材料成型及控制工程設(shè)計畢業(yè)論文

湖 南 涉 外 經(jīng) 濟(jì) 學(xué) 院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目 某手機(jī)外殼成型模具設(shè)計 作者 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 材料成型及控制工程 二一三 年 四 月 一 日 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 1. 畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容要求： 根據(jù)下圖設(shè)計某手機(jī)蓋的注塑模具，同時進(jìn)行該模具的型腔數(shù)控仿真加工。 （由指導(dǎo)教師提供） 需完成的工作： 1.根據(jù)給定參數(shù)，設(shè)計手機(jī)外殼的注塑模型及相關(guān)計算 。 2.制定塑件成型工藝規(guī)程。 3.繪制總裝配圖及相關(guān)零件圖。 4.型腔仿真加工。 5.編寫論文（包括封面、中英文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、綜述或序言、正文、參考文獻(xiàn)）。 2.主要參考資料 1. 塑料成型工藝及模具設(shè)計，葉久新 王群主編，機(jī)械工業(yè)出版社 2. 塑料模具設(shè)計指導(dǎo) ，伍先明 張蓉編著 ， 國防工業(yè)出版社 3. 塑料模具圖冊，閻亞林主編，高等教育社出版。 4. 模具設(shè)計指導(dǎo)，史鐵梁主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版。 5. 塑料模具模設(shè)計指導(dǎo)與資料匯編，廖月瑩 何冰強(qiáng)主編，大連理工大學(xué)出版社 6. 模具制造工藝學(xué)，郭鐵良主編，高等教育出版社。 7. 互換性與測量技術(shù)基 礎(chǔ)，陳于萍 周兆元主編，機(jī)械工業(yè)出版社。 3.畢業(yè)論文（設(shè)計）進(jìn)度安排 階段 階 段 內(nèi) 容 起止時間 1 畢業(yè)生確定選題 2012年 11月 2 撰寫開題報告，完成開題工作 2012年 12月 3 利用寒假完成相關(guān)計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計 2013年 2月 6日2月 26日 4 完成所有圖紙的繪制和說明書的寫作 2013年 2月 27日4月 10日 5 修改圖紙和說明書 2013年 4月 10日4月 20日 6 畢業(yè)論文（設(shè)計）的定稿、評閱、答辯 2013年 4月 21日 5月 15日 指 導(dǎo) 教 師 （簽 章） ： _ 日期： _ 系 (教研室 )主任 (簽章 ) ： _ 日期： _ 二級學(xué)院院長 (簽章 ) ： _ 日期： _ 注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師本人填寫，經(jīng)教研室主任（學(xué)術(shù)小組組長）審核后下發(fā)給學(xué)生。 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)教師評語 建議成績： 指導(dǎo)教師： （簽章） 年 月 日 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱教師評語 建議成績： 評閱教師： （簽章）年 月 日 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄 日期： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專業(yè)班級： 題目： 畢業(yè)論文（設(shè)計） 答辯委員會（小組） 意見： 答辯成績： 評定等級： 答辯委員會 (小組 )負(fù)責(zé)人： （簽章） 委員 （小組成員）： （簽章） （簽章） （簽章） （簽章） 二級學(xué)院審查意見： 論文（設(shè)計）最終評定等級： _ 負(fù)責(zé)人： （簽章） _年 _月 _日 I 摘 要 手機(jī)作為現(xiàn)代通信工具已經(jīng)非常普及了，并且手機(jī)一直保持加速增長的發(fā)展勢頭。隨著手機(jī)的快速發(fā)展，手機(jī)外型也在不斷地變化。 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工 業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 本文的目的是設(shè)計一種手機(jī)外殼的注塑模具。論文首先對注塑件進(jìn)行了分析，包括材料的選擇、材料的注射成型工藝、材料的性能分析以及材料的主要缺陷及消除措施。然后進(jìn)了模具結(jié)構(gòu)形式的擬定、注射機(jī)型號的確定、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算、模架的確定、排氣槽和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計、脫模推出結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。論文最后對此次設(shè)計所遇到的問題和收獲進(jìn)行了總結(jié)。 關(guān)鍵詞 ： 塑料模具；澆注系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng) II ABSTRACT Mobile phones as a modern communication tool has been very popular, and mobile phones has been maintaining the momentum of accelerated development. With the rapid development of mobile phones, mobile phone is in constant change. Plastic industry is the one of quickest industry in the world now, and the mold design is development quickly. Therefore, the research of the mold to understand the plastic product , the production process and improve the product quality will have a very big significance. The purpose of this paper is to design an injection mold of mobile phone shell. Paper first has carried on the analysis of injection molded parts, including the selection of materials, the materials of the injection molding process, the main defects of the performance analysis of material and material and eliminating measures. And then into the mould structure form of the protocol, the determination of injection machine number, and the design of the gating system, molding parts structure design and calculation, the determination of die set and exhaust slot and steering mechanism design, demoulding structure and the design of the cooling system. Paper then problems for the design and results are summarized. Keywords: The plastic mold； the pour system； cooling system III 目 錄 摘要 Abstract 第一章 前言 1 1.1 塑料成型模具在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1.2 國內(nèi)外模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 第二章 注塑件分析 5 2.1 塑件材料的選擇及其結(jié)構(gòu)分析 5 2.2 ABS 的注射成型工藝 6 2.3 ABS 性能分析 7 2.4 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 8 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬訂 9 3.1 分型面的確定 9 3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 10 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 10 第四章 注射機(jī)型號的確定 11 4.1 塑件參數(shù) 11 4.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 11 4.3 注射機(jī)型號的確定 11 4.4 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 12 第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 13 5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 13 5.2 主流道的設(shè)計 13 5.3 分流道的設(shè)計 14 5.4 澆口的設(shè)計 15 5.5 校核主流道的剪切速率 17 5.6 冷料穴的設(shè)計及計算 17 第六章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 18 6.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 IV 6.2 成型零件鋼材的選用 19 6.3 成型零件的工作尺寸計算 20 6.