電器旋鈕注射模具設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE+仿真】

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(3) 脫模斜度 ABS的成型性能良好，成型收縮率較小，參考文獻(xiàn)1中表1-12，選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1。 1.2 ABS工程塑料的性能分析 1.2.1基本性能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。三種單體的聚合產(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，優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。適于制作一般機(jī)械零件、減摩耐磨零件，專動(dòng)零件和電信結(jié)構(gòu)零件。成形特性：1無(wú)定形料，其品種牌號(hào)很多，各品種的機(jī)電性能及成形特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。2吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間干燥。3流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯，AS差，但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 4比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹(shù)脂，料溫更宜取高），料溫對(duì)物性影響較大、料溫過(guò)高易分解（分解溫度在250左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)要求精度較高塑件模具溫度宜取5060，要求光澤及耐熱型塑件宜取6080，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180230，注射壓力為100140MPa，螺桿式注射機(jī)則取160220，70100MPa為宜。 1.2.2 ABS物理性能密度： 1.031.08g/cm3比體積： 0.860.98 cm3/g吸水率： 0.20.4% 1.2.3 ABS熱性能熔點(diǎn)： 130160熔融指數(shù)： 200負(fù)荷50N,噴嘴2.09 0.410.82g/10min維卡針入度； 71122馬丁耐熱： 63熱變形溫度： 90108(45N/cm2) 83103(180N/cm2)線膨脹系數(shù)： 7.010-5/計(jì)算收縮率： 0.40.7%比熱容： 1470 J/ (kg . K)燃燒性： 慢熱導(dǎo)率： 0.263 W/ (m . k) 1.2.4 ABS力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度： 50MPa抗拉強(qiáng)度： 38MPa 斷裂伸長(zhǎng)率： 35% 拉伸強(qiáng)性模量： 1.8GPa 抗彎強(qiáng)度： 80MPa 彎曲彈性模量： 1.4GPa 抗壓強(qiáng)度： 53MPa 抗剪強(qiáng)度： 24MPa 沖擊韌度：無(wú)缺口 261 k / Jm2 有缺口 11 k / Jm2 布氏硬度： 9.7HBS說(shuō)明：該成形條件為加工通用級(jí)ABS料時(shí)所用，苯乙烯-丙烯腈共聚物（即AS）成形條件與上相似。 查參考文獻(xiàn)1中表1-3得其主要性能指標(biāo)，見(jiàn)表1。表1 ABS的性能指標(biāo)密度1.031.07抗拉屈服強(qiáng)度50比體積0.860.98拉伸彈性模量1.8吸水率0.20.4抗彎強(qiáng)度80收縮率0.30.8沖擊韌度（缺口）11熱變形溫度90108硬度9.7，R121熔點(diǎn)130160體積電阻系數(shù)6.91.3 ABS的注射成型過(guò)程及其工藝參數(shù) 1.3.1注射成型過(guò)程 （1）成型前準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于ABS含有氰基等吸水性集團(tuán)，故吸水性較大，因此成型前須進(jìn)行充分干燥，使其水分含量降至0.1%以下，常用方法是循環(huán)鼓風(fēng)干燥，溫度控制是7080，時(shí)間4h以上。也可以采用烘箱干燥，溫度控制在80100，時(shí)間2h，干燥粒層厚度不超過(guò)50mm。 （2）注射過(guò)程。塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)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)入模具的型腔成型，其過(guò)程分為沖模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。 （3）塑件的后處理（退火）。退火處理的方法為紅外線燈、烘箱，處理溫度為70，處理時(shí)間為2h4h。1.3.2 注射工藝參數(shù)（1）注射機(jī)：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min.。（2）料筒溫度t/：前段180200；中段165180；后段150170。 （3）模具溫度t/：5080； （4）注射壓力(p/Mpa)：60100； （5）成型時(shí)間（s）：注射時(shí)間 2090 S 高壓時(shí)間 05 S 冷卻時(shí)間 20120 S 總周期 50220 S2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 2.1 分型面位置的確定 通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在塑件截面積最大，且有利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如圖2所示。