管架注射工藝及模具設(shè)計(jì)-L形件注塑模具【含11張cad圖紙+文檔全套資料】

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The designer’s foundation knowledge of the injection mould design is reinforced and is able to design more complex injection mould through the design. Through the foundation knowledge, firstly, the composion and the perfourmance of thr part is analyzed to choose the type of the gat advantagely. Secondly, the volume of the part is estimated to choose the injection molding machine and to detemine the mould quantity conveniencely. Lastly the character of the part is analyzed to determine the mould design parameter and design point and choose the ejection assembly. KEYWORDS: Injection mould,gate,thrust bearing,ejecting block 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 袁亮 學(xué) 號(hào) 111304241 指導(dǎo)教師 丁海 選題情況 課題名稱 管架注射工藝與模具設(shè)計(jì) 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 無 開題報(bào)告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢 中期工作匯報(bào)及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績?cè)u(píng)定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人： 2014年2 月22日 機(jī) 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 精車 工序號(hào) 03 零件名稱 定模板 零件號(hào) 00-08 零件重量 同時(shí)加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號(hào) 硬 度 種 類 重 量 20 48---52HRC 鍛 件 設(shè) 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號(hào) 車床 虎鉗 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數(shù) 切 削 深 度 進(jìn)給量 主 軸 轉(zhuǎn) 速 切 削 速 度 基 本 工 時(shí) 二次 2 粗車 游標(biāo)卡尺 200㎜/ min 2000r/min 二次 1 精車 游標(biāo)卡尺 60㎜/ min 2000r/mi 設(shè) 計(jì) 者 指 導(dǎo) 教 師 共 1 頁 第 1 頁 機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號(hào) 零件號(hào) 零 件 名 稱 00-08 定模板 XYZ-003 牌 號(hào) 硬 度 20 48---52HRC 工序號(hào) 工 序 名 稱 設(shè) 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時(shí) 名 稱 型 號(hào) 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 粗車外圓至Φ16.5 車床 虎鉗 直尺 03 半精車至Φ13.2 車床 虎鉗 游標(biāo)卡尺 04 車退刀槽 車床 虎鉗 游標(biāo)卡尺，刀口尺 05 熱處理（淬火、回火）保證硬度 48---52HRC 熱處理爐 硬度儀，游標(biāo)卡尺 06 精磨小徑外圓至圖紙要求 磨床 游標(biāo)卡尺 07 在平面磨床上裝夾校正 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標(biāo)卡尺，刀口尺 08 半精車倒角R2、R0.5角 車床 虎鉗 09 鉗工研磨各型孔達(dá)尺寸要求 游標(biāo)卡尺 10 檢驗(yàn) 游標(biāo)卡尺 編制 校對(duì) 審核 批準(zhǔn) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：管架件注射工藝及模具設(shè)計(jì) 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 模具112 學(xué)生姓名 袁亮 學(xué) 號(hào) 111304241 指導(dǎo)教師 丁海 2014年 4 月 18日 管架注射工藝與模具設(shè)計(jì) 1 緒 論 模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用模具加工的零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。 根據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會(huì)報(bào)告，在目前階段，工業(yè)品零件粗加工的75％、精加工的50％都是由模具成型完成的。目前，美國、日本、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具工業(yè)的產(chǎn)值均已超過機(jī)床總產(chǎn)值；我國臺(tái)灣地區(qū)模具工業(yè)也以每年35％以上的年增長率迅速發(fā)展；我國大陸地區(qū)模具工業(yè)近幾年更是獲得了飛速的發(fā)展，尤其是塑料模具，在模具設(shè)計(jì)和制造水平上都有了長足的進(jìn)步 1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬。我國注塑模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進(jìn)水平相比，主要存在五大問題： 1.發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低，雖然有個(gè)別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達(dá)到或接近國際水平，但總體來看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。 2.工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差，雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已比較先進(jìn)，但大部分企業(yè)工藝裝備仍比較落后。企業(yè)的組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動(dòng)社會(huì)資源為我所用，從而就難以承接比較大的項(xiàng)目。 3.多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少，觀念落后，對(duì)開發(fā)不夠重視。 4.供需矛盾一時(shí)還難以解決，2003年國產(chǎn)塑料模具國內(nèi)市場滿足率只有74， 7％，其中大型、精度、長壽命模具滿足率還要低，估計(jì)不足60％。市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時(shí)間。 5.體制和人才問題的解決尚待時(shí)日，在模具這樣競爭性行業(yè)中需依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國有和集體所有制原來的體制和經(jīng)營機(jī)制已越來越顯得不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。各地都重視這兩問題，解決尚待時(shí)日。 6.