1 分型面的選擇原則塑件設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。分型面的選擇應(yīng)遵循以下基本原則1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處；3）盡可能使塑件留在動模一側(cè)；4）有利于保證塑件的尺寸精度；5）盡可能滿足塑件的使用要求；6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；7）長型芯應(yīng)置于開模方向；8）有利于排氣；9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。2.2.2 塑件分型面的確定 8根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，分型面選在塑料罩Ⅱ的最大平面處，如下圖 A-A 截面。圖 2-3 塑件分型面2.3 型腔數(shù)量及排列方式的確定2.3.1 型腔數(shù)量的確定為了制模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注射機(jī)的額定鎖模力、注射機(jī)的最大注射量、制品的精度等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但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，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量適中，且具有兩邊抽芯，但抽芯距較短，從模具加工成本及制品生產(chǎn)成本考慮，故擬定為一模四腔。采用一模四腔，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需求，潛伏式點澆口，澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復(fù)雜，容易保證塑件質(zhì)量。2.3.2 型腔的排列方式 9該塑件有兩個側(cè)孔，要使側(cè)抽芯從塑料脫出，必須設(shè)計一套自動抽芯的結(jié)構(gòu)，并且采用一模四腔，型腔的排列方式采用單列直排，如圖 2-4：圖 2-4 型腔的排列方式圖2.3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面的分析可以知道，本模具采用一模四腔，推件板推出，在動模部分設(shè)計一個成型滑塊來成型，因此基本上可以確定模具結(jié)構(gòu)形式為 A2 型帶推件板的單分型面注射模。此模具采用點澆口，故用三板模。模架如圖 2-5 所示：圖 2-5 模架 102.4 注塑機(jī)型號的選擇2.4.1 注塑機(jī)選擇的一般原則 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出符合要求的模具。注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計人員應(yīng)對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進(jìn)行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機(jī)，倘若用戶已提供了注射機(jī)的型號和規(guī)格，設(shè)計人員必須對其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整。2.4.2 按預(yù)選型腔數(shù)選擇注塑機(jī)1.注射量模具所需的塑料熔體注射量式中 m —— 一副模具所需的質(zhì)量或體積（g 或）n —— 初步選定的型腔數(shù)，這里 n=4—— 單個塑件的質(zhì)量或體積（g 或）—— 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積（g 或）是個未知量，對于流動性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料為塑件的質(zhì)量或體積（g 或）的 15%-20%；對于流動性不好或是精度要求高的塑件，澆注系統(tǒng)凝料為塑件的質(zhì)量或體積（g 或）的 0.2-1 倍。在學(xué)校做設(shè)計時常以 0.6 來估算，即3.0=19.2g2.鎖模力塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面的投影面積及所需鎖模力式中 A —— 塑件及流道凝料在分型面上的投影面積（）n —— 初步選定的型腔數(shù)，這里 n=4—— 單個塑件在分型面上的投影面積（）—— 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（） 11—— 模具所需的鎖模力（N）—— 塑料熔體對型腔的平均壓力（）流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（）在模具設(shè)計好前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，大致是單個塑件在分型面上的投影面積（）的 0.2-0.5 倍，因此可用 0.35n 來估算。即成型時塑料熔體對型腔的平均壓力（）一般為注塑壓力的 30%-65%。查表可得 HIPS 的注射壓力為=120-150MPa2138.076×30=64.14kN, 式中型腔壓力取 30Mpa3.選擇注塑機(jī)型號注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機(jī)是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需靠人工取出，這就有礙于全自動操作，但附加機(jī)械手去產(chǎn)品后，也可實現(xiàn)全自動操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運動方向均沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實現(xiàn)全自動操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲桿的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件?？紤]到生產(chǎn)成本和易于實現(xiàn)自動化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。通過上述的分析，該塑件的注射量和鎖模力較大，由于本模具具有抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計較復(fù)雜，同時考慮到開模行程和脫模力的原因，所以應(yīng)該采用臥式注射機(jī)。