消聲器外殼模具設(shè)計【注塑模具畢設(shè)含CAD圖紙和說明書】
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本 科 畢 業(yè) 論 文
題目： 消聲器外殼注射模具
學(xué) 院： 工 學(xué) 院
姓 名：
學(xué) 號：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
年 級：
指導(dǎo)教師：
35
摘 要
塑料成型制品是以塑料為主要結(jié)構(gòu)材料經(jīng)成型加工獲得的制品，又稱塑料制件，簡稱塑件。塑料成型制品應(yīng)用廣泛，特別是在電子儀表、電器設(shè)備、通信工具、生活用品等方面獲得大量應(yīng)用。如各種受力不大的殼體、支架、機(jī)座、結(jié)構(gòu)件、裝飾件等；建筑用各種塑料管材、板材和門窗異型材；塑料中空容器和各種生活用塑料制品等。
塑料制件的主要加工方法是塑料成型加工。塑料成型是將各種形態(tài)的塑料原料（粉狀、粒狀、熔體或分散體）熔融塑化或加熱達(dá)到要求的塑性狀態(tài)，在一定壓力下經(jīng)過要求形狀模具或填充到要求模具模腔內(nèi)，待冷卻定型后，獲得要求形狀、尺寸幾性能塑料制件的生產(chǎn)過程。其特點是生產(chǎn)制品形狀尺寸穩(wěn)定，可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，一模多件生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。
常用的塑料成型工藝有注射成型、壓縮成型、中空成型等，注射成型是塑料模塑成型的一種主要成型方法。注射成型技術(shù)出現(xiàn)了許多新的工藝方法，如無流道凝料注射成型、熱固性塑料注射成型、排氣注射成型、反應(yīng)注射成型以及多品種塑料的共注射成型。
關(guān)鍵詞：
塑料制件 注塑成型
Repetition machine back injectiong mold
Abstract:
Plastic molding plastic products is the main structural material obtained by forming products, also known as plastic parts, plastic parts for short. Plastic molding products are widely used, especially in the electronic instruments, electrical equipment, communication tools, daily necessities, such as a large number of applications received. such as a large shell, frame, base, structural parts, decorative parts; all kinds of plastic pipe used in construction, sheet metal and profile windows and doors; hollow plastic containers and plastic products such as life.
The main processing of plastic parts are made of plastic processing method. Plastic molding is to various types of plastic raw materials (powder, granular, melt or dispersion) plastics melt or heating plastic to meet the requirements of state, to a certain shape under pressure after a request to the requirements of mold or mold-filled cavity, stereotypes to be cooling after it has been requested the shape, size, number of properties of plastic parts of the production process. Characterized by the shape of the production of dimensionally stable products, can realize continuous production, more than one mode of production, high productivity
Common type of plastic molding processes are injection molding, compression molding, Blow Molding and so on, plastic injection molding is a molding method of forming a major. Injection molding technology there are many new technical methods, such as material non-condensate flow injection molding, thermoset plastic injection molding, the exhaust injection molding, reaction injection molding, as well as the total number of varieties of plastic injection molding
Key words: Plastic parts Injection molding
目錄
摘要……………………………………………………………………2
前言……………………………………………………………………7
第一章 設(shè)計課題及設(shè)計目的
