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塑料注射成型工藝卡片 資料編號 0007 車間 共 1 頁 第 1 頁 零件名稱 ABS隔弧板 材料牌號 ABS 設(shè)備型號 SZ-63／4000 裝配圖號 材料定額 每模件數(shù) 1件 零件圖號 單件質(zhì)量 48.5g 工裝號 材料干燥 設(shè)備 干燥機 溫度/℃ 70-80 時間/h 1-2 料筒溫度/℃ 后段 190~200 中段 200~220 前段 170~190 噴嘴溫度/℃ 180~190 模具溫度/℃ 50~70 成型時間 /s 注射時間 30~70 保壓時間 15~30 冷卻時間 10~30 壓力 /MPa 注射壓力 80Mpa 背壓力 60Mpa 后處理 溫度/℃ 烘箱 70 時間定額 /min 輔助 1min 時間 10min 單件 3 min 檢驗 編制 校對 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 塑料注射成型工藝卡片 模具設(shè)計與制造技能訓(xùn)練設(shè)計說明書 設(shè) 計 題 目 ： 設(shè) 計 者： 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 哈爾濱理工大學(xué) 2013年 12 月 26 日 摘 要 論文根據(jù)工程實際的需要完成ABS隔弧板的注射模設(shè)計。在設(shè)計中采用塑料注射成型論文中具體分析了產(chǎn)品的工藝性,確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備,確定了模具制作的總體方案,分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了一些必要的尺寸計算和強度的校核。論文中還對分型面、澆注系統(tǒng)、脫模機構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了分析設(shè)計，完成了工件工程圖設(shè)計，圓滿完成了模具設(shè)計所要求的各項工作。 本文中針對ABS隔弧板注射模具制定出合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，脫模機構(gòu)設(shè)計，冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。根據(jù)分析，設(shè)計了一套塑料注射模具，并對模具以及主要零件進(jìn)行了CAD繪圖。 關(guān)鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機構(gòu)，冷卻系統(tǒng) 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 前言 1 第2章 塑件的工藝分析 2 2.1塑件的工藝性分析 2 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 3 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 3 2.2.2尺寸精度分析 3 2.2.3表面質(zhì)量分析 4 2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 4 2.4 注射機的初選 4 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計 5 3.1 注射模具分型面的選擇 5 3.1.1 分型面的基本形式 5 3.1.2 分型面選擇的基本原則 5 3.1.3 分型面的選擇 5 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 6 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 6 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 7 3.2.3 冷料穴的設(shè)計 9 3.2.4 分流道設(shè)計 10 3.2.5 澆口設(shè)計 12 第4章 成型零件的設(shè)計 15 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4.3 成型零件的尺寸確定 17 4.4模體設(shè)計 21 第5章 頂出機構(gòu)的設(shè)計 22 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 26 第7章 排氣系統(tǒng) 28 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 29 第9章 模具特點和工作原理 31 總 結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 34 第1章 前言 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展使人們不再單純地依賴產(chǎn)品圖或產(chǎn)品樣件來設(shè)計制作模具,逆向工程技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的圖片、照片或影像資料,甚至產(chǎn)品模具本身,都可以作為模具的設(shè)計依據(jù)。逆向工程技術(shù)特別在消化、吸收國外先進(jìn)模具技術(shù)方面具有突出的優(yōu)勢, 由此還帶來設(shè)計思路上的變化,有時可以先設(shè)計模具型腔,然后據(jù)此再完善產(chǎn)品設(shè)計圖樣[1]。 塑料制品的成型是塑料成為具有實用價值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達(dá)40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。 33 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是ABS隔弧板產(chǎn)品，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)。 