根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計算值，查閱參考書，可選用SZ60/450 臥式注射機(jī)（上海第一塑料機(jī)械廠） ，其參數(shù)見下表：理論注射容量/cm 3 78 鎖模力/kN 450螺桿直徑/mm 30 拉桿內(nèi)間距/mm 280×250注射壓力/MPa 170 移模行程/mm 220注射速率/(g/s) 60 最大模厚/mm 300塑化能力/(g/s) 5.6 最小模厚/mm 100螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 14～200 定位孔直徑/mm 55 12噴嘴球半徑/mm 20 噴嘴口直徑/mm 3.5鎖模方式 雙曲肘2.4.3 校核注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)1. 校核模具的型腔數(shù) n由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) n，=(0.8×5.6×30-0.6×4×2.74)/2.74＝46.65≥412360/mkMtn??式中 k—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8M—注射機(jī)的額定塑化量（5.6g/s）t—成型周期，取 30s2.注射壓力的校核=1.3×130=169Mpa＜170=Pe 注射壓力校核合格0pke??式中 —取 1.3， —取 130MPa，屬于薄壁深腔模。03.鎖模力的校核=1.2×64.14=76.968KNF0kAx而 F=450kN，故校核后得出鎖模力合格。 13第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計的基本要點所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳物質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。圖 3-1 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)設(shè)計得正確與否對塑件品質(zhì)影響很大，對澆注系統(tǒng)的基本要求是：1.要適應(yīng)塑料的成型性能2.要能保證塑件的質(zhì)量3.盡量避免出現(xiàn)熔接痕：熔接痕的存在主要會影響外觀，使得產(chǎn)品的表面較差；而出現(xiàn)熔接痕的地方強(qiáng)度也會較差。4.使塑料熔體流動乎穩(wěn)，避免嚴(yán)重紊流。防止卷入、吸收氣體。5.盡量避免過度保壓和保壓不足：過度保壓會使產(chǎn)品密度較大，增加內(nèi)應(yīng)力，甚至出現(xiàn)飛邊。6.盡量減小及縮短澆注系統(tǒng)的截面及長度 147.盡可能做到同步填充：一模多腔情形下，要讓進(jìn)入每一個型腔的熔體能 夠同時充滿，而且使每個型腔的壓力相等。8.防止型芯的變形和嵌件的位移。9.有利于型腔中氣體的排出 3.2 流道的設(shè)計3.2.1 主流道的設(shè)計1.主流道設(shè)計要點1）為便于將凝料從主流道中拉出，主流道通常設(shè)計成錐形，其錐角 α=2° ～6° 。內(nèi)壁表面粗糙度一般為 Ra=0.8。2）為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)緊密對接，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為 R 2 =R 1 +(1～2)mm,凹入深度 3～5mm。3) 為了物料的流動阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡，其圓角半徑 r=1～3mm。4) 主流道長度 L 應(yīng)盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長度由模具結(jié)構(gòu)和模板厚度所確定，一般不大于 60mm，取 L=40mm。5) 因主流道與塑料熔體反復(fù)接觸，進(jìn)口處與噴嘴反復(fù)碰撞，因此，常將主流道設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進(jìn)行熱處理，一般選用 T8、T10 制造，熱處理硬度為 HRC50～55。2. 主流道尺寸根據(jù)所選注塑機(jī)，則主流道小端尺寸為d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5～1)=3.5+0.5mm=4mm主流道球面半徑SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）=20+2=22mm3. 主流道襯道的形式 15本設(shè)計雖然是小型模具，但是為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈還是設(shè)計成分體式，主流道長度取 40mm 如圖 3-2。襯套采用 T10A 鋼，熱處理淬火后表面硬度為 53HRC～57HRC。圖 3-2 主流道襯套4. 主流道凝料體積= （ ） 0.8 cm3)(122dDhqz???140?2241.6???5. 主流道剪切速率校核由經(jīng)驗公式 =(3.3×21.66)/(3.14×0.2525)=825/s＜5×10 3/s3.szRq?Rn= =0.2525mm 校核合格2/)6(3.2.2 分流道的設(shè)計1. 分流道的布置形式分流道是連接主流道到和澆口的進(jìn)料通道。在單腔膜中，常不開設(shè)分流道，而在多腔膜中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，流動中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔，因此，采用平衡式分流道如圖 5-5 所示。分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還會增長模塑周期。2. 分流道的長度 16長度應(yīng)盡量取短，且少彎折。該模具的分流道的長度很短，如圖圖 3-3 流道分布圖第一級分流道 L1=50 mm第二級分流道 L2=25 mm第三級分流道 L3=20mm3. 分流道的形狀及尺寸分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U 形等多種。在流過同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來說，它需要同時在動模和定模上開設(shè)半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積（即表面積/體積比）較大，較少采用。而梯形截面、U 形截面的分流道，加工容易且熱量散失和流動阻力也不大。