圖2 分型面的選擇2.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 （1）型腔數(shù)量的確定 由于該塑件精度要求不高，塑件尺寸較小，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)用等因素，初步定為一模四腔的結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列方式的確定 由于該模具選擇的是一模四腔，其型腔中心距的確定故流道采用H型對(duì)稱排列，使型腔進(jìn)料平衡，如圖3所示。圖3 型腔數(shù)量的排列布置 （3）模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定 由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)是一模四腔，對(duì)稱H型直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選推件板推出或是推出桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板或推件板。由上綜合分析可確定采用大水口（或帶推件板）的單分型面注射模。2.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 2.3.1 注射量的計(jì)算 通過(guò)Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖4所示。圖4 塑件質(zhì)量屬性 塑件體積： 塑件質(zhì)量：=1.0511.075=11.63g式中，可根據(jù)參考文獻(xiàn)3表9-6取為1.05。 2.3.2 澆注系統(tǒng)凝料提及的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件提及的0.2倍1倍來(lái)估算。由于本次設(shè)計(jì)采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來(lái)估算。故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和4個(gè)塑件體積之和）為：=1.3411.075=57.6 2.3.3 選擇注射機(jī)根據(jù)以上計(jì)算得出在一次注射過(guò)程中，注入模具型腔的塑料的總體積為=57.6，由參考文獻(xiàn)2式4-18，=/0.8=57.6/0.8=72.00。根據(jù)以上的計(jì)算，查參考文獻(xiàn)1中表1-25，初步選定公稱注射量為106，注射機(jī)型號(hào)為SZ-100/630臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。表2 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射量106拉桿內(nèi)向距/mm370320螺桿柱塞直徑/mm35移模行程/mm270注射壓力164.5最大模具厚度/mm300注射速率80最小模具厚度/mm150塑化能力11.8鎖模形式雙曲肘螺桿轉(zhuǎn)速14200模具定位孔直徑/mm125鎖模力/kN630噴嘴球半徑/mm15 2.3.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 (1) 注射壓力校核 查參考文獻(xiàn)4可知，ABS所需注射壓力為70MPa90MPa，這里取=90MPa，該該注射機(jī)的公稱注射壓力=164.5MPa，注射壓力安全系數(shù)=1.251.4，這里取=1.3，則：=1.390=117，所以注射機(jī)注射壓力符合要求。 (2) 鎖模力校核。 塑件在分型面上的投影面積=3664.5 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，即澆道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積的數(shù)值，可以按照多型腔模具的統(tǒng)計(jì)分心來(lái)確定。是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2倍0.5倍。由于本設(shè)計(jì)的流道較簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以相應(yīng)取小一些，這里取=0.2。 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則有=n(+)=n(+0.2)=41.2=17589.6 模具型腔內(nèi)的脹型力，則=17589.625=439.74kN式中，是型腔的平均計(jì)算壓力值。是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%50%，大致范圍在14MPa36MPa。對(duì)于黏度較大的精度較高的塑件制品應(yīng)取較大值。ABS屬于中等黏度塑料切精度要求不高，故將取為25MPa。由表2 可知注射機(jī)的公稱鎖模力是=630kN，鎖模力安全系數(shù)=1.11.2這里取=1.2，則取=1.2=1.2439.74=527.7kN所以注射機(jī)鎖模力滿足要求。對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1.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)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間。