旅行車龍轂架塑料注射成型模具設計-模具畢業(yè)論文

太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 I 誠信說明 本人鄭重聲明：本設計及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 本人簽名： 2011 年 月 日 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 II 畢業(yè)設計任務書 設計題目 ： 旅行車龍轂架塑料注射成型模具設計 系部 ： 材料工程系 專業(yè) ： 高分子材料與工程 學號 ： 072074235 學生 ： 朱如斌 指導教師 ： 劉新民 講師 專業(yè)負責人 ： 翟燕 1設計的主 要任務及目標 （ 1） 旅行車龍轂架塑料產品設計。 （ 2） 根據題目要求，查閱旅行車龍轂架塑料注射成型模具設計及類似產品的該類模具設計相關的文獻資料或進行實際調查，達到搜集論文證據資料的目的。 （ 3） 通過對該類模具文獻資料的分析提出你的最佳設計方案，并用相關軟件對成型模具進行設計，同時，重點對模具側向半合抽芯結構與頂出方式之間的關系進行分析研究，設計出結構合理、成本低廉、便于操作的模具。 2設計的基本要求和內容 （ 1） 產品圖一張（自己測繪或設計）、裝配圖一張、除彈簧、螺釘、銷釘等標準件以外的所有的成型或結構零件圖。 （ 2） 畢 業(yè)論文一份 20頁（約 1 萬 5千字以上）。 （ 3） 查閱文獻 15 篇以上，其中外文原文 5篇以上。 3.論文的基本要求 （ 1） 論文格式要嚴格按學校規(guī)定的格式編寫（查看本科畢業(yè)環(huán)節(jié)工作規(guī)定）。 （ 2） 論文要求：論理論據正確、邏輯性強、文理通順、層次分明，把實踐的結果上升到理論認識或應用的高度，并提出自己的見解與觀點。設計繪 圖要嚴格按國家或國際（ ISO）制圖標準，并利用計算機打印。 （ 3） 設計過程可以借助 CAD、 PROE、 UG等軟件分析研究。 4主要參考文獻 （一） 參考書 1 齊曉杰 . 塑料模具設計導 .東北林業(yè)大學出版社 2 申開智 .塑料成型模具 .中國輕工業(yè)出版社 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 III 3 宋玉恒 .塑料注射模具設計實用手冊 .中國輕工業(yè)出版社 4 塑料注射模設計 102 例 .北京 :國防工業(yè)出版社 5 國家技術監(jiān)督局 .塑料注射模具零件標準及術語 GB 4169、 1-11 .北京 :國家技術監(jiān)督局 6 劉新民，周東陀 .塑料、橡膠成型模具 .本校印刷廠 （二） 雜志 1 模具技術 2 塑料技術 3 塑料工業(yè) 4 模具工業(yè) 5 模具制造 （三） 網址 1中國模具網 WWW.M 2中國模具工業(yè)信息網 3中國學術期刊中文 www.E 5進度安排 設計各階段名稱 起 止 日 期 1 下達任務書 3 月 1 日 2 設計前準備資料階段 3 月 2 日 3 月 4 日 3 確定設計方案并畫裝配草圖 3 月 5 日 3 月 14 日 4 交開題報告 3 月 15 日 3 月 16 日 5 畫裝配工作圖 3 月 16 日 4 月 6 日 6 畫零件圖 4 月 7 日 4 月 27 日 7 寫論文 4 月 28 日 6 月 13 日 8 交論文并裝訂并 6 月 14 日 9 討論畢業(yè)答辯有關事項 6 月 15 日 10 交圖紙及光盤 6 月 18 日 11 畢業(yè)答辯 6 月 19 日 6 月 22 日 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 IV 旅行車龍轂架塑料注射成型模具設計 摘要 ： 研究優(yōu)化旅行車龍轂架注塑模結構，以及半模側抽芯機構與頂出機構的關系。通過查閱注塑模的相關文獻，提出最佳設計方案。在開模過程中側抽芯半模在斜導柱的作用下沿 T形滑塊和直導柱平穩(wěn)滑動過程中抽出制品外輪廓的凹槽后柱頭頂桿將塑件頂出，使塑件順利脫模。節(jié)約成本、提高效力，設計出結構合 理、成本低廉、便以操作的模具。側抽芯半模抽芯過程中 T 形滑塊和直導柱均起導向作用，使側抽芯半?；瑒痈悠椒€(wěn)。 關鍵詞 ： 注射模具 , 側抽芯半模 , 頂出機構 , 模具結構 Long wheel wagon frame plastic injection mold design Abstract: The optimization of the dragon wagon wheel frame injection mold and a half of the mold and the top of the side core pulling out bodies. Search injection mold through the literature for the best design. In the course of the side mold half mold core pulling effect in the angle pin along the T-shaped slider and a smooth sliding pillar straight out of products during the recess after the outline of the stigma the top of the plastic plunger to make plastic parts smooth ejection. Cost savings, improve effectiveness, reasonable structure design, low cost, then the operation of the mold. Pulling the side core pulling half die during the T-block and guide column are straight from the guide, so that the half of the side core pulling sliding mode is more stable. Key words: injection mold, Core-drawing mould halves, ejector mechanism, mold structure 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 V 目錄 第 1章 前言 . 1 第 2章 塑件設計 . 4 2.1 塑料材料的選擇 .5 2.1.1 選材依據 .5 2.1.2 材料的選擇 .7 2.1.3 共聚聚甲醛（ POM）的性質 .7 2.2 塑件結構設計 .8 2.2.1 塑件 尺寸精度 .8 2.2.2 塑件表面質量 .8 2.2.3 塑件結構 .8 第 3章 設計方案的確定 . 11 第 4章注射機的選擇 . 11 4.1 注射機的選擇 . 11 4.2 注塑機有關工藝參數的校核 . 12 4.2.1 型腔數量的確定 . 12 4.2.2 注射壓力的校核 . 13 4.2.3 鎖模力的校核 . 13 4.2.4 開模行程和塑件推出距離的校核 . 14 第 5章 注塑模具的設計 . 14 5.1 澆注系統(tǒng)的設計 . 15 5.1.1 主流道及主流道襯套設計 . 15 5.1.2 分流道的設計 . 16 5.1.3 澆口的設計 . 18 5.2 注塑模具成型零部件設計 . 19 5.2.1 分型面的位置和形狀的設計 . 19 5.2.2 成型零件結構設計 . 20 5.2.3 成型零件成型尺寸計算 . 21 5.2.4 側壁厚度和底板厚度計算 . 26 5.2.5 排氣方式和排氣槽的設計 . 27 5.3 合模導向和定位機構設計 . 27 5.3.1 導柱的選擇和設計 . 28 5.3.2 直導柱尺寸和結構的要求 . 28 5.4 脫模機構設計 . 29 5.4.1 脫模機構的要求 . 29 5.4.2 脫模結構設計分析 . 30 5.4.3 脫模力計算 . 30 5.5 側向分型抽芯機構的設計 . 31 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 VI 5.5.1 側向分型抽芯機構的選擇 . 32 5.5.2 抽拔力和抽拔距的計算 . 32 5.5.3 斜導柱分型抽芯機構 . 33 5.5.4 斜導柱分型抽芯機構 結構設計 . 34 5.6 注塑模溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 . 36 5.6.1 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計原則 . 37 5.6.2 制品冷卻時間的計算 . 37 5.6.3 冷卻介質所需傳熱面積的設計計算 . 38 結論 . 41 參考文獻 . 42 致謝 . 