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編號
無錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目： 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)
學(xué) 號： 0923263
學(xué)生姓名： 曹 振
指導(dǎo)教師： 高漢華 （職稱：副教授 ）
（職稱： ）
2013年 5 月 25 日
I
無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級： 機(jī)械96
學(xué) 號： 0923263
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書
一、題目及專題：
1、題目 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計
2、專題
二、課題來源及選題依據(jù)
課題來源于生產(chǎn)實(shí)際。
隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場需求的增加以及環(huán)保的需要，塑料零件的使用越來越廣泛。塑料產(chǎn)品生產(chǎn)正向多產(chǎn)品、高質(zhì)量和交貨期段的方向發(fā)展，這就要求模具設(shè)計和生產(chǎn)具有更短的周期、更低的成本和更高的質(zhì)量。依賴傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和手工技能進(jìn)行模具設(shè)計與制造方式遠(yuǎn)不能滿足這種要求，應(yīng)用計算機(jī)軟件進(jìn)行模具設(shè)計和制造是解決這一矛盾的有效途徑。
本設(shè)計采用CAD/CAM軟件對塑料塑料帶輪進(jìn)行模擬分析和模具設(shè)計，可以節(jié)約試模費(fèi)用，提高設(shè)計和生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，降低模具制造成本，并延長模具的使用壽命。
三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
1.掌握塑料模具設(shè)計的方法和技巧。
2.完成塑料帶輪成型工藝和主要部件的參數(shù)計算。
3.完成塑料帶輪模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用。
4.完成塑料帶輪模具零、部件圖10張以上。
5.完成塑料帶輪模具總裝圖1張。
6.撰寫畢業(yè)說明書一份。
①計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。
②論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處。
③論文字?jǐn)?shù)不少于1.5萬字。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械96 班 姓名 曹振
五、開始及完成日期：
自2012年 11月 12日 至 2013年 5 月 25日
六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長研究所所長〕 簽名
系主任 簽名
2012年 11月12日
摘 要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注射模具是其中發(fā)展較快的種類。塑料注射成型模具的特點(diǎn)是：能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精密的塑料制品，對各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，成型周期短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。因此，應(yīng)用計算機(jī)輔助塑料模具設(shè)計，對縮短模具設(shè)計時間，提高塑料制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有很大意義。
本設(shè)計主要針對塑料帶輪零件，應(yīng)用計算機(jī)輔助模具設(shè)計。設(shè)計中首先根據(jù)塑料制品要求擬定成型工藝方案、初選成型設(shè)備、確定模具結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計澆注系統(tǒng)并進(jìn)行模流分析、選用模架、選擇和校核注射機(jī)，完成模具型腔設(shè)計并對模具主要零件設(shè)計計算，然后應(yīng)用PRO/E軟件，完成整副模具的三維設(shè)計，并對模具進(jìn)行了虛擬裝配和試模，針對其中出現(xiàn)的問題，對模具進(jìn)行了修改，最后導(dǎo)出模具二維工程圖。
通過本設(shè)計，我對注塑模具設(shè)計有一個比較全面的認(rèn)識，加深了對模具結(jié)構(gòu)及工作原理的理解，了解了模具設(shè)計中應(yīng)注意的一些具體細(xì)節(jié)問題，學(xué)會了查閱和收集資料的方法；學(xué)會了如何應(yīng)用PRO/E軟件，完成注射模設(shè)計，從而有效地提高了設(shè)計工作效率。
關(guān)鍵詞：塑料制品；注射模具；計算機(jī)輔助設(shè)計；PRO/E
Abstract
The plastics industry is the fastest growing in the world today one of the industry categories, the injection mold is one of the rapid development of the species. The characteristics of the plastic injection mold: Can forming a complex shape, size, precision plastic products, adaptability of various plastic, molding cycle is short, high production efficiency, product quality and stability, easy to implement production automation. Therefore, the application of computer-aided plastic mold design, reduce mold design time, improve quality and production efficiency of plastic products.
The design is mainly for plastic pulley parts, computer aided mold design. Design prepared according to the requirements of the plastic products molding process solutions primaries molding equipment, mold structure of the program is determined, the design of gating system and mold flow analysis, selection of mold, select and check injection machine, complete mold cavity design and moldThe main parts of the design calculations, And then apply the PRO / E software, to complete the entire pair of three-dimensional mold design, mold virtual assembly and test mode, problems for which the mold has been modified, and finally export mold two-dimensional drawings.
The design, injection mold design has a more comprehensive understanding, deepen the understanding of the mold structure and working principle and to understanding mold design should pay attention to some of the specific details, learned how to access and data collection methods; Societyhow to apply PRO / E software, to complete the design of injection mold, thereby effectively improving the efficiency of the design.
