打火機外殼注射模設計

PAGEPAGE32打火機外殼注射模設計摘要：本文闡述了打火機注射模具的設計過程。首先，對塑件進行工藝性分析之后，利用Pro/E參數(shù)化三維實體造型軟件完成塑件的三維造型。然后，通過Moldflow塑料模分析軟件對塑件進行充填分析，并選擇最佳澆口位置并進行某些模具結構設計必要性的分析。根據(jù)塑件的結構，雙分型面，一模兩腔，設計中采用了瓣合鑲塊的模具結構。在澆注系統(tǒng)設計方面，設計中采用了一種特別的澆口形式，外形類似香蕉的“香蕉”型潛伏式澆口。由于采用了瓣合模的模具結構形式，設計中還采用了斜導柱側向抽芯機構。在模具成型零件設計方面，設計中對成型零件的機構和尺寸進行了合理的考慮和計算。另外，針對塑件的螺紋結構，設計采用了鏈輪脫螺紋機構。此外，本文也對注射模的導向機構設計及加熱冷卻系統(tǒng)設計的必要性進行了說明。最后，設計還包括了零件圖和裝配圖的繪制。關鍵詞：注射模Moldflow“香蕉”型潛伏式澆口瓣合鑲塊鏈輪Thedesignofinjectionmoldforcigarette-lightershellAbstract:Thedesignprocessofinjectionmoldofthecigarette-lightershelliselaboratedoninthetext.First,aftertheanalysisoftheprocessofplasticproduction,thethree-DmodelofplasticproductionisdonebythePro/Esoftware.Then,aftertheanalysisforthebestlocationofgateandshapingbytheMoldflowsoftware,canchoosethebestlocationofthegateandanalyzethenecessityofsomestructuresofinjectionmold.Accordingthestructureofplasticproduction,twoseparatinglinesanddoublemoldcavities,thehalfmoldisusedinthedesign.Aspecialgatewhichiscalled"banana"gateforitscontourisusedinthefeedsysteminthedesign.Thedesignincludesthedeviseofsidepartingsystemforthereasonofthehalfmold.Asfortheworkingpartsoftheinjectionmold,thedesignalsocomprisethestructureanddimensionsoftheworkingparts.Besides,asforthespiralstructurewiththeplasticproductionthedesignadoptsthegearwheelasthesheddersystem.Inaddition,thedesignofguidancesystemfortheinjectionmoldandthenecessityofthedesignoftheheatingandcoolsystemareexplainedinthetext.Finally,thedesigncomprisethedraftingofthepartsandassemblingparts.Keywords:Injectionmold;Moldflow;the“banana”shapeofgate;halfcavities;gear目錄1引言 52塑件成型工藝分析 62.1塑件材料分析 62.2塑件結構分析 72.3塑件尺寸精度分析 72.4表面質量分析 82.5計算塑件的體積和質量、模具型腔數(shù)的確定 82.5.1塑件的體積和質量 82.5.2型腔數(shù)的確定 82.5.3注射機的初步選擇 82.5.4塑件注射工藝參數(shù)的確定 93注射模的結構設計 93.1分型面的選擇 93.2確定型腔的排列方式 103.3澆注系統(tǒng)設計 113.3.1主流道設計 113.3.2分流道設計 123.3.3澆口設計 123.4排氣系統(tǒng)的設計 153.5側向分型機構設計 163.5.1抽芯力的計算 173.5.3確定抽拔距離 