第一節(jié) 設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………8
第二節(jié) 設(shè)計目的………………………………………………………8
第二章 模具設(shè)計
第一節(jié) 產(chǎn)品的工藝性分析………………………………………………9
2.1.1 材料的性能分析………………………………………………9
2.1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析……………………………………………9
2.1.3 成型特性分析………………………………………………9
2.1.4 ABS成型條件分析…………………………………………… 9
第二節(jié) 注射機(jī)的選擇與校核……………………………………………10
2.2.1 注射機(jī)的選擇………………………………………………11
2.2.2 注射量的校核………………………………………………11
2.2.3 注射壓力的校核……………………………………………11
2.2.4 鎖模力的校核………………………………………………12
2.2.5 模板安裝尺寸………………………………………………12
2.2.6 確定模具的基本結(jié)構(gòu)………………………………………12
第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設(shè)計………………………………………………13
2.3.1 澆注系統(tǒng)選擇原則…………………………………………13
2.3.2 主流道的設(shè)計……………………………………………13
2.3.3 澆口設(shè)計…………………………………………………15
2.3.4 冷料穴設(shè)計………………………………………………15
2.3.5 分流道的設(shè)計……………………………………………15
第四節(jié) 分型面及型腔布置…………………………………………16
2.4.1 分型面的形式……………………………………………16
2.4.2 分型面的選擇原則………………………………………16
2.4.3 主分型面的確定…………………………………………17
2.4.4 型腔數(shù)目的確定…………………………………………18
第五節(jié) 排溢系統(tǒng)的而設(shè)計…………………………………………18
第六節(jié) 成形零件結(jié)構(gòu)及其設(shè)計……………………………………19
2.6.1 型芯和型腔的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………19
2.6.2 型芯和型腔的工作尺寸計算………………………………20
2.6.3 型腔壁厚計算……………………………………………21
2.6.4 確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式…………………………24
第七節(jié) 脫模機(jī)構(gòu)及合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計………………………………24
2.7.1 設(shè)計原則…………………………………………………24
2.7.2 脫模斜度…………………………………………………24
2.7.3 脫模力的計算………………………………………………24
2.7.4 推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計…………………………………………25
2.7.5 復(fù)位裝置的設(shè)計……………………………………………25
2.7.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用…………………………………………25
2.7.7 導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)設(shè)計……………………………………………26
2.7.8 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………26
第八節(jié) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計…………………………………26
2.8.1 抽芯距的計算……………………………………………26
2.8.2 斜導(dǎo)柱與鎖緊塊傾斜角的設(shè)計……………………………27
2.8.3 斜導(dǎo)柱直徑的選取………………………………………27
2.8.4 側(cè)抽的最小開模行………………………………………27
2.8.5 斜導(dǎo)柱的長度計算………………………………………27
2.8.6 滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計……………………………………28
第九節(jié) 冷卻裝置設(shè)計……………………………………………28
2.9.1 設(shè)計原則………………………………………………28
2.9.2 冷卻水道的確定…………………………………………28
第十節(jié) 模具的校核………………………………………………29
2.10.1 模具厚度校核…………………………………………29
2.10.2 開模行程的校核………………………………………29
2.10.3 側(cè)向抽芯的機(jī)構(gòu)校核…………………………………30
設(shè)計小結(jié)……………………………………………………………31
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………32
致謝…………………………………………………………………33
前 言
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的重要工藝裝備，采用模具生產(chǎn)制品及零件，具有市場效率高，節(jié)約原材料，成本低廉，保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和主要發(fā)展方向。塑料制品已進(jìn)入到人們生活的各個領(lǐng)域，電器的很大部分都采用塑料制品。塑料以其密度小、機(jī)械性能好等優(yōu)點獨領(lǐng)風(fēng)騷，未來的世界必將是塑料的世界，而模具是塑料工業(yè)的基石。
