智能插座前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)-斜頂抽芯塑料注射模含NX三維及10張CAD圖

智能插座前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)-斜頂抽芯塑料注射模含NX三維及10張CAD圖,智能,插座,注塑,模具設(shè)計(jì),斜頂抽芯,塑料,注射,nx,三維,10,cad 摘要 根據(jù)智能插座前蓋塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模兩腔，潛伏式進(jìn)膠口搭底進(jìn)料，注射機(jī)采用海天HTF300XB型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和3D繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：智能插座前蓋；一模兩腔；注射機(jī)；海天HTF300XB；冷卻系統(tǒng)；注塑模具 Abstract According to the requirements of plastic products for front cover of intelligent socket, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as workability, dimensional accuracy, and consider the size of plastic parts. The mold adopts a two cavity and a latent inlet. The injection machine adopts Haitian HTF300XB model and sets up the cooling system. CAD and 3D draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, and choose the reasonable processing method of the mould. Attached is an instruction book, which systematically uses simple words, simple sketches and calculations to analyze plastic parts, so as to make a reasonable design of injection moulds. Key words: smart socket front cover; one mold two cavity; injection machine; Haitian HTF300XB; cooling system; injection mold 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒 論 - 1 - 第二章 注塑工藝分析及成型方法 - 2 - 2.1智能插座前蓋塑件分析 - 2 - 2.1.1材料分析 - 3 - 2.1.2塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析 - 3 - 2.2材料ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) - 4 - 2.2.1注射成型過程 - 4 - 2.2.2 材料ABS的注塑成型參數(shù) - 4 - 2.2.3材料ABS性能 - 5 - 第三章 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 7 - 3.1擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 7 - 3.1.1分型面位置的確定 - 7 - 3.1.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 - 8 - 3.1.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 - 9 - 3.1.4 注射機(jī)型號(hào)的確定 - 9 - 3.1.5 注塑機(jī)的參數(shù)較核 - 11 - 3.2 澆注系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) - 13 - 3.2.1澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) - 13 - 3.2.2成型零件設(shè)計(jì) - 16 - 3.2.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 18 - 3.2.4溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 18 - 3.2.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 21 - 第四章 總結(jié) - 26 - 4.1模具設(shè)計(jì)過程體會(huì) - 26 - 4.2設(shè)計(jì)存在問題及解決設(shè)想 - 26 - 第五章 注塑模具工作原理 - 27 - 參考文獻(xiàn) - 28 - 致謝 - 29 - III 第一章 緒 論 作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的模具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。 模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占95%以上。 我國(guó)模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進(jìn)行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外，從資料獲悉，目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值都已超過機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價(jià)值將超過自身價(jià)格的幾十倍乃至百倍及上千倍。 據(jù)各國(guó)報(bào)導(dǎo)，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱之“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”，如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實(shí)現(xiàn)了模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化，因而深受贊譽(yù)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國(guó)，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號(hào)，而歐盟一些國(guó)家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國(guó)模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機(jī)”?？梢娔＞吖I(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 第二章 注塑工藝分析及成型方法 2.1智能插座前蓋塑件分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。 