005-ABS連接座塑料模具設計

005-ABS連接座塑料模具設計,005,ABS,連接,塑料,模具設計 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：ABS連接座塑料模具設計 ABS連接座塑料模具設計 摘 要 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活和軍事等各個領域的應用范圍越來越廣，質量要求也越來越高，中國已經(jīng)成為全球最大的塑料市場之一，塑料制品產(chǎn)量全球第二。 獨立完成所給塑件的注塑模具的設計。確定成型工藝方案，設計合理的模具結構；合理的選用模具材料和注塑機，具有分析解決注塑成型工藝中質量問題的能力，內容上注重理論與實踐相結合，全方位地表達模具的工作情況，模具的設計要有效地體現(xiàn)出“以應用為目的”的特色，實用價值要高。 關鍵詞：工藝方案；模具結構；注塑機；模具設計 Plastic mold design ABS connection Abstract With the needs of the development of modern industry, plastic products in industry, agriculture, military and other fields of daily life and the application scope is more and more wide, the quality requirements also more and more high, China has become one of the world's largest plastics market, plastic products production in the world's second. Independent to complete a given the design of the injection mould. To determine the molding process scheme, design reasonable mould structure; Reasonable selection of die material and injection molding machine, with analysis of the ability of solving quality problems in molding process, the content on pay attention to the combination of theory and practice, a comprehensive expression of mould working condition, the design of the mould to effectively reflect the "for the purpose of application" characteristics, higher practical value. Key Words：Process; The Mould Structure; Injection Molding Machine; Mold Design II 主要符號表 K 安全系數(shù) E 材料彈性模量 Smax 塑料的最大收縮率 P1 脫模阻力 Smin 塑料的最小收縮率 C 型芯成型部分斷面的平均 P0 單位面積的包緊力 L 支撐塊的跨距 Δs 塑件公差 P0 單位面積的包緊力 D腔 型腔內形尺寸 Φ 安全系數(shù) Qcp 塑料平均收縮率 S頂 頂出行程 Ds 塑件內形基本尺寸 б1 頂出行程富裕量 h腔 凸模/型芯高度尺寸 α 傾斜角 Hs 塑件內形深度基本尺寸 Q 抽拔阻力 P1 動模受的總壓力 P 斜導柱所受的彎曲力 F 塑件的投影面積 ε 塑件收縮率 P 型腔壓力 f 摩擦系數(shù) K 修正系數(shù) μ 塑料泊桑比 B 動模墊板的寬度 L 支撐塊的跨距 h 型芯被塑料包緊部分的長度 VI 目 錄 1 緒 論 1 1.1概述 1 1.2塑料模具發(fā)展的現(xiàn)狀 1 1.3本文主要研究內容 1 1.3.1主要步驟 1 1.3.2基本內容 2 2 塑件工藝分析 3 2.1塑件結構分析 3 2.2 塑件材料分析 4 2.2.1 基本資料 4 2.2.2 ABS塑料及產(chǎn)品注射成型工藝 5 3 擬定成型方案 6 3.1分型面的選擇 6 3.2型腔數(shù)目的確定及布置 7 3.3抽芯裝置形式的確定 8 3.4初選注射機型號 8 3.4.1塑件的體積和質量 8 3.4.2注塑機的選擇及校核 9 3.5塑件注射工藝參數(shù)的確定 9 4 澆注系統(tǒng)的設計 10 4.1 主流道設計 11 4.2 冷料井設計 12 4.3 分流道設計 12 4.3.1分流道設計要點 13 4.3.2分流道的長度 13 4.3.3分流道的斷面 