圖2.1 ABS隔弧板圖 2.1塑件的工藝性分析 該材料為ABS，ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS塑料-名稱 化學(xué)名稱 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 英文名稱 Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic 一般性能 ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 力學(xué)性能 ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 熱學(xué)性能 ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 電學(xué)性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性塑件尺寸較小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，對塑件的測量和計算沒較大影響，符合塑件的設(shè)計要求。 塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。因此,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為2.5mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=40562.2mm3（單個） 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝48.5g(通過3D軟件測量得到) 2.4 注射機的初選 根據(jù)塑件的計算重量或體積，選擇設(shè)備型號規(guī)格，確定型腔數(shù)當(dāng)未限定設(shè)備時，須考慮以下因素： 采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機XS-ZY-4000型。 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與成型設(shè)備的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面稱之為分型面。分型面設(shè)計是型腔設(shè)計和第一步，它受塑件的形狀、壁厚、外觀、尺寸精度和模具型腔數(shù)目，排氣槽及澆口（和形式）等諸多因素影響。 分型面的選擇原則： 1） 分型面的數(shù)量和形狀通常只采用一個與注射機開模運動方向相垂直的方向，特殊情況下采用一個以上的分型面或其他形狀的分型面。確定分型面形狀時應(yīng)以模具制造及脫模方便的原則。 2） 型腔方位的確定在決定型腔在模具內(nèi)的方位時，分型面的選擇應(yīng)盡量防止孔或側(cè)凹，以免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)。 3） 確保塑件質(zhì)量分型面應(yīng)不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量；將塑件要求同軸度的部分放到分型面的同一側(cè)，以確保塑件的同軸度；要考慮脫模斜度造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。 4） 有利于塑件的脫模由于模具脫模機構(gòu)通常只設(shè)在動模一側(cè)，故選擇分型面時應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動模一側(cè)。這對于自動化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。 1、確定成型位置 由于塑件結(jié)構(gòu)簡單,所以不用設(shè)計小型心,型腔直接開設(shè)在定模板和中間板上.采用兩排各4個型腔分布. 2、確定分型面 采用單分型面注射模,從AA分型面一次分型,如下圖所示: 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從成型設(shè)備噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項原則。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，或是在此通道內(nèi)冷凝的固體塑料。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。本設(shè)計采用普通澆注系統(tǒng)。 １－分流道　?。玻髁鞯酪r套　?。常髁鞯馈　。矗淞涎? 5—澆口　　　 主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。其形狀為圓錐形，便于塑料熔體按序順利地向前流動。開模時主流道凝料又能順利的拔出。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，還可以影響塑件內(nèi)在質(zhì)量。熱塑性塑料的主流道一般由澆口套構(gòu)成。 1. 注流道圓錐角 =2～6，對流動性差的塑料可取 3～6 內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63 2. 主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。 3. 在模具結(jié)構(gòu)允許在情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm,過長則會影響熔體的順利充型。 4. 對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套和定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合在固定模板上，主流道襯套與定模板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。 5. 主流道襯套一般采用T8、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。 對于采用點澆口的三板式模具，若要采用推流道板使流道凝料自動墜落時，則澆口套與推流道板的滑動配合部分要有5～15的錐度，以保證使用安全，動作可靠。 主流道主要參數(shù)如下： 主流道圓錐角 內(nèi)壁粗糙度 主流道大端半徑 主流道長度 L =70 主流道襯套材料 3.2.3 冷料穴的設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端的直徑。 綜上所述，本設(shè)計采用與拉料桿匹配的冷料穴，其形狀如下圖： 冷料穴主要技術(shù)參數(shù)： 冷料穴直徑： 冷料穴長度： 3.2.4 分流道設(shè)計 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，起分流各轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)置分流道，單型腔大型塑件在使用多個澆口時也要設(shè)置分流道。 