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2 產(chǎn)品分析
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：MP3電池充電器插座的塑料
注射模具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2013年05月
II
MP3電池充電器插座的塑料注射模具的設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)主要是通過對(duì)塑件的形狀、尺寸及其精度的要求來進(jìn)行注射成型工藝的可行性分析。塑件的成型工藝性主要包括塑件的壁厚，斜度和圓角以及是否有抽芯機(jī)構(gòu)。通過以上的分析來確定模具分型面、型腔數(shù)目、澆口形式、位置大??；其中最重要的是確定型芯和型腔的結(jié)構(gòu)，例如是采取整體式還是鑲拼式，以及它們的定位和固緊方式。此外還分析了模具受力，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。
關(guān)鍵詞:注射成型；分型面；成型零件；抽芯機(jī)構(gòu)
I
The Design of Plastic Injection Mold for MP3 Battery Charger Socket
Abstract
This design is mainly the feasibility analysis of plastic parts of the shape, size and accuracy requirements for injection molding process. Molding of plastic parts including plastic parts wall thickness, inclination and fillet and whether core-pulling mechanism. Through the above analysis to determine the mold parting surface, cavity number, gate the form, place the size; the most important is to determine the core and cavity structure, for example, is to take the whole the type of type still, and their fixed position and tight way. In addition, the force of the mold, demoulding mechanism design, mold design guide mechanism, cooling system design, the die assembly drawing and the main parts of the die drawing.
Key Words: Injection molding；parting surface；moulded parts；core pulling mechanism
目 錄
1 緒論 1
2 產(chǎn)品分析 32
2.1塑件分析 2
2.1.1結(jié)構(gòu)分析 2
2.1.2尺寸精度分析 2
2.1.3塑件厚度檢測 3
2.2塑件的原材料分析 3
2.2.1 ABS的基本特性 3
2.2.2成形特性 4
2.3注射模方案的確定 5
3 塑件相關(guān)計(jì)算及注塑機(jī)的選擇 6
3.1投影面積計(jì)算 6
3.2體積及質(zhì)量計(jì)算 6
3.3塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算 7
3.4注射工藝參數(shù)確定 8
3.5注塑機(jī)選擇及注射工藝參數(shù)確定 8
3.6型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 9
3.6.1型腔數(shù)量的校核 9
3.6.2注射機(jī)工藝與安裝參數(shù)的校核 9
4 模具結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) 10
4.1擬定型腔布局 10
4.1.1分型面位置的確定 10
4.1.2型腔數(shù)目的確定 11
4.1.3型腔的布局 11
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
4.2.1總體設(shè)計(jì) 13
4.2.2主流道設(shè)計(jì) 13
4.2.3分流道設(shè)計(jì) 14
4.2.4冷料穴設(shè)計(jì) 15
4.2.5進(jìn)料口設(shè)計(jì) 15
4.2.6澆口套及定位圈的設(shè)計(jì) 16
4.3 模架的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 17
4.4成型零部件設(shè)計(jì) 18
4.4.1成型零件的材料選擇 18
4.4.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.4.3成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
4.5側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.5.1側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 22
4.5.2抽芯距確定與抽芯力的計(jì)算 22
4.5.3斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 23
4.5.4楔緊塊的設(shè)計(jì) 24
4.5.5滑塊的精確導(dǎo)向 25
4.6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
4.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 25
4.6.2導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)原則 25
4.6.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 26
4.7脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
4.7.1推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 27
4.7.2頂桿的布置 27
4.7.3推桿布置 28
4.7.4推件力的計(jì)算 29
4.7.5推桿的設(shè)計(jì) 29
4.8冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30
4.8.1冷卻回路的布置 30
4.8.2求冷卻水的體積流量V 31
4.8.3冷卻時(shí)間計(jì)算 31
4.8.4成型周期計(jì)算 32
4.8.5排氣機(jī)構(gòu) 32
5 結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 32
致謝 32