本設(shè)計(jì)課題-智能插座前蓋如下圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 圖2-1 智能插座前蓋上蓋三維圖 圖2-2 注塑二維 2.1.1材料分析 生產(chǎn)綱領(lǐng)為：日產(chǎn)500－1000件，屬于大批量生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)。根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場(chǎng)價(jià)格，選擇材料為Abs。 2.1.2塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析 1.結(jié)構(gòu)分析 該塑件結(jié)構(gòu)中等難度，分別在不同的型腔內(nèi)成型，故在模具設(shè)計(jì)和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)的順暢和零件的使用壽命。 該塑件裝配在智能插座前蓋表面，對(duì)表面美觀有一定要求，設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)外邊面的處理。 2.成型工藝分析 精度等級(jí)：采用一般精度5級(jí)。 脫模斜度：該注塑零件壁厚約為12mm，其脫模斜度查參考文獻(xiàn)【1】中的表3-4有塑件內(nèi)表面35′~1°，塑件外表面40′~1°20′。由于該塑件沒有特殊狹窄細(xì)小部位，所用塑料為ABS，流動(dòng)性較好。 2.2材料ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 2.2.1注射成型過程 1.成型前的準(zhǔn)備 對(duì)ABS的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)。由于ABS的吸水率大約為0.2%～0.8%，容易吸濕，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥，干燥至水分含量<0.3%。干燥條件：用烘箱以80～85℃烘2～4小時(shí)或用干燥料斗以80℃烘1～2小時(shí)。 2.注射過程 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻4個(gè)階段。 3.塑件的后處理 采用調(diào)濕處理，其熱處理?xiàng)l件查參考文獻(xiàn)【1】中的表4-7由處理溫度為70℃；保濕時(shí)間為2～4小時(shí)。 2.2.2 材料ABS的注塑成型參數(shù) 注射機(jī)：螺桿式； 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）：48； 料筒溫度（℃）：前段 200～220； 中段 180～200； 后段 160～180； 噴嘴溫度（℃）：170～180； 模具溫度（℃）：50～80； 注射壓力（MPa）：70～100； 成型時(shí)間（s）：注射20～60，保壓0～3，冷卻20～90，總周期50～160。 2.2.3材料ABS性能 1.物理性能 ABS樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡(jiǎn)稱ABS)，這三者的比例為20：30：50(熔點(diǎn)為175℃)。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強(qiáng)度會(huì)得到提高，但是硬度和流動(dòng)性就會(huì)降低，強(qiáng)度和耐熱性變會(huì)減少。 ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機(jī)械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點(diǎn)是耐候性，耐熱性差，且易燃。 2.成型性能 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(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)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(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上上百種不同品質(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材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。 ABS在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%~0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%～0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS尚具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域，ABS若與MMA摻混可制成透明ABS，透光率可達(dá)80%。 ABS是吸水的塑料，于室溫下，24小時(shí)可吸收0.2%~0.35%水分，雖然這種水分不至于對(duì)機(jī)械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時(shí)若濕度超過0.2%，塑料表面會(huì)受大的影響，所以對(duì)ABS進(jìn)行成型加工時(shí)，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于0.2%。 3.ABS的主要性能指標(biāo) 密度ρ=1.05 g/； 收縮率0.4～0.7%，取值0.5%. 4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥。 第三章 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1分型面位置的確定 在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)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)。分型面的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都由很大影響。因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。 1.分型面的選擇原則 （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(dòng)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(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向； （8）有利于排氣； （9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了上述原則，同時(shí)從所提供的塑件圖樣可以看出該塑件需要側(cè)向抽芯分型（如圖3-1所示）。 圖3-1 斜頂結(jié)構(gòu)圖 2.分型面的選擇 基于以上因素的考慮，分型面選擇如圖3-2所示。 圖3-2分型面 3.1.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 當(dāng)分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。 一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模二腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)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。