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 21 第七章 模架的確定 22 7.1 各模板尺寸的確定 23 7.2 模板各尺寸的校核 23 第八章 排氣槽的設(shè)計 24 第九章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 25 9.1 機(jī)構(gòu)的功用 25 9.2 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則 25 9.3 導(dǎo)柱的設(shè)計原則 26 9.4 導(dǎo)套的設(shè)計原則 26 9.5 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式 26 第十章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 27 10.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 27 10.2 塑件推出方式 27 10.3 脫模力的計算 27 10.4 推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀 28 10.5 推出機(jī)構(gòu)的形式 29 第十一章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 30 11.1 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 30 11.2 冷卻通道形式及設(shè)計 31 第十二章 總裝圖和零件圖的繪制 33 結(jié)論 35 參考文 獻(xiàn) 36 致謝 37 附錄 38 1 第一章 前 言 1 1 塑料成型模具在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具在現(xiàn)代生活中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝設(shè)備， 它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要 的 形體。 作為金屬、塑料、橡膠等材料成型的基礎(chǔ)工藝裝備，模具在現(xiàn)代工業(yè)生活中應(yīng)用日益廣泛，如在汽車、電子、家電、建筑、 日用品等行業(yè)中有 60%80%的零件需要模具成形， 可以說人類的衣、食、住、行，沒有哪一方面離得開模具 。模具作為一種高效率的工藝裝備，用模具進(jìn)行各種材料加工成型，可以實(shí)現(xiàn)高速的批量生產(chǎn)，并能在批量中保證穩(wěn)定的制品質(zhì)量。同時，模具也是實(shí)現(xiàn)少切削與無切削加工技術(shù)不可缺少的工具，可節(jié)約原材料、降低制品的成本。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和低成本等特點(diǎn)，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟(jì)各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在飛機(jī)、 汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占 60%70%；在電視機(jī)、錄音機(jī)、計算機(jī)等電子產(chǎn)品中占 80%以上；在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 85%以上。 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的種類、數(shù)量、質(zhì)量及款式都有越來越高的要求。 模具工業(yè)不但在國民經(jīng)濟(jì)中占捬重要地位，在世界市場上也是獨(dú)樹一枝 ， 是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求在 600到 650 億美元。如今，模具工業(yè)的發(fā)展甚至已經(jīng)超過了新興的電子工業(yè) 。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視模具技 術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國是世界上超級經(jīng)濟(jì)大國，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國家，其在 1989 年的模具行業(yè)就已有 12554 個企業(yè)，從業(yè)人員 17.28 萬人，模具總產(chǎn)值達(dá) 64.47 億美元。日本模具工業(yè)是從 1957 年開始發(fā)展起來的，當(dāng)年模具總產(chǎn)值僅有 106 億日元，到1991 年總產(chǎn)值已超過 17900 億日元，在 34 年中增長了 169 倍，這也是日本經(jīng)濟(jì)能飛速發(fā)展，并在國際市場上占有一定優(yōu)勢的重要原因之一。現(xiàn)在，日本的模具工業(yè)已實(shí)現(xiàn)了高度的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商 業(yè)化。為 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，中國政府早在 1989 年 3 月頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 現(xiàn)在，大家都認(rèn)識到，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義。因此，被譽(yù)為“工業(yè)之母”、“皇冠工業(yè)”的模具制造業(yè)是高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)已成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。模具技術(shù)和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展水平，已被認(rèn)為是衡量一個國家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力的重要標(biāo)志 2 之一。模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因此引起了各個國家 的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會的原動力”，在德國則冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。因此可以斷言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益增高，模具技術(shù)也會不斷發(fā)展，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。 模具按制造的產(chǎn)品分類，可以分為塑料模具（又分為注塑模具、鑄壓模具和吹塑模具）、沖壓模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具 等 等。其中，尤以注塑模具和沖壓模具用途廣、技術(shù)成熟、占據(jù)的比重大 ， 除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円?般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義，對于我國而言，它在整個國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中發(fā)揮了越來越大的作用。因此塑料制品成型及模具的設(shè)計還是個很專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，而它的主要內(nèi)容都是在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累和豐富起來的。然而， 美國塑料 (原料 )的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。德國是世界最大的塑料 (原料 )生產(chǎn)國之一，中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長， 1991 年產(chǎn)量僅為 250 萬 噸， 1995 年增為 350 萬噸， 1998 年超過700 萬噸，到 2002 年已增達(dá)約 1400 萬噸，超過日本而成為世界第 3 大塑料原料生產(chǎn)國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領(lǐng)域都將有較大幅度的增長，需求量將超過 2500 萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過 850 萬噸，工程塑料制品需求量將達(dá) 400 萬噸左右，建材塑料制品需求量將達(dá) 300 萬噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在 500 萬噸左右，日用塑料制品需求量約為 80 萬噸左右。 1.2 國 內(nèi)外 模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 目前世界模具市場供不 應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。 我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重要?，F(xiàn)在，我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模，可以說，我國在模具技術(shù)方面，已有一直較強(qiáng)的隊(duì)伍。 近年來，我國的模具工業(yè)一 直 以每年 13%左右的增長速度快速發(fā)展。我國模具行業(yè)在 十五 期間的增長速度將達(dá)到 13% 15%。模具鋼的需求量也將以每年 12%的速度遞增，全國年需求量約 70 萬噸左右，而國產(chǎn)模具鋼的品種只占現(xiàn)有國外模具鋼品種的 60%，每年進(jìn)口模具鋼約 6 萬噸。