13 4.3.4分流道的布局 13 4.4 澆口選擇 14 5 成型零部件設計與計算 16 5.1成型零件的結構設計 16 5.1.1動定模板的結構設計 16 5.1.2型腔型芯的結構設計 17 5.1.3側向分型抽芯機構選擇 17 5.2成型零部件的工作尺寸計算 18 5.2.1定模型腔徑向尺寸計算 19 5.2.2型腔的深度尺寸 19 5.2.3型芯的徑向尺寸 20 5.2.4型芯的高度尺寸 20 5.2.5中心距尺寸計算 20 6 側向分型抽芯機構設計 22 6.1 斜導柱分型機構 22 6.2斜導柱的計算 22 6.3導滑槽設計 24 7 合模導向機構設計 24 7.1模具導向機構 25 7.1.1導柱和導套 25 7.1.2導柱與導套配合及布置 25 7.2推出機構導向 26 8 脫模機構設計 27 8.1 推出機構 28 8.1.1 推桿脫模機構 28 8.1.2推板厚度的計算 29 8.2拉料機構 30 9 模架選用 30 9.1模板及組合精度 31 9.2選取模架 31 10 冷卻系統(tǒng)設計 31 10.1冷卻系統(tǒng) 32 10.1.1冷卻回路的布置 32 10.1.2冷卻時間計算 33 10.2 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 33 10.3 排氣機構 35 11 注射機參數(shù)校核 35 11.1模具最大和最小模厚 36 11.2安裝尺寸 36 11.3最大開模行程 36 12 模具總體結構 37 12.1模具裝配圖 38 12.2 開合模動作 39 13 總結 39 參考文獻 40 致 謝 41 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 42 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 43 1 緒 論 1.1概述 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是通過控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。 模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 1.2塑料模具發(fā)展的現(xiàn)狀 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。因此我們要認識到模具工業(yè)對于我國國民經(jīng)濟的重要性。 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。本次論文是塑料注塑模具的設計。 1.3本文主要研究內容 本文首先對注塑模具的普遍成型方法進行了認真地學習與研究，然后根據(jù)已知塑件的實際情況并結合理論展開了機器人調整臂塑料注射模具設計工作。 1.3.1主要步驟 1 a. 塑件分析，包括材料的性能和塑件產(chǎn)品的結構工藝性。 b. 選擇設備校核有關工藝參數(shù)。包括注射量的計算及塑件和澆注系統(tǒng)凝料的投影面積與鎖模力的確定。 c. 方案論證結構設計。 d. 設計中的相關計算。 e. 設計校核：包括裝模高度、開模行程、頂出行程和鎖模力的校核等?！? f. 模具裝配圖和非標零件圖的繪制。 g. 塑料注塑模具相關的外文文獻資料翻譯。 1.3.2基本內容 a. 確定型腔數(shù)目及其排列方式； b. 確定分型面； c. 澆注系統(tǒng)的設計； d. 模架的確定； e. 推出機構設計； f. 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計； g. 模具總體結構設計。 最后完成一套完整的模具設計，并繪制出模具裝配圖和部分非標準件的零件圖。 本課題主要是塑料成型的工藝設計及制造，也就是注塑模的工藝設計方案分析及確定工藝計算，模具結構設計計算等內容。生產(chǎn)主要是為了提高生產(chǎn)效率，因此在設計是要力求結構簡單，但是一定要保證其精度要求。 2 2 塑件工藝分析 2.1塑件結構分析 本次畢業(yè)設計所提供的所需注塑的參考為塑件實體，其三維圖如下圖所示： 圖2.1 塑件三維圖 由所提供的實體塑件繪制二維塑件圖如下圖： 圖2.2 塑件二維圖 3 塑件結構分析：塑件主體部分是由梯形形成的凸臺外形，內部壁厚4mm的ABS塑料連接座。整體長44mm,高度23mm，寬度16.5mm。塑件有凸臺，槽，孔，因此需要設計側向抽芯機構。 2.2 塑件材料分析 2.2.1 基本資料 塑件材料為ABS, 即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無毒無味，塑件成型后有較好的光澤。塑料主要性能指標如表2.1所示。 