三通管的塑料模設(shè)計(jì),三通,塑料模,設(shè)計(jì) 2008屆畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第1章 緒論 本課題設(shè)計(jì)題目為側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)分析及ABS三通管注塑模的設(shè)計(jì) 第1.1節(jié) 注塑成型概述 近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占的比例越來越大。我國(guó)大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展并已開始進(jìn)入實(shí)用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開始應(yīng)用。從模具使用角度來說，要求高效，自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個(gè)重要特點(diǎn)就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)近年來一直以每年13％～15％左右的增長(zhǎng)速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對(duì)模具的要求也越來越高。面對(duì)市場(chǎng)的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場(chǎng)上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國(guó)具體情況，學(xué)習(xí)國(guó)外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。 注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多是其他成型方法無可比擬的。起過程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開模得到塑件。 因此，構(gòu)成注塑成型的三個(gè)必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時(shí)的充滿整個(gè)模腔的各個(gè)角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝的要求的模具。 注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是成型物料的熔融塑化和流動(dòng)造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動(dòng)性的溶體對(duì)模腔的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型操作均由注塑機(jī)自動(dòng)完成，從而使注塑工藝容易全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價(jià)很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適合于小批量制品的生產(chǎn)。 注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運(yùn)用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。 注塑成型的過程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一個(gè)周期。 注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點(diǎn)： ①成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 ②對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。 ③生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 ④注塑成型所需設(shè)備昂貴，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。 第1.2節(jié) ABS塑料的現(xiàn)狀和前景 ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，中國(guó)是世界最大的ABS消費(fèi)國(guó)，自20世紀(jì)80年代以來，由于家用電器和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展ABS消費(fèi)量也迅速增長(zhǎng)。中國(guó)國(guó)產(chǎn)ABS的市場(chǎng)占有率一直在10%左右，2002年最高才占21.76%，產(chǎn)量的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)的增長(zhǎng)。進(jìn)口ABS逐年增長(zhǎng)，2002年進(jìn)口量又創(chuàng)歷史新高達(dá)到163.76萬噸。為了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)ABS需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有裝置將繼續(xù)擴(kuò)能。中國(guó)ABS消費(fèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是高度集中在各種家電配件上，其比例占80%左右，玩具等輕工業(yè)領(lǐng)域也消費(fèi)ABS較多，交通工業(yè)是ABS未來消費(fèi)新增長(zhǎng)點(diǎn)，前景較樂觀，汽車工業(yè)的迅速崛起，將給ABS的發(fā)展帶來新的發(fā)展機(jī)遇。 目前，中國(guó)ABS產(chǎn)業(yè)所需的三種主要原料均存在不同程度的缺口，每年需要大量進(jìn)口，嚴(yán)重制約了ABS行業(yè)的發(fā)展。隨著我國(guó)大乙烯工業(yè)的發(fā)展，原料問題將得到一定的緩解。 從下游需求來看，由于ABS下游制品直接與人們生活，企業(yè)，生產(chǎn)息息相關(guān)，所以宏觀經(jīng)濟(jì)對(duì)ABS的需求影響較大。目前中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，近期內(nèi)仍將是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高增長(zhǎng)期，因此中國(guó)市場(chǎng)自行消化ABS的能了將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。而與此同時(shí)隨著中國(guó)作為世界家電制造基地的地位進(jìn)一步加強(qiáng)，從世界各地轉(zhuǎn)移而來的ABS需求也將明顯增加。 第1.3節(jié) ABS塑料注塑工藝分析 　　ABS塑料由于具有較大的機(jī)械強(qiáng)度和良好的綜合性能，在電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑材料、玩具制造等工業(yè)中占有重要地位，特別是稍微大點(diǎn)的箱體結(jié)構(gòu)以及受力元件，需要電鍍的裝飾件更是離不開這種塑料。這里對(duì)ABS塑料注塑工藝分析如下： （1）ABS塑料的干燥　ABS塑料的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面的色斑和云紋。ABS原料要控制水分在0.3%以下，注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在75～80℃以下，干燥2～3h，夏季雨水天在80～90℃以下，干燥4～8小時(shí)如制件要達(dá)到特別良好的光澤或制件本身復(fù)雜，干燥時(shí)間更長(zhǎng)，達(dá)8～16h。