本次畢業(yè)設(shè)計，在楊紅飛老師的精心指導(dǎo)下，通過對消聲器外殼注射模的設(shè)計，深入學(xué)習(xí)了Proe，掌握了注射模具設(shè)計的一般方法、模具制造的專用設(shè)備及注射機(jī)的工作原理，為今后工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計歷時5周，進(jìn)程如下：第一周、在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下去工廠參觀，了解產(chǎn)品的注塑過程和模具的制造方法，初步知道在設(shè)計過程中所需注意的問題；第二周、徹底弄清自己的具體工作，設(shè)計所要達(dá)到的要求。計算數(shù)據(jù)，確定每個零件用什么材料、熱處理。第三周、用Proe對產(chǎn)品進(jìn)行開模，完成三維造型。第四周，對各個零件出工程圖，整理資料并編寫設(shè)計說明書；第五周、交指導(dǎo)教師審閱，并作修改，最后定稿。
最后，由于水平有限，加之經(jīng)驗不足，疏漏和錯誤之處在所難免，懇請各位老師指正。
第一章 設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計目的
第一節(jié) 本次設(shè)計內(nèi)容：消聲器外殼注射模具，對產(chǎn)品設(shè)計一副注射模具。如下圖所示：
圖1.1-1
第二節(jié) 本次設(shè)計的目的：
1、掌握注射模設(shè)計的一般方法。
2、了解注射機(jī)的工作原理。
3、了解模具加工方法。
4、進(jìn)一步掌握設(shè)計的一般方法，熟練設(shè)計的一般過程。
5、基本掌握proe和cad機(jī)械繪圖軟件。
第二章 模具設(shè)計
第一節(jié)、產(chǎn)品工藝性分析
1.1 材料性能分析
所設(shè)計產(chǎn)品采用的材料為ABS，全稱為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名全稱Acrylonitrile-butadiene-styrene。ABS為熱塑性材料，其密度為1.03～1.07g/cm3 ，抗拉強(qiáng)度30~50Mpa，抗彎強(qiáng)度41~76Mpa，收縮率為0.3～0.8%，常取0.5%。該材料綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性能也較好，并有良好的耐寒性。
1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析
零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚1.5mm，根據(jù)pro/e模擬分析，注射成型時不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。
1.3 成型特性分析
1)其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型前必須充分預(yù)熱干燥，其含水量應(yīng)小于0.3%。
2)流動性中等，溢邊值0.04mm。
3）塑料的加熱溫度對塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度為250℃）。成型時宜采用較高的加熱溫度（模溫50～80℃）和較高的注射壓力。
1.4 ABS成型條件分析
注射機(jī)類型：柱塞式、螺桿均可
密度 ：1.03~1.05g/cm3
收縮率 ：0.003~0.008
預(yù)熱 ：80~85°C
料筒溫度：前段 150~170°C
中段 165~180°C
后段 180~200°C
噴嘴溫度：170~180°C
模具溫度：50~80°C
注射壓力：60~100Mpa
成型時間：注射時間 ： 20~90s
高壓時間 ： 0~5s
冷卻時間 ： 20~120s
總周期 ： 50~220s
第二節(jié)、注射機(jī)的選擇
2.1 注射機(jī)的選擇
一個產(chǎn)品的質(zhì)量為43.89克,根據(jù)以下公式，選擇注射機(jī)的最大注射量：
K G公≥NG件+G廢
式中 K=0.8
N為型腔數(shù)量
G公為注射機(jī)公稱注射量
G件為產(chǎn)品重量
G廢為各部分冷料的質(zhì)量
估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量G廢，根據(jù)澆注系統(tǒng)的初步設(shè)計方案進(jìn)行估算G廢=37.8克, 由于根據(jù)設(shè)計要求和加工的經(jīng)濟(jì)性取N=2,則：
G公≥(2x43.89+37.8)x1.25 =157g
也就是說注射機(jī)的注射量要大于157g, 參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》選擇公稱注射量為250㎝3的注射機(jī)，機(jī)型為SZ-250/1250，也就是說這臺注射機(jī)的公稱注射量為大約為250克。
SZ-250/1250注射機(jī)參數(shù)如下：
螺桿直徑： 45㎜
理論注塑容量：250㎝3
注射壓力：160Mpa
鎖模力：1250KN
模板行程：360mm
拉桿間距：415x415mm
模具厚度： 最大550㎜
最小 150㎜
噴嘴： 球半徑SR 15㎜
孔直徑D 4㎜
下面校核各部分參數(shù)：
2.2 注射量校核
KG公 =0.8×250
=200(g)
NG件+G廢=2×43.89+37.8
=157(g)
很明顯 KG公>N G件+G廢，符合條件
2.3 注射壓力校核
塑件成形所需的注射壓力小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核：
P公≥P
P公=160MPa
產(chǎn)品要求注射壓力P注在60~100MPa之間, 符合條件.