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 32
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明 32
附錄 32
IV
2 產(chǎn)品分析
1 緒論
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率。
中國模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
我國模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國際水平低許多。在模具價(jià)格方面，我國比發(fā)達(dá)國家低許多，約為發(fā)達(dá)國家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化。
我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的確開發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動(dòng)密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。
2 產(chǎn)品分析
2.1塑件分析
2.1.1結(jié)構(gòu)分析
本次設(shè)計(jì)任務(wù)所提供的零件為塑件實(shí)體，如圖1所示：
圖1 塑件草圖
零件總體輪廓尺寸為71mm×36mm×20mm，總體看來，結(jié)構(gòu)較簡單，故選一般精度等級(jí)：IT6級(jí)。
2.1.2尺寸精度分析
該零件的重要尺寸精度為6級(jí)，其它尺寸精度為7－8級(jí)，屬于中等精度，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。
39
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
2.1.3塑件厚度檢測
塑件的厚度檢測采用Pro/Engineer設(shè)計(jì)軟件的模型分析功能自動(dòng)完成，如圖2所示：
圖2 厚度檢測
從塑件的壁厚上來看，壁厚的最大處為3mm左右，最小處小于0.7mm，大多處在2－3mm的范圍之內(nèi)，并綜合其材料性能，注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難。
2.2塑件的原材料分析
2.2.1 ABS的基本特性
ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。有極好的沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高。
性能：綜合性能較好，沖擊韌度、力學(xué)性能較高，尺寸穩(wěn)定而化學(xué)性、電氣性能良好；易于成形和機(jī)械加工。
用途：適于制作一般機(jī)械零件、減磨耐磨零件、傳動(dòng)零件以及化工、電器、儀表等零件。
2.2.2成形特性
(1)無定形塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。
(2)吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時(shí)間預(yù)熱干燥。
(3)流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右(流動(dòng)性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好)。
(4)比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫(對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高)。料溫對(duì)物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解)，對(duì)要求精度較高塑件，模溫宜取50℃～60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60℃～80℃。注射壓力應(yīng)比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180℃～230℃，注射壓力為100～140，螺桿式注射機(jī)則取160℃～230℃，70～100為宜。
模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，分流道及澆口截面要大，選擇好進(jìn)料口位置、形式，推出力過大機(jī)械加工時(shí)塑料件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，在成型時(shí)的脫模斜度﹥2°，收縮率取﹥0.5°。
(5)ABS的成型條件[3](見表1)
表1 ABS的成型條件
注射成型機(jī)類型
螺桿式
密度()
1.03～1.07
計(jì)算收縮率
0.3～0.8
預(yù)熱
溫度(℃)
80～85
時(shí)間(S)
2～3
料筒溫度
后段(℃)
150～170
中段(℃)
165～180
前段(℃)
180～200
170～180
噴嘴溫度(℃)
模具溫度(℃)
50～80
注射壓力(MPa)
60～100
成型時(shí)間
注射時(shí)間(s)
20～90
高壓時(shí)間(s)
0～5
冷卻時(shí)間(s)
20～120
總周期(s)
50～220
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
30
適用注射機(jī)類型
螺桿式、柱塞式均可
后處理
方法
紅外線燈、烘箱
溫度(℃)
70
時(shí)間(h)
2～4
說明：該成形條件為加工通用級(jí)ABS料時(shí)所用，苯乙烯-丙烯腈共物(即AS)成形條件與上相似。
2.3注射模方案的確定
此次注塑模具方案初步?jīng)Q定為一模一腔，分型面為最大投影面上，前端使用斜滑塊抽芯，選用潛伏式澆口進(jìn)行澆注，使用頂管裝置將塑件頂出。
但這種方案產(chǎn)品生產(chǎn)批量小，不利于開模，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，經(jīng)過上網(wǎng)查詢資料，已經(jīng)向老師和同學(xué)的請(qǐng)教，所以本次注塑模具方案確定為一摸兩腔，使用側(cè)澆口，采用斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)向抽芯，頂出裝置為頂桿頂出。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
3 塑件相關(guān)計(jì)算及注塑機(jī)的選擇
3.1投影面積計(jì)算
圖3 投影面積計(jì)算
塑件的投影面積可以通過PRO/ENGINEER 的分析模塊直接得出,如圖3所示：由分析可得：
注塑件投影面積S= 2394.32×2≈4789。
3.2體積及質(zhì)量計(jì)算
體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動(dòng)計(jì)算獲得(塑件密度由《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》[7]表2.2－2查得：ABS密度ρ=1.1g/cm3)，如圖4所示：
圖4 體積及質(zhì)量計(jì)算
