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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目：基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923247 學(xué)生姓名： 袁蘊(yùn)芳 指導(dǎo)教師： 曹亞玲（職稱(chēng)：講 師 ） （職稱(chēng)： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于 Pro/E 的 接水盒注塑模具設(shè)計(jì)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(jì)（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(jì)（論文）不包含任何其他 個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 96 學(xué) 號(hào)： 0923247 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、題目基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 2、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，用模具生成制件所表現(xiàn)出來(lái) 的高精度、高一致性、高生產(chǎn)率和低能耗是其他加工制造方法所不 能比擬的。在江浙滬地區(qū)模具制造企業(yè)占有相當(dāng)大的比例，近年來(lái)， 中國(guó)模具工業(yè)將繼續(xù)朝著信息化、數(shù)字化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向 發(fā)展。Pro/E 作為 CAD/CAM 技術(shù)的主流軟件，其模具解決方案涉及 模具的設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)流程，從而在這些模具企業(yè)當(dāng)中獲得廣泛 的應(yīng)用。作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)所亟需的機(jī)械（模具）類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才，應(yīng)用型 本科高校畢業(yè)生掌握此類(lèi)的 CAD/CAM 軟件是相當(dāng)重要的一項(xiàng)技能。 本課題旨在通過(guò)對(duì)接水盒產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)生模具設(shè)計(jì) 和模具計(jì)算能力；通過(guò)對(duì)三維實(shí)體模型的模具設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握注塑 模設(shè)計(jì)方法，建立一套與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體模具，最終 使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析與解決設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)際問(wèn) 題，為今后工作打下一定的基礎(chǔ)。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) I 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當(dāng)前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 2、能綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)（如注塑模成型與模具設(shè)計(jì)）進(jìn) 行中等復(fù)雜程度模具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 3、 熟練掌握 CAD/CAM 軟件 Pro/E 的三維造型、模具設(shè)計(jì)的原理 和方法。在 Pro/E 的模具設(shè)計(jì)模塊中設(shè)計(jì)成型零件。 4、熟練掌握利用專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)整套標(biāo)準(zhǔn)模架的流程和方法。 5、根據(jù)三維模架生成接水盒塑件注塑模的二維工程圖。 6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見(jiàn)解，文字通順，條 清楚，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，格式符合要求。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 96 班 姓名 袁蘊(yùn)芳 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2011 年 11 月 12 日 至 2012 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) I 2011 年 11 月 12 日 摘 要 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精 密塑件。本次設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用到了所學(xué)的注射模設(shè)計(jì)以及相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)等方 面的知識(shí)。分析了一副注射模的一般設(shè)計(jì)過(guò)程，即注射成型的分析、注射機(jī)的 選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算、模具總 體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制等。設(shè) 計(jì)主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列布置和 流道布局，還有澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)過(guò)程主要利用了 Pro/E 進(jìn)行三維零件的繪制并根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算繪制出模具的型芯和型腔以及基本模 架等，然后用 Auto CAD 進(jìn)行二維裝配圖和零件圖的繪制，最后通過(guò)對(duì)整體結(jié) 構(gòu)的校核，提高了其穩(wěn)定性和可靠性。 關(guān)鍵詞：接水盒；注塑模；ABS 塑料 Abstract Injection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses the Pro/E 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability. Keywords:water receiver;injection mold; ABS plastic 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 .1 1.2 塑料模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .2 2 塑件分析 .3 2.1 材料的選擇 .3 2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析 .4 3 設(shè)備的選擇與校核 .6 3.1 塑件質(zhì)量的計(jì)算 .6 3.2 型腔數(shù)量的確定 .6 3.3 注射機(jī)參數(shù)的校核 .7 3.3.1 注射量校核 .7 3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 .7 3.4 開(kāi)模行程的校核 .8 3.5 脫模力 Q.8 4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .10 4.1 塑料制件在模具中的位置 .10 4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .11 4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) .11 