故由此初步擬定采用一模二腔，如圖4-4所示。 3.1.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 該模具外觀質(zhì)量要求較高，從該塑件的外部特征可以看出塑件外形是矩形。初步擬定采用一模兩腔單分型面的模具結(jié)構(gòu)形式，如圖3-3所示。 圖3-3型腔分布示意圖 3.1.4 注射機(jī)型號(hào)的確定 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)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(jì)人員應(yīng)該對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺(tái)和模具匹配的注射機(jī)，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。 1.所需注射量的計(jì)算 （1）塑件質(zhì)量、體積計(jì)算: 對(duì)于該設(shè)計(jì)，建立塑件模型,并用3D對(duì)此模型分析得： 塑件實(shí)測(cè)體積 塑料制件體積V1＝22.7 塑料制件質(zhì)量M1＝23.8g。 （2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 可使用軟件測(cè)量塑件體積，由于該模具采用一模兩腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體積為 V3=2.8 cm3 （3）該模具一次注射所需要的ABS 體積 V0=V1X2+ V3 =48.2cm3； 質(zhì)量 M0=ρ·V0=50.6g。 2.注射機(jī)型號(hào)的選定 近年來我國(guó)引進(jìn)的注射機(jī)型號(hào)很多，國(guó)內(nèi)注射機(jī)生產(chǎn)廠的新機(jī)型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。 根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定型號(hào)為HTF300XB，該注塑機(jī)參數(shù)如表3-1所示。 表3-1注塑機(jī)的參數(shù) 型號(hào) 單位 300×A 300×B 300×C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 60 65 70 理論注射容量 cm3 727 853 989 注射重量PS g 662 776 900 注射壓力 Mpa 213 182 157 注射行程 mm 257 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~160 料筒加熱功率 KW 17.25 鎖模力 KN 3000 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 660×660 允許最大模具厚度 mm 660 允許最小模具厚度 mm 250 移模行程 mm 660 移模開距(最大) mm 1260 液壓頂出行程 mm 160 液壓頂出力 KN 62 液壓頂出桿數(shù)量 PC 13 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 30 油箱容積 l 580 機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高) m 6.9×2.0×2.4 機(jī)器重量 t 11.5 最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬) mm 460×460 3.1.5 注塑機(jī)的參數(shù)較核 （1）注射容量和質(zhì)量校核 由于以容量計(jì)算時(shí) V總≤0.8 V注 (4-1) 式中V注—注射機(jī)最大注射容量 cm3； V總—成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和 cm3； 0.8—最大注射容量的利用系數(shù)。 ∴V注≥V總/0.8=50.6/0.8=63.25cm3 所以注塑機(jī)符合注射容量和質(zhì)量要求。 （2）合模力及注塑面積和型腔數(shù)的校核 合模力的大小必須滿足下式： Fs≥Fz=P（nAx +Aj）= PA (4-2) 式中A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 Ax—塑件型腔在模具分型面上的投影面積 Aj—塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 Fz—脹模力 Fs—合模力 P—模腔壓力 取30MPa 通過使用3D軟件計(jì)算面功能自動(dòng)得出A=57981.64mm2 由于 Fs=3000KN ≥30×57981.64x1.1x0.001 =1913.4KN 所以注塑機(jī)符合合模力及注塑面積和型腔數(shù)的要求。 （3）模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 1）模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具的長(zhǎng)×寬為300×350mm〈注塑機(jī)拉桿的間距660×660mm） 故滿足要求。 2）模具閉合高度校核 模具實(shí)際高度 H模=300mm ； 注塑機(jī)最小閉合厚度 H最小=250mm 即 H模 > H最??； 故滿足要求。 3) 開模行程校核 此處所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)）。注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： S機(jī)-（H模- H最?。? H1＋H2+（5～10）mm (4-3) 因?yàn)镾機(jī)- (H模- H最小)＝660-（390-250）=520mm H1＋H2＋（5～10）＝25+95+10=130mm 即 S機(jī)-（H模-H最?。? H1＋H2+（5～10）mm 故滿足要求。 式中: H1——推出距離，單位mm； H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位mm； S機(jī)——注塑機(jī)最大開模行程。 3.2 澆注系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) 3.2.1澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 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，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)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)，包括主流到，分流到、冷料穴，澆口。 1.主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模是主流道凝料的順利拔出 （1）主流道尺寸 主流道小端直徑 D=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1） (4-4) =3+（0.5～1），取D=3.5 主流道球面半徑SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2） (4-5) =10+(1～2)，取SR0=11 球面配合高度h=3～5mm，取h=3mm 主流道長(zhǎng)度L=95mm 主流道大端直徑D′=3.6+2Ltanα=3.1+2×130×tan1°=6.21，取D′=6mm (4-6) 澆口套總長(zhǎng)LO=L+h=85mm (4-7) （2）主流道襯套的形式 主流道小端入口處于注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)格，因而模具主流道部分設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用幼稚鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC～55HRC。 