注塑模具的設計論文

1/38注塑模具畢業(yè)論文設計中文摘要本次畢業(yè)設計課題來源于我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫米疃嗟乃疚脑敿氂涗浰⑺苣＞叩脑O計過程。設計過程包括塑件材料、注塑機、分型面等的選擇、塑件結(jié)構(gòu)的分析，注塑模具澆注系統(tǒng)、注塑模具成型零件和模體、注塑模具側(cè)抽芯機構(gòu)、注塑模具頂桿脫模機構(gòu)、注塑模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等的設計。綜合水杯塑件的結(jié)構(gòu)特點，該模具設計采用了直接澆口、頂針脫模的形式。在粗步設計完注塑模具之后還要對注塑機各項參數(shù)進行校核，其中包括注塑機的鎖模力、注射機的裝模厚度、注射壓力、注射機最大開模行程等容，校核的目的是保證讓注射機可以配合模具順利地工作。本次設計中讓我可以綜合應用到以前學習到的專業(yè)知識，加深我對注射模具設計原理的理解，設計中除了應用傳統(tǒng)的計算方法，我還多次使用AuToCAD、soliworks等軟件，簡化了設計過程，提高了設計精度和效率。關(guān)鍵詞：注塑水杯；澆口；收縮率；脫模AbstractThegraduationdesigntopicoriginatesfromthecupismostcommonlyusedineverydaylife.Thedesignprocessofthispaperrecordscupinjectionmoldindetail.Thedesignprocessincludesplasticmaterialselection,plasticpartsstructureanalysis,injectionmoldingmachineselection,diejointselection,injectionmoldforplasticsinjectionsystemdesign,plasticinjectionmoldingpartsanddiedesign,plasticinjectionmoldsidecorepullingmechanismdesign,plasticinjectionmoldejectionmechanismdesign,plasticinjectionmoldtemperaturecontrolsystemdesign,etc.Comprehensivecupplasticstructureparts,thedesignofthemoldadopttheformofdirectgateanddemoldingthimble.Afterdesigningamold,allparametersofinjectionmoldingsectionischecked.Thecontentsofcheckingincludestheclampingforceofinjectionmoldingmachines,injectionmoldingmachinemoldthickness,injectionpressure,themaximumopeningstrokeetc.Thepurposeofcheckingisinordertoensurethattheinjectionmachinecanbematchedwiththemoldtowork.ThisdesignmakesmecomprehensiveapplicationI'velearnedknowledge,todeepenmyunderstandingoftheprinciplesofthedesignofinjectionmold.Inthedesign,IamnotonlyusethetraditionalcalculationmethodofapplicationbutusethesoftwareofAutoCADandSolidWorkstimes,whichsimplifythedesignprocessandimprovetheprecisionandefficiencyofdesign.Keywords：Plasticcups；gate；shrinkage；Moldrelease目錄TOC\h\z\t"1級標題,1,2級標題,2,3級標題,3"第1章前言1第2章塑件的設計22.1塑件材料的選擇22.1.1材料的概述與選擇22.1.2ABS塑料的性能22.2塑件的結(jié)構(gòu)分析42.2.1塑件的二維圖42.2.2塑件的三維圖42.2.3塑件的結(jié)構(gòu)分析5第3章模具結(jié)構(gòu)的擬定與運動部件設計63.1確定塑件的排位63.2澆注系統(tǒng)與脫模形式的初步擬定63.3注射機的選用63.3.1注射量的計算63.3.2所需鎖模力的計算73.3.3注塑機型號的初步確定73.4模架的選用83.4