4.2.2 主流道尺寸的確定 .12 4.2.3 澆口位置的選擇 .12 5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .13 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .13 5.1.1 型腔（或凹模）的設(shè)計(jì) .13 5.1.2 型芯（或凸模）的設(shè)計(jì) .13 5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 .14 5.2.1 型腔外形尺寸的確定 .14 5.2.2 型芯外形尺寸的確定 .15 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算 .17 5.2.4 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 .17 5.2.5 型腔底板厚度的計(jì)算 .17 5.2.6 中心距尺寸的計(jì)算 .18 6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .19 6.1 脫模力的計(jì)算 .19 6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .20 6.3 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位與導(dǎo)向 .22 6.4 模架的選取 .22 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) .24 7.1 抽芯距的確定 .24 7.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .24 7.2.1 斜導(dǎo)柱抽芯的工作原理及設(shè)計(jì)原則 .24 7.2.2 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇 .25 7.2.3 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算 .25 7.2.4 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算 .25 7.3 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) .25 7.3.1 側(cè)滑塊形狀設(shè)計(jì) .25 7.3.2 側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì) .26 7.3.3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) .26 7.3.4 楔緊塊的設(shè)計(jì) .27 8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .28 8.1 導(dǎo)柱 .28 8.2 導(dǎo)套 .28 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) .30 9.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 .30 9.2 冷卻回路的尺寸確定 .30 9.2.1 冷卻回路所需的總面積 .30 9.2.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度 .31 10 結(jié)論與展望 .32 10.1 結(jié)論 .32 10.2 不足之處及未來(lái)展望 .32 致 謝 .33 參考文獻(xiàn) .34 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 研究的內(nèi)容： （1）了解聚合物的物理性能、流動(dòng)特性，成型過(guò)程中的物理、化學(xué)變化及塑料 的組成分類(lèi)主性能。 （2）了解塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn)，正確分析成型工藝對(duì)模具的要求。 （3）能掌握各種成型設(shè)備對(duì)各類(lèi)模具的要求 （4）掌握各類(lèi)成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的模 具。 研究的意義： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，它被 稱(chēng)為工業(yè)產(chǎn)品之母，所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴(lài)模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張， 被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家譽(yù)為“磁力工業(yè)” 。模具設(shè)計(jì)是機(jī)械專(zhuān)業(yè)一個(gè)最重要的教學(xué)環(huán) 節(jié)，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過(guò)對(duì)模具設(shè) 計(jì)和制造過(guò)程有個(gè)基本了解，為以后的工作及學(xué)習(xí)深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。接 水盒是日常生活中常用的基本品，對(duì)它的注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，有一定的 現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是順應(yīng)當(dāng)前模具制造行業(yè)發(fā)展需要的，具有重大意義。 1.2 塑料模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀： 我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水 平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、 6.5kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；精 密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封 模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星 I.K 模具有限公司制造的多 腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生產(chǎn)的這類(lèi)齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng) 等要求都達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正 了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)齒形要求。還能生產(chǎn)厚度 僅為 0.08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門(mén)窗擠出模等等。注 塑模型腔制造精度可達(dá) 0.020.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具質(zhì)量、壽命 明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 1030 萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá) 501000 萬(wàn)次， 交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽 芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更 趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠(chǎng)等廠(chǎng)家成功地在 2934 英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠(chǎng)家還 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用 戶(hù)提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠(chǎng)采用率達(dá) 20%以上， 一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難 度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道 模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10%，與國(guó)外的 5080%相比，差距較 大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生 產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國(guó) EDS 的 UG、美國(guó) Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer 等等。