因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑是往往被忽略的一個(gè)問題。最好將機(jī)臺(tái)的料斗改裝成熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮，但這種料斗要加強(qiáng)濕度監(jiān)控，在生產(chǎn)偶然中斷時(shí)，防止料的過熱。 （2）注射溫度　ABS塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系有別于其他無定型塑料。在融化過程溫度升高時(shí)，其熔融實(shí)際上降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度.（適宜加工的溫度范圍）如果繼續(xù)盲目升溫必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反應(yīng)而使熔融粘度增大，注塑更困難，塑件的機(jī)械性能也下降了。所以ABS的注塑溫度雖然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像后者那樣有較寬松的升溫范圍。某些溫控不良的注塑機(jī)，當(dāng)生產(chǎn)ABS制件到一定數(shù)量時(shí)往往或多或少地在制件上發(fā)現(xiàn)嵌有黃色或褐色的焦化粒，而且很難利用加新料對(duì)空注射等方法將其清除排出。究其原因，是ABS塑料含有丁二烯成分，當(dāng)某塑料顆粒在較高的溫度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易沖刷的表面上，受到長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用時(shí)，將造成降解和碳化。既然偏高溫操作對(duì)ABS可能帶來問題，故有必要對(duì)料通各段爐溫進(jìn)行限制。當(dāng)然，不同類型和構(gòu)成的ABS的適用爐溫也不同。如柱塞式績(jī)，爐溫維持在180～230℃；螺桿機(jī)，爐溫維持在160～220℃。特別值得提出的是，由于ABS的加工溫度較高，對(duì)各種工藝因素的變化是敏感的。所以料筒前端和噴嘴部分的溫度控制十分重要。實(shí)踐證明，這兩部分的任何微笑變化都將在制件上反映出來。溫度變化越大將會(huì)帶來熔接縫、光澤不佳、飛邊、粘模、變色等缺陷。 （3）注射壓力　ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以注射時(shí)采用較高的注射壓力。當(dāng)然并非所有的ABS制件都要施加高壓，對(duì)小型、構(gòu)造簡(jiǎn)單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力。注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小往往決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力鍋小，塑料收縮率大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)較大，制件表面霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模。 （4）注射速度　ABS料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時(shí)，塑料易燃焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接縫、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。但在生產(chǎn)薄壁及復(fù)雜制件時(shí)，還是要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。 （5）模具溫度　ABS的成型溫度相對(duì)較高，模具溫度也較高。一般調(diào)節(jié)模溫為75～85℃，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求70～80℃，動(dòng)定模溫度要求50～60℃。在注射較大的、構(gòu)型復(fù)雜的、薄壁的制件時(shí)，應(yīng)考慮專門對(duì)模具加熱。為了縮短生產(chǎn)周期，維持模具溫度的穩(wěn)定，在制件取出后可采用冷水浴、熱水浴或其他機(jī)械定型法來補(bǔ)償原來在型腔內(nèi)冷固定型的時(shí)間。 （6）料量控制　一般注塑機(jī)注ABS塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75%，為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤，色調(diào)的均勻，要求注射量為標(biāo)定注射量的50%為宜。 本設(shè)計(jì)綜合ABS的性能和現(xiàn)狀及將來的發(fā)展方向，考慮到ABS的成型工藝將通過查閱各方面資料設(shè)計(jì)出一套制造方便、結(jié)構(gòu)合理的模具。 第2章 注塑模側(cè)分型機(jī)構(gòu)分析 當(dāng)塑料有側(cè)壁孔、凹穴、凸臺(tái)結(jié)構(gòu)時(shí)，采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。此產(chǎn)品由于帶有側(cè)壁孔，故采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 　　側(cè)分型機(jī)構(gòu)可分為三類： （1）手動(dòng)側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)　操作麻煩、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，但模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，常用于產(chǎn)品試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)分型機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合。 （2）液壓或氣動(dòng)側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)　用于抽拔力較大，側(cè)拔距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合，例如大型管狀塑件生產(chǎn)，抽拔動(dòng)作比較平穩(wěn)，但液壓或氣動(dòng)裝置成本較高。 （3）機(jī)動(dòng)側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)　利用注塑機(jī)開模力作動(dòng)力，通過有關(guān)傳動(dòng)零件施力于側(cè)向成型零件，將模具側(cè)向分型，合模時(shí)又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型無需手工操作、生產(chǎn)效率高。根據(jù)傳動(dòng)零件的不同，又可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊等許多不同類型機(jī)構(gòu)。 第2.1節(jié) 斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu) 圖2-1頂出式斜銷抽芯，錐套鎖緊機(jī)構(gòu) 1—定模板 2—斜銷 3—滑塊 4—?jiǎng)幽６ò? 5—型芯 6—錐桿 頂出時(shí)，推桿6推動(dòng)動(dòng)模套版4，同時(shí)斜銷2拔動(dòng)滑塊3完成抽芯并將制品從型芯5上脫出。定模板1帶有錐形套對(duì)滑塊鎖緊，適用于具有較大脹型力的場(chǎng)合 斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模傳遞給側(cè)向成型塊使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成分型動(dòng)作。