.1凹模壁厚的計算83.4.2凹模底板厚度的計算93.4.3標準模架的選擇93.5模具參數(shù)的校核113.5.1最大注射量校核113.5.2鎖模力的校核123.5.3注射壓力的校核133.5.4模具厚度的校核133.5.5模具的長度和寬度校核133.5.6開模行程的校核133.6抽拔結(jié)構(gòu)的設計143.6.1抽拔結(jié)構(gòu)的作用143.6.2抽拔結(jié)構(gòu)類型的選擇和各零部件的設計143.7分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設計173.7.1分型面的選擇173.7.2澆注系統(tǒng)的設計183.8成形零件工作尺寸的計算193.8.1凹模徑向尺寸和深度的計算193.8.2型芯徑向尺寸和型芯高度的計算203.9脫模機構(gòu)的設計213.9.1脫模機構(gòu)類型的選擇223.9.2脫模力的計算223.9.3推出零件尺寸的確定23第4章冷卻系統(tǒng)的設計254.1冷卻時間的計算254.2冷卻介質(zhì)體積流量的計算264.3冷卻管道傳熱面積的計算26第5章其他零部件的設計285.1排氣機構(gòu)的設計285.2模具導向機構(gòu)的設計285.3復位桿的設計29總結(jié)參考文獻致第1章前言近年來，塑料制品在醫(yī)藥、工業(yè)、建筑、電器、交通運輸、包裝等行業(yè)得到越來越廣泛的應用，是材料工業(yè)中發(fā)展較快的領(lǐng)域之一。塑料的廣泛應用得益于它自身的特點與性能，首先塑料的密度小、質(zhì)量輕，這使得塑件在與其他金屬制品一樣體積的情況下，塑件的重量要比金屬制品的重量輕很多。第二是塑料的比強度高，能夠很大圍滿足設計需求。當然塑件還有絕緣性好、化學穩(wěn)定性高、減振與耐磨性能好等優(yōu)點，這使得塑件在電器設備、生活用品、電子儀表等行業(yè)得到空前的發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的塑料工業(yè)得到了極大的進步，在塑料原料、輔料的生產(chǎn)、塑件的開發(fā)設計、塑料的生產(chǎn)設備等方面已步入世界先進行列。但是我們不能否認的是我國目前的塑料工業(yè)是以塑料加工為主，生產(chǎn)的產(chǎn)品大部分是附加值較低的低端產(chǎn)品，與外國先進國家相比我們的產(chǎn)品缺乏原創(chuàng)性，技術(shù)含量和工藝性等更是遠遠不能相與，所以我們國的塑料企業(yè)應該放眼世界，加大對技術(shù)開發(fā)、工藝設計等的投資，只有掌握核心先進技術(shù)，才能改變我們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，獲得長足的發(fā)展。未來塑料的發(fā)展必然是朝著低碳節(jié)能、無污染的綠色發(fā)展道路前進，這也是我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要前提。塑件的大量應用也促進了注塑模具設計與制造的發(fā)展。這次畢業(yè)設計我選擇的分類是注塑成形模具，注塑模具是模具行業(yè)非?？傄慕M成部分，其特點是可以一模多腔，可以大大提高工業(yè)效率，而且塑料模具可以成形結(jié)構(gòu)復雜，表面質(zhì)量要求高的塑件，這使得塑料成形模具在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。注塑成型一般包括四個工藝步驟：首先是填充，填充的時間計算是從模具閉合后開始注射到型腔的95%被填滿為止，一般來說，時間越短越好。接著是保壓，因為塑料熔體冷卻固化時會產(chǎn)生收縮，為了填補因塑料收縮產(chǎn)生的縮小，注射機要對熔體施加壓力，第三個步驟是冷卻，冷卻系統(tǒng)的設計是非常重要的，塑料原料只有冷卻固化才能防止因為外力而變形，冷卻時間一般占注塑周期的70%到85%，所以好的冷卻系統(tǒng)能夠縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低成本。最后是脫模，脫模是注塑成型的最后一個步驟，脫模的主要兩種機構(gòu)：頂桿頂出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)，設計時應該根據(jù)塑件的實際結(jié)構(gòu)特點選擇適合的脫模機構(gòu)，以保證塑件的質(zhì)量。