這些系統(tǒng) 和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取 得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P20、3Cr2Mo 、PMS、SM 、SM 等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的 重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái) 越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在 30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá) 到 70%-80%相比，仍有很大差距。 國(guó)外塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀： 注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法，二十多年來(lái)，國(guó)外的注 塑模 CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70 年代已開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、 管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80 年代初，人們成功采用有限元法 分析三維型腔的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)， 在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。 近十多年來(lái)，注塑模 CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向 實(shí)用化階段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)、 提高和改善。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當(dāng)前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 2、能綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)（如注塑模成型與模具設(shè)計(jì)）進(jìn)行中等復(fù)雜 程度模具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 3、熟練掌握 CAD/CAM 軟件 Pro/E 的三維造型、模具設(shè)計(jì)的原理和方法。 在 Pro/E 的模具設(shè)計(jì)模塊中設(shè)計(jì)成型零件。 4、熟練掌握利用專(zhuān)家系統(tǒng) EMX 設(shè)計(jì)整套標(biāo)準(zhǔn)模架的流程和方法。 5、根據(jù)三維模架生成接水盒塑件注塑模的二維工程圖。 6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見(jiàn)解，文字通順，條理清楚，數(shù) 據(jù)準(zhǔn)確，格式符合要求。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 3 2 塑件分析 2.1 材料的選擇 該塑件為接水盒,沒(méi)有太高的配合精度，所以從塑件使用性能上分析，其必 須具備有一定的綜合機(jī)械性能,包括一定的彈性和耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性 和電氣性能。而符合以上性能的塑料材料很多，從材料的來(lái)源以及材料的成本 和調(diào)配顏色來(lái)看，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）比較適合。ABS 是目 前世界上應(yīng)用最廣泛的材料，它來(lái)源廣，成本底，符合該塑件成型的特性。因 此制作該塑件選用 ABS 塑料。 表2-1 ABS的主要技術(shù)指標(biāo) 密度 比容 吸水率 收縮率 熱變形 溫度 1.021.16 0.80.98 0.2%0.4% 130160 0.3%0.8% 83103 抗拉強(qiáng)度 拉伸彈性 模量 彎曲強(qiáng)度 沖擊強(qiáng)度 比體積 50Mpa 1.8X107 80Mpa 11HB 9.7HB 0.860.96 表2-2 ABS的注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類(lèi)型 螺桿轉(zhuǎn)數(shù) 噴嘴形式 噴嘴溫度 螺桿式 5070 直通式 180190 料筒的溫度 模具溫度 注射壓力 保壓力 190-200 200-220 170-190 5070 60 90Mpa 30-60Mpa 注射時(shí)間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 成型周期 3-5S 1530S 1030S 3070S 預(yù)熱溫度 預(yù)熱時(shí)間 計(jì)算收縮率 8085 23h 0.3 0.8% ABS 無(wú)毒無(wú)味，呈微黃色，成型塑料件有較好光澤。密度為 1.05- 1.18g/m。ABS 的抗沖擊強(qiáng)度極好，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械 強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。 但其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70左右，熱變形溫度約為 90左右。 耐氣候差，在紫外線(xiàn)作用下易變硬發(fā)脆。其成型特點(diǎn)：ABS 在升溫時(shí)黏度增高， 所以成型壓力較高，導(dǎo)致塑料上的脫模斜度稍大。流動(dòng)性中等，溢邊料 0.04mm 左右。易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在 正常的成型條件下，壁厚，溶料溫度及收縮率影響極小 19。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 ABS 成型收縮率，拉伸模量，泊松比與剛的摩擦因素見(jiàn)下頁(yè)表 2-3 表2-3 ABS成型收縮率，拉伸模量，泊松比與鋼的摩擦因素 塑料名稱(chēng) 成型收縮率/% 拉伸模量E/103Mpa 泊松比U 與鋼的摩擦系數(shù)f PE 1.5-3.5 0.212-0.98 0.49 0.23-0.5 PP 1.0-2.5 1.6-6.2 0.43 0.49-0.51 PS 0.6-0.8 1.4-8.9 0.38 0.45-0.75 ABS 0.3-0.8 1.91-1.98 0.38 0.20-0.25 2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析 圖 2-1 塑件三維圖 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 5 圖 2-2 塑件二維圖 1、脫模斜度 脫模斜度取決于塑件形狀，壁厚及塑料的性能和收縮率。本塑件型腔深度 一般 ，但由于考慮到塑件配合精度不高，所以塑件兩側(cè)要有角度，所以采用使 塑件強(qiáng)行脫模的方式，而且往外偏有個(gè)小角度。該塑件脫模斜度取 1。 表 2-4 塑料制品的脫模斜度 脫模斜度 塑料制品材料 塑件外表面 塑件內(nèi)表面 ABS 塑料 40120 351 2、 壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。