Keywords: Plastic products; injection mold; computer-aided design; PRO / E
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1塑料工業(yè)的發(fā)展及用途 1
1.2塑料模具在塑料制品生產(chǎn)中地位 1
1.3本文主要研究內(nèi)容 2
2 塑件成型工藝分析 3
2.1 概述 3
2.2 零件的材料和注塑工藝 3
2.2.1 材料ABS 3
2.2.2 注射成型工藝分析 3
2.3 確定模具溫度及冷卻方式 4
2.4 零件的三維圖和二維圖 4
2.5 帶輪的結(jié)構(gòu)與精度分析 5
2.6 塑料制品的幾何形狀 5
2.7 注射機(jī)的選擇 5
2.7 零件圖及其尺寸公差 6
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計 7
3.1 型腔數(shù)目的確定 7
3.2 分型面的設(shè)計 7
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8
3.3.1 主流道 8
3.3.2 分流道 9
3.3.3 澆口 10
3.4 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計 10
3.4.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 10
3.4.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 10
3.5影響塑件尺寸精度的因素 10
3.6模具零件工作尺寸的計算 11
3.7 凹模底板厚的確定 12
4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 13
4.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計 13
4.2 導(dǎo)柱設(shè)計 13
4.3 導(dǎo)套設(shè)計 13
4.4 推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計 14
5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 15
5.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 15
5.2推管推出機(jī)構(gòu) 15
5.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 16
6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 17
6.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理 17
6.2抽芯距和抽芯力的計算 17
6.3斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 18
6.4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)尺寸計算 21
7 利用Pro/E進(jìn)行分模 23
7.1 創(chuàng)建模具模型 23
7.2 選擇模架 26
7.3 創(chuàng)建分型面 27
7.4 分割工件獲取成型零件 28
7.5 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 29
7.6 鑄模及模流分析 29
7.6.1 模架概述 31
7.6.2 模架的分類 31
7.6.3 模架的選擇 31
8 注塑機(jī)的校核 33
8.1 鎖模力的校核 33
8.4 最大注射壓力的校核 33
8.5 開模行程的校核 34
9結(jié)論與展望 35
9.1結(jié)論 35
9.2不足之處及未來展望 35
致 謝 36
參考文獻(xiàn) 38
39
塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計
1 緒論
1.1塑料工業(yè)的發(fā)展及用途
塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自1909年實(shí)現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)已有100余年的歷史。1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用，以塑料代替金屬的實(shí)例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點(diǎn)，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于成型、生產(chǎn)效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機(jī)械強(qiáng)度低于金屬。但隨著高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)及成型工藝的進(jìn)步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。
塑料品種眾多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設(shè)備、成型工藝技術(shù)和模具技術(shù)水平的發(fā)展，為塑料制品的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑料制品已深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中。特別是在辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、航空、交通、通信、輕工、建材業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中零件塑料化的趨勢不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品。據(jù)報道，美國塑料工業(yè)已成為全美第四個最大的工業(yè)，每年的塑料消耗量已經(jīng)超過鋼材。在全世界按照體積和重量計算塑件的消耗量也超過了鋼材。我國的塑料工業(yè)發(fā)展也很快，特別是近20年，產(chǎn)量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料也已投入批量生產(chǎn)，塑料產(chǎn)量1990年達(dá)到了536.8萬噸，居世界第四位。如今，我國塑料工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，它包括塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機(jī)械設(shè)備，模具加工以及科研、人才培養(yǎng)等。塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。
1.2塑料模具在塑料制品生產(chǎn)中地位