結(jié)果如下：
體積= 8.2538305e+03
曲面面積 = 1.2326095e+04
密度 = 1.1000000e+00噸/
質(zhì)量 = 9.0792136e+03噸
故注塑件的體積為：V≈8254.0×2=16508
質(zhì)量為：≈16.51×1.1＝18.16g
流道凝料質(zhì)量：
注射量：
注射容量：
3.3塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算
流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍,因此可用來進(jìn)行估算，所以，
=+=+0.35=1.35=1.35×2×2394.32=6464.644
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》[7]表15.2-1常用塑料模腔平均壓力可知一般制品平均壓力為40 ；
所以，鎖模力==6464.644××40×=258.587。
3.4注射工藝參數(shù)確定
查中國模具網(wǎng)出品的《模具助手》[8]1.01版，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：
注射溫度(℃):200～260 注射壓力(兆帕):78.4～196
模具溫度(℃):40～60 壁厚范圍(毫米):1.5～5.0
脫模斜度(型腔):40`～1`20 脫模斜度(型芯):35`～1`
3.5注塑機(jī)選擇及注射工藝參數(shù)確定
根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算?？蛇x用XS-ZY-125型注射機(jī)，技術(shù)參數(shù)參照查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1得表2
表2 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量()
125
螺桿直徑(mm)
42
注射壓力()
150
塑化能力(g/s)
45
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
10—140
噴嘴球半徑(mm)
12
鎖模方式
雙曲軸
鎖模力(kN)
900
拉桿內(nèi)間距(mm)
260×360
移模行程(mm)
300
最大模厚(mm)
300
最小模厚(mm)
200
模具定位孔直徑(mm)
Φ100
噴嘴孔直徑(mm)
3
3.6型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
3.6.1型腔數(shù)量的校核
由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n：
(合格)
式中 ：注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
：注射機(jī)的額定塑化量(45g/s)
3.6.2注射機(jī)工藝與安裝參數(shù)的校核
(1)注射量校核 。查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)最大注射量160×1.1×0.8=140.8g，本模每次注射所需塑料的總質(zhì)量約為29.1g，能滿足要求。
(2)鎖模力校核 。查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)最大鎖模力F=900kN，而=258.587kN，故能滿足。
(3)最大注射壓力校核。查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)額定注射壓力為150MPa，而ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70～90MPa，故能滿足成型的要求。
(4)最大和最小模具厚度校核。查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)所允許模具的最小閉合厚度為=200mm，最大閉合模厚為=300mm，而本設(shè)計(jì)的模具厚度為=300mm，即模具滿足≤≤的安裝要求。
(5) 模具在注射機(jī)上的安裝尺寸。從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸400mm×300mm×300mm上看，小于XS-ZY-125型注射機(jī)拉桿內(nèi)向距260mm×360mm，能滿足模具安裝和拆卸要求。
(6)開模行程的校核。查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.2知，XS-ZY-1250型注射機(jī)的最大開模行程為S=300mm，能滿足模具推出制品所需開模距=++（510)mm=110mm-115mm的要求。
4 模具結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)
4.1擬定型腔布局
4.1.1分型面位置的確定
模具上用以取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充填性及制品的脫模，分型面的位置也影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[4]：
(1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
(2)當(dāng)已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
(3)保證制件的精度和外觀要求；
(4)考慮滿足塑件的使用要求；
(5)考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格，使模板間距大小合適；
(6)考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積，確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；
(7)不妨礙制品脫模和抽芯；
(8)有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計(jì)分型面選在A—A面(如圖5所示)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
圖5 分型面
4.1.2型腔數(shù)目的確定
型腔指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負(fù)形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。注射成形是先閉模以形成空腔，而后進(jìn)料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上)形成這一空腔——型腔。其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯[5]。其數(shù)目的決定與下列條件有關(guān)：
(1)塑件尺寸精度；
(2)模具制造成本；
(3)注塑成形的生產(chǎn)效益；
(4)制造難度。