為了便于機(jī)械加工及凝聊脫模，本設(shè)計的分流道設(shè)置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，一般可以采用下面的經(jīng)驗公式來計算截面尺寸：B=0.2654 =0.2654 =1.713mm 4Lm?48526.?由于 B 不在適用范圍，需要自行設(shè)計。取 B=6mmH= = 6=4mm ，取 H=4mm32?（1）分流道截面形狀如圖從理論上 L2，L3 分流道可比 L1 截面小 10%，但是為了刀具的統(tǒng)一和加工方便，在分型面上的分流道采用一樣的截面。 17（2）凝料體積分流道長度 L=（40+25+20×2）×2=210mm 圖 3-4 分流道截面形狀分流道截面積 A= =20 426??2m凝料體積 33.401cq??分（3）分流道剪切速率校核采用經(jīng)驗公式 =(3.3×4.52)/(3.14× )=350＜5×10 3/s3.szR?? 32.00.2418cm2cAn4. 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，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.63?m～1.6?m，這樣的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處 Ra= 1.6 m?從前面圖中可以看出，流道分兩組，流道開在塑件的中心處，通過作圖可以看出，該模是由主流道、一級分流道、二級分流道、三級分流道和點澆口組成。3.3 澆口的設(shè)計澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道（除了直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的主要作用：1） 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；2） 易于切除澆口尾料；3） 對于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。當(dāng)塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，黏度降低，提高流動性能，有利于充型，但是澆口尺寸過小會使壓力增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。3.3.1 澆口形式的選擇在注塑模設(shè)計中，按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點，常用的澆口形式有如下幾種：直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口 、環(huán)行澆口、輪輻式澆口、爪形澆口 、點澆口、潛伏式澆口 。 18各種澆口的結(jié)構(gòu)形式如圖 3-5 所示：圖 3-5 澆口結(jié)構(gòu)形式澆口的設(shè)計與塑件的形狀，截面尺寸，模具結(jié)構(gòu)，注射工藝參數(shù)及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面尺寸要小，長度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉。便于與塑件分離或切除，且澆口的痕跡不明顯。由于我設(shè)計的是中小型塑件一模多腔表面不允許有大的痕跡的塑件，所以選用點澆口。點澆口的結(jié)構(gòu)形式如圖 3-6：圖 3-6 澆口的結(jié)構(gòu)形式本模具采用的點澆口的結(jié)構(gòu)形式如圖 3-7： 193.3.2 澆口位置的選擇澆口的位置選擇，應(yīng)遵循如下原則：1. 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷避免噴射有兩種方法：a 加大澆口截面尺寸，降低熔體流速；b 采用沖擊型澆口，改善塑料熔體流動狀況。該模具采用方法 a。2. 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處；3. 有利于塑件熔體流動；4. 有利于型腔排氣；5. 考慮塑件使用時的載荷狀況；6. 減少或避免塑件的熔接痕；7. 考慮分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊懀?. 考慮澆口位置和數(shù)目對塑件成型尺寸的影響；9. 防止將型芯或嵌件擠歪變形。鑒于上述原則，本模具澆口位置取在塑件頂部圓中心。3.3.3 澆口的尺寸的確定澆口截面積通常為分流道截面積的 0.07～0.09 倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度約為 0.5～2mm 左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正.由經(jīng)驗公式得：d= mAnk02.1583.29.064 ???式中 A=0.583 2mn——塑料材料系數(shù)取 0.6k——塑件壁厚的函數(shù)值取 0.2913.3.4 點澆口剪切速率的確定由經(jīng)驗公式得： 14133 05.4980.1264 ??????ssRq??在 范圍內(nèi)，剪切速率校核合格。510??s3.4 澆注系統(tǒng)的平衡與冷料井的設(shè)計3.4.1 澆注系統(tǒng)的平衡流道排列的原則：1）盡可能使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。 202）使型腔壓力中心盡可能與注射機(jī)的中心重合。幾種常見的平衡式澆注系統(tǒng)如圖 3-8 所示：圖 3-8 澆注系統(tǒng)的平衡方式對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀和截面尺寸也相同，各個澆口也相同，因此澆注系統(tǒng)是平衡的3.4.2 冷料井的設(shè)計1 主流道冷料穴采用半球形，半徑比主流道末端半徑大 1mm，球心比分流道低 1mm。該冷料井設(shè)在斜銷固定板上。2 分流道冷料穴在分流道端部加長 2mm 作為分流道冷料穴。圖 3-9 21第四章 成型零件的設(shè)計4.1 成型零件的設(shè)計要點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。成型零件包括凹模。型芯、鑲件、成型杠和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和表面硬度。在設(shè)計模具時，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸精度等級確定模具成型模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些因素因作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。