塑料模具設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。由于塑料制品的制造是一項綜合性技術(shù)，圍繞塑料制品成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型物料、成型設(shè)備，成型工藝、成型模具及模具制造等方面知識。特別是作為塑料必備成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形狀復(fù)雜的制品，并可實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，得到迅速的發(fā)展，在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大也是前所未有的。同時，其技術(shù)水平也得到了迅速發(fā)展和提高，新的設(shè)計結(jié)構(gòu)層出不窮，傳統(tǒng)的設(shè)計理念不斷更新。
塑料制品的制造包括四個環(huán)節(jié)：產(chǎn)品設(shè)計、塑料的選擇、塑料制品的成型、模具的設(shè)計與制造。
1．產(chǎn)品設(shè)計
產(chǎn)品質(zhì)量源于設(shè)計，任何產(chǎn)品設(shè)計都要滿足用戶提出的產(chǎn)品性能、使用壽命、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。
2．塑料品種的選擇
塑料品種的合理選擇是保證塑料制品的質(zhì)量重要環(huán)節(jié)。首先要從塑料品種和性能著手，根據(jù)需要選擇。
3．塑料制品的成型
塑料制品的成型加工是根據(jù)各種塑料的固有特性，采用不同的摸塑工藝，成型所使用的模具即塑料模具。
4．模具的設(shè)計與制造
模具是塑料制品生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備。隨著國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個部門對塑料制品的品種和產(chǎn)量需求愈來愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑料制品質(zhì)量的要求愈來愈高，因而對模具設(shè)計與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，促使塑料模具設(shè)計和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展，可以說，模具設(shè)計與制造水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。
1.3本文主要研究內(nèi)容
本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，屬于某公司塑料帶輪產(chǎn)品。
本文首先利用PRO/E軟件設(shè)計塑件并對塑件進(jìn)行模流分析，然后應(yīng)用PRO/E軟件完成整副模具的三維設(shè)計，并對模具進(jìn)行了虛擬裝配和試模，針對其中出現(xiàn)的問題，對模具進(jìn)行了修改，最后利用AutoCAD軟件導(dǎo)出模具二維工程圖。
2 塑件成型工藝分析
2.1 概述
注塑件的設(shè)計是注塑制品加工工序中必不可少的一個步驟。但不同的模具公司，不同的設(shè)計人員，采用不同的CAD軟件進(jìn)行模具輔助設(shè)計，都有自己的一套設(shè)計過程。本畢業(yè)設(shè)計主要是應(yīng)用Pro/E 3.0、EMX4.1及AutoCAD軟件進(jìn)行模具的設(shè)計的。
2.2 零件的材料和注塑工藝
2.2.1 材料ABS
由設(shè)計任務(wù)書可知該塑件產(chǎn)量萬件，生產(chǎn)類型屬中批量生產(chǎn)，塑件材料為ABS。
ABS是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料。ABS是不透明非結(jié)晶聚合物，無毒、無味，密度。ABS具有突出的力學(xué)性能，堅固、堅韌、堅硬；具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；具有較好尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機(jī)械加工，成型塑件表面有較好光澤，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為700C左右，熱變形溫度約為930C左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆?？刹捎米⑸?、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。成形性能如下[3]：
1.ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時間預(yù)熱干燥。
2．流動性中等，溢邊值 左右。
3．壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小，塑件尺寸精度高。
4．ABS 比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
5．ABS 的表觀粘度對剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計中大都采用點(diǎn)澆口形式。
6．頂出力過大或機(jī)械加工時塑件表面會留下白色痕跡，脫模斜度宜取以上。
7．易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。
8．易采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在。
2.2.2 注射成型工藝分析
根據(jù)產(chǎn)品三維模型，分析塑件的工藝性對模具設(shè)計的要求。開始設(shè)計之前，應(yīng)根據(jù)塑件的技術(shù)圖樣和使用要求對其進(jìn)行仔細(xì)地分析研究，并結(jié)合注射成型的工藝程序綜合考慮成型的難易程度，以便能在保證塑件質(zhì)量和使用要求的前提下盡量選用比較簡單的模具結(jié)構(gòu)，以便減小模具制造難度和降低加工成本。如果塑件的工藝性確實(shí)有問題，或者塑件成型需要極為復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)，并因此導(dǎo)致模具制造非常困難或經(jīng)濟(jì)上極不利時，則應(yīng)和塑件設(shè)計部門及時協(xié)商解決有關(guān)問題。
根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和ABS的成型性能，查有關(guān)資料初步確定注射成型工藝參數(shù)如表2.1所示。
表2.1 塑件的注射成型工藝參數(shù)
工藝參數(shù)
規(guī) 格
工藝參數(shù)
規(guī) 格
預(yù)熱和干燥
800～90°C
成型時間
/S
注射時間
3～5
時間2h
保壓時間
15～30
料筒溫度/°C
后段
180～200
冷卻時間
15～30
中段
210～230
總周期
40～70
前段
200～210
螺桿轉(zhuǎn)速/r·min-1
30～60
噴嘴溫度/°C
180～190
后處理
方法
紅外線燈烘箱
模具溫度/°C
60～80
溫度
70°C
注射壓力/MPa
70～90
時間
2～4 h
2.3 確定模具溫度及冷卻方式