近年來我國通過引進(jìn)國際的先進(jìn)技術(shù)和加工設(shè)備，使塑料模具的制造水平比十年前進(jìn)了一大步，然而由于基礎(chǔ)薄弱、對(duì)引進(jìn)技術(shù)的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國塑料模具總體水平與世界先進(jìn)技術(shù)尚有一定差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國現(xiàn)在的制造水平，以注射成型模具為最高，中空成型具為最低，如化妝品用瓶子的吹塑模具，無論從造型以及質(zhì)量上遠(yuǎn)不能適應(yīng)出口要求。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線造型要求。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計(jì)制造水平也已達(dá)到或接近國際水平。使用CAD三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎等對(duì)精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計(jì)制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車保險(xiǎn)杠和儀表盤的注塑模等大型模具，國內(nèi)都已可生產(chǎn)。國內(nèi)最大的塑料模具已達(dá)50噸。 1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，“小而?！?、“小而精” 仍舊是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對(duì)模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢也較為明顯。 展望我國塑料模具的未來，筆者以為應(yīng)從提高技術(shù)水平著手，一方面發(fā)展專業(yè)模具廠的技術(shù)優(yōu)勢，使之進(jìn)一步提高對(duì)某一類模具的設(shè)計(jì)制造水平；另一方面 要不斷采用新技術(shù)、新工藝，提高模具產(chǎn)品的技術(shù)含量。要提高我國的模具技術(shù)水平，必須在以下方面加大努力： 1.開發(fā)精密、大型、復(fù)雜、長壽命的模具，實(shí)現(xiàn)模具國產(chǎn)化； 2..加速模具標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化生產(chǎn)； 3.大力發(fā)展CAD／CAM／CAE、RPM等先進(jìn)模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)； 4.加大人才培養(yǎng)的力度，使他們盡快掌握模具設(shè)計(jì)和制造中的先進(jìn)技術(shù)。 1.1.3國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成型。國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70％-80％，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本．最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。 模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對(duì)模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。 國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動(dòng)化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動(dòng)化、取件全部自動(dòng)化。 1.1.4管架模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 1.了解目前國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間10天； 2.確定加工方案，所用時(shí)間5天； 3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天； 4.模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天。 在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。 2 塑料制件的分析 2.1 塑件的工藝性分析 塑件的工藝性就是塑件對(duì)成型加工的適應(yīng)性。塑件工藝性的好壞不但關(guān)系到塑件能否順利成型，也關(guān)系到塑件的質(zhì)量以及塑料模具結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟(jì)合理。塑件工藝性的好壞主要取決于塑件設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)不僅要滿足使用要求，而且要符合成型工藝特點(diǎn)，并盡可能簡化模具結(jié)構(gòu)。這樣，不僅能保證成型工藝順利實(shí)施，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能提高生產(chǎn)率，降低成本。 在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，必須考慮以下一些因素： （1）成型方法 不同的成型方法對(duì)其塑件的工藝性要求不同。 （2）塑料的成型工藝性能 如流動(dòng)性，收縮率等。 （3）塑料的使用性能 塑料的尺寸、公差、結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)與塑件的物理性能、力學(xué)性能等相適應(yīng)。在保證使用性能的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、使用方便。 （4）模具結(jié)構(gòu)及加工工藝性 塑料的形狀應(yīng)有利于簡化模具的結(jié)構(gòu)，要考慮模具零件尤其是成型零件的加工工藝性。 塑料工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：尺寸、精度、表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)形狀、螺紋、齒輪、嵌件等。 塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型。由于側(cè)抽芯或瓣合凹模或凸模不但使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，而且還會(huì)在分型面上留下飛邊，增加塑件的修整量。因此，塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免側(cè)向凹凸，如果有側(cè)向凹凸，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證塑件使用要求的前提下，適當(dāng)改變塑件的結(jié)構(gòu)，以簡化模具結(jié)構(gòu)。塑件內(nèi)側(cè)凹較淺并允許帶有圓角時(shí)，則可以用整體凸模采取強(qiáng)制脫模的方法使塑件從凸模上脫下，但此時(shí)塑件在脫模溫度下應(yīng)具有足夠的彈性，以使塑件在強(qiáng)制脫模時(shí)不會(huì)變形。塑件外側(cè)凹凸也可以強(qiáng)制脫模，但是多數(shù)情況下塑件的側(cè)向凹凸不可能強(qiáng)制脫模，此時(shí)應(yīng)采用側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的模具。 塑件的壁厚對(duì)塑件質(zhì)量有很大的影響，壁厚過小成型時(shí)流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足以下方面要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度；脫模時(shí)能經(jīng)受推出機(jī)構(gòu)的推出力而不變形；能承受裝配時(shí)的緊固力。塑件最小壁厚值隨塑料品種和塑件大小不同而異。壁厚過大，不但造成原料的浪費(fèi)，而且對(duì)熱固性塑料成型來說增加了模壓成型時(shí)間，并且造成固化不完全；對(duì)熱塑性塑料則增加了冷卻時(shí)間，降低了生產(chǎn)率。