173.5.4確定斜導柱傾角 183.5.5確定斜導柱長度 183.5.7楔緊塊的設計 193.6模具工作零件設計 203.6.2型腔組成 203.6.3型腔及型芯工作尺寸計算 213.6.4模具材料的選擇 233.7脫模機構設計 233.7.1脫模力計算 243.7.2軸的校核及選擇 253.7.3傳動機構設計 253.8彈簧的選擇 263.9模架的確定 263.10導向機構的設計 274模具加熱和冷卻系統(tǒng)設計 275注射機有關參數(shù)的校核 275.1最大注塑量校核 275.2鎖模力校核 285.3模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 285.3.1模具的外形尺寸校核 285.3.2模具閉合高度校核 285.3.3開模行程的校核 296模具圖與開模動作 296.1模具圖 296.2開模動作過程 30致謝 31參考文獻 321引言打火機外殼材料一般有兩種：金屬和塑料。傳統(tǒng)的打火機外殼大都采用金屬外殼。材料一般為鋅合金，鋼，鐵，銅等，花樣百出的打火機外殼外型，一般采用沖壓工藝獲得（包括落料，彎曲等），外殼在制造上精度并不太高，要實現(xiàn)造型的美觀，投入的成本比較高。近幾年來，新型的設計構思打破了傳統(tǒng)的束縛。隨著塑料種類的不斷增加，用途也越來越廣泛。各打火機生產商也逐漸把塑料作為打火機的部件材料。塑料打火機的銷售有著相當廣闊的市場，國內越來越多的廠家開始生產塑料打火機。究其根源，從塑料制件的成型工藝以及模具設計方面來說，塑料打火機的生產以及銷售具有以下幾個優(yōu)點：首先，采用塑料的注射成型工藝，則能一次成型形狀復雜，尺寸精確的塑件外殼，并且成本也節(jié)省不少，在一定程度上還減少金屬材料的使用，有利于減少自然資源的流失。其次，采用塑料注射成型工藝，更家容易實現(xiàn)打火機外觀形狀花樣的變化多端。只要改變模具結構，就能相應地改變外觀形狀和尺寸，以滿足消費者對外觀的要求，這對于產品生產廠家立于不敗之地有著關鍵的作用。再次，塑料注射成型與沖壓成型比較起來，具有噪音小，操作安全，方便等的優(yōu)點。在全球市場范圍內，中國已經成為世界打火機的生產中心，銷售中心，信息中心?；谒芰系膬?yōu)越性，金屬外殼打火機的比重將會下降，取而代之，塑料外殼打火機的比例會逐漸增加。因此，打火機外殼注射成型工藝及模具設計，將是各個生產商今后的主要課題。開發(fā)新的注射成型工藝以及精密模具，對于攻占市場，將使各生產商不遺余力。2塑件成型工藝分析2.1塑件材料分析聚碳酸酯(PC)是分子鏈中含有碳酸酯的一類聚合物的總稱。聚碳酸酯的性能特點如下表1所示：表1：聚碳酸酯(PC)特性表塑料品種結構特點化學穩(wěn)定性性能特點成型特點熱塑性塑料線型結構非結晶型材料（透明）有一定的化學穩(wěn)定性，不耐堿、酮、酯透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強（含水量不得超過0.2%），且吸水后會降解；力學性能很好，抗沖擊蠕變性能突出，但耐磨性較差熔融溫度高（超過330攝氏度才嚴重分解），但熔體黏度大；流動性差（溢邊值為0.06mm）；流動性相對溫度變化敏感，冷卻速度快；成型收縮率小；易產生應力集中。結論（1）熔融溫度高且熔體黏度大，應該嚴格控制模具溫度在70°～120°為宜。（2）水敏性強，加工前必須嚴格干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲，氣泡及強度顯著下降現(xiàn)象（3）容易產生應力集中，嚴格控制成型條件；塑件不宜厚，避免有尖角、缺口和金屬嵌件造成應力集中，脫模斜度取3度2.2塑件結構分析圖1塑件三維圖利用Pro/E參數(shù)化實體造型軟件對塑件進行三維造型，如圖1所示打火機外殼塑件結構，主要結構為空心圓柱體。總高為27.3mm,底面半徑為27.3mm.制件頂部有兩個長方體凸起結構，以及兩個階梯孔。內有螺紋，在外部與中心軸垂直的表面上有一道圓弧形溝槽結構。此外，制件表面還有滾花，為脫螺紋時采取的止轉措施。滾花的成型需采用瓣合模的模具結構。因此，該塑件屬于中等復雜程度。2.3塑件尺寸精度分析所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差如下：外形尺寸：Φ,,Φ,Φ,R,R,,,SR,,,,,,,R內形尺寸：R,R,,,R,R,,,x45°孔尺寸：,螺紋尺寸：中徑Φ24.5外徑Φ25小徑24結論：該塑件的尺寸精度不算太高，相應的模具成型部分的尺寸也可以保證。