另外，由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的交口套。 3.1.1 主流道尺寸 (1) 主流道的長(zhǎng)度 一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對(duì)于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取55mm進(jìn)行計(jì)算。 (2) 主流道小端直徑 d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.51)mm= 4.5mm (3) 主流道大端直徑 D=d+2= 8mm式中 4 (4) 主流道球面直徑 SR=注射機(jī)噴嘴球半徑+(12)mm=15+2=17 mm。 (5) 球面的配合高度 h=3mm。 3.1.2 主流道的凝料體積 =55(+42.26)3.14/3=1730.63 3.1.3 主流道當(dāng)量半徑 mm 3.1.4 主流道交口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小斷入口與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料的要求較嚴(yán)格，因而盡管小型注射模可以將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但是考慮到上述因素通常依然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。本設(shè)計(jì)澆口套采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC55HRC。如圖5所示。定位圈的結(jié)構(gòu)由總裝圖來(lái)確定。圖5 主流道交口套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2. 分流道的設(shè)計(jì) 3.2.1 分流道的布置形式 為盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道，如圖6所示。圖6 分流道布置形式 3.2.2 分流道的長(zhǎng)度 根據(jù)四個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道長(zhǎng)度適中，如圖6所示。 3.2.3 分流道的當(dāng)量直徑 流過(guò)一級(jí)分流道塑料的質(zhì)量1.0511.0754=46.52g 106g因該塑件壁厚為1.5mm，單行分流道長(zhǎng)度為=40mm，按參考文獻(xiàn)3中式（2-20）得D=4.52mm 3.2.4 分流道的截面形狀 本流道采用梯形截面，其加工工藝好，切塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力不大。 3.2.5 分流道界面尺寸表 2 部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍塑料的名稱分流道斷面直徑（mm）塑料名稱分流道斷面直徑(mm)ABS、AS4.89.5 聚苯乙烯3.510聚乙烯1.69.5軟聚氯乙烯3.510尼龍類1.69.5聚氨酯6.58聚甲醛3.510熱塑性聚酯3.58丙烯酸塑料810聚苯醚6.510 根據(jù)上表可取梯形的上底寬度為B=5.4mm(便于選擇刀具)，底面圓角的半徑R=1mm，梯形高度取H=2B/3=3.6mm，設(shè)下底寬度為b，梯形面積滿足如下關(guān)系。 代值計(jì)算得b=3.824mm，考慮到梯形底部圓弧對(duì)面積的減少及脫模斜度等因素，取b=4.5mm。通過(guò)計(jì)算梯形斜度=7.2，基本符合要求，如圖7所示。圖7 分流道截面形狀與尺寸 3.2.6 凝料體積 (1) 分流道的長(zhǎng)度為(44.52+7.5+25.48 )2=152mm. (2) 分流道截面積 (3) 凝料體積15220=3040=3.04考慮到圓弧的影響取3 3.2.7 校核剪切速率 （1）確定注射時(shí)間：由參考文獻(xiàn)2表4-8，可取t=1.6 s。 （2）計(jì)算單邊分流道體積流量：14.78 （3）由參考文獻(xiàn)3（式2-22）可得剪切速率該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道德最佳剪切速率在之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 3.2.8 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取其粗糙度為Ra 1.25m2.5m即可，此處取Ra 1.6m。另外其脫模斜度一般在5 10之間，通過(guò)上述計(jì)算脫模斜度為10.6，脫模斜度足夠。 3.3. 澆口的設(shè)計(jì) 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模四腔注射，為方便調(diào)整沖模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修整，切開(kāi)設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進(jìn)料。 運(yùn)用pro/E分析工具PLASTIC Advisor對(duì)澆口選擇點(diǎn)和熔料充型難易程度進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，澆口選定在分型面上，從塑件底部進(jìn)料填充，如圖8所示。圖8 澆口的選定和充型模擬 經(jīng)pro/E分析工具PLASTIC Advisor充型模擬分析，選取圖8所示澆口進(jìn)行充型，能很好的實(shí)現(xiàn)塑件熔體的填充，分析結(jié)果如圖9所示圖9 充型結(jié)果顯示 3.3.1 側(cè)澆口尺寸的確定 （1）計(jì)算側(cè)澆口的深度。