第2章塑件的設計2.1塑件材料的選擇2.1.1材料的概述與選擇塑料的種類很多，按照不同的原則分類也完全不同，最常用的一種分類是將塑料分成熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性材料的合成樹脂是線性的聚合物，它的特點是能夠反復多次加熱軟化和冷卻硬化，常見的熱塑性材料有：聚乙烯（PE），它是乙烯聚合的結(jié)晶型聚合物，最大的特點是熔體流動性能好；聚丙烯（PP），它是由丙烯聚合而成耐熱性較好的結(jié)晶型聚合物，性能跟聚乙烯非常相近，有抗疲勞的性能特點；聚氯乙烯（PVC），它具有無定行聚合物的特點，熔體熱穩(wěn)定性差；聚苯乙烯（PS），他是透明無色塑料，化學穩(wěn)定性、耐水性、著色性較好；ABS，ABS是比較重要的的工程材料，它是丙烯腈與苯乙烯工具的無定形塑料，綜合力學性能較好，熔體流動性能一般比較容易注射成形。熱固性塑料它的特點是只能一次成型，在固化成形后不能成為再次熔融，所以由熱固性塑料成形的制件不能重復利用，常見的熱固性材料有：酚醛塑料（PF），它是用量最高的熱固性塑料，因為酚醛塑料容易成形且剛性良好，但是酚醛塑料耐酸不耐堿、抗沖擊能力差；環(huán)氧塑料（EF），它是復合材料，有良好的力學性能、絕緣性能、化學阻抗性能，廣泛應用于電子器件的塑封；脲醛塑料（UF），它的機體是脲甲醛樹脂、填料為纖維素。著色容易，難以燃燒，但是抗沖擊能力差。材料的選擇是設計過程重要的一個步驟，它影響著注射成形過程與成品質(zhì)量，需要考慮多種影響因素。首先我們要同步考慮塑件的要實現(xiàn)功能與能夠滿足其性能的相關(guān)材料，材料性能一般包括四方面：加工性能方面、力學性能方面、熱性能方面、物理性能方面，然后在眾多的材料中粗步選出幾種材料作為對比，但是材料的選擇我們不能僅僅考慮塑料制品的功能和性能，還要考慮加工生產(chǎn)、經(jīng)濟效益等因素。綜合考慮與查閱相關(guān)的資料后，最后決定本次塑件選用的ABS塑料。2.1.2ABS塑料的性能ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種成分合成的共聚物，它的三種成分使得ABS具有“硬、韌、剛”的良好力學性能，更重要的是ABS塑料具有無毒的特點，符合水杯的使用要求。ABS塑料是使用非常廣泛的工程材料也是由它的眾多的優(yōu)點決定的，ABS塑料的力學性能好、抗腐蝕性強、收縮率小，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，精度高、流動性能中等，有利于注射成形、著色性好。當然ABS塑料也有它的缺點，因為它容易吸水，所以在使用前應該先干燥，特別是在制件表面光滑度要求高的情況下，ABS必須要長時間干燥后才能使用；由ABS的特性我們知道，ABS在注射成型時基本不受壁厚和收縮率的影響，但是卻容易出現(xiàn)熔接痕，所以在設計模具時要讓澆注系統(tǒng)的斜流阻力盡量減小，選好澆口位置。當塑件的精度要求較高時，在加工時應該適當提高模溫和料溫。用ABS所成形的塑件的主要缺陷為氣孔，飛邊，缺料，耐熱性差，耐氣候性差，容易出現(xiàn)熔接痕等，這些缺陷可通過加大流道截面，增大注射壓力，提高模具預熱溫度等措施解決。下面數(shù)據(jù)是ABS的技術(shù)指標和工藝參數(shù)：ABS技術(shù)指標：密度1.02-1.16g.cm-3比體積0.86-0.98cm.g-1吸水性0.2-0.4%收縮率0.4-0.7%熔點130-160熱變形溫度90-108抗拉屈服強度830-1030Pa拉伸彈性模強5000Pa彎曲強度180Pa硬度9.7HBSABS注射成形工藝參數(shù)：注射機類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：30-60r/min料筒溫度：后段150-157中段165-180前段180-200噴嘴溫度：170-180預熱溫度：80-85模具溫度：50-80注射壓力：70-100Pa注射時間：20-90s高壓時間：0-5s冷卻時間：20-120s2.2塑件的結(jié)構(gòu)分析2.2.1塑件的二維圖圖2-1水杯的平面二維圖2.2.2塑件的三維圖圖2-2水杯的三維效果圖2.2.3塑件的結(jié)構(gòu)分析水杯的主要功能是用來盛水飲用，所以在強度和粗糙度方面沒有很大的要求.ABS塑料的收縮率小，流動性好，注塑成型的塑件精度較好，足以滿足對于精度要求不高的水杯，所以設計中我們采用12級低精度。由于水杯側(cè)面存在手柄，為了避免開模時塑件不能順利取出，型腔采用兩個滑塊組成，開模時滑塊由斜導柱驅(qū)動向兩側(cè)分開完成開模過程。第3章模具結(jié)構(gòu)的擬定與運動部件設計3.1確定塑件的排位該模具為塑料水杯的成形模具，其把柄利用兩個斜滑塊成形，利用斜導柱控制斜滑塊的開合，因為該模具的滑塊占用體積比較大，為了控制模具總體積，該模具設置一個型腔，型腔位置設置在定模板中心。3.2澆注系統(tǒng)與脫模形式的初步擬定考慮到制件的結(jié)構(gòu)特點，該模具可以采用直接澆口的形式，澆口位置設在杯底的中心處。雖然用直接澆口成形的制件在澆口位置會留下較大澆口痕，影響制件的外觀，因為該制件為塑料水杯，而杯底對外觀的要求不高，所以直接澆口在此仍然適用。