表2.1 ABS塑料主要性能指標 密度 (g/cm3) 1.13~1.14 收縮率 % 0.4~0.8 熔點 ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強度 Mpa 80 拉伸強度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 1.8 硬度 HR R62~86 缺口沖擊強度 kJ/m2 11~20 彎曲彈性模量 Gpa 1.4 壓縮強度 HR R62~86 體積電阻系數(shù) Ωcm 1013 4 2.2.2 ABS塑料及產(chǎn)品注射成型工藝 完整的注射注射工藝包括以下幾個階段。 a. 塑料的處理 ABS的吸水率大約為0.2%-0.45%，對于一般級別的ABS，加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小時或用干燥料斗以80℃烘1-2小時。對于含PC組份的耐熱級ABS，烘干溫度適當調高至100℃，具體烘干時間可用對空擠出來確定。再生料的使用比例不能超過30%，電鍍級ABS不能使用再生料。 b. 注塑機選用 可選用國產(chǎn)的XS-Z-60的標準注塑機（1，工程注射量60，2，注射壓力大于122Mpa）。如果采用色母粒或制品外觀要求料高，鎖模力為2.1t，具體的制造等級和標準依塑件的要求而定。 c. 模具及澆口設計 模具溫度可設為60-65℃。流道直徑2-4mm。澆口寬約0.5mm，厚度與制品一樣。 d. 注射速度 防火級要用慢速，耐熱級用快速。如制品表面要求較高，則要用高速及多級注塑的射速控制，對于本設計，應采用較快的注射速度。 e. 滯留時間 在265℃的溫度下，ABS在熔膠筒內滯留時間最多不能超過5-6分鐘。阻燃時間更短，如需停機，應先把設定溫度低至100℃，再用通用級ABS清理熔膠筒。 2.3 塑件尺寸精度的選擇 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。根據(jù)精度等級選用表，ABS的高精度為MT2，一般精度為MT3級，低精度為MT5，該塑件精度選取一般精度MT3。塑件壁厚是3mm，筋板是2mm。表面質量分析：外形面和孔面為Ra=0.8um,其他表面為Ra=1.6um。尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構成為： =+++ （2.1) 式中 ——制件總的成型誤差； ——塑料收縮率波動所引起的誤差； ——模具成型零件制造精度所引起的誤差； ——模具磨損后所引起的誤差； ——模具安裝，配合間隙引起的誤差； 該零件的表面除要求沒有凹陷，無毛刺，內部無縮孔，沒有特別得表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜以上分析可知，注射時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型質量比較容易得到保證。 5 3 擬定成型方案 3.1分型面的選擇 分開模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較。 分型面確定的要素為，使塑件留在動模，應選在塑件尺寸較大處，不能影響塑件外觀，利于進料成型易于排氣，利于型腔加工保證精度，避免或便于測抽芯。塑件為薄壁類零件，各邊均為圓角，由以上原則，選取分型面。分型面應選擇在外形最大輪廓處，有利于塑件的順利脫模，分型面選擇如下圖： ` 圖3.1 二維分型面 11 圖3.2 三維分型面 圖3.3 型芯和型腔布局圖 3.2型腔數(shù)目的確定及布置 一般來說，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構，對于精度要求不高的小型塑件，形狀簡單，又大批量生產(chǎn)時，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。 型腔數(shù)量確定以后，便進行型腔的排布。型腔的排布及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設計、澆注系統(tǒng)的設計的平衡以及溫度系統(tǒng)的設計。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關，所以在設計過程中，要進行必要的調整，以達到比較完善的設計。 在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： a. 塑件的分型面的選擇 b. 塑件的尺寸精度； c. 模具制造成本； d. 注塑成型的生產(chǎn)效益； f. 模具制造難度。腔數(shù)越多，難度越大。 首先考慮到在上節(jié)確定的塑件分型面方案，聯(lián)系塑件實際，決定在方案中的水平分型的機構初步采取兩板模，可以較好地解決表面是凹凸外觀的齒輪的成型和脫模。由于塑件本身體積較大且又采取兩板模的分型機構，故認為采用一模兩腔的模具結構較為合理。 