1. 分流道的截面形狀 通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。 為了減小流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大，表面積小。因此可用流道截面積與其周長的比值來表示流道的效率。 梯形分流道容易加工，且熔體的熱量散發(fā)和流動阻力都不大，故選擇梯形分流道。 2. 分流道的尺寸 因為各種塑料的流動性有差異，分流道截面尺寸要根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率和分流道長度等到因素來確定。對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑件，可通過以下經(jīng)驗公式確定分流道的直徑： D=0.2654· 式中，m—流經(jīng)分流道的塑料量（g） L—分流長度（mm） D—分流道直徑（mm） 對于黏度大的塑料，可按上式算得的D值再乘以1.2-1.25的系數(shù)。 3. 分流道布置 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩種。 4. 分流道的設(shè)計要點 A．分流道對熔體的阻力要小，在首先保證足夠的注射壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度要取小值，尤其對于小型塑件更為重要。分流道轉(zhuǎn)折處要以圓弧過渡。 B．各型腔均衡進(jìn)料，為此當(dāng)塑件形狀、大小相同時，各分流道的截面積和長度都要對稱相等，各支分流道長度也要一致，并要取短。平衡式布置的分流道能滿足這點。當(dāng)一模同時成形幾個不同形狀及大小或不同重量的逆件時，各分流道的截面積和長度要與塑件相對應(yīng)。 C. 表面粗糙度要求達(dá)到Ra0.8為佳。 D．分流道較長時，要在分流道的末端開設(shè)冷料井。 E．分流道的位置可單獨開設(shè)在定模板或動模板上，也可同時開設(shè)在動、定模板上，合模后形成分流道的截面形狀，這主要取決于模具結(jié)構(gòu)、塑料特性和塑件脫出方法。通常分流道多開設(shè)在模具一邊，以有利于開模時將流道凝料脫出。 F．分流道與澆口的連接外要加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動和填充。 綜上所述，本設(shè)計采用平衡式布置，通常四個型腔以下的H形和圓形排列能達(dá)到最佳的熱平衡和塑料和流動平衡。 在這套模具中，其分流道與澆口的連接如下圖所示： 3.2.5 澆口設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。其主要作用是： a. 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；b.較容易切除澆口凝料；c.對于多型腔模具，可以用平衡進(jìn)料；對于多澆口單型腔模具，用以控制熔接縫的位置。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗公式確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道面積的3%-9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.5-2mm,表面粗糙度Ra不低于0.4。 （一）澆口的類型和特點 A.非限制性澆口 又稱直澆口、直接澆口或注流道型澆口。在多型腔模中又稱為進(jìn)料口。在單型模腔中，塑料熔體直接流進(jìn)型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成形比較容易，對各種塑料都能適應(yīng)。它傳遞壓力好，保壓補縮作用強，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。但去澆口困難，澆口痕跡明顯；澆口附近熱量集中，冷凝較遲，易產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，也容易產(chǎn)生縮孔或表面凹陷。它特別適于大型塑件、厚壁塑件和熔體粘度特別高的塑料品種成形。當(dāng)澆口位置特殊，不能采用沖擊型澆口時，也可以采用直接澆口。 B．限制性澆口 型腔與分流道之間采用一段距離很短（約0.5-2mm）、截面積很?。s為分流道截面積的0.03-0.09）的通道相連接，此通道稱為限制性澆口，它對澆口的厚度和快速凝固等可以進(jìn)行限制。限制性澆口具有以下特點： 1． 塑料熔體通過此類澆口時，所受的剪切速率大，致使塑料熔體的表面粘度有所降低，有利于充模流動； 2． 塑料熔體通過此類澆口時，受到的磨擦作用強，一部分動能轉(zhuǎn)化為熱能，使塑料熔體溫度略有上升，從而增加了熔體的流動性； 3． 塑料熔體通過小澆口時，壓力損失大，降低了型腔的壓力，有利于模具鎖緊； 4． 澆口處截面尺寸較小，熔體容易凝固，補料時間好控制，減小了由于長時間補料造成的內(nèi)應(yīng)力； 本塑件采用限制性澆口中的側(cè)澆口： 特點：由于該塑件外觀質(zhì)量要求較低，澆口的位置盡量使模具結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)塑件形狀結(jié)構(gòu)分析以及出件數(shù)量，故將澆口設(shè)計成側(cè)澆口，側(cè)澆口一般開在分型面上，為了便于去除澆口廢料，將澆口選為底面進(jìn)料。 （二）澆口位置的選擇：澆口開設(shè)的位置對制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口位置時，應(yīng)注意以下幾點： 1． 澆口應(yīng)開設(shè)在能使型腔各個角落同時充滿的位置 2． 澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮 3． 澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排出 4． 澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。 5． 對于帶細(xì)長型芯的模具，用中心頂部進(jìn)料方式以避免型芯受沖擊變形。 單對于中小型塑件來說取后度t=0.5~2mm,寬度取1,5~5mm，端面進(jìn)料的搭接式側(cè)澆口，搭接部分的長度，澆口長度可適當(dāng)加長，取 進(jìn)料位置的選擇，根據(jù)塑料件分型面以及型腔的安放方式，將進(jìn)料位置設(shè)置在塑件底部。 