44 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 2 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763 第 1 章 前言 2010 年我國人均塑料消費量為 46kg 僅是發(fā)達國家的三分之一，“以塑代鋼”、“以塑代木”的趨勢下，以及工程塑料剛性和強度的提高，我國塑料需求維持在較高的發(fā)展水平，“十二五”期間我國塑料需求仍會保持年均 15%的增長水平。隨著我國科學技術水平的提高和生產技術以及方法的改進，塑料制品逐步在機械、電子、國防、交通、建筑、農業(yè)、輕工業(yè)和包裝業(yè)等廣泛應用。塑料的發(fā)展帶動塑料模具的發(fā)展，模具是制造業(yè)的重要工藝裝備和不可或缺的特殊基礎裝備，主要用于高效大批量生產工業(yè)產品中的零部件和制品，是裝 備制造業(yè)的重要組成部分，其產業(yè)關聯(lián)度高、技術、資金密集是制造業(yè)有關行業(yè)產業(yè)升級和技術進步的重要保障之一，為促進我國產業(yè)結構調整、加快經濟發(fā)展、行業(yè)健康平穩(wěn)發(fā)展推動產業(yè)升級，實現 2020 年步入世界模具強 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 3 國之列奠定基礎。 塑料模具占模具總量 40%以上，包括塑料模具中為汽車和家電配套的大型 注塑 模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電子信息產業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等。 經過幾十年發(fā)展我國模具技術水平有很大進步，但總體來說與發(fā)達國 家模具技術水平尚有 10 年以上的差距，因此我國還需大量進口一些技術含量高的模具，近幾年每年的進口額都超過 20 億美元，模具技術落后已使制造業(yè)中許多產業(yè)自主發(fā)展受阻。 中國作為 世界加工中心 的地位日益鞏固 ，高端制造業(yè)是衡量一個國家綜合競爭實力的重要標志。 現在模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一， 塑料模具成型的制件表現出高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗，塑料模具的加工制造方法有其獨特的創(chuàng)造價值。塑料模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和開發(fā)能力。 近年來，隨著塑料工業(yè) 的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷擴大，如：家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業(yè)、日用五金等眾多領域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬件。工業(yè)產品和日用產品塑料化的趨勢不斷上升 ，我 們對各種設備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨 之發(fā)展。 本課題研究的是旅行車龍轂架注塑模具結構的優(yōu)化 ,其中重點是對模具側向半合抽芯結構與頂出方式之間的關系進行研究分析 。通過結合塑料成型模具的專業(yè)知識和對一些學術論文的研究，掌握模具設計的要點和方法。由于本設計重點是側向半模抽芯機構與頂出方式之間的關系，在借助專業(yè)知識和相關文獻完成設計的過程中重點研究 2001-2010 年一些側抽芯機構的學術論文，以及模具工業(yè)、模具制造、塑料工業(yè)等模具刊物。 注射模 :加料方式是人力或傳送裝置將物料輸送到注射機的料筒內，物料受熱呈熔融狀態(tài)，然后，在螺桿或活塞的推動下，經噴嘴和模具的進料系統(tǒng)進入型腔，經充分冷卻后，物料于型腔內硬化定型。這個成型過程所需的成型工具就是注射模。 注射模區(qū) 別于其它塑料模具的特點是，模具先由注射機合模機構閉合緊密，然后由注射機注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模具型腔內，經冷卻或固化定型后，開模取出塑件。因此注射模能一次成型出外形復雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 4 哈 夫式注射模：“哈夫”模就是瓣膜或半模，哈夫式注射模的成型部件大多都是兩半組合而成的，常應用于成型由側孔或側凹的塑件。哈夫模塊的運動方向和動模、定模的開模方向相互垂直。旅行車龍轂架注塑模由于有側凹，脫模時需要側抽芯，整個旅行車龍轂架為圓形，采用哈夫注塑模斜導柱機械側抽芯機構保證塑件外形的完整，美觀 和質量，節(jié)約能量，降低生產成本，提高生產效力。 能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作的機構，統(tǒng)稱為側向抽芯機構。側向分型抽芯機構類型很多，通常按動力來源分三種類型：手動側向分型抽芯機構，機動側向分型抽芯機構和液壓（氣壓）側向分型抽芯機構。其中以機動側向分型抽芯機構最為常用，其主要形式包括彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。 本課題采用了在注塑模開模過程中側抽芯半模在不脫離動模但是能在動模上平穩(wěn)滑動的情況下，沿斜導柱先完成側向抽芯后推出塑件的的脫模方式。 第 2 章 塑件設計 一個商品化的塑料制件的生產，不但要根據制品的使用要求和外觀要求從力學性能、美術造型和成型工藝、塑料模具設計和制造等多方面進行考慮，而且還要從塑件的使用場合，針對對象進行設計生產。了解塑料材料的力學性能，如剛度、強度、韌性、彈性、吸水性、以及對應力的敏感性 等，設計塑件時應盡量發(fā)揮其優(yōu)點，避免和補償其不足之處，同時考慮塑料的成型工藝，如流動性、成型收縮率的差異等。塑件的形狀應有利于成型時脫模、排氣、補縮、制品能高效、均勻冷卻。塑件結構應能使模具結構盡可能簡單，特別是避免側向分型抽芯機構和簡化脫模機構。使模具機構符合制造工藝要求。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 5 2.1 塑料材料的選擇 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達到均衡選材還需考慮材料的注射工藝性和模具的結構工藝性。 2.1.1 選材依據 （ 1）塑件使用要求 使用要求是一個綜合性的問題。旅行車龍轂架經常在戶外使用，對耐候性有一定的要求，同時對剛度、強度、表面粗糙度也有一定的要求。 （ 2）幾種塑料材料性能的比較見表 2.1。 （ 3）幾種塑料材料性能的排序見表 2.2 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 6 表 1. 1 幾種塑料材料的性能 表 1 . 2 幾種常用塑料的使用性能排序 序號 性能 說 明 塑料代號排序 1 強度剛度 高 低 P A P O M P S U P E T E P A B S P S P V C P MM A P P P E 2 耐磨減磨 好 差 P A P A R P P P B T P C F E P P O M A B S P V C P S P MM A P S U 3 耐化學性 好 可 P C T F E F 3 P E E K P P S P E N T O N P T F E P P S U P P O A B S H D P E P B P A P C P MM A 4 耐熱性 高 低 P T F E E P P S U P C P P P E P O M P MM A A B S P S P V C 5 尺寸穩(wěn)定性 精 粗 P E N T O N P V C P S F P S P MM A A B S P C P A P S U P P O P P P E 6 抗老化性 強 弱 F E P F 4 6 P T F E UE MW P E P E E K P MM A P A R P B T P C P O M 7 阻燃性 好 差 P T F E P V C P I P P O P C P V F P E C E P P MM A P E P P 8 電性能 低 高 P T F E P E P V C P E T P MM A P I P B T P P S P A T T E P P P 9 透明性 好 劣 P MM A P S P C P C T F E F 3 P A P A - 1010 10 耐折疊性 好 差 P P P E P V C P P C P S A B S 材料 名稱 密度 （ g / c m3） 強度極限 b （ k g / m m2） 比強度 b/ 彈性模量 E ( k g / m m2) 比剛度 （ E/ ） 價格 元 / 噸 PE 0 . 9 6 3 9 . 5 4 1 . 2 1 0 7 8 . 