應(yīng) 該考慮盡量采用均勻壁厚，所以該塑件壁厚取為 2.5mm，符合推薦壁厚，且可 保證塑件的剛度、強(qiáng)度，可防止塑件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力以及氣泡、縮孔等各種質(zhì)量缺 陷。 表2-5 塑件壁厚選擇 塑料種類(lèi) 制件最小壁厚mm 一般產(chǎn)品壁厚mm 大型產(chǎn)品壁厚mm 塑料ABS 0.75 1.75-2.6 33.5 3、 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 當(dāng)塑件有側(cè)抽芯時(shí)，應(yīng)盡可能放在動(dòng)?；蛳履?，避免定?；蛏夏?cè)抽芯。 該塑件外部有側(cè)孔，內(nèi)部還有凸臺(tái)，因該塑件材料為 ABS，且該孔是通孔，故 必須采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)由滑塊和斜導(dǎo)柱等機(jī)構(gòu)組成，采用滑塊整面 抽芯。 3 設(shè)備的選擇與校核 為保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮注射設(shè)備的能力,應(yīng)根據(jù)注射模一次成型的塑料 體積和質(zhì)量來(lái)初步確定注射機(jī)的類(lèi)型。根據(jù)理論和在實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)得出塑 件和澆注道之間材料的總和應(yīng)該在注射機(jī)理論注射量的 50%80%之間。 （初步 估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 25g）初步選定注射機(jī)為 XS-ZY-25017。 3.1 塑件質(zhì)量的計(jì)算 根據(jù)三維軟件 Pro/E 模型分析得體積：V=180cm 因?yàn)?ABS 的平均密度為：=1.14g/cm 所以，M=175g。 圖 3-1 Pro/E 中零件的質(zhì)量屬性 3.2 型腔數(shù)量的確定 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)的最大注射量來(lái)確定 型腔數(shù)量 ；n 1/mn)-(K20 （3.1） 式中 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8；K M0 注射機(jī)允許的最大注射量（g 或 cm） ； 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 7 m 澆注系統(tǒng)凝量（g 或 cm） ；2 m 單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積(g 或 cm)。1 由此可求出： 175/=2)-0(.8n 故取 n=1 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 3.3 注射機(jī)參數(shù)的校核 3.3.1 注射量校核 模具型腔是否能充滿(mǎn)與注射機(jī)允許的最大的注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)， 應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的 80%，由此有： 021%8mn+ （3.2） 1175+250.8250 即 200200 (符合要求) 3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 1、投影面積校核 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。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)允許使用的 最大成型面積，則成型過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)注射模時(shí)必 須滿(mǎn)足下面關(guān)系 17： A=nA +A 12 （3.3） 式中 A 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，該塑件為 37700mm ；1 2 A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積,約為 A 的 0.20.5 倍，該 2 1 設(shè)計(jì)取 0.4； 總的投影面積計(jì)算為： A=nA +A =137700+0.437700=52780 mm12 2 2、鎖模力的校核 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 F F =AP （3.4）m型 型 式中 Fm注射機(jī)的額定鎖模力為 1250KN； P 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（Mpa）,通常為 2040 Mpa，此型 設(shè)計(jì)中取 35 Mpa； 所以 F =5278035=184.73KN，則 F F （符合要求） 型 m型 故該注射機(jī)符合要求。其技術(shù)參數(shù)如下 17： 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 9 表 3-1 XS-ZY-250 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 單位 XS-ZY-250 額定注射量 cm 250 螺桿直徑 mm 45 注射壓力 MPa 160 注射速率 g/s 110 塑化能力 g/s 18.9 鎖模力 kN 1250 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 10200 移模行程 mm 360 模具最大厚度 mm 550 模具最小厚度 mm 150 噴嘴口直徑 mm 3 定位孔直徑 mm 160 噴嘴球半徑 mm SR15 3.4 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模取出塑件所需開(kāi)模距離必須小于注塑機(jī)最大開(kāi)模行程。對(duì)于 XS-ZY-250 注 塑機(jī)，其最大開(kāi)模行程有注塑機(jī)曲軸機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無(wú)關(guān)。 雙分型面注射模，其開(kāi)模行程按下式校核： SH +H + a +（510）mm 12 （3.5） 式中 S 注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程（ mm） ； H1塑件脫出距離（也可作為凸模高度） （mm ） ； H2塑件高度（mm） ； a 中間板與定模的分開(kāi)距離（mm） ； 已知 H1=120mm H2=97mm a=115 mm 所以 H1+H2+ a +（510）=120+97+115+（510）=337342（mm） 又由于 XS-ZY-250 臥式注塑機(jī)的移模行程為 360mm，即 342 mm360mm 所以開(kāi)模行程也符合要求。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3.5 脫模力Q )sin-co(fLhpQ= （3.6） 式中 L型芯或凸模被包緊部分的周長(zhǎng)（cm） ； h被包緊部分的深度（mm） ； p由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積的正壓力，一般取 7.81.8Mpa； f摩察系數(shù)，一般取 0.10.2； 脫模斜度（） 。 而對(duì)于不通孔的殼型塑件脫模時(shí)，需克服大氣壓力造成的阻力（Q ）,H 即 =1FH F 為垂直于推出型芯方向的投影面積（cm ） 。2 并設(shè)大氣壓力為 0.09 Mpa，則 =FHQ 所以，當(dāng)不塑件對(duì)型芯的粘附力時(shí)，其總的脫模力（Q ）為總 Q = Q+ Q 總 H （3.7） 計(jì)算時(shí)，為使脫模力（Q ）大于諸因素造成的阻力，須修正以確定脫模力?？?由零件圖得 L=136cm，h=97mm，p=7.8 Mpa ，f=1.5， =1 。 所以 Q =136977.8（0.15cos1 - sin1 ）+0.09 13636.57N總 推桿推頂接觸總面積 a=10 =1950(mm )2102 則接觸壓力校核為： = = Mpa6.99 Mpa =14 Mpa a Q總 19507.36 ps 由此，該模具推桿的推頂總面積是可行的。