本模具采用頂針脫模形式3.3注射機的選用在設計注塑模具時，應該在第一時間確定注射機的型號，確定好注注射機的型后，方可根據(jù)所選的注射機的參數(shù)對模具的各部件做具體的設計。注射機的型號一般是根據(jù)注塑模具對注射量和鎖模力的要求來確定的，接下來我們通過計算注射量和鎖模力來確定設計所需的注射機。3.3.1注射量的計算要知道所需注射量的大小就要確定制件的體積，本次設計的制件為圓筒型的塑料的水杯，由于水杯手把的存在，我們很難通過直接的計算得到，但我們可以借助soliworks設計軟件精確地求的制件的體積。先用soliworks按1:1的比例對水杯進行建模，然后利用soliwoks的評估功能即可得到制件的體積：該模具采用的是一模一腔結(jié)構(gòu)，澆口形式為直接澆口。模具成形時所需的注射量相當于塑件的體積和流道凝料的體積的總和?，F(xiàn)在流道凝料的體積無法確定，可當流道凝料的體積為制件體積的0.4倍進行估算。則模具成形制件所需注射量為為了確保成形塑件的質(zhì)量，所需注射量應該大于注射機的公稱注射量的20%且小于注射機的公稱注射量的80%。所以所選的注射機的公稱注射量應在210cm2-840cm2的圍。3.3.2所需鎖模力的計算模具模具成形制件時，型腔熔融的塑料的壓力會迫使模具從分型面的位置漲開。為了防止模具在工作時被開，注射機必須有相應的鎖模力。一般情況下，注射機鎖模力的80%應大于漲型力。模具的漲型力的大小等于制件投影在分型面的面積和型腔熔體對模具的平均壓力的積。由已知條件計算得制件在分型面上的投影面積為5805.86mm2，查閱相關(guān)資料知ABS對模具的平均壓力約為35Mpa，則的漲型力的大小為5805.86×35≈203KN，則注射機的鎖模力應大于176/0.8=23.3.3注塑機型號的初步確定查閱相關(guān)手冊，根據(jù)上述塑件的體積模具成形時所需的鎖模力初選注射機型號為XS-ZY500,其主要技術(shù)規(guī)格見表3-1表3-1XS-ZY500設備主要技術(shù)規(guī)格公稱注射量/cm3500開模行程/mm500拉桿空間/mm540x440最大裝模厚度/mm450注射壓力/Mpa145最小裝模厚度/mm300注射速度g/s72Q鎖模形式肘桿鎖模力/KN3500噴嘴孔直徑/㎜3模具定位孔直徑/mm150噴嘴圓弧半徑/mm153.4模架的選用在設計注塑模具時，除了成形制件形狀的型芯和型腔必須特別設計外，一般情況下模具的其他零部件均有通用件和標準件可供選用。為了減少模具的加工成本，縮短模具的設計時間，設計人員在設計模具時應盡可能多使用通用件和標準件。因為模具中的型腔和型芯需要特別設計，所以選用的模架尺寸應與型腔和型芯相匹配。所以在選擇模架之前要先確定定模板和動模板的尺寸。3.4.1凹模壁厚的計算模具在成形制件時，充滿型腔的熔融的塑料會對型腔的壁產(chǎn)生壓力，所以凹模應該具有合適的壁厚以適應凹模對強度和剛度的要求。該凹模為組合式圓形凹模，根據(jù)凹模壁厚的剛度計算公式可知凹模的壁厚計算如下：（3—1）根據(jù)凹模壁厚的強度計算公式可知凹模的壁厚計算如下：（3—2）式中P——型腔熔體的壓力（MPa）E——彈性模量，鋼材的E取為r——型腔半徑（mm）μ——泊松比,鋼材的μ取0.25[δ]——模具材料的許用應力，鋼材的[δ]取為160MPa（mm）δ——型腔半徑的允許增大量（mm）根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)尺寸并查閱相關(guān)資料得各參數(shù)的數(shù)值如下:把各參數(shù)的值代入公式得：T1=9mmT2=14mm根據(jù)所算得的結(jié)果得凹模的厚度必須大于14mm。3.4.2凹模底板厚度的計算由底板厚度的剛度公式可知底板厚度為：(3—3)把各參數(shù)的值代入公式中算得t=22mm由底板厚度的強度公式可知底板厚度為：(3—4)把各參數(shù)的值代入公式得t=8根據(jù)上面的計算得模架底板的厚度不能小于22mm3.4.3標準模架的選擇該模具采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式，型腔由兩個側(cè)滑塊組成，而標準模架中的動模板即相當于凹模的底板。其結(jié)構(gòu)示意圖如下。為了讓模具在工作時更為可靠，同時也為了避免側(cè)滑塊與模具導向機構(gòu)發(fā)生干涉，動模板應至少有一個方向的尺寸比側(cè)滑塊組合在一起時的尺寸大。根據(jù)上述要求選得的模架的各項參數(shù)如下：表3—2模架零部件尺寸WLW1W2W3A2303002503815030BCH1H2H4H5408025303015H3W4W5W6W7L12080100154160280L2L3L4L5L6250180254146198圖3—1模架俯視圖圖3—2模架剖面圖3.5模具參數(shù)的校核上面設計中選擇好模架后，為了確保模具能正確地配合注塑機工作，我們有必要在接下來對模具的各項技術(shù)參數(shù)進行校核。