這類側(cè)向分型機(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，是注塑模常用的分型機(jī)構(gòu)但它的抽拔力和抽拔距離受到模具結(jié)構(gòu)的限制，一般使用于抽拔力不大及抽拔距離小于60～80mm的場(chǎng)合。 第2.2節(jié) 彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)　 圖2-2 彎銷抽芯 1—擋板2—鎖緊塊3—彎銷4—滑塊 彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)的工作原理和斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu)相似，所不同的是在結(jié)構(gòu)上以矩形截面的彎銷代替了斜導(dǎo)柱，因此，彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)衽離不開滑塊得道滑、注射時(shí)側(cè)型芯得鎖緊和側(cè)抽芯結(jié)束時(shí)滑塊的定位這三大要素。圖2.2所示是彎銷側(cè)分型機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)。 開?？招谐涕g隙后，彎銷3撥動(dòng)滑塊4完成抽芯，鎖緊塊2對(duì)滑塊鎖緊，擋板1對(duì)滑塊限位。 通常，彎銷及其導(dǎo)滑孔的制造困難一些，但彎銷側(cè)抽芯也有斜導(dǎo)柱不及的優(yōu)點(diǎn)：一、強(qiáng)度高，可采用較大的傾斜角。彎銷一般采用矩形截面，抗彎截面系數(shù)比斜導(dǎo)柱大，因此抗彎強(qiáng)度較高，可以采用較大的傾斜角，所以在開模距相同的條件下，使用彎銷可比斜導(dǎo)柱獲得較大的抽拔距。利用彎銷的高抗彎強(qiáng)度，在注射熔料對(duì)側(cè)型芯總壓力不大時(shí)，可在彎銷前端設(shè)置一個(gè)支承塊，對(duì)側(cè)型芯滑塊起到鎖緊作用，而簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)；但在熔料對(duì)側(cè)型芯總壓力較大時(shí)，仍應(yīng)考慮設(shè)置楔緊塊，以鎖緊彎銷或直接鎖緊滑塊。二、可以延時(shí)分型。由于塑件的特殊或模具結(jié)構(gòu)的需要，彎銷還可以延時(shí)側(cè)抽芯。 第2.3節(jié) 液壓側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)　 圖2-3 液壓抽芯機(jī)構(gòu) 1—液壓缸 2—支架 3—滑塊 4—拉桿 5—?jiǎng)幽０? 液壓缸1，通過支架2固定于動(dòng)模板5，液壓缸1的話賽桿通過拉桿4于滑塊3的T型槽直接連接?；瑝K3在動(dòng)模板5的槽中滑動(dòng)，并通過液壓缸1中活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽芯及復(fù)位。此種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。 第2.4節(jié) 斜導(dǎo)槽側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)　 圖2-4 滾輪式滑板抽芯機(jī)構(gòu) 1—鎖緊塊 2—滑塊 3—滑板 4—滾輪 滾輪4套在穿過滑塊4的軸上，開模過程中，滾輪4沿滑塊3的斜槽運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，滑塊2做側(cè)向移動(dòng)完成抽芯。閉模狀態(tài)時(shí)，鎖緊塊1對(duì)滑塊進(jìn)行縮進(jìn)。 特點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)緊湊，抽芯穩(wěn)定可靠，選取大抽拔角度，能滿足較長(zhǎng)的抽拔距離，滾動(dòng)軸承與滑板導(dǎo)滑槽相配，摩擦阻力小。 第3章 工藝分析及工藝方案的確定 第3.1節(jié) 工藝分析 圖3.1 塑件 塑件的材料采用ABS。 3.1.1 ABS的物理性能 ABS是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韌性，聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性和表面硬度，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)35～50MPａ　。ABS的粘度適中，流動(dòng)性好。他的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是耐氣候性，其制品的使用溫度范圍為40～100℃。ABS塑料具有一定的吸濕性，含水量為0.3%～0.8%，成型時(shí)會(huì)產(chǎn)生斑痕、云紋、氣泡等缺陷，在注射成型之前應(yīng)先進(jìn)行干燥處理。ABS粘度適中、流動(dòng)性好。設(shè)定料溫在200～240℃之間，模溫在60℃左右。 ABS塑料密度ρ＝1.0～1.1㎝，彈性模量E＝1.4×10，成型收縮率＝0.3%～0.8%，泊松比＝0.35。 3.1.2 塑件形狀分析 三通管接頭如圖3.1所示，直型管長(zhǎng)150mm，且兩端有M50mm的外螺紋，在直型管的中部有一的垂直接管。該零件材料為ABS，表面要求光滑，不允許有飛邊、凹痕等缺陷。需三向側(cè)抽芯 3．2模架型式及規(guī)格 3.2.1模架概述 模具設(shè)計(jì)主要是形成產(chǎn)品外形的凹、凸模零件以及開模和脫模方式的設(shè)計(jì)，模具上的大部分零部件可以直接選購(gòu)由專門廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，尤其是模架的直接選購(gòu)，大大節(jié)約了模具制造時(shí)間和費(fèi)用。現(xiàn)在，廠家設(shè)計(jì)制造出一套中等復(fù)雜程度的注塑模具，10天左右的時(shí)間即可完成。 模具標(biāo)準(zhǔn)件在不同的國(guó)家和地區(qū)有小小的差別，主要是在品種和名稱上有區(qū)別，但所具有的結(jié)構(gòu)基本上是一樣的。這次設(shè)計(jì)的模具標(biāo)準(zhǔn)是流行于廣東珠江三角洲地區(qū)的港臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)基本上是一樣的，在型號(hào)命名及品種分類上有些不同。 3.2.2模架的分類 按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類，香港地區(qū)將澆口稱為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的模具（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式）所選用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四種型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八種型式，其中以D字母開頭的四種型號(hào)適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架[3]。 3.2.3模架的選擇 模具的設(shè)計(jì)采用。而模架的大小是由模芯的大小來確定的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模架庫(kù)的選擇，再加上抽芯機(jī)構(gòu)的擺放位置。為了配合注塑機(jī)使用大多數(shù)采用工字模，所以模架的型式采用如圖所示。 第4 章 進(jìn)行注塑工藝設(shè)計(jì) 第4.1節(jié) 工藝參數(shù)計(jì)算 4.1.1 塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算 假設(shè)塑件是一個(gè)實(shí)體，再減去中間空心部分的體積。