另外也影響產(chǎn)品質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。所以，塑件的壁厚有一個(gè)合理的范圍。 該塑件是一個(gè)管架，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 1. 材料為ABS； 2. 塑件顏色為黑色。 2-1零件圖 2.2 ABS塑料性能、尺寸精度和表面質(zhì)量分析 2.2.1塑件的性能分析 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3種單體合成。每種單體都具有不同的性能；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、高強(qiáng)度的特性。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶型材料。 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組成比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)，這在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上具有不同品質(zhì)ABS材料。不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫?zé)崆阅艿取? 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)定性以及很高的沖擊強(qiáng)度。 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，在注塑成型之前要進(jìn)行干燥。建議干燥條件：80～90℃下最少干燥2小時(shí)，且材料溫度波動(dòng)應(yīng)保證小于 0.1﹪。 熔化溫度：210～280℃；建議：245℃ 模具溫度：25～70℃ 注射壓力：50～100MPa 注射速度：中高速度 2.2.2塑件的分析 （1）結(jié)構(gòu)分析 該零件的形狀為一直角彎板，在大板的一側(cè)有兩個(gè)直徑為￠8的通孔，小板的一側(cè)有兩個(gè)直徑為￠3.5的通孔，兩板之間有一個(gè)寬1㎜，高10㎜的筋板，因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬中等復(fù)雜程度。 （2）尺寸精度分析 該零件尺寸為未注公差，按MT5計(jì)算 該零件重要尺寸有￠8，￠3.5， 17±0.19，25±0.34，4±0.22，24±0.32 該零件尺寸精度一般，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚最大出為2㎜，最小處為1㎜的筋板，壁厚偏差為1㎜，由于塑件結(jié)構(gòu)簡單，相關(guān)零件尺寸可以保證，有利于成型。 （3）表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷毛刺外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜合以上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 2.3計(jì)算塑件的體積和重量和注塑機(jī)的選用 2.3.1計(jì)算塑件的體積： V＝32×35×2＋12×35×2－3.14×（）×2×2－3.14 ()×2×2＋×1 ＝2240＋840－200.96－38.465＋31.25 ＝2871.825㎜ 計(jì)算塑件的重量：查手冊(cè)得ABS的密度為ρ=1.04㎏/dm 故塑件的重量為：W＝Vρ （2-1） ＝2871.825×1.04㎏/dm ＝2.987g 2.3.2注塑機(jī)的選用 （1）注射機(jī)的種類和特點(diǎn) 注射機(jī)的類型和規(guī)格較多，分類的方法也不同，主要的分類方法如下： 按外形可分為臥式、立式和角式。 （2）按傳動(dòng)方式可分為機(jī)械式、液壓式、和機(jī)械液壓聯(lián)合作用式。 按用途可分為通用注射機(jī)和專用注射機(jī)。 （3）注射機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及作用 一臺(tái)通用型注射機(jī)主要包括注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。 1. 注射裝置 其主要作用是將塑料均勻地塑化，并以足夠的壓力和速度將一定量的熔料注射到模具的型腔中。注射裝置主要由塑化部件以及料斗、計(jì)量裝置、傳動(dòng)裝置、注射和移動(dòng)液壓缸等組成。 2. 合模裝置 其作用是實(shí)現(xiàn)模具的啟閉，在注射時(shí)保證成型模具可靠地合緊，以及脫出制品。合模裝置主要由前后固定板、移動(dòng)模板、連接前后固定模板用的拉桿、合模液壓缸、移模油缸、連桿機(jī)構(gòu)、調(diào)模裝置以及塑件頂出裝置等組成。 3. 液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng) 其作用是保證注射機(jī)按工藝過程預(yù)定的要求和動(dòng)作順序準(zhǔn)確有效的工作。注射機(jī)的液壓系統(tǒng)主要由各種液壓元件和回路及其他附屬設(shè)備組成。電氣控制系統(tǒng)則主要由各種電器和儀表組成。液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)有機(jī)地組織在一起，對(duì)注射機(jī)提供動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)控制。 本塑件采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注射時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注射機(jī)為SZ-40/25型。 2.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找（塑料模設(shè)計(jì)及制造）附錄H和參考工廠實(shí)際應(yīng)用的情況，ABS塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。 注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度t選用160℃； 中段溫度t選用180℃； 前段溫度t選用200℃； 噴嘴溫度：選用180℃； 注射壓力：選用100MPa； 注射時(shí)間：選用50s； 保 壓：選用75MPa； 保壓時(shí)間：選用10s； 冷卻時(shí)間：選用30s。 3 確定模具的結(jié)構(gòu)方案 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具形腔數(shù)目的確定以及形腔的排列方式和冷卻水道的布局及澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 3.1分型面選擇 模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 分型面的選擇受到塑件的形狀、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形狀、塑件在模具內(nèi)的成型位置、脫模方法、澆口的形式及位置、模具類型、模具排氣、模具制造、及其成型設(shè)備結(jié)構(gòu)因素的影響。因此，在選擇分型面時(shí)，應(yīng)反復(fù)比較與分析，選取一個(gè)較為合理的方案。 1.便于塑件的脫模 （1）在開模時(shí)塑件應(yīng)盡可能留于下模或動(dòng)模內(nèi)。 （2）應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯。 （3）應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位。 成型后出件2.考慮塑件的外觀。 3.保證塑件尺寸精度要求。 4.有利于防止溢料和考慮飛邊在塑件上的部位。 5.有力于排氣。 6.考慮脫模斜度對(duì)塑件尺寸的影響。 7.盡量使成型零件便于加工。 塑料的應(yīng)用非常廣泛，其制品多不勝數(shù)，條件互不相同，很難有一個(gè)固定的模式。因此，模具分型面的選擇既是非常重要，又是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。 