ABS為非結(jié)晶塑料，流動性中等，壁厚一般，因此，在保證順利脫模的前提下，應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產(chǎn)效率。所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在。
2.4 零件的三維圖和二維圖
圖2.1 塑件圖
由圖2.1可以看出塑件是對稱的圖形。
2.5 帶輪的結(jié)構(gòu)與精度分析
帶輪的總體形狀為圓盤形，無特別明顯的卡、勾等需要特殊處理的結(jié)構(gòu)；塑件的帶槽壁及中間孔壁相對比較厚，因此，熔體在模腔內(nèi)的流動應(yīng)比較順暢?？傮w而言，該帶輪的結(jié)構(gòu)相對簡單。
帶輪的精度方面，中間的軸孔有上偏差外，矩形沉槽的深度有下偏差，其余尺寸均為自由公差；因此，該帶輪的精度要求不要，比較容易實(shí)現(xiàn)精度要求。
帶輪的表面質(zhì)量方面，要求V型帶槽無無明顯流紋、凹陷等不良現(xiàn)象；表面粗糙度均為為成型后直接達(dá)到?？傮w而言，帶輪的表面質(zhì)量要求比較容易實(shí)現(xiàn)。
2.6 塑料制品的幾何形狀
1．脫模斜度
為了便于塑料制品脫模，以防止脫模時摩擦制品表面，與脫模方向平行的制品表面一般應(yīng)具有合理的脫模斜度。其大小主要取決于塑料的收縮率、塑料制品的形狀和壁厚以及制品的部位。在一般情況下，脫模斜度為30’~1030’，但應(yīng)根據(jù)具體情況而定。當(dāng)制品有特殊要求或精度要求較高時，應(yīng)該用較小的斜度；較高、較大尺寸選用較小的斜度；塑料制品斜度；塑料制品形狀復(fù)雜的，不易脫模的，應(yīng)取較大的脫模斜度，制品上有凸起或加強(qiáng)筋，單邊應(yīng)有20~30的斜度；塑料制品壁厚打的應(yīng)選用較大的斜度；在開模時，為了讓制品留著芯片上，內(nèi)表面斜度比外表面斜度小，相反，為了讓制品留在行腔一邊，選用內(nèi)表面脫模斜度為30，外表面脫模斜度稍大為3.50。
為了使塑件在開模時留在動模上及順利脫模，帶輪軸套孔以及筒壁都應(yīng)具有一定的脫模斜度。由于齒為工作部分，其強(qiáng)度要求高，所以不能有脫模斜度，以免影響帶輪工作性能。帶輪尺寸雖然小，但精度要求較高，所以脫模斜度要選擇小一點(diǎn)。帶輪周邊不存在對脫模產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)，所以脫模斜度選為：筒壁部分，外壁30，內(nèi)表面10；帶輪部分外壁10。
2．塑料制品圓角
塑料制品上所有轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡的好處在于避免應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度，改善熔體在型腔，便于脫模。在制品結(jié)構(gòu)上無特殊要求時，制品的各連接處的圓角半徑應(yīng)不小于0.5~1mm。對于使用要求必須以尖角過渡或分型面處和型芯與型腔配合不便制成圓角時，側(cè)仍以尖角過渡。
帶輪的棱角主要有軸套部分，如果采用圓弧過渡，則型腔型芯不易加工，所以沒有需要采用圓弧過渡部分。
2.7 注射機(jī)的選擇
根據(jù)創(chuàng)建好的實(shí)體模型，利用Pro/E的分析功能，從中快速計算出帶輪的體積為170；澆注系統(tǒng)凝料和廢料按塑件注射量的計算，即澆注系統(tǒng)凝料的體積為34。因帶輪的年產(chǎn)量僅為5000件，且制件軸孔有一定的尺寸精度要求()，綜合考慮帶輪的結(jié)構(gòu)及精度要求，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)。帶輪的材料為ABS，取其密度為1．02～1.05／，則模具每次所需的注射量為：
根據(jù)一次注射量分析，以及考慮到塑料的品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計手冊[2]，初選XS-ZY-500型螺桿式注射機(jī)，記錄下XS-ZY-500型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表2.2所示。
表2.2 XS-ZY-500型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
序號
主要技術(shù)參數(shù)項目
參數(shù)數(shù)值
1
最大注射量/cm3
500
2
注射壓力/MPa
145
3
鎖模力/kN
3500
4
拉桿內(nèi)向距/mm×mm
540×440
5
最大模具厚度/mm
450
6
最小模具厚度/mm
300
7
最大開模行程/mm
500
8
噴嘴前端球面半徑/mm
18
9
噴嘴孔直徑/mm
5
10
定位圈直徑/mm
150
2.7 零件圖及其尺寸公差
標(biāo)注尺寸在繪制圖紙中是非常重要的一步。傳統(tǒng)的模具設(shè)計需要計算成型零件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通過公式計算基本尺寸，S指塑件的平均收縮率。而在使用Pro/E3.0進(jìn)行模具設(shè)計的過程中，塑件已經(jīng)定義了其收縮率，則不需要通過繁瑣的計算而直接可以標(biāo)注出成型零部件的基本尺寸。
但尺寸標(biāo)注還有一個公差的問題，這是無法從軟件自動導(dǎo)出的，需要設(shè)計者設(shè)定。由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定性較差塑料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些。否則就會出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品，為此，各國對塑料件的尺寸公差制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。中國也曾制訂了部級專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但大都無相應(yīng)的模具型腔的尺寸公差。對于小于的尺寸的地方就要注意，由于精度比較高，建模時就應(yīng)該沿減料方向適當(dāng)加大基本尺寸或者增加脫模斜度以便試模后可以修改達(dá)到合乎要求的尺寸精度。
綜上分析，該塑件可采用注射成型加工，考慮采用一模一件、快速脫模以及成型周期不太長的模具，同時模具造價要適當(dāng)控制。在注射成型生產(chǎn)時，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，無特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計
3.1 型腔數(shù)目的確定
按注塑機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目，型腔數(shù)目n根據(jù)公式可得
式中 ——注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)最大注射量或;
——澆注系統(tǒng)凝料量,或;
——單個塑件的體積或質(zhì)量或。
本課題考慮模具分型取出塑料的難易程度，n取1，即型腔數(shù)目為1。
3.2 分型面的設(shè)計
分型面的設(shè)計在注射模的設(shè)計中占有相當(dāng)重要的位置，分型面的設(shè)計合理與否直接影響塑件質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)及工藝操作難度及模具的制作成本。分型面可以為一個也可以為多個。