則近似塑件體積 = 使用UG或PRO/E軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積，經(jīng)驗(yàn)證后正確；ABS材料的密度取1.05,所以塑件的質(zhì)量 4.1.2 注塑機(jī)的選擇 塑件在分型面上的投影面積： 生產(chǎn)實(shí)踐表明：應(yīng)使制品用料量之和為及其的公稱注射量的25%~75%為好，最低不低于10% 123/0.25=492 123/0.75=164 故注塑機(jī)的公稱注射量在250、350、400、500之間選擇 塑料的成型壓力在70MPa~90MPa 選90MPa 所需注塑機(jī)的鎖模力為： 由于塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，考慮注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)為SZ-250/1250型號(hào)注塑機(jī), 其特性如表4.1所示 螺桿直徑 45㎜ 最大理論注射量 270㎝ 注射壓力 160MPa 鎖模力 1250KN 移模行程 360mm 最小模具厚度 150㎜ 最大模具厚度 550㎜ 噴嘴孔徑 4㎜ 噴嘴圓弧直徑SR 15㎜ 拉桿空間距離 415415㎜ 定位孔直徑 Φ160㎜ 表4.1 注塑機(jī)參數(shù) 第4.2節(jié) 塑件注塑成型工藝參數(shù) 料筒溫度：控制在ABS的粘流溫度和熱分解溫度之間，這里后段取190℃，中段220 ℃，前段取205℃ 噴嘴溫度：一般應(yīng)在180℃～190℃之間，這里取185℃ 注射壓力：一般應(yīng)在70～90，這里取90MPa 型腔壓力：70 充模時(shí)間：4s 保壓壓力：70 保壓時(shí)間：25s 冷卻時(shí)間：25s 模具溫度：60℃ 第5章 模具的總體設(shè)計(jì) 模具的總體設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，本章內(nèi)容包括澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分型面合排氣槽的設(shè)計(jì)，成型零件的設(shè)計(jì)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。 第5.1節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)中最重要的問題之一。校注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道。它具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量具有決定性的影響。它的設(shè)計(jì)合理與否，影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的那一程度。 5.1.1 澆注系統(tǒng)的功能 澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利的充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。因此要求充模過程快而有序，壓力損失小熱量散失少，排氣條件好，澆筑系統(tǒng)凝料易于與制品分離或切除。 （1）澆注系統(tǒng)的組成 無論用于何種類型的注塑機(jī)模具，其澆筑系統(tǒng)一般由四部分組成 ① 主流道 指由注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口為止的一斷流道。它使塑料熔體首要經(jīng)過的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一條軸線。 ② 分流道 支柱流道末端至澆口的整個(gè)通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉(zhuǎn)向。單型腔模具中分流道是為了縮短流程。多型腔模具中分流道是為了分配物料，通常有一級(jí)分流道核二級(jí)分流道，甚至多級(jí)分流道組成。 ③ 澆口 指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內(nèi)，并有序的填滿型腔，且對(duì)補(bǔ)縮具有控制作用。 ④ 冷料穴 通常設(shè)置在主流道和分流道轉(zhuǎn)彎處的末端。其功用為“捕捉”和儲(chǔ)存熔料前鋒的冷料。冷料穴也經(jīng)常起拉鉤凝料的作用。 （2）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ① 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應(yīng)由壓降、流量和溫度分布的均衡布置。 ② 盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時(shí)間。 ③ 澆口位置的選擇，應(yīng)避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動(dòng)，并有利于排氣何補(bǔ)縮。 ④避免高壓熔體對(duì)型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移。 ⑤澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易于塑件分離或切除整修容易。 ⑥熔合縫位置須合理安排，必要時(shí)配置冷料穴或溢料槽。 ⑦盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量。 ⑧澆注系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到所需精度和粗糙度，其中澆口須有IT8以上精度。 5.1.2 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 流道系統(tǒng)包括主流道、分流道和冷料穴及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （1）主流道設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道和型腔，其形狀為圓錐形，其尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，甚至塑料的內(nèi)在質(zhì)量。主流呈圓錐形，便于充模時(shí)既能順利通過又能在脫模時(shí)拔出，錐角α=2°～4°，內(nèi)壁粗糙度Ra=0.63,噴嘴的球窩深度h=3~5㎜,噴嘴的球窩半徑SR=噴嘴的球面半徑+（1～2）㎜ 主流道一般由主流道襯套構(gòu)成，如圖5.1所示。 查參考資料1第53頁(yè)得,主流道小端直徑 （5.1） 噴嘴窩球面半徑SR＝噴嘴球面半徑＋ (1～2)㎜,因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴球面半徑是15㎜，這里SR取16㎜；圓錐角α為2°～6°，這里取6°，噴嘴窩深度一般為3～5㎜ ，這里h取4㎜；流道大端直徑 (5.2) 圖5.1 主流道襯套 定位圈的外徑按注塑機(jī)的定位孔直徑確定，由M6～M8的螺釘固定在定模固定板上。在材料方面，選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。這里采用T8A，淬火熱處理硬度為HRC53。 （2）分流道的設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口，分流道直接澆注塑件，分流道設(shè)計(jì)如圖 （3）冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用是冷料、拉料和頂料。冷料穴直徑應(yīng)大于主 流道大端直徑主要有以下幾類： ① 底部帶有推桿的冷料穴 這類冷料穴的地步由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上。因此它常與推桿或推桿脫模機(jī)構(gòu)連用但僅適用于韌性塑料。 ② 底部帶有拉料桿的冷料穴 這類冷料穴的底部有一根拉料桿組成，裝于型芯固定板上，常見結(jié)構(gòu)有球頭型，菌頭型，倒錐頭型，，圓錐頭型。 ③底部無桿的冷料穴 對(duì)具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當(dāng)開模時(shí)分型面左右分開，塑件與流道凝料一起去處，冷料穴底部不用設(shè)置桿件。 