該零件為管架，表面質(zhì)量無特殊要求，但要考慮側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的抽出，若選擇如圖所示的水平分型方式既可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度又便于。故選用如圖所示的分型方式比較合理。 3-1分型面選擇 3.2確定型腔的排列方式 本塑件在注射時(shí)采用一模兩件，即模具需要兩個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素?cái)M采用如圖所示的型腔排列方式。 3-2型腔排列方式（a） 采用如圖所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，其缺點(diǎn)是熔料進(jìn)入型腔后到另一端的料流長度較長，但因本塑件較小，故對(duì)成型沒有太大影響。 采用如圖所示的分型方式可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度又便于成型后出件。故選用如上圖所示的分型方式比較合理。 3-2型腔排列方式（b） 若采用如上圖所示排列方式，抽芯竿將變長，側(cè)抽芯及形腔加工變得復(fù)雜，勢必增加模具的復(fù)雜程度和加工難度，綜合考慮選擇排列方式一。 3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則： （1） 適應(yīng)塑料的成型工藝特性 注射成型時(shí)，熔融塑料在澆注系統(tǒng)和型腔中的溫度、壓力和剪切速率是隨時(shí)隨處變化的，相應(yīng)的表觀粘度也不斷發(fā)生變化。因此在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)綜合考慮這些因素，以便在充模這一階段能使熔融塑料以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿整個(gè)型腔，而在保壓這一階段有能通過澆注系統(tǒng)，使壓力充分地傳遞到型腔的各個(gè)部位，同時(shí)還能通過澆口的適時(shí)凝固來控制補(bǔ)料時(shí)間，以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、質(zhì)量較好的塑件。 （2） 利于型腔內(nèi)氣體的排出 澆注系統(tǒng)應(yīng)順利而平穩(wěn)地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔的各個(gè)角落，在充填過程中不產(chǎn)生紊流或渦流，使型腔內(nèi)的氣體順利排出。 （3） 盡量減少塑料熔體的熱量及壓力損失 澆注系統(tǒng)應(yīng)能使熔融塑料通過時(shí)其熱量及壓力損失最小，以防止因過快的降溫降壓而影響塑件的成型質(zhì)量。為此，澆注系統(tǒng)的流程應(yīng)盡量短，盡量減少折彎，表面粗糙度R值應(yīng)小。 （4） 避免熔融塑料直沖細(xì)小型芯或嵌件 經(jīng)澆口進(jìn)入型腔的熔融塑料的速度和壓力一般都較高，應(yīng)避免直沖型芯或嵌件，以防止細(xì)小型芯和嵌件產(chǎn)生變形或位移。 （5）便于修整和不影響塑件的外觀質(zhì)量 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要結(jié)合塑件的大小、形狀及技術(shù)要求綜合考慮，做到去除、修整澆口方便，并且不影響塑件的美觀和使用。 （6）防止塑件翹曲變形 當(dāng)流程較長或需采用多澆口進(jìn)料時(shí)，應(yīng)考慮由于澆口收縮等原因引起塑件翹曲變形問題，必須采用必要的措施予以防止或消除。 （7）便于減少塑料耗量和減少模具尺寸 在滿足以上各項(xiàng)原則的前提下，澆注系統(tǒng)的容積盡量小，以減少其占用的塑料量，從而減少回收料，同時(shí)澆注系統(tǒng)與型腔的布局應(yīng)合理對(duì)稱，以減少模具尺寸，節(jié)約模具材料。 主流道是熔融塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過的部位，其截面尺寸直接影響塑料的流動(dòng)速度和填充時(shí)間，如果主流道截面尺寸太小，則塑料在流動(dòng)時(shí)的冷卻面積相對(duì)增加，熱量損失大，使熔體粘度增大，流動(dòng)性降低，注射壓力損失也相應(yīng)增大，造成成型困難。反之，如果主流道截面尺寸太大，則使流道的容積增大，塑料耗量增多，且塑件冷卻定型時(shí)間的延長，降低了生產(chǎn)效率。同時(shí)主流道過粗還容易使塑件在流動(dòng)過程中產(chǎn)生紊流或渦流，在塑件中出現(xiàn)氣泡，從而影響其質(zhì)量。因此，主流道的設(shè)計(jì)主要應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇主流道的截面尺寸。通常對(duì)于粘度大、流動(dòng)性差的塑料或尺寸較大的塑件，主流道應(yīng)設(shè)計(jì)得大一些；粘度小、流動(dòng)性好的塑料或尺寸較小的塑件，主流道應(yīng)設(shè)計(jì)得小一些。 3.3.1分流道的設(shè)計(jì)和要點(diǎn) 小型塑件的單型腔模具常不設(shè)分流道，而塑件尺寸較大采用澆口進(jìn)料的單型腔模具和所有多型腔模具都需設(shè)置分流道。分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)能使塑料熔體的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換并盡快地充滿型腔，流動(dòng)中溫度降得盡可能低。同時(shí)應(yīng)能將塑料熔體均衡得分配到各個(gè)型腔。 （1）分流道的截面形狀 選擇分流道的形狀時(shí)應(yīng)綜合考慮塑料的注射成型需要和加工的難易程度。通常，從減少壓力損失和熱量散失考慮，采用圓形截面分流道最好。從便于加工考慮，宜采用梯形、U形或半圓形分流道截面。 （2）分流道的布置 在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種，一般以平衡式布置為佳。所謂平衡式布置就是各分流道的長度、截面形狀和尺寸都是對(duì)應(yīng)相同的。這種布置可以達(dá)到各型腔能均衡得進(jìn)料，同時(shí)充滿各型腔。在加工平衡式布置的分流道時(shí)，應(yīng)特別注意各對(duì)應(yīng)部位尺寸的一致性，否則達(dá)不到一致進(jìn)料的目的。一般來說，其截面尺寸和長度誤差以在1%以內(nèi)為宜。 分流道設(shè)計(jì)及制造要點(diǎn) 設(shè)計(jì)分流道時(shí)，除了要正確選擇分流道的截面形狀和布置形式外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （3）圓形截面分流道的長度短、塑件尺寸小時(shí)取較小值，否則取較大值，其他截面形狀的分流道尺寸，可根據(jù)與圓形截面分流道的比表面積相等的條件確定。分流道長度一般在8～30㎜之間，也可根據(jù)型腔數(shù)量和布置取得更長一些，但不宜小于8㎜，否則會(huì)給修剪帶來困難。分流道的表面不必很光滑，起表面粗糙度值一般為1.6即可，這樣流道內(nèi)流料的外層流速較低，容易冷卻而形成固定表面層，有利于流道的保溫。 （4)分流道與澆口處的連接應(yīng)光滑過渡，以利于熔體的流動(dòng)及填充。在考慮型腔與分流道布置時(shí)，最好使塑件和流道在分型面上總投影面積的幾何中心與鎖模力的中心相重合。這對(duì)于鎖模的可靠性和鎖模機(jī)構(gòu)受力的均勻性都是有利的，而且還可以防止發(fā)生溢料現(xiàn)象。 （5）當(dāng)分流道較長時(shí)，其末端應(yīng)設(shè)置冷料穴，以防止冷料頭堵塞澆口或進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量。分流道截面積大小應(yīng)與制模車間所備有的銑刀尺寸相一致，即針對(duì)分流道直徑規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸配備銑刀。在生產(chǎn)中，U形和梯形截面的流道應(yīng)用較多。復(fù)雜的分流道還需要、采用數(shù)控機(jī)床加工。 3.3.2澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道和型腔或者說是塑件的橋梁，它是整個(gè)澆注系統(tǒng)的最薄弱點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其形式、尺寸開設(shè)在形腔的什么部位對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。