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 11 4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 塑料制件在模具中的位置 1、型腔排列方法 型腔的排列應(yīng)遵循以下原則 13： 當(dāng)采用一模多腔時(shí)，型腔在模板上通常采用圓形排列，H 形排列，直線(xiàn)排列以及復(fù)合 排列等。 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下要點(diǎn) 19： 盡量采用平衡式排列，以構(gòu)成平衡澆注系統(tǒng)，保證塑件質(zhì)量均一和穩(wěn)定。 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 盡可能使型腔排列得緊湊些，以便減小模具的外形尺寸。 型腔的圓形排列所占模板的尺寸大，雖然有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工困難， 除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線(xiàn)排列和 H 形排列。 由以上計(jì)算得出，型腔數(shù)為 1，即一模一件。又此塑件結(jié)構(gòu)比較對(duì)稱(chēng)，故塑件在模具 型腔中間位置布局。 圖 4-1 型腔布置圖 2、分型面的設(shè)計(jì) 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的部分，這些可以分離部分的接觸表面分開(kāi) 時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱(chēng)為模具 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 的分型面。 根據(jù)塑件的形狀和尺寸，由于此塑件為外觀件，選用單一平直分型面。 本模具采用平直分型面有以下優(yōu)點(diǎn)和符合設(shè)計(jì)基本原則 19： （1）分型面在塑件外形最大輪廓處； （2）便于塑件順利脫模； （3）保證塑件的精度要求； （4）滿(mǎn)足塑件的外觀要求； （5）便于模具加工制造； （6）減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象； （7）有利于排氣； （8）保證抽心機(jī)構(gòu)順利抽芯； （9）保證斜銷(xiāo)機(jī)構(gòu)順利退出。 4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等有很大影響， 而且還對(duì)塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等有關(guān)系，因此這是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。它的作用是將來(lái)自注射 機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出，將 注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 13： （1）流道應(yīng)盡量減小彎折，表面粗糙度為 Ra1.6 到 Ra0.8m； （2）應(yīng)按型腔布局設(shè)計(jì)，盡量與模具中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)； （3）應(yīng)避免在模具的單面開(kāi)設(shè)澆口，否則會(huì)造成注射時(shí)受力不均； （4）設(shè)計(jì)主流道，避免熔融塑料沖擊小直徑型芯及鑲件而產(chǎn)生彎曲或折斷； （5）在滿(mǎn)足塑料成型和排氣良好前提下，選取短的流程，可縮短填充時(shí)間； （6）能順利地引導(dǎo)熔融塑料填充各個(gè)部位； （7）生產(chǎn)成批塑件，在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，縮短冷卻時(shí)間及成型周期。 4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道(俗稱(chēng)澆口套) 是塑料熔體的流動(dòng)信道，在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面， 由于本塑件在內(nèi)部開(kāi)了一個(gè)比較大的槽，可讓主流道設(shè)于該處。 主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 19： （1）澆口套內(nèi)孔呈圓錐形，錐度 2到 6。錐度過(guò)大會(huì)造成壓力減弱，流速減慢， 塑料形成渦流，熔體前進(jìn)易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過(guò)小，使流速增大，熱量損耗大， 表面粘度上升，造成注射困難。 （2）澆口套進(jìn)口的直徑 d 應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑 d1 大 1 到 2mm。 （3）澆口套內(nèi)孔出料口處應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角 r，一般為 0.5 到 3mm。 （4）澆口套與注射機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須溫和。設(shè)模具澆口套球面半徑為 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 13 R，注射機(jī)球面半徑為 r，其關(guān)系式如下：R=r+（0.51）mm 澆口套球面半徑比注射機(jī) 噴嘴球面半徑大，接觸式圓弧度吻合的好。 （5）澆口套長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。 （6）澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為 Ra1.6 到 Ra0.8m，料流順利，易脫模。 （7）澆口套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會(huì)造 成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。 （8）澆口套熱量最集中，為保證注射順利和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。 4.2.2 主流道尺寸的確定 為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角取 2，選用材料為 T10A，熱處理要求淬 火 5357HRC 。其主要尺寸可由以下計(jì)算獲得： 主流道小端直徑 d=D+(0.51)=3+1mm=3.5mm ； （4.1） 主流道球面半徑 SR=R +(12)=15+1mm=16mm； 1 （4.2） 球面配合高度 h35mm，取 h3mm； 主流道錐角 26，取 2； 根據(jù)本塑件實(shí)際情況確定澆口套的形狀和尺寸如下： 圖 4-2 澆口套圖 4.2.3 澆口位置的選擇 澆口形式很多，無(wú)論采用什么形式，開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及成型質(zhì)量都有很大 影響，澆口位置選擇不當(dāng)使塑件產(chǎn)生變形、熔融接痕、凹陷、裂紋等。澆口位置影響模 具結(jié)構(gòu)。合理選擇澆口開(kāi)設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 在選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量要求與成型工藝條件等綜合進(jìn)行考 慮，一般應(yīng)遵循以下原則： （1）盡量縮短熔體的流動(dòng)距離； （2）避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件缺陷； （3）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處； （4）減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度。 5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì)，包括型腔、型芯、鑲塊和 成型桿等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié) 構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、 熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn) 行強(qiáng)度和剛度校核。 