本設(shè)計(jì)采用帶球形頭底部無桿的冷料穴，起到拉料作用 ，一般情況下，主流道冷料穴圓柱體的直徑為6～12㎜，其深度為6～10㎜，本設(shè)計(jì)3㎜　 5.1.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔之問的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的設(shè)計(jì)或選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到制品能否被完好的注射成型，澆口的種類包括有直澆口、側(cè)澆口、扇形澆口，環(huán)形澆口以及點(diǎn)澆口。 （1）澆口形式的確定 ①直接澆口 直接澆口又稱主流道型澆口，塑料熔體直接從主流道進(jìn)入型腔，因而具有流動(dòng)阻力小、料流速度快及補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，但注射壓力直接作用在塑件晌，容易在進(jìn)料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導(dǎo)致塑件翹曲變形，塑件痕跡也較明顯。這類澆口大多數(shù)用于注射成型大型厚壁，長(zhǎng)流程，深型腔的塑件。 ② 側(cè)澆口 側(cè)澆口又稱邊緣澆口，澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體與型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫， 調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口封閉時(shí)間。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活的選取進(jìn)料位置，因此它使被廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)；但澆口痕跡存在，會(huì)形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，單深型腔塑件排氣不便。 ③ 點(diǎn)澆口 點(diǎn)澆口又稱菱形澆口，其尺寸很小，能有效的增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的粘度下降，流動(dòng)性增加，利于填充。有利于成型薄壁塑件，但不利于成型平薄及形狀復(fù)雜的塑件。采用點(diǎn)澆口的模具，以取得澆注系統(tǒng)的平衡，有利于自動(dòng)化的操作，但壓力損失大，澆口凝料脫模需要在定模部分另加一個(gè)分型面；塑件澆口殘留痕跡小，但收縮率達(dá)易變形。 ④ 環(huán)形澆口 環(huán)形澆口用來成型圓筒形塑件，它開設(shè)在塑件的外側(cè)，采用這類澆口，塑料熔體在充模仕進(jìn)料均勻，各處料流速度大致相同，模腔內(nèi)氣體易排出，避免了側(cè)澆口容易在塑件上產(chǎn)生的熔接痕，但澆口去除較難，澆口痕跡明顯。 ⑤ 盤形澆口 盤形澆口類似于環(huán)形澆口，它與環(huán)形澆口的區(qū)別在于開設(shè)在塑件的內(nèi)側(cè)，其特點(diǎn)與環(huán)形澆口基本相同。 根據(jù)制品的要求，采用點(diǎn)交口。 （2）澆口位置的選擇 澆口位置與數(shù)目對(duì)塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則： ① 避免塑件上產(chǎn)生缺陷； ② 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最后處； ③ 有利于塑料熔體流動(dòng)； ④有利于型腔排氣； ⑤考慮塑件受力狀況； ⑥增加熔接痕牢度。 在澆口位置的選擇方面，本設(shè)計(jì)有兩個(gè)方案：一、澆口設(shè)置在主流道襯套內(nèi)結(jié)構(gòu)；、澆口設(shè)置在成型凹模內(nèi)。 綜合考慮，由于第一種方案脫模凝料去除后，有可能在端面留下痕跡影響塑件質(zhì)量。而第二種方案在模去除凝料后，由于痕跡留在了內(nèi)壁，不會(huì)影響使用。這里采用第二種方案 澆口位置的選擇 第5.2節(jié) 分型面和排氣槽的設(shè)計(jì) 5.2.1 分型面的設(shè)計(jì) 在注塑模中，用于去除塑件禍澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱分型面。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)和成本，在選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以下原則： （1）分型面應(yīng)選在塑件得最大截面處； （2）盡量將塑件留在動(dòng)模一側(cè)； （3）有利于保證塑件的尺寸精度； （4）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量； （5）考慮滿足塑件的使用要求 （6）盡量減少塑件在合模平面上的投影面積； （7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向； （8）有利于排氣； （9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，所以可以將分型面選擇為直通部分的軸線所在面。通過側(cè)抽芯將塑件取出。 5.2.2排氣槽的設(shè)計(jì) 從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。 排氣不良的危害 ① 增加熔體充模流動(dòng)的阻力，是型腔充不滿； ② 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的熔接縫，其力學(xué)性能降低； ③ 滯留氣體時(shí)塑件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷； ④ 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時(shí)局部高溫，使塑料熔體分解； ⑤ 由于排氣不良，降低了充模速度。 （2）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 ① 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)； ② 對(duì)于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣； ③ 利用頂桿與孔的配合間隙排氣； ④ 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣； ⑤ 在熔合縫位置開設(shè)冷料穴 本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。 第5.3節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì) 注射模具閉合時(shí)，成型零件構(gòu)成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯鑲拼件，各種成型桿與成型環(huán)。成型零件承受高溫高壓塑料熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形狀，尺寸和表面。在開模和脫模時(shí)需克服與塑件的粘著力。成行李零件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的相對(duì)質(zhì)量。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料，和熱處理的選擇及加工工藝性，使影響模具工作壽命的主要因素。 5.3.1 模腔結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) （1）凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸摸結(jié)構(gòu) 凹模結(jié)構(gòu) （2）推出機(jī)構(gòu)的形式確定 推出機(jī)構(gòu)的作用是將成型的塑件推出行腔，推桿的設(shè)計(jì)要求是：布置均勻、保證塑件被推出時(shí)受力平衡、推出平穩(wěn)、不變形。