該塑件精度要求一般(MT5)，又是大批量生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具制造費(fèi)用低一點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用小一點(diǎn)，采用一模兩腔的模具形式。這樣比一模一腔模具的生產(chǎn)效率高，同時(shí)結(jié)構(gòu)更為合理。
4.1.3型腔的布局
多型腔模具設(shè)計(jì)的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因而型腔的排布在多型腔模具設(shè)計(jì)中應(yīng)加以綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每一個(gè)型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中心中均等地分得所需的壓力，以保證塑料熔體同時(shí)均勻地充滿每個(gè)型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，同時(shí)采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差異、應(yīng)力形成及脫模困難等問題。
平衡式型腔布局的特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度、截面形狀及尺寸均對(duì)應(yīng)相同，可以實(shí)現(xiàn)均衡進(jìn)料和同時(shí)充滿型腔的目的；非平衡式型腔布局的特點(diǎn)是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度不相等，因而不利于均衡進(jìn)料，但可以縮短流道的總長度，為達(dá)到同時(shí)充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸制作得不相同[6]。本塑件在注射時(shí)采用了一模兩腔的形式，即模具需要兩個(gè)型腔。考慮塑件帶側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有兩種排列方式選擇：
圖6 型腔布局
如圖6所示，這兩種排列方式都采用平面對(duì)成布置，但第一種布局方式緊湊，模具設(shè)計(jì)較簡單。綜合以上兩種方案考慮，故擬定第一種型腔布局方式。
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.2.1總體設(shè)計(jì)
在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選定進(jìn)料口位置，為選擇合適的進(jìn)料口位置。分析塑件可知, 該塑件外表面很光潔,為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，塑料熔體通過型腔的側(cè)面注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
采用側(cè)澆口形式，又模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，并且綜合型腔布局，擬定澆注系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖7所示(對(duì)成布置)：
圖7 澆注系統(tǒng)
4.2.2主流道設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的通道，其斷面為圓形，且?guī)в幸欢ǖ腻F度。為了使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)噴嘴緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，根據(jù)選用的XS-ZY-125型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得：
噴嘴前端孔徑：；
噴嘴前端球面半徑：；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系:
取主流道球面半徑：；
取主流道小端直徑：；
為了便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料及考慮塑料熔體的膨脹，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為，取其值為，內(nèi)壁粗糙度為0.63。主流道大端呈圓角，其半徑取r=2mm,以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力，故主流道各部分直徑如圖8所示(其中L需根據(jù)模板厚度確定)：
圖8 主流道各部分尺寸
4.2.3分流道設(shè)計(jì)
分流道的設(shè)計(jì)原則即應(yīng)使熔體較快地沖滿整個(gè)型腔，流動(dòng)阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。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為平衡式和非平衡式兩種，這里采用平衡式布置分流道。
常見的分流道截面形狀有圓形、半圓形、U形、梯形、矩形等，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動(dòng)阻力最小，單位填充時(shí)間最短。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為圓形形式。
分流道直徑的計(jì)算，可由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]公式5－57.P188) (4-1)
式中：D——各級(jí)分流道的直徑(mm)；
W——流經(jīng)該分流道的熔體重量(g)；
L——流過W熔體的分流道長度(mm)。
經(jīng)估算得分流道的直徑D=6mm,故分流道的尺寸如圖9所示：
圖9 分流道
流道表面粗糙度: 。
查表《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]表5-39與表5-40可知ABS允許的最小分流道尺寸為7.6mm,推薦值為4.8～9.5mm,所以本設(shè)計(jì)符合要求。
4.2.4冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道的末端。其作用是存放料流前端的“冷料”，防止冷料進(jìn)入型腔形成冷接縫。開模時(shí)又能將主流道中的凝料拉出，采用與推桿匹配的冷料穴，冷料穴的形狀為Ｚ字形。
4.2.5進(jìn)料口設(shè)計(jì)
進(jìn)料口也稱澆口，澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩種。非限制性澆口起著引料、進(jìn)料作用；限制性澆口一方面通過截面積突然變化使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，迅速而均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑料分離的作用。側(cè)澆口又稱邊緣澆口。側(cè)澆口一般開在分型面上，從塑件邊緣進(jìn)料，這種澆口結(jié)構(gòu)簡單形式應(yīng)用廣泛。其斷面形狀多為矩形，可以通過改變其厚度和寬度來調(diào)整沖模時(shí)的接剪切速率和澆口封閉時(shí)間。側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以深度h最為重要。H控制了澆口暢通開放時(shí)間和補(bǔ)縮作用。澆口寬度W的大小控制了熔體充模流量。澆口長度L，只要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許，以短為好，一般選用L=0.5~1.5mm。澆口深度有經(jīng)驗(yàn)公式：