3.5.1最大注射量校核注射機的注射量是指在一個工作周期的生產(chǎn)中注射入模具型腔中的塑料體積或質(zhì)量。其中包括成形制件所需要的塑料體積和滯留在澆注系統(tǒng)的塑料體積。通常情況下，注射機注射量應該不能超過注射機的理論注射量的80%。校核根據(jù)注入型腔的塑料體積對最大注射量進行校核。根據(jù)經(jīng)驗我設定留在澆注系統(tǒng)的塑料體積為塑件體積的0.4倍。校核過程如下：式中M注——注射機的理論注射量M塑——注射量m——單個塑件所需的注塑量n——為塑件的個數(shù)根據(jù)第二章得M為120+0.4×120mm3≈168cm3。因為0.8×500cm3=480cm3.5.2鎖模力的校核塑件注塑成形時，熔融塑料進入型腔后會充滿模具型腔，并且會對模具型腔各個方向施加較大的壓力，其中垂直于模具分型面方向的壓力被稱為漲型力。漲型力會迫使模具從分型面處漲開。為了抵消漲型力，注射機必須具有合適的鎖模力。設計中漲型力必須保證在鎖模力的80%之，否則會因為鎖模力不夠產(chǎn)生溢料或者強制開模現(xiàn)象。漲型力的計算公式為：Fz=APc(3—5)式中Fz——漲型力A——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積的總面積（mm2）Pc—熔體對模具型腔的平均壓力（N）其中不難得到A=5805.86mm2，查閱資料得Pc=35Mpa。代入公式得Fz=5805.86×35N=203205.1N。查資料可知型號為XZ-ZY-2Z的注射機的鎖模力是3500KN，因為0.8×3500KN=2800KN＞203KN。故所上面選擇注射機的鎖模力符合要求。3.5.3注射壓力的校核

所謂注射機的注射壓力指的是柱塞軸向移動時，其頭部對熔體施加的壓力。影響注射壓力的因素十分復雜，有注射機的類型、塑料的品種、澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、模具溫度、塑件的厚度等。當塑料的粘度較大或者塑件形狀較細薄時，設計人員設計時注射壓力應取較大值。由于柱塞式注射機的壓力損失比螺桿式大，所以注射壓力也應取大些。注射壓力不足時可能導致注射成形時熔融塑料不能充滿模具型腔進而影響塑件的精度，甚至讓塑件在成形時產(chǎn)生缺陷。該設計所選的塑料材料是ABS，由相關(guān)資料我們可以知道ABS的流動性比較好，在塑件結(jié)構(gòu)合理的情況下，ABS所需的注射壓力為100-140Mpa之間。由第二章得所選注射機的注射壓力為104Mpa，所以所選的注射機滿足使用要求。3.5.4模具厚度的校核注射機上有最小裝模厚度和最大裝模厚度，這個對安裝在注射機上面的模具的厚度產(chǎn)生限制作用。設計模具時應該根據(jù)注射機的最大與最小裝模厚度控制模具的厚度，如果模具厚度超過了這個圍，那么設計出來的模具將無常在注射機上安裝。查資料可知型號為XS-ZY500的注射機最小裝模厚度150mm，最大的裝模厚度300mm。第三章可知模具的實際厚度H為：H=H1+C+H2+B+A+H4+90=25+80+30+40+30+30+90=325因為300＜225＜450，所以該模具符合注射機的裝模厚度要求。3.5.5模具的長度和寬度校核模具的寬度和長度校核就是計算模具的長度和寬度，保證模具的長度和寬度小于注射機的拉桿間距。由第二章得可以知道注射模的拉桿間距為540×440，而模具的長與寬為300×250，所以模具的長寬符合要際要求。3.5.6開模行程的校核注射機開模行程應滿足開模時塑件能順利推出的需要，所以設計時所選擇的注射機最大開模行程必須大于開模時塑件被推出距離5到10mm。XS-ZY500型注射機的合模形式為液壓-機械式，故該注射機的其最大開模行程由連桿機構(gòu)的最大沖程決定，與模具厚度無關(guān)。則該注射機的開模行程可用下式校核:SH1+H2+(5～10)mm式中S——注射劑的最大開模行程（mm）

H1——塑件推出距離(mm)

H2——塑件高度，包含澆注系統(tǒng)中與塑件相連的凝料的高度(mm)其中H1=40mm，H2=165mm，則H1+H2+（5～10）mm=（210～215）mm。由第二章得S=500mm由上面計算可以得知，該注射機的鎖模力，理論注射量，開模行程，拉桿間距，裝模厚度，注射壓力均滿足生產(chǎn)要求，所以所選的注射可以順利地配合設計的模具工作。3.6抽拔結(jié)構(gòu)的設計3.6.1抽拔結(jié)構(gòu)的作用當制件的側(cè)壁有測孔，扣位，或凹凸等結(jié)構(gòu)時，要想在模具開模后順利地取出制件，就必須通過滑塊，斜頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)進行處理，而這些處理影響開模方向的制件的結(jié)構(gòu)被稱為抽拔結(jié)構(gòu)。