設(shè)置的部位；盡量設(shè)置在壁厚處、凸緣、加強(qiáng)筋等處。其形式按其結(jié)構(gòu)來分：推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、行腔推出機(jī)構(gòu)、組合推出機(jī)構(gòu)。按動(dòng)力來源來分：手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推促、液動(dòng)推出等。 在本課題中的推促機(jī)構(gòu)的形式為：組合推出機(jī)構(gòu)，即推桿和推板共同作用。原因是推板作用面積大，推出力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并且塑件上無推出痕跡。推桿的材料采用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度≥HRC50，工作端的表面粗糙度Ra≤0.8μm，推桿盡可能采用大直徑，保證具有足夠的剛度，以成熟推出力。 工作原理是；當(dāng)動(dòng)模下移一定的距離時(shí)，碰到推板，此時(shí)推桿作用時(shí)斜導(dǎo)柱上滑，上移一定距離后，塑件脫模，推出機(jī)構(gòu)工作完成。在動(dòng)模的作用下復(fù)位，進(jìn)行下一輪工作。 5.3.2 成型零件剛材的選用 （1）選用要求 ① 機(jī)械加工性能良好 要選用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的鋼種，為此，以中碳鋼和中碳合金鋼最常用，這對(duì)大型模具尤其重要。對(duì)需要電火花加工的零件，還要求該鋼種的燒傷硬化層較薄。 ② 拋光性能優(yōu)良 注射模成型零件工作表面，多需拋光達(dá)到鏡面，R ≤0.05m。要求鋼材硬度HRC35～40為宜。過硬表面會(huì)拋光困難。剛才的顯微結(jié)構(gòu)應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)。 ③ 耐磨性和抗疲勞性能好 注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變的應(yīng)以作用。一般的高碳合金鋼，可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不宜采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模的次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。 ④ 具有耐磨性 對(duì)有些塑料品種，如聚氯乙烯和阻燃性塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性的鋼材。 5.3.3 成型零件工作尺寸計(jì)算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來成型塑件的尺寸。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，在使用中有配合要求的尺寸，還有較高的精度要求的尺寸。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)要求確定模具成型零件的工作尺寸及精度要求。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，主要因素有： （1）塑件收縮率的影響 （2）模具成型零件的制造誤差 （3）模具成型零件的磨損 （4）模具安裝配合的誤差 成型零件工作尺寸計(jì)算的方法有兩種： （1）平均法 即按平均收縮率，模具平均制造公差和平均磨損量為基準(zhǔn)的計(jì)算方法。 （2）極限法 即按極限收縮率，模具極限制造公差和極限磨損量為基準(zhǔn)的計(jì)算方法。 所謂的模具工作部分的尺寸，是指成型零件上直接用于成型塑件部分的尺寸。主要有型腔、型芯的徑向尺寸、深度尺寸、中心距等。 （1）型腔尺寸計(jì)算： 材料平均收縮率： 平均磨損量 模具型腔零件制作公差： 取IT8 ①型腔軸向尺寸“”的計(jì)算： = = ②型腔軸向尺寸“”的計(jì)算： = = ③螺紋型環(huán)工作尺寸“”的計(jì)算： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)；取螺距=4 M=50螺紋大徑為50 中徑為45.402 小徑為43.67 螺紋的中徑公差為0.56。 = = （2）型芯尺寸計(jì)算 模具成型零件制作公差： 取IT7 ①型芯徑向尺寸的計(jì)算： = = ②型芯高度尺寸的計(jì)算： = = 第5.4節(jié) 模具結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 第5.4.1節(jié) 模板尺寸計(jì)算與選擇 由行腔壁厚經(jīng)驗(yàn)公式得：S＝0.20×150+17=47mm 模板的選擇 模板設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)尺寸的確定如圖： 本模具采用鑲塊式凸凹模，模板的長(zhǎng)度、寬度選擇最少應(yīng)該保證型腔壁厚S。同時(shí)配合導(dǎo)柱、螺釘、限位釘?shù)鹊陌惭b。在滿足注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距的范圍內(nèi)，盡量使模具的布排緊湊合理。下面表5.2所選各模板的尺寸： 表5.2 模板尺寸表（㎜） 模板 寬度長(zhǎng)度 高度 材料 定模座板 315400 32 45鋼，調(diào)質(zhì) 動(dòng)模座板 315400 32 45鋼，調(diào)質(zhì) 動(dòng)模板 315315 63 45鋼，調(diào)質(zhì) 支撐板 315315 50 45鋼，調(diào)質(zhì) 動(dòng)模鑲件 150150 63 T8A, 推桿固定板與推板厚度分別為20、32mm。根據(jù)布局確定推版尺寸為315190。 5.4.2 墊塊尺寸選定 由于墊塊的高度決定頂出距離，這里進(jìn)行墊塊的高度的設(shè)計(jì)。推出距離為30mm。墊塊高度應(yīng)等于推出距離加推板和推桿固定板厚度。所以至少墊塊高度應(yīng)大于推出高度30＋52＝82㎜。根據(jù)《塑料注射模架的尺寸組合》，所以選擇墊塊的高度應(yīng)為100㎜。墊塊寬度 模具總高度 5.4.3 連接件的確定 在主流道襯套和動(dòng)模座板連接的地方，用開槽半沉頭螺釘。根據(jù)模板的厚度確定其規(guī)格為d=M6，L=25；對(duì)于動(dòng)模板到墊塊間的連接使用內(nèi)六角頭螺栓A級(jí)，規(guī)格為d=M20，L=200；頂板和推桿固定板用開槽沉頭螺釘和銷釘，規(guī)格為d=M10，L=40。 第5.5節(jié) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 在注射模中，指引動(dòng)模與定模之間按一定的方向閉合和定位的裝置，稱之為合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能有： （1）定為作用； （2）導(dǎo)向作用； （3）承受一定的側(cè)應(yīng)力； （4）支承定模型腔板或動(dòng)模推件板。 5.5.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括到柱和導(dǎo)套兩個(gè)主要零件，分別安裝在動(dòng)定模兩邊。本設(shè)計(jì)導(dǎo)套直接在模板上開孔形成。導(dǎo)柱基本形式有兩種，一種是除安裝部分的凸肩外，長(zhǎng)度的其余部分直徑相同，稱為帶頭導(dǎo)柱； 另一種是除安裝部分的凸肩外是安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱為有肩導(dǎo)柱。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。