7 1 1 2 3 . 7 6600 PP 0 . 9 0 3 2 . 3 3 5 . 9 1 2 7 4 . 8 1 4 1 6 . 4 7450 PS 1 . 0 6 4 8 . 6 4 5 . 9 3 1 3 7 . 9 2 9 0 5 . 8 7850 A B S 1 . 0 5 4 8 . 0 4 5 . 1 2 0 5 9 . 3 1 9 6 1 . 2 10100 P O M 1 . 4 1 6 0 . 4 4 2 . 8 2 7 4 5 . 7 1 9 4 7 . 3 15000 PA - 6 1 . 1 3 8 1 . 0 7 1 . 7 2 7 4 5 . 7 2 4 1 8 . 3 1 16900 PA - 66 1 . 1 4 7 8 . 3 6 8 . 6 1 2 7 4 . 8 1 1 1 8 . 2 18900 PC 1 . 2 0 6 1 . 8 5 1 . 5 2 3 5 3 . 4 1 9 6 1 . 1 20100 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 7 2.1.2 材料的選擇 聚甲醛（ POM）綜合性能良好，強度、剛度高，抗沖擊、疲勞、蠕變性能較好，減摩耐磨性好，吸水小，尺寸穩(wěn)定性好，適合制作一些減摩和傳動零件。 聚甲醛的性能：流動性中等，溢邊值 0.04mm 左右，流動性對溫度不敏感 ,結晶度高，水分對成型影響很小，摩擦系數低，彈性高、淺側凹槽可以強迫脫模、塑件表面可以帶 有皺紋花樣， 綜合比較后選擇共聚聚甲醛作為生產旅行車龍轂架的材料。 2.1.3 共聚聚甲醛（ POM）的性質 表 2.3 共聚聚甲醛（ POM）的性質 性質 共聚聚甲醛（ POM） 密度（克 /立方厘米） 1.41 拉伸強度（兆帕） 60-62 伸長率（ %） 60 彈性模量（兆帕） 2900 彎曲強度（兆帕） 91 缺口沖擊強度（千焦 /平方米） 8-9 無缺口沖擊強度（千焦 /平方米） 150 熔點（） 165 熱變形溫度（） 158 分解溫度（） 大于 250 耐寒溫度（） 大于 -60 連續(xù)工 作溫度（） 100-104 成型收縮率（ %） 2 吸水率（ %） 0.22 結晶度（ %） 62-75 加工溫度范圍（） 較寬約 50 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 8 190變色時間（分） 110-120 218變色時間（分） 35-45 體積電阻率（歐厘米） 1 錯誤 !未找到引用源。 2.2 塑件結構設計 2.2.1 塑件 尺寸精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品用途有關，根據各種塑料收縮率不同，可將各種塑料的公差等級分為高精度、一般精度和低精度。對于尺寸精度較低的塑料制品采用低精度，旅行車龍轂架采用一般精度 MT4 即可 ， 未注公差尺寸為 MT6。 2.2.2 塑件表面質量 塑件表面質量包括表面粗糙度、表面光澤性、色彩均勻性、云紋、冷疤、表面缺陷程度、熔結痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等等。如果冷疤、表面缺陷程度、熔結痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等不影響塑件使用和美觀，則制品的表面質量主要取決于表面粗糙度。一般情況下，原材料的質量、工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數值越小，模腔表面越光滑，加工模具時的研磨拋光要求也就越高，模具制造的難度也就越大。 因此，制品表面的粗糙度應視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。模塑制品的表面粗糙度通常為 Ra0.021.28 m ，制品外表面Ra=0.8，內表面 Ra =1.6 。 2.2.3 塑件結構 塑件結構圖如圖 2.1，圖 2.2，圖 2.3 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 9 圖 2.1 主視圖 A 圖 2.2 左視圖 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 10 圖 2.3 俯 視圖 旅行車龍轂架在使用時需要承受一定的力，從使用和美學方面考慮塑件的設計，將塑件外表面輪圈內的支撐受力部分設計成五角星的形狀，同時五角星的內表面設計加強筋，這樣既能節(jié)約原料，又能縮短塑件冷卻時間，縮短生產周期。 塑件形狀設計時，沿料流方向，設計成流線形，并對內外表面的轉角都進行了倒圓角，避免流動死角以便于模塑。同時塑件的外表面沿脫模方向設計一定的脫模斜度和弧狀，這樣不僅使塑件美觀，還避免了脫模困難。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 11 第 3 章 設計方案的確定 旅行車龍轂架塑料注射成型模具的設計重點是對模具側向半合抽芯結構與頂出方式 之間的關系進行分析研究。 側向分型或側向抽芯機構是塑料注塑模的一個重要組成部分，在塑件上凡是脫出方向和開模方向不同的側孔或側凹除少數淺側凹外，都需要進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出， 能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作的機構，統(tǒng)稱為側向抽芯機構。側向分型抽芯機構類型很多，通常按動力來源分三種類型：手動側向分型抽芯機構，機動側向分型抽芯機構和液壓（氣壓）側向分型抽芯機構。其中以機動側向分型抽芯機構最為常用，其主要形式包括彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。 本設 計中旅行車龍轂架外側有凹槽并且其為圓形故采用側抽半模抽芯機構，側抽芯半模在開模的過程中沿斜導柱滑動，由于斜導柱有 20 度得傾斜度，側抽半模沿斜導柱在開模方向滑動時，也在開模方向垂直的方向移動。側抽芯半模沿斜導柱在開模方向移動一定的距離后，半模也抽出塑件的外側凹槽。塑件側抽完成后再由頂桿將其頂出，使其順利脫模。 第 4 章注射機的選擇 4.1 注射機的選擇 模具是生產產品的工具，只有模具安裝在與其相適應的注射機上才能進行產品生產，因此，在模具設計時應該提前了解注射機的各項參數和技術規(guī)范，以便設計出符合要求的模具。 注塑機類型和規(guī)格很多，分臥式、立式、角式、柱塞式和螺桿式等等。臥式注塑機是使用最廣泛的注塑成型機，螺桿注塑機塑化效果較好同時注射壓力也較大，避免了塑件出現缺陷或者缺料。臥式螺桿注塑機的優(yōu)點是機床重心較低安裝穩(wěn)定，機體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動墜落，實現全自動化操作，節(jié)約成本，提高效力。所以選擇臥式螺桿注塑機是最佳選擇。 模具設計時應詳細了解，才能設計出合乎要求的模具。設計是應該了解的注射機 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 12 技術的規(guī)范有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程、 模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸，注塑機噴嘴孔直徑和噴嘴球頭半徑值。由于同一規(guī)格的注射機，生產廠家不同，技術規(guī)格也有所不同，所以設計時最好查閱注射機生產廠家提供的注射機使用說明書上標明的技術規(guī)格。 選擇的注塑機為 XS-ZY-125，其各項技術規(guī)范如表 4.1 表 4.1 XS-ZY-125 的技術規(guī)范 注射機型號 理論注射量 /立方厘米 選用模內壓力/MPa 最大注射面積 / 鎖模力/KN 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 模板行程/mm 拉干空間（長寬 ） 定位孔直徑/mm 噴嘴直徑/mm 噴嘴孔徑/mm 頂出 孔徑/mm 孔距/mm XS-ZY-125 125 28.1 320 900 300 160 300 290260 100 12 4 40 230 4.2 注塑機有關工藝參數的校核 4.2.1 型腔數量的確定 型腔數量可以由交貨期、注塑機最大注塑質量、塑化能力、鎖模力和模板尺寸來確定，在此采用注塑機最大注塑質量來確定型腔數量。 注塑機的最大注塑質量按國際慣例是指注塑機在常溫下密度為 錯誤 !未找到引用源。 =1.05g/錯誤 !未找到引用源。 的普通聚苯乙烯的對空注塑量 錯誤 !未找到引用源。(g),在注入模具時由于流動阻力增加，加大螺桿的逆流量，再考慮安全系數，實際注塑量 錯誤 !未找到引用源。 取注塑機最大注塑能力的 85%。 錯誤 !未找到引用源。 =85%錯誤 !未找到引用源。 （ 4.1） 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 13 =176.3 錯誤 !