根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2-6，可得側(cè)澆口的深度h的計(jì)算公式為h=nt=1.50.7=1.05mm式中，t是塑件壁厚，這里t=1.5mm；n是塑料成型系數(shù)，對(duì)于ABS，其成型系數(shù)為n=0.7 為了便于今后試模是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行修模處理，并根據(jù)參考文獻(xiàn)2表4-9中推薦的ABS側(cè)澆口的厚度為1.2mm1.4mm，故此處澆口深度h取1.3mm。 （2）計(jì)算側(cè)澆口的寬度。根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2-6，可得側(cè)澆口的寬度B的計(jì)算公式為式中，A為凹模的內(nèi)表面積(約等于塑件的外表面積)。 （3）計(jì)算側(cè)澆口的長(zhǎng)度。根據(jù)表2-6啊，可取側(cè)澆口的長(zhǎng)度0.75mm。 3.3.2 側(cè)澆口剪切速率的校核 （1）確定注射時(shí)間：查參考文獻(xiàn)1表2-3，可取t=1.6s； （2）計(jì)算澆口的體積流量： （3）計(jì)算澆口的剪切速率：對(duì)于矩形澆口可得：4，則1.74，剪切速率合格。式中，為矩形澆口的當(dāng)量半徑，即= mm。該矩形澆口的剪切速率比較大，首先把澆口面積適當(dāng)做小一點(diǎn)，通過(guò)試模根據(jù)塑件成型情況來(lái)調(diào)整。 3.4 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積(澆口體積的大小可以忽略不計(jì))以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流到熔體的剪切速率。 1) 計(jì)算主流道的體積流量 2) 計(jì)算主流道的剪切速率主流道的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以，主流道的剪切速率合格。3.5 冷料穴的設(shè)計(jì)計(jì)算 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是儲(chǔ)存熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于該塑件表面要求沒(méi)有印痕，采用脫模板推出塑件，故采用球頭形拉料桿匹配的冷料穴。開(kāi)模時(shí)，利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道陳濤中脫出。4.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式、和鑲拼式四種。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，選用的是整體式凹模，它是由一整塊金屬材料（也稱定模板或凹模板）直接加工而成。其特點(diǎn)是為非穿通式模體，強(qiáng)度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡(jiǎn)單的塑件成型。此時(shí)可省去定模座板根據(jù)歲塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)采用整體嵌入式凹模，如圖10所示。圖10 整體嵌入式凹模 (2)凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(型芯) 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式組合式兩種類型。該塑件采用整體式型芯，如圖11所示，因塑件的包緊力較大，所以設(shè)在動(dòng)模部分。圖11 凸模型芯 4.2.成型零件鋼材的選用 根據(jù)對(duì)成型塑件的分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時(shí)考慮到它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20。對(duì)于成型塑件內(nèi)表面的型芯來(lái)說(shuō)，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選擇P20鋼，進(jìn)行滲氮處理。 4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 采用參考文獻(xiàn)2中式(2-26)(2-30)相應(yīng)公式中的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計(jì)算。 4.3.1 凹模內(nèi)尺寸的計(jì)算 塑件外部尺寸的轉(zhuǎn)換，塑件外緣基本尺寸為50mm、80mm未注公差，屬A類尺寸，按照任務(wù)書(shū)上要求尺寸精度MT7進(jìn)行計(jì)算，則相應(yīng)塑件的制造公差為=1.32mm；，相應(yīng)塑件的制造公差為。 式中，是塑件的平均收縮率，查表參考文獻(xiàn)5中表1-4可知ABS的收縮率為0.3% 0.8%，所以取其平均收縮率=；是系數(shù)，查參考文獻(xiàn)3可得=0.56；是塑件上相應(yīng)尺寸的公差(下同)，是塑件上相應(yīng)制造公差，對(duì)于中小型塑件取=(下同)。 4.3.2凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件高度尺寸的換算：塑件的高度基本尺寸，相應(yīng)公差是=0.88mm；，相應(yīng)公差是=1.08mm。塑件高度為未注公差尺寸，屬A類尺寸，按MT7級(jí)進(jìn)行計(jì)算。 = 式中，、是系數(shù)，查表2-20得，=0.56，=0.55。 4.3.3型芯尺寸的計(jì)算 塑件內(nèi)徑向尺寸的轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)制造公差為=0.86mm；，相應(yīng)制造公差為=0.64mm,那么則有 ； 式中，是系數(shù)，查表2-20可得，=0.56。 4.3.4 型芯高度尺寸的計(jì)算 塑件內(nèi)腔高度尺寸轉(zhuǎn)換：，相應(yīng)的制造公差=0.68mm；，相應(yīng)的制造公差=0.88mm。 = 4.3.5 6、8、10型芯徑向尺寸的計(jì)算6、8、10自由公差按MT5查得：不需要轉(zhuǎn)換，因此得： 4.3.6 成型孔的高度 26、28、210的成型芯是與凹模碰穿，所以公差應(yīng)該取正，以利于修模。 4.3.7 成型孔間距的計(jì)算成型孔之間的距離分別如下：塑件凹模嵌件及型芯的成型尺寸的標(biāo)注如圖12所示。 圖12 凹模嵌件及型芯的成型尺寸 4.4 成型零件尺寸及動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 4.1.1凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算。 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，其厚度根據(jù)參考文獻(xiàn)2表4-19中的剛度公式計(jì)算。15mm式中 p型腔壓力(MPa)；E是材料彈性模量(MPa)；h=W；W是影響變形的最大尺寸，而h=30mm；是模具剛度計(jì)算許用變形量。根據(jù)注射塑料品種可查參考文獻(xiàn)2表4-20得=15=150.8393m=12.589mm=0.0126mm式中，=0.8393m。 凹模嵌件初定單邊厚度選10，由于壁厚不能滿足15mm要求，所以凹模嵌件采用預(yù)應(yīng)力的形式壓入模板中，有模板和型腔共同來(lái)承受型腔壓力。由于型腔采用H形直線對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置，型腔之間的壁厚=110(中心距)-402=30mm(或=80-25=30mm)，由于型腔不是深大型腔，這個(gè)壁厚間隔能夠滿足要求。根據(jù)型腔的布置，初步選定模板平面尺寸為300mm300mm，它比型腔布置的尺寸要大得多，所以完全滿足強(qiáng)度和剛度的要求。 4.1.2動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算動(dòng)模墊板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在300mm300mm這個(gè)范圍內(nèi)，查參考文獻(xiàn)2表7-4墊塊之間的跨度大約為。那么，根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)動(dòng)模墊板的壓力就可以計(jì)算得到動(dòng)模墊板的厚度，即T=0.54L=0.5415453.8mm式中，是模具剛度許用變量。根據(jù)注射塑料品種查參考文獻(xiàn)2表4-20得=15=0.03465mm L是兩個(gè)墊板之間的距離，約154mm；是動(dòng)模墊板的長(zhǎng)度，取250mm，A是四個(gè)型芯投影到動(dòng)模墊板上的面積。單件型芯所受壓力的面積是 =4777=3619四個(gè)型芯的面積是 A=4=43619=14476動(dòng)模墊板可以按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取為45mm，顯然不符合要求，可采用支撐柱的形式來(lái)增加支撐板的剛度。采用兩根直徑為50mm的支撐柱，且布置在支撐板正中間，根據(jù)力學(xué)模型認(rèn)為，n=1，所以墊板的厚度計(jì)算為21.3553.8mm 符合要求。5.脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中的這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。模具脫模方式按推出零件分：推桿脫模、推管脫模、推件板脫模、推塊脫模、成型零件脫模和多元聯(lián)合式脫模六種。本塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性可采用推件板推出、推桿推出、或推件板加推桿推出的綜合推出方式，根據(jù)脫模力計(jì)算來(lái)確定。 5.1 脫模力的計(jì)算 (1) 主型芯脫模力 塑件為矩形塑件，其，（或），因此根據(jù)參考文獻(xiàn)2中式（4-25）可得脫模力為 =mm (2) 3-6小型芯脫模力 對(duì)于此處小型芯其，跟根據(jù)參考文獻(xiàn)2中式（4-26）計(jì)算其脫模力為 (3) 同上述（2）中步驟，分別計(jì)算得到8小型芯脫模力、10小型芯脫模力為=154.74N，=198.2N。式中 E塑料的拉伸彈性模量（MPa）； S塑料成型的平均收縮率（%）； t塑件的壁厚（mm）； L被包型芯長(zhǎng)度（mm）； 塑料的泊松比（查參考文獻(xiàn)3表2-12）； 脫模斜度（）； 塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)； A型芯的平均直徑（mm）； 由和決定的無(wú)因次數(shù)，； 由和決定的無(wú)因次數(shù)，。 (4) 總脫模力的大小 F=2176.12+116.86+154.74+198.2=2645.92N. 5.2. 推出方式的確定 5.2.1 采用推桿推出 (1)推出面積 設(shè)4mm的圓推桿設(shè)置16根(44根)，那么推出面積為 (2)推桿推出力 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2-12取許用應(yīng)力=14MPa=14MPa 因此，經(jīng)上述計(jì)算得出，在實(shí)際生產(chǎn)中，以此推桿推出塑件，不會(huì)有頂白或者頂破的可能，故采用推桿推出。