塑件的壁厚在1.8mm左右，符合成型的壁厚范圍。2.4表面質量分析塑件的表面要求沒有缺陷，毛刺，沒有特別的表面質量要求，因此比較容易實現(xiàn)。從上面4點分析得知，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的前提下，塑件的成型要求可以得到保證。2.5計算塑件的體積和質量、模具型腔數(shù)的確定2.5.1塑件的體積和質量聚碳酸酯塑料的物理性能,查參考文獻[1]得：密度:ρ=1.2g/；聚碳酸酯成型溫度:250～300℃；注射壓力:70～150MPa；計算塑件的質量是為了選用注射機及確定型腔數(shù)。通過Pro/Engineer軟件造型出塑件的三維圖，并通過軟件內部計算得到塑件的體V=4138mm3；并查得聚碳酸酯的密度ρ=1.2g/。通過計算，塑件的質量M=4.97g。2.5.2型腔數(shù)的確定模具的型腔數(shù)可根據(jù)塑件的產量、精度高低，模具制造成本以及選用注射機的最大注射量和鎖模力大小等因素確定。小批量生產，采用單型腔模具；大批量生產，宜采用多型腔模具。但塑件的尺寸較大時，型腔數(shù)又受到所選用最大注射量的限制。由于多型腔模具的各個型腔的成型條件及熔體到達各型腔的流程難以取得一致，所以制品精度較高時，一般采用單型腔模具。由于以上所述產品（打火機外殼）產量為10萬件，產量中等；塑料尺寸精度不高，相應的模具成型部分尺寸精度要求也不是很高；為了不使模具加工困難以及加大成型時的麻煩，因而采用一模兩腔的模具結構。2.5.3注射機的初步選擇考慮一模兩腔塑件及澆注系統(tǒng)的體積，查參考文獻[2]初步選用型號為XS-ZY-125的國產注射機。其主要參數(shù)如下：注射量/cm3：125；注射壓力（MPa）：119；注射時間/s：1.6；鎖模力/KN：900；模板最大行程/mm：300；模板尺寸/mm×mm：428×450；模具厚度/mm：最大為300，最小為200；噴嘴球徑/mm：R12；噴嘴孔徑/mm：4；2.5.4塑件注射工藝參數(shù)的確定查參考文獻[1]得：聚碳酸酯成型溫度:250～300℃；注射壓力:70～150MPa；以上工藝參數(shù)在試模時可作適當調整。另外聚碳酸酯熔體粘度與溫度關系較大，而與剪切速率關系不大。因此在成型加工過程中，僅靠提高注塑壓力和注射速率不可能達到改善熔體流動性的目的，反而還會導致制品的內應力增加，而適當改變溫度可以有效地調節(jié)熔體流動性。注射聚碳酸酯制品成型時注射速率宜慢一些。若注射速率太快，易出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象，在澆口周圍會產生糊斑、制品表面毛糙等缺陷或因排氣不良造成制品燒焦。3注射模的結構設計注射模結構設計主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局及澆口位置，模具工作零件的機構設計，脫模機構的設計等內容。3.1分型面的選擇分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。根據(jù)分型面選擇原則：①應便于塑料制件的脫模②分型面的選擇應有利于側向分型與抽芯③分型面的選擇應保證塑料制品的質量④分型面的選擇應有利于防止溢料⑤分型面的選擇應有利于排氣⑥分型面的選擇應盡量使成型零件便于加工⑦分型面的選擇應考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端為了便于塑件的脫模，在考慮型腔總體結構時，盡量采用一個與開模方向的分型面，設法避免側向分型和側向抽芯，以免模具結構復雜。否則，若開模方向與回轉軸線平行，將不可避免要設計側向抽芯。考慮到塑件中部有菱形滾花的存在，采用瓣合模才能成型外部滾花，否則脫出時將破壞滾花；對于外部有滾花的塑件，考慮分型面時，應使型腔設置在動模，否則塑件的脫模將很復雜；此時，分型面為過回轉體軸線且平行于開模方向。并且，這樣的選擇也有利于排氣，型腔內氣體在充填末了將沿著縫隙排出?；谝陨峡紤]，如圖2所示的分型方式較為合理。圖2分型面示意圖如上圖所示，在制件三維投影圖上標出了分型面，上下模型腔沿A—A方向分型，瓣合模沿B—B方向分型。其中A—A方向分型先由開模動作完成，然后B—B方向分型由斜導柱抽芯機構完成。