由于該模具流道較長(zhǎng)，定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式較合適。 （3）主流道襯套的固定 主流道襯套采用2個(gè)螺釘均布固定。 2.冷料穴的設(shè)計(jì) （1）主流道冷料穴的設(shè)計(jì) 開模時(shí)應(yīng)將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直徑應(yīng)稍大于主流道大端直徑。由于該模具型腔分布對(duì)稱，所以冷料穴可設(shè)在中心位置。 冷料穴直徑=8 mm = D′ (4-8) 冷料穴深度=3/4 D′=6 mm (4-9) （2）分流道冷料穴的設(shè)計(jì) 此模具分流道比較短，所以可以不加冷料穴。 3.分流道設(shè)計(jì) （1）分流到布置形式 分流道在分型面上的布置與型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，應(yīng)該遵循兩方面原則：一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量段、鎖模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。流道分布如圖3-4所示。 圖3-4流道分布示意圖 （2）分流道的長(zhǎng)度 長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，減少彎折。該模具的分流道長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)過程中由繪圖的出，L=20 mm。 （3）分流道的形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模，分流道設(shè)置在分型面上，采用圓形截面，ABS經(jīng)驗(yàn)值d=（4.8～9.5）mm，由d（1.1～1.2）=d上級(jí)，所以得出d=5.8，取為6 mm。 （4）分流道表面粗糙度 由于流道中于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(dòng)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0.63～1.6微米，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動(dòng)阻力。避免熔流表面滑移，是中心層具有較高的剪切速率，此處Ra=0.8。 4.澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接流道于型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。 澆口截面積通常為分流道的0.07～0.09倍，澆口截面積取為矩形。 （1）澆口類型及位置的確定 該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時(shí)，對(duì)外觀要求較高，所以從搭底澆口和牛角式澆口中進(jìn)行選擇。其中，搭底澆口模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需兩板模即可，比較有優(yōu)勢(shì)。 綜合以上，采用搭底澆口最合適，而且相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，所以選用搭底澆口。 （2）澆口尺寸設(shè)計(jì) 由經(jīng)驗(yàn)公式，澆口的深度d=0.206=1.207； (4-10) 3.2.2成型零件設(shè)計(jì) 直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構(gòu)成塑件外形的成型零件成為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件成為凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接與高溫、高壓的塑料接觸，并且脫模時(shí)反復(fù)與塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度，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脫模。 分型成功后凹模如圖3-5所示，凸模如圖3-7所示。 圖3-5型腔三維圖 圖3-6型腔二維圖 圖3-7型芯三維圖 圖3-8型芯二維圖 3.2.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該套模具是屬于小型模具，排氣量很小，可利用分型面、滑塊和頂桿等間隙進(jìn)行排氣，不需要單獨(dú)開設(shè)排氣槽。 3.2.4溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.加熱系統(tǒng) 由塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)率。ABS材料的注塑成型溫度為50～80，查參考文獻(xiàn)【1】中表6-10 常用熱塑料的模具溫度表，可以得知所選塑件材料模具溫度為：100°C，所以可以不設(shè)置加熱裝置。 2.冷卻系統(tǒng) 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具性強(qiáng)中取出時(shí)其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡量快的傳給模具，一是塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 (1)設(shè)計(jì)原則： 冷卻水孔數(shù)量盡可能的多，孔徑盡可能大； 冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等； 澆口處要加強(qiáng)冷卻； 冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水； 冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處； 進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面。 （2）設(shè)計(jì)過程： 已知：材料ABS，塑件厚度2mm，ABS單位熱流量系數(shù)Q1=350kg/kg, 解：冷卻時(shí)間 (4-11) s 根據(jù)ABS性能，取=10s 注射時(shí)間=2s，保壓2s 注射周期為t=10+2+2+（5～8）=20s (4-12) 每小時(shí)注射次數(shù)N=3600/20=180 ∴總熱量 Q=W=NG (4-13) =80×0.0215×350 =1354.5kJ/h 模具四側(cè)面積 (4-14) 分型面面積 開模率 (4-15) ∴散熱表面積=0.04m2 (4-16) 模溫70℃，室溫20℃ ∴對(duì)流所散發(fā)的熱量： (4-17) 輻射所散發(fā)的熱量： (4-18) =0.86 注塑機(jī)所散發(fā)的熱量： (4-19) ∴應(yīng)由冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量為 為負(fù) (4-20) 所以模具靠自身可以散熱。