2.4 鎖模力校核
P鎖≥P腔 F
式中 P鎖 ——注射機(jī)額定鎖模力（KN）
P腔——型腔的平均計算壓力,一般取40~50（MP）
F——塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積（C㎡）
通過計算得F ≈88.31 C㎡
P腔 F =440（KN）
所以P鎖≥P腔 F符合條件
2.5 模板安裝尺寸
注射機(jī)的的最大安裝尺寸415x415mm
2.6 確定模具基本結(jié)構(gòu)
經(jīng)分析，該零件成型是必須采用雙側(cè)向外抽芯，而該零件為外殼類零件，要求外表面光滑，無明細(xì)痕跡，可選用的澆口形式有側(cè)澆口、點澆口和潛伏式澆口。側(cè)澆口去除澆口留下的痕跡在制品外表面，產(chǎn)品為外殼類可以接受。采用一模兩腔，選用A2型的模板（三板模），拉料桿拉出廢料，利用推桿將型芯上的塑件推出。
綜上，選擇A2型模板，一模兩腔，側(cè)澆口進(jìn)料，采用斜導(dǎo)柱在動模、滑塊在定模的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，推桿一次頂出。
第三節(jié)、澆注系統(tǒng)設(shè)計
3.1 澆注系統(tǒng)的選擇原則：
1、結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置的
2、盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間
3、澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補(bǔ)縮。
4、澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)利于和制品分離或者易于切除和修整
5、熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計澆注系統(tǒng)時要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質(zhì)量的影響。
6、盡量減少因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量
7、設(shè)計澆注系統(tǒng)應(yīng)考慮儲存冷料的措施
8、應(yīng)盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合也應(yīng)使兩者的偏離距離盡可能縮小。
3.2 主流道設(shè)計
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流道通道。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道的凝料的順利拔出。由于選的是臥式注塑機(jī)，主流道垂直于分型面。
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，如下圖2.3-1所示
圖2.3-1
主要設(shè)計要點：
⑴ 主流道圓錐角α=2o～4o，對流動性差的塑件可取3 o～6o，該產(chǎn)品為小型零件，所以選擇α=2o
⑵主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。
（3）對小型模具可將澆口套與定位圈設(shè)計成整體式。但在大多數(shù)情況下是將澆口套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，這里將澆口套與定位圈做成整體式
（4）主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC。
3.3 澆口設(shè)計
（1）澆口亦稱進(jìn)料口，是指澆注系統(tǒng)中連接到分流道與型腔的熔體通道。因為選用一模兩腔的，所以采用側(cè)澆口，側(cè)澆口開在主分型面上，從塑件側(cè)面進(jìn)料，斷面為矩形。優(yōu)點：加工容易，可按需要合理選擇澆口位置和調(diào)整尺寸大??；使模具；去除澆口容易，痕跡較小，對塑件外觀影響小適用各種形狀的塑件。如圖2中所示
（2）為了塑件熔體能快速地充滿型腔，澆口表面粗糙度很小，一般為Ra0.4以下,現(xiàn)取Ra0.4作為澆口的表面粗糙度。這樣不致產(chǎn)生較大的摩擦阻力，有利于充型。
（3）定位圈及澆口套 根據(jù)注射機(jī)定模板中心孔尺寸，選取定位圈直徑為100mm，澆口套公稱直徑為50mm。其它尺寸根據(jù)相關(guān)情況選定
3.4 冷料穴的設(shè)計
冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)中料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”注入型腔而影響成型塑件的質(zhì)量。因為采用的是側(cè)澆口，所以在冷料穴處設(shè)置拉料桿，開模時，將主流道凝料從定模澆口套中拉出，最后由推出機(jī)構(gòu)將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。設(shè)計選用Z形拉料桿的冷料穴，結(jié)構(gòu)如下圖所示
圖2.3-2
3.5 分流道的設(shè)計
分流道就是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道的作用是改變塑料熔體流向，使其一平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。分流道可開設(shè)在動、定模分型面的兩側(cè)或者任意一側(cè)，其截面形狀有圓形、梯形、U型等幾種。這里將分流道開設(shè)在定模一側(cè)，選用半圓形截面結(jié)構(gòu)，直徑選用6mm，結(jié)構(gòu)圖如圖3-2中所示。