在大多數(shù)情況下，澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面最小的部分。當(dāng)熔融塑料通過狹小的澆口時(shí)，流速增高，并因摩擦利于填充型腔。同時(shí)使料溫也增高，有，狹小的澆口適當(dāng)保壓補(bǔ)縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力的狀態(tài)下自由收縮凝固成型，因而塑件內(nèi)殘余應(yīng)力小，可減小塑件的變形和破裂。此外狹小的澆口便于澆道凝料與塑件分離，便于修整塑件，成型周期較短。但是，澆口截面尺寸不能過小，過小的澆口壓力損失大；冷凝快、補(bǔ)縮困難會(huì)造成塑件缺料、縮孔等缺陷，甚至還會(huì)產(chǎn)生熔體破裂形式噴射現(xiàn)象，使塑件表面出現(xiàn)凹凸不平。同樣，澆口截面尺寸也不能過大，過大的澆口注射速率，溫度下降快，塑件可能產(chǎn)生明顯的熔接痕和表面云層現(xiàn)象。 一般澆口的尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的尺寸截面面積約為分流道截面面積的3%～9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.5～2㎜，表面粗糙度值不低于0.4。 澆口的類型及特點(diǎn)是注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類型的澆口其尺寸稍有不同，特點(diǎn)和適用情況也有所不同。按澆口的特征可分為非限制澆口和限制澆口；按澆口形式可分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、環(huán)行澆口、盤形澆口、輪輻式澆口、薄片式澆口；按澆口的特殊性可分為潛伏式澆口；按澆口所在塑件的位置可分為中心澆口和側(cè)澆口等。 澆口的開設(shè)位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，因此在設(shè)計(jì)澆口時(shí)應(yīng)合理地選擇澆口的開設(shè)位置，在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀和技術(shù)要求，對(duì)熔融塑料在流道和型腔中的流動(dòng)狀態(tài)、填充、補(bǔ)縮及排氣等因素作全面考慮。一般應(yīng)遵循以下原則： （1）避免引起熔體破裂現(xiàn)象 （2）有利于熔體流動(dòng)和補(bǔ)縮 （3）有利于型腔內(nèi)氣體的排出 3.3.3主流道設(shè)計(jì) 查表得SZ-40/25型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸； 噴嘴前端孔徑：d＝4㎜； 噴嘴前端球面半徑：R＝10㎜； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R＝R＋（1～2）㎜ d＝d＋(0.5～1)㎜ 取主流道球面半徑R＝12㎜； 取主流道的小端直徑d＝4.5 為了便于將凝料從主流道中拔出將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為1°～3°，經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝￠8㎜。 為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r＝5㎜的過度圓弧。 （1）分流道設(shè)計(jì) 分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀不算太復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長度較短，為了便于加工，選用截面形狀為半圓形分流道，查表5-9(塑料模設(shè)計(jì)及制造 P216)得分流道直徑為￠4.8～￠9.5，取￠8。 （2）澆口設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的成型要求及形腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。 設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從壁厚為2㎜處進(jìn)料，料由厚處往薄處流，而且在模具結(jié)構(gòu)上采用鑲拼式型腔、型芯，有利于填充、排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表（塑料模設(shè)計(jì)及制造P230表5-17）初選尺寸為（b×l×h）1.6㎜×1㎜×1.2㎜,試模時(shí)修正。 4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)塑件上有內(nèi)外側(cè)孔或內(nèi)、外側(cè)凹時(shí)，塑件不能直接從模具中脫出。此時(shí)需將成型塑件側(cè)孔或側(cè)凹等的模具零件做成活動(dòng)的，這種零件稱為側(cè)型芯。在塑件脫模前先將側(cè)型芯從塑件上抽出，然后再從模具中推出塑件。完成側(cè)抽芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)就叫做側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 本塑件的側(cè)壁有兩個(gè)通孔，它們垂直于脫模方向，阻礙塑件從模具中脫出。因此成型孔時(shí)必須做成活動(dòng)的型芯，即須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。 本模具采用斜銷抽芯機(jī)構(gòu) 4.1抽芯距和斜導(dǎo)柱的傾角 4.1.1抽芯距的確定 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度，本塑件孔壁厚度為2㎜，另加2～3㎜的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距S抽＝4㎜。 4.4.2斜導(dǎo)柱傾角的確定 斜導(dǎo)柱的傾斜角α是斜抽芯機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接關(guān)系，一般取α＝15°～25°，這里取α＝20°。 4.4.3斜導(dǎo)柱尺寸的確定 斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算公式： d＝(F×L/0.1[σ]cosα) （4-1） 式中：α——斜導(dǎo)柱傾斜角； F——斜導(dǎo)柱所受彎曲力，N； L——斜導(dǎo)柱的有效工作長度，m； [σ]——彎曲許用應(yīng)力，對(duì)于碳鋼可取140MPa。 代入數(shù)據(jù)得： d＝(F×L/0.1[σ]cosα) ＝（9.1×10×(0.004/cos20°)/0.1×140×cos20°） ＝0.01434m≈14㎜ 取d＝15㎜ 斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小確定，其計(jì)算如圖所示： 根據(jù)公式： L＝l＋l＋l＋l (4-2) 由于上模座板和上凸模固定板尺寸尚不確定，即h不確定，故暫選h＝25㎜。如以后該設(shè)計(jì)中h有變化，則就修正L的長度，取固定凸肩D＝1.5d 則D≈28㎜，所以根據(jù)上式計(jì)算： L＝l＋l＋l＋l ＝tanα＋＋＋（5～10） ＝tan20°＋＋＋10 ＝53.4㎜ 取L＝55㎜。 4.2確定推出力 F＝pAcos(f-tanα)/(1+fsinαcosα) （4-3）塑料模具設(shè)計(jì)P117 6-22 式中：p——塑件對(duì)型芯的包緊力，MPa，模內(nèi)冷卻的塑件p＝19.6MPa,模外冷卻的塑件p＝39.2MPa； A——塑件包括型芯的側(cè)面積，㎡； f——摩擦系數(shù)，一般f＝0.15～1.0； α——脫模斜度； F——推出力，N。 代入數(shù)據(jù)：F＝pAcos(f-tanα)/(1+fsinαcosα) ＝19.6×4.4×10cos(0.5－tan20°)/（1＋0.5×sin30′cos30′） ＝8.6×10N 斜導(dǎo)柱受彎曲力為： F＝F/cosα （4-4） ＝8.6×10/cos20° ＝9.1×10N 5 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 滑塊在斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)中是運(yùn)動(dòng)零件，在工作時(shí)是由斜銷將它驅(qū)動(dòng)并沿著導(dǎo)滑槽運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)型芯等的抽出和復(fù)位。 