未找到引用源。 85%錯誤 !未找到引用源。 150g 型腔數 n=錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 2.5 （ 4.2） 在現代工業(yè)中，競爭日益激烈，誰有低成本、高效的生產工具誰就有優(yōu)勢占領市場?？s短產品工期贏得市場和利潤。根據計算和 POM 的成型工藝特性，同時考慮模具的成本和效率以及產品工期將模具的型腔數確定為一模兩腔。 4.2.2 注射壓力的校核 注塑壓力校核是驗證注塑機的最大注塑壓力能不能滿足該制品的需要。制品成型所需要的壓力是由注塑機類型、噴嘴型式、塑料流動性、澆注系 統(tǒng)和型腔的流動阻力等因素決定的。選擇螺桿式注塑機較好，其注塑壓力傳遞比柱塞式注塑機好，同時注塑壓力也可以小些。 4.2.3 鎖模力的校核 當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會在型腔內產生一個很大的力，企圖使模具沿分型面漲開。在塑件的生產過程中作用于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總應力應小于注塑機的額定鎖模力 F，否則在注塑時會因鎖模不緊而產生溢料、跑料甚至傷害操作人員。鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。 P=K 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 （ 4.3） 式中 P 模具型腔及流道內塑料熔體平均壓力， MPa 錯誤 !未找到引用源。 注射機料筒內螺桿或者柱塞施于塑料熔體得壓力，MPa K 損耗系數。隨塑料品種、注射機形式、噴嘴阻力、模具流道阻力而不同，其值在 1/3 錯誤 !未找到引用源。 2/3 范圍內選取。螺桿式注塑機的 K 值較柱塞式大，直通噴嘴比彈簧噴嘴的 K值大。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 14 注塑機料筒內螺桿施于塑料熔體的壓力 Po=28.1MPa 模具型腔及流道內塑料熔體 平均壓力 P =1/3 錯誤 !未找到引用源。 =9.3MP（ K取 1/3） 制品加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 A=85.2 錯誤 !未找到引用源。 鎖模力 F=10 P A （ 4.4） =10 9.3 85.2 =791.7 KN 791.7KN 900 KN 所以從鎖模力方面來看該注塑機符合要求 4.2.4 開模行程和塑件推出距離的校核 注 射機的開模行程是有限制的，取出制件所需的距離必須小于注塑機的最大開模行程。開模距離可以分為注射機最大開模行程與模厚有關和與模厚無關兩種情況。 模具設計成單分型面且最大開模行程與模厚無關，所以開模行程按下式校核 S 錯誤 !未找到引用源。 +錯誤 !未找到引用源。 +(5 10) （ 4.5） =30+31.5+31.5+(5 10) =98 98 300 錯誤 !未找到引用源。 塑件脫模距離 mm 錯誤 !未找到引用源。塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內 mm S 注塑機最大開模行程 mm 所以從開模行程與塑件推出距離來看該注塑機符合要求。 綜上選擇注塑機 XS-ZY-125 比較合適。 第 5 章 注塑模具的設計 本設計重點是側向半合模抽芯結構與頂出方式之 間的關系，由于旅行車龍轂架上有側凹，其脫出方向與開模方向垂直并且龍轂架為圓形。這里采用哈夫式注射模，“哈夫”模就是瓣膜或半模，哈夫式注射模的成型部件大多都是兩半組合而成的，常應用 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 15 于成型由側孔或側凹的塑件。哈夫模塊的運動方向和動模、定模的開模方向相互垂直。旅行車龍轂架注塑模由于輪圈有側凹，脫模時需要先側抽芯，再頂出。整個旅行車龍轂架為圓形，用安裝在定模上的斜導柱分型抽芯機構完成側抽芯半模抽芯動作，這種機械式側抽芯機構保證塑件外形的完整美觀和質量，同時在模具開模運動過程中半模就沿著斜導柱平穩(wěn)的滑動，在滑動過程中 瓣膜抽離塑件的凹槽。避免使用液壓系統(tǒng)和手動側抽的可能，節(jié)約能量，降低生產成本，提高生產效力。 5.1 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件在注塑成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質量關系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口的一段流道。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井以及拉料桿等部分組成。由于此模具涉及到半模側抽芯機構，冷料井和拉料桿可以不給以考慮，主要設計主流道，分流道以及澆口。 澆注系統(tǒng)設計包括：根據塑件大小和形狀進行 流道布置、決定流道斷面尺寸、對澆口的數量、位置、形式進行優(yōu)化。 5.1.1 主流道及主流道襯套設計 為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。在臥式螺桿注塑機用模中，主流道垂直于分型面，為便于流道凝料拔出，設計成 具有2 錯誤 !未找到引用源。 4 錐角的圓錐形，內壁粗糙度 4.0Ra ，在此取 Ra=0.4um,內壁研磨和拋光時應注意拋光方向，不能形成與脫模方向垂直的劃痕，以免造成脫模困難甚至成型中斷。 主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑，二 者配合嚴密，避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑 R2比噴嘴球頭半徑 R1大 1 錯誤 !未找到引用源。 2mm，如果相反則主流道凝料無法脫出，太大則密封效果不好，在此取 R2=R1+(1 錯誤 !未找到引用源。 2)=8mm。 主流道小端直徑比注塑機噴嘴孔徑大 0.錯誤 !未找到引用源。 51mm，取 5mm。大端直徑比分流道深度大 1.5mm 以上 ,其錐角一般去 2 錯誤 !未找到引用源。 6度。由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套 ,選優(yōu)質鋼材制作并經熱處理提高硬度。主流道襯套要承受交變應力 ，其外圓盤直徑不 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 16 能過大，以避免肩部彎矩過大，配合段的直徑 D亦不宜過大，以避免入模的塑料產生過大的反作用力，使主流道襯套后退，臺階轉角半徑 R宜大一些，以免淬火開裂或應力集中 ,取 R=3mm。 主流道最大可能的短并且橫截面積大，為了節(jié)約成本，提高模具的生產效率，主流道采用襯套式的結構設計，這樣就可以單獨選材、單獨熱處理、單獨機加，更方便維修。主流道襯套選擇 T8G 鋼調質，硬度為 30-35HRC。 主流道襯套和主流道的結構見圖 5.1，圖 5.2 0.81.6A0.4 圖 5.1 主流 道襯套 圖 5.2 主流道結構 5.1.2 分流道的設計 分流道就是連接主流道和澆口的塑料通道，在此采用常規(guī)分流道（等溫分流道）：分流道溫度和模具整體溫度一致。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 17 影響分流道設計的因素很多，制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內在質量和外在質量要求，塑料的種類，注射機的壓力，加熱溫度，注射速度，主流道及分流道的拉料及脫落方式，型腔布置及澆口形式的選擇都能影響分流道的設計。 在設計分 流道時考慮以下幾點以及優(yōu)點： 1. 塑料流經分流道時的壓力損失及溫度損失要小。 2. 分流道的固化時間應稍后于制品的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓。 3. 保證塑料迅速而均勻的進入各個型腔，以及均勻補料，減少缺陷，保證質量。 4. 分流道的長度應盡可能短，排列緊奏，使外形尺寸變小，降低澆注系統(tǒng)凝料重量，料頭少，減少浪費。 5. 鎖模平衡（幾何中心與鎖模重心重合）。 6. 布置合理（受力零件有足夠的承受能力，使冷卻孔道合理布局，方便裝配維修）。 7. 要便于加工及刀具的選擇。 (1)分流道截面分析 圓形截面分流道 其優(yōu)點是表面積與體積之比值為最小，在容積相同的分流道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小，因此其壓力損失及溫度損失小，有利于塑料的流動及壓力傳遞，其缺點是圓形截面分流道必須在動、定模上分別設計兩個半圓形，因此給模具加工帶來一定難度。 