3.2確定型腔的排列方式多型腔模分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，為保證各型腔同時充滿，并均衡得進料，本設計采用平衡式的布置。由于是一模兩腔，故它們的排列方式是對稱的。如圖3所示：圖3型腔的布置形式3.3澆注系統(tǒng)設計3.3.1主流道設計根據(jù)設計手冊查得XS-ZY-125型注射機噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端孔徑：d0=Φ4mm；噴嘴前端球面半徑：R0=12mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴的換算關系：；；取主流道球面半徑R=13mm，小端直徑d=Φ5mm；主流道襯套選用，查參考文獻[3],選用I型澆口套的形式,如圖4所示:圖4澆口套如上圖所示澆口套形式,澆口套下端固定在定模板內,上端兼起定位圈作用,與機床定位孔配合,使用于小型注射模.為了便于將凝料從主流道中順利拔出，將主流道設計成圓錐形，錐度為1～3°，經換算得主流道大端直徑D=10mm。為了使熔料順利進入分流道，將主流道的出料端設計半徑為5mm的圓角過渡。3.3.2分流道設計分流道一般應使熔體迅速得充滿整個型腔，流動阻力小，熔體降溫小，并能使熔體均衡地分配到各個型腔。分流道截面形狀的選擇，既要考慮各種塑料注射成型的需要，又要考慮制造難度。從傳熱面積考慮，熱固性塑料的注射模具宜采用矩形截面分流道，而熱塑性塑料宜采用圓形分流道。從壓力損失考慮，圓形截面分流道最好。從加工方便考慮，采用梯形，矩形截面分流道。分流道的截面尺寸，應根據(jù)塑件的體積，壁厚，形狀的復雜程度、注射速率、分流道長度因素等來確定。對于流動性較差的聚碳酸酯，應該采取較大的截面，取d=6mm。另外，由于塑件外觀中部有菱形滾花，采用瓣合模，故可將分流道設置在瓣合模的結合面，并且每一部分的分流道采用半圓形截面形狀，便于加工。分流道設計應注意：①分流道與型腔排列要緊湊，以減小模具尺寸和縮短流道的流程，使熔體到達澆口時溫度和壓力降低最?、诜至鞯缹θ垠w流動阻力要最小，流道凝料要最少。③分流道設計應保證各型腔均衡進料，各分流道截面形狀及長度應該相同。④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，因面分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，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之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。3.3.3澆口設計①澆口的基本作用澆口使從分流道來的熔體產生加速，以快速充滿型腔，熔體充滿型腔后，由接觸模壁部分開始向中心層冷卻固化，此時澆口首先凝固，防止熔體倒流，便于澆口凝料和塑件的分離。注射模的澆口形式多種多樣，應根據(jù)塑料的成型特性，制品的幾何形狀、尺寸、生產批量、生產條件，注射機結構等因素綜合考慮合理選用。聚碳酸酯熔體粘度與溫度關系較大，而與剪切速率關系不大，且聚碳酸酯流動性較差。由于塑件的外觀要求表面要求沒有缺陷、毛刺，因而潛伏式澆口比較合理。②澆口形式的選擇鑒于瓣合模的特點及澆口形式，參考文獻[4]：本設計采用了“香蕉”型潛伏式澆口（“香蕉”型潛伏式澆口又稱為圓弧形潛伏式澆口，因為形狀類似香蕉，故得名）?！跋憬丁毙蜐摲綕部谠诮Y構上通常設計成為瓣合式的組合鑲件，瓣合鑲件的一半，在瓣合鑲件的配合面上加工出“香蕉”型潛伏式澆口的一半，然后將兩半瓣合鑲件拼在一起裝配。“香蕉”型潛伏式澆口的加工，由加工成“香蕉”型潛伏式澆口形狀的電極在瓣合鑲件的配合面上通過電火花放電加工而成?！跋憬丁毙蜐摲綕部冢渲饕獏?shù)如圖5所示：圖5加工有“香蕉”型澆口的瓣合鑲塊圖6瓣合鑲塊澆口的局部放大圖具體參數(shù)如圖5，圖6所示：主流道出口端與分流道連接處采用R=4圓弧過渡；圓弧段距主流道中心線X2D,Xmin=15mm，這里X=16mm,分流道直徑D=6mm；分流道圓弧段直徑d=O.8D逐漸變至2.8mm；澆口尺寸為d1=0.8mm,D=2.8mm,母線夾角為直角。