6.模架的確定 6.1 各模板厚度尺寸的確定 (1) A板尺寸 A板是定模固定板，塑件高度為20mm，考慮到模板上還要開(kāi)設(shè)冷卻水道，必須留出足夠的距離，故A板厚度取50mm。 (2) B板尺寸 B板是型芯固定板，按照標(biāo)準(zhǔn)模架標(biāo)準(zhǔn)板厚度取為60mm。 (3) C板(墊塊)尺寸 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+(510)mm=(25+25+20+510)mm=75mm85mm，此處初步選定C板厚度為80mm。 6.2 計(jì)算并選擇模架型號(hào)模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，模具結(jié)構(gòu)以緊湊實(shí)用為好。現(xiàn)根據(jù)一種標(biāo)準(zhǔn)模架選型的經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行模架的選擇，即是根據(jù)塑件在分型面上投影的面積或者模仁周邊尺寸，以塑件布置在推桿推出范圍之內(nèi)及復(fù)位桿與型腔或是模仁邊緣保持一定距離為原則來(lái)確定模架的大小。其具體計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式如下：塑件投影寬度-10塑件投影長(zhǎng)度-(復(fù)位桿直徑) -30式中 常數(shù)10推桿邊緣與墊塊之間的雙邊距離，見(jiàn)參考文獻(xiàn)3表7-4； 常數(shù)30復(fù)位桿與型腔或者模仁邊緣之間的雙邊距離，參見(jiàn)表7-4。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸，可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸為220mm160mm，型腔所占的平面尺寸為190mm130mm，利用上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可得+10 =130+10=140mm+30=190+25+30=235mm 查參考文獻(xiàn)3表7-4，可取=150mm，=250mm，根據(jù)以上計(jì)算可得W=300mm，因此考慮采用300mm350mm的模架，同時(shí)又考慮到是采用推件板和推桿綜合推出方式，且推桿均勻布置在型芯內(nèi)，這樣推桿邊緣與推桿固定板邊緣距離較大，因此為降低模具成本，可適當(dāng)減少模具架尺寸，另考慮導(dǎo)柱、導(dǎo)套、水路的布置等因素，根據(jù)參考文獻(xiàn)3表7-1可確定選用帶推桿的側(cè)澆口DCT型模架，根據(jù)表7-4得WL=300mm300mm及各板得厚度尺寸。經(jīng)上述計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定，根據(jù)注射模中小型模架及技術(shù)條件(GB/T125562006)標(biāo)準(zhǔn)，將模架標(biāo)記為DCT3030-607080GB/T12555-2006。6.3 模架尺寸的校核 根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。 (1)模具平面尺寸300mm300mm 320mm370mm (拉桿內(nèi)間距)，校核合格。 (2)模具高度尺寸250mm，240mm260mm400mm（模具的最大厚度和最小厚度，與注射機(jī)相配合的最大模具厚度是260mm，最小模具厚度是240mm），校核合格。 (3)模具的開(kāi)模行程S=25mm+35mm+(510)mm=6570mm300mm，校核合格。7.排氣槽的設(shè)計(jì)在注射成型過(guò)程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。注射的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開(kāi)設(shè)排氣槽的方式。 該塑件由于采用側(cè)澆口，進(jìn)料熔體經(jīng)塑件底部向上填充型腔，每個(gè)型芯上有4根推桿，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會(huì)再頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。同時(shí)，底面的氣體會(huì)沿著分型面、型芯和推件板之間的間隙排出。8.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩，在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對(duì)流、輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量硬等于冷卻說(shuō)所帶走的熱量。 8.1 冷卻介質(zhì) ABS屬流動(dòng)性中等的材料，其成型溫度及模具溫度分別為200240 和5080 ，熱變形溫度為70107。所以模具溫度初步選定為40，用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。 8.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 8.2.1 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W 1) 塑料制品的體積=1.731+3.04+411.075=49.07 2) 塑料制品的質(zhì)量m=1.0549.07=51.53g0.0515kg 3）塑件壁厚為1.5mm，查參考文獻(xiàn)2表4-34得=5.7 s，注射時(shí)間由參考文獻(xiàn)3表2-3查得為=1.6 s，脫模時(shí)間=7.5 s，則注射周期為t=+=14.8 s由此得到，每小時(shí)注射次數(shù)為N=240次。 