115-臺(tái)燈燈座注射模具設(shè)計(jì)【模具三維】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：臺(tái)燈燈座注射模具設(shè)計(jì)
一．設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成以下內(nèi)容：
1. 在初期答辯中，老師對(duì)我們的設(shè)計(jì)草圖和相關(guān)知識(shí)方面提出的問題，我做了相應(yīng)的修改。首先是對(duì)于塑件的二維圖中不足的地方我進(jìn)行了修改，并將三位塑件的完善，并通過了指導(dǎo)老師的檢查，完善了開題報(bào)告的內(nèi)容和格式。
2. 通過指導(dǎo)老師下發(fā)的任務(wù)書以及對(duì)幾種塑料進(jìn)行性能對(duì)比，是使用ABS(丙烯脂—丁二烯—苯乙烯共聚物)材料，其強(qiáng)度高，剛性好，硬度、耐沖擊，制品表面光澤性好，然后翻閱資料以及網(wǎng)上的搜集對(duì)ABS材料的性能，特性及應(yīng)用有了相應(yīng)的認(rèn)識(shí)。
3.之后是對(duì)模具類型及結(jié)構(gòu)的確定，及有關(guān)零件的必要計(jì)算和校核。
（1）模具型腔數(shù)目的確定:使用一模兩腔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（2）分型面的確定：該塑件的分型面是曲面，選在塑件截面最大的部位。
（3）澆口的確定：一個(gè)側(cè)澆。
（4）模架的選用：選用350×350模架。
（5）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：包括澆口，流道等。
（6）脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用推桿脫模機(jī)構(gòu)。
（7）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：確定冷卻方式以及冷卻水道的位置和數(shù)目。
二．存在的問題及解決措施
在本次設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)到了許多模具結(jié)構(gòu)以及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，由于之前確實(shí)沒有過多的接觸與了解，因此在綜合考慮方面還是存在欠缺，例如：
1. 首先是對(duì)注射機(jī)的選擇和注射量等一系列問題不能解決。
2. 其次是模具中部分相關(guān)的計(jì)算以及測抽芯不是特別的了解。
3. 對(duì)繪圖軟件的不熟悉，在進(jìn)行模具裝配圖和零件圖的繪制時(shí)存在的一些難以避免的問題。
在遇到種種問題，通過我認(rèn)真的參考資料向老師請(qǐng)教，并和同學(xué)討論，不斷地進(jìn)行完善從中改正，還有在繪圖方面進(jìn)行了反復(fù)的練習(xí)，以求更加準(zhǔn)確。
3． 后期安排工作
模具設(shè)計(jì)中各部分零件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)中期設(shè)計(jì)中存在的缺點(diǎn)，比如：對(duì)其冷卻方式及冷卻水道的計(jì)算，測抽芯的選擇計(jì)算和畫法等等。
第10-13周：完成全部零件設(shè)計(jì)，并對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維剖析，做出模具開合結(jié)構(gòu)圖。
第13-14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
第15周：整理資料，準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：臺(tái)燈燈座注射模具設(shè)計(jì)
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1 題目背景、研究意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已經(jīng)成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低已成為衡盆一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并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[1]。而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起舉足輕重的作用，塑料模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最為廣泛的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品，材料為聚碳酸酯[2]、聚乙烯、聚丙烯等材料[3]都是其中重要組成。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的, 在我國起步較晚, 但發(fā)展很快，特別是最近幾年,無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大進(jìn)步, 取得了很大成績[4]。模具設(shè)計(jì)是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸與尺寸精度，表面質(zhì)量要求以及其成型工藝條件的變化而變化的，所以每副模具都必須進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：產(chǎn)品零件（常稱為制件）成型工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)與力學(xué)計(jì)算，尺寸與尺寸精度確定與設(shè)計(jì)等[5]。
此次設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，讓我們經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，將大學(xué)所學(xué)到的很多相關(guān)的專業(yè)知識(shí)結(jié)合運(yùn)用起來，對(duì)我們來說是一次很好的培養(yǎng)，可以我們更加的獨(dú)立，為以后得工作做了很好的準(zhǔn)備。
1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究情況