拋物面截面（ U 形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時此種截面的分流道只在模具一面加工。但缺點是與圓形截面相比，熱損失較大，流道廢料較多。 梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形，與以上兩種截面相比， 其熱損失較大，但便于分流道的加工及刀具的選擇。 a. 圓形截面 b. U 形截面 c.梯形截面 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 18 圖 5.3 幾種分流道截面圖 綜合比較后為節(jié)約成本選擇比表面積大易加工的梯形截面的分流道，上底 W=5mm, 高 H=5mm ,下底 X=3.5mm,角度為 5-10 度。 (2)分流道的長度 分流道的布置形式采用平衡式。其長度 由于考慮到主流 道襯套的下端直徑以及分流道加工在半模上， 長度為 18mm 的筆直分流道，減少壓力和熱量的損失。 采用平衡時梯形斷面的分流道，比面積大易加工。讓模具排列緊奏使模具外形尺寸變小，長度最短減少料頭材料的浪費，進料均勻減少缺陷保證塑件質量，鎖模平衡等使塑件有足夠的承受能力冷卻孔道布局合理方便裝配維修，使模具能裝到小型注塑機上成為節(jié)約，低成本高效的生產工具。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內表面的粗糙度要求并不是很高，這里取 Ra=1.6 m ，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 5.1.3 澆口的設計 澆口直接與塑件相連，把塑料熔體引入型腔。澆口斷面形狀有圓形、矩形和又寬又薄得狹縫形等。澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，澆口的形狀和尺寸對塑件質量影響很大，澆口在大多數情況下是整個流道中斷面尺寸最小的部分，對充模流動起著控制性作用，成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口處分離，因此澆口尺寸又影響著加工工作量的大小和塑件外觀。 澆口尺寸包括澆 口斷面尺寸和澆口長度尺寸，澆口長度約為 0.5 錯誤 !未找到引用源。 2.5mm,在此澆口長度取 1.5mm。在澆口出處流動阻力很大，剪切速率也很高，對聚甲醛（ POM）來說，其近似于牛頓流體，粘度僅僅是溫度的函數，不隨剪切速率的變化而變化，減小澆口的尺寸會迅速增加充模阻力，所以澆口尺寸應該適中，并且采用矩形澆口。澆口選擇在塑件的外側凹槽中心，采用矩形側澆口具有以下優(yōu)點：容易機加修整，易保證加工精度，容易調整到最佳的工藝條件，適時封口，疤痕小，容易充模，保證均衡進料，熔融塑料充滿整個型腔，由于澆口對大型腔為防止 噴射，澆口尺寸要適當大些。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 19 矩形澆口的經驗計算公式如下： 澆口深度 h 為 h = k 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 (5.1) 錯誤 !未找到引用源。 制品厚度 mm k材料系數。 PS、 PE 為 0.6； POM、 PC、 PP 為 0.7； PVC、 PMMA、 PA 為 0.8； RPVC為 0.9 h =1.5 錯誤 !未找到引用源。 0.7 =1.05mm 由于澆口尺寸要適當大些在此 h=1.5mm 澆口寬度的計算公式 錯誤 !未找到 引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 (5.2) A為塑件外表面積，平方毫米 澆口尺寸太小增加充模阻力，所以 錯誤 !未找到引用源。 取大些，根據計算在此取 錯誤 !未找到引用源。 =3mm 澆口臺階長 l =0.52.0mm，這里取 2mm。 5.2 注塑模具成型零部件設計 型腔是模具上直接成型塑件的部位。直接構成模具型腔的所有零件都稱為成型零件，包括：凹模、凸模 、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。 型腔設計步驟和主要內容： （ 1）根據塑件形狀。塑件使用要求、塑件成型性能等確定型腔整體結構，其內容包括分型面的位置、進澆位置、排氣位置、脫模方式等。 （ 2）從制造角度決定型腔能否采用組合式。若需組合，確定各構成零件之間的組合方式和零件結構。 （ 3）根據塑件尺寸和成型收縮率大小計算成型零件上對應的成型尺寸。 （ 4）根據成型時的塑料熔體壓力，對成型零件進行剛度和強度校核，決定其壁厚等尺寸。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 20 5.2.1 分型面的位置和形狀的設計 分開模具取出塑件的面就是分型面，分型面的選擇不僅關 系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具的結構與制造成本。 在選擇分型面時，應遵守以下規(guī)則： （ 1）：分型面應該選擇在塑件的最大輪廓處。 （ 2）： 確定有利的留模方式，便于塑件脫模，通常分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后留在動模一側，這樣有助于推桿頂出機構的設置，節(jié)約能量。 （ 3）：保證塑件的精度要求。 （ 4）：保證塑件的外觀質量。 （ 5）： 便于模具加工制造。 （ 6）：同軸度考慮。 （ 7）：抽拔力考慮（力設在開模方向上）。 （ 8）：有利于排氣，使模具結構簡化。 注塑模有一個分型面和多個分型面的模具，在本次設計中 采用單分型面（有一個分型面）的模具，分型面的位置垂直于開模方向，并且分型面為曲面同時也是塑件最大輪廓處。這樣塑件留在動模上，方便脫模，保證產品質量，容易操作。 5.2.2 成型零件結構設計 構成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，例如凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿、各種成型環(huán)。型腔直接與高溫高壓塑料接觸，型腔質量關系到塑件質量，因此型腔必須要有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性等來承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當的表面粗糙度，以保證塑料制品表面光亮美觀、容易脫模。 凹模采用整體式嵌入式的凹模，整體 式嵌入式凹模具有便于加工（可以分別加工），單獨制造、單獨選材、熱處理，降低成本，易維修等優(yōu)點。其嵌入到定模模板的通孔內，保證型腔沿主分型面分開的兩半在合模時的對中性。 模板一般采用 45#鋼制作， 45#鋼調質處理，硬度到達 25-30HRC ，整體嵌入的型腔采用 T8 制作，淬火處理，硬度到達 40-50HRC。 整體式嵌入的凹模結構如圖 5.4 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 21 0 . 83 . 2其余：6 . 33 . 20 . 80 . 8圖 5.4 整體式嵌入的凹模結構 5.2.3 成型零件成型尺寸計算 按平均收縮率計算成型尺寸比較簡便易行，是最常用的計算 方法，這里采用此方法。 POM 平均收縮率 %0.2SCP，塑件制造公差 4MT ，對應模具制造公差 10IT 。 (1)型腔徑向尺寸計算 2/ PPCP LL （ 5.3） P C PS C PP C PS C PP C PM C P LLLL 2 SCPPCPL 1 （ 5.4） 2/2/ mwM P CM LL （ 5.5） 式中 ML 型腔（孔）的最小尺寸 w 型腔使用過程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的 1/6，一般在0.020.05mm 之間） m 成型零件制造誤差（正值） PL 塑件（軸）的最大尺寸 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 22 塑件公差（負值） 出于修?？?慮，對型腔徑向尺寸來說易修大，預留一負修模余量r,標上制造公差m得型腔徑向名義尺寸： ML= )2/2/(rmwM P CL +m 對于注塑模，型腔磨損量很小時，可用下式計算： ML= )(mMPCL +m （ 5.6） 塑件徑向尺寸 1PL =120mm， 2/PPCP LL=120-0.82/2=119.59 mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =122.03mm 模具型腔按 10IT 級精度制造，其制造偏差m=0.20mm， 1ML =(122.03-0.20)+0.20 =121.83+0.20mm 塑件徑向尺寸 2PL =104mm，2PCPL=104 錯誤 !未找到引用源。 =103.63mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =105.74mm 模 具制造偏差m=0.247mm， 2ML =(105.74-0.247)+0.247 =105.49+0.247mm 塑件徑向尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =40mm， 錯誤 !未找到引用源。 =40 錯誤 !未找到引用源。 =39.79mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =40.60mm 模具制造偏差 m =0.14mm， 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 23 錯誤 !未找到引用源。 =(40.60-0.14)+0.14 =40.46+0.14mm 塑件徑向尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =18mm， 錯誤 !未找到引用源。 =18 錯誤 !未找到引用源。 =17.84mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =18.20mm 模具制造偏差m=0.11mm， 錯誤 !未找到引用源。 =(18.02-0.11)+0.11 =17.91+0.11mm 塑件徑向尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =18mm， 錯誤 !未找到引用源。 =21.5 錯誤 !未找到引用源。 =21.38mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =21.82mm 模具制造偏差m=0.08mm， 錯誤 !未找到引用源。 =(21.82-0.08)+0.08 =21.74+0.08mm (2)型芯徑向尺寸計算 2/ PPCP LL （ 5.7） ML = rmwM P CL 2/2/ （ 5.8） 標上制造公差m得型芯徑向名義尺寸： ML = )2/2/( rmwM P CL - m 對于注塑模，型腔磨損量很小時修模余量也很小時可用下式計算： ML = )( mMPCL - m （ 5.9） 塑件尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =34mm， 錯誤 !未找到引用源。 =34+錯誤 !未找到引用源。 =34.19mm； 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 24 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =34.89mm 模具制造偏差m=0.127mm， 錯誤 !未找到引用源。 (34.89+0.127)-0.127 =35.02-0.127 mm 塑件尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =14mm， 錯誤 !未找到引用源。 =14+錯誤 !未找到引用源。 =14.12mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =14.41mm 模具制造偏差m=0.08mm， 錯誤 !未找到引用源。 =(14.41+0.08)-0.08 =14.49-0.08 mm 塑件尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =22.32mm， 錯誤 !未找到引用源。 =22.32+錯誤 !未找到引用源。 =22.46mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =22.92mm 模具制造偏差m=0.07mm， 錯誤 !未找到引用源。 =(22.92+0.07)-0.07 =22.99-0.07 mm (3)型腔深度尺寸計算 2/ rmM C PM HH +m (5.10) 若取修模余量為 2/m，則型腔容易修淺 MCPM HH + m 塑件尺寸 1PH =11.4mm， 1PCPH 11.4-錯誤 !未找到引用源。 =11.19mm； 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =11.42mm 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 25 模具制造偏差m=0.14mm， 型腔易修淺， 1MH11.42+0.14mm。 塑件尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =30mm， 錯誤 !未找到引用源。 =30 -錯誤 !未找到引用源。 =29.72mm； 錯誤 !未找到引用 源。 =錯誤 !未找到引用源。 =30.33mm 模具制造偏差m=0.187mm， 型腔易修淺， 1MH 30.33+0.187mm。 (4)型芯高度尺寸的計算 2/ rmM C PM HH -m (5.11) 型芯容易修長 MCPM HH -m 塑件尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =14mm， 錯誤 !未找到引用源。 =14-錯誤 !未找到引用源。 =13.88mm 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =14.16mm 模具制造偏差m=0.08mm， 型腔易修長， 2MH 14.16+0.08mm。 塑件尺寸 錯誤 !未找到引用源。 =31.5mm， 錯誤 !未找到引用源。 =31.5-錯誤 !未找到引用源。 =31.22mm 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =31.86mm 模具制造偏差 m =0.186mm， 型 腔易修長， 錯誤 !未找到引用源。 = 31.86+0.186mm。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 26 5.2.4 側壁厚度和底板厚度計算 (1)型腔側壁厚度計算 型腔為不規(guī)則形狀，近似于圓形，按整體式圓形型腔進行計算。整體式圓形型腔在同樣塑料熔體作用下，由于側壁受到底部約束其最大變形發(fā)生在自由膨脹分界點。經計算自由膨脹高度約為 27mm,由于型腔深度小于分界高度，其受底部約束使得半徑增長量遠小于 s =r(錯誤 !未找到引用源。 -1)的計算值。 整體式圓形型腔選經過水淬回火的 錯誤 !未找到引用源。 工具鋼 s =r( 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 -1) (5.12) 許用應力 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =327.8MPa 塑料壓力 P=28.1MPa 整體式圓形型腔內半徑 r=60mm s =r(錯誤 !未找到引用源。 -1) =5.9mm 設計的側壁厚度均大于 6mm,所以壁厚滿足要求。 (2)底板厚度的計算 定模板的底板直接與注塑機得定模板緊貼，動模板下面的型芯墊板由于有墊塊和推板倒滑柱支撐，所以底板不產生明顯的彎曲變形，也不產生明顯的內應力，其厚度憑經驗決定。設計的 底板厚度滿足要求。 5.2.5 排氣方式和排氣槽的設計 當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內原有氣體、蒸汽或者原料釋放出的氣體等不能順利排出，不但將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿等弊端，同時還會因氣體壓縮而產生高溫，引起流動前沿物料溫度過高，粘度下降，容易從分型面溢出，產生飛邊，重則灼傷制件，使其產生焦痕。而且型腔內氣體壓縮產生的反壓力會降低充模速度，影響注塑周期和產品質量。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 27 在此不單獨設計排氣槽，利用分型面或配合間隙排氣。像旅行車龍轂架這樣小型的塑件，在不采用特殊的的高速 注射時，利用分型面排氣或者利用推桿與孔、推管與孔、脫模板與型芯、活動型芯與孔的配合間隙排氣。為增加排氣效果可以增加分型面的粗糙度，并且加工的刀痕或磨痕順著排方向以及將推桿后方距型腔 5mm 以外的配合間隙加大等。 本設計利用分型面、推桿與孔、活動型芯與孔以及動模板與型芯固定板的間隙排氣，這樣不需要單獨加工排氣槽，使模具加工更容易，降低模具成本。 5.3 合模導向和定位機構設計 塑料模閉合時為保證型腔形狀和尺寸的準確性， 應按一定的方向和位置合模，所以必須設有導向定位機構。導向機構主要有導向、定位和承受注塑時產生 側壓力三個作用。導柱設在動模邊或定模邊均可，但是一般設在主型芯周圍，動定模合模時在導向機構的引導下，使動定模按正確的方位閉合，避免凸模進入凹模時因方位搞錯而損壞模具或定位不準而互相碰傷，因此設在型芯周圍的導柱應比主型芯高出至少 68mm。