h=nt (4-2)
式中h——側(cè)澆口深度(mm)，中小型塑件常用h=0.52mm，大約為制品最大壁厚的1/32/3；
t——塑件壁厚(mm)；
n——塑料材料系數(shù)。
這里直接查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]表5－46，得h＝1.0mm
4.2.6澆口套及定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴孔對(duì)準(zhǔn)定位所用。定位圈直經(jīng)D為與注射機(jī)定位孔配合直經(jīng)，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直經(jīng)確定。直經(jīng)D一般比注射機(jī)孔直經(jīng)小0.1～0.3mm，以便裝模。定位圈一般采用45號(hào)鋼或Q275鋼。定位圈內(nèi)六角螺釘固定在模板時(shí)，一般用兩個(gè)以上的M6～M8的內(nèi)六角螺釘，本設(shè)計(jì)采用四個(gè)M6螺釘固定[14]。澆口套的材料為T10、硬度HRC45；定位圈的材料為45鋼，硬度HRC50,其尺寸如圖10所示：
圖10 澆口套與定位圈
4.3 模架的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選用
通過前面的設(shè)計(jì)及計(jì)算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計(jì)，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場模具設(shè)計(jì)過程中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，隨時(shí)可在市場上買到，這對(duì)縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有用的。
設(shè)計(jì)模具時(shí)，開始就要選定模架。當(dāng)然選用模架時(shí)要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機(jī)構(gòu)的形式等因素。
圖11 標(biāo)準(zhǔn)模架
此模架為標(biāo)準(zhǔn)模架，規(guī)格GCI2540A70B90，其具體參數(shù)如圖11。
4.4成型零部件設(shè)計(jì)
4.4.1成型零件的材料選擇
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和側(cè)抽芯部件。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應(yīng)進(jìn)行熱處理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材。
根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求，查《塑性成型工藝與模具設(shè)計(jì)》[16]附錄G（常用模具材料與熱處理)，本設(shè)計(jì)成型零件選用3Cr2Mo調(diào)質(zhì)處理，硬度≥55HRC,耐磨性號(hào)好且處理過程變形小。還有較好的電加工及耐腐蝕性。
4.4.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模是成型塑件外表面的部件，凸模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩大類，而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。整體結(jié)構(gòu)的成型零件一般都是在淬硬后在進(jìn)行加工，所以整體結(jié)構(gòu)的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法，并且在先進(jìn)的型腔加工機(jī)床還未普遍應(yīng)用之前，整體式型腔一般只用在形狀簡單的小形塑件的成型。組合式型腔的組合形式很多，常見的有嵌入式、鑲拼式及瓣合式幾種。
對(duì)于小型塑件采用多型腔塑料模成型時(shí)，各單個(gè)型腔一般采用冷擠壓、電加工、電鑄等方法制成，然后整體嵌入模中。
為了加工方便或由于型腔某一部位容易磨損，需要更換者采用局部鑲嵌的辦法。
由以上的比較容易看出，當(dāng)塑件較小，形狀較為復(fù)雜式，并且一模多腔成型時(shí)，采用嵌入式組合型腔是較為合理的選擇，故此例選用的凸模形式即為整體鑲嵌式，兩個(gè)型腔分為兩個(gè)鑲塊。
其結(jié)構(gòu)如圖12所示：
圖12 凸模與型腔
(2) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模設(shè)計(jì)的方法與凸模設(shè)計(jì)方法基本一樣，由塑件的結(jié)構(gòu)形式可知，凹模也采用局部鑲嵌形式。
其結(jié)構(gòu)如圖13所示：
圖13 凹模與型芯
4.4.3成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸,主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度 尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等＋任何塑料之間都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸精度等級(jí)確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級(jí)。
(1) 型腔徑向尺寸的計(jì)算：
=[（1+)-3/4Δ] (4-3)
——凹模徑向尺寸(mm)
——塑件徑向公稱尺寸(mm)
——塑料的平均收縮率(％)
Δ——塑件公差值(mm)
——凹模制造公差(mm)
查表，得：ABS的收縮率為0.4～0.7％，則塑料的平均收縮率 =0.5%，
由：=71 mm,=36 mm
又查表知 IT6 級(jí)精度時(shí)塑件公差值
Δ1= 0.76mm，Δ2=0.52mm，
實(shí)踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的 1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時(shí)可取塑件公差的 1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。
由于： = 1/4Δ
得：=1/4×0.76=0.19 mm ,=1/4×0.30=0.13 mm
則： =[(1+)-3/4Δ]
=[(1+0.5%)×71-3/4×0.76]
=70.79 mm
=[(1+)-3/4Δ]
=[(1+0.5%)×36-3/4×0.52]
=35.79 mm?