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從材料來(lái)講，成型零件一般由優(yōu)質(zhì)鋼材制作。成型零件與塑料直接接觸，承受料流 的高速?zèng)_刷、脫模時(shí)塑件給予摩擦力、高壓高溫塑料熔體擠壓力，因此要求其有足夠的 強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性。當(dāng)成型有腐蝕性氣體產(chǎn)生的塑料時(shí)，模具材料還需具備良 好的耐腐蝕性或表面鍍硬鉻。成型零件一般都應(yīng)進(jìn)行熱處理或預(yù)硬化處理，要求熱處理 變形量小，硬度達(dá) 30HRC 以上，為減小流阻力，一般粗糙度 Ra 值取 0.4 m 以下。 模具的材料選擇預(yù)硬化型塑料模具鋼中的 3Cr2Mo（GB/T 1299-2000） 。3Cr2Mo 是廣 泛應(yīng)用的預(yù)硬型塑料模具鋼，綜合力學(xué)性能好，淬透型高，可以使較大截面的鋼材獲得 較均勻的硬度，并具有很好的拋光性能，表面粗糙度低。用該鋼制造模具時(shí)，一般先進(jìn) 行調(diào)質(zhì)處理，硬度為 2835HRC（即預(yù)硬化） ，再經(jīng)冷加工制造成模具后，可直接使用。 這樣既保證模具的性能，又避免熱處理引起模具的變形。因此，該鋼種宜于制造尺寸較 大或形狀復(fù)雜、對(duì)尺寸精度與表面粗糙度要求較高的塑料模具和低熔點(diǎn)合金。 5.1.1 型腔（或凹模）的設(shè)計(jì) 該塑件為一般精度，故其精度等級(jí)為 MT5 級(jí)。另外，根據(jù)參考資料一般模具的表面 粗糙度 Ra 值一般為 1.60.2m。在模具使用中，由于型腔磨損會(huì)使表面粗糙度值不斷加 大。除塑件表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。所該接水盒 的外邊面粗糙度為 Ra1.6 m，內(nèi)表面為 3.26.3 m 5。 型腔是成型塑件外表面的凹狀零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合 式兩類(lèi)。該塑件較為復(fù)雜，通過(guò)比較，采用組合式的凹模結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以使凹模邊緣的 材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模選用一樣的材料不經(jīng)濟(jì)，由于凹模的組 合結(jié)構(gòu)可以利用間隙利于排氣，減少凹模熱變形。采用組合式，還可以方便凹模的維修， 避免整體的凹模報(bào)廢。綜上，所以采用組合嵌入式凹模。 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 15 5.1.2 型芯（或凸模）的設(shè)計(jì) 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。型芯按其結(jié)構(gòu)也可分為整體式和組合式，整體式其 結(jié)構(gòu)牢固，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線(xiàn)痕跡，但不便加工，且消耗的模具鋼多，且熱處理不 方便，常用于形狀簡(jiǎn)單的中小型模具或工藝試驗(yàn)?zāi)＞?。組合式凸模是由兩個(gè)或兩個(gè)以上 的零件組合而成的凸模。應(yīng)用于凸模形狀復(fù)雜時(shí)，設(shè)計(jì)成通孔臺(tái)肩式，凸模帶有臺(tái)肩， 從下面嵌入模板，再用墊板螺釘緊固，是最常用的方法。在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須注意結(jié)構(gòu) 合理，保證型芯和鑲塊的強(qiáng)度，防止熱處理時(shí)變形，避免尖叫鑲拼。分析該塑件，結(jié)構(gòu) 稍復(fù)雜，且位置關(guān)系有一定的要求，為了保證位置關(guān)系以及尺寸，將型芯設(shè)計(jì)為組合式 19。 5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑 向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之間的位置尺寸，孔間距離尺寸，孔 與凸臺(tái)至某成型表面的距離尺寸，螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。由于考慮到 影響因素多，所以我們一般按照平均收縮率、平均磨損量和模具平均制造公差為基準(zhǔn)的 計(jì)算方法。 （1）計(jì)算模具成型零件最基本的公為： L L （1S） ms （5.1） 式中 Lm模具成型零件在常溫下的實(shí)際尺寸； Ls塑件在常溫下的實(shí)際尺寸； S 塑料的計(jì)算收縮率。 （2）塑料的平均收縮率計(jì)算公式為： %102 minax_+=S （5.2） 式中 塑料的平均收縮率； _S 塑料的最大收縮率；max 塑料的最小收縮率。in 由材料的性質(zhì)可知：ABS 的收縮率為 0.3%0.8%，即平均收縮率為 0.0055。 5.2.1 型腔外形尺寸的確定 塑件外形最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，與之相對(duì)應(yīng)的模具型腔最小尺寸為基 本尺寸，偏差為正值。塑件內(nèi)形最小值為基本偏差為正值，與之相對(duì)應(yīng)的模具型芯最大 尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ(chēng)分布。 型腔徑向尺寸計(jì)算公式為： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 zz smLSL+=00 -)1()( （5.3） 式中 Lm模具型腔的徑向公稱(chēng)尺寸， mm； 塑料的平均收縮率， %；S Ls塑件外形的徑向公稱(chēng)尺寸，mm； 模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的 1/3，mm；z 塑件外形徑向尺寸的公差， mm。 修正系數(shù)， =0.50.75，這里取 =0.75。 圖 5-1 凹模實(shí)體圖 型腔 290mm 端工作尺寸計(jì)算： 查表得 =2.5，則 =2.5/3=0.83zzzsmLSL+=00-)1()( = 83.527.95. = mm830729 型腔 130mm 端工作尺寸計(jì)算： 查表得 =1.28，則 =1.28/3=0.43zzzsmLSL+00 -)1()( = 43.028175.35. = 40729 5.2.2 型芯外形尺寸的確定 型腔徑向尺寸計(jì)算公式為： 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 17 0-0- zz )1()( smlSl+= （5.4） 式中 模具型芯徑向基本尺寸；ml 塑件內(nèi)表面的徑向尺寸；s 塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差； 模具制造公差。z 圖 5-2 凸模實(shí)體圖 型芯 206mm 端工作尺寸計(jì)算： 查表得 =1.92，則 =1.92/3=0.64z0-0- zz )1()(smlSl+= 0-265. .64192.7 mm064.-932 型芯 75mm 端工作尺寸計(jì)算： 查表得 =0.86，則 =0.86/3=0.29z0-0- zz )1()(smlSl+= 0-75. .2986. mm029.-764 型芯 285mm 端工作尺寸計(jì)算： 查表得 =2.5，則 =2.5/3=0.83z0-0- zz )1()(smlSl+= 0-285. .83.7 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 mm083.-6924= 型芯 125mm 端工作尺寸計(jì)算： 查表得 =1.28，則 =1.28/3=0.43z0-0- zz )1()(smlSl+ 0-25. .4318.7=0-72.43= 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算 （1）型腔深度計(jì)算公式為： z00-)1()( +=smHSHz （5.5） 式中 模具型腔深度基本尺寸， mm；mH 塑件凸起部分高度基本尺寸，mm；s 修正系數(shù)，取 1/31/2。 代入數(shù)據(jù)得： 0.21 64+=0 .5-42)0.1()(zm mm 9 （2）型芯高度計(jì)算公式為： 00-)1()( zzsmhSh+= （5.6） 式中 hm模具型芯高度基本尺寸， mm； hs塑件孔或凹槽深度尺寸，mm。 