模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn)方式它與常規(guī)生產(chǎn)相比,縮短交貨期,保證產(chǎn)品質(zhì)量, 降低生產(chǎn)成本更顯得重要，模具產(chǎn)品價(jià)格昂貴，利潤率高，具有良好的市場前景, 在發(fā)達(dá)國家, 模具工業(yè)的總產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)[6]。早在20世紀(jì)80年代，我國政府就十分重視模具設(shè)計(jì)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，隨著注射模具的發(fā)展，大部分的商業(yè)軟件已不僅僅是CAD，注射模具設(shè)計(jì)軟件實(shí)際上涵蓋了CAD/CAM/CAE/CAPP等部分，以某個(gè)設(shè)計(jì)軟件單獨(dú)完成為主，充分發(fā)揮其優(yōu)勢模塊的性能，優(yōu)化組合完成注射模具設(shè)計(jì)[7]。注塑模具作為注射成型的一種重要設(shè)備，其在塑料制品的推廣與使用方面占有核心的地位，因此注塑模具也需要不斷適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，在原有的基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的改善與創(chuàng)新。通過對(duì)我國注塑模具研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的分析，可以看出，伴隨著先進(jìn)技術(shù)的使用，我國注塑模具得到了高速的發(fā)展[8]。模具行業(yè)對(duì)整個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到主導(dǎo)作用，一個(gè)地區(qū)的工業(yè)化進(jìn)程，是由模具的產(chǎn)生水平?jīng)Q定的，但就目前國內(nèi)外發(fā)展水平來看還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國家，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，二高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺，為了適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，模具行業(yè)面臨著進(jìn)一步的技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加快國民化的繁重任務(wù)[9]。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 本課題研究的主要內(nèi)容
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝性分析，設(shè)計(jì)圖樣要求符合最新制圖標(biāo)準(zhǔn)，表達(dá)完整，布局合理。
本課題研究的主要內(nèi)容有：
（1）對(duì)臺(tái)燈燈座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析；
（2）塑件成型工藝性（材料、結(jié)構(gòu)和尺寸，收縮率）分析；
（3）注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（選擇分型面、確定型腔數(shù)量和排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等）；
（4）模具設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算；
2.2 研究方案
臺(tái)燈燈座注射模具設(shè)計(jì)是通過對(duì)模具的設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算與工藝路線的研究，然后對(duì)模具其進(jìn)行設(shè)計(jì)后，再對(duì)模具進(jìn)行澆注，其鑄造的形式也是各種各樣。
（1）平衡式分流澆注鑄造
（2）垂直式分流澆注鑄造
......
2.3 研究方法或措施
通過市場商品調(diào)查，滿足社會(huì)需求及生產(chǎn)要求上，在合理設(shè)計(jì)方向上，進(jìn)行塑料模具的設(shè)計(jì)并且熟練掌握手工和電腦制圖，達(dá)到產(chǎn)品的要求。臺(tái)燈燈座模具測抽，先收集資料,剖析塑件，確定塑件用料，在擬定模具方案，初選注塑機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)計(jì)算，務(wù)必使磨具緊湊，安全可靠；然后繪制模具草圖，校核注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)；最后繪制模具總裝配圖和零件圖。設(shè)計(jì)課題時(shí)，務(wù)必認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，多與同學(xué)交流，勤于思考，多請(qǐng)教老師。力求高效率，高質(zhì)量的完成本次的課題設(shè)計(jì)。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已展開工作
本課題的重點(diǎn)是：繪制臺(tái)燈燈座的二維圖以及燈座注射模具的三維圖，設(shè)計(jì)注射模主要加工工藝規(guī)程；
難點(diǎn)是：臺(tái)燈燈座模具的注射比較復(fù)雜，注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和有關(guān)尺寸的計(jì)算；
前期已展開工作：查閱注射模具的相關(guān)資料，了解其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制二維圖形；
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
第1-3周：收集資料，分析并繪制塑件圖，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累并撰寫開題報(bào)告；
第4-6周：方案的論證，深化方案具體實(shí)施步驟；
第7-10周：臺(tái)燈燈座注射模具的具體方案設(shè)計(jì)，圖紙的繪制，準(zhǔn)備中期答辯；
第11-15周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，論文修改，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯；
指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：臺(tái)燈燈座注射模具設(shè)計(jì)
臺(tái)燈燈座注射模具設(shè)計(jì)
摘要
本設(shè)計(jì)是用CAD軟件和Pro/E三維軟件，進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)與分析。通過對(duì)塑料成型工藝的正確分析 以及塑料模具的設(shè)計(jì)，再?zèng)Q定一個(gè)幾何形態(tài)和組件稱為成型零件的尺寸。其中包括前模板的模板、前模、后模。塑料成型零件在工作中是直接接觸的，是在一定溫度且熔體是在高溫高壓下的，所以必須保證有一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和剛度高、耐磨性好、正確的幾何形狀、尺寸精度高、表面粗糙度低、工藝參數(shù)的選擇、計(jì)算的重要組成部分和擠壓機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)和其他結(jié)構(gòu)的注入。
關(guān)鍵詞：塑料模具；注射成型；模具設(shè)計(jì)
I
The Injection Mold Design Lamp Lampholder
Abstract