(2) 型腔深度尺寸的計(jì)算：
凹模深度尺寸同樣運(yùn)用平均收縮率法：
=[(1+)-2/3Δ] (4-4)
——凹模深度尺寸(mm)
——凹模深度制造公差(mm)
其余符號(hào)同上
由：=17 mm
取 IT6 精度時(shí)Δ=0.40mm
由=1/4Δ得： =0.10 mm
則：=[(1+)-2/3Δ]
=[(1+0.5%)×17-2/3×0.40]
= mm
(3) 型芯徑向尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
=[(1+)+3/4Δ] (4-5)
——型芯徑向尺寸(mm)
——型芯徑向制造公差(mm)
其余符號(hào)同上
由：=71mm ,=34mm
取 IT6 精度時(shí)Δ1=0.76 mm Δ2=0.52 mm
由=1/4Δ得：=0.19 mm = 0.13 mm
則： =[(1+)+3/4Δ]
=[(1+0.5%)×71+3/4×0.76]
=71.93 mm
=[(1+)+3/4Δ]
=[(1+0.5%)×34+3/4×0.52]
=34.56 mm
(4) 型芯高度尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
=[(1+)+2/3Δ] (4-6)
——型芯高度尺寸(mm)
——型芯高度制造公差(mm)
其余符號(hào)同上
由：=20 mm,=19 mm,=2 mm,=17 mm
取 IT6 精度時(shí) Δ1=0.44 mm,Δ2=0.44 mm,Δ3=0.24 mm,Δ4=0.40 mm
由=1/4Δ得：=0.11 mm,=0.11 mm,δz3=0.06 mm,δz4=0.10 mm
則：=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×20+2/3×0.44]
=20.39 mm
=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×19+2/3×0.44]
=19.39 mm
=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×2+2/3×0.24]
=2.17 mm
=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×17+2/3×0.40]
=17.35 mm
4.5側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.1側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇
側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)根據(jù)動(dòng)力來源的不同,一般可將其分為機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類型。機(jī)動(dòng)抽芯按傳動(dòng)方式又可分為斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)和其它形式抽芯機(jī)構(gòu),本設(shè)計(jì)選用斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
4.5.2抽芯距確定與抽芯力的計(jì)算
(1)抽芯距的確定
為了安全起見，側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔的深度為2mm，即抽
芯距S=4mm。
(2)抽芯力的計(jì)算
抽芯力得計(jì)算同脫模力計(jì)算相同。對(duì)于側(cè)向凸起較小的塑件的抽芯力往
往是比較小的，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動(dòng)時(shí)的摩擦 力。對(duì)于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進(jìn)行估算：
=chp(Cos-Sin) (4-7)
式中——抽芯力(N)；
c——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(m)
h——側(cè)型芯成型部份的高度(m) ；
p——塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮力(包緊力)，其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件，p=(0.8~1.2)Pa；
——塑件在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的模擦系數(shù)，一般=0.15~0.20；
——側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角(o)。
將數(shù)據(jù)代入公式中得
=18.5x2x120x(0.2xCos200-Sin200)=0.68 KN
4.5.3斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
(1)斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
取斜導(dǎo)柱的工作端部設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，錐臺(tái)的斜角為17o。斜導(dǎo)柱與其固定
的模板之間采用過渡配合H7/m6。由于斜導(dǎo)柱在工作過程中主要用來驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，側(cè)滑塊運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊之間的配合精度保證，而核模時(shí)滑塊的最終準(zhǔn)確位置由楔緊塊決定，因此，為了運(yùn)動(dòng)的靈活，滑塊上斜導(dǎo)孔與斜導(dǎo)柱之間可以采用較松的間隙配合H11/b11，或者兩者之間保留0.5~1mm的間隙。由于抽芯距較小，取斜導(dǎo)柱傾斜角取20o。
由此計(jì)算斜導(dǎo)柱下列尺寸：
(2) 斜導(dǎo)柱的工作長度
L=S/Sin
=4/Sin20o
=11.70mm
(3) 與抽芯距S對(duì)應(yīng)的開模距
H=SCtg
=4Ctg20o
=10.99mm
(4) 斜導(dǎo)柱的長度計(jì)算
=L1+L2+L3+L4+L5
=d2/2tg+h/Cos+d/2tg+S/Sin+5~10mm
= 98mm
(5) 斜導(dǎo)柱的直徑
d=(/0.1[])
=11mm
考慮到滑塊的摩擦力且結(jié)構(gòu)允許，取d=12mm
(6)斜滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
圖14 T型槽
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)靈活性，且側(cè)型芯在摩損后可以更換的情況下，滑塊的結(jié)構(gòu)形狀為組合式，滑塊與側(cè)型芯聯(lián)接方式為：小型芯在非成型端尺寸放大后用H7/m6的配合鑲?cè)牖瑝K，然后用一個(gè)圓柱銷定位。
成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和往復(fù)過程中，要求其必須沿一定的方向平移地
往復(fù)移動(dòng)，這一過程在導(dǎo)滑槽內(nèi)完成的。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的具體要求，滑塊與導(dǎo)
滑槽的配合采用T形槽，T形槽采用壓嵌式式，即在中間板上制出T形臺(tái)肩的
導(dǎo)滑部分，如圖14。
4.5.4楔緊塊的設(shè)計(jì)
在注射成型過程中，側(cè)向成型零件受到熔融料很大的推力作用，這個(gè)力通
過滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般的斜導(dǎo)柱為一細(xì)長桿件，受力后容易變形，導(dǎo)致滑
塊后移，因此必須設(shè)置楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側(cè)
