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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 SD2106鼻毛修剪器上下蓋三維造型及模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院
專業(yè)班級 09機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（4）班
姓 名 程 賽 學(xué) 號 B09300401
指導(dǎo)教師 沈 毅
系 主 任 胡 明 學(xué)院院長 胡旭東
二O 一三 年 五 月 二十 日
浙 江 理 工 大 學(xué)
機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明
我謹(jǐn)在此保證：本人所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)，凡引用他人的研究成果均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。設(shè)計(jì)說明書與圖紙均由本人獨(dú)立完成，沒有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違反知識產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。
聲明人（簽名）：
2013年 5月
摘 要
由于塑料材料具有：質(zhì)輕、耐腐蝕、易成形加工和易回收等特點(diǎn)，使其在小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用日益廣泛。使得相關(guān)塑料模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、制品的質(zhì)量水平、新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用水平也都有了很大的進(jìn)步。
鼻毛修剪器做為新興小家電的一種，在現(xiàn)代化社會(huì)中已經(jīng)慢慢開始普及。本文針對一款新開發(fā)的的鼻毛修剪器的上下蓋進(jìn)行三維造型和模具設(shè)計(jì)。綜合了塑料成型加工及注塑模具設(shè)計(jì)的理論知識，對注塑模具各部分零件及總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用相關(guān)軟件進(jìn)行分析，解決了模具設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的一系列問題。
全設(shè)計(jì)說明書共六章。主要內(nèi)容有課題所選塑件產(chǎn)品的介紹，我國塑料及注塑模具行業(yè)的現(xiàn)狀，塑膠件的結(jié)構(gòu)造型及檢測，注射機(jī)的選擇，塑件的模流分析，注塑模具設(shè)計(jì)方法、步驟（模腔分布及分型面的確定、成型零件設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模架加載、注塑模材料的選用），模具型腔的加工及對本次設(shè)計(jì)的總結(jié)與展望。
在模具設(shè)計(jì)過程中，通過應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件完成塑件的三維造型、Moldflow軟件對塑件進(jìn)行模流分析、EMX完成模架的加載，Mastercam軟件生成模腔數(shù)控加工代碼，和最后AutoCAD軟件完成二維圖的設(shè)計(jì)。采用這些軟件進(jìn)行CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)分析，優(yōu)化了設(shè)計(jì)參數(shù)，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了總體設(shè)計(jì)的效率。
關(guān)鍵詞：鼻毛修剪器；塑件；注塑模具；模具設(shè)計(jì)
Abstract
Application of plastic products are widely for plastic mold provides a broad market. In recent years, the complexity of the mould structure, the quality of the products and application of new technology research and development level has made great progress. Because the plastic material has: light weight, corrosion resistance, easy forming processing and recycling, etc, make its application in the small home appliance product is becoming more and more widely.
Nose hair trimmer as a kind of emerging small home appliance, has slowly started to popularity in modern society. In this paper a new development of nose hair trimmer and cover for 3 d modeling and mould design. Integrated the theory of plastic processing and injection mold design knowledge, the general structure of injection mould parts and each part is designed, and related software via the line analysis, solve the mold design as a series of problems.
All design specifications, a total of eight chapters. Main contents are topics selected plastic product introduction, the present situation of plastic and injection mold industry in China, plastic pieces of the structure of the modelling and testing, the choice of injection molding machine, mold flow analysis of plastic parts, injection mould design method, steps (cavity distribution, and the determination of parting surface design, gating system, molding parts design, core-pulling mechanism design, demoulding mechanism design, design of exhaust system, cooling system design, mold rack loading, material selection of injection mold), mold processing and the design of the summary and outlook.
In the mold design process, through the use of Pro/ENGINEER software to finish parts 3 d modelling, moldflow analysis of plastic parts, Moldflow software EMX complete die set load, Mastercam software to nc machining the cavity and the AutoCAD software rendering 2 d figure. Use these software to carry on the design analysis, optimize the design parameters, shorten the design time and improve the efficiency of the overall design.