Through the analysis of the right of plastic molding process, a pair of plastic mould design. Decided to die in a geometric shape and size of components called molding parts, including former template template, front mould kernel, back, back mould kernel, back mould set piece of design. Molding parts in direct contact with the plastic at work, at a certain temperature melt under high temperature and high pressure, so there must be a reasonable structure, high strength and rigidity, good wear resistance, the correct geometry, high dimensional accuracy and low surface roughness. Important parts of the process parameters selection and calculation, and extrusion outfit, inject system and other structures of the design process.
Key Words: Plastic mold; Injection molding;Mold design
II
主要符號(hào)表
Ρ 密度 K 注射量的利用系數(shù)
Rn 斷面當(dāng)量半徑 T 注射時(shí)間
S 當(dāng)量面積收縮率 A 塑件包絡(luò)型芯的面積
P 塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力 α 脫模斜度
q 大氣壓力 μ 塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)
A1 制件垂直于脫模方向的投影面積 T 注射時(shí)間
Φ 安全系數(shù) L 推管的長度
N 推管數(shù)目 σ 推管反受的應(yīng)力
B 水管中心距 S 塑件平均壁厚
塑料熱擴(kuò)散系數(shù) T 成型溫度
T 平均脫模溫度 T 模具溫度
N 每小時(shí)注射次數(shù) G 每次的注射量
C 塑料的比熱容 t 熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度
t 塑件脫模溫度 t 模具平均溫度
t 室溫 A注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積
金屬傳熱系數(shù) A注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積
輻射率 A 模具與工作臺(tái)的接觸面積
G 注射量 S 確定生產(chǎn)周期
Q 塑料單位熱流量 水的密度
C 水的比熱容 T 水管出口溫度
T 水管入口溫度 d 冷卻水管直徑
T 模具與冷卻介質(zhì)平均溫度 R 雷諾數(shù)
水的運(yùn)動(dòng)粘度 抽芯力
脫模斜度 抽芯距
S 抽芯極限尺寸 R 塑件最大外形半徑
R 阻礙塑件脫落的最小外形半徑
目 錄
1 緒論 1
1.1模具的背景與研究的意義 1
1.2模具的作用與地位 1
1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況............................................................................................2
1.4本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的意義....................................................................................2
2 塑件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 3
3 材料的選擇 5
3.1材料ABS的注塑成型參數(shù) 5
3.2材料ABS性能 5
4 注射機(jī)的選擇及校核 7
4.1注射機(jī)的選擇 7
4.2注塑機(jī)的校核 8
4.2.1型腔數(shù)目的確定及校核 8
4.2.2鎖模力的校核 9
4.2.3開模行程的校核 9
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
5.1分型面的選擇 10
5.2主流道的設(shè)計(jì) 11
5.3澆口設(shè)計(jì) 11
5.3.1剪切速率的校核 12
5.3.2主流道剪切速率校核 12
5.3.3澆口剪切速率的校核 13
5.4冷料穴和拉桿的設(shè)計(jì) 13
6 成型零部件設(shè)計(jì) 14
6.1型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 14
6.2型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 16
7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20
9.1對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 20
9.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20
9.2.1設(shè)計(jì)原則 20
9.2.2冷卻時(shí)間的確定 20
9.2.3塑料熔體釋放的熱量 21
9.2.4高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 21
9.2.5注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 22
9.2.6冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 23
9.2.7凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 23
10 抽芯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26
10.1側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的分類 26
10.2手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu) 26
10.3機(jī)動(dòng)式分型抽芯機(jī)構(gòu) 26
10.4液壓抽芯或氣壓抽芯機(jī)構(gòu) 26
10.5聯(lián)合作用抽芯機(jī)構(gòu) 26
10.6 抽芯力與抽芯距的計(jì)算 27
10.7側(cè)向分型抽芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
10.7.1斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 27
10.7.2滑塊設(shè)計(jì) 28
10.7.3導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 29
10.7.4滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 29