然后，本次設計結合該塑件制品的生產(chǎn)總量，確定一個經(jīng)濟的型腔數(shù)量，其計算如下： A=ty/3600+anc/m （3.1） 式中：m：制品的生產(chǎn)總量/個 本設計為20萬件 A：成型每個制品所需費用，元/個 n：型腔數(shù)量，個 t：成型周期，秒 y：成型費用，元/時 c：單個型腔模具制作費，元/個 a：多個型腔模具制作費遞減率，% anc：模具費用，元 假設型腔數(shù)量計算進行比較，求出A為最小值時的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟數(shù)量。因為塑件的注塑量和體積較大，由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，n取4。 綜合起來本模具采用一模四腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。 3.3抽芯裝置形式的確定 根據(jù)選取的分型面方案，參照圖3.2，對于水平方向的分型采用兩板模機構，此機構可以有效合理地解決塑件的成型與脫模。對于塑件上的水平凸臺的側抽芯，由于考慮到抽芯距離較長，故選取滑塊側向分型與抽芯機構。 3.4初選注射機型號 3.4.1塑件的體積和質量 通過ProE的分析模塊直接得出，單個塑件的投影面積為552。因為是一模四腔所以塑件投影面積為2208。用ProE的分析模塊計算得單個塑件的體積V塑=6.92。 體積及質量的計算也利用ProE的分析模塊自動計算獲得，塑件密度由《塑料模設計手冊》表1－4查得: =1.13-1.14g/。 單個塑件的質量為m=V塑=6.92×1.13=7.82g 注塑體積V=4 ×V塑=27.68. 由注射量選定注射機.由ProE建模分析得（材料密度取=1.13g/） 總體積V=27.68cm； 總質量m=7.82g； 流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實際注射量為:V=27.681.5=41.52 cm； 實際注射質量為M=1.5M×4=7.82×1.5×4=46.92g； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V≧ V V= V/0.8 =41.52÷0.8 =51.9cm； 3.4.2注塑機的選擇及校核 由注塑機的理論注射量V=51.9cm，初步選用注塑機理論注射容量為131 cm，注塑機型號為HTF86/TJ臥式注射機，其中參數(shù)見盧亞萍的《塑料成型工藝與模具設計》表2.1。 a. 注射壓力相關參數(shù)的校核 注射壓力校核。ABS所需的注射壓力為80-100Mpa,這里取p=100Mpa，該注射機的公稱注射壓力為p公=182Mpa,注射壓力安全系數(shù)k=1.25-1.4,這里取k=1.4,則kp=1.4×100=140﹤p公，所以注射機注塑壓力合格。注塑機主要技術參數(shù)：表2.1 注射機的主要技術參數(shù) 注射裝置 數(shù)值 理論注射量： 131cm3 螺桿直徑： 34mm 注射壓力： 206MPa 合模力： 860KN 模板最大行程： 310mm 模具最大厚度： 360mm 模具最小厚度： 150mm 定位孔直徑： 100mm 噴嘴球頭半徑： 20mm 注射方式： 螺桿式 拉桿內間距： 360mmx360mm b. 鎖模力校核 塑件在分型面上的投影面積A=2208，模具型腔內的膨脹力F脹=A*p腔=2208×206=454.85KN。查得公稱鎖模力F鎖=860KN，鎖模力的安全系數(shù)K=1.1, KF脹=1.1×454.85=500.33KN＜860KN.所以注塑機鎖模力合格。 3.5塑件注射工藝參數(shù)的確定 注塑成型過程 a. 成型前準備。對ABS的色澤，粒度和均勻等進行檢驗，由于ABS吸水性較大，成型前應該進行充分干燥。 b. 注塑過程。塑件在注塑機的料筒內進行加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、保壓、補縮和冷卻四個階段。 c. 塑件的后處理。處理的介質為空氣和水，處理溫度為60-75℃，處理時間為16-20s。 塑料注射工藝參數(shù)見盧亞萍的《塑料成型工藝與模具設計》表2.2： 表2.2 塑料注射工藝參數(shù) ABS成型工藝 注射成型機類型 螺桿式 預熱溫度 60～75℃ 模具溫度 50～80℃ 注射壓力 60～100Mpa 螺桿轉速 180r/min 噴嘴溫度 220～240℃ 料筒溫度 后段150～170℃，中段165～180℃，前段180～200℃。 成型時間 注射時間106s，冷卻時間20.4s,輔助時間8s。 4 澆注系統(tǒng)的設計 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其作用是將塑料熔體填充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部位。