Keywords: nose hair trimmer; Plastic parts; Injection mould; The mold design
V
目 錄
摘 要
Abstract
第1章 緒論 1
1.1 選題的背景與意義 1
1.2 塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀 2
1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 3
1.4 SD2106鼻毛修剪上下蓋三維造型和模具設(shè)計(jì)的流程 4
1.5 本章小結(jié) 5
第2章 SD2106鼻毛修剪器上下蓋的造型、檢測及分析 6
2.1 鼻毛修剪器上下蓋設(shè)計(jì)及成型 6
2.2 塑件的材料選擇 7
2.3 塑件成型方式選擇 8
2.4 塑件的檢測 9
2.4.1拔模檢測 9
2.4.2厚度檢測 10
2.5 模流分析 11
2.5.1 模流分析軟件 11
2.5.2 模流分析結(jié)果 11
2.6 本章小結(jié) 14
第3章 注塑模具設(shè)計(jì) 15
3.1 注塑設(shè)備的初選 15
3.1.1 型腔數(shù)目的確定及排布 15
3.1.2 注射機(jī)及注塑工藝的初選 16
3.2 注塑模具總體方案設(shè)計(jì) 17
3.3 注塑模具成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.3.1凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.3.2分型面位置的確定 19
3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20
3.4.1主流道的設(shè)計(jì) 20
3.4.2分流道設(shè)計(jì) 21
3.4.3 冷料穴設(shè)計(jì) 23
3.4.4 澆口的設(shè)計(jì) 24
3.5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
3.5.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類 25
3.5.2 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)工作原理 26
3.5.3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)確定 27
3.5.4 斜滑桿導(dǎo)滑的斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 32
3.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32
3.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 32
3.6.2 頂桿和復(fù)位桿的分布 33
3.6.3 脫模力的計(jì)算及推出零件尺寸確定 34
3.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35
3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 36
3.8.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 36
3.8.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37
3.8.3 冷卻回路的形式 39
3.9 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 39
3.10 塑料模具鋼的選擇及熱處理 40
3.10.1 塑料模具用鋼的選用要求 40
3.10.2 模具設(shè)計(jì)考慮的因素 40
3.10.3 模具鋼的選定 41
3.11 本章小結(jié) 42
第4章 注射機(jī)的校核 43
4.1 最大注塑量的校核 43
4.2 鎖模力的校核 43
4.3 模具厚度校核 44
4.4 噴嘴尺寸校核 44
4.5 開模行程校核 45
4.6 本章小結(jié) 45
第5章 模具型腔加工 46
5.1 加工方法及工藝 46
5.2 CAM軟件的選用 46
5.3 加工參數(shù)設(shè)置 47
5.4 型腔曲面的加工仿真 49
5.5 本章小結(jié) 51
第6章 工作總結(jié)與展望 52
6.1 工作總結(jié) 52
6.2 展望 53
參考文獻(xiàn) 54
致 謝.. 55
附錄一.. 56
附錄二.. 57
附錄三.. 59
附錄四.. 61
浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第1章 緒論
1.1 選題的背景與意義
鼻毛修剪器是近年來新興的一個(gè)產(chǎn)品，市場上使用還不是很普及，目前大多用在醫(yī)學(xué)鼻科手術(shù)上。相對而言，國外對此產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展較國內(nèi)早而快，市場開拓也比較廣闊。對于這個(gè)新興的產(chǎn)品的發(fā)展，我國各方面研究都還需要不斷改善，才能夠使之更加方便、普及的運(yùn)用到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中。
本課題研究的對象為鼻毛修剪器上下蓋的模具設(shè)計(jì)，按照公司的要求，設(shè)計(jì)新型系列的產(chǎn)品，迎合產(chǎn)品的更新與市場的需求。在設(shè)計(jì)新型產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行大量資料查詢和調(diào)查研究，首先要明確產(chǎn)品市場定位，產(chǎn)品定位為中端消費(fèi)階層，銷往歐美國家；然后根據(jù)不同人體工藝學(xué)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定鼻毛修剪器上下蓋大致外圍尺寸；最后根據(jù)經(jīng)濟(jì)成本要求、美學(xué)觀及之前條件要求確定最終形狀和結(jié)構(gòu)。目前我所在實(shí)習(xí)公司已有兩三款主打鼻毛修剪器產(chǎn)品，本課題為此次新開發(fā)的產(chǎn)品SD2106鼻毛修剪器的上下蓋造型及模具設(shè)計(jì)。相對之前的幾款產(chǎn)品在四方面有較大區(qū)別：1)產(chǎn)品外觀；2）開關(guān)方式；3）產(chǎn)品市場定位；4）頭部修剪結(jié)構(gòu)。如圖1-1所示。
圖1-1 新開發(fā)產(chǎn)品與已有產(chǎn)品對比圖
SD2106型號的這個(gè)開放式微型刀頭設(shè)計(jì)擁有理想的修剪角度如圖2-1所示，使修剪更為輕松。當(dāng)修剪毛發(fā)時(shí)，毛發(fā)會(huì)夾到移動(dòng)刀片和固定刀片之間，鋒利的移動(dòng)刀片瞬間將毛發(fā)剪短，保證不會(huì)出現(xiàn)拉扯現(xiàn)象。使用完畢后，如要清洗可直接用水沖洗干凈、晾干。
圖1-2開放式微型刀頭
1.2 塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀
我國塑料模具的發(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發(fā)展，取得了很大成績。然而，由于我國模具制造基礎(chǔ)薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此總體來看，與國際先進(jìn)水平相比和與國內(nèi)外市場需求相比，差距還很大。