10.7.5鎖緊塊設(shè)計(jì) 29
10.7.6側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選擇 29
結(jié)論 30
致謝 31
參考文獻(xiàn) 32
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 33
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 34
1 緒論
1.1模具的背景與研究的意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已經(jīng)成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低已成為衡盆一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并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[1]。而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起舉足輕重的作用，塑料模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最為廣泛的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品，材料為聚碳酸酯[2]、聚乙烯、聚丙烯等材料[3]都是其中重要組成。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的, 在我國起步較晚, 但發(fā)展很快，特別是最近幾年,無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大進(jìn)步, 取得了很大成績[4]。模具設(shè)計(jì)是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸與尺寸精度，表面質(zhì)量要求以及其成型工藝條件的變化而變化的，所以每副模具都必須進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：產(chǎn)品零件（常稱為制件）成型工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)與力學(xué)計(jì)算，尺寸與尺寸精度確定與設(shè)計(jì)等[5]。
1.2模具的作用與地位
模具是指工業(yè)生產(chǎn)的注塑模具，鑄造或鍛造生產(chǎn)各種型號(hào)和工具使用的產(chǎn)品，是在特殊的加工設(shè)備和生產(chǎn)工業(yè)中不可缺少的基礎(chǔ)，被稱為“母親產(chǎn)業(yè)”[3]。精密制造生產(chǎn)過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制是一個(gè)有機(jī)的整體，是高新技術(shù)的載體，是一種高新技術(shù)產(chǎn)品。由于具有生產(chǎn)效率高，模具生產(chǎn)的零件，使用一致性高，低能量的供應(yīng)，并有較高的精度和復(fù)雜度，因此已成為越來越重要的國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械，電子，汽車，信息，航空航天，航空，輕工業(yè)，軍事工業(yè)，交通，建筑材料，醫(yī)療器材，五金工具，生物，能源，日用品等制造業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具制造零件數(shù)量的飛機(jī)，汽車，摩托車，拖拉機(jī)，汽車，電器，儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品占80%，在電腦，電視，錄像機(jī)，攝像機(jī)，錄像機(jī)，傳真，電話和移動(dòng)電話及其他電子產(chǎn)品占85%以上；在冰箱，空調(diào)，洗衣機(jī)，微波爐，吸塵器，電風(fēng)扇，雙周期及其它輕工產(chǎn)品占90%以上；在槍支和其他武器的軍事產(chǎn)品占95%以上。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具工業(yè)在國防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)上做出了重要貢獻(xiàn)。模具工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)，沒有高水平的模具，就沒有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。現(xiàn)在，模具工業(yè)水平已在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家的一個(gè)產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志[4]。
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1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況
模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn)方式它與常規(guī)生產(chǎn)相比,縮短交貨期,保證產(chǎn)品質(zhì)量, 降低生產(chǎn)成本更顯得重要，模具產(chǎn)品價(jià)格昂貴，利潤率高，具有良好的市場前景, 在發(fā)達(dá)國家, 模具工業(yè)的總產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)[6]。早在20世紀(jì)80年代，我國政府就十分重視模具設(shè)計(jì)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，隨著注射模具的發(fā)展，大部分的商業(yè)軟件已不僅僅是CAD，注射模具設(shè)計(jì)軟件實(shí)際上涵蓋了CAD/CAM/CAE/CAPP等部分，以某個(gè)設(shè)計(jì)軟件單獨(dú)完成為主，充分發(fā)揮其優(yōu)勢模塊的性能，優(yōu)化組合完成注射模具設(shè)計(jì)[7]。注塑模具作為注射成型的一種重要設(shè)備，其在塑料制品的推廣與使用方面占有核心的地位，因此注塑模具也需要不斷適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，在原有的基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的改善與創(chuàng)新。通過對(duì)我國注塑模具研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的分析，可以看出，伴隨著先進(jìn)技術(shù)的使用，我國注塑模具得到了高速的發(fā)展[8]。模具行業(yè)對(duì)整個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到主導(dǎo)作用，一個(gè)地區(qū)的工業(yè)化進(jìn)程，是由模具的產(chǎn)生水平?jīng)Q定的，但就目前國內(nèi)外發(fā)展水平來看還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國家，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，二高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺，為了適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，模具行業(yè)面臨著進(jìn)一步的技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加快國民化的繁重任務(wù)[9]。