第4章 成型零件的設(shè)計 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應(yīng)力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計算 按強度計算 其壁厚S按下列公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計算 按強度計算 其壁厚H按下面公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。 （a）型腔的徑向尺寸的計算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收縮率，S=0.02； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； （b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選取； （2）型芯尺寸的計算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達(dá)如下。 （a）型芯的徑向尺寸的計算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型芯的徑向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的計算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型芯的高度尺寸： （一）、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓。 其結(jié)構(gòu)形式分為：整體式凹模和組合式凹模。 本設(shè)計采用整體式凹模，它是由一整塊金屬材料（也稱定模板或凹模板）直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑件成型。 （二）、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和分體式兩種類型。組合式凸模又分為整體裝配式和鑲件組合式。 本設(shè)計采用整體裝配式凸模，它是將凸模單獨加工后與動模板進(jìn)行裝配而成。 （三）、成型零件工作尺寸計算 成型零件的工作尺寸是指凸模和凹模直接構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括凸模和凹模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長度和寬）、凸模和凹模的高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。 塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負(fù)值“-”，制品內(nèi)腔尺寸公差取正值“+”，而制口中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取“”。 模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的～，即=（～），而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+，”，型腔尺寸不斷減小則取“-，”，中心距尺寸取“”。 模具的磨損：實踐證明，對于一般中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的，即=，對于大型塑件則可取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因與脫模方向垂直，故磨損量=0。 塑件的收縮率：成型后的收縮率與多種因素的關(guān)，通常按平均收縮率計算。 S= 模具在分型面上的合模間隙：由于注射壓力和模具分型面平面的影響，會導(dǎo)致動模、定模注射時存在一定的間隙。一般當(dāng)模具分型面平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般為0.02～0.1mm。 PP：由S=0.6, S=1.4，則 S===1% =，公差由塑料模具技術(shù)手冊表2-37，SJ1372公差數(shù)值表查。 成型零部件工作尺寸的計算： ①型腔內(nèi)形尺寸：由型腔內(nèi)型計算公式 算出型腔內(nèi)形尺寸為： ②型芯外形尺寸：由型芯外形尺寸計算公式 算出型芯尺寸分別為：，，，， ③型腔深度尺寸：有型腔深度尺寸計算公式 算出型腔深度尺寸為 ④型芯深度尺寸： 算出型芯深度尺寸分別為，， ⑤中心尺寸： 有中心尺寸計算公式 算出中心尺寸為 4.4模體設(shè)計 模體也稱模架，是注射機的骨架和基本，模具的每一部分但寄生其中，通過他把模具的每一部分有機的聯(lián)系在一起。模架一般由定模座（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動模固定板（或叫型芯固定板）、支撐板（或叫動模墊板）、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動模座板（或叫動模底板）、推板（或叫推出底板）、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。另外，根據(jù)需要，還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點澆口模架、帶脫模板的模架。 固定板與支撐板 固定板有動模固定板（或型芯固定板）與定模固定板以及推桿固定板，其作用是用來固定型芯（或凸模）、凹模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿等，因此要有一定發(fā)厚度及強度。一般用45號鋼制成，最好經(jīng)調(diào)質(zhì)235HB。 支撐板是墊在動模固定板下面的平板，其作用是防止型芯（凸模）、導(dǎo)柱、導(dǎo)套脫落，并承受一定的彎曲應(yīng)力，因此應(yīng)具有較高的平行度和硬度。一般用45號鋼，經(jīng)熱處理235HB，或50、40Gr、45Mn2經(jīng)調(diào)質(zhì)235HB，或直接用Q235～Q275。 支撐件 墊塊（支撐塊）：它是用來連接支撐板與動模座板的零件。其作用有兩點。一是形成推出機構(gòu)的行程空間，二是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機的 模具安裝厚度要求。 墊塊的機構(gòu)形式有平行墊塊和拐角墊塊（又稱模腳），但為了加工容易，一般使用前者。墊塊一般用中碳鋼制成，也可用A3鋼，或HT200、球鐵等。 墊塊的高度一般為： =110mm 式中，h推出——塑件應(yīng)推出的高度（mm）； h推固——為推桿固定板的厚度（mm）； h推板——為推板厚度（mm）； h擋銷——為擋銷的長度（mm）； 模具組裝時，應(yīng)注意墊塊高度應(yīng)一致，否則由于負(fù)荷不均會造成動模板損壞。 