我國每年進(jìn)口模具約占市場總量的 20%左右，已超過 10 億美元，其中塑料與橡膠模具占全 部進(jìn)口模具 50%以上；沖壓模具占全部進(jìn)口模具約40%。由此可見我國的模具工業(yè)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹?近年來，我國模具技術(shù)的進(jìn)步主要表現(xiàn)在： 1）研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些熱處理新工藝，使模具使用壽命得到延長； 2）發(fā)展了一些 3 多工位級進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模； 3）研究開發(fā)了一些新技術(shù)、和新工藝，如三維曲面數(shù)控仿形加工、模具表面拋光、表面皮紋加工制造技術(shù)，模具鋼的超塑性成形技術(shù)和各種快速制模技術(shù)等； 4）模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展， 國內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計算機(jī)控制（ CNC）仿形銑床， CNC 電火花線切割機(jī)床以及高精度的電火花成形機(jī)床等； 5）模具計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造（模具 CAD/CAM）已在國內(nèi)企業(yè)單位得到廣泛開發(fā)利用。 雖然我國模具技術(shù)得到較大的發(fā)展，但仍不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，還需花費(fèi)大量資金向國外進(jìn)口一些模具，其原因有專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進(jìn)水平低許多，生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面；模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益不好，模具生產(chǎn)制造周期卻要比國際先進(jìn)水平 長許多，產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在模具精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上制造技術(shù)較發(fā)達(dá)國家落后；模具壽命較短，壽命也只有國際先進(jìn)水平的 50左右，新材料使用量較低，且力量分散，管理落后。根據(jù)我國模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，近年來我國積極發(fā)展開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具，以滿足國內(nèi)市場需求。國家已規(guī)劃分別在山東、廣東、北京、上海、廣州、江浙等地的有關(guān)單位重點(diǎn)扶持發(fā)展熱鍛模、熱鑄模、塑料模、冷沖模等，以便集中力量發(fā)展這些有影響的高水平模具及標(biāo)準(zhǔn)件；加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模 具制造周期；大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具 CAD/CAM 技術(shù)，提高模具制造過程的自動化程度；積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料，發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 塑料加工技術(shù)和塑料模具技術(shù)發(fā)展迅速，成為我國塑料加工業(yè)近年來連續(xù)、高速、穩(wěn)定增長的重要基礎(chǔ)，也為塑料相關(guān)領(lǐng)域如家電、汽車、包裝等行業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。 AIE 亞太國際緊跟材料市場趨勢，致力于 ABS 材料的開發(fā)與推廣，推出一系列具有優(yōu)異綜合性能及技術(shù)表現(xiàn)的 ABS 汽車材料，開發(fā)處諸多新型 ABS 復(fù)合材料，如高抗沖性、阻燃性、外觀 、著色等，為最終用戶的使用提供全程的支持和幫助并不斷提供新的解決方案。 縱觀發(fā)達(dá)國家對模具工業(yè)的認(rèn)識與重視，制造理念陳舊是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的 重要 原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，因此，模具是國家重點(diǎn)鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。 模具技術(shù)的發(fā)展是模具工業(yè)發(fā)展最關(guān)鍵的 個因素，其發(fā)展方向應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、質(zhì)量好”和“價格低”的要求服務(wù)。目前，我國模具工業(yè)的 當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進(jìn)步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具 4 的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的國產(chǎn)化程度，減少對進(jìn)口模具的依賴。 今后，我國要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀(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（約 122CM）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保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。 未來， 國內(nèi)外模具工業(yè)和技術(shù)主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨追矫妫?1.模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò) 化方向發(fā)展。 2.模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展。 3.快速經(jīng)濟(jì)制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用。 4.開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)。 5.模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。 6.模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。 7.模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式的發(fā)展。 5 第二章 注塑件分析 2.1 塑件材料的選擇及其結(jié)構(gòu)分析 2.1.1 塑件說明 手機(jī)外殼是日常生活中經(jīng)?？吹降臇|西，在現(xiàn)今社會幾乎每個人都有手機(jī)，其形狀也是各式各樣，豐富多彩， 手機(jī) 外殼常用塑膠材料主要有 PC、 ABS和 PC+ABS三大類 。 此次設(shè)計的是某手機(jī)外殼的注塑模設(shè)計，如下圖所示，結(jié)構(gòu)比較簡單，質(zhì)量要求是不允許有裂紋和變形缺陷。此次產(chǎn)品是在 PRO/E 軟件的輔助下設(shè)計完成的。 產(chǎn)品圖如下： 圖 2.1 塑件圖 （ 1）塑件材料的選擇：選用 ABS（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。 （ 2）生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn) 。 2.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析 （ 1）結(jié)構(gòu)分析 6 該塑料制品是一個手機(jī)殼的上蓋。上端部的配合處有尺寸精度要求，該塑料制品選用的是 ABS 塑料 。 ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度， 該塑件壁厚為 1 2mm，塑件外形尺寸不大，適合注射成型。 （ 2）工藝性分析 精度等級：部分采用 5級低精度 脫模斜度： ABS 屬無定型塑料，成型收縮率較小， 由參考文獻(xiàn) 1P36 表 2-10選擇該塑件上型芯和型腔的統(tǒng)一脫模斜度為 1。 2 2 ABS 的注射成型工藝 2.2.1 注射成型工藝過程 （ 1）預(yù)烘干裝入料斗預(yù)塑化注射裝置準(zhǔn)備注射注射保壓冷卻脫模塑件送下工序 （ 2）清理模具、涂脫模劑合模注射 2.2.2 ABS 的注射成型工藝參數(shù) （ 1）注射機(jī)：螺桿式 （ 2）螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min）： 30 （ 3）預(yù)熱和 干燥：溫度（ C） 80 85 時間 (h) 2 3 （ 4）密度（ g/ cm） :1.03 1.07 （ 5）材料收縮率（）： 0.3 0.8 （ 6）料筒溫度（ C）：后段 150 157 中段 165 180 前段 180 200 （ 7）噴嘴溫度（ C）： 170 180 （ 8）模具溫度（ C）： 50 80 （ 9）注射壓力（ MPa） ： 60 100 （ 10）成形時間（ S） ：注射時間 20 90 高壓時間 0 5 冷卻時間 20 120 總周期 50 220 （ 11）適應(yīng)注射機(jī)類型：螺桿式、柱塞式均可 （ 12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度（ C） 70 時間（ h） 2 4 7 2 3 ABS 性能分析 2.3.1 使用性能 （ 1）綜合性能良好，沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度 較高，且要低溫下也不迅速下降。 （ 2）耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學(xué)性和電氣性能良好。 （ 3）水、無機(jī)鹽、堿、酸對 ABS幾乎無影響。 （ 4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機(jī)械加工，與 372有機(jī)玻璃的熔接性良好，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。 2.3.2 成型性能 （ 1）無定型塑料。其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。 （ 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)要求長時間預(yù)熱干燥。 （ 3）流動性中等。溢邊料 0.04mm 左右（流動性比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 （ 4）比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 C 左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50 60 C，要求光澤及耐熱型料宜取 60 80 C。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機(jī)時料溫為 180 230 C，注射壓力為 100 140 MPa，螺桿式注塑機(jī)則取 160 220 C， 70 100 MPa 為宜 。 （ 5）易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。摧出力過大或機(jī)械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。 （ 6） ABS 在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取 1 以上。 （ 7）在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。 2.3.3 ABS 主要技術(shù)指標(biāo) 熱物理性能見表 2.1、力學(xué)性能見表 2.2、電氣性能見表 2.3。 表 2.1 熱物理性能 名稱 數(shù)值 名稱 數(shù)值 密度 (g/ cm) 1.02 1 05 比熱容 (J kg-1K-1) 1255 1674 導(dǎo)熱系數(shù) (W m-1 K-1 10-2) 13.8 31.2 線膨脹系數(shù)(10-5K-1) 5.8 8.6 滯流溫度 ( C) 130 8 表 2.2 力學(xué)性能 名稱 數(shù)值 名稱 數(shù)值 屈服強(qiáng)度（ MPa） 50 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 38 斷裂伸長率 ( ) 35 拉伸彈性模量 (GPa) 1.8 抗彎強(qiáng)度 (MPa) 80 彎曲彈性模量 (GPa) 1.4 抗壓強(qiáng)度 (MPa) 53 抗剪強(qiáng)度 (MPa) 24 沖擊韌度(簡支梁式 ) 無缺口 261 布 氏硬度 9.7R121 缺口 11 表 2.3 電氣性能 名稱 數(shù)值 名稱 數(shù)值 表面電阻率（ ） 1.2 1013 體積電阻率（ m） 6.9 1014 擊穿電壓（ KV/mm） 介電常數(shù)（ 106Hz） 3.04 介電損耗角正切（ 106Hz） 0.007 耐電弧性 (s) 50 85 2 4 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為 70 C左右熱變形溫度約為 93 C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。消除措施： 加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預(yù)熱溫度。 9 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬訂 3.1 分型面的確定 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。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)和模具的制造藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向傾斜。 3.1.1 分型面的形式 分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具 類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。 3.1.2 分型面的選擇原則 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析。 選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則： (1)分型面應(yīng)該選擇在制品最大截面處，這是首要原則。 (2)盡可能使制品留在動模的一側(cè)。 (3)盡可能滿足制品的使用要求。 (4)盡可能減小制品在合模 方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力。 (5)不應(yīng)影響制品尺寸的精度和外觀。 (6)盡量簡單 ,避免采用復(fù)雜形狀 ,使模具制造容易。 (7)不妨礙制品脫模和抽芯。 (8)有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)置。 (9)盡可能與料流的末端重合 ,有利于排氣 在實(shí)際設(shè)計中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。 3.1.3 分型面位置的確定 10 圖 3.1 分型面位置 3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)；對于精度要求 不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： （ 1）、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目； （ 2）、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； （ 3）、根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目； （ 4）、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 該塑件對精度要求不高，且為大批量生產(chǎn)，同時，考慮到塑件尺寸、模 具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，可采取一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從塑件上容易看出模具的分型面位置、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及澆口的位置。分型面為單分型面垂直分型。 從上面的分析可知，本模具設(shè)計為一模兩腔，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)采用推桿推出的形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開在分型面上。由上綜合分析可確定選用單分型面注射模。 11 第四章 注射機(jī)型號的確定 在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計出符合要求的模具，同時選 定合適的注射機(jī)型號。選用注射機(jī)時，通常是以某塑件（或模具）實(shí)際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號，然后進(jìn)行校核。除了模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密節(jié)相關(guān)。 4 1 塑件參數(shù) 由通過三維軟件 PRO/E 可以計算出塑件的體積： 塑件體積： V =2.557 3cm 。 塑件質(zhì)量： m= V=1.05 2.557=2.685g。取 =1.05g/ 3cm 。 4.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的 0.21 倍來估算?？紤]到設(shè)計為 2 腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料，故有： 實(shí)V=塑V（ 1+0.2 1） 2=6.1368 10.228 3cm 4 3 注射機(jī)型號的確定 根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積取為實(shí)V=10.3 3cm ，由參考文獻(xiàn) 1公式得：公V=實(shí)V/0.8=10.3/0.8=12.875。同時考慮到注射機(jī)的注射壓力。查參考文獻(xiàn) 2P233 初步選擇注射機(jī)型號為： XS-ZY-250。 注塑機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格如下表： 表 4.1 注塑機(jī)的主要參數(shù) 名稱 數(shù)值 /形式 名稱 數(shù)值 /形式 理論注射容積 (cm） 250 螺桿直徑 (mm) 50 注射壓力 (MPa) 130 注射行程 (mm) 160 塑化能力 (g/s) 18.9 注射時間 (s) 2 合模力 (kN) 18 105 最大成型面積 ( 2cm 500 12 移模行程 (mm) 500 最大模具厚度 (mm) 350 模具最小厚度 (mm) 200 合模方式 增壓式 拉桿空間（ mm） 448 370 推出形式 中心及兩側(cè)推出 電動機(jī)功率（ kW） 18.5 噴嘴球半徑 (mm) 18 噴嘴口直徑 (mm) 4 定位孔直徑 (mm) 125 4 4 注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號；為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于某注射機(jī)的公稱注射量，即： 公實(shí) VV 。 式子中， 實(shí)V 實(shí)際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（ 3cm ）。 