分型面選擇的原則：
(1)分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處，以利于塑件從定模順利脫模。
(2)應(yīng)有利于塑件脫模，一般模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動模一側(cè)，模具開模后塑件應(yīng)該停留在動模一邊，以便于模具順利脫模。
(3)要保證塑件的精度要求，塑件光滑表面不能作為分型面，以避免影響外觀質(zhì)量，塑件中要求同軸度的部分要放在分型面的同一側(cè)，以保證塑件同軸度的要求。
考慮模具的側(cè)向抽拔距都比較小，選擇分型面時應(yīng)將抽芯和分型距離長的方向置于開合模的方向，將小抽拔距的方向作為分型和抽芯方向。
作為主要大氣排氣渠道，應(yīng)將分型面設(shè)置在熔融料的流動末端，以利于模具型腔內(nèi)氣體的排除。
考慮模具加工難度，要使模具利于加工，工藝要力求簡單。
圖3.1 分型面選擇
從帶輪的結(jié)構(gòu)上分析可知只需要一個分型面。帶輪零件圖上并沒有標(biāo)明帶輪各個表面要光滑，而且它的主要功能是傳動，只要保證精度以及同軸度要求，分型面的位置可以任意選擇，遵照分型面的設(shè)計原則應(yīng)設(shè)置在最大投影面上，以便于帶輪順利脫模，有兩種方案可供選擇：一個是分型面1，另一個分型面2，如圖3.1所示。
當(dāng)選擇2作為分型面時，澆口的設(shè)置可以是上端面，也可以是分型面1。如果澆口設(shè)置在分型面1，則塑料流動到上端面時，由于筒壁間隙較小，里面的空氣有可能會受到壓縮而不能排出，造成沖模不到位。同時在注射力的壓縮下，空氣會發(fā)熱，導(dǎo)致ABS會分解，甚至發(fā)生意外事故。如果將澆口位置設(shè)在上端面，就可以避免這一問題。因?yàn)樗芰显跊_模過程中，不能一下子將分型面1沖滿，所以空氣完全有空間排除。但是上端面橫截面小，當(dāng)型芯固定之后，澆口就無法放置，因?yàn)樾托竞蜐部跁l(fā)生干涉。
所以選擇2作為分型面時，澆口的正確位置應(yīng)該設(shè)在上端面。雖然筒壁部分的縫隙很小，但是塑件的體積很小，可以利用模具的縫隙順利排氣。
在這種情況下，軸套型芯和筒壁孔型芯應(yīng)該分開以順利脫模。軸套型芯和帶輪型腔可以都設(shè)置在動模板上，以保證帶輪同軸度要求。帶輪型腔加工也比較容易，可以直接用內(nèi)帶輪的加工方法加工。筒壁內(nèi)孔和軸套芯在開模合模的過程中，兩者的同心要求難以滿足。所以否定了端面1作為分型面的方案。
不論塑料制品的結(jié)構(gòu)如何，采用何種設(shè)計方法都必須首先確定分型面，因?yàn)檫x取不同的分型面就使得模具的結(jié)構(gòu)有所不同。在本課題的設(shè)計中，分型面選在塑件的最大輪廓處，這樣有助于分型。由于塑件中間有通孔，選擇這樣的分型面避免采用側(cè)抽芯，簡化了模具的整體設(shè)計。
3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
澆注系統(tǒng)是指塑料溶液從注射機(jī)噴嘴中射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模設(shè)計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響。
澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四個部分組成。其作用可以概述如下：將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地的輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體順利的排出；在塑料熔體填充及凝固的過程中,將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位,以獲得形狀完整、內(nèi)外質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。
澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，對澆注
系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計時，一般應(yīng)遵循以下基本原則：
(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稱；
(7)修整方便，保證制品外觀質(zhì)量；
(8)防止塑件變形。
3.3.1 主流道
1．主流道尺寸
主流道指澆注系統(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通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。本次采用直澆口式澆注系統(tǒng)，主流道垂直于模具分型面。主流道設(shè)計在模具的澆口套中，如 圖3.2所示。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成倒圓錐形，其錐角為30，小端直徑=5。由于小端的前面是球面，半徑=18+2=20mm，其長度初選為86mm。流道表面粗糙度Ra取0.8。
圖3.2 主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系
1—注射機(jī)噴嘴； 2—澆口套； 3—定模板
2．主流道襯套的形式
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式，即澆口襯套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。澆口襯套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。常用澆口襯套分為有托澆口襯套和無托澆口襯套，有托澆口襯套用于配裝定位圈。澆口襯套的規(guī)格有Φ12，Φ16，Φ20 等幾種。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為18mm，所以澆口襯套的為R20，澆口襯套如圖3.3所示。
圖3.3 澆口套
3.3.2 分流道
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。
本次設(shè)計中，由于采用一模一件，制品為圓形，采用直接澆口，故不需開設(shè)分流道。
3.3.3 澆口
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。
本次設(shè)計采用直接澆口，開設(shè)在零件頂面上，其截面形狀為圓形。采用此種形狀的澆口減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，去除澆口容易，且不會留下明顯的痕跡。
圖3.4 直接澆口形式
3.4 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計
3.4.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
利用型芯、頂桿等的間隙排氣，不需要另外設(shè)計排氣系統(tǒng)。
3.4.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