目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑、三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有五軸聯(lián)動(dòng)的。采用高速銑削技術(shù)，可大大縮短制模時(shí)間，提高模具精度。更新和增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。
大力開展并行工程，快
圖1-3 塑料模具圖
速響應(yīng)市場需要，縮短模具設(shè)計(jì)制造周期。
模具檢測、加工設(shè)備向精密高效和多功能方向發(fā)展。模具向著精密、復(fù)雜、大型的方向發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高。如高精度三坐標(biāo)測量機(jī)具有數(shù)字化掃描功能。加工設(shè)備也向著數(shù)字化、自動(dòng)化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展[1]。
1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
三維CAD造型軟件如Pro/E、UG、CATIA等為設(shè)計(jì)師提供了方便的設(shè)計(jì)平臺,它們強(qiáng)大的曲面造型和編輯修改功能以及逼真的顯示效果使設(shè)計(jì)者可以自如地表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖,真正做到所想即所得,而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)一并計(jì)算保存,為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí),這些軟件還有專門的設(shè)計(jì)模塊,提供模具分型面工具,使得復(fù)雜的成型零件都能自動(dòng)生成,而且標(biāo)準(zhǔn)模架庫、典型結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零件庫品種齊全,調(diào)用簡單,添加方便,這些功能大大縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間。下面以三維軟件Pro/ E為例,簡要介紹三維CAD 造型軟件在塑料模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
Pro/ Engineer 是美國參數(shù)技術(shù)公司( PTC)推出的新一代CAD/ CAE/ CAM軟件,其強(qiáng)大的功能深受業(yè)內(nèi)人士歡迎。在模具設(shè)計(jì)模塊中,Pro E提供了方便又實(shí)用的工具,這些功能可以讓使用者在最
圖1-4 pro/e中模具設(shè)計(jì)流程圖 短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行模具組裝 ( Mold Assembly )、模型檢驗(yàn)(Model Check)、分模面 ( Parting Surface)建立等過程,順利完成拆模的工作。如圖1-4所示。
Modflow、Polyflow 等CAE軟件可以在模具制造前對模具設(shè)計(jì)的效果進(jìn)行分析和預(yù)測。在注射模設(shè)計(jì)過程中利用模擬流動(dòng)分析軟件。Moldflow 提前對模具的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行分析和預(yù)測,其內(nèi)容包括確定最佳澆口位置、填充、保壓、冷卻、翹曲、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、最佳成型工藝等 。通過分析, 在設(shè)計(jì)階段就預(yù)測產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷,指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)師對已設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行修改和優(yōu)化,從而提高一次試調(diào)模的成功率,降低生產(chǎn)成本,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。在擠出模設(shè)計(jì)過程中可利用Polyflow 指導(dǎo)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果將結(jié)構(gòu)分析軟件引入模具CAE中,如Ansys等。會(huì)使注射模設(shè)計(jì)的CAE具有更高的可行性、有效性、真實(shí)性,也才會(huì)使注射模設(shè)計(jì)CAE 具有更大的價(jià)值。
模具結(jié)構(gòu)通過CAD/CAE 階段的優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析, 將模具設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤消除在設(shè)計(jì)階段,然后再利用CAM 技術(shù),自動(dòng)生成加工模具型腔的NC 代碼,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造。例如,在利用Pro/ E進(jìn)行注射模設(shè)計(jì)時(shí),將設(shè)計(jì)的注射模模型經(jīng)過CAE評估分析及優(yōu)化后,最終在CAM 中進(jìn)行刀具軌跡生成與仿真,產(chǎn)生數(shù)控加工代碼,從而控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。這種方法使產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工編程及工藝設(shè)計(jì)都以3D 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,不僅能快速提高設(shè)計(jì)效率,而且能保證質(zhì)量,降低成本。
另外,也可以采用專業(yè)的CAM軟件MasterCAM來實(shí)現(xiàn)注射模的CAM。利用Pro/ E 設(shè)計(jì)的注射模模型經(jīng)過CAE評估分析及優(yōu)化后,便可在Pro/E中提取相關(guān)加工信息,通過IGES或DXF傳入MasterCAM軟件中進(jìn)行模擬加工。MasterCAM是數(shù)控加工自動(dòng)編程常用的軟件,它提供刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等功能,設(shè)置有關(guān)參數(shù),編輯好后處理文件,就可以自動(dòng)生成加工程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床,最終完成零件的加工[2]。
1.4 SD2106鼻毛修剪上下蓋三維造型和模具設(shè)計(jì)的流程
1、 仔細(xì)分析現(xiàn)有參照塑件，了解其特性，對要求設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品塑件進(jìn)行分析，尺寸、公差、粗糙度、技術(shù)要求等參數(shù)的初步確定；
2、鼻毛修剪器上下蓋三維造型；
3、選擇分型面；
4、成型零件設(shè)計(jì)；
5、模具結(jié)構(gòu)類型（型腔布置、澆注系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）；
6、確定設(shè)備型號（計(jì)算出注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑）；
7、、應(yīng)用Moldflow軟件對注塑件進(jìn)行模流分析；
8、選擇合理的模架，將模仁及模架兩大部分組合在一起；
9、出模具二維零件圖和裝配圖；
10、對模具進(jìn)行虛擬開模；
11、進(jìn)行模具型腔的數(shù)控編程，生成數(shù)控代碼；
12、復(fù)核圖紙。
1.5 本章小結(jié)