墊塊與動模座板或支撐板之間直接連接時，一般不需設(shè)定位銷，但三者之間才用間接連接時，要用螺釘與定位銷連接。 第5章 頂出機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫出機構(gòu)（或稱推出機構(gòu)、頂出機構(gòu)）。 設(shè)計脫模機構(gòu)時，應(yīng)遵循以下原則： （1） 結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度。 （2） 保證塑件不變形、不損壞。 （3） 保證塑件外觀良好。 （4） 盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。 根據(jù)以上原則，在模具上設(shè)計頂桿的大小與位置，頂桿就是脫模推出機構(gòu)，即將塑件從型芯上頂出。頂桿見零件圖，頂出時受力均衡，直徑都為。 頂出行程計算： 式中 —所需頂出行程 —型芯成型高度 e —頂出行程富裕量（mm） =12+5=17（mm） 所需開模行程計算 式中 —開模行程（mm） —塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度（mm） —動定模型芯突出分型面的高度總和（mm） e —取件及取出澆注系統(tǒng)凝料的開模行程富裕量（mm） 頂出機構(gòu)的分類：按驅(qū)動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)，也叫頂出機構(gòu)或脫模機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作通常是由安裝在成型設(shè)備上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時應(yīng)使推出機構(gòu)正確復(fù)位,動作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計 （a）推桿推出機構(gòu) 推桿推出機構(gòu)是整個推出機構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機構(gòu) 推管推出機構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機構(gòu) 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構(gòu)義稱頂板頂出機構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構(gòu) 有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構(gòu)脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機構(gòu)的設(shè)計原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計在動模一側(cè)，因此，在一般情況下開模時，盡量設(shè)計使塑件留在動模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應(yīng)充分考慮。 在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側(cè)的情況時，可設(shè)法增加動默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構(gòu)。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應(yīng)有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。 頂出零件應(yīng)有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料注射模溫調(diào)節(jié)能力，不僅影響到塑件質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率。實際上模溫設(shè)計恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益。 冷卻時間的確定： 在注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿欣腔起的可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一段時間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定強度和剛度為準(zhǔn)。這段冷卻時間一般占整個注射生產(chǎn)周期的80％。由以下式可計算： t=s2/π2.a ln［4/π . （Ts-Tm）/（TE-TM）］ a — 塑件熱擴散系數(shù)（m2/s），查表3 s — 制品壁厚（mm） t= 0.92/π2x9.6x10 -4 /360 x ［4/π x （230-50）/（80-50）］ =1.8 S 表3 塑件名稱 熱擴散系數(shù)a（m2.h -1 ） ABS 9.6x10 尼龍 3.9x10 表4 塑料名稱 TS（℃） TM（℃） TE（℃） PS 200～500 40～60 60～100 AS 200～260 40～60 60～100 ABS 200～260 40～60 60～100 PE 150～250 50～70 70～110 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則： 1、 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。 2、 冷卻水孔的數(shù)量約多，孔徑約大，則對塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的1～2倍（常位12～15mm），冷卻水孔中心距約為水孔直徑的3～5倍，水孔直徑約為8～12mm。 3、 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當(dāng)塑件壁厚不均勻時，壁厚處應(yīng)強化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小，但也不應(yīng)小于10mm。 4、 澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入。 5、 因降低進(jìn)水與出水的溫差。