該塑件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率；加上ABS塑料為結(jié)晶型塑料，成型時需要充分冷卻，冷卻要均勻分布。因此，該模具在定模板上開出冷卻水道，采用冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻型腔。
3.5影響塑件尺寸精度的因素
影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說，有塑件材料、塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過程，模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素，其中塑件材料方面的因素主要是指收縮率的影響。在模具設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級及影響因素等進(jìn)行設(shè)計計算。
1．塑料收縮率波動
塑件成型后的收縮變化與塑件的品種以及塑件的形狀、尺寸、壁厚、成型工藝條件、模具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，工藝條件、塑件批號發(fā)生的變化會造成塑料收縮率的波動，由此引起的塑件尺寸誤差可用公式表示為
[3]
式中 ——塑件的最大收縮率，%；
——塑件的最小收縮率，%；
——塑件的基本尺寸。
實(shí)際收縮率與計算收縮率會有差異，按照一般的要求，由塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差小于塑件公差的，即。
2．模具成型零件的制造誤差
模具成型零件的制造精度越低，塑件尺寸精度也越低。一般成型零件工作尺寸的制造公差取塑件公差的，即。
3．模具成型零件的磨損
磨損的結(jié)果使型腔尺寸變大，型芯尺寸變小，磨損的程度與塑料的品種和模具材料及熱處理有關(guān)。為簡化計算，凡與脫模方向垂直的表面不考慮磨損，與脫模方向平行的表面考慮磨損。
生產(chǎn)批量小，磨損量取小值，甚至可以不考慮磨損量；熱塑性塑料摩擦系數(shù)小，磨損量可取小值；模具材料耐磨性好，可取小值；對于中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的；對于大型件，最大磨損量應(yīng)取塑件公差的以上。
4．塑料平均收縮率的計算
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊得ABS的收縮率為。[3]
=（0.004+0.007）/2×100%
=0.55%
3.6模具零件工作尺寸的計算
該塑件尺寸精度無特殊要求，大部分尺寸為自由尺寸，可查常用塑料制品公差等級表[1]，可得ABS塑料未注公差尺寸精度等級為，按查取公差，其主要尺寸公差要求如表3.1所示。
表3.1 塑件的主要尺寸公差要求
塑件標(biāo)注尺寸
塑件尺寸公差（按MT5級精度）
外
形
尺
寸
25
16
內(nèi)
形
尺
寸
4.5
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊得ABS的收縮率為。故平均收縮率為：。[3]
根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公差取 。
成型零件尺寸的計算如表3.2所示。
表3.2 成型零件尺寸的計算（單位mm）[6]
塑件尺寸
計算公式
型腔或型芯工作尺寸
徑
向
尺
寸
軸
向
尺
寸
3.7 凹模底板厚的確定
墊塊跨度為290mm，按經(jīng)驗(yàn)公式取墊板厚
而設(shè)計選用模架的墊板厚度為60。因此，能滿足要求。
4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置,一般情況下，設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則須由設(shè)計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。
4.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計
(1)導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓人導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
(2)該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對稱布置。
(3)該模具導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。
(4)為了保證分型面很好的接觸,導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽,即可削去一個面或在導(dǎo)套的孔口倒角，該模具采用后者。
(5)在合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零仵首先接觸，避免凸模先進(jìn)人型腔，導(dǎo)致模具損壞。
(6)動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。
4.2 導(dǎo)柱設(shè)計
(1)該模具采用帶頭導(dǎo)柱，不加油槽。
(2)導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出6mm~8mm。
(3)為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)人導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分。
(4)導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度(該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為mm)。
(5)導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合。
(6)導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為m。
(7)導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理,硬度為50HRC以上或弱鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上。
圖4.1帶頭導(dǎo)柱
4.3 導(dǎo)套設(shè)計
導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零仵。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套(GB/T4169.2—1984)、帶頭導(dǎo)套(GB/T4169.3-1984)。
(1)結(jié)構(gòu)形式。采用帶頭導(dǎo)套(I型),如圖8—1所示。
圖4.2 推導(dǎo)套（Ⅰ型）
(2)導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔,利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
(3)導(dǎo)套孔的滑動部分按H8/夕或H7/f,的間隙配合,表面粗糙度為0.4μm。導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?