本章主要介紹了鼻毛修剪器的現(xiàn)狀和本次課題的新型產(chǎn)品SD2106型鼻毛修剪器相對公司之前研發(fā)的產(chǎn)品有什么不同及優(yōu)勢；分析了國內(nèi)外塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀及CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；最后總的概述了本次模具設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路、流程。
第2章 SD2106鼻毛修剪器上下蓋的造型、檢測及分析
2.1 鼻毛修剪器上下蓋設(shè)計(jì)及成型
由于此塑件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且多為曲線、曲面構(gòu)造而成，沒有具體的細(xì)節(jié)參數(shù)，只能根據(jù)通過調(diào)查研究得到的最符合人體工藝學(xué)的總體尺寸，以及目前市場上已有產(chǎn)品作為參照進(jìn)行造型。首先將參考照片導(dǎo)入CAD軟件，構(gòu)建云點(diǎn)，生成初步輪廓，然后導(dǎo)入Pro/E中進(jìn)行草繪。運(yùn)用pro/e的曲線工具，對導(dǎo)入的曲線進(jìn)行整合、編排，經(jīng)過多次調(diào)試，確定最終造型[3]。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品效果圖如下所示(圖2-1，2-2，2-3，2-4)：
圖2-1上蓋正面效果圖 圖2-2下蓋正面效果圖
圖2-3上蓋反面效果圖 圖2-4下蓋效反面果圖
2.2 塑件的材料選擇
1、鼻毛修剪器上下蓋材料選擇
鼻毛修剪器上下蓋材料要求尺寸穩(wěn)定，抗沖擊，易加工，密度小、外觀特性好，成本低等要求，按照各種塑料特性初步選定ABS、PP、PC三種材料。
(1)ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）
①綜合機(jī)械性能好、堅(jiān)韌質(zhì)硬，抗拉強(qiáng)度不如PA-POM等，耐熱不算高，長期使用于80度以下、耐熱性低、耐低溫性低、只能在0度以上工作。
②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)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。
③透明性差，可燃，但加入其他料可改良透明性。
用途：各種家電的外殼，如電冰箱、吸塵器等。
（2）PP（聚丙烯）
①流動(dòng)性極好，（溢邊值為0.03），但成型收縮率變化范圍大，且收縮值也大，容易產(chǎn)生縮孔，溝痕，變形，方向性強(qiáng)等缺陷。
②冷卻速度快，注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)要緩慢散熱。模溫低度于50度以下時(shí)產(chǎn)品無光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90度以上時(shí)易發(fā)生翹曲變形 。
③光澤性能較好，密度小，耐熱性比較好，硬度、剛性，耐磨性較好，高溫沖擊強(qiáng)度及折疊性能好。
④不吸水，化學(xué)性能穩(wěn)定，尺寸穩(wěn)定好，易老化，染色性印刷性粘合性較差。
用途：用于各種電器外殼、家庭用品，玩具、外觀件。
（3）PC(聚碳酸脂)
①PC有很好的機(jī)械特性，但流動(dòng)特性較差，因此這種材料的注塑過程困難。
②高沖擊強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，產(chǎn)品尺寸精度高。
③各種強(qiáng)度高、抗疲勞強(qiáng)度低。
④具有可燃性，但有自熄性、易開裂[4]。
基于以上三種材料的特性，因?yàn)镻P染色性印刷性、粘合性較差，而鼻毛修剪器上蓋上需要移印可清洗標(biāo)志，所以不選用PP；又因?yàn)镻C動(dòng)特性較差，在注塑過程較困難，且抗疲勞強(qiáng)度低，相比較而言選用ABS更加符合本課題塑件的材料選用要求，所以選用ABS作為塑件基本材料。
2、ABS主要技術(shù)指標(biāo)如表2-1所示：
表2-1 ABS的主要技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng) 目
數(shù)值
比容
0.86~0.98cm3/g
熔點(diǎn)
130~160oC
吸水性
0.2~0.4% (24h)
熱變形溫度
4.6×105Pa---- 90~108oC
18.0×105Pa---- 83~103oC
屈服強(qiáng)度
50MPa
拉伸彈性模量
1.8GPa
抗彎強(qiáng)度
80MPa
3、ABS主要工藝參數(shù)如表2-2所示：
表2-2 ABS的注塑成型主要工藝參數(shù)
項(xiàng) 目
數(shù)值
單位
注射機(jī)類型
螺桿式
—
螺桿速度
30~60
r/min
噴嘴形式
直通式
—
噴嘴溫度
180~190
℃
料筒溫度
前段
200~210
℃
中段
210~230
℃
后段
180~200
℃
模具溫度
50~70
℃
注射壓力
70~90
MPa
保壓力
50~70
MPa
注射時(shí)間
3~5
s
保壓時(shí)間
15~30
s
冷卻時(shí)間
15~30
s
成型周期
40~70
s
2.3 塑件成型方式選擇
（1）注塑成型：受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一。
（2）擠出成型：在塑料加工中又稱為擠塑，在非橡膠擠出機(jī)加工中利用液壓機(jī)壓力于模具本身的擠出稱壓出。是指物料通過擠出機(jī)料筒和螺桿間的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續(xù)通過機(jī)頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。
（3）發(fā)泡成型：將發(fā)泡性樹脂直接填入模具內(nèi)，使其受熱熔融，形成氣液飽和溶液，通過成核作用，形成大量微小泡核，泡核增長，制成泡沫塑件。常用的發(fā)泡方法有三種：物理發(fā)泡法，化學(xué)發(fā)泡法和機(jī)械發(fā)泡法。發(fā)泡成型方式常用于各種保護(hù)套墊子的制作。如沙發(fā)坐墊。
（4）吹塑成型：通過充氣使組合模具內(nèi)的塑膠預(yù)成型物膨脹并緊貼模具型面的中空制品成型方法。主要用于吹膜 [5] 。
由于本課題所選塑膠件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，且作為鼻毛修剪器配件需要大批量生產(chǎn)，從成型工藝和經(jīng)濟(jì)角度考慮選用注塑成型較為合理。
2.4 塑件的檢測
2.4.1拔模檢測
ABS一般應(yīng)用邊0.5°至 1°就足夠。有時(shí)因?yàn)閽伖饧y路與出模方向相同，出模角可接近至零。有紋路的側(cè)面需每深0.025mm增加1°出模角。整個(gè)塑件的拔模角度在這里定為2°。
鼻毛修剪器上下蓋正反向拔模檢測如圖2-5,2-6，2-7,2-8所示：
圖2-5上蓋正向拔模檢測圖 圖2-6下蓋正向拔模檢測圖
圖2-7上蓋反向拔模檢測圖 圖2-8下蓋反向拔模檢測圖
從上四圖可知，兩塑件的拔模角度比較均勻，拔模時(shí)不會(huì)出現(xiàn)明顯的干涉現(xiàn)象。由于塑件曲面較多，脫模斜度較大，比較容易脫模。上下蓋正向拔?；緷M足要求，在上端藍(lán)色處為側(cè)抽分型，所以在主分型面無需拔模。上下蓋反向拔模內(nèi)部結(jié)構(gòu)也基本符合脫模要求，在下端藍(lán)色處也為側(cè)抽分型，所以在主分型面無需拔模斜度。
2.4.2厚度檢測
? 壁厚是產(chǎn)品設(shè)計(jì)最先被考慮，一般ABS用於注塑成型的會(huì)在1.5 mm (0.06 in)至4.5mm (0.18 in)。典型的壁厚約在2.5mm (0.1 in)左右。壁厚比這范圍小的用於塑料流程短和細(xì)小部件。本課題所選產(chǎn)品為細(xì)小部件，且塑料流程短，所以壁厚一般在0.3mm至3.5mm之間。一般來說，部件愈大壁厚愈厚，這可增強(qiáng)部件強(qiáng)度和塑料充填。本次設(shè)計(jì)的鼻毛修剪器上下蓋厚度檢測如圖2-9,2-10,2-11,2-12所示：
圖2-9上蓋橫向厚度檢測 圖2-10上蓋縱向厚度檢測