5.1滑塊與側(cè)抽芯的連接方式設(shè)計(jì) 該零件的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)用于成型零件的側(cè)向孔，由于側(cè)向孔的尺寸較小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問題，采用組合式結(jié)構(gòu)。型芯與滑塊的連接采用螺釘頂緊的固定方式。 5.2滑塊的導(dǎo)滑方式 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式滑塊和組合式導(dǎo)滑槽形式。 為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)滑槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。 5.3滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計(jì) 該零件由于側(cè)抽芯距較短，故導(dǎo)滑長度只要符合滑塊在開模時(shí)的定位要求即可?；瑝K的定位裝置采用彈簧與臺(tái)階的組合形式。 6 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等。 在設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸和精度要求及塑料收縮率來確定成型零件尺寸和制造誤差，但影響塑件的尺寸及公差的因素相當(dāng)復(fù)雜，因而確定成型零件尺寸時(shí)應(yīng)綜合考慮各種影響因素。 由于在一般情況下，模具制造公差、磨損、和成型收縮波動(dòng)是影響塑件公差的主要因素，因而，計(jì)算成型零件時(shí)應(yīng)主要考慮以上三項(xiàng)因素的影響。 成型零件工作尺寸的計(jì)算方法有兩種：有種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率，極限制造公差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算。前一種計(jì)算方法簡便，但可能有誤差，在精密塑件的模具設(shè)計(jì)中受到一定限制；后一種計(jì)算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，但計(jì)算比較復(fù)雜。以下計(jì)算按平均值的計(jì)算方法。 在計(jì)算成型零件和型芯的尺寸時(shí)，塑件和成型零件尺寸均按單向極限制，如果塑件上的公差是雙向分布的，則應(yīng)按這個(gè)要求加以換算。而孔中心距尺寸則按公差帶對(duì)稱分布的原則進(jìn)行計(jì)算。 型腔和型芯尺寸計(jì)算應(yīng)注意的事項(xiàng)如下： 1.型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算公式中考慮了成型收縮率、磨損和模具成型零件的制造誤差的影響，而型腔深度和高度尺寸的計(jì)算中只考慮收縮率和成型零件制造誤差的影響，由于磨損對(duì)其影響甚小，故不考慮。但在壓縮模塑中，如果采用溢式和半溢式模具成型時(shí)，不可忽視飛邊厚度波動(dòng)對(duì)塑件高度的影響，故在必要時(shí)，型腔深度的計(jì)算需考慮飛邊厚度對(duì)塑件高度所造成的誤差δ。δ一般取0.1～0.2㎜，以纖維為填料的塑料取0.2～0.4㎜。 2.對(duì)于成型收縮率很小的塑料，在注射成型薄壁塑件時(shí)，可以不考慮收縮率對(duì)模具成型零件尺寸的影響。 3.設(shè)計(jì)計(jì)算成型零件工作尺寸時(shí)，必須深入了解塑件的要求，對(duì)于配合尺寸應(yīng)認(rèn)真設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)不重要的尺寸，可以簡化計(jì)算，甚至可用塑件的基本尺寸作為模具成型零件的相應(yīng)尺寸。 對(duì)于精度要求高的塑件尺寸，成型零件相應(yīng)尺寸取小數(shù)點(diǎn)后的第二位，第三位四舍五入，精度要求低的塑件尺寸，成型零件相應(yīng)尺寸取小數(shù)點(diǎn)后第一位，第二位四舍五入。 6.1動(dòng)模和定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1動(dòng)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，動(dòng)模擬采用整體式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式見裝配圖。 根據(jù)分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，分流道和澆口均設(shè)在動(dòng)模上，其結(jié)構(gòu)見裝配圖。 6.1.2定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于分型面的確定，型腔板過于簡單，所以直接用平板。 6.2型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 該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（塑料注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ）得ABS的收縮率為S＝0.4～0.7％，故平均收縮率S＝（0.4＋0.7）％/2＝0.55％，模具制造公差取z＝△/3，（查中國模具設(shè)計(jì)大典 P373表9.4-5）。 6.2.1凹模的徑向尺寸計(jì)算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸的增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具體計(jì)算公式如下： 凹模的徑向尺寸計(jì)算公式： ＝[L（1＋k）－（3/4）△] （6-1） 式中：L——塑件外形公稱尺寸； K——塑料的平均收縮率； △——塑件的尺寸公差； δ——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6。 6.2.2凹模徑向尺寸： 32±0.28化為32.28 （6-2） ＝[L（1＋k）－（3/4）△] ＝[32.28×（1＋0.0055）－3/4×0.56] ＝32.04 24±0.32化為24.32 ＝[L（1＋k）－（3/4）△] ＝[24.32×（1＋0.0055）－3/4×0.64] ＝23.97 35±0.28化為35.28 ＝[L（1＋k）－（3/4）△] ＝[35.28×（1＋0.0055）－3/4×0.56] ＝35.05 2±0.10化為2.1 ＝[L（1＋k）－（3/4）△] ＝[2.11×（1＋0.0055）－3/4×0.2] ＝1.96 6.2.3凹模的深度尺寸計(jì)算公式： H＝[H（1＋k）－(2/3) △] （6-3） 式中：H——塑件高度方向的公稱尺寸。 凹模深度尺寸計(jì)算： 14±0.17化為14.17 H＝[H（1＋k）－(2/3) △] ＝[14.17×(1＋0.0055)－2/3×0.34] ＝14.02 4±0.22化為4.22 H＝[H（1＋k）－(2/3) △] ＝[4.22×(1＋0.0055)－2/3×0.44] ＝3.95 2±0.10化為2.1 H＝[H（1＋k）－(2/3) △] ＝[2.1×(1＋0.0055)－2/3×0.2] ＝1.98 6.2.4凸模型芯直徑的計(jì)算： 8±2.4化為7.76 d＝[d（1＋k）＋(3/4) △] （6-4） ＝[7.76×(1＋0.0055)＋3/4×0.48] ＝8.16 3.5±0.22化為3.28 d＝[d（1＋k）＋(3/4) △] ＝[3.28×(1＋0.0055)＋2/3×0.44] ＝3.59 模具中位置尺寸的計(jì)算 計(jì)算公式為： C＝C（1＋k）±δ/2 （6-3） 式中：C——塑件位置尺寸 型芯位置尺寸的計(jì)算： 17±0.19 C＝C（1＋k）±δ/2 ＝17(1＋0.0055)±(0.38/3)/2 ＝17.09±0.06 25±0.34 C＝C（1＋k）±δ/2 ＝25(1＋0.0055)±(0.68/3)/2 ＝25.14±0.11 由于管架零件的其它外形尺寸無精度要求，且無需與其它零件相配，所以凹凸模的這些尺寸可直接按產(chǎn)品尺寸加工。 由于定模沒有型腔，所以定模不需計(jì)算。 