(4)導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅(青銅合金)等耐磨材料制造,該模具中采用T8A。
4.4 推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計
該套模具采用推板導(dǎo)柱固定在動模座板上的形式。推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外,還支撐著支承板，從而改善了支承板的受力狀況,大大提高了支承板的剛性。該模具設(shè)置了4套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套，它們之間采用H8/f7配合，其形狀與尺寸配合如圖8-3所示。
圖4.3 推板導(dǎo)柱、導(dǎo)套
1—推板導(dǎo)柱；2—推板導(dǎo)套；3—推半固定板；4—推桿；5—動模座板。
5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。
5.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則
塑件推出(頂出)是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機(jī)構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則。
(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。
(2)保證塑件不因推出而變形損壞。
(3)機(jī)構(gòu)簡單、動作可靠。
(4)良好的塑件外觀。
(5)合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。
5.2推管推出機(jī)構(gòu)
對于中心有孔的薄壁圓筒形塑件，可用推管推出機(jī)構(gòu)。如圖5.1所示．推管推出塑件的運(yùn)動方式與推桿推出塑件基本相同．只是推管中間固定一個長型芯。圖a所示的結(jié)構(gòu)使模具的閉合高度加大，但結(jié)構(gòu)可靠，多用于推出距離不大的場合；圖b所示的結(jié)構(gòu)將型芯固定在動模座板上，型芯雖長，但結(jié)構(gòu)緊湊。推管推出機(jī)構(gòu)動作均勻可靠，且在塑件上不留任何推出痕跡。
圖5.1推管推出機(jī)構(gòu)
1—推管 2—型芯 3—復(fù)位桿
圖5.2所示的是推管的其它形式。圖a所示是讓推管在型腔板內(nèi)活動，可有效縮短推管的長度；圖b所示是在推管上開長槽，型芯用圓柱銷或方銷固定模板上，這種形式的型芯較短，模具結(jié)構(gòu)緊湊，但緊固力較小。
圖5.2推管推出機(jī)構(gòu)
5.3推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位
1．導(dǎo)向零件
對臥式注射機(jī)使用的模具來說，當(dāng)推桿較細(xì)時，固定它的固定板及墊板的重量．容易使推桿彎曲，以至在推出時不夠靈活，甚至折斷，故常設(shè)導(dǎo)向零件。導(dǎo)柱的數(shù)量一般不少于兩個。常見的形式如圖5.3所示，圖a所示的導(dǎo)柱，除了起導(dǎo)向作用外，還起支撐作用，可以減小注射成型時支承板的彎曲。當(dāng)推桿的數(shù)量較多，塑件的產(chǎn)量較大時，光有導(dǎo)柱是不夠的，還需裝配導(dǎo)套，以延長導(dǎo)向零件的壽命及使用的可靠性。如圖b所示。
圖5.3導(dǎo)向零件
1—導(dǎo)柱2—導(dǎo)套
2．復(fù)位零件
為了使推出零件在合模后能回到原來的位置，推桿或推管推出機(jī)構(gòu)中通常還設(shè)有復(fù)位桿。復(fù)位桿必須和推桿固定在同一塊板上，其長度必須一致，分布必須均勻，端面要與所在動模的分型面齊平。在有的模具中復(fù)位桿可以省去，推塑件邊緣的推桿，直徑可以稍大些，一半推塑件，另一半就起了復(fù)位桿的作用。還有的模具在推桿上裝有彈簧，這樣在合模時，推出機(jī)構(gòu)就可先于合模動作而復(fù)位了。
本模具采用圖5.2a所示推管推出機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)采用彈簧復(fù)位。
6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計
6.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理
當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移功的零件，稱為活動型芯，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，否則就無法脫模。帶動活動型芯作側(cè)向移動的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的功能主要是：在一定時間內(nèi)使側(cè)凸、凹成型件能準(zhǔn)確地進(jìn)行脫模，并保證成型件的壁厚和變形符合要求。當(dāng)前最常用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，其工作原理是利用斜導(dǎo)柱等傳動零件，把垂直的開模運(yùn)動傳遞給側(cè)向型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動而完成分型或抽芯動作，工作原理如圖6.1所示
圖6.1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯注射模
1一型芯2一推管3一動模鑲件4一動模板5一斜導(dǎo)柱6一側(cè)型芯滑塊
7一楔緊塊8一中間板9一定模座板10一墊板11一拉桿導(dǎo)柱12一導(dǎo)套
6.2抽芯距和抽芯力的計算
對于有側(cè)凸凹的塑件，常用斜導(dǎo)柱及斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行設(shè)計時，需作以下計算：
1．抽芯距S
抽芯距指將側(cè)向型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出的位置所需的空間距離，即型芯移動的最小距離。一般抽芯距等于型孔深度再加2～3mm，即：
（mm） （6-1）
式中，S－抽芯距
S2－型孔深度
圖6.2線架抽芯距