代入數(shù)據(jù)得： 00 -5.39)0.1()( .21 64+ =zmh 2.-39 5.2.4 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度條件型腔側(cè)壁的計(jì)算公式為： 21H lps （5.7） 式中 S矩形型腔側(cè)壁厚度， mm； P模腔最大內(nèi)熔體壓力（Mpa） ；可取注射成形壓力的 25%50%， P 取 30Mpa； H1承受熔體壓力的側(cè)高度，H 1 取 30mm； l型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊長(zhǎng)，mm； H型腔側(cè)壁總高度，mm。 模具材料許用應(yīng)力（Mpa） ； 當(dāng) p = 50Mpa、H1/H=4/5、 =0.05mm、 =160Mpa 時(shí)，側(cè)壁長(zhǎng)邊 l 的剛度計(jì)算與 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 19 強(qiáng)度計(jì)算的分界尺寸為 370mm。即當(dāng) l370mm 時(shí)按剛度條件計(jì)算側(cè)壁厚度，反之按強(qiáng)度 條件計(jì)算側(cè)壁厚度。 所以該塑件型腔側(cè)壁厚度為： = 33mm21Hlps1605293 2 考慮增強(qiáng)安全因素，則可設(shè)計(jì)型腔側(cè)壁厚度為 35 mm。 5.2.5 型腔底板厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度條件型腔底板厚度的計(jì)算公式為： 43 2BpbLh （5.8） 式中 h矩形底板（支撐板）的厚度，mm； L雙支腳間距，mm； p模腔那最大熔體壓力（Mpa） ；可取注射成形壓力的 2550； p 取 30Mpa； b型腔側(cè)壁短邊長(zhǎng)，b 取 247.5mm； 模具強(qiáng)度計(jì)算得許用應(yīng)力（Mpa） ；一般中碳鋼300Mpa。 所以該塑件型腔底板厚度為： = 32mm43 2BpbLh16024932 考慮增強(qiáng)安全因素，則可設(shè)計(jì)型腔底板厚度為 35 mm。 5.2.6 中心距尺寸的計(jì)算 塑件上凸臺(tái)之間、凹槽之間或凸臺(tái)與凹槽之間中心線(xiàn)的距離稱(chēng)為中心距。由于中心 距的公差都是雙向等值公差，同時(shí)磨損的結(jié)果不會(huì)使中心距尺寸發(fā)生變化，在計(jì)算時(shí)不 必考慮磨損量。因此塑件上的中心距基本尺寸 和模具上的中心距的基本尺寸 均為平sCmC 均尺寸。于是標(biāo)注制造公差后的計(jì)算公式為： 2/)1(2/)( zszmS+= （5.9） 式中 模具中心距基本尺寸；mC 塑件中心距基本尺寸。s 代入數(shù)據(jù)得： mm2/160)5.(2/)( .8+=zm 054.16= 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在從模具上取下以前,還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過(guò)程,使塑件從成型零 件上脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)。它包括以下幾個(gè)部分，脫模力的計(jì)算、推出機(jī)構(gòu)、復(fù)位 機(jī)構(gòu)等的機(jī)構(gòu)形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機(jī)構(gòu)所需的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)性校核。 推出機(jī)構(gòu)按動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出和液壓推出三類(lèi)。在設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng) 遵守以下幾個(gè)原則：推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)；保證塑件不因推出而變形損壞； 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠；良好的塑件外殼；合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位。 6.1 脫模力的計(jì)算 塑件注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力， 塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。對(duì)于底部無(wú)孔的筒、殼 類(lèi)塑件，脫模推出時(shí)還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計(jì)脫模斜度。塑 件在剛開(kāi)始脫模時(shí)，所需的脫模力最大，其后推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移 動(dòng)的摩擦力。一般而論，塑料制件剛開(kāi)始脫模時(shí)，所需克服的阻力最大，所以選擇此時(shí) 作為臨界條件。塑件脫模的型芯受力分析如圖： 圖 6-1 脫模力示意圖 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 21 根據(jù)力平衡原理，列出平衡式： 0=xF 即： )sinco1/()sinco( ffFbt +=- （6.1） 因?qū)嶋H上摩擦系數(shù) f 較小，sin 更小，cos 也小于 1，故忽略 fcossin，式 （6.1）簡(jiǎn)化為 )sinco(-btF= （6.2） 式中 塑件對(duì)型芯的包緊力；bF f脫模時(shí)型芯所受的摩擦阻力； 脫模力； t 型芯的脫模斜度。 又 bF= 而包緊力為包容型芯的面積于單位上包緊力之積，即： ApFb= 由此可得： )sinco(-ApFt= （6.3） 式中 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.10.3； 塑件包容型芯的面積；A 塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下模外冷卻的塑件 p p 取 2.43.9107Pa，模內(nèi)冷卻的塑件約取 0.81.2107Pa。 代入數(shù)據(jù)得： =97N)sinco(1016876- 。 1-.2=tF 6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)一般包括推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、活動(dòng)鑲塊及凹 模推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等?？紤]到本塑件的形狀一般，而且深度的拉開(kāi)幅度很 大，而推管推出機(jī)構(gòu)通常使用于有孔的圓形套類(lèi)塑件，推件板推出機(jī)構(gòu)易使塑件產(chǎn)生變 形且易產(chǎn)生毛刺?？紤]本塑件的具體形狀，在塑件的四個(gè)內(nèi)角有圓形套，其它部位比較， 再有本設(shè)計(jì)采用的是圓柱形推桿形式 19。 1、推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出是一種最簡(jiǎn)單常用的推出形式。推出組件制造簡(jiǎn)便，更換容易，滑動(dòng)阻力 小，圓形,因圓形制造加工和修配方便，頂出效果好，在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛但圓形頂出 面積相對(duì)較小，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，頂穿產(chǎn)品，頂變形等不良。在脫模斜度小，阻力大等 管形，箱形產(chǎn)品中盡量避免使用。當(dāng)頂桿較細(xì)長(zhǎng)時(shí)，一般設(shè)置成臺(tái)階形的有托頂針，以 加強(qiáng)剛度，避免彎曲和折斷。 根據(jù)塑件分析和推桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn),選擇圓形推桿推出機(jī)構(gòu)，具體分布如下圖： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 6-2 推桿分布圖 技術(shù)要求:材料 T10 碳素工具鋼；熱處理要求 HRC50；工作配合部分表面粗糙度 Ra0.8m。 