但為更加安全和提高效率，仍添加冷卻系統(tǒng)。 （3）冷卻系統(tǒng)的布置 該塑件分型面為大致為階梯形，把模仁分為上下兩部分，上部分由分流道，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)冷卻，因此布置在偏上位置。 由上面計(jì)算可知，該模具塑料釋放的總熱量不大，旨在模具型腔周圍開始冷卻水管即可，凹模水管直徑為8mm，凸模水管直徑為8mm。 水管具體分布線如圖3-7所示。 3-7水路示意圖 3.2.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置成為脫模機(jī)構(gòu)，也稱為推出機(jī)構(gòu)。 1.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 塑件推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)推出脫模機(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)置在動(dòng)模一側(cè)； （2）保證塑件不因推出而變形損壞； （3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可； （4）良好的塑件外觀； （5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。 2.塑件推出的基本方式選擇 零件脫模無特殊要求，采用最常見的推桿推出即能滿足脫模要求。推桿形式選擇圓形推桿。 3.頂桿布局 頂桿布局如圖3-8所示 圖3-8頂桿布局示意圖 4.頂桿尺寸計(jì)算 （1）脫模力 (4-21) (4-22) (4-23) (4-24) 取1°，查參考文獻(xiàn)【1】中表8-2得=3.556 由ABS特性和模具材料得f=0.21 取1°，查參考文獻(xiàn)【1】中表8-3得=1.0052 =1.75mm，E=1800Mpa，S=0.5%，=0，L=14cm ∴=625N （2）推板厚度 (4-25) =300mm，E=210000Mpa，B=150mm, =1/5*0.28mm ∴ （3）推桿直徑 (4-26) K=1.5，L=140，n=7，E=2100000 ∴，取d=4mm 3.3模架的確定 選用標(biāo)準(zhǔn)模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為CI，如圖3-9所示。模架尺寸為300×350mm。 圖3-9標(biāo)準(zhǔn)模架 各模板尺寸的確定： 1.A板尺寸 A板是定模腔板，塑件高度25mm，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)由一定的距離，因此A板厚度取80mm。 2.B板尺寸 B板是凸模固定板，凸模的成型部分高度為30，同樣要有冷卻水道的位置，所以B板厚度取80mm。 3.C墊塊尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（5～10）=90mm，取墊塊厚度為90mm。 上述尺寸確定之后，就可以確定標(biāo)準(zhǔn)模架，利用 3D添加標(biāo)準(zhǔn)零件和之前設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)，逐步完成設(shè)計(jì)。 模具整體效果如圖3-10所示。 圖3-10模具整體效果 第四章 總結(jié) 4.1模具設(shè)計(jì)過程體會(huì) 在對(duì)智能插座前蓋的設(shè)計(jì)過程中，本人查閱了很多資料，學(xué)習(xí)了之前未曾了解的一些知識(shí)，開闊了視野，對(duì)模具行業(yè)也有了新的認(rèn)識(shí)。在技能方面，通過對(duì)此塑件模具的設(shè)計(jì)，本人更加熟練了對(duì)3D和AutoCAD的運(yùn)用，同時(shí)，學(xué)習(xí)了新的軟件，如CAD和3D插件。期間，我遇到了不少困難，如由于對(duì)軟件不熟悉，設(shè)計(jì)初期沒有設(shè)置繪圖尺寸，直到導(dǎo)入模架才發(fā)現(xiàn)問題；設(shè)計(jì)初期經(jīng)驗(yàn)不足，考慮不全面，沒有對(duì)工作資料進(jìn)行備份，由于失誤丟失前期工作，只能重做等等。這些困難有專業(yè)性的也有非專業(yè)性的，解決專業(yè)性難題，讓本人更加深刻的掌握了模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，而解決那些非專業(yè)性的難題，讓本人學(xué)會(huì)了做事縝密，鍛煉了自己的耐心和毅力。 在設(shè)計(jì)過程中，本人運(yùn)用了大量的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，大大地提高了效率，本人深深感受到CAD/CAE技術(shù)的優(yōu)越性和科學(xué)性。 4.2設(shè)計(jì)存在問題及解決設(shè)想 由于對(duì)軟件和設(shè)計(jì)方法的不熟悉，本人走了很多彎路，浪費(fèi)了許多時(shí)間，造成時(shí)間緊張，導(dǎo)致最后還有有很多不完善的地方有待改進(jìn)。由于時(shí)間緊張，只能放棄。最大的失誤就是在早期放置塑件位置布局型腔時(shí)，由于經(jīng)驗(yàn)不足，沒有做長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，塑件位置擺反，導(dǎo)致兩個(gè)型腔距離過近，以致影響到后來冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和澆口的設(shè)計(jì)。由于時(shí)間緊迫，已經(jīng)來不及重做，所以只得帶著遺憾完成此畢業(yè)設(shè)計(jì)。但遺憾也是一種收獲，它會(huì)在以后的工作中時(shí)時(shí)督促本人做的更好。 第五章 注塑模具工作原理 當(dāng)模具型腔填充完后，動(dòng)模部分在注塑機(jī)動(dòng)模鎖模板的帶動(dòng)下向后移動(dòng)，從而模具從分型面Ⅰ打開，當(dāng)注塑機(jī)動(dòng)模移動(dòng)到一定位置時(shí)停止移動(dòng)，注塑機(jī)頂棍通過下模板頂棍孔，推動(dòng)頂針板，帶動(dòng)頂針和斜頂，從而將產(chǎn)品從型芯上推出，產(chǎn)品脫離模具后，動(dòng)模鎖模板帶動(dòng)動(dòng)模部分向前移動(dòng)，讓動(dòng)模與定模又配合在一起進(jìn)行下一次填充。 參考文獻(xiàn) [1] 夏江梅，塑料成型模具與設(shè)備[M].北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.4. 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[17] Bill Davies.Serge Jonnaert：Guide to Better Hot Runner Control White Paper，MoldflowCorporation，March 2004. 致謝 在此感謝XXX指導(dǎo)老師及身邊的同學(xué)悉心的教導(dǎo)和幫助。感謝XXX老師我很多方向性的建議，在設(shè)計(jì)過程中給予的幫助和支持！感謝XXX老師在模架選擇和澆口設(shè)計(jì)上給予的指導(dǎo)，感謝XXX同學(xué)在模具分型設(shè)計(jì)上給予的建議,感謝XXX同學(xué)在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的幫助。使我加深了對(duì)模具方面的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考題、解決問題的能力。 - 30 -