1.4本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究目的及意義
(1) 調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力；
(2) 綜合運(yùn)用專業(yè)理論和知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力；
(3) 設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括使用計(jì)算機(jī)的能力；
(4) 掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的加工工藝過程；
(5) 邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力；
(6) 撰寫設(shè)計(jì)說明書（論文）的能力；
(7) 養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
此次設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，讓我們經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，將大學(xué)所學(xué)到的很多相關(guān)的專業(yè)知識(shí)結(jié)合運(yùn)用起來，對(duì)我們來說是一次很好的培養(yǎng)，可以我們更加的獨(dú)立，為以后得工作做了很好的準(zhǔn)備。
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2 塑件結(jié)構(gòu)及工藝性分析
該塑件是塑料件，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。塑料件表面圓角5度，壁厚2mm左右。
圖2.1 塑件圖三維圖
根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場價(jià)格，選擇材料為ABS，因市場需求量大，所以是大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。
塑料件是人們用手接觸相當(dāng)頻繁的部件，對(duì)其有著較高的外觀要求，要求表面色澤均勻，成型收縮率小，制件成型后不能有明顯色差、縮痕、熔接痕、污點(diǎn)、銀絲等缺陷，還需要有一定的手感。綜合考慮選擇ABS。
一、開模方向
由零件的二維圖分析，作為外殼類產(chǎn)品，外表面的表面質(zhì)量是比較重要的，再根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)分析得到，產(chǎn)品的外表面應(yīng)該在定模上，在產(chǎn)品的內(nèi)表面設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)，所以開模方向應(yīng)沿零件的Z軸。
二、脫模斜度
根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合產(chǎn)品的工作條件、工藝特點(diǎn)，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》查得：所以脫模斜度設(shè)置為1°。
三、分型面
結(jié)合零件的使用要求，應(yīng)保證其外表面的注塑質(zhì)量，零件的內(nèi)表面應(yīng)留在動(dòng)模側(cè)，開模的時(shí)候，零件的外表面應(yīng)與定模分離，所以零件的分型面應(yīng)設(shè)置在沿零件的外表面上，并根據(jù)流道等條件進(jìn)行設(shè)置，具體設(shè)定在后文中表述。
四、收縮率
在設(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)和材料的特性，在本設(shè)計(jì)中，ABS的收縮率一般為0.5%[2]。
五、零件壁厚
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本產(chǎn)品的壁厚設(shè)置為2mm左右，是根據(jù)產(chǎn)品的工作要求和ABS的化學(xué)和流動(dòng)特性確定的。
六、圓角
塑件底面與面之間一般應(yīng)采用圓弧過渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的應(yīng)力集中提高塑件強(qiáng)度，而且可以改善物料的流動(dòng)狀態(tài)，降低充模阻力，便于充模[7]。另外，塑件轉(zhuǎn)角處的圓角對(duì)應(yīng)于模具上的圓角，有時(shí)可便于模具的加工制造及模具強(qiáng)度的提高，避免模具在淬火或使用時(shí)應(yīng)力裂開。
塑件轉(zhuǎn)角處的圓角半徑通常不要小于0.5到1mm，在不影響塑件使用的前提下應(yīng)盡量取大些，綜合考慮以上的各種因素后，確定塑件的圓角半徑為2mm。
七、塑件體積及質(zhì)量
通過使用軟件軟件實(shí)體造型后知體積為57.54cm3，材料密度取1.05g/cm3，所以塑件質(zhì)量：60.42g。
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3 材料的選擇
在材料的選擇時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(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0.0.5%～0.8%[5]，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)。
3.1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。
3.2材料ABS性能
a. 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
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光澤等，且易于加工成型。缺點(diǎn)是耐候性、耐熱性差，且易燃。
b. 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[6]。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是吸水的塑料，于室溫下，24小時(shí)可吸收0.05%~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0.05%，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0.05%。
c. 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%.