本設(shè)計(jì)考慮到模具結(jié)構(gòu)采用帶頭導(dǎo)柱，如下圖所示： 圖5.11 帶頭導(dǎo)柱 機(jī)構(gòu)的功能： 1 定位作用 合模時(shí)維持動(dòng)、定模之間都設(shè)置有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，合模后保持模腔的正確形狀； 2 導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)向力； 3 承載作用 采用推件板脫模或三板模具結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱有承受推件板和定模型板的重載荷作用； 4 保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用。 本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱㎜，根據(jù)GB4169.4－84，采用f7級(jí)公差。 查《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》表9－6 圖中L=㎜，L1=㎜, d=㎜, S=㎜, D=㎜, C= 導(dǎo)套的選擇： 第5.6節(jié) 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具開模后有一個(gè)機(jī)構(gòu)需要復(fù)位，即是塑件推桿要復(fù)位。 塑件推桿的復(fù)位：用常見的復(fù)位桿復(fù)位機(jī)構(gòu)即可，即復(fù)位桿頂端與定模板接觸，合模時(shí)由復(fù)位桿將推板頂回復(fù)位，但是在此機(jī)構(gòu)中，在復(fù)位桿上加彈簧，保證復(fù)位桿先于在合模之前復(fù)位結(jié)構(gòu)如圖所示。 1——復(fù)位桿 2——上模板 3——墊塊 4——彈簧 5——固定板 6——推板 第5.7節(jié) 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模成型過程中的開模力和脫模力，都是由于型腔殘余壓力使塑料件與型腔和型芯之間產(chǎn)生了接觸壓力。需要足夠的開模力和脫模力，才能讓塑件脫離模具。 5.7.1脫模力的計(jì)算 塑料熔體在模腔內(nèi)冷卻到軟化點(diǎn)以前，其收縮不會(huì)造成對(duì)型芯的抱緊力的作用，模腔內(nèi)抱緊力來自注塑機(jī)的噴最傳來的靜壓力，澆口凍結(jié)，補(bǔ)料停止后，由于冷卻收縮使塑件對(duì)型芯的抱緊力越來越大，而且對(duì)凹模的抱緊力越來越小，開模時(shí)接近于零。制件對(duì)型芯的抱緊力達(dá)到極值，導(dǎo)致制件滯留在型芯上。 脫模力的計(jì)算： 由于，故零件屬于厚壁制件，所需脫模力 （5-1[9]164） 式中：Q——脫模力（N） ——隨f和而變化的無因次系數(shù)，查參考資料9表3-30，取值為1 ——隨和而變化的無因次系數(shù)，查參考資料9表3-31，其值為1 ——型芯半徑（mm） E——塑料抗拉彈性模量（MPa） ——塑料制品的平均收縮率（%） L——塑料對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度（mm） ——模具型芯的脫模斜度 ——塑料與型芯的摩擦系數(shù) ——塑料的泊松比 查參考資料9表3-29得ABS的拉伸彈性模量E=1.4×MPa，成型收縮率=0.3%～0.8%，塑料與型芯的摩擦系數(shù)=0.4，泊松比=0.35。其中模具型芯的脫模斜度=1.5°，塑料對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度L=75mm，，本設(shè)計(jì)β值為0 代入（5-16）得到， =8979N 5.7.2 脫模機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)有推桿機(jī)構(gòu)，推管機(jī)構(gòu)，推板機(jī)構(gòu)等。本設(shè)計(jì)采用推桿推出機(jī)構(gòu)。由于推桿位置設(shè)置有較大自由度，因而用于塑件局部需要有較大脫模力的場(chǎng)合。常用推桿形式有圓形截面，本設(shè)計(jì)采用A型推桿，如圖5.10所示 圖5.13 推桿 由模具結(jié)構(gòu)可以確定推桿長(zhǎng)度為175㎜，由參考資料2公式4.6-35可計(jì)算推桿直徑 （5－24） 式中：—脫模力（N） n—頂桿數(shù)目 K—安全系數(shù)，K=2； μ—壓桿的長(zhǎng)度系數(shù)，查表4.6-3得μ=0.707； l—推桿長(zhǎng)度； E—推桿剛才的彈性模量，一般E=2.1×105； 根據(jù)公式（5－24）㎜ 查參考資料《塑料模的標(biāo)準(zhǔn)化》表9－3，根據(jù)GB4169.91－84取推桿尺寸d=10，S=5，D=16，L=175，d的公差，，， 5.7.3 推桿位置的選擇 推桿應(yīng)設(shè)置在有效位置即： （1）應(yīng)設(shè)置在滑塊投影面內(nèi)； （2）有深槽深孔部位附近； （3）加強(qiáng)筋部位； （4）局部壁厚部位； （5）有金屬嵌件部位附近； （6）結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)將推桿設(shè)置在離中心線100㎜的位置上，由于塑件結(jié)構(gòu)不是太復(fù)雜，這里只設(shè)置4根推桿在對(duì)稱面上。 第5.8節(jié) 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對(duì)生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷卻時(shí)間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求有盡相同，因此，對(duì)模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。 （1） 低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 （2） 模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 （3） 對(duì)結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長(zhǎng)和塑件發(fā)脆的缺陷。 （4） 隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應(yīng)力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對(duì)于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補(bǔ)料時(shí)間是有利的。 5.8.1 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 1.求塑件每小時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量Q 由公式 式中： —塑料的比熱容 G—結(jié)晶形塑料的熔化潛熱 —塑料注塑溫度 —模具溫度 == 2.求冷卻水的體積V 由公式得 式中：V—冷卻介質(zhì)的體積流量， W—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，kg/min Q—塑件在凝固是放出的熱量，kJ/kg —冷卻介質(zhì)的密度，Kg/ C—冷卻介質(zhì)的比熱容， —冷卻介質(zhì)的出口溫度，℃ —冷卻介質(zhì)的入口溫度，℃ 實(shí)際單位時(shí)間（min）內(nèi)注塑成型2個(gè)塑件，共計(jì)質(zhì)量256g == 故不需要冷卻水道。 第6章 模具的校核 第6.1節(jié) 工藝參數(shù)的校核 6.1.1注射量校核 一次注射行程的實(shí)際注射量為： V＝V1＋V2 式中： V1—塑件體積 V2—流道塑料體積 V＝143㎝3 注射機(jī)最大注射容積 注射機(jī)最小注射容積 （6.1） 所以注射量選擇合適。 6.1.2 鎖模力校核 高壓塑料熔體剛充滿模具型腔時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿開模方向的漲模力。該漲模力大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，乘以分型面上模腔的平均壓力q。