同時導向機構在模具閉合后使型腔保持正確的形狀和所有由動定模構成的尺寸的精度。 5.3.1 導柱的選擇和設計 導柱沿長度方向分為固定段和導向段，并且這兩段名義尺寸相同，只是公差不同的導柱叫直導柱。本次設計的直導柱采用從標準模具零件（圖庫）中選用的方法，并且因動模板整塊都是 T8 鋼制造，硬度 40-50HRC 有足夠的強度，所以沒有設計導柱套。 5.3.2 直導柱尺寸和結構的要求 （ 1）直徑和長度 導柱的直徑在 12 錯誤 !未找到引用源。 63mm 之間時，按經驗直導柱直徑 20和模板厚度比在 0.06 錯誤 !未找到引用源。 0.1, 無論是固定段的直徑還是導向段的直徑的形位公差與尺寸之間的關系應遵循包容原則。直導柱總長為 94mm,直徑為 20mm。 （ 2）形狀 直導柱的端部做成半球形或錐形的先導部分，錐形頭高度為與其相鄰圓 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 28 柱直徑的 1/3 , 前端還應有倒角，使其能夠順利的進入導向孔。 導向孔應該設有排氣孔或者排氣間隙，以免空氣壓縮產生高溫引起燃燒，在本設計中將墊塊上導柱孔加工成通孔，利用墊塊和底板的裝配間隙排氣。 （ 3）公差配合 安裝段與模板間采用過渡配合 H7/k6 ,導向段與導向孔間采用動配合H7/f7 。 （ 4）粗糙度 固定段表面用 Ra=1.6um ,導向段表面用 Ra=0.8um 。 （ 5）材料 導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的芯部，因此采用低碳鋼（ 20 號鋼）滲碳 0.5 錯誤 !未找到引用源。 0.8mm 深，經淬火處理硬度達到 HRC56錯誤 !未找到引用源。 60 。 直導柱形狀見圖 5.5。 A其余：3.2EE2 - 中 心 孔 BG B 1 4 5 - 5 91.6 0.8圖 5.5 直導柱 5.4 脫模機構設計 注塑模必須設有準確可靠的脫模機構，以便在每一個循環(huán)中將塑件從型腔內或型芯上自動地脫出模外，脫出塑件的機構稱為脫模機構或推出機構。脫模機構種類很多，有手動脫模、機械推出、液壓推出、氣壓推出等，手動脫模沒有工作效力，液壓和氣壓脫模成本高，推桿推出的脫模機構比較簡單也是經常采用的一種典型脫模機構，在本設計中所采用的就是推桿脫模機構。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 29 5.4.1 脫模機構的要求 （ 1）結構優(yōu)化、運 行可靠、機構盡可能簡單、制造容易、零件制造方便，維修方便，配換容易等。機構動作要準確可靠、運動靈活、機構本身具有足夠的剛度和強度，以抵抗脫模阻力。 （ 2）不影響塑件外觀，不造成塑件變形破壞，推塑件的位置應盡可能設在塑件內部或者隱蔽處，以免損壞塑件外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、不擦傷。 （ 3）讓塑件留在動模 ，模具的結構應保證塑件在開模過程中留在具有脫模裝置的半模即動模上。 5.4.2 脫模結構設計分析 聚甲醛（ POM）的收縮率為 2%，其收縮時抱緊型芯，開模時塑件留在動模上，在脫模機構設計時就應該將推出力 的作用點盡可能的靠近型芯，推出力作用于塑件剛度強度最大的部位，由于塑件的受力部分就是五角星的各個角，要保證這部分的強度和剛度在其內側兩邊設計加強筋，這樣在這些部位的推出力就要求大些，因此將推桿設置在這些部位，同時這些部位是塑件的內表面推桿留下的推痕不影響塑件的美觀。推桿均勻的布局在各角距輪圈 5 毫米處，推出時各處受力相同輕松的將塑件推出。柱頭推桿的結構形狀如圖 5.6。 5.4.3 脫模力計算 塑件在模腔內冷卻時抱緊型芯，產生包緊力，因此脫模力必須克服包緊力和摩擦阻力，在開模的瞬間所需脫模力為最大。 POM 為熱塑 性塑料，脫模斜度型腔 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 型芯 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。所以脫模斜度選擇 錯誤 !未找到引用源。 塑件收縮率使型芯全面積受總壓力 錯誤 !未找到引用源。 =2 錯誤 !未找到引用源。 E 錯誤 !未找到引用源。 t L 錯誤 !未找到引用源。 （ 5.13） =228502.3N E=2.83GPa 塑料拉伸彈性模量 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 30 錯誤 !未找到引用源。 =2 塑料收縮率 錯誤 !未找到引用源。 =0.3 塑料泊松比 t=1.5mm 制品壁厚 L塑件型芯長度 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 （ 5.14） =41560.5N 經計算以及結合塑件的實際情況，柱頭推桿的長度為 88mm,直徑為 6mm,采 用 T8 鋼制造，硬度達到 50-56HRC。 在開模過程中注塑機頂桿頂著推板移動，推板帶動柱頭推桿向前移動，推出塑件，由于柱頭推桿上的彈簧在頂出塑件的過程中被壓縮，其恢復原狀過程中使柱頭推桿和推板復位。 0 . 8H R C 3 8 - 4 2H R C 5 0 - 5 5圖 5.6 柱頭推桿 5.5 側向分型抽芯機構的設計 塑件上凡是脫模方向與開模方向不相同的側凹或側孔除少數淺側凹可以強制脫模外，其他的都需要進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出。側向分型用于有內外側凹的塑件，需將凹模作成兩瓣或多瓣，利用側向分型 完成各瓣與塑件之間分離，脫出側凹。側向抽芯用于有側孔或側凹的塑件，根據側孔或側凹的數量和方位設置一 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 31 至多個側抽芯，用側向抽芯機構抽出側型芯。側抽芯可分為手動、機動、液壓或氣動分型抽芯。手動分型抽芯機構的優(yōu)點是可以簡化模具結構，缺點是勞動強度上，生產效力低，不能自動化生產，只能用于生產批量不大或試生產的模具，在勞動成本不斷上升的今天很少使用手動分型抽芯的模具。機動側向分型抽芯機構是借助機床的開模力，通過一定的機構改變運動的方向完成側向分型抽芯動作，合模時利用合模力使其復位。最典型的是斜導柱分型抽芯機構，優(yōu)點是經 濟合理、動作可靠，易實現自動化操作，在生產中使用最為廣泛。液壓或氣動分型抽芯機構是以壓力油或壓縮空氣作抽芯動力，在模具上配置液壓缸或氣壓缸來達到抽芯分型與復位的動作，其優(yōu)點是使用方便，缺點是能量消耗大不利于環(huán)保節(jié)約。 5.5.1 側向分型抽芯機構的選擇 能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作的機構，統(tǒng)稱為側向抽芯機構。 側向分型抽芯機構類型很多，通常按動力來源分三種類型：手動側向分型抽芯機構，機動側向分型抽芯機構和液壓（氣壓）側向分型抽芯機構。其中以機動側向分型抽芯機構最為常用，其主要形式包括彈簧分型抽芯、 斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。 綜合比較后，由于機動側向分型抽芯機構是借助機床的開模力，通過一定的機構改變運動的方向完成側向分型抽芯動作，合模時利用合模力使其復位。最典型的是斜導柱分型抽芯機構，優(yōu)點是經濟合理、動作可靠，易實現自動化操作，在生產中使用最為廣泛。所以本設計中采用機動分型抽芯中最典型的斜導柱分型抽芯機構完成塑件的側向分型抽芯來使塑件順利脫模。 5.5.2 抽拔力和抽拔距的計算 （ 1）抽拔力計算 對于典型的線軸型制品，采用兩瓣瓣合模成型，其中心圓筒形部分收縮會對側抽芯 半模兩端產生正壓力。像這樣斷面為圓形或矩形的型芯其抽拔力是由于塑件收縮包緊型芯造成的，抽拔力用脫模力公式計算。 POM 為熱塑性塑料，脫模斜度型腔 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 型芯 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 32 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 所以脫模斜度選擇 錯誤 !未找到引用源。 塑件收縮率使型芯全面積受總壓力 錯誤 !未找到引用源。 =2 錯誤 !未找到引用源。 E 錯誤 !未找到引用源。 t L 錯誤 !未找到引用源。 =228502.3N E=2.83GPa 塑料拉伸彈性模量 錯誤 !未找到引用源。 =2 塑料收縮率 錯誤 !未找到引用源。 =0.3 塑料泊松比 t=1.5mm 制品壁厚 L塑件型芯長度 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =41560.5N （ 2）抽拔距的計算 為順利地脫出塑件、側型芯或側向瓣合?；瑝K應從成型位置外移到不妨礙制品平行推出的位置，此移動的距離稱為計算抽拔距。在設計模具時還應加上 2 錯誤 !未找到引用源。 5mm 的安全距離作為 實際抽拔距。 