第四節(jié)、分型面及型腔布置
4.1 分型面的形式
分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。
4.2 分型面的選擇原則：
a）、便于塑件脫模：
Ⅰ、 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)
Ⅱ 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯
Ⅲ、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位；
b）、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞
c）、盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）
d）、有利于排氣
e）、盡量使模具加
4.2.1 分型面的選擇
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向平行,主分型面選擇階梯分型，因為該零件采用的是側(cè)澆口，屬于單分型面。
4.3 主分型面的選擇
4.4 型腔數(shù)目的確定
由于塑件的結(jié)構(gòu)形狀的特點和成型結(jié)構(gòu)及設(shè)計要求定為一模兩腔
第五節(jié)、排溢系統(tǒng)設(shè)計
1）排溢是指排出充模冷料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。廣義的注射模排溢系統(tǒng)應(yīng)包括澆注系統(tǒng)部分的排溢和成型部分的排溢。通常指的排溢是指成型部分的排溢。
2）模具充型過程程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速注射成型時，必須考慮如何將多余的氣體排出模外，否則被壓縮的氣體產(chǎn)生高溫引起塑件局部炭化，或使塑件產(chǎn)生氣泡的工藝缺陷。因此必要時可開設(shè)排氣槽等辦法.但是對于ABS這種材料,排氣間隙不得高于0.0 5㎜。
3）該零件為小型零件，所以利用分型面間隙以及推桿之間的縫隙排氣即可，不必單獨考慮排氣方式。
第六節(jié)、成形零件結(jié)構(gòu)及其設(shè)計
6.1 型芯和型腔具體結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1.1 型芯設(shè)計
1)、型芯的尺寸按以下公式計算
D=〈〔1+〕d+xΔ〉
式中D—型芯外徑尺寸
d—塑件內(nèi)形尺寸
Δ—塑件公差
—塑料平均收縮率
—成形零件制造公差,取Δ/2。
6.1.2 型腔設(shè)計
1）、型腔徑向尺寸按以下公式計算
D=〈〔1+〕d－xΔ〉
式中D—型腔的內(nèi)形尺寸
d—塑件外形基本尺寸
Δ— 塑件公差
—塑料平均收縮率
—成形零件制造公差,取Δ/2。
2）型腔深度尺寸按以下公式計算
=
式中—型腔深度
—塑件外形高度尺寸
Δ— 塑件公差
—塑料平均收縮率
—成形零件制造公差,取
3）由于該產(chǎn)品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需那么高。一般取Ra1.6,在機(jī)床上加工就可以直接投入使用，不需要經(jīng)過其它的特殊加工?？紤]模具的修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取大值。而型腔則取大值，型腔的表面粗糟將決定產(chǎn)品的外觀，因此型腔的表面粗糙度則要求較高，一般取Ra0.8～0.4。在本次設(shè)計中，型腔取Ra0.8。
4）X——綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動，成型零件的磨損等因素），塑件精度低、批量較小時，X取1/2；塑件精度高、批量比較大，X取3/4，根據(jù)設(shè)計要求取X為0.5
6.2 型腔、型芯工作尺寸的計算
要計算型芯、型腔的工作尺寸，必先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要求,這里ABS的材料采用一般精度取四級精度。根據(jù)塑料制件公差數(shù)值表（SJ-1372—78）塑件在四級精度下，基本尺寸對應(yīng)的尺寸公差如下：表2.6.2-1
基本尺寸㎜
公差㎜
基本尺寸㎜
公差㎜
＜3
0.12
3~6
0.14
6~10
0.16
10~14
0.18
14~18
0.20
18~24
0.22
24~30
0.24
30~40
0.26
40~50
0.28
50~65
0.32
65~80
0.38
80~100
0.44
100~120
0.50
120~140
0.56
1）型腔：
（1）寬度方向：d=92.86；取=0.5%（以下收縮率都取0.5%）
D=[（1+0.005）×92.86－0.5×0.44] 0+0.15=93.100+0.15
（2）長度方向 ：d2’=122.5;
D2’=[（1+0.005）×122.5－0.5×0.56] +00.19=122.8+00.19
2）型腔深度：
H=65.34; X=0.5
H=[(1+0.005) ×65.34-0.5×0.38]0+0.11=65.860+0.11
3）型芯：
（1）寬度方向：d=88.86
D=[（1+0.005）×88.86+0.5×0.44]-00.15=89.52-00.15
（2）長度方向：d=118.5
D=[（1+0.005）×118.5+0.5×0.5]-00.17=119.34-00.17
6.3 型腔壁厚計算
6.3.1 型腔的強(qiáng)度及剛度要求