7 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計(jì)算 在塑料模注塑過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及應(yīng)變。如果型腔壁厚和地板厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與次同時(shí)，剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導(dǎo)致脫模困難等。因此，有必要建立型腔強(qiáng)度和剛度的科學(xué)計(jì)算方法，尤其對(duì)重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能單憑經(jīng)驗(yàn)確定凹模側(cè)壁和底板厚度，而應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度的計(jì)算來確定。 型腔剛度和強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)歸納為如下幾個(gè)方面： （1）成型過程不發(fā)生溢料。當(dāng)型腔內(nèi)受塑料熔體高壓作用時(shí)，模具成型零件由于產(chǎn)生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙。這時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的粘度不同，在不產(chǎn)生溢料的情況下，將允許的最大間隙值[δ]作為塑料模型腔的剛度條件。 （2）保證塑件的精度要求。型腔側(cè)壁及其底板應(yīng)有較好的剛度，以保證在型腔受到熔體高壓時(shí)不產(chǎn)生過大的、使塑件超差的彈性變形。此時(shí)，型腔的允許變形量[δ]受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允許值的1/5左右，或0.025㎜以下。 （3）保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足，塑件成型時(shí)變形很大，不利于塑件脫模。當(dāng)變形量大于塑件的收縮值時(shí)，塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時(shí)，型腔的允許變形量[δ]受塑件收縮值限制，即 [δ]＝St （7-1） 式中 S——塑件材料的成型收縮率（%）； t——塑件的壁厚（㎜）。 在一般情況下，其變形量不得大于塑料的收縮率。 （4）型腔力學(xué)計(jì)算的特征和性質(zhì)，隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異。對(duì)尺寸型腔，一般以剛度計(jì)算為主；對(duì)小尺寸型腔，因在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往已超過材料許用應(yīng)力，當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算為主。其力學(xué)計(jì)算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔內(nèi)熔體的最大壓力、模具材料的許用應(yīng)力及型腔允許的變形量等。當(dāng)以強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，算出的型腔尺寸相等時(shí)，此值即為分界尺寸。在不知分界尺寸時(shí)，則應(yīng)分別按強(qiáng)度條件的剛度條件計(jì)算型腔尺寸，取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料，但當(dāng)塑件精度要求較高時(shí)，應(yīng)按塑件精度要求確定剛度條件。 7.1 凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 下凹模型腔為矩形整體式型腔，根據(jù)矩形整體式型腔的計(jì)算公式 h＝ （7-2）（塑料模設(shè)計(jì)及制造 P111 3-29） h——型腔側(cè)壁厚度（㎜）； C——系數(shù)，由L/a值選定，（查塑料模設(shè)計(jì)及制造 P111 表3-9）； P——型腔內(nèi)熔體的壓力，一般取25～45MPa； a——型腔側(cè)壁受熔體壓力部分的高度（㎜）； E——彈性模量，鋼材取2.1×10MPa； [δ]——允許變形量（㎜）； 在高壓下，型腔側(cè)壁將發(fā)生彎曲，使側(cè)壁與底板產(chǎn)生縱向間隙，為防止溢料，[δ]應(yīng)根據(jù)不同塑件的最大不同溢料間隙決定，（查塑料模設(shè)計(jì)及制造 P109 表3-8）得允許變形值[δ]≤0.05，取0.05。L/a＝35/14=2.5 查表 塑料模設(shè)計(jì)及制造3-9 得C＝0.57 代入公式計(jì)算： h＝＝4.5㎜ 7.2 凹模底板厚度計(jì)算： 根據(jù)組合式型腔底板厚度計(jì)算公式 H＝（㎜） （7-3）（塑料模設(shè)計(jì)及制造 P111 3-30） 進(jìn)行計(jì)算。 式中 L/b＝35/32＝1.1 查塑料模設(shè)計(jì)及制造 表3-10 得＝0.0164 代入公式計(jì)算： H＝＝4.19㎜ 8 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 塑料成型工藝過程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的沖模、塑件的定型、注塑周期和塑件質(zhì)量。 8.1溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響 模具過低，熔體流動(dòng)性差，塑料成型性能差，塑料輪廓不清晰，表面產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋，甚至充不滿型腔或形成熔接痕，塑件表面不光澤，缺陷多，機(jī)械強(qiáng)度降低。對(duì)于熱固性塑料，模溫過低造成固化程度不足，降低塑件的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。對(duì)于熱塑性塑料注射成型時(shí)在模溫過低，充模速度又不高的情況下，塑件內(nèi)應(yīng)力增大，易引起翹曲變形或應(yīng)力開裂，尤其是粘度大的工程塑料。在采用允許的低模溫時(shí)，則有利于減小塑料的成型收縮率，從而提高塑件的尺寸精度，并可縮短成型周期。對(duì)于柔性塑料采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定。 模溫過高，成型收縮率大，脫模和脫模后塑件變形大，并且易造成溢料和粘模。對(duì)于熱固性塑料會(huì)產(chǎn)生過熱導(dǎo)致變色、發(fā)脆、強(qiáng)度低等。但對(duì)于結(jié)晶性塑料，使用高溫有利于結(jié)晶過程進(jìn)行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變化。對(duì)于粘度大的剛性塑料，使用高模溫可使其應(yīng)力開列大大降低。 模具溫度不均勻，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，影響塑件的形狀及尺寸精度。因此，為保證塑件質(zhì)量，模溫必須適當(dāng)、穩(wěn)定、均勻?？梢?，模溫對(duì)整個(gè)注塑過程都有極大的影響。 8.2計(jì)算是否需要冷卻系統(tǒng) 本塑件在注塑成型時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可以做如下的設(shè)計(jì)計(jì)算。 1設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為(粗算每1 min 2套)0.84kg/h。 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q 查表 3-26 得ABS的單位熱流量為31～40×10J/kg Q＝WQ （8-1） ＝0.84×35×10J/kg ＝29.4×10J/kg 求冷卻水的體積流量V 由公式得 V＝ （8-2） 式中V——冷卻介質(zhì)的體積流量（m/min）； W——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量（kg/min）； Q——塑件在凝固時(shí)所放出的熱量（J/kg）； ρ——冷卻介質(zhì)的密度（㎏/mm）； c——冷卻介質(zhì)的比熱容[J/（㎏·C）]； t——冷卻介質(zhì)的出口溫度（℃）； t——冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度（℃）； 代入數(shù)據(jù) V＝ ＝ ＝0.117×10mm/min 查塑料模設(shè)計(jì)及制造P153表3-27可知所需的冷卻水管直徑非常小。 