圖2-11下蓋橫向厚度檢測 圖2-12下蓋縱向厚度檢測
如上四圖所示，圖中有出現(xiàn)紅色標(biāo)明處為塑件過厚現(xiàn)象，但從圖中可知，過厚處為筋板和口位處，這是設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，不會(huì)對塑件造成不量影響。所以鼻毛修剪器上下蓋壁厚設(shè)計(jì)基本遵循壁厚均勻原則，沒有出現(xiàn)過厚過薄現(xiàn)象。
2.5 模流分析
2.5.1 模流分析軟件
?Moldflow仿真軟件具有注塑成型仿真工具，能夠驗(yàn)證和優(yōu)化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。該軟件能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員、模具制作人員、工程師提供指導(dǎo)，通過仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。從薄壁零件到厚壁、堅(jiān)固的零件， Moldflow的幾何圖形支持可以幫助用戶在最終設(shè)計(jì)決策前試驗(yàn)假定方案[6]。
2.5.2 模流分析結(jié)果
圖2-13 填充時(shí)間
如圖2-13所示，從動(dòng)畫附件中可看出兩側(cè)塑件同時(shí)填充完畢，符合注塑條件。
圖2-14 熔接痕分布圖
如圖2-14所示，熔接痕相對較少，所在位置基本不影響產(chǎn)品的外觀。也可以通過適當(dāng)增加模溫，增加保壓，增加注射速度來控制。
圖2-15 剪切應(yīng)力分布圖
如圖2-15所示，壁上沒有剪切應(yīng)力。
圖2-16 氣穴分布圖
如圖2-16所示，圖中洋紅色區(qū)域?yàn)闅庋▍^(qū)，該塑件氣穴較多，但是在分型面位置所出現(xiàn)的氣穴可以忽略，因?yàn)榉中兔嫣幣艢庑Ч^好，如圖上所示氣穴基本都分布在分型面處，因?yàn)檩^多氣穴，所以還要加強(qiáng)排氣系統(tǒng)來改善。具體排氣設(shè)置見論文第五章排氣系統(tǒng)小節(jié)。
2.6 本章小結(jié)
本章主要講述了鼻毛修剪器上下蓋的造型設(shè)計(jì)流程，通過塑件的材料要求特性來選擇合適的注塑材料，然后羅列了所選材料ABS的主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)。根據(jù)已有的塑件三維設(shè)計(jì)圖和ABS的材料特性在pro/e中進(jìn)行厚度檢測和拔模檢測。最后通過Moldflow軟件對鼻毛修剪器上下蓋進(jìn)行填充分析，了解塑件在不同工藝條件下的影響，進(jìn)一步完善塑件結(jié)構(gòu)，如檢測填充時(shí)間是否符合材料的工藝特性，是否產(chǎn)生熔接痕、氣穴，如果有不良影響出現(xiàn)，可以提前設(shè)計(jì)解決方案。
第3章 注塑模具設(shè)計(jì)
3.1 注塑設(shè)備的初選
3.1.1 型腔數(shù)目的確定及排布
型腔數(shù)目主要由以下四種方法確定：
（1) 根據(jù)注射機(jī)的額定注射量確定；
（2）根據(jù)注射機(jī)的最大鎖模力確定；
（3）根據(jù)根據(jù)塑件精度確定；
（4）根據(jù)經(jīng)濟(jì)型確定。
在這里因?yàn)樗x塑件為小家電零件，要求配合度較高，既塑件的精度要求較高，所以這里選用第三種方法來確定塑件模具的型腔數(shù)。
按塑件的精度要求確定型腔數(shù)：
生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出增加一個(gè)型腔，塑件的尺寸精度將降低4%。為了滿足塑件尺寸精度，需使：
N≦(25δ/L△S)-24 （3-1）
L——塑件基本尺寸，mm；
±δ——塑件的尺寸公差，mm，“±”為雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注；
±△S——單腔模注塑時(shí)塑件可能產(chǎn)生的尺寸誤差的百分比，ABS為±0.05%。
代入數(shù)值，在成型高精度制品時(shí)，型腔數(shù)不超過4腔，因?yàn)槎嘈颓浑y于使各型腔成型條件均勻一致[5]。所以，基于本可以塑件上下蓋為相互配合件，精度要求較高，所以放在同一模具中成型，以便成型條件一致，從而提高配合精度和減少外觀段差和間隙。
型腔數(shù)目定為一模兩腔（1+1模式），兩腔分別為上蓋和下蓋兩個(gè)不同塑件?？紤]到分模面和出模方向的方便，兩腔排布為并列分布。排布方式如圖3-1所示：
圖3-1 型腔位置的分布圖
3.1.2 注射機(jī)及注塑工藝的初選
塑件的質(zhì)量和體積可利用Pro/e軟件直接求得，如圖3-2所示：
圖3-2 在Pro/e中計(jì)算塑件質(zhì)量體積圖
得出 cm， cm ，ρ=1.05g/cm3，g，g。
模具所需塑料熔體的質(zhì)量：
m=nm上+nm下+m j （3-2）
m (v)——一副模具所需塑料熔體的質(zhì)量或容積，cm3 或 g ；
n——初步選定的型腔數(shù)量；
m上（）—— 單個(gè)上蓋的質(zhì)量或容積，cm3 或 g；
m下（）—— 單個(gè)下蓋的質(zhì)量或容積，cm3 或 g；
首先澆注系統(tǒng)凝料m j是個(gè)未知數(shù)，查有關(guān)資料m j一般按制件質(zhì)量的0.6倍來估算。（塑料件越小則比例可以取得越大）
數(shù)值帶入求得：
m=g （3-2）
根據(jù)公稱注射量選定XS-Z-30型注射機(jī)。
XS-Z-30型注射機(jī)主要工藝參數(shù)見表3-1[5]：
表3-1 XS-Z-30型注射機(jī)主要工藝參數(shù)
特性
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
結(jié)構(gòu)類型
臥式
模板行程(mm)
180
注射容量（cm）
30
最大模具厚度(mm)
180
螺桿(柱塞)直徑(mm)
Φ28
最小模具厚度(mm)
60
注射壓力(105Pa)
1190
模具定位孔直徑(mm)
Φ63.5
最大注射面積(cm2)
90
噴嘴球半徑(mm)
12
鎖模力(10KN)
25
噴嘴口直徑（mm）
Φ4
3.2 注塑模具總體方案設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-3所示：
（1）型腔分布：為防止縮水率等一些工藝參數(shù)影響上下蓋配合問題，所以選擇1+1形式，既上下蓋在同一個(gè)模具中成型；
（2）分模面選擇：考慮外表面的美觀和分模的難易程度，將主分模面放在最大投影面積處；
（3）澆口選擇和選擇模架：考慮外表面的美觀和塑件大小尺寸，澆口選擇潛伏式點(diǎn)澆口；
（4）流道選擇：U字型分流道和圓形截面設(shè)計(jì)；
圖3-3模具總裝圖
（5）選擇頂出方式：頂桿頂出；
（6）抽芯方式：斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)和斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，因?yàn)榇怂芗Y(jié)構(gòu)較復(fù)雜，內(nèi)部卡扣比較多，因此有較多抽芯機(jī)構(gòu)；
（7）模架選擇：兩板模；
（8）還有冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
圖3-4 注塑模具總體方案設(shè)計(jì)
（9）最后要進(jìn)行模具零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、加工設(shè)計(jì)等。其中使用了Moldflow對澆口進(jìn)行分析，在Pro/e中進(jìn)行開模仿真，Mastercam進(jìn)行模具型腔的數(shù)控編程，生成數(shù)控代碼。注塑模具總體方案設(shè)計(jì)大致如圖3-4所示。
3.3 注塑模具成型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1凹模的設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的零部件，按其結(jié)構(gòu)類型可分為整體式和組合式兩大類[7]。為了保證塑件外觀無拼接縫，不產(chǎn)生變形，所以采用整體式。
結(jié)構(gòu)形式如圖3-5所示：