4) 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔料的總質(zhì)量為W=Nm=2400.0515kg=12.37kg/h 8.2.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 查參考文獻(xiàn)2表4-35直接可知道ABS的單位熱量的值的范圍是(310400)kJ/kg之間，故取值為=355kJ/kg。 8.2.3 計(jì)算冷卻水的體積流量設(shè)冷水道入水口的水溫為=22，出水口為=25，去水的密度為，水的比熱容。則根據(jù)公式可得： 8.2.4 確定冷卻水路的直徑 當(dāng)=5.83時(shí)，查參考文獻(xiàn)2表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑為d=8mm. 8.2.5 冷卻水在管內(nèi)的流速= 合理 8.2.6 求冷卻管壁與水交界的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù) 因?yàn)槠骄疁貫?3.5，查參考文獻(xiàn)2表4-31可得，則有: 8.2.7 計(jì)算冷卻水道的導(dǎo)熱總面積A 8.2.8 計(jì)算冷卻模具水管的總長(zhǎng)度L 8.2.9 冷卻水路的根數(shù) 以塑件外圍尺寸為基準(zhǔn)，大致確定冷卻水路的根數(shù)為：根 由上述計(jì)算可以看出，一條冷卻水路對(duì)于模具來(lái)說(shuō)顯然是不合適的，本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)定模兩條冷卻水路來(lái)對(duì)型芯和凹模嵌件進(jìn)行冷卻，成型零件的冷卻水道開(kāi)設(shè)如圖所示。9.導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)模、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過(guò)定位圈與注射機(jī)相配合，是模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過(guò)導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn)單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用木架本身所自帶的定位機(jī)構(gòu)。 9.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 模具導(dǎo)柱導(dǎo)向的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，適用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具。同時(shí)在設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 導(dǎo)柱應(yīng)合理的均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。 (2) 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出68mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。 (3) 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.50.8 mm,淬火4855HRC,也可用T8A碳素工具鋼,經(jīng)淬火處理。 (4) 為了使導(dǎo)柱能順利地入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。 (5) 導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 (6) 一般導(dǎo)柱滑動(dòng)的配合形式按H8/f7，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。 (7) 除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推反之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的下常運(yùn)動(dòng)。 (8) 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。10.模具總活動(dòng)過(guò)程說(shuō)明11.設(shè)計(jì)小結(jié) 通過(guò)這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計(jì)，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)工作有了更深層次的認(rèn)識(shí)，即：模具不是只為設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤考慮。這次設(shè)計(jì)使我能夠理論聯(lián)系實(shí)際，多方面、多角度地去感知、體會(huì)書(shū)本上比較抽象的理論知識(shí)。在指導(dǎo)老師及關(guān)心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨(dú)立思考并解決問(wèn)題的能力得到了加強(qiáng)，培養(yǎng)了實(shí)際動(dòng)手能力。