推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 13： （1）推桿的推出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方； （2）推桿不宜設(shè)在塑件最薄處，以免塑件變形或損壞； （3）推桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或比型腔的平面高出 0.05 到 0.10mm，否則會(huì)影 響塑件外觀和使用； （4）為了保證塑件質(zhì)量，應(yīng)多設(shè)推桿。 （5）按照塑件的形狀，推桿的端面形狀除了最常用的圓形外。 2、推桿設(shè)計(jì) 推桿選用直桿式圓柱形，圖示如下： 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 23 圖 6-3 推桿 配合精度：與推桿孔的配合段可用 H8/h8 配合，配合表面粗糙度 Ra 為 0.8um。 推桿的材料為 T8A 或 45 鋼，由于該塑件不是均勻分布，導(dǎo)致重心不在其中心，所以 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)靠近帶孔側(cè)壁側(cè)的推桿直徑為 3mm。 圖 6-4 Pro/E 中塑件重心的分析 為了保持推桿在工作時(shí)具有一定的穩(wěn)定性，對(duì)它進(jìn)行校核。 推桿直徑計(jì)算公式： 4 1)/(2nEFLKd= （6.3） 2mm3.)0.18/97206(5.1415= 式中 d為推桿的最小直徑，mm； K為安全系數(shù)，可取 K=1.5； L為推桿長(zhǎng)度，mm； F為脫模力， N； n為推桿數(shù)目； E為剛材的彈性模量，Mpa。 推桿強(qiáng)度校核公式： /42=dnF （6.4） 214.38/974= 2-3,否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。 （5）滑塊完成抽芯運(yùn)動(dòng)后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊 全長(zhǎng)的 2/3，否則，滑塊在開(kāi)始復(fù)位時(shí)容易傾斜而損壞模具。 （6）防止滑塊設(shè)在定模上，為保證塑料制品留在定模上，開(kāi)模前必須先抽出側(cè)向型 芯，最好采取定向定距拉緊裝置。 7.2.2 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇 在斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中，斜導(dǎo)柱與開(kāi)合模方向的夾角稱(chēng)為斜導(dǎo)柱的傾斜角 ，它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中工作效果的重要參數(shù)， 的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、 抽芯距、受力狀況等起著直接的重要影響。 在確定斜導(dǎo)柱傾斜角時(shí)，通常抽芯距長(zhǎng)時(shí) 可取大些，抽芯距短時(shí)， 可適當(dāng)取小些； 抽芯力大時(shí) 可取小些，抽芯力小時(shí) 可取大些。從斜導(dǎo)柱的受力情況考慮，希望 值 取小些；從減小斜銷(xiāo)長(zhǎng)度考慮，又希望 值取大一些。因此，斜導(dǎo)柱傾斜角 值得確定 應(yīng)綜合考慮。在這我們?nèi)?=1517。 7.2.3 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算 1、斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度 斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度 L 的計(jì)算公式為： sin/L= （7.2） 由以上計(jì)算可知 s=5mm， =20代入公式得： =19.3mm=5sin/1 2、斜導(dǎo)柱直徑的選擇 查表，由最大彎曲力 Fw 和脫模力 Ft 與斜導(dǎo)柱直徑的關(guān)系可知斜導(dǎo)柱直徑為 d=10mm。 7.2.4 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)計(jì)算公式為 19： 54321LLz += mm )105(tantansin2cosh2 +dd （7.3） 查表計(jì)算得，h=60mm,d2=13mm,d=10mm,s=5mm，=15 ，代入公式求得： Lz=9095mm ，取 Lz=95mm。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 7.3 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 7.3.1 側(cè)滑塊形狀設(shè)計(jì) 側(cè)滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零部件，一般情況下，它與側(cè)型 芯組合成側(cè)滑塊，稱(chēng)為組合式。在側(cè)型芯簡(jiǎn)單且容易加工的情況下，也有將側(cè)滑塊和側(cè) 型芯制成一體的，稱(chēng)為整體式。在側(cè)向分型與抽芯過(guò)程中，塑件的尺寸精度和側(cè)滑塊移 動(dòng)的可靠性都要靠其運(yùn)動(dòng)的精度來(lái)保證 17。 圖 7-2 側(cè)滑塊二維圖 圖 7-3 側(cè)滑塊三維圖 7.3.2 側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì) 側(cè)滑塊和斜導(dǎo)柱分別工作在模具動(dòng)、定模兩側(cè)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，開(kāi)模抽芯后，側(cè)滑塊 必須停留在剛脫離斜導(dǎo)柱的位置上，以便和模時(shí)斜導(dǎo)柱準(zhǔn)確插入側(cè)滑塊上的斜導(dǎo)孔中， 基于 Pro/E 的接水盒注塑模具設(shè)計(jì) 29 因此，必須設(shè)計(jì)側(cè)滑塊的定位裝置，以保證側(cè)滑塊脫離斜銷(xiāo)后，可靠地停留在正確的位 置上。 7.3.3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)工作時(shí)，側(cè)滑塊是在導(dǎo)滑槽內(nèi)按一定的精度和沿一定的方向往 復(fù)移動(dòng)的零件。根據(jù)側(cè)抽芯的大小、形狀和要求不同，以及各工廠(chǎng)的使用習(xí)慣不同，導(dǎo) 滑槽的形式也不相同。常用的是形槽和燕尾槽。由于注射成型時(shí)，滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)要求 來(lái)回移動(dòng)，因此，對(duì)組成導(dǎo)滑槽零件的硬度和耐磨性是有一定要求的。熱處理硬度要求 大于 50HRC。在設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽和側(cè)滑塊時(shí)，要正確選用它們之間配合。一般采用 H8/f8，也 可采用 H8/f7 或 H8/g7 的配合，其余各處均可留 0.5mm 左右的間隙。配合部分的粗糙度 Ra 要求大于 0.8m。為了讓側(cè)滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)移動(dòng)靈活，不被卡死，一般情況下，保留 在導(dǎo)滑槽內(nèi)的側(cè)滑塊長(zhǎng)度不應(yīng)小于導(dǎo)滑總的配合長(zhǎng)度的 2/319。 7.3.4 楔緊塊的設(shè)計(jì) 注射成型時(shí)，型腔內(nèi)的熔融塑料以很高的成型壓力作用在側(cè)型芯上，從而使側(cè)滑塊 后退產(chǎn)生位移，側(cè)滑塊的后移將力作用到斜導(dǎo)柱上，導(dǎo)致斜導(dǎo)柱產(chǎn)生彎曲變形；另一方 面，由于斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊上的斜導(dǎo)孔采用較大的間隙配合，側(cè)滑塊的位移也會(huì)影響塑件 的尺寸精度，所以，合模注射時(shí)，必須要設(shè)置鎖緊裝置鎖緊側(cè)滑塊，常用的鎖緊裝置為 楔緊塊 19。 在設(shè)計(jì)楔緊塊時(shí)，楔緊塊的斜角 （亦稱(chēng)楔緊角）應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角 ，一般 取 =+（2 3） 。 圖 7-4 楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30