d. 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。
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4 注射機(jī)的選擇及校核
4.1 注射機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸[7]。
公稱注塑量：指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí)，注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量，反映了注塑機(jī)的加工能力。
注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力，螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。
注射速率：為了使熔料及時(shí)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(dòng)速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表所示。
表4.1 注射速率
注射量/CM3 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000
注射速率/CM3/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000
注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5
塑化能力：單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量。塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會(huì)加長成型周期。
鎖模力：注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。
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(dòng)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(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍。
開合模速度：為使模具閉合時(shí)平穩(wěn)，以及開模，推出制件時(shí)不使塑料制件損壞，要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理，即合模時(shí)從快到慢，開模時(shí)由慢到快在到停。
空循環(huán)時(shí)間：在沒有塑化、注射保壓、冷卻、取出制件等動(dòng)作的情況下完成
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一次循環(huán)所需的時(shí)間。
經(jīng)資料的查閱，選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要的技術(shù)參數(shù)如下：
表4.2 注射機(jī)參數(shù)
注塑機(jī)型號(hào) XS-ZY-
額定注射量 500cm3
螺桿（柱塞）直徑 85mm
注射壓力 121Mpa
注射行程 260mm
注射方式 螺桿式
鎖模力 4500KN
最大成型面積 1800cm2
最大開合模行程 700mm
模具最大厚度 700mm
模具最小厚度 300mm
噴嘴圓弧半徑 R18mm
噴嘴孔直徑 Φ7.5mm
頂出形式 兩側(cè)設(shè)有推管，機(jī)械頂出
動(dòng)、定模固定板尺寸 900×1000mm
拉桿空間 650×550mm
合模方式 中心液壓、兩側(cè)機(jī)械推管
液壓泵、流量 200、18L/min
壓力 614Mpa
電動(dòng)機(jī)功率 40KW
加熱功率 14KW
機(jī)器外形尺寸 7670×1740×2380mm
4.2注塑機(jī)的校核
4.2.1型腔數(shù)目的確定及校核
根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模兩腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；
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(4.1)
式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)最大注塑量，g；
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，g；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量，g。
式中、、也可以為注射機(jī)最大注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、單個(gè)塑件的體積（cm3）。
估算澆注系統(tǒng)的體積：V=0.6×V=34.52m3
故取滿足我們設(shè)計(jì)要求。
4.2.2鎖模力的校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力[8]。
4.2.3開模行程的校核
注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開模距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿足下式：
(4.2)
式中—模具開模行程；
—推出距離（脫模距離，H1=60mm）；—塑件高度；（H2=66.5mm）
則=60+66.5+5~10=135mm<700mm；小于注射機(jī)最大開合模行程，故滿足要求。
工作原理：模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，當(dāng)分型面打開完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機(jī)推管的作用下，推管通過推桿將塑件和凝料系統(tǒng)頂出,并且斜推桿隨著產(chǎn)品一起運(yùn)動(dòng)，一直脫掉倒扣，與此同時(shí)由于采用的是側(cè)澆口，在開模的瞬間，塑件和凝料分開。此時(shí)塑件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)脫模。合模時(shí)隨著分型面的閉合復(fù)位桿將推管復(fù)位，模具閉合等下一次的動(dòng)作。
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5 澆注系統(tǒng)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，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，分流道、冷料穴，澆口。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開始部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀[10]。概括說來，需要注意以下問題：
1. 適應(yīng)塑料的工藝性；
2. 流程要短；
3. 排氣良好；
4. 避免料流直沖型芯或嵌件；
5. 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小；
6. 澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱；
7. 修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；
8. 防止塑件變形。
5.1 分型面的選擇
圖5.1 分型面
分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通?？紤]如下有關(guān)問題：
(1) 根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置；
(2) 塑件的生產(chǎn)批量；
(3) 結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置；
(4) 型腔的溢流和排氣條件；
3
(5) 模具加工的工藝性。
分析零件特點(diǎn)后，發(fā)現(xiàn)零件的外表面有比較高的精度要求，且經(jīng)過分析，模具澆注是使用側(cè)澆口，所以決定分型面沿零件的外表面。
5.2主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm[9]。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。
如下圖所示為主流道各部尺寸：
圖5.2 主流道
5.3澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響[11]。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、側(cè)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的