由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 9 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類，香港地區(qū)將澆口稱為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式模具）所選用的模架。 大水口模架總共有四種形式：A型、B型、C型、D型。 小水口模架就是指采用點(diǎn)澆口的模具所選用的模架，總共有8種型式：DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型，其中以D字母開頭的4種型式適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架。 模具結(jié)構(gòu)采用一模兩腔兩板式結(jié)構(gòu)，采用側(cè)澆口頂出機(jī)構(gòu)直接采用頂竿頂出。 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)》附錄B所提供的模架圖選模架型號(hào)為：2025-AI-25-30-70，模架結(jié)構(gòu)如圖所示。 澆口套也可選標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴口直徑為￠4，查塑料模具設(shè)計(jì)P47 表4-1選擇進(jìn)料口直徑為￠5的澆口套。具體結(jié)構(gòu)見模具裝配圖。 10 注塑機(jī)參數(shù)校核 10.1 最大注塑量校核 注塑機(jī)的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注出量。目前我國已統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時(shí)注射機(jī)一次所能注出的公稱容積來表示。為了保證正常的注射成型，選擇注射機(jī)時(shí)，注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在最大注塑量的80﹪。所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足 在一般情況下，僅對(duì)最大注射量進(jìn)行校核，但對(duì)熱敏性塑料還應(yīng)注意注射機(jī)能出處理的最小注射量，因?yàn)槊看巫⑸淞刻r(shí)，塑料在料筒內(nèi)停留的時(shí)間會(huì)過長，導(dǎo)致塑料高溫分解，從而降低塑料的質(zhì)量和性能。其最小注射量應(yīng)不小于額定注射量的20﹪。 0.8M≥M＋M 式中：M——注塑機(jī)的最大注塑量，g； M——塑件的體積，g，該零件M＝5.96g M——澆注系統(tǒng)體積，g，該零件M＝2.88g 故 M≥＝＝11.05g 此處選定的注塑機(jī)注塑量為40g,所以滿足要求。 10.2 鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料溶體充滿模具型腔時(shí)，沿鎖模方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的作用力，此力總是力圖使模具沿分型面脹開。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于型腔內(nèi)塑料熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（即注射面積）的乘積。 一般，閉模時(shí)要從模外加大于型腔內(nèi)壓力一倍以上的鎖模力。 F＞PA 式中：P——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（20MP～40MP）； A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計(jì)算為2512㎜； F——注塑機(jī)的額定鎖模力，KN。 故 F＞PA＝40×2415＝100.480KN 此處選定的注塑機(jī)為250KN，滿足要求。 10.3模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 ①模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng)： 模具長×寬＜拉桿面積 即 200×250＜250×250 故滿足要求。 ②模具閉合高度校核 模具實(shí)際厚度 H＝205㎜； 注射機(jī)最小閉合厚度 H＝130㎜ 即H＞H，故滿足要求。 10.4開模行程校核 所選注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式 S－（H－H）＞H＋H＋（5～10）㎜ 式中：H——推出距離，㎜； H——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，㎜； S——注塑機(jī)最大開模行程，㎜。 因?yàn)? S－（H－H）＝230－（205－130）＝155 H＋H＋（5～10）＝14＋64＋10＝88 故滿足要求。 10.5 模具裝配與試模 模具裝配時(shí)要求相鄰裝配單元之間的配合與聯(lián)接均需要按裝配工藝確定的裝配基準(zhǔn)進(jìn)行定位與固定，以保證其間的配合精度和位置精度，從而保證型芯與型腔間能精密均勻的配合和定位，開合運(yùn)動(dòng)及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)與推出脫模機(jī)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的精確性。 具體的工藝要求： （1）通過裝配與調(diào)整，使裝配尺寸鏈的精度能夠完全滿足密封性的要求； （2）裝配完成的模具其塑料注射完全滿足規(guī)定的要求； （3）壽命期限可以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值和水平等。 模具的裝配方法 1.配作法 在零件加工時(shí)需對(duì)配作及裝配有關(guān)的必要部位進(jìn)行高精度加工而孔位精度需由鉗工配作來保證：在裝配時(shí)，由配作使各零件裝配后的相對(duì)位置保持正確關(guān)系，如在導(dǎo)套與導(dǎo)柱的裝配及圓柱銷的裝配等； 2.直接裝配法 零件的型孔、型面及安裝孔。單件按圖樣要求加工裝配時(shí)，按圖樣要求把各零件連接在一起，如在 定位環(huán)、動(dòng)模板、定模板、墊塊、動(dòng)模墊板之間的裝配均采用直接裝配法。 塑料注射模結(jié)構(gòu)與裝配單元 塑料注塑模結(jié)構(gòu)主要取決于塑件的形狀與結(jié)構(gòu)要素。在本套模具設(shè)計(jì)中采用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分星抽芯注射模結(jié)構(gòu)，當(dāng)開模時(shí)，由斜導(dǎo)柱將四個(gè)滑塊側(cè)向分型。然后，再由注射機(jī)推動(dòng)推板，使腿桿頂出塑件與流道凝料，合模時(shí)再由定模推動(dòng)復(fù)位桿，由復(fù)位桿帶動(dòng)頂桿固定板和頂桿實(shí)現(xiàn)頂桿的復(fù)位，為下一個(gè)注塑循環(huán)作準(zhǔn)備。 塑料注塑裝配單元 塑料注射模具使用過程： 精確合模塑料注射塑件冷卻成形側(cè)向分型抽芯開模主分型塑件與流道凝料脫模。 同時(shí)為適應(yīng)塑件注射成型條件，還必須設(shè)置有合理的塑料注射流道和冷卻系統(tǒng)元器件，諸如： （1）定位、導(dǎo)向元件與配合副。包括：圓柱銷、導(dǎo)柱與導(dǎo)套副、定位環(huán)等； （2）旁側(cè)向分型抽芯與配合副。 （3）塑件脫模、復(fù)位元件和結(jié)構(gòu)。包括：推桿、復(fù)位桿、推板等； （4）定模板、動(dòng)模板還分別裝有冷卻、注射系統(tǒng)中的節(jié)流水管接頭； （5）澆口套、隔板等； （6）塑料注射模裝配，一般分為組裝定模組合和組裝動(dòng)模組合單元。其中，定模裝配單元又主要由動(dòng)模板與型芯裝配完之后再與動(dòng)模墊板一起裝配構(gòu)成動(dòng)模裝配單元。 模具的安裝 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。 因本模具外形尺寸不大，