但是，當(dāng)側(cè)向型芯脫出側(cè)凸、凹以后，其幾何位置還有礙于塑件脫模的情況時，則其抽芯距不能簡單地依靠這種方法確定，需根據(jù)具體成型件的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸的計算來決定。當(dāng)成型如圖6.2所示圓形骨架塑件時：
(mm) （6-2）
(mm) （6-3）
式中 S－—抽芯距，mm；
S1－—有效的抽芯距，mm；
R－—骨架塑件臺肩半徑，mm；
ｒ－—骨架塑件圓筒外圓半徑，mm。
2．抽芯力
塑件在模腔內(nèi)冷卻收縮時逐漸對型芯包緊，產(chǎn)生包緊力。因此，抽芯力必須克服包緊力和由于包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力，在開始脫模的瞬間所需抽芯力為最大。影響脫模力的因素要考慮周全較為困難，在生產(chǎn)實(shí)際中常常只考慮主要因素，可按下式進(jìn)行計算：
（6-4）
式中 Fc－—抽芯力，N；
A－—活動型芯被塑件包緊包絡(luò)面積，mm2；
p－—塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力，一般塑件模內(nèi)冷卻?。?.8~1.2）×107Mpa；模外冷卻?。?.4~3.9）×107Mpa；
－摩擦系數(shù)取0.1～0.2；
－側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角。
6.3斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)由斜導(dǎo)柱、側(cè)滑塊、鎖緊楔及滑塊定位裝置所組成。如圖6.2所示。
1．斜導(dǎo)柱
斜導(dǎo)柱主要用作驅(qū)動側(cè)滑塊的開閉運(yùn)動。
（1）斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)與配合要求
圖6.3斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
斜導(dǎo)柱頭部可做成半球或錐臺形，如圖6.3所示。為了減小斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間的摩擦與磨損，在斜導(dǎo)柱外圓周上可銑出兩個對稱平面。斜導(dǎo)柱的表面粗糙度Ra小于0.63～1.25μm。斜導(dǎo)柱與其固定板采用過渡配合H7/m6聯(lián)接。斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間可采用較松間隙配合(如H11/b11)，或在二者之間保留0.5～1mm以上的間隙，甚至當(dāng)分型抽芯有延時要求時，可以放大到1mm以上。
（2）斜導(dǎo)柱的傾斜角
圖6.4 傾斜角與工作長度的關(guān)系 圖6.5 斜導(dǎo)柱抽芯工作圖
斜導(dǎo)柱軸線與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角，如圖6.4所示，它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù)。的大小對斜導(dǎo)柱的有效工作長度、抽芯距和受力狀況等起著決定性的影響。
由圖可知
(6-4)
(6-5)
式中 L——斜導(dǎo)柱的工作長度；
S——抽芯距；
——斜導(dǎo)柱的傾斜角；
H——與抽芯距S對應(yīng)的開模距。
圖6.5所示是斜導(dǎo)柱抽芯時的受力圖，可得出開模力
(6-6)
(6-7)
式中 Fw——側(cè)抽芯時斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
Ft——側(cè)抽芯時的脫模力，其大小等于抽芯力Fc；
FK——側(cè)抽芯時所需的開模力。
由式可知：增大，L和H減小，有利于減小模具尺寸，但Fw和FK增大，影響斜導(dǎo)柱和模具的強(qiáng)度和剛度；反之，減小，斜導(dǎo)柱和模具受力減小，但要在獲得相同抽芯距的情況下，斜導(dǎo)柱的長度就要增長，開模距就要變大，因此模具尺寸會增大。綜合考慮，經(jīng)實(shí)際推導(dǎo)，值一般不得大于250，通常采用150～230。
（3）斜導(dǎo)柱直徑的確定
圖6.6 斜導(dǎo)柱受力分析
斜導(dǎo)柱的直徑?jīng)Q定于所需承受的彎曲力，而彎曲力又決定于抽芯力和斜導(dǎo)柱的斜角及工作長度。根據(jù)如圖6.6中斜導(dǎo)柱受力狀態(tài)的分析，可按下式計算：
彎矩為：
（6-8）
式中，Mw—斜導(dǎo)柱所受彎矩；
Lw—斜導(dǎo)柱彎曲力臂；
由材料力學(xué)知：
（6-9）
式中，—斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力；
W—抗彎截面模量；
斜導(dǎo)柱一般為圓形，則
所以斜導(dǎo)柱直徑為：
（6-10）
式中，Hw——側(cè)型芯滑塊受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板的距離，它不等于滑塊高度的一半。
斜導(dǎo)柱直徑也可用查表法確定。按斜導(dǎo)柱的傾斜角、脫模力Ft查出最大彎曲力Fw，再查的斜導(dǎo)柱直徑。
（4）斜導(dǎo)柱長度的計算
圖6.7斜導(dǎo)柱的長度
斜導(dǎo)柱長度根據(jù)圖6.7所示，按下式進(jìn)行計算。
斜導(dǎo)柱的總長為：
（ｍｍ） （6-11）
式中 Lz——斜導(dǎo)柱總長度；
d2——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑；
h——斜導(dǎo)柱固定板厚度；
d——斜導(dǎo)柱工作部分的直徑；
S——抽芯距。
斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸為：
（6-12）
式中 La——斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸；
d1——斜導(dǎo)柱固定部分的直徑。
（5）斜導(dǎo)柱材料及熱處理
斜導(dǎo)柱多用45鋼或碳素工具鋼，也可用20鋼滲碳，熱處理硬度≥55HRC。
6.4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)尺寸計算
（1）抽撥距離
因
抽拔距離：
（2） 斜導(dǎo)柱長度計算
圓整后取205mm。
（3）開模距離
7 利用Pro/E進(jìn)行分模
7.1 創(chuàng)建模具模型
圖7.1 在Pro/E創(chuàng)建帶輪的模具體積塊
利用Pro/Engineer野火3