③澆口位置的選擇模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：避免制品產生缺陷澆口位置開設位置應有利于熔體流動和補縮澆口位置應設在熔體流動時能量損失最小的部位澆口位置有利于型腔內氣體的排出避免塑料制品產生熔接痕防止料流將型腔或嵌件擠壓變形澆口位置的選擇應考慮高分子取向對塑料制品性能的影響利用Moldflow軟件分析澆口的合理位置，如圖7所示：圖7Moldflow軟件進行塑料模澆口分析Moldflow軟件里，如圖4所示：塑件被各種顏色所覆蓋；矩形條紋，從紅色，黃色，綠色，天藍色，深藍色，表示澆口在該顏色所代表的區(qū)域的可行性依次從最差到最優(yōu)。若澆口位置在深藍色部位，即制件的中部和頂部，本來應是設置澆口位置的最佳選擇。但由于制件中部是成型滾花的部位，因而澆口位置不能設置在此；頂部由于潛伏式澆口的結構形式也不能設置，故放棄而原則其他位置。底部天藍色部位，由于該側壁部位壁厚大于頂部，進料時側壁的流速比頂部快，容易使頂部形成封閉的一段氣體，不利于型腔內氣體的排出。因此，將澆口位置設置在上端顏色為天藍色的部位。④冷料井設計冷料井的作用是存放以貯存前鋒冷料，防止“冷料”進入型腔而影響塑件的質量；開模時又能將主流道中的冷凝料拉出。由于本設計的制品要求不高,故不設置冷料井。3.4排氣系統(tǒng)的設計通過Moldflow軟件對塑料進行充填分析，如圖8所示：圖8塑料充填氣泡產生位置圖如上圖所示，麻點部分是氣泡產生的地方，這些地方主要是在塑件的圓周表面及頂部，通過分型面的縫隙就可以將氣體趕出型腔。因此，無須設計排氣系統(tǒng)。3.5側向分型機構設計由于模具采用瓣合鑲塊（鑲塊與連接滑塊相連接）成型制件的外部菱形滾花，因而需采用側向分型機構,本設計采用斜導柱抽芯機構。如圖9所示:圖9瓣合鑲塊裝配簡圖凹模鑲塊（瓣合鑲塊之一）2.塑件3.下凹模鑲塊（瓣合模之一）3.5.1抽芯力的計算滾花的成型，是由細小型芯造成的，因此可以將許多小型芯的抽芯力，看成是一個較大型芯的抽芯力,參考文獻[4]得：=100×3.14×5×0.2×1×10=3140N其中型芯被塑料包緊斷面周長:C==2×3.14×2.5包緊深度:L=1mm單位包緊部分長度:F0=10MPa塑料對鋼的摩擦系數(shù):=0.2脫模斜度:,約為13.5.2斜導柱直徑計算d=[P×H/(0.1）]1/3=（3.14×1.3cm）/(0.1×13.7/cos20o）1/3=1.46cm≈14.6m其中:H滑塊端面至受力點的垂直距離σ許用彎曲應力,一般取13.7KN/cm2斜導柱傾角,這里取20o根據(jù)參考文獻[5]查得：d=16mm>14.6mm3.5.3確定抽拔距離其中：S抽拔距離L制件底部尺寸D制件中部的回轉直徑（這里為平均值）K安全系數(shù)（這里取K=3mm）3.5.4確定斜導柱傾角斜導柱的傾角為斜抽芯機構的主要技術參數(shù)之一，它與抽拔力及抽拔距都有直接的關系，一般取，本設計選取。3.5.5確定斜導柱長度圖10斜導柱抽芯機構1.滑塊2.定模墊板如圖10所示，斜導柱長度由抽芯距,固定端模板厚度,斜導柱直徑以及斜角大小確定根據(jù)參考文獻[6]得：L==其中:L斜導柱總長度D斜導柱固定部分臺階直徑斜導柱傾角h定模墊板厚度S抽拔距3.5.6滑塊及導滑槽的設計①滑塊的導滑形式如圖11所示，滑塊的導滑部分寬度為7.5mm，長度為155mm，寬度79mm；導滑槽采用了整體式導滑槽,滑塊與導滑槽的配合為H7/f7；與滑塊側壁留有0.5～1mm。155155797.5圖11滑塊的結構形式②滑塊的定位裝置本設計采用活動定位釘與彈簧，彈簧在恢復形變過程中推動活動定位釘使其卡在滑塊的小凹槽中，達到定位的目的。3.5.7楔緊塊的設計在塑件的注射成型過程,側向抽芯方向受到塑料較大的推力,它通過滑塊傳遞給斜導柱,為此斜導柱容易變形.故為使滑塊不致產生位移,從而保護斜導柱,必須設置楔緊塊。為使在開模時楔緊塊的斜面能很快離開滑塊，避免發(fā)生干涉現(xiàn)象，楔緊塊的斜角應略大于斜導柱的傾斜角，一般比斜導柱大2-3o，取α=20+2=22o，本設計采用了如圖12所示整體鑲入式,用臺肩固定,剛性較好,修配方便。楔緊塊楔緊塊圖12楔緊塊與模板的安裝方式3.6模具工作零件設計3.6.1鑲塊與滑塊的連接方式為節(jié)省貴重金屬材料，下模型腔采用兩瓣合鑲塊形式，鑲塊采用過盈配合鑲嵌在滑塊,如圖13所示圖13瓣合鑲塊與滑塊的連接方式3.6.2型腔組成型腔包括上下兩部分，下型腔又由兩瓣合鑲塊組成；每個瓣合鑲塊為保證其強度，其側壁厚度按經驗值取,這里；鑲塊長度140mm,高度26mm，如圖14所示。