圖3-5凹凸模設(shè)計(jì)圖
2凸模的設(shè)計(jì)
凸模是用于成型塑件內(nèi)表面的零部件，與凹模相似，凸模也可分為整體式和組合式。因?yàn)樗芗旧韮?nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，凹模設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜，凹模采用的是整體式設(shè)計(jì)，但是在內(nèi)部采用組合式局部拼接方式。據(jù)圖結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。
3.3.2分型面位置的確定
打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫做分型面。注塑模有一個(gè)分型面和多個(gè)分型面。分型面的位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。分型面的形狀有平面和曲面等。有時(shí)為了取出澆注系統(tǒng)凝料，如采用針點(diǎn)澆口時(shí)，需增設(shè)一個(gè)取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面；有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯，也需要另曾輔助分型面[5]。
根據(jù)分型面的選擇原則：
（1）便于塑件脫模；
（2）不影響塑件外觀；
（3）保證塑件精度；
（4）有利于排氣
（5）便于模具的加工。
參考以上要求，此模具的主分型面選在塑件最大輪廓的表面處，輔助分型面在側(cè)抽和斜頂處[8] [9]，如圖3-6，3-7所示。
圖3-6主分型面位置圖 圖3-7輔助分型面位置圖
3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.4.1主流道的設(shè)計(jì)
在臥式或立式注射機(jī)的模具中，主流道的軸線垂直與分型面，主流道的設(shè)計(jì)好壞與否直接影響熔融塑料進(jìn)入模具的速度和填充時(shí)間。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要為一下幾點(diǎn)：
1)為防止噴嘴與澆口套接觸有間隙而產(chǎn)生溢料，并且使主流道內(nèi)的凝料順利脫出，主流道的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：
①～，內(nèi)壁粗糙度一般為=0.63m。（：主流道脫模斜度，對流動(dòng)性較差的塑料可以取～）；
②SR1=SR2+(1～2)mm (SR1:襯套球半徑，SR2：噴嘴球半徑)；
③D=d+(0.5～1)mm (D:主流道小端直徑；d：噴嘴孔徑)
2）在保證塑料件良好的情況下，主流道長度盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型，通?！?0mm。
3）由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此常將主流道制成可拆卸的主流道襯套（澆口套），便于用優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理[10] [11]。
以下是本次設(shè)計(jì)的澆口套如3-8圖所示：
圖3-8 澆口套設(shè)計(jì)圖
3.4.2分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用:
多型腔的模具一定設(shè)置分流道，單腔模成型大型塑件，若使用多澆口進(jìn)料也需設(shè)置分流道。
1、分流道的長度和斷面尺寸
分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從輸送熔體時(shí)的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。
分流道的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率和分流道的長度等因素來確定。對于壁厚小于于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑。
D=0.2654 （3-1）
式中 W—流經(jīng)分流道的塑料量(g)
L—分流道長度(mm)
D—分流道直徑(mm)
對于粘度較大的塑料，按上式算出的D值乘以1 .20～ 1.25的系數(shù)。表3-2列出常用塑料注塑件分流道斷面尺寸推薦范圍[5]。
表3-2常用塑料注塑件分流道斷面尺寸
塑料名稱
分流道斷面直徑(mm)
塑料名稱
分流道斷面直徑(mm)
ABS，AS
聚乙烯
尼龍類
聚甲醛
丙烯酸
抗沖擊丙烯酸
醋酸纖維素
聚丙烯
異質(zhì)同晶體
4.8~9.5
1.6~9.5
1.6~9.5
3.5~10
8~10
8~12.5
5~10
5~10
8~10
聚苯乙烯
軟聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
熱塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
離子聚合物
聚苯硫醚
3.5~10
3.5~10
6.5~16
6.5~8.0
3.5~8.0
6.5~10
6.5~10
2.4~10
6.5~13
2、分流道的斷面形狀
常用的分流道斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U字形和六角形等[10]。
圖3-9分流道的斷面形狀和效率
如圖3-9所見，其中圓形截面的效率最高(即比表面最小)。由于正方形流道凝料脫模困難，實(shí)際使用側(cè)面具有斜長為～的梯形流道。六角形截面流道，由于其效率低(比表面大)，通常不采用。常采用梯形或U字形截面的分流道。
如圖3-10所示，本課題選用的是效率最高的圓形截面。采用平衡式布置，從主流道至各個(gè)型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都對應(yīng)相等，達(dá)到各個(gè)型腔的熱平衡和塑料流動(dòng)平衡。
圖3-10 分流道斷面形狀和流道軌跡圖
3.4.3 冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道和分流道末端用來貯存先鋒冷料，防止冷料流入型腔而影響制品品質(zhì)，保證注塑質(zhì)量，它一般設(shè)置在主流道的末端，分流道較長時(shí)，分流道的末端也應(yīng)設(shè)冷料穴。
一般情況下，主流道冷料穴的圓柱體直徑為6～12mm，其深度為6～10mm。對于分流道冷料穴長度為1～1.5倍的流道直徑。
冷料穴有四種：(1)與推桿匹配的冷料穴；(2)與拉料桿匹配的冷料穴；(3)底部無桿的冷料穴；(4)分流道冷料穴。
在此模具設(shè)計(jì)中采用了與推桿匹配的冷料穴和分流道冷料穴，因?yàn)闈部谛问綖闈摲近c(diǎn)澆口，在分模的時(shí)候流道凝料受動(dòng)模力較大，所以不選用拉料桿匹配的冷料穴。具體如圖3-11，3-12所示。
圖3-11與推桿匹配的冷料穴
圖3-12分流道冷料穴
3.4.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口主要作用有兩個(gè):一是塑料熔體流經(jīng)的通道;二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
澆口類型取決于制品外觀要求、尺寸和形狀、所用塑料種類等因素。常用澆口有以下幾種：1）直接澆口；2）點(diǎn)澆口；3）側(cè)澆口；4）潛伏式澆口；5）弧形澆口；6）扇形澆口；7）圓盤形澆口。本設(shè)計(jì)采用的是弧形澆口，弧形澆口具有①澆口和塑件自動(dòng)分離；②不會(huì)在塑件的外觀面產(chǎn)生澆口痕跡的優(yōu)點(diǎn)。如3-13所示：
圖3-13弧形澆口
參數(shù)設(shè)計(jì)：澆口入水端直徑d為Φ0.8～Φ1.2mm， 1.0～1.2mm。具體模具澆口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如圖3-14所示。
圖3-14弧形澆口尺寸