影響塑件尺寸精度的主要因素有如下幾個方面：（1）塑件收縮率所引起的尺寸誤差。塑件成型后的收縮率與塑料的品種，塑件的形狀、尺寸、厚度、模具的結(jié)構(gòu)，成型工藝條件等因素有關(guān)。在模具設(shè)計時，要準(zhǔn)確的確定收縮率是很困難的，因為成型后實際收縮率與計算收縮率是有差異的，生產(chǎn)中工藝條件變化，塑料批次的改變也造成塑件收縮率的波動，這些都會引起塑件尺寸的變化。（2）模具成型零件的制造誤差。模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低（3）模具成型零件的磨損。模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、脫模時塑件的摩擦、成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的銹蝕以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新進(jìn)行打磨拋光等，均會造成成型零件尺寸的變化。磨損的結(jié)果使型腔尺寸變大，型芯尺寸變小。（4）模具安裝配合的誤差。模具成型零件裝配誤差以及在成型過程中成型零件配合間隙的變化，都會引起塑件尺寸的變化。一般情況下，收縮率的波動、模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要原因。而收縮率的波動引起的塑件尺寸誤差隨塑件尺寸的增大而增大。因此生產(chǎn)大型零件時，若單靠提高模具制造精度等級來提高塑件精度是比較困難和不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)穩(wěn)定成型工藝條件和選擇收縮率波動較的塑料。生產(chǎn)小型塑件是，模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要因素，因此，應(yīng)提高模具精度等級和減少磨損。設(shè)計成型零件是應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及精度要求，確定型腔的 22總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位和冷卻水道的布置等，然后根據(jù)成型零件加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對重要的成型零件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的校核。4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1 凹模（斜滑塊）塑料罩Ⅱ的外壁為圓筒形狀，帶有側(cè)凸臺和側(cè)凹孔，要進(jìn)行側(cè)向抽芯，可采用瓣合模的結(jié)構(gòu)形式。本模具采用的凹模即為斜滑塊。其結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，詳圖見模具零件工作圖（SLZM01-02） 。4.2.2 型芯本模具有兩個型心：（1） 主型芯：用于成型塑件圓柱筒內(nèi)表面；（2） 側(cè)型芯：用于成型塑件的側(cè)孔。主型芯是一個簡單的整體式圓柱體型芯。成型部分用數(shù)控銑床銑出，熱處理后用線切割切割外形，然后用電極對成型面進(jìn)行精加工。其結(jié)構(gòu)形式如圖 4-1 所示：圖 4-1 主型芯側(cè)型芯結(jié)構(gòu)也很簡單，加工方法與主型芯類似。其結(jié)構(gòu)形式如圖 4-2： 23圖 4-2 側(cè)型芯4.2.3 滑塊合模導(dǎo)向及鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計左右滑塊分布著 4 個型腔，因此滑塊寬度較大，為了使開合模抽芯力大而且均勻，每個滑塊采用雙斜導(dǎo)柱進(jìn)行驅(qū)動。合模后采用嵌入式楔緊塊鎖緊。開模后采用鋼珠定位，簡化了模具結(jié)構(gòu)，但模具安裝時，左右滑塊宜水平安裝，以保證定位可靠。如圖 4-3：圖 4-3 滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4.3 成型零件工作尺寸的計算塑件尺寸公差由塑料制件尺寸公差表（標(biāo)準(zhǔn) SJ1372）查得，根據(jù)要求，HIPS 選用高要求等級精度，即選用 MT1，則查塑料成型模具書表 3-5-1 得，模具制造公差等級為 IT8.由公式 0 0()[(1)(0.5.7)]MsLL? ?? ????式中 s—塑件的收縮率，取 0.006；Ls—塑件外徑尺寸；x—修正系數(shù)（取 0.6） ；Δ—塑件公差值（由塑件的公差表查得） 。δ—制造公差，取 Δ/4 或 Δ/5；型腔圓柱面半徑 SR1=[(1+0.013)×22- 0.6×0.04] 0+0.04 =22.26 0+0.04型腔的凸臺到圓柱中心的距離 H= [(1+0.013)×24- 0.6×0.04] =24.29 0+0.05 24主型芯的徑向尺寸 R1=[(1+0.013)×18 - 0.6×0.04] 0+0.05=18.21 0+0.05主型芯接觸面高度尺寸 H1=[(1+0.013)×18- 0.6×0.04]=18.21 0+0.04側(cè)型芯的徑向尺寸 R2=[(1+0.013)×2 - 0.6×0.04] 0+0.02=2 0+0.02側(cè)型芯接觸面高度尺寸 H2=[(1+0.013)×3- 0.6×0.04]=3 0+0.02由于本次是課程設(shè)計，參考的資料有限，故在選擇材料的過程中我都是選擇型號和材料以及尺寸都是高于要求的，故對于型腔零件強(qiáng)度、剛度的校核可以不用進(jìn)行。 25第五章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用5.1 模架的確定以上內(nèi)容計算確定之后，便可根據(jù)計算結(jié)果選定模架。在學(xué)校做設(shè)計時，模架部分可參照各模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸來繪圖；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模具，確定出標(biāo)準(zhǔn)架的形式、規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號，這樣能大大縮減模具制造周期，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其是對于大型模具，這一點尤其重要。