4.4.1 注射壓力校核 查參考文獻(xiàn) 1P74 表 4.1 可知， ABS 所需注射壓力為 80 110MPa，這里取P0=80MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力公P=130MPa，注射壓力安全系數(shù) 1K =1.251.4，這里取 1K =1.3，則： 1K 0P =1.3 80=104MPa 公P =130MPa，所以，注射機(jī)注射壓力合格。 4.4.2 鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加 的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，查參考文獻(xiàn) 1P74 有， . 由 PRO/E 分析 /測量面，可得每個塑件在分型面上的投影面積約為 26.76 2cm 。澆注系統(tǒng)的投影面積取每個塑件的投影面積的 0.2 0.5 倍，這里取為 9 2cm 。 故有：塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積總A為 26.76+9=35.76 2cm 。 則有模具的型腔的內(nèi)的脹型力脹F=總A模P=357635=125160N。（是模具型腔內(nèi)壓力，通常取注射壓力的 20% 40%，大致范圍為 25 40MPa。 ABS 屬中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故 P模取為 35MPa。） 鎖模力的安全系數(shù)為 2K =1.1 1.2，這里取 2K =1.2。則： 2K 脹F =1.2 125.160=150.192鎖模力 1800KN。 所以，注塑機(jī)鎖模力合格 。 13 第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。澆注系統(tǒng)設(shè)計好壞對制品性能、外觀和成型難易程度影響頗大。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 5 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 對澆注系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計時，一般應(yīng)遵循如下基本原則： （ 1）結(jié)合型腔的布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置。 (2) 采用盡量短的熔體流程，以減少熱量與壓力損失。 (3) 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計澆注系統(tǒng)時要預(yù)先考慮到熔接 痕的部位、形態(tài)以及以制品質(zhì)量的影響。 (4) 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止型芯變形和嵌件位移。 (5)澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或易于切除和修整。 (6) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)有利于良好的排氣。 (7) 流動距離比和流動面積比的校核 。 (8)設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施。 (9)應(yīng)盡可能使主流道中心與模板中心重合。若無法重合也應(yīng)使兩者的距離盡量縮小。 (10) 盡量減小因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量。 5 2 主流道的設(shè)計 主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通 常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。 主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流速和充模時間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠(yuǎn)”位置的能力。 5.2.1 主流道尺寸 （ 1）主流道的長度：主流道長度不宜過長，過長則會影響熔體的順利充型，按所選模架可適當(dāng)調(diào)節(jié)。 （ 2）主流道小端直徑： d=注塑機(jī)噴嘴尺寸 +（ 0.5 1） mm=4+0.5=4.5mm。 （ 3）主流道大端直徑： d =d+2L 主 tana=8mm。（式中 a=2） 14 （ 4）主流道球面半徑： S0R=注塑機(jī)噴嘴球頭半徑 +（ 1 2） mm=18+2=20mm。 （ 5）球面的配合高度： h=3mm。 5.2.2 主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選，主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸易磨損對材料的要求高因而盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設(shè)計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開設(shè)計，以便于拆卸更換，同時也便于選用優(yōu)質(zhì)剛才進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理，設(shè)計中常用碳素 工具鋼（ T8A 或 T10 ）熱處理淬火表面硬度為 5055HRC。 5.3 分流道的設(shè)計 分流道就是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。 多型腔模具必定設(shè)計分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點(diǎn)澆口時也要設(shè)置分流道 ，如下圖所示： 5.3.1 分流道的布置形式 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類。 在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減小分流道的容積和壓力的平衡。 5.3.2 分流道的長度 由于流道設(shè)計簡單，根據(jù)一個型腔的設(shè)計和所選模架，初步選定分流道長度為 40mm。 5.3.3 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。為了便于加工和凝料的脫落，分流道設(shè)計在型腔中。 5.3.4 分流道的截面尺寸 15 分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長度確定。對于重量在 200g 以下，壁厚在 3mm 以下的塑件可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計算分流道的直徑，查參考文獻(xiàn) 1P94式 4-16 有 41212654.0 LWD 式中： D 分流道的直徑， mm； W 塑件的質(zhì)量， g； L 分流道的長度， mm； 由于所設(shè)計的塑件的質(zhì)量小于 200g，故按以上公式確定其直徑。 mmLWD 55.14037.52654.02654.0 41214121 由于此式計算的分流道直徑限于 3.2mm 9.5mm，而所算出來的結(jié)果小于此范圍，定出分流道直徑為 8mm。 5.3.5 凝料體積 （ 1）分流道的長度為分L=30+40 2=110mm。 （ 2）分流道截面積分A=（ 4+3） /2 2=7 2mm 。 （ 3）凝料體積分V=分L分A=110 7=770mm3=0.77 3cm 。 考慮到其他的影響取分V=1.0 3cm 。 5.3.6 校核剪切速率 （ 1）確定注射時間。查參考文獻(xiàn) 2P11 表 2-3，可取 t=1.6s。 （ 2 ）計算單邊分流道體積流量。分q= （分V/2+2塑V） /t=(0.5+2 2.557)/1.6=3.5 3cm /s。 （ 3）剪切速率。由參考文獻(xiàn) 2P14 式 2-22 可得： 333 105.114.35.33.33.3 R q v=1115.57 1s 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在 5 102 5 103/s 之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率 合格。 5.3.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 Ra1.25um2.5um 即可，此處取Ra1.6um。另外其脫模斜度一般為 14。 5.4 澆口的設(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。 16 澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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截面積的 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 m。 澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題，所以我們在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1）澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。 （ 2）不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。 （ 3）澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。 （ 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，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯受沖擊變形。 （ 6）澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。 （ 7）澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。 5.4.1 點(diǎn)澆口尺寸的確定 （ 1）點(diǎn)澆口的深度。