向成型零件的推力。楔緊塊與模具的聯(lián)接方式是把楔緊塊用H7/n6配合整體鑲
入模板中鎖緊角為22o
4.5.5滑塊的精確導(dǎo)向
滑塊的精確導(dǎo)向形式為：斜導(dǎo)柱與斜孔近側(cè)型芯一側(cè)的配合處一定要有0.5mm以上的孔隙，決不允許在模具閉合時(shí)斜導(dǎo)柱和滑塊之間有碰撞現(xiàn)象產(chǎn)生。
4.6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部件，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用一般包括定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓等。
在對(duì)導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮以下要求：
(1)長度。導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面要高出6～8毫米。以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸模先進(jìn)入型腔與其相碰而損壞。
(2)形狀。導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)柱孔。
(3)材料。導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪?T8、T10)經(jīng)淬火處理硬度HRC50～55，導(dǎo)柱滑動(dòng)部位按需要可設(shè)油槽。
(4)配合精度。
(5)光潔度。配合部分光潔度要求7級(jí)，此外，導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)跟椐模架來確定。
4.6.2導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)原則
(1)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)類型的選用。本設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。
(2)導(dǎo)柱數(shù)量。塑料注射成型模具導(dǎo)柱數(shù)量一般需要2～4個(gè)。尺寸較大的成型模具一般需要4個(gè)導(dǎo)柱，本設(shè)計(jì)中模具屬于中小型模具，采用4根導(dǎo)柱導(dǎo)向。
(3)模具型腔及尺寸。導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選用，必須保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠大的抗彎強(qiáng)度。
(4)導(dǎo)柱在模具上的布置方式。
(5)導(dǎo)柱零件的設(shè)置位置。導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔的位置應(yīng)避開型腔板在工作時(shí)應(yīng)力最大的部位。導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔中心至模板邊緣應(yīng)具有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和導(dǎo)向剛度。
(6)導(dǎo)向裝置必須有良好的工藝性。如果固定導(dǎo)柱的孔徑與固定導(dǎo)套的孔徑相等，便于加工，則有利于保證同軸度和尺寸精度。
(7)導(dǎo)向裝置必須具有良好的導(dǎo)向性能。為了使導(dǎo)向裝置具有良好的導(dǎo)向性能，除了必須按上述原則設(shè)置導(dǎo)向裝置之外，還應(yīng)注意導(dǎo)向零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造要求。
導(dǎo)柱如圖15所示：
圖15 導(dǎo)柱
4.6.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
(1)結(jié)構(gòu)形式。采用帶頭導(dǎo)套(Ⅰ型)，導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時(shí)鉆，再分別擴(kuò)孔。
(2)導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
(3)導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4μm。導(dǎo)套外徑按H7/m6或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?
(4)導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅(青銅合金)等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
導(dǎo)套如圖16所示：
圖16 定模板和動(dòng)模板上的導(dǎo)套
4.7脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.7.1推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
(1)塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。
(2)防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對(duì)性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑料收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。
(3)力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。
(4)結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強(qiáng)度。
從塑件結(jié)構(gòu)考慮，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是頂桿頂出機(jī)構(gòu)。由于設(shè)置推桿位置的自由度較大因而推桿推出機(jī)構(gòu)是最常用的推出機(jī)構(gòu)，常被用來推出各種塑件。推桿推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：推桿加工簡單，更換方便，脫模效果好。
常用的推桿形式有圓形、矩形、D形。其中圓形結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣。
推桿直經(jīng)d與形腔部分推桿孔一般為采用H7/e7～H8/f8的間隙配合，配合部分應(yīng)保證D-d=4～6 毫米；軸肩厚約4～6毫米。
4.7.2頂桿的布置
頂桿加工簡單，更換方便，脫模效果好。根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)， 模具型腔在定模部分，型心在動(dòng)模部分。其推出機(jī)構(gòu)可采用推桿推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)。由于分型面有臺(tái)階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推桿推出機(jī)構(gòu)，推桿推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時(shí)不影響外觀，設(shè)立18個(gè)推桿平衡布置，既達(dá)到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。本設(shè)計(jì)采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔0.05～0.1cm。
4.7.3推桿布置