我更進(jìn)一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，了解了注射模具設(shè)計(jì)的一般程序。進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)首先要對(duì)成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過(guò)制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計(jì)要求。對(duì)形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動(dòng)性、收縮率，透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求經(jīng)濟(jì)合理，認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計(jì)的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高模具設(shè)計(jì)的水平。收獲大概可概括為以下幾點(diǎn)：1. 培養(yǎng)了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力從設(shè)計(jì)的開(kāi)始，就有意識(shí)地培養(yǎng)自己獨(dú)立思考問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。大到模具的整體布局，小到排氣槽的設(shè)置、冷料穴的長(zhǎng)短，都要經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考，才能拿出相對(duì)比較成熟的方案。2. 鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，參考了大量的書(shū)籍，除了獲得設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)外，還學(xué)到了其他許多的知識(shí)。更重要的是鍛煉了自己的動(dòng)手能力和借助工具書(shū)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。授人以魚(yú)，不如授人以漁，我相信這些能力在我今后的工作和生活能定能讓我受益匪淺。3. 繪圖水平得到了提高通過(guò)做設(shè)計(jì)這一期間的實(shí)際操作及練習(xí)，學(xué)到了很多具體的繪圖細(xì)節(jié)。譬如：虛線、點(diǎn)畫(huà)線的畫(huà)法及線條的粗細(xì)；剖線、剖面線的畫(huà)法及線條粗細(xì)；標(biāo)題欄的畫(huà)法及明細(xì)表的編排、技術(shù)要求等。此外，繪圖的速度也得到了進(jìn)一步的提高，各種快捷鍵的操作也越來(lái)越熟練。參考文獻(xiàn)1 高軍，李熹平，高玉田，褚興榮. 注塑成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2009.2 葉久新，王群. 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2007.3 伍先明，張蓉. 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社. 2006.4 石富安，龔云表. 工程塑料手冊(cè)M. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社. 2003.5 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1999.6 唐志玉，李德群，徐佩弦. 塑料模具設(shè)計(jì)師指南M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社.1999.7 陳錫棟，周小玉. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2003.8 詹友剛. ProE/ENGINEER 中文野火版5.0模具設(shè)計(jì)教程M. 第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2010.9 馮炳虎，韓泰榮，殷振海，蔣文森.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)M. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1991.10 王衛(wèi)衛(wèi). 材料成型設(shè)備M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2010.致 謝首先要感謝母校多年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)和教育，讓我在這幾年的大學(xué)生活里，不僅學(xué)習(xí)了科學(xué)文化知識(shí)，還學(xué)會(huì)了許多為人處世的道理，提高了自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。其次要感謝老師們多年來(lái)的辛勤教誨，正是因?yàn)樗麄兊哪冻?，才有我們的今天，特別是要感謝我的指導(dǎo)老師張蓉老師，在她的悉心指導(dǎo)和幫助下我才能順利地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也要感謝我同窗及好友多年來(lái)對(duì)我的關(guān)心和幫助！由于準(zhǔn)備的時(shí)間較為倉(cāng)促，資料查詢方面不盡全面，本設(shè)計(jì)之中存在許多不足之處，還望各位專家、教授不吝指教。再次謝謝你們！