對于圓形繞線骨架或帶陽螺紋的制品其抽拔距并不等于塑件側凹的深度，抽拔距計算如下。 當瓣合模為兩瓣時 最小抽拔距 錯誤 !未找到引用源。 = 錯誤 !未找到引用源 。 (5.15) 設計抽拔距 s = 錯誤 !未找到引用源。 + (2錯誤 !未找到引用源。 ) (5.16) 抽拔距（脫模距）是將型芯從成形位置抽到不妨礙塑件 取出的位置即型芯（滑塊）移動的距離，通常脫模距等于成形孔深加 2 3 。 圓形骨架塑件脫模距計算 錯誤 !未找到引用源。 + (2 3) (其中 D=104mm d=101mm) =32.4 +(2 3) =34.4 35.4 mm 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 33 5.5.3 斜導柱分型抽芯機構 斜導柱分型抽芯是應用最為廣泛的分型抽芯機構，其借助機床的開模力或推出力完成側向抽芯，結構簡單，制造方便，動作可靠。側型芯或半合?；瑝K上裝有 T型導滑塊， T 型導滑塊裝在 T型導滑槽內，同時為使半合模順利移動不讓導柱妨礙其移 動，在半合模上開有一個近似于跑道形的通孔。這樣半合模在 T型導滑塊和導柱的引導作用下沿抽拔方向平穩(wěn)滑動，驅動滑塊的斜導柱與開模運動方向成斜角安裝，斜導柱與滑塊上對應的孔呈松動配合，開?；蛲瞥鰰r斜導柱和滑塊發(fā)生相對運動，斜導柱對滑塊產生一側向分力，這個力作用于半合模，迫使半合模完成抽芯或分型動作。 斜導柱抽芯機構由斜導柱、滑塊、導滑槽、滑塊定位裝置、楔緊塊等組成。 斜導柱的動作原理見圖 5.7 5.5.4 斜導柱分型抽芯機構 結構設計 （ 1）斜導柱 斜導柱的斜角一般為 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，最大部超過 錯誤 !未找到引用源。 ，在本設計中為使模具的開模距離小些將斜導柱的斜角設計成 20 度。由于斜導柱只起驅動半模的作用，半模的運動精度由導滑槽與滑塊間的配合精度保證，半模的最終位置精度由楔緊塊保證，因此為了使運動靈活。側抽芯半模與斜導柱采用比較松動的配合。斜導柱的結構如圖 5.8。 用 T8工具鋼制作斜導柱，調制處理，硬度為 35-40HRC。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 34 圖 5.7 斜導柱的動作原理 0.81.6圖 5.8 斜導柱 斜導柱的幾何尺寸計算 在 4.5.2 中已經計算過脫模力將計算結果公式（ 4-19）就可以計算出斜導柱直徑。 斜導柱與滑槽的摩擦因素 f=0.2 ，傾導柱的角度 錯誤 !未找到引用源。 與開模力，斜導柱所受彎曲力，實際能得到的抽拔力以及開模行程有關。斜角 錯誤 !未找到引用源。 一般不得大于 錯誤 !未找到引用源。 ，一般采用 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 該模具的脫模距離不是很大，所以取斜角 錯誤 !未找到引用源。 等于 錯誤 ! 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 35 未找到引用源。 。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。=54306.4N （ 5.17） M=錯誤 !未找到引用源。 L=5463.2 （ 5.18） d=錯誤 !未找到引用源。 =4.6mm （ 5.19） 錯誤 !未找到引用源。 退火處理 錯誤 !未找到引用源。=錯誤 !未找到引用源。 =556 模具的抽拔距為 S=34.4 錯誤 !未找到引用源。 35.4mm 斜導柱的有效長度 L=錯誤 !未找到引用源。 =100.6 錯誤 !未找到引用源。 104mm,斜導柱導向部分的長度約為 10錯誤 !未找到引用源。 15mm,安裝在模板中的斜導柱的長度約為 18.6+2.73=21.33mm(17.5/cos20=18.6mm,7.5 錯誤 !未找 到引用源。 tan20=2.73mm ) 設計時將斜導柱的長度比計算的長度長 10mm 左右，以便使其更穩(wěn)定的工作。 （ 2）滑塊 滑塊可以是半合?；瑝K，也可以是型芯滑塊?；瑝K可以做成整體式，也可以做成組合式。組合式的滑塊前端成型部分與滑塊主體分別制造，然后再采不同的連接形式緊固成一體，在此將半?；瑝K做成整體式。用 20 號鋼制作，滲碳 0.5-0.8mm,淬硬 56-60HRC。 （ 3）導滑槽 對導滑槽與滑塊的配合要求是運動平穩(wěn)，不宜過分松動，亦不宜過緊，燕尾槽精度要求較高，制造比較困難，一般采用 T 型導滑槽，可以做 成整體式，但是為了便于加工出高表面質量和高精度的導滑槽，做成組合式，導滑槽表面應有足夠的硬度 (HRC52-60)，應稍硬于半模，為使半模運動時不偏斜，滑塊的滑動面要有足夠的長度，最好是滑槽寬度的 1-1.5 倍，滑塊在完成抽拔運動做停止運動時，其滑動面不一定全長都留在導滑槽內。 在本設計中 T導滑槽加工在半合模上，導滑槽加工深度為 58mm,有足夠的長度使側抽芯半模完成抽芯動作。 （ 4）滑塊（側抽芯半模）定位裝置 分型抽芯后，由于導滑塊是固定在動模上的，并且在側抽芯半模上加工的導滑槽為長度 58mm 的盲槽，其只能 沿著導滑槽向抽拔方向來回平穩(wěn)運動，因此將導滑塊固定在動模上就是為了給側抽芯半模在抽芯后定位 , 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 36 合模時斜導柱順利進入導滑斜孔。 （ 5）楔緊塊 當塑料熔體注入型腔后，其以很高的壓力作用于型芯或半合模，迫使滑塊外移。作用力等于熔融塑料壓力和沿滑動方向塑料作用在型芯或半模上投影面積的乘積。由于斜導柱的剛度較差，故常用楔緊面來承受這一側向推力，同時斜導柱的精度往往不能保證滑塊準確定位，而精度較高的楔緊面在合模時能確?；瑝K位置的精確性。 楔緊塊的結構形式根據滑塊的形狀和受力大小決定。楔緊塊應有足夠的表面硬度(HRC52-56)以免擦傷和變形。在這里采用用螺釘連接在模板上的楔緊塊，其加工方便，較為常用，用于滑塊受力較小的場合。楔緊塊的斜角應略大于斜導柱的斜角，以便開模時楔緊塊的斜面能夠迅速離開滑塊，不發(fā)生干涉現象，這就要求楔緊塊的斜角比斜導柱的斜角大 2錯誤 !未找到引用源。 度。在本設計中的楔緊塊不僅起到承受側壓，精確定位的作用，還起到在合模過程中使側抽芯半模迅速而準確歸位的導向作用。 5.6 注塑模溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為 200 錯誤 !未找到引用源。 300，而塑料固化后從模具中取出的溫度為 60 錯誤 !未找到引用源。 80以下，視塑料品種的不同而不同。為了調節(jié)型腔的溫度，需在模具內開設冷卻水通道（或油通道），通過模溫調節(jié)機調節(jié)冷卻水（或油）的溫度。以冷卻水為介質的模溫調節(jié)機，其溫度可以調節(jié)到 90以內，更高的模溫則需采用以油作為冷卻介質的模溫調節(jié)機，也可以在模具上插加熱棒或加熱套來獲得 100以上的模溫，即使這么高的模溫相對高溫的塑料熔體來說仍然是起冷卻作用，只不過是脫模溫度較高而已。但是有的塑料為達到工藝要求或為提 高生產效率可以采用低于室溫的模溫，這時可用冷卻水進行冷卻，必須使用有至冷功能的模溫調節(jié)機，模具型腔表面溫度不可調節(jié)到該大氣環(huán)境的露點溫度以下，否則型腔內壁凝結的冷凝水會直接影響制品的質量。 5.6.1 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計原則 模溫高低對制品結晶度、力學性能、表面質量、制品內應力和翹曲變形都有很大 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 37 的影響。 為了提高冷卻效率，模具的冷卻系統(tǒng)可按下述（均勻性）原則進行設計： （ 1） 動模、定模和型腔的周圍均勻地設置冷卻水通道，不可只設置在模具的動模一邊或定模一邊，否則脫模后制品一側溫度高一側溫度低，在進一步冷卻時會發(fā)生翹 曲變形。 （ 2） 冷卻水孔間距越小，直徑越大，則對塑件冷卻越均勻。 （ 3） 孔間距、孔與型腔之距盡量相等。 （ 4） 采用并流流向，加強澆口處的冷卻。 （ 5） 降低出入口水的溫差，控制在 3 錯誤 !未找到引用源。 5內。 （ 6） 容易機加。 5.6.2 制品冷卻時間的計算 在注塑成型過程中高溫（ 200 錯誤 !未找到引用源。 ）塑料熔體轉變成塑料制品（約60 錯誤 !未找到引用源。 ）要放出潛熱和顯熱，主要通過熱傳導散失，其中 5%輻射對流散發(fā)到大氣中， 5%模板傳導散發(fā)導大氣中，其余 90%均由冷卻介質帶走。它們之間的熱交換速度是決定制品冷卻時間的 決定因素。 塑件冷卻時間的計算公式 t=錯誤 !未找到引用源。 （ 5.20） 式中 S 制品的壁厚（ mm） ，這里取 S=2mm c 塑料注塑溫度（） ，這里取c=200 m 塑料注塑溫度（） ，這里取m=88 1 塑料的熱擴散系數（ smm/2 ），查表（ 3-9-2） 3 可得 1 =0.92 錯誤 !未找到引用源。 /s=9.2 sm