因此，澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀以及成型難易程度等都影響很大。如有些塑件的表面有縮痕、氣孔、疏松等缺陷、雖然產(chǎn)生這些缺陷的原因很多，但澆注系統(tǒng)的設計原則是一個重要的影響因素。所以澆注系統(tǒng)的設計是塑料模具設計中的主要內容。 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以采用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設計時必須按如下原則： a. 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。 b. 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。 c. 系統(tǒng)流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。 d.對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。 e. 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。 f. 澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 4.1 主流道設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內。主流道套通常有高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統(tǒng)連接處能自動剪短。為了方便拉出流道中的凝料，將 主流道設計成錐形，錐度為3度，內表面的粗糙度為Ra0.8um,孔徑為0.5毫米。 主流道的設計要點如下： a. 為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形，因ABS的流動性為中性，故其錐度取3度，過大會造成流速減慢，易成渦流，內壁粗糙度為R0.8um。 b. 主流道大端呈圓角，其半徑取r=1～3mm,以減少流速轉向過渡的阻力，r=1.5mm. c. 在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應盡量短，否則會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。 d. 為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑為r2=r1+(1～2),其小端直徑D=d+(0.5～1),凹坑深度常取3～4mm。在此模具中取r2=11～12mm。 e. 由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度H=5～10mm。同時因該鬧鐘后蓋采用ABS，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。 綜上所述，設計的主流道如下圖所示： 圖4.1 主流道的設計 4.2 冷料井設計 冷料井位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑。基于本次設計的模具，可采用底部帶有拉料桿的冷料井，這類冷料井的底部由一個拉料桿構成。拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不能隨脫模機構運動。利用球頭形的拉料桿配合冷料井。 4.3 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。本次設計采用的就是圓形澆道。 4.3.1分流道設計要點 a. 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長度盡量取小值，分流道轉折處應以圓弧過度。 b. 分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井。對于此模來說在分流道上不須開設冷料井。 c. 分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。 d. 分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。 4.3.2分流道的長度 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應力求縮短。 4.3.3分流道的斷面 分流道的斷面尺寸應根據(jù)塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑料的工藝性能，注射速率和分流道長度等因素來確定。因ABS的推薦斷面直徑為4.5～9.5(查表4-2)，部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍。分流道要減小壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，同時因考慮加工的方便性。分流道應考慮出料的流暢性和制造方便，熔融料的熱量損失小，流動阻力小，比表面和小等問題，由于采用的是側澆式二級分流道對熱損失及流動提出了較高的要求，采用圓形的分流道，為了保證外形無澆口痕，澆口前后兩端形成較大的壓力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔體冷凝速度，保證熔融的塑料不回流，同時可隔斷注射壓力對型腔內塑料的后續(xù)作用，冷卻后快速切除。同時它的效果與S澆注系統(tǒng)有同樣的效果，有利于補塑。 4.3.4分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應部位的尺寸相等。這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的，是成型的塑件力學性能基本一致。而且在此模具中不會造成分流道過長的缺點。 4.4 澆口選擇 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。其主要作用是： a. 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流。 b. 易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。 當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質量。 澆口位置的選擇： a. 澆口位置應使填充型腔的流程最短。這樣的結構使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們在考慮塑件的質量都要注意到這些適當值。 b. 澆口設置應有利于排氣和補塑。 c. 澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生。 d. 澆口位置的設置應減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機會很多。流程不長時應盡量采用一個澆口，以減少熔接痕的數(shù)量。對于大多數(shù)框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低，熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢溜槽，是冷料進入溢溜槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產(chǎn)生。 e. 澆口位置應避免側面沖擊細長型心或鑲件。 綜合以上因素選擇側澆口為最佳。其澆口的特點如下： 側澆口一般開設在主分型面下、型腔側面。截面形狀多為矩形狹縫（也可以為半圓形）。潛伏式澆口可開設在定模側也可開在動模側。側澆口三種常見形式是，第一種為外側進料的側澆口，與分流道、型腔都在分型面的同一側；第二種為端面進料的側澆口，與分流道在一側，型腔在另一側，澆口與型腔有一搭接部分，也叫重疊式側澆口。第三種也是外側進料的側澆口，與型腔在同一側，分流道在另一側，分流道與澆口有一搭接部分。此模具選用側澆口。 側澆口的特點： 側澆口加工容易、修整方便，可以通過改變澆口尺寸來調節(jié)熔體進入型腔時的剪切速率及澆口的凍結時間；也可以根據(jù)制品的形狀特點靈活地選擇澆口位置，且對各種塑料的成型適應性較強；去除澆口方便，且澆口痕跡不太明顯。但易在制件上形成熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷，壓力損失較大，對深型腔塑件排氣不利。 側澆口的尺寸：澆口的尺寸直接影響著塑料熔體進入型腔的速度、流動狀態(tài)、壓力損失的大小以及澆口的凍結時間。一般情況下，側澆口尺寸可?。篽=（1/3～2/3）t(塑件壁厚)，中小塑件b=(5～10)h,大型塑件b＞10h,為了減少壓力損失l應盡可能短，可取l=0.7～1mm。 圖4.2 側澆口設計 22 5 成型零部件設計與計算 成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了動模、定模、型腔、型芯、鑲件等。設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、進料口、分型面、排氣部位、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，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等 在工作中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和磨擦。