圖14瓣合鑲塊3.6.3型腔及型芯工作尺寸計算根據(jù)參考文獻[7]得，型芯及型腔工作尺寸如表2所示：表2型腔及型芯尺寸計算表類別序號模具零件名稱塑件尺寸計算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔的計算1下凹模鑲塊ΦΦΦRRRR2上凹模SRRRRRΦ型芯的計算3型芯ΦΦRRx45°孔距4型芯螺紋段型芯Φ25ΦΦ24.5ΦΦ24Φ3.6.4模具材料的選擇根據(jù)參考文獻[8]得：對于一般性熱塑性塑件，用于生產聚碳酸酯塑件的模具材料，一般采用SM2、PMS等。SM2(Y20CrNi3AlMnMo):為一中易切削調質時效型塑料模具鋼。含0.1%(質量分數(shù))左右的S，切削加工性能得到了改善。生產工藝簡單，性能穩(wěn)定，使用壽命長。現(xiàn)已在電子、儀表、家電和玩具等行業(yè)推廣應用，效果顯著。PMS(10Ni2MnCuAl):鏡面塑料模具鋼，是一種新型的時效硬化型塑料模具鋼，具備良好的冷熱加工性和綜合力學性能。熱處理工藝簡便，淬透性高，變形小，表面粗糙度值低，光亮度高，尺寸和形狀精度高。此外，PMS還具有良好的焊接性能，便于損壞后的補焊修復。相比之下，由于SM2(Y20CrNi3AlMnMo)已經在多種行業(yè)中推廣應用，故選用SM2(Y20CrNi3AlMnMo)作為本設計的模具材料。3.7脫模機構設計一般來說，處理塑件脫螺紋問題有兩類方法：一類是在塑件及樹脂允許的情況下，采用強行脫出的方法；一類是螺紋較深、樹脂強度高、螺紋精度要求高的塑件，必須采用旋轉脫出的方法。在旋轉脫螺紋結構中又分為手動脫出和機動脫出兩種,手動脫螺紋生產效率低,但模具結構簡單,適應小批量生產；自動脫螺紋效率高,質量穩(wěn)定,適應大批量生產。本次設計擬采用自動旋轉脫螺紋，其中可采用的又有齒輪齒條傳動機構、蝸桿傳動機構、鏈輪傳動機構等。因鏈條傳動運動中沒有滑動，傳動尺寸比較緊湊，不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小，效率較高，比較適合模具中傳動的要求，而且市場上鏈條，鏈輪，電機采購方便，不需要專門加工，所以在傳動設計中采用了鏈條傳動。3.7.1脫模力計算由于塑件底部只有一段是螺紋，因此塑件的脫模力Q包含兩部分，其一為光軸段塑件對型芯的包緊力P1，另一部分為螺紋段對型芯的包緊力P2。根據(jù)參考文獻[9]，及參考文獻[3],計算塑件的脫模力得：Q=P1+P2=+=+===包緊力造成的摩擦阻力；故型芯軸應克服摩擦扭矩；而中心齒輪傳遞的轉矩；由n1=120r/min得到；由于鏈輪傳動效率=0.96故電動機輸出功率P>=P1/0.96=0.365KW電動機采用1.1KW轉速910r/minY902型。其中：E————塑料彈性模量(這里取2200MPa)ε————塑料收縮率(0.65%)————塑料泊松比(0.38)α————型芯單面斜角(單邊脫模斜度)(1.5°～1.7°)r————型芯半徑(r=23mm/2=11.5mm)l————塑件光滑段對型芯的包緊長度(l=26-3.5=22.5mm)r0————錐形型芯的平均半徑(r0≈r=11.5mm)————螺紋中徑(=24.5/2=12.25)————螺紋形狀因子(h/cosβ,h螺紋工作高度,牙型半角β=30°)R————螺紋外徑(R=25/2=12.5mm)S————螺紋螺距(S=1.1mm)λ————螺紋升角(arctan[N×S/()])L————螺紋長度(L=3.5mm)3.7.2軸的校核及選擇根據(jù)參考文獻[4]得：對于中心軸，D100×≈14mm；取=20mm；對于型芯軸，D100×≈11.34，取=15mm；其中=100；3.7.3傳動機構設計由電動機帶動鏈輪，鏈輪帶動齒輪軸轉動，然后分別傳給兩個直齒圓柱齒輪，齒輪轉動使型芯轉動脫出帶螺紋塑件。為保證型芯的使用壽命，并在不損壞塑件螺紋的情況下，型芯軸轉速不宜過大，取n1=60r/min。①直齒輪設計：用于傳動機構的齒輪，根據(jù)參考文獻[10]得：本設計采用了標準直齒圓柱齒輪(壓力角為20°)，模數(shù)采用標準模數(shù)m=1.5mm；，八級精度。設定齒輪傳動比u=0.5，由u=Z2/Z1=n1/n2；那么齒輪軸的轉速n2=120r/min，與型芯軸連接的齒輪1齒數(shù)Z1=40>=17齒；那么與齒輪1嚙合的齒輪2齒數(shù)Z2=20，由于齒輪2的分度圓半徑與軸最小半徑相差不大，故把齒輪2與中心軸制成齒輪軸。