1
影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來參考：
(1) 盡量縮短流動(dòng)距離；
(2) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處；
(3) 必須盡量減少或避免熔接痕；
(4) 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
(5) 考慮分子定向的影響；
(6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
(7) 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
(8) 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
圖5.3 澆口位置
5.3.1剪切速率的校核
生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10～5×10S、澆口的剪切速率R=10～10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：
(5.1)
式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。
5.3.2主流道剪切速率校核
Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5（CM/S） (5.2)
T注射時(shí)間：T=2.5（S）；
R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：=0.538（CM）
d 主流道小端直徑，d=0.63（CM）；d主流道大端直徑，d=1.2（CM）
= 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S (5.3)
5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件)
5.3.3澆口剪切速率的校核
=3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S (5.4)
其中：澆口面積S=/4×(D22-D12)，當(dāng)量面積S=R，所以R=7mm。
單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模2腔，無分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。
從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。
5.4冷料穴和拉桿的設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時(shí)又能將主流道的凝料拉出[12]。冷料穴的直徑宜大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端的直徑。
圖5.4 冷卻穴
2
6 成型零部件設(shè)計(jì)
本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算。查表得ABS收縮率為Q=0.5%，故平均收縮率為Qcp=0.5%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。
6.1型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開零部件的工作尺寸。
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，所以經(jīng)查閱資料后，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
(6.1)
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸；
B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸。
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級(jí)作為模具制造公差。在此取IT8級(jí)，型芯工作尺寸公差取IT7級(jí)[14]。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。
型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸LS是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為Ls-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為Lm+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, ABS平均收縮率S=0.5%.
(6.2)
經(jīng)整理最終公式為：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz
如下的計(jì)算是各型、腔的計(jì)算。
型腔計(jì)算
0
型腔高度計(jì)算
型芯計(jì)算
型芯高度計(jì)算
0
6.2型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
(1) 凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。
式中各參數(shù)分別為：
p=50Mpa(選定值)；
[δ]=0.05mm；
[σ]=160MPa；
r=28mm
(6.3)
=28[(160/160-2×50)1/2]-1
≈16.8mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。
(2) 凹模底板厚度計(jì)算
按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為：
p=50 Mpa；r=28mm；
[σ]=160MPa
(6.4)
≥{1.22×50×282/160}1/2
≥17.3mm
一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。
0
7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
推出結(jié)構(gòu)由推出、復(fù)位、導(dǎo)向三大部分組成[15]。本設(shè)計(jì)塑件脫模依靠注射機(jī)的開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件自動(dòng)脫模。
推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)的推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量使塑件留于動(dòng)模一側(cè)；塑件在推出時(shí)不發(fā)生變形和損壞；不損壞塑件的外觀質(zhì)量；合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位；在推出和復(fù)位的過程中，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，動(dòng)作可靠靈活，制造容易。
一、推件力是將制品因收縮對(duì)型芯的摩擦力和大氣壓力
(7.1)
式中，A—塑件包絡(luò)型芯的面積；
p—塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，P取0.8×107～1.2×107 帕；
α—脫模斜度；ABS≥5°；
q—大氣壓力:0.09兆帕；
μ—塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3；
A1—制件垂直于脫模方向的投影面積mm2）；
則A≈29cm2 ；A1≈60.76cm2；
帶入數(shù)據(jù)得Ft＝814.34N。
二、推管直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計(jì)算出推管直徑：
(7.2)
式中，φ—安全系數(shù)，常取φ=1.5；
L—推管的長度m；
n—推管數(shù)目；
代入數(shù)據(jù)得：d=5mm。
三、推管直徑的強(qiáng)度校核公式
(7.3)
式中，[σ]—推管材料的許用應(yīng)力Mpa；
σ—推管反受的應(yīng)力Mpa；
代入數(shù)據(jù)得: σ=814.34/(8×3.14×42)=8.10Mpa﹤[σ]；
所以，推管強(qiáng)度符合要求。
推桿頂出機(jī)構(gòu)如圖所示，圓柱形狀的推桿和推桿孔最容易加工，而且很容易保證其配合精度，容易保證其互換性，并且容易更換，而且它還具有滑動(dòng)阻力小，不容易卡滯等優(yōu)點(diǎn)。
1
圖7.1 圓柱形推桿
0