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，在根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，利用 EMX 輔助設(shè)計，模架制造商為 hasco-246*296。模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便的分開兩塊模板。本模具的模架結(jié)構(gòu)簡圖如下：圖 5-1 模架的結(jié)構(gòu) 265.2 各模板的尺寸及材料1.定模底板（400mm×316mm，厚度為 20mm）定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為 45 鋼。定位圈通過 4 個 M6 的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接。2.凝料推板（316mm×316mm，厚度為 20mm）定模板應(yīng)有一定的厚度，并且有足夠的強(qiáng)度，一般用 45 鋼或 Q235A 制成，最好調(diào)質(zhì) 230HB～270HB。3.斜銷固定（316mm×316mm，厚度為 13mm）與定模板一樣，推件板也應(yīng)有一定的厚度，并且有足夠的強(qiáng)度，一般用 45鋼或 Q235A 制成，最好調(diào)質(zhì) 230HB～270HB。4.定模板（316mm×316mm，厚度為 50mm）定模板應(yīng)有一定的厚度，并且有足夠的強(qiáng)度，一般用 45 鋼或 Q235A 制成，最好調(diào)質(zhì) 230HB～270HB。5. 動模板（316mm×316mm，厚度為 32mm）與定模板一樣，推件板也應(yīng)有一定的厚度，并且有足夠的強(qiáng)度，一般用 45鋼或 Q235A 制成，最好調(diào)質(zhì) 230HB～270HB。6.支撐板（316mm×316mm，厚度為 36mm）作用為固定型芯。7.墊塊（50mm×316mm，厚度為 85mm）墊塊的主要作用是在動模座板與支承板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度的要求。墊塊材料為 45 號鋼，也可以用 Q235A 等。該模具墊塊采用 45 號鋼制造。8.推桿固定板（200mm×316mm,厚度為 16mm）材料為 45 鋼。9.推板 hasco 板 K60（200mm×316mm,厚度為 25mm）材料為 45 鋼，用 4 個 M6 的內(nèi)六角圓柱螺釘與推板固定板聯(lián)接。10.動模底板（316mm×316mm,厚度為 25mm）支承板應(yīng)有較高的平行度和硬度，因為該套模具的型芯固定在支承板上。材料較宜采用 45 鋼，調(diào)質(zhì) 230HB～270HB。 27第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可。如需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則須由設(shè)計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計6.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則1. 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，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. 為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽，即可削去一個面或在導(dǎo)套的空口倒角，該模具采用無導(dǎo)套，無倒角設(shè)計。3. 在合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。4. 動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。6.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計本模具有三個分型面，包括三個零部件的導(dǎo)向：1.凝料推板的導(dǎo)向2.動模板的導(dǎo)向3.頂出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向6.2 導(dǎo)柱設(shè)計6.2.1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)柱的一般結(jié)構(gòu)形式有三種（如圖 6-1 所示）：（1）帶頭無軸肩導(dǎo)柱（圖 6-1（a） ）（2）帶頭有軸肩導(dǎo)柱（圖 6-1（b） 、 （c） ） 圖 6-1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 （3）限位導(dǎo)柱 286.2.2 導(dǎo)柱的設(shè)計要求1. 導(dǎo)柱的長度必須比凸模的斷面高度高出 6mm~8mm。 2. 為使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐型或球形，本設(shè)計采用球形設(shè)計的先導(dǎo)部分。3. 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該模具的導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可以知道為 30mm） 。4. 導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H8/f7 配合，導(dǎo)柱滑動部分按H7/g7 的間隙配合。5. 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 Ra=0.4 微米。6. 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易這段的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)過滲碳淬火處理或碳素工具鋼經(jīng)過淬火處理，其硬度為 50HRC 以上。6.2.3 導(dǎo)柱的選擇1.凝料推板的導(dǎo)向由于分型面 II 處需進(jìn)行限位，故此處采用限位導(dǎo)柱。其結(jié)構(gòu)形式如下圖：圖 6-2 限位導(dǎo)柱2.動模板的導(dǎo)向采用帶頭有軸肩導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)形式如圖 6-3：圖 6-3 帶頭有軸肩導(dǎo)柱3.頂出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向采用推板導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)形式如下圖： 29圖 6-4 推板