3.5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.5.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類
當(dāng)注射成形側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺等塑件時(shí)，模具上成形該處的零件就必須制成可側(cè)向移動(dòng)的零件，稱為活動(dòng)型芯，在塑件脫模前先將活動(dòng)型芯抽出，否則就無法脫模。帶動(dòng)活動(dòng)型芯作側(cè)向移動(dòng)(抽拔與復(fù)位)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱為側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)，簡稱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
根據(jù)動(dòng)力來源的不同，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動(dòng)、液壓(液動(dòng))或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類型。
1.機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)開模力作為動(dòng)力，通過有關(guān)傳動(dòng)零件(如斜導(dǎo)柱)使力作用于側(cè)向成形零件而將模具側(cè)分型或把活動(dòng)型芯從塑件中抽出，合模時(shí)又靠它使側(cè)向成形零件復(fù)位。
這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯不用手工操作，生產(chǎn)率高，在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)傳動(dòng)零件的不同，這類機(jī)構(gòu)可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等不同類型的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，其中斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)最為常用。
2.液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動(dòng)力進(jìn)行側(cè)分型與抽芯，同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使活動(dòng)型芯復(fù)位。液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)多用于抽拔力大、抽芯距比較長的場合,缺點(diǎn)是液壓或氣動(dòng)裝置成本較高。
3.手動(dòng)側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)
手動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)分型或把側(cè)向型芯從成形塑件中抽出。這一類機(jī)構(gòu)操作不方便、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，但模具的結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低，因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的場合[4]。
總結(jié)以上三種側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合鼻毛器上下蓋塑件本身結(jié)構(gòu)要求，選用成本相對較低，效率又高的機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。由于本課題塑件較復(fù)雜，需設(shè)置側(cè)抽位置較多，也需應(yīng)用到不同種側(cè)抽機(jī)構(gòu)，在此選用的是機(jī)動(dòng)側(cè)抽機(jī)構(gòu)中最常見的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
3.5.2 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)工作原理
斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模力傳遞給側(cè)型芯或側(cè)向成形塊，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成抽芯與分型動(dòng)作。這類側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作安全可靠、加工制造方便，是設(shè)計(jì)和制造注射模抽芯時(shí)最常用的機(jī)構(gòu)，但它的抽芯力和抽芯距受到模具結(jié)構(gòu)的限制，一般適用于抽芯力不大及抽芯距小于60-80 mm的場合。
圖3-15 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)注射模的工作過程如圖3-15所示。圖3-15中的塑件有一側(cè)通孔，開模時(shí)，動(dòng)模部分向后移動(dòng)，開模力通過斜導(dǎo)柱10驅(qū)動(dòng)側(cè)型芯滑塊11，迫使其在動(dòng)模板4的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng)，直至滑塊與塑件完全脫開，完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。這時(shí)塑件包在型芯12上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直到注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)復(fù)位，最后由楔緊塊鎖緊[4]。
3.5.3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)確定
1.抽芯距的計(jì)算
型芯從成形位置抽到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動(dòng)的距離稱為抽芯距，用S表示。一般抽芯距等于側(cè)孔或側(cè)凹深度S0加上2～3mm的余量[12]，即
S= S0+(2～3)mm （3-2）
式中 S——抽芯距;
S0——為取出塑件，型芯滑塊移動(dòng)的最小距離;
S1=1.5+2.5=4mm （3-3）
S2=2+2.5=4.5mm （3-4）
2.斜導(dǎo)柱的傾斜角
斜導(dǎo)柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角α，它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效率的重要參數(shù)。α的大小對斜導(dǎo)柱的有效工作長度、抽芯距、受力大小起著重要的影響。
由圖5-16可知
L=s/sinα （3-5）
H=scotα （3-6）
式中 L——斜導(dǎo)柱的工作長度;
s——抽芯距;
α——斜導(dǎo)柱的傾斜角;
H——與抽芯距、對應(yīng)的開模距。
圖3-16斜導(dǎo)柱參數(shù)關(guān)系圖
圖3-17所示是斜導(dǎo)柱抽芯時(shí)的受力圖，
可得出開模力
Fw= （3-7）
Fk=Ft tanα （3-8）
式中Fw——側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)柱所受的彎曲力；
——側(cè)抽芯時(shí)的脫模力；
Fk——側(cè)抽芯時(shí)所需的開模力。
圖3-17斜導(dǎo)柱受力分析圖
由以上四式可知，傾角α增大，開模行程及斜導(dǎo)柱有效工作長度減小，有利減小模具尺寸。但同時(shí)斜導(dǎo)柱所受彎曲里和開模阻力增大，斜導(dǎo)柱受力情況變差。因此，綜合考慮，生產(chǎn)中一般取～，不宜超過，本設(shè)計(jì)選取中間值。