考慮塑件結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用推桿推出機(jī)構(gòu)，在每個(gè)塑件上布置直徑大小不等的9根推桿，具體結(jié)構(gòu)如圖17、圖18所示：
圖17 推桿布置圖 圖18 推桿
4.7.4推件力的計(jì)算
對(duì)于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力(Q) [12]：
(4-8)
式中 L——型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(cm)；
h——被包緊部分的深度(cm)；
p——由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般??；
f——磨擦系數(shù)，一般??；
——脫模斜度；
所以L=188.43×2=376.86mm；H=19mm
Q=376.86×19×10×(0.1×cos0.5-sin0.5)=6.535(kN)
4.7.5推桿的設(shè)計(jì)
(1)推桿的強(qiáng)度計(jì)算
查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]由式5-97得
(4-9)
d——圓形推桿直徑cm
——推桿長度系數(shù)≈0.7
L——推桿長度cm
n——推桿數(shù)量
E——推桿材料的彈性模量(鋼的彈性模量E=2.1×107)
Q——總脫模力
代入數(shù)據(jù)，得d=2.4mm。
(2)推桿壓力校核
查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]式5-98
(4-10)
其中取320N/mm2；，所以推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65。
4.8冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.8.1冷卻回路的布置
縮短成型周期有各種方法,而最有效的是制造冷卻效果良好的模具,如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速的冷卻,則會(huì)使制品內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而造成制品變形成形或開裂,所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設(shè)計(jì),制造能實(shí)現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路。
本設(shè)計(jì)由于采用整體嵌入式型腔，故水道布置在模板上，其具體結(jié)構(gòu)如圖19所示：
圖19 冷卻水道
本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算：
設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。
查表3-26得ABS的單位流量為；
得
4.8.2求冷卻水的體積流量V
由 (4-11)
查表3-27可知所需的冷卻水管直徑較小。
由上述可知，設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為8mm符合要求。
4.8.3冷卻時(shí)間計(jì)算
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]，冷卻時(shí)間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
(4-12)
式中： ——最低冷卻時(shí)間(s)；
——塑件平均壁厚(mm)；
——塑件平均熱擴(kuò)撒率(mm2/s)；
——模具平均溫度(℃)；
——熔體平均溫度(℃)；
——塑件脫模時(shí)平均溫度(℃)。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=8.26s。
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]表1－4，?。?0s。
4.8.4成型周期計(jì)算
注射成型周期一般用下式計(jì)算：
(4-13)
式中： ——沖模時(shí)間，由PROE計(jì)算總注塑質(zhì)量(包括澆注系統(tǒng))為61.9g，
查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》[12]表5－49，取=0.5s；
——保壓時(shí)間，取20s；
——冷卻時(shí)間；
——其余時(shí)間，包括脫模區(qū)間及開閉模時(shí)間，取Tr=40s。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：T=80.5s。
4.8.5排氣機(jī)構(gòu)
當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充分滿型腔，同時(shí)還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量[22]。
排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法：
(1) 用分型面排氣；
(2) 利用推桿排氣；
(3) 利用鑲件排氣；
(4) 利用燒結(jié)合金排氣。
本方案設(shè)計(jì)在分型面之間、推桿預(yù)模板之間及活動(dòng)型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值取0.04mm。
5 結(jié)論
在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過查閱資料和在老師的指導(dǎo)下完成的MP3電池充電器插座的注射模具設(shè)計(jì)后，自己了解了模具的設(shè)計(jì)過程大體是：需要了解塑件的工藝結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；熟悉塑件，包括其幾何形狀；塑件的使用要求；塑件的原料；檢查塑件的成型工藝性；明確注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格；注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等的步驟。利用Pro/E5.0軟件完成了塑件的造型和對(duì)其的模具設(shè)計(jì)。
在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中是我對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，并且知道了模具的設(shè)計(jì)流程和上網(wǎng)查找資料了解了模具的制造流程，對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)掌握得更加牢固，這使我的學(xué)識(shí)得到了質(zhì)的飛躍。
通過對(duì)MP3電池充電器插座的模具設(shè)計(jì)了解了模具從設(shè)計(jì)到制造的完成過程，現(xiàn)代化的模具設(shè)計(jì)到制造都是沿著自動(dòng)化，高效率的生產(chǎn)的方式進(jìn)行的，這些都能提高模具的制造效率，還能節(jié)約模具成本，我們還需要更多更全面的了解模具的設(shè)計(jì)到制造，這樣我們才能更好的去適應(yīng)現(xiàn)代模具的發(fā)展。
通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，找出了自己的不足之處，也有許多的地方要在今后實(shí)踐工作中去補(bǔ)充。當(dāng)然，經(jīng)過這段時(shí)間在老師的指導(dǎo)下完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我相信大學(xué)這段時(shí)間所學(xué)到的知識(shí)也能將其畫上一個(gè)完美的句話。
致 謝
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