抽拔機構(gòu)的組成類型很多，有手動的，有用液壓驅(qū)動或機動的。結(jié)構(gòu)最簡單的是手動抽拔機構(gòu)，但是因為需要額外的勞動力，而且生產(chǎn)效率低。不能用于大批量的生產(chǎn)中。機動結(jié)構(gòu)最復雜，不需人工操作，抽拔力大，靈活方便，生產(chǎn)率高。設計時具體選用那一種組合要視情況而定。3.6.2抽拔結(jié)構(gòu)類型的選擇和各零部件的設計（1）抽拔結(jié)構(gòu)類型的選擇本次設計中的制件為塑料水杯，因為水杯的側(cè)壁有把手，如果用普通的凸凹模成形塑件，將導致開模后塑件無法取出，所以這里用對稱分布的兩個滑塊組成模具的型腔。開模時滑塊在斜導柱的帶動下向兩側(cè)滑開,滑塊的分型面位置設在水杯把手豎直方向的中線處。本次設計的抽拔機構(gòu)的組成原件包括滑塊，導軌，斜導柱，限位塊和楔緊塊。（2）滑塊的設計本次設計中，模具的型腔由兩個滑塊組成，開模和合模時，兩個滑塊經(jīng)由斜導柱的帶動而組合和分開，所以滑塊上應開設跟斜導柱配合的斜向通孔，而且孔的直徑應該比斜導柱的直徑大2到3毫米（3）開模后滑塊滑動距離的確定基于開模后能順利取出塑件的需求，設計中開模時滑塊滑動距離的基本要必須大于所要成形的塑料杯的的把手寬度的1/2。有soliworks設計軟件測得塑件的把手寬度為11mm，所以滑塊的滑動距離必須大于5.5mm，為了能更方便地取出塑件，這里設滑塊的滑動距離為30mm。則得滑塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖。圖7—1滑塊的二維圖（4）斜導柱的設計斜導柱直徑取為20mm，裝模后斜導柱與豎直面成20°角，根據(jù)滑塊的滑動距離可算得斜導柱的與滑塊配合部分的長度88mm。設計時常將導柱頭加工成錐面或球面，是為了保證模具合模時斜導柱能正確進入滑塊導柱孔。斜導柱的結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖：圖3—3斜導二維圖（5）楔緊塊的設計楔緊塊的楔緊斜面應該比滑塊的斜面角度大1°，楔緊塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖：圖3—4楔緊塊結(jié)構(gòu)圖（6）限位塊的設計限位塊的結(jié)構(gòu)與尺寸如下圖：圖3—5限位塊的結(jié)構(gòu)圖3.7分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設計3.7.1分型面的選擇分型面是指模具的定模與動模在閉合時接粗到的部分，在選擇分型面應尊循以下原則：（1）模具設計HYPERLINK../../ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.691/htmls/sentence_detail/256.htm在選擇分型面時，要充分考慮選擇的分型面是否有利于制件滿足其精度的要求（1）分型面的選擇應有利于保證塑件的質(zhì)量。（2）分型面應盡量選在塑件的最大輪廓處，這是為了能讓塑件能順利地從型腔中取出。（3）分型面的選擇應便于模具的加工。（4）為了減小模具所需的鎖模力，分型面的選擇應讓塑件投影在分型面上的面積盡可能地小。（5）分型面的選擇要有利于排氣。該塑件采用的澆口形式為直接澆口，為了方便流道凝料的取出，模具設計采用的是單分型面，分型面的位置設在塑料杯口處。開模后，制件被留在動模一側(cè)，單分型面的特點是可以讓模具的結(jié)構(gòu)更加簡單，分型更加的簡便和可靠。3.7.2澆注系統(tǒng)的設計本套模具的澆口采用直接澆口，所以設計模具的澆注系統(tǒng)其實就是設計模具的主流道主流道一般位于模具模具的中心，為了方便流道凝料的取出，其形狀一般為錐形，錐角圍為2°～6°。注塑成形時，錐形小直徑端口直接與注射機的噴嘴口相接，所以在注塑成形時，主流道為熔融塑料最先流入的通道。要讓熔體能夠順利地從注射機的噴嘴口流入澆注系統(tǒng)中，噴嘴口直徑應比主流道的小端直徑應小1mm。主流道小端口的前面一般設計成半球型的凹坑來配合注射機的噴嘴球，所以注射機噴嘴球的半徑要比凹坑的半徑小1mm。為了減少熔融塑料流經(jīng)主流道大端口時的主力，大端口處應采用圓角處理。為了減少壓力損失、節(jié)省塑料原料，主流道的長度在不影響的情況下應設計得比較短。通常情況下主流道比較容易損壞，在工作時主流道要與高溫的熔體接觸并且與注射機的噴嘴反復碰撞，因此為了方便主流道的維修與更新，主流道經(jīng)常設計成獨立的襯套。主流道襯套經(jīng)常利用與定位圈的配合定位，定位圈的外徑的公稱尺寸與注塑機的定位圈直徑一樣。