塑料模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度計算是模具設(shè)計中經(jīng)常遇到的問題，尤其對大型模具更為突出。目前常用的計算方法有按強(qiáng)度條件計算和按剛度條件計算兩類，但塑料模具要求既不許因強(qiáng)度不足而發(fā)生明顯變形，甚至破壞，也不許剛度不足而變形過大的情況，因此要求對強(qiáng)度和剛度加以考慮。對于型腔主要受到的力是塑料熔體的壓力，在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形。如果型腔側(cè)壁和底壁厚度不夠。當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時，型腔發(fā)生強(qiáng)度破壞，與此同時，剛度不足則發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，將影響塑件成型質(zhì)量，所以模具對強(qiáng)度和剛度都有要求。
但是，實踐證明，模具對強(qiáng)度和剛度的要求并非同時兼顧，對大型腔，按剛度條件，對小型腔則按強(qiáng)度條件計算即可。（在本設(shè)計中按強(qiáng)度條件來計算）
1） 對矩形型腔壁厚和底板厚度的計算
a、型腔底板厚度：
式中——型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa），一般取25~45MPa
L——型腔側(cè)壁邊長（mm）
b——型腔寬度（mm）
B——凹模寬度（mm）
[σ]——材料的許用應(yīng)力，一般取100Mpa
——型腔側(cè)壁長邊尺寸（mm）
=35.6mm
由于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架查得定模板的厚度為25mm，綜合各方面考慮，現(xiàn)確定定模板厚為100mm，可以滿足型腔的強(qiáng)度要求。
b、確定型腔的壁厚
型腔寬度
鑲拼式腔壁厚
40
9
＞40～50
9～10
＞50～60
10～11
＞60～70
11～12
＞70～80
12～13
＞80～90
13～14
＞90～100
14～15
＞100～120
15～17
＞120～140
17～19
因為采用的是鑲拼式的型腔，選用10mm的壁厚。
6.4 確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式
6.4.1 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）為了便于熱處理和節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，型芯采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，它是將型芯單獨加工后與動模板進(jìn)行裝配而成，以過渡配合嵌入定模板，然后用支承板將其固定。
2）另外，零件側(cè)面凸臺有一個小圓孔，需設(shè)置一個圓柱型小型芯。
6.4.2 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）考慮到零件有側(cè)抽芯 ，采用整體嵌入式 。整體嵌入式型腔：適于小件一模多腔式模具，一般是將每個型腔單獨加工后壓入定模中。這種結(jié)構(gòu)的凹模形狀、尺寸一致性好，更換方便。型腔的外形是用帶臺階的矩形，由臺階定位，以過渡配合嵌入定模板，然后用定模板座板將其固定。
第七節(jié)、脫模機(jī)構(gòu)及合模機(jī)構(gòu)的設(shè)計
7.1 設(shè)計原則
（1）盡可能使塑件留在動模一側(cè)，以利用注射機(jī)頂出裝置推出塑件，應(yīng)選擇合適的脫模方式和推出位置
（2）脫模力應(yīng)分布均勻合理
（3）脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)用靈活
7.2 脫模斜度
ABS屬于無定型塑料，成型收縮率大，而且產(chǎn)品為小型塑件，自身有一定的斜度，所以選擇的脫模斜度為1度。
7.3 脫模力的計算
注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服應(yīng)包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大。
Ft=Ap(ucosa-sina)
=10.87N
u-----塑件對鋼的摩擦因數(shù)，約為0.1--0.3；
A-----塑件包容型芯的面積；
p-----塑件對型芯的單位面積的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件p取24--39MPa;模內(nèi)冷卻的塑件約取8--12MPa
7.4 推桿脫模機(jī)構(gòu)
因為推桿的截面多數(shù)為圓形，制造及修改方便，所以這里選用圓形推桿，推出塑件。推桿的設(shè)計要點：
（1） 推桿應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大或者塑件剛度較好處
（2） 推桿直徑不宜太細(xì)，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，這里選用的A型推
桿，公稱直徑為6mm，根據(jù)布置空間許可，每個型芯設(shè)置10根，總 計20根。
（3） 推桿的端面在裝配后應(yīng)高于型腔或者鑲件平面0.05--0.1mm
（4） 推桿設(shè)計時要避開側(cè)抽芯，以避免發(fā)生干涉
（5）推桿與模體的配合間隙應(yīng)小于塑料的溢邊值
（6）固定方式：采用過度配合，用支承板固定
7.5 復(fù)位裝置設(shè)計
頂出機(jī)構(gòu)在完成塑件的頂出動作后，為了進(jìn)行下一步循環(huán)必須回到其初始位置。所以必須設(shè)置復(fù)位裝置，此處選用復(fù)位桿復(fù)位，選用的復(fù)位桿直徑為12.5mm，根據(jù)制品需要設(shè)置為4根。