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塑件的粘著力。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，它的強度和剛度必須在許可范圍內。成型零件的結構，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。 5.1成型零件的結構設計 根據(jù)分型面的選擇，因此涉及成型的零件主要有動模模板，定模模板，抽芯滑塊，定模型腔，動模型芯等。 5.1.1動定模板的結構設計 本塑件有測抽芯凹槽，采用滑塊抽芯，故在定模扳上設計出凹槽來裝載側抽芯滑塊。同時，在定模板上兩邊設計了鎖緊楔，用于穩(wěn)固和支撐滑塊的運動。定模模板和動模模板的三維效果圖如下： 圖5.1定模模扳 圖5.2 動模模板 5.1.2型腔型芯的結構設計 成型塑件凸起的部分稱為型芯，成型產(chǎn)品外表面的零件稱為型腔。根據(jù)塑件幾何特征，結合前面設計的型腔，確定該模具的型芯包括定模型腔，動模型芯。它們的三維效果圖如下： 圖5.3定模型腔 圖5.4動模型芯 5.1.3側向分型抽芯機構選擇 對于側向分型，本次設計采用滑塊結構來完成。由于模具是一模四腔，零件側向抽芯是對稱結構，所以滑塊要做四個。其中滑塊的三維圖如下： 圖5.5滑塊三維圖 滑塊考慮到斜導柱，楔緊塊，滑塊導槽機構，本塑件的孔的抽芯距離較大,斜導柱與滑塊等抽芯機構就能完成抽芯動作,故考慮較為靈活的斜導柱加滑塊抽芯機構。三維效果圖如下： 圖5.6導柱與導槽 5.2成型零部件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質量，模具設計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型部件工作尺寸與精度。對于小型塑件來說，成型模具的制造誤差是主要影響因素，而對于大塑件，成型收縮率則是主要影響因素[13]。 在模具設計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。 由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差(因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定)，這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。 塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%。 5.2.1定模型腔徑向尺寸計算 （5.1） 式中：Dm—型腔的最小基本尺寸； D—塑件的最大基本尺寸； Scp—注塑件塑料的平均收縮率； Δ—塑件的尺寸公差； x—系數(shù)，x=3/4。 △M為模具制造公差，按IT9級公差選取而精度要求不高的塑件按（1/3-1/6）△選取。因為該塑件精度要求不高，所以按（1/4）△選取。 d=160mm Δ=0.10 Dm ＝［(1＋0.0055)72－3/4×0.10］ ＝160.32 d=100mm Δ=0.074 Dm ＝［(1＋0.0055)58－3/4×0.074］ ＝100.26 5.2.2型腔的深度尺寸 （5.2） 式中：Hm—型腔深度的最小基本尺寸； H—塑件的最大基本尺寸； x—系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 h=35mm Δ=0.043 Hm ＝［(1＋0.0055)12－2/3×0.043］ ＝35.03 h=5.5mm Δ=0.043 Hm ＝［(1＋0.0055)8－2/3×0.043］ ＝5.51 5.2.3型芯的徑向尺寸 （5.3） 式中：dm—型芯的最大基本尺寸； D—塑件的最小基本尺寸； x—系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 D=160mm Δ=0.10 dm ＝［(1＋0.0055)70＋2/3×0.10］ ＝160.45 D=100mm Δ=0.074 dm ＝［(1＋0.0055)54＋2/3×0.074］ ＝100.34 5.2.4型芯的高度尺寸 （5.4） 式中：hm—型芯高度的最大尺寸； H—塑件內形深度的最小尺寸； x—系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 H=45mm Δ=0.043 hm ＝［(1＋0.0055)11＋2/3×0.043］ ＝45.09 H=1.5mm Δ=0.043 hm ＝［(1＋0.0055)8＋2/3×0.043］ ＝1.57 5.2.5中心距尺寸計算 （5.5） 式中：Lm—模具的中心距基本尺寸； L—塑件中心距的基本尺寸。 