②鏈輪設計：由于鏈輪在本設計中的作用,僅在于傳遞轉動,故無需特別設計，只需外購便可使用.本設計選用節(jié)距為12.7，齒數(shù)為22的鏈輪。③軸承的校核由于易成型塑件及特高粘度高精度塑件型腔壓力介于25MPa~40MPa，取其上限值作為PC塑料注射的型腔壓力,校核圓錐滾子軸承的可靠性.注射過程中型芯受到軸向載荷：F==3.14×23.5×23.5×40=17340.65N根據(jù)參考文獻[11]得：基本額定靜載荷=182KN>17.34KN故選用的軸承滿足要求。3.8彈簧的選擇在進行脫螺紋的時候，要求滑塊在一段時間里不能相對斜導柱運動，是為了使塑件的外部菱形滾花發(fā)生止轉作用。為此目的，本設計采用了限位螺釘及彈簧的結構。彈簧起頂住動模板的作用，其要求每個彈簧的最大負載F大于50N(理由是，動模板及其上安裝零件的總質量約為20千克。根據(jù)參考文獻[12],選取彈簧絲直徑為1.6mm,外徑為16的彈簧,自由高度為70mm(只要滿足恢復自由長度10mm以上即可)，材料為65Mn，3.9模架的確定模具型腔長140mm,根據(jù)參考文獻[13]：在注射時，型腔壓力<49MPa情況下，型腔壁厚按S=0.20×L+17式計算。通過計算得：S=45。因此模板尺寸長度a應滿足：aL+2S=140+2×45=230mm,然后根據(jù)標準模板選取a=250mm；同樣,根據(jù)制件的外觀尺寸及側向分型機構確定模板的寬度b=250mm；考慮以上側抽芯機構,脫模機構等的考慮,根據(jù)參考文獻[2]：本設計選用型號為2325的塑料注射模模架，其周邊尺寸：凸邊尺寸280mm×250mm。該模架定模由兩塊模板組成,動模也由兩塊模板組成.各模板的參數(shù)如下:定模座板厚度H1：25mm寬度280mm定模板厚度H2：35mm寬度250mm動模板厚度H3：35mm寬度250mm支承板厚度H4：60mm寬度250mm動模座板厚度H5：25mm寬度280mm支承塊厚度H6：70mm寬度45mm3.10導向機構的設計由于采用標準模架，故導向機構可不用設計者設計，本設計的導向機構與模架自帶的略有不同，只需做稍微改動即可。4模具加熱和冷卻系統(tǒng)設計模具溫度及其波動對制品的收縮率、變形、尺寸穩(wěn)定性、機械強度、應力開裂和表面質量等均有影響。模溫過高或過低均會影響制品質量，因此保證模具溫度的穩(wěn)定均勻，是十分重要的。此外，模具溫度對成型周期也有影響，在保證制品質量和成型工藝順利的前提下，降低模具溫度有利于縮短冷卻時間，提高生產效率。本設計采用聚碳酸酯材料來成型制品，其常用注射時的模具溫度為90~120℃，模具溫度比較高，因此無須設置冷卻系統(tǒng)。相反地，此類粘度高，流動性差的塑料，在注射成型時需要對模具進行加熱，保證模具溫度為90~1205注射機有關參數(shù)的校核5.1最大注塑量校核當注射機最大注射量以最大注射容積標定時,為保證正常的注射成型,注射機最大注射容積應大于或等于所需要塑料容積,根據(jù)參考文獻[2]得:其中：注射機最大注射量的利用系數(shù),一般取0.8注射機最大注射量,所需塑料的容積(包括澆注系統(tǒng)凝料)本設計=2×V件+V澆注=2×4.13+1.5×4.13=14.46=125（其中，V件=4.13,V澆注≈1.5V件)故注射機的注射量滿足要求。5.2鎖模力校核根據(jù)參考文獻[2]中的公式：其中：——熔融塑料在型腔內的壓力，該產品p=34.3MPa——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，其值為==3.14×30.5×30.5/4=730mm2——注塑機的額定鎖模力故=34.3×730=25039N≈25.04KN；因此,選定的注塑機為900kN，滿足要求。5.3模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核5.3.1模具的外形尺寸校核本模具的外形尺寸尺寸為280mm×250mm×250mm。XS-ZY-125型注射機模板最大安裝尺寸為，故能滿足模具的安裝要求。