根據(jù)參考文獻(xiàn) 1P33 表 2-7，由于塑件壁厚為 0.5-2.4： 可以取 h=1mm （ 2）計算點(diǎn)澆口的寬度。根據(jù)參考文獻(xiàn) 1P106 表 4-10，可得側(cè)澆口的寬度d 的計算公式為： 04.12676206.07.0 44 Ankd mm 式中， n 是塑料成型系數(shù)，取為 0.7； A 是凹模的內(nèi)表面積； k 取 0.206； 5.4.2 點(diǎn)澆口剪切速率的校核 （ 1）確定注射時間。查參考文獻(xiàn) 1P95 表 4-8，可取 t=1.6s。 （ 2）計算澆口的體積流量。 q=V/t=2.557/1.6=1.598 3cm /s （ 3）計算澆口的剪切速率。由參考文獻(xiàn) 1P95 式（ 4-20）得： 2333)14.3 2.11(14.310598.13.33.3Rq v=7.1 103 1s 。 該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 5 103 5104 1s 之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。 17 5.5 校核主流道的剪切速率 由塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積以及主流道的當(dāng)量半徑，可求校核主流道熔體的剪切速率。 5.5.1 計算主流道的體積流量 q=(主V+分V+n塑V)/t=（ 1.573+1.0+2 2.557） /1.6=4.8 scm/3 。 5.5.2 計算主流道的剪切速率 333 10125.314.38.43.33.3 R q v=1.65 103 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 5 102 5103 1s 之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。 5.6 冷料穴的設(shè)計及計算 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前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；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直徑。冷料穴的形式有三種：一種是與推桿匹配的冷料穴；二種是與拉料桿匹配的冷料穴；三種是無拉料桿的冷料穴。我們這里選用有 Z 型拉料桿的冷料穴。 18 第六章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 主要是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各種成形桿和成形環(huán)。 模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來確定型腔壁厚和底板厚度。 注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的組成零件，其主要包括 了凹模、成型桿、型芯等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。 設(shè)計時應(yīng)首先根據(jù)制件的使用要求、材料的性能確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)澆點(diǎn)、分型面、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等。此外由于塑件融體有很高的壓力，因此還應(yīng)該對關(guān)鍵成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。 在工作狀態(tài)中， 成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服于塑件的粘著力。在上萬次、甚至上幾十萬次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑件制品的相對質(zhì)量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強(qiáng)度和剛度必須在容許范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。 6.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.1.1 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的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu) 形式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，我們的產(chǎn)品屬于小型制件，以及對塑件的結(jié)構(gòu)分析，可選用整體嵌入式凹模。 整體嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是將每個型腔單獨(dú)加工后壓入定模中。這種結(jié)構(gòu)的凹模形狀、尺寸一致性好，更換方便。凹模的外形通常是用帶臺階的，由臺階定位，以 67mH 過渡配合嵌入定模板，然后用定模板座板將其固定。如下圖所示： 19 圖 6.1 凹模結(jié)構(gòu) 6.1.2 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?為整體式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模 整體嵌入式凸模，它是將凸模單獨(dú)加工后與動模板進(jìn)行階梯固定而成，如下圖所示： 圖 6.2 凸模結(jié)構(gòu) 6.2 成型零件鋼材的選用 對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求： （ 1）機(jī)械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。 20 （ 2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面， Ra 0.05m。要求鋼材硬度在 HRC35 40 為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜 質(zhì)，無疵斑和針點(diǎn)。 （ 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應(yīng)力作用。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，不以采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。 （ 4）具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。 根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨度及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。又因?yàn)?該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用 P20。對于成型塑件內(nèi)表面的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用 P20 鋼，進(jìn)行滲氮處理。 6.3 成型零件的工作尺寸計算 采用參考文獻(xiàn) 1P127 表 4-15 中平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中所定的公差計算。查參考文獻(xiàn) 1P28 表 2-3，取塑件的公差等級取為未注公差尺寸 MT5，并查參考文獻(xiàn) 1P30 表 2-4 查得塑件尺寸公差。 6.3.1 凹模徑向尺寸的計算 塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換： 式中 ML 型腔的徑向尺寸（ mm）； l 制品的徑向基本尺寸（ mm）； maxS 塑料的極大收縮率 (%)（由上節(jié)查表可知 maxS =0.8） 制品公差；（本設(shè)計按 塑料制品的尺寸精度等級 MT2中的公差數(shù)值表查找） z 凹模制造公差，一般可取制品公差的（ 1/31/6）這里取z=1/6 。 所以： 1111 m a x ( 1 ) zML S l = 0 . 0 7 0 . 0 700 ( 1 0 . 8 % ) 1 0 4 0 . 4 2 1 0 4 . 4 1 2 2222 m a x ( 1 ) zML S l = 0 . 0 4 3 0 . 0 4 300 ( 1 0 . 8 % ) 5 0 0 . 2 6 5 0 . 1 4 6.3.2 凹模深度尺寸的計算 m a x 0 ( 1 ) zML S l 21 已知： 0.12mm z=1/6 =0.02mm m i n 0 ( 1 ) ZM S ZH S H 式中 MH 型腔深度尺寸（ mm）； sH 制品高度基本尺寸 (mm)； Smin 塑料的極小收縮率（ %） 所以： 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 ( 1 ) ( 1 0 . 0 0 3 ) 5 0 . 0 2 4 . 9 9 5ZM S ZH S H mm 6.3.3 型芯徑向尺寸的計算 1）型芯外徑尺寸的計算 0m i n (1 ) ZMsl S l mm Ml 型芯徑向尺寸（ mm） sl 制品徑向基本尺寸（ mm） 已知： 1 0.42mm 1z=1/6 1=0.14mm； 1011 m i n ( 1 ) ZMsl S l 0 0 . 1 4 ( 1 0 . 3 % ) 1 0 2 0 . 4 2 0 0 .1 41 0 .7 2 6 mm 已知： 2=0.26mm 2z=1/6 2=0.043mm 2022 m i n 2 ( 1 ) ZMsl S l 000 . 0 4 3 0 . 0 4 3 ( 1 0 . 3 % ) 4 8 0 . 2 6 4 8 . 4 0 4 mm 6.3.4 型芯高度尺寸的計算 0.12mm z =1/6 =0.02mm 平均尺寸法： 0m a x ( 1 ) ZMsh h S 式中 Mh 型芯高度尺寸 (mm)； sh 制品孔深度尺寸 (mm)。 所以： 0 0 0m a x 0 . 0 2 0 . 0 2 ( 1 ) ( 1 0 . 8 % ) 4 0 . 1 2 4 . 