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長度比凸模端面高出8～12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔[12]。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用3根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6。
導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：
(1) 合理布置導(dǎo)柱的位置：導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度，導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上，通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。
(2) 導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm：確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。
(3) 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7：低精度時(shí)可采取更低的配合要求，導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。
(4) 導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)模或定模：設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下：
導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
1
9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型過程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。ABS推薦的成型溫度為160~220℃，模具溫度為40~80℃ 。
9.1對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉；從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
9.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.2.1設(shè)計(jì)原則
a. 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
b. 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
c. 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10；
d. 澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
e. 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過5℃；
f. 冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔；
g. 合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
本設(shè)計(jì)采用采用環(huán)繞式冷卻水分布。
9.2.2冷卻時(shí)間的確定
在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估
1
算；取閉模時(shí)間3S，開模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。
其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
(9.1)
= 62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)]
= 73（S）
式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm；
——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07；
T——成型溫度160~220℃，T取200℃；
T——平均脫模溫度，T取80℃；
T——模具溫度40~80℃，T取50℃。
由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73S，這么長的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。
9.2.3塑料熔體釋放的熱量
(9.2)
=60×217.6×10×1.9×(220－60)
=3969.02KJ/h
式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）；
G——每次的注射量(KG)，G=217.6×10；
C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)，C=1.9；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220；
t——塑件脫模溫度℃，t=60。
9.2.4高溫噴嘴向模具的接觸傳熱
(9.3)
=3.6×4069×10×140×(220－50)
=348.63 KJ/h
式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10-6（A=4R=4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑）；
——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m·℃)；
t——模具平均溫度℃ t=50 ；
t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t=220。
1
9.2.5注射模通過自然冷卻傳到走的熱量
a. 對(duì)流傳熱
(9.4)
=5.35×0.203×（50－20）
=112 KJ/h
式中：h——傳熱系數(shù)（KJ/ m·h·℃）；
h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187 ×（0.25+）= 5.35）；
A——兩個(gè)分型面和四個(gè)側(cè)面的面積m2；
(9.5)
= 0.097+0.22×0.48=0.203，
[A=2BL=2×220×220×10=0.097 m；A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度mm，B=220；L模具長度mm，L=220，開模率n= =（60-31.5）/60=0.48]；
t——模具平均溫度℃，t=50；
t——室溫℃，t=20。
b. 輻射散發(fā)的熱量
(9.6)
=20.8×0.22×0.8×[（）－（）]
=128.7 KJ/h
式中:——輻射率，一般表面=0.8~0.9；
A=0.22；
c. 工作臺(tái)散發(fā)的熱量
(9.7)
= 502×0.0484×（50—30）
=485.94 KJ/h
0
式中:傳熱系數(shù)——h= 502KJ/(m·h·℃)；
A ——模具與工作臺(tái)的接觸面積m，A= 0.0484；
[A=bl= 220×220×10=0.0484；b模具與工作臺(tái)接觸寬度mm，b=220；模具與工作臺(tái)接觸長度mm,l=220]
從計(jì)算的結(jié)果看，工作臺(tái)散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說明了Q的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。這是因?yàn)橛嘘P(guān)Q的計(jì)算資料很少，計(jì)算中有很多地方不規(guī)范。簡單的計(jì)算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：
Q=（Q + Q）－（Q+ Q+ Q）
由于現(xiàn)在無法得到Q的正確值，所以計(jì)算以簡單計(jì)算原則，取Q= Q。
9.2.6冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：
(9.8)
= 60 × 217.6 × 10×300
= 3916.8
(1) 每次需要的注射量（KG）——G= 217.6×10；
(2) 確定生產(chǎn)周期（S）——t= 60；
(3) 塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350；取Q= 300；
(4) 每小時(shí)的注射次數(shù)——n= 60；
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，
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