7.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，這里采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。
（1）定位作用
（2）導(dǎo)向作用
（3）承受一定的側(cè)向壓力
7.7 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度要比凸模的端面高度高出8--10mm，且導(dǎo)柱前端 做成半球形
（2）根據(jù)模具和制品的所需，采用4根導(dǎo)柱，公稱直徑為20
（3）配合精度：導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合，導(dǎo)向部分采用H7/f7d的間隙配合。
7.8 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套和導(dǎo)套順利壓入模板，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角；同時固定導(dǎo)套的導(dǎo)向孔做成通孔，利于排氣。
（2）配合精度：直導(dǎo)套用H7/r6配合壓入模板，用定模座板固定。
第八節(jié)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計
8.1 抽芯距的計算
抽芯結(jié)構(gòu)為斜導(dǎo)柱，固定在動模板上，滑塊固定在定模板上。
將活動型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模位置所移動的距離叫抽芯距。抽芯距離計算公式：
S = S0 + k
S-----抽芯距離，mm
S0-------塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的最大深度或側(cè)向凸臺的最高度 ，mm
K-----安全值，按抽芯距離長短及抽芯機(jī)構(gòu)選定，一般取5～10mm
根據(jù)公式算出，S1=2+5=7mm S2=2+5=7mm
8.2 斜導(dǎo)柱和鍥緊塊的傾斜角α
斜導(dǎo)柱的傾斜角α與側(cè)型芯開模所需的抽芯力、斜導(dǎo)柱所受彎曲力、抽芯距離和開模行程等有關(guān)。α大則抽芯力大，斜導(dǎo)柱受到的彎曲力也大；但完成抽芯的開模行程小，斜導(dǎo)柱的工作長度短。 α通常取12°～20°，不大于25°。抽芯距離長時α可取大些，抽芯距離短時，α可適當(dāng)取小些；抽芯力大時α可取小些，抽芯力大些α可取大些。S1、S2的抽芯距離不大，這里取12°。鍥緊塊的鍥角比斜導(dǎo)柱的傾斜角大2°
8.3 斜導(dǎo)柱的直徑
考慮到抽拔力和傾斜角不大，這里工作部分的直徑初步設(shè)定為15mm。
8.4 側(cè)抽的最小開模行程
Hm1=S1cot=7cot12°=32.94mm
Hm2=S2cot=7cot12°=32.94mm
8.5 斜導(dǎo)柱的長度計算
L=D/2×tana+h/cosa+d/2tana+S/sina+（5～10）
=93.5mm
式中 L----斜導(dǎo)柱的長度，mm
a----斜導(dǎo)柱的傾斜角
D----斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，mm
h----斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm
d------斜導(dǎo)柱工作部分的直徑，mm
S------側(cè)向抽芯距離，mm
8.6 滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計
（1）滑塊與型芯采用鑲拼結(jié)構(gòu)，采用如圖所示的連接形式。
圖8-1
（2）滑塊的導(dǎo)滑形式：該模具采用組合式導(dǎo)滑形式，導(dǎo)滑槽為“T形”，開設(shè)在定模固定板上，滑塊與導(dǎo)滑槽之間的導(dǎo)滑部位采用H7/f7的間隙配合。導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑長度和定位裝置的設(shè)計可采用經(jīng)驗法，側(cè)向抽芯的抽拔距較小，也無須滑塊的定位裝置。
第九節(jié)、冷卻裝置的設(shè)計
9.1 設(shè)計原則
a)冷卻水道應(yīng)盡量多，截面尺寸應(yīng)盡量大
b)冷卻水道離模具型腔表面的距離要適當(dāng)。該塑件的壁厚均勻，冷卻水道到型腔表面最好距離相當(dāng)。水道孔邊至型腔表面距離為12mm
c)澆口處加強(qiáng)冷卻。
d)冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量小。
9.2 冷卻水道的確定
1）因塑料的加熱溫度對塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高容易分解，成型時要控制模溫在50~80℃。考慮到模具的具體結(jié)構(gòu)，安裝冷卻水通道是一個既實惠又簡單的解決方法。
2）本模具比較復(fù)雜，零件較多，定模板已無空間放置冷卻水管，因此冷卻回路從定模直通型腔，在定模和型腔的配合部位加入防漏圈，裝配時應(yīng)該注意。
因為型腔比較深，所以在凸模中，要加強(qiáng)冷卻，按塑件形狀銑出矩形截面的冷卻環(huán)形水槽。
第十節(jié)、模具的的校核
10.1 模具厚度校核
模具的閉合厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大厚度與最小厚度之間，即：
Hmax-5≥Hm≥Hmin+5
550-5=545>340>150+5=155
符合條件要求
式中 Hm------模具的閉合厚度，mm
Hmin ------注射機(jī)允許的最小模具厚度，mm