1 5 2ZMsh h S mm 6.4 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力時，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計算 ，尤其是對大型塑件。但我們這里的塑件較小，故不需要對型腔壁厚和底板厚度進(jìn)行計算，大致得體即可。 22 第七章 模架的確定 在學(xué)校作設(shè)計時，模架部分要自行設(shè)計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，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。 模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其時對大型模具，這一點(diǎn)尤為重要。 標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序 分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。 模架上要有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，所有零件的基準(zhǔn)應(yīng)從這個基準(zhǔn)推出，并在模具上打出相應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動、定模固定板之間通過導(dǎo)向零件定位；脫出固定板通過導(dǎo)向零件與動模或定模固定板定位；模具通過澆注套定位圈與注射機(jī)的中心定位孔定位；動模墊板與動模固定板不需要銷釘精確定位；墊快不需要與動模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。 根據(jù)模具型 腔布局的中心距和凹模的尺寸，考慮到凹模的壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置以及水路的布置等，在采用中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的選型經(jīng)驗(yàn)公式和參考文獻(xiàn) 1表 4-38，因此可采用 250mm 300mm 的 FUTABA 系列 A 型模架。如下圖所示： 圖 7.1 模具結(jié)構(gòu) 23 7.1 各模板尺寸的確定 7.1.1 A 板 尺寸 A 板是定模型腔板，考慮塑件的高度以及要在模板上面開設(shè)冷卻水道，還需留出足夠的距離，故 A 板的厚度取為 70mm。 7.1.2 B 板尺寸 B 板是型芯固定板，按模架的標(biāo)準(zhǔn)板厚取為 70mm。 7.1.3 C 板（墊塊）尺寸 （ 1）主 要作用：在動模座板與動模墊板之間形成頂出機(jī)構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。 （ 2）結(jié)構(gòu)型式：可為平行墊塊、拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）。 （ 3）墊塊一般用中碳鋼制造，也可用 Q235A 制造，或用 HT200，球墨鑄鐵等。 （ 4）墊塊的高度計算： 墊塊 =推出行程 +推板厚度 +推桿固定板 +（ 5 10） mm 85mm。初步選定 C板厚度為 90mm。 經(jīng)上述設(shè)計，確定模架結(jié)構(gòu)形式為 A1 型的標(biāo)準(zhǔn)模架。其外形尺寸：寬長高 =250mm 300mm 200mm。 7.2 模板各尺寸的校核 根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具設(shè)計的尺寸。 7.2.1 模具平面尺寸 300mm 350mm448mm 370mm（拉桿間距），校核合格。 7.2.2 模具高度尺寸 200mm（模具最小厚度） 280mm350mm（模具最大厚度），校核合格。 7.2.3 模具開模行程 S=H1+H2+（ 5 10） mm=90 95mm500mm（開模行程），校核合格。 24 第八章 排氣槽的設(shè)計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。 該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料 ，熔體經(jīng)塑件下方充滿型腔， 模具屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無需另外開排氣槽 ， 利用型芯、頂桿、鑲拼件等的間隙排氣。 25 第九章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向、定位和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向以及承受一定的側(cè)向壓力。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射劑噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則是通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種，而錐面定位用于動、定模之間的精密定位。導(dǎo)柱導(dǎo)向用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。錐面導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不是很高，因此這里可選取模具自身所帶的導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，故以下只介紹機(jī)構(gòu)的功用及設(shè)計原則。 9 1 機(jī)構(gòu)的功用 9.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 (1)定位作用； (2)導(dǎo)向作用； (3)載作用； (4)保持運(yùn)動平穩(wěn)作用。 9.1.2 定位機(jī)構(gòu)的功用 對于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生產(chǎn)批 量大的注射模，僅用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是不完善的，還必須在動、定模之間增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)，有保持精密定位和同軸度的要求。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則須由設(shè)計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。此模具為小型模具，對精度要求也不是很高，所以不需要用定位機(jī)構(gòu)，可直接由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)定位。 9 2 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則 （ 1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止導(dǎo)柱和導(dǎo)套壓入后變形； （ 2）該模具采用 4 根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對稱布置； （ 3）該模具導(dǎo)柱安裝在動模固定板上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上； （ 4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑板，即可削去一個面或在導(dǎo)套的孔口倒角； （ 5）各導(dǎo)柱、導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行； （ 6）在合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞； （ 7）當(dāng)動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 26 9 3 導(dǎo)柱的設(shè)計原則 (1)該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且不加油槽； (2)導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出 6 8mm； (3)為使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分； (4)導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架知為 20； (5)導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7/m6 配合。導(dǎo)柱滑動部分按H7/f7 或 H8/f7 的間隙配合； (6)導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 Ra0.4m； (7)導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼 T8A、 T10A 經(jīng)淬火處理，硬度為 55HRC 以上或 45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火， 硬度 55HRC 以上。 9 4 導(dǎo)套的設(shè)計原則 (1)結(jié)構(gòu)形式：采用帶頭導(dǎo)套（ 型），導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴(kuò)孔，以保證其配合精度； (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)套孔的滑動部分按 H8/f7 或 H7/f7 的間隙配合，表面粗糙度為 Ra0.4m。導(dǎo)套外徑按 H7/m6 或 H7/k6 配合鑲?cè)肽０澹?(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?9 5 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式 導(dǎo) 柱與導(dǎo)套的配用形式要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)要求而定，該模具采用的配合形式如下圖所示： 圖 9.1 配合形式 第十章 脫模推出機(jī)構(gòu)的 27 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，模具中這種出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。 