5.3.2模具閉合高度校核由上已知標準模架各模板厚度,因而模具的閉合高度：H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=25+35+35+60+25+70=250mm；XS-ZY-125型注射機所允許模具的最小厚度為240mm，最大厚度為270mm，即模具滿足；5.3.3開模行程的校核XS-ZY-125型注射機的最大開模行程S=300mm滿足公式：，(其中為推出機構的推出距離,為制件的高度),因此,該注射機的開模具行程足夠。經校核,XS-ZY-125型注射機能夠滿足使用要求。6模具圖與開模動作6.1模具圖圖15打火機外殼注射模（主視圖）1動模座板2支承塊3動模螺釘4支承板5動模板6定模螺釘7定模板8澆口套9定模座板10定模鑲塊11瓣合鑲塊12導套13導柱14圓錐滾子軸承15齒輪16軸端擋圈17螺釘18型芯軸19深溝球軸承20普通平鍵21齒輪軸22普通平鍵圖16打火機外殼注射模（左側視圖）23限位螺釘24滑塊25螺釘26活動銷釘27斜導柱28楔緊塊29彈簧30彈簧31鏈輪32限位塊6.2開模動作過程如上圖所示，開模時，在彈簧30的作用下，彈簧上頂動模板5，使動模板5相對斜導柱27靜止，同時鏈輪脫螺紋機構31帶動型芯軸18發(fā)生轉動，并在塑件外部菱形滾花的止轉作用下，使型芯軸18退出，直到螺紋段離開塑件。一段距離后，限位螺釘23發(fā)生作用，動模板5也開始隨動模運動。同時，在動模板上安裝的滑塊24也開始同定模鑲塊10發(fā)生上模型腔和下模型腔的分型。之后，斜導柱27開始作用在滑塊上，并開始進行第二次分型———瓣合鑲塊11的分型。開模繼續(xù)進行，當瓣合鑲塊11與定模鑲塊距離55.5mm之后，停止開模。致謝經過三個多月的忙碌，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，倘若沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個畢業(yè)設計是難以想象的。在這里首先要感謝我的導師俞芙芳教授。俞老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從資料查找，方案的修改和確定,設計說明書的修改等整個過程中都給予了我極大的幫助。除了俞老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和敬業(yè)的精神也是我永遠學習的榜樣，并將在今后長期的學習和工作中對我起到積極的作用。其次要感謝和我一起做塑料模設計的其他同學，在整個設計過程中,對于一些問題的看法,都給予了不錯的建議。然后還要感謝大學四年來所有老師，為我們打下材料專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝室友們，正是因為有了他們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。最后感謝母?！＝üこ虒W院四年來對我的大力栽培。參考文獻[1]張克惠主編《塑料材料學》西北工業(yè)大學出版社，2000.5[2]章飛主編《型腔模具設計與制造》化學工業(yè)出版社2003.7[3]賈潤禮，程志遠主編《實用注塑模設計手冊》中國輕工業(yè)出版社，2000.1[4]宋王恒主編《塑料注射模具設計實用手冊》航空工業(yè)出版社,1994[5]馮炳夭，韓泰榮，殷振海，蔣文森編《模具設計與制造簡明手冊》上?？茖W技術出版社，1984.12[6]申開智主編《塑料成型模具》中國國輕工業(yè)出版社2002[7]俞芙芳主編，《簡明塑料模具實用手冊》[M]，福建科學技術出版社，2006.1[8]高為國主編《模具材料》機械工業(yè)出版社，2004.2[9]張克惠編著《注射模設計》西北工業(yè)大學出版社，1995[10]劉朝儒,鵬福蔭,高政一主編《機械制圖》高等教育出版社,2000.12[11]蔡春源，蔣尊賢，李自治編《機械設計手冊》遼寧科學技術出版社，1990.6[12]沖壓模設計編寫組編著《沖壓模設計》機械工業(yè)出版社，1999.6[13]朱光力主編《模具設計與制造實訓》高等教育出版社，2004.3[14]唐志玉.[塑料模具設計師指南].國防工業(yè)出版社.1999.[15]《中國國家標準分類匯編》（機械卷）[M]，中國標準出版社，1993.5[16]唐文鴻，排氣系統(tǒng)在注射模中的應用[J]，模具工業(yè)，2002.6基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究HYPERLINK"/d