Hmax ----- 注射機(jī)允許的最大模具厚度，mm
10.2 開模行程的校核
對于單型面注射機(jī)，其開模行程可按下式校核：
S ≥H1+H2+(5--10)
360≥65.36++122+10=197.36
符合條件要求
S ------ 注射機(jī)的最大開模行程，mm
H1 ------ 脫離距離，mm
H2------ 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm
10.3 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的校核
校核公式：
H1+H2≥Hc
H1+H2≥Hc=Hm1+Hm2=65.8mm
符合條件要求
H1 ------ 脫離距離，mm
H2------ 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm
Hc------ 側(cè)向抽芯的開模行程，mm
設(shè)計小結(jié)
經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我覺得自己學(xué)到了不少東西。歸納起來，主要有以下幾點：
1、大學(xué)四年的時間都是在學(xué)習(xí)機(jī)械理論基礎(chǔ)知識，并未真正地去應(yīng)用和實踐。平時很少接觸設(shè)計，加工，生產(chǎn)。但是在這次畢業(yè)設(shè)計，我在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下多次深入工廠了解產(chǎn)品的注塑方法和模具的加工過程。在參觀學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學(xué)理論知識的重要性：知識掌握得越多，設(shè)計得就更全面、更順利、更好。
2、了解進(jìn)行一項設(shè)計必不可少的幾個階段。畢業(yè)設(shè)計能夠從理論設(shè)計和工程實踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)。我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計，熟悉了對模具進(jìn)行設(shè)計、生產(chǎn)的詳細(xì)過程。這些對我在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助和啟發(fā)。
?3、學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書。平時課堂上所學(xué)習(xí)的知識不夠全面，作為機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，由于專業(yè)特點自己更要積極查閱資料吸取別的在設(shè)計，加工中的寶貴經(jīng)驗。一個人不可能什么都學(xué)過，什么都懂，因此，當(dāng)你在設(shè)計過程中需要用一些不曾學(xué)過的東西時，就要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己應(yīng)用的能力，而且還能增長自己見識，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識。?
參考文獻(xiàn)?
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9、陳于萍 周兆元 主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社，第二版。
致謝
這次畢業(yè)設(shè)計是在楊老師的精心指導(dǎo)下完成的，在整個學(xué)習(xí)和做論文的過程中，楊老師對我們悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，為我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍；他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學(xué)識，給我留下了深刻的印象，對我產(chǎn)生了巨大的影響，使我不僅掌握了更多的理論知識，而且在分析問題、解決問題的能力上有了很大的提高。
在設(shè)計過程中，一方面我深感自己知識的貧乏和平時鍛煉的重要性，深刻領(lǐng)會到實踐與理論的差異性；另一方面，通過這次獨立的設(shè)計，深深體會到理論與實踐的有機(jī)結(jié)合是學(xué)習(xí)和掌握知識的重要途徑，面對工作我們應(yīng)該有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)努力，大學(xué)只是我們一個學(xué)習(xí)的一個天堂。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，使我提高了獨立思考問題和解決實際問題的能力。我通過各種方式收集、查找相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)了自己很多地方的不足，提高了對模具設(shè)計的興趣，更加堅定了自己的選擇。在此過程中我刻苦努力，虛心請教，不放過任何難點與疑問。這使我忘不了指導(dǎo)老師對我的多層次的認(rèn)真的技術(shù)指導(dǎo)和真誠幫助。在此，我再次向他致以我最真誠的敬意和衷心的感謝。
與此同時，班集體給了我極大的幫助，與人交流與人分享其樂無窮，在這次設(shè)計中，和同學(xué)們互相學(xué)習(xí)共同提高，在此我要向班上的每一位同學(xué)致謝，是你們給了我學(xué)習(xí)的動力和探索的興趣。
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