10 1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 由于該塑件的脫模阻力不大，而推桿又加工簡單、更換方便、脫模效果好，因此采用圓形推桿脫模機(jī)構(gòu)。推桿的設(shè)置位置采取以下原則： （ 1）推桿設(shè)在脫模阻力大的地方 （ 2）推桿位置均勻分布 （ 3）推桿設(shè)在塑料制品強(qiáng)度剛度較大的地方 （ 4）推桿直徑應(yīng) 滿足相應(yīng)的強(qiáng)度、剛度條件 10 2 塑件的推出機(jī)構(gòu) （ 1）通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔底面 0.050.10mm； （ 2）推桿與推桿固定板，通常采用單邊 0.5mm 的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象； （ 3）推桿的材料常用 T8、 T10 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 HRC 50，工作端配合部分的表面粗糙度為 Ra 0.8。 此次設(shè)計采用的是最簡單、最為常用的一種：推桿一次脫模機(jī)構(gòu)。因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)具有制造簡單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中比較實(shí)用和直觀。 10.3 脫模力的計算 查參考文獻(xiàn) 1P143 有 當(dāng)矩形塑件徑向尺寸與壁厚之比 =（ a+b） /t10時。此時塑件為薄壁塑件，它的脫模力計算公式如下 : 當(dāng)矩形塑件徑向尺寸與壁厚之比 =（ a+b） /t10時。此時塑件為厚壁塑件，它的脫模力計算公式如下 : 28 c o s ( ) 0 . 1 ( )( 1 )t E S l f t gF A Nk 28 式中 a 塑件的長度尺寸 (mm)； b 塑件的寬度尺寸（ mm）； t 制品的平均壁厚 (m)； (1mm) E 塑料的彈性模量 (Mpa)； (得 32 .1 1 0E M P a ) S 塑料成型平均收縮率 (%)； (0.55%) l 制品對型芯的包容長度 (m)； (102mm) f 制品與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常數(shù) f 0.26； 模具型芯的脫模斜度 ；（ 1 . 5 o ） 塑料的泊松比；（查得 ABS為 0.38） 1k 系數(shù)， 221 2 / ( c o s 2 c o s ) ；k 2k 系數(shù)，2 1 s i n c o s 1kf ； （ a+b） /t=(104+50)/ 3.14=49.02 A 盲孔制品型芯在脫模方向上的投影面積（ 2m ）。 (使用 proe 對制品進(jìn)行分析可得 326 .1 1 0Am ) 根據(jù)本設(shè)計的制品， （ a+b） /t=49.02 10，所以， 10.4 推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀 推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。 推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用 是非常靈活的。 本次設(shè)計塑件的孔比較多，所以推桿直徑必須取的比較小，為達(dá)到強(qiáng)度剛度要求，所以設(shè)置較多的推桿 ，我們這里選用直徑為 3mm 的普通推桿。 1 22 ( ) c o s ( ) 0 . 1 ( )( 1 )a b S E S l f t gF A Nkk21 2 0 02 4 9 . 0 2 4 8 0 5 . 9 2( 4 8 . 5 3 )( c o s 1 . 5 2 4 9 . 0 2 c o s 1 . 5 ) 1 2 4 9 . 0 2k 28 c o s ( ) 0 . 1 ( )( 1 )t E S l f t gF A Nk 3338 1 2 . 1 1 0 0 . 5 5 % 1 0 2 ( 0 . 2 6 1 . 5 ) 0 . 1 6 . 1 1 0( 1 0 . 3 8 ) 13 . 5 5 1 0tgN 29 10.5 推出機(jī)構(gòu) 的 形式 1.推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。 2.推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向：當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱。 3.推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位：脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一 個循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計采用復(fù)位桿復(fù)位機(jī)構(gòu) ，見裝配圖。 4.推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8/f7 或 H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。配合長度一般為直徑的 1.5-2 倍，至少大于 15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對于固定板是浮動的 。 圖 10.1 推桿 30 第十一章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)率。常用熱塑料的模具溫度表可以得知所 選塑件材料 ABS 的模具溫度為： 50C 80C； 設(shè)計時忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所散發(fā)的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。 對任何塑料制品，模溫波動較大都是不利的。過高的模溫會使制品在脫模后發(fā)生變形，延長冷卻時間，使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會使降低塑料的流動性，難于充滿型腔，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的溶接痕等缺陷。 在注射過程中 ,模具的溫度直接影響著制品質(zhì)量和注射周期 ,各種塑料的性能不同 ,成型工藝要求的不同相應(yīng)的模具對溫度要求也不同 。因此在使用模具時必須對模具 進(jìn)行有效的冷卻，使模溫保持在一定范圍內(nèi)。 為了縮短成型周期，需要對模具進(jìn)行冷卻，常用水對模具進(jìn)行冷卻，即在注塑完后通循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。 11.1 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 設(shè)計原則： 1）冷卻水孔數(shù)量盡可能的多，孔徑盡可能大； 2）冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等； 3）澆口處要加強(qiáng)冷卻； 4）冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水； 5）冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處； 6）進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè) 在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面； 11.1.1 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 查參考文獻(xiàn) 1P211 表 4-35 直接可知 ABS 的單位熱流量 Qs 的值的范圍在310 400kJ/kg 之間，故可取 Qs=400kJ/kg。 11.1.2 計算冷卻水的體積流量 查參考文獻(xiàn) 1P211 式 4-58，設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 2=24，出水口的水溫為 1=25，取水的密度為 =1000kg/ 3m ，水的比熱容 c=4.187kJ/(kg )，W=2.2kg/h。 m i n/)2425(187.4100060 4002.2)21(60 3mcWQq sv =0.0035 min/3m 31 11.1.3 確定冷卻水路的直徑 因?yàn)?qv=0.0035 min/3m ，查參考文獻(xiàn) 1P200 表 4-30 可知，取模具冷卻水孔的直徑為 8mm。 11.1.4 冷卻水在管內(nèi)的流速 根據(jù)參考文獻(xiàn) 1P211 式 4-59 有： smsmqv v /16.1/008.014.360 4 2 11.1.5 冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) 因?yàn)槠骄疁貫?23.5，查參考文獻(xiàn) 1P200 表 4-31 可得 f=0.67，則有： )/(23669008.0 )16.11000(7.6187.4)(187.4 22.08.02.08.0 ChmkJd vfh 11.1.6 計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 根據(jù)參考文獻(xiàn) 1P211 式 4-61 有： 20014.0)5.2350(23669 4002.2 mhWQA s 11.1.7 計算模具所需冷卻水管的總長度 根據(jù)參考文獻(xiàn) 1P211 式 4-63 有： mmmdAL 7.570557.0008.014.3 0014.0 11.1.8 冷卻水路的根數(shù) 設(shè)每條水路的長度為 l=300，則冷卻水道的根數(shù)不足一根。由上述計算可以看出，不足一條冷卻水道對于模具來說顯然是不適合的，因此應(yīng)根據(jù)具體情況加以修改。 11 2