綜上所述，定位圈與主流道襯套的結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖：圖3—6定位圈與主流道襯套的結(jié)構(gòu)圖3.8成形零件工作尺寸的計算通常情況下，模具的型芯與型腔的尺寸計算主要基于塑料的公差帶或平均收縮率。因為型芯和凹模的公差帶不易確定，所以一般情況下計算型芯和凹模的尺寸都基于平均收縮率。設S1為塑料的最大收縮率，S2為塑料的最小收縮率，則有S=（S1+S2）/23.8.1凹模徑向尺寸和深度的計算(1)凹模徑向尺寸的計算計算凹模徑向尺寸的公式如下：(3—6)式中LM——型腔的徑向尺寸（mm）S——塑料的平均收縮率Δ——塑件的尺寸公差（mm）Ls——制品的名義尺寸（mm）查閱相關(guān)資料得凹模長度方向各參數(shù)的值如下表Ls/mmSΔ/mmδz/mm860.55%1.80.6把各參數(shù)的值代入公式得凹模長度方向的徑向尺寸為：QUOTE(2)凹模深度的計算凹模深度尺寸的計算公式如下：(3—7)QUOTE式中Hs——制品深度的名義尺寸，其公差為負偏差S——為塑件的平均收縮率Δ——是塑件的尺寸公差（mm）QUOTEδz——凹模深度的公差查閱相關(guān)手冊得ABS的收縮率為0.4%～0.7%，則QUOTE由工件的零件圖得Hs=90mm，查閱相關(guān)手冊的Δ=1.8mm，一般取把各參數(shù)的值代入公式中得：QUOTE3.8.2型芯徑向尺寸和型芯高度的計算(1)型芯徑向尺寸的計算設型芯徑向尺寸LM的計算公式如下：QUOTE(3—8)式中LM——型芯徑向名義尺寸LS——制件表面的徑向名義尺寸S——塑料的平均收縮率，各參數(shù)的值如下表：SLs/mmΔ/mmδz/mm0.55%801.80.6把各參數(shù)的值代入公式中的型芯長度方向的徑向尺寸為：QUOTE(2)型芯高度尺寸的計算型芯高度尺寸的計算公式為:(3—9)QUOTE查閱相關(guān)資料得各參數(shù)的值如下：Hs/mmSΔ/mmδz/mm790.55%1.80.6把各參數(shù)的值代入公式得:3.9脫模機構(gòu)的設計在注塑成型的每一次周期循環(huán)中，制件必須從注塑模型腔中安全無損取出，最理想的情況是開模后制件由于自身重力的作用自動脫落，但是實際上由于熔融的塑料在模冷卻固化時都會產(chǎn)生體積收縮，這就導致固化后的塑件會對型芯產(chǎn)生包緊力，當塑件想從模具推出就必須克服由包緊力產(chǎn)生的摩擦阻力。設計中開模后必須要有特定的機構(gòu)讓塑件和澆注系統(tǒng)安全無損地推出，在注射模中這種機構(gòu)叫做脫模機構(gòu)，在脫模的過程中，塑件不能出現(xiàn)變形，變壞、粘模、頂白等現(xiàn)象，這就是脫模機構(gòu)的設計的重要性。為此設計脫模機構(gòu)時應該遵循下列原則：（1）保證塑件不變形或者不損壞（2）脫模機構(gòu)運動靈活準確，有足夠的剛度和強度推出塑件（3）脫模后應盡量讓塑件留在定模一側(cè)，以便簡化模具結(jié)構(gòu)（4）應有相關(guān)的復位機構(gòu)讓脫模機構(gòu)在合模時回復到脫模前的位置。3.9.1脫模機構(gòu)類型的選擇由于制件結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)的差異，脫模結(jié)構(gòu)的形式也有很多種，各有各的特點。設計脫模機構(gòu)時應該充分考慮制件的結(jié)構(gòu)特點和功能要求，選擇正確的脫模形式?？紤]到水杯塑件的實際需求，本設計采用的脫模機構(gòu)是頂桿頂出機構(gòu)。頂桿式頂出機構(gòu)是脫模機構(gòu)設計中最常見的簡單脫模結(jié)構(gòu)，頂桿式脫模機構(gòu)制造容易、更換方便，而且頂出效果好，能夠有效滿足實際需求和經(jīng)濟效益。但是頂桿式頂出機構(gòu)也有缺點，比如頂桿式頂出機構(gòu)與制件的接觸的面積一般比較小，容易因為應力過于集中而使制件變形甚至損壞，因此頂桿式頂出機構(gòu)不能用于頂出阻力大的制件。頂桿頂出機構(gòu)的設計要點：（1）頂桿的位置盡量避免影響塑件的表面質(zhì)量，同時盡量把頂桿位置設在制件的邊緣，拐角，側(cè)壁等脫模阻力較大的部位。（2）頂桿要盡量避免設置在非平面的位置上。（3）為了滿足推桿的強度要求，推桿的直徑不能太細，但也不能太粗。（4）頂出面為斜面時，頂針固定端要磨定位基準面。（5）布置頂針時，要避免頂桿與冷卻管道干涉。（6）頂桿的設置要有利于型腔氣體的排放。（7）在滿足頂出時剛度和強度的要求，頂桿長度宜短不宜長。3.9.2脫模力的計算脫模力就是成型塑件為了完整無損從型腔脫離所需要克服的摩擦阻力，脫模力主要是由型芯與塑件之間的摩擦力，大氣壓力，粘附力等組成的脫模阻力，推出機構(gòu)與模具間的摩擦力組成。一般來說后面兩項是通過添加修正系數(shù)來修正脫模力的，所以脫模阻力的大小主要有上述中的前兩項決定。