3.抽芯力的計(jì)算
對于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下公式進(jìn)行估算：
(3-9)
式中 ——抽芯力，N;
c——側(cè)型芯成形部分的截面平均周長，m；
h——側(cè)型芯成形部分的高度，m；
P——塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力(包緊力)，值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成形工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件，p=C（0.8～1.2) x 107 Pa，模外冷卻的塑件，p=（2.4～3.9）x107 Pa；
—塑料在熱狀態(tài)時(shí)對鋼的摩擦系數(shù)，一般=0.15～0.2；
—側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角，(。)。
=2.484 KN
=0.9936KN
4.斜導(dǎo)柱的直徑
根據(jù)力學(xué)分析可以推導(dǎo)出斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算公式：
(3-10)
——斜導(dǎo)柱彎曲力臂
——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力
——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。
由于計(jì)算比較復(fù)雜，有時(shí)為了方便，也可以用查表方法確定斜導(dǎo)柱的直徑。先按抽芯力和斜導(dǎo)柱傾斜角在表3-3中查出最大彎曲力，然后根據(jù)和以及在表3-4中查出斜導(dǎo)柱直徑d。
表3-3最大彎曲力與抽芯力和斜導(dǎo)柱傾斜角[13]
根據(jù)上表，結(jié)合=2.484 KN、=0.9936KN、已知數(shù)據(jù)可查出、。
表3-4斜導(dǎo)柱傾角、高度、最大彎曲力、斜導(dǎo)柱直徑之間的關(guān)系[8]
根據(jù)表3-3,3-4，結(jié)合、、、已知數(shù)據(jù)可查出、。
5.斜導(dǎo)柱的長度
斜導(dǎo)柱總長計(jì)算公式為
（3-11）
——斜導(dǎo)柱總長度；
——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)柱工作部分直徑；
s—抽芯距。
將已知數(shù)據(jù)代入求得
圖3-18 斜導(dǎo)柱工作長度
取=9.14mm, 即=65.86+9.14=75mm。
取=6.6mm, 即=68.4+6.6=75mm。
3.5.4 斜滑桿導(dǎo)滑的斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
如圖3-19所示，為已用斜滑桿導(dǎo)滑的斜滑塊內(nèi)側(cè)分型和外側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)，斜滑桿頭部即成塊，動(dòng)模4和斜頂導(dǎo)向塊2、7上都開有斜孔，在推板1的作用下，斜頂2、6沿斜孔分別向內(nèi)和向外運(yùn)動(dòng)，使塑件一邊抽芯，一邊脫模。
斜滑桿導(dǎo)滑的斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)由于受斜滑桿剛度的限制，因此適用于抽芯力較小的場合。
圖3-19 斜滑桿導(dǎo)滑的內(nèi)側(cè)分型和外側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)
1—推板；2—斜頂導(dǎo)向塊一；3—斜頂一；4—?jiǎng)幽＃?
5—塑膠件；6—斜頂二；7—斜頂導(dǎo)向塊二
3.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
對脫模機(jī)構(gòu)的要求隨制品形狀、結(jié)構(gòu)的不同而變化。
1）塑件留在動(dòng)模
在模具的結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量保證塑件留在動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)注射機(jī)的推出機(jī)構(gòu)都設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。
2)塑件在脫模過程中不變形、不損壞
保證塑件在脫模過程中不變形、不損壞是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)該達(dá)到的基本要求，所以設(shè)計(jì)模具時(shí)要正確分析塑件對模具包緊力的大小和分布情況。
3)不損壞塑件的外觀質(zhì)量
對于外觀質(zhì)量要求較高的塑件，脫模的位置應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在塑件內(nèi)部，以免損傷塑件的外觀。由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件上強(qiáng)度、剛度最大的地方，如筋部、凸臺等處，推桿頭部的面積也盡可能大些，保證制品不損壞。
4)合模時(shí)應(yīng)使脫模機(jī)構(gòu)正確復(fù)位
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合模時(shí)脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)位，在斜導(dǎo)桿和斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯及其他特殊情況下，有時(shí)還應(yīng)考慮脫模機(jī)構(gòu)的先復(fù)位問題。
5)脫模機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠
脫模機(jī)構(gòu)在推出與復(fù)位過程中，要求其工作準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作靈活，制造容易，配換方便。
6)另外，要求脫模機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度和剛度[4]。
3.6.2 頂桿和復(fù)位桿的分布
頂桿脫模機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置頂桿的自由度較大，而且頂桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到頂桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，頂桿頂出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
頂桿的材料常用TBA, T10A等碳素工具鋼或65 Mn彈簧鋼等，前者的熱處理要求硬度為50～54 HRC，后者的熱處理要求硬度為46～50 HRC。自制的頂桿常采用前者，而市場上的頂桿標(biāo)準(zhǔn)件多為后者的形式。頂桿工作端配合部分的粗糙度值Ra一般取0.8μm[4]。
頂桿頂出塑件后，必須回到頂出前的初始位置，才能進(jìn)行下一循環(huán)工作。因此還必須設(shè)計(jì)復(fù)位桿來實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作,復(fù)位桿又稱回程桿。頂桿和復(fù)位分布如圖3-20所示。
圖3-20 脫模和復(fù)位機(jī)構(gòu)分布圖
1—?jiǎng)幽＃?—復(fù)位桿；3—斜頂：4—頂桿
3.6.3 脫模力的計(jì)算及推出零件尺寸確定
1)脫模力計(jì)算：
（3-12）
式中 K——無量綱系數(shù)，查《塑料成型加工與模具》表8－3得1.0035；
——矩形制件的平均壁厚1.5mm；
E——ABS的彈性模量1800～2900MPa，取2400MPa；
S——ABS平均成型收縮率0.4%～0.7%,取0.5%；
L——制件對型芯的包容深度15mm；
——模具型芯的脫模斜度1°；
——