如果進(jìn)水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進(jìn)水與出水溫差不大于5℃。 模具工作零件部分中，下模板零件比較多，不好設(shè)置冷卻管道，上模板只有凸模，澆口也在凸模中，因此冷卻管道就可設(shè)在上模板中； 冷卻系統(tǒng)的計算： 表5 冷卻水管直徑d（mm） 最低流速v（m/s） 冷卻水體積流量v（m3/min 8 1.66 5.0 x 10 -3 10 1.32 6.2 x 10 -3 12 1.10 7.4 x 10 -3 15 0.87 9.2 x 10 -3 20 0.66 12.4 x 10 -3 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于ABS隔弧板注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 1、模具閉合高度的確定 根據(jù)零件數(shù)據(jù)測量確定： H=618mm 2、 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為900㎜×710㎜，XS-ZY-4000型注射機模板最大安裝尺寸為950㎜×1050㎜；故能滿足模具的安裝要求。 經(jīng)驗證，XS-ZY-4000型注射機能夠滿足使用要求，故可以采用 XS-ZY-4000型注射機 注射量/cm3 4000 注射時間/t 6 螺桿直徑/mm 130 注射方式 螺桿式 注射壓力/MPa 106 合模力/KN 10000 注射行程/mm 370 最大成型面積/cm2 3800 螺桿轉(zhuǎn)速r/min 16，20，32，41，51，74 移模行程/mm 1000 模板最大厚度/mm 1000 噴嘴孔直徑/mm 2.5 模板最小厚度/mm 700 定位圈/mm 150 拉桿空間/mm 1050X950 推出形式，中心距 中心推出 合模方式 液壓-機械 噴嘴球直徑/mm 10 XS-ZY-4000型注射機技術(shù)參數(shù)表 第9章 模具特點和工作原理 1、模具的特點： 該模具是兩板模，設(shè)計了1 個水平分型面。設(shè)計了定距拉桿， A 分 型面是為了取出制件。該模具一模4件，節(jié)省了成本，降低了制造周期，提高了生產(chǎn)效率。 2、模具的工作過程 模具裝配試模完畢后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如 下。 （1）對塑料進(jìn)行烘干，并裝入料斗。 （2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。 （3）合模、鎖緊模具。 （4）對塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。 （5）注射過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。 （6）脫模過程。制件的推出同一般注塑模具推出方式相同，即由注 塑機推桿推動模具推板，從而推動推件桿將之間頂出。 總結(jié) 總 結(jié) 這次課程設(shè)計針對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行了大量的工作，順利完成了課程設(shè)計中所提出的各項任務(wù)，達(dá)到了課程設(shè)計的目的。 通過此課程設(shè)計，掌握了模具設(shè)計的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計、注射模成型零件尺寸的計算等。 課程設(shè)計進(jìn)行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計和相關(guān)設(shè)計計算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計過程，工程設(shè)計應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。 課程設(shè)計是對大學(xué)三年所學(xué)知識與能力的綜合應(yīng)用和檢測，是每一個合格的大學(xué)生的必經(jīng)工程，也是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計，不僅培養(yǎng)了我們正確的設(shè)計思想；也同時讓我們掌握了工程設(shè)計的一般程序和方法，以及鍛煉了我們綜合運用知識的能力。在本次設(shè)計過程中，我們大量閱讀了各種技術(shù)資料及手冊，不僅認(rèn)真探討了模具設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)的各種問題，而且對塑料零件的性能的問題進(jìn)行了研究。因此，本次設(shè)計不僅加深了自己對專業(yè)所學(xué)知識的的理解和認(rèn)識，而且也對自己發(fā)知識面進(jìn)行了拓寬。此外，本次設(shè)計在繪圖過程中，使用了AUTOCAD、PRO-E、等二維和三維繪圖軟件，這些都不同程度地使我們學(xué)到了更多的知識，進(jìn)一步提高了我們繪圖的能力。 在本次課程設(shè)計中，我得到老師的指導(dǎo)，并在設(shè)計中及時的給我解答疑難，讓我在本次課程設(shè)計中得到了自己能力的長進(jìn)和知識上的一次飛躍，這對我的將來都會有深遠(yuǎn)的影響。并且，在設(shè)計過程中還得到了其他同學(xué)的熱忱幫助，在此表示感謝！ 由于本人知識有限，實際經(jīng)驗不足，因此我的設(shè)計還存在著很多的不足之處，敬請各位老師指正，本人將不勝感激！ 參考文獻(xiàn) 1、國家標(biāo)準(zhǔn)總局編?！端芰夏覙?biāo)準(zhǔn)》 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999. 2、陳萬林編著《塑料模具設(shè)計與制作教程》北京希望電子出版社，2000. 3、健求編《模具制造》 機械工業(yè)出版社，2001. 4、毅宏編《模具制造工藝學(xué)》機械工業(yè)出版社，1996. 5、王孝培編《塑料成型工藝及模具簡明手冊》機械工業(yè)出版社，2000. 6、陳曉華、王秀英編《典型零件模具圖冊》機械工業(yè)出版社，2001. 7、翁其金編 《塑料模塑工藝與塑料模設(shè)計》機械工業(yè)出版社，1999. 8、塑料模具技術(shù)手冊編委會 《塑料模具技術(shù)手冊》機械工業(yè)出版社，1997. 9、孫鳳勤編 《沖壓與塑壓設(shè)備》機械工業(yè)出版社，1997. 10、銳編 《塑料工程手冊》機械工業(yè)出版社，2000. 11、屈華昌編 《塑料成型工藝與模具設(shè)計》機械工業(yè)出版社，1995. 12、甄瑞麟編《模具制造工藝學(xué)》清華大學(xué)出版社，2005.