本次設計中的塑件為薄壁制品（t/d≤0.05），而且塑件斷面為矩環(huán)型斷面。則脫模力可用以下公式粗略估算。（3—10）式中S——塑料的平均成形收縮率（%）E——塑料的彈性模量（MPa）L——塑件對型芯的包容長度（mm）α——模具型芯的脫模斜度（°）μ——塑料的泊松比A——盲孔制品型芯在脫模方向上的投影面積（mm2）δ2——矩環(huán)形的平均壁厚（mm）K2——無因次系數(shù)，K2=1+fsinαcosαf——制品與型芯間的靜摩擦系數(shù)查閱相關(guān)資料得各參數(shù)的值如下表：表3—3參數(shù)表δ2/mmE/MPaS/%L/mmα°fμKAmm211.4×1030.55410.210.351.00359240把各參數(shù)的值代入公式中得:F≈0.997KN3.9.3推出零件尺寸的確定在頂針脫模結(jié)構(gòu)脫模時主要是頂針受力，所以在設計頂針脫模機構(gòu)時，最關(guān)鍵的是頂針直徑的確定。根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式得頂針直徑的公式為：(3—11)式中d——推桿的最小直徑（mm）E——鋼材的彈性模量（Mpa）n——推桿數(shù)目F——脫模力（N）L——推桿的長度（mm）K——安全系數(shù)查閱相關(guān)資料得各參數(shù)的值如下表:KL/mmF/NnE/MPa1.511499742.1×105把各參數(shù)的值代入公式得：d=3mm以上算得的是推桿的最小直徑，因為推桿屬于標準件，所以選用標準推桿尺寸如下：圖3—7推桿圖為了保證推桿能安全可靠地工作，決定好推桿的尺寸后還應對推桿的強度進行校核。推桿選用45鋼加工制成，45鋼的許用應力為160Mpa。而推桿所受應力的計算公式如下：(3—12)因為12.7MPa＜160Mpa，所以推桿直徑符合使用要求。第4章冷卻系統(tǒng)的設計在模具注塑成型過程中，模具的溫度的調(diào)節(jié)是非常重要的，因為它會直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量。如果注塑成形時模具的溫度過低可能會導致熔融塑料的流動性下降從而影響塑料的的成形性能，最終引起塑件輪廓模糊，表面銀絲，表面面暗淡無光，缺陷多，強度低等問題。而如果模具溫過高，則會由于塑料成形收縮率增大，塑件在脫模后變形大而且容易產(chǎn)生粘膜和溢料現(xiàn)象。綜上所述，在設計注塑模具時，必須要設計一個合理的冷卻系統(tǒng)以保證注塑成形時模溫能達到模具對模溫的要求。4.1冷卻時間的計算注塑成形時的冷卻時間為型腔被塑料充滿到開模取出制件的這一段時間。我們可以根據(jù)以下的三個準則判斷制件是否已經(jīng)符合開模條件：（1）制品截面的溫度已被冷卻到制品所規(guī)定的出模溫度。（2）塑件最大壁厚部分的溫度小于該塑件的熱變形溫度。（3）對于結(jié)晶型材料，最大壁厚的中心層溫度達到固溶點，或者結(jié)晶度達到某一百分比。具體根據(jù)那一條準則計算冷卻時間要視情況而定，這里以第一條準則為準，擇地冷卻時間的計算公式為：t=ln[（）](4—1)式中S——是制品的壁厚（mm），這里的S指的是所要成形的塑料水杯的最大壁厚θm——模具溫度（°）a1——塑料的擴散率（mm2/S）θ2——截面平均溫度（°）θe——塑料的注射溫度（°）。查閱相關(guān)的手冊確定各參數(shù)的值，得參數(shù)表如下：表4—1參數(shù)表S/mmθm/（°）a1（mm2/S）θ2（°）θe（°）30.082206080把各參數(shù)的值代入公式中得：t≈152s設注塑成形時注射機的注射熔融塑料耗時3s，人工取出制件要5s，則制件的成形周期為T=3s+152s+5s=160s。4.2冷卻介質(zhì)體積流量的計算冷卻介質(zhì)流量的計算公式如下：(4—2)查閱相關(guān)資料得各參數(shù)的值如下表：m（kg/min）θ1（°C）ρ（kg/m3）Q1（kg/min）θ2（°C）C1[kj/(kg.°C)]0.046271034.0QUOTE102204.187把各參數(shù)的值代入公式得qv=0.0006m2/min在注射模中，冷卻系統(tǒng)主要是通過冷卻水在冷卻管道中的循環(huán)流動將塑料熔體的熱量帶出模具。而冷卻介質(zhì)冷卻效果的好壞，冷卻介質(zhì)在冷卻管道中的流動狀態(tài)是層流還是湍流是關(guān)鍵，距資料表明湍流狀態(tài)下的冷卻介質(zhì)比層流狀態(tài)下的冷卻效果高十幾倍。所以我們在設計冷卻管道的直徑時，應保證冷卻介質(zhì)是以湍流狀態(tài)在冷卻管道中循環(huán)流動。算出qv值后即可根據(jù)穩(wěn)定湍流速度和流量的關(guān)系查閱相關(guān)手冊確定冷卻管道的直徑。因為這里算得的qv值比較小，據(jù)此獲得的冷卻管道直徑太小不利于加工，所以這里把體積流