模具鎖模力必須大于漲模力，才能防止分型面上產(chǎn)生溢邊，保證塑件在深度方向的尺寸精度[3]，因此 F＝KAq （6.2） 式中：F—漲模力（N）； K—安全系數(shù)，通常取1.1～1.2，這里取K=1.1； A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積； 則 F＝1.1×8650×160×80%×＝1218KN< 所以，鎖模力大小合適。 6.1.3 最大注射壓力校核 注射機(jī)的額定注射壓力即為它的最高壓力，應(yīng)該大于注射機(jī)成型所需調(diào)用的注射壓力P0，即 ≥K′P0 （6.3） 式中： K′—安全系數(shù)，通常取1.25～1.4，這里取K′=1.3。 160≥1.3×80 所以，注射壓力校核合格。 第6.2節(jié) 安裝參數(shù)校核 6.2.1 模具厚度校核 模具厚度，也稱模具閉合高度，必須滿足 ≤≤ （6.4） 式中： —注射機(jī)合模部件允許的最小模厚； —注射機(jī)合模部件允許的最大模厚。 150㎜≤340㎜≤550㎜ 模具厚度校核合格。 6.2.2 模板尺寸校核 考慮到模具的安裝，應(yīng)進(jìn)行模版尺寸的校核。由于在模板尺寸中動(dòng)、定模座板尺寸最大，這里只校核動(dòng)、定模座板尺寸315×400㎜。注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距尺寸為415×415㎜，完全可以滿足動(dòng)、定座板的安裝要求。 6.2.3 開模行程校核 因?yàn)楸灸＞邽殡p分型面模具，則校核合格條件為 H≥H1＋H2＋a+5～10㎜ （6.5） 式中：H—注射機(jī)動(dòng)模板開模行程； H1—塑件推出距離； H2—塑件高度，計(jì)算得 360㎜≥35+50+45+10㎜=160㎜ 所以，開模行程校核合格。 綜上所述前面選擇的SZ-60/40型注塑機(jī)符合要求。 6．3 模具安裝和試模 1.清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。 2.因模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平穩(wěn)、靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。 3.調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 4.慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。 5.模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預(yù)定溫度20～30，即可校正噴嘴澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，必須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 6.開空車運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。 雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時(shí)，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但是人們的認(rèn)識(shí)往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗(yàn)，看成型的制件質(zhì)量如何。試模時(shí)，塑件上?？赡艹霈F(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析、排除故障。造成次、廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成型條件、成型設(shè)備、模具結(jié)構(gòu)及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型工藝參數(shù)、修整模具等方法加以解決。因?yàn)槌尚蜅l件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時(shí)，才考慮修理模具。 第7章 結(jié)論 經(jīng)過十幾周的設(shè)計(jì)，襯筒注塑模二次推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成了。從拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解目前國(guó)內(nèi)塑料模具行業(yè)和PVC塑料的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)、借鑒前人的資料，對(duì)給定的塑件進(jìn)行認(rèn)真分析，最終確定成型工藝方案。并進(jìn)一步選擇設(shè)備、確定模具結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理分析、計(jì)算零件尺寸、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。中期檢查過后，我對(duì)自己的思路和設(shè)計(jì)做了一些調(diào)整，最終確定了整個(gè)模具的結(jié)構(gòu)。并涉獵了相關(guān)英語(yǔ)資料，翻譯了其中一部分。 由于模具要求精度高，形狀、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅用到模具制造工藝學(xué)的知識(shí)，而且要用到大量機(jī)械制造方面的內(nèi)容。比如機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、計(jì)算機(jī)制圖及Pro/E等。通過這次的設(shè)計(jì)對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧和溫習(xí)，可以說這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的檢驗(yàn)和練習(xí)。 由于所學(xué)知識(shí)有限且缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，難免有不足和錯(cuò)誤之處。希望老師給予指正。 參考文獻(xiàn) [1] 王文平，池成忠. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì). 北京大學(xué)出版社. 2005 [2] 唐志玉. 塑料模具設(shè)計(jì)師指南. 國(guó)防工業(yè)出版社. 1999 [3] 《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1997 [4] 吳克堅(jiān)等. 機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社. 2003 [5] 王伯平. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2004 [6] 陳經(jīng)斗等. 畫法幾何及機(jī)械制圖. 天津大學(xué). 1997 [7] 文九巴. 機(jī)械工程材料. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2003 [8] 俞漢青，陳金德. 金屬塑性成型原理. 機(jī)械工業(yè)出版社.2003 [9] 張克惠. 斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)受力分析.模具工業(yè).1994.160（6），30-31 [10] 馮炳堯等. 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè). 上?？萍汲霭嫔? 1985 [11] 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2000 [12] 申開智. 塑料成型模具. 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