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3~1/4，或取IT7~8級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。 6 側向分型抽芯機構設計 6.1 斜導柱分型機構 由于本塑件為滑塊抽芯,因此其結構如下圖所示: 圖6.1滑塊 本塑件的孔槽側抽長度為16.5mm，故抽芯距： s＝16.5＋2～3（mm），取s＝18mm 抽芯力的計算同脫模力的計算相同，對于側向凸起較少的塑件的抽芯力通常比較小，僅僅是克服塑件與側型腔的粘附力和側型腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進行估算： (《塑料成型工藝與模具設計》5－59) 式中： ——抽芯力(N） ——側型芯成型部分的截面平均周長(m)； ——側型芯成型部分的高度(m)； ——塑件對側型芯的收縮應力（抱緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關，一般情況下模內冷卻的塑件取(0.8～1.2)×107Pa，模外冷卻的塑件取(2.4～3.9)×107Pa； ——塑料在熱狀態(tài)時對剛的摩擦系數(shù)，一般取0.15～0.2； ——側型芯的脫模斜度或傾斜角(°)，這里＝0。 故此塑件的側抽芯力應由兩部分組成：側壁通孔和孔支架側壁部分，帶入數(shù)據(jù)計算可得：= 438(N) 6.2斜導柱的計算 斜導柱是分型抽芯機構的關鍵零件。它決定了抽芯力與抽芯距的大小，其設計主要包括斜導柱形狀、尺寸及傾角大小。 常見的斜導柱進面形狀有圓形和矩形，圓形截面加工方便，裝配容易，應用較廣；矩形截面在相同截面條件下，具有較大的斷面系數(shù)，能承受較大的彎 矩，雖然加工較難，裝配不便，但在實際生產(chǎn)中仍有使用，此設計選擇圓柱形截面。 a. 斜導柱的斜角 α是斜導柱抽芯機構的一個主要參數(shù)。它的大小涉及導開模力、斜導柱所受的彎曲力、滑塊實際抽芯力以及開模行程等的大小，其關系如下： (6.1) (6.2) 式中： ——斜導柱所受的彎曲力； ——斜導柱所用于滑塊的正壓力，它等于斜導柱所受的彎曲力； ——抽拔出側型芯所需要的抽芯力； ——抽出側型芯所需要的開模力； ——斜導柱的斜角。 由以上式子可知，當斜角增大時，要獲得相同的抽芯力，則斜導柱所受的彎曲力要增大，同時所需要的開模力也增大。因此，從希望斜導柱受力較小的角度考慮，斜角越小越好；但當抽芯距為一定值時，斜角的減小，必然導致斜導柱工作部分長度的增加及開模行程的加大，而開模行程受到注射機開模行程的限制，而且斜導柱工作長度的加長會降低斜導柱的剛性，所以綜合考慮，在生產(chǎn)中斜角一般采用15°～25°，最大不超過30°，此設計選取: ＝20° b．斜導柱直徑 斜導柱直徑主要受彎曲力的影響，由《塑料成型工藝與模具設計》P194.斜導柱的直徑計算，可用查表方法確定斜導柱的直徑，由抽芯力和斜角查《塑料成型工藝與模具設計》表5－20得最大彎曲力為3kN，再由和（側型芯滑塊受得脫模力作用線與斜導柱中心線得交點導斜導柱固定板的距離）查表5－21得斜導柱直徑為12mm。 d＝12mm 25 c．斜導柱長度 L=12/sin =12/sin20 =35mm 斜導柱的總長度與抽芯距、斜導柱的直徑和傾斜角以及導柱固定板厚度等有關。斜導柱總長為： LZ=L1+L2+L3+L4+L5 (6.3) =d2tgα/2+h/cosα+dtgα/2+s/sinα+5~10mm 式中： ——斜導柱總長度； ——斜導柱固定部分大端直徑； ——斜導柱固定板厚度，此處即為定模板厚度-10mm； ——斜導柱工作部分直徑； ——抽芯距。 經(jīng)計算得到斜導柱總長度為： Lz=112mm 6.3導滑槽設計 圖6.3 滑塊導滑 導滑槽采用T型槽的形式，用壓板和螺釘固定滑道。具體結構如圖6.3所示，導滑槽采用整體式，導滑槽與滑塊導滑部分采用H8/f8間隙配合，表面粗糙度。 7 合模導向機構設計 7.1模具導向機構 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。 導柱：國家標準規(guī)定了兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導柱的直徑需要進行強度校核。 導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，帶頭導柱軸向固定容易。 7.1.1導柱和導套 結構：導套的選擇應根據(jù)模板的厚度來確定，本設計在脫澆道板、中間板和動模板上各設置一導套，典型的導套可分為直導套合帶頭導套，直導套結構簡單，加工方便，用于簡單模具或導套后面沒有墊板的場合，帶頭導套結構較復雜，用于精度較高的場合，本設計均采用帶頭導套形式，其具體結構如圖所示： 圖7.1 導柱和導套 材料：導套與導柱均采用T8制造，且導套硬度應低于導柱硬度，以減輕磨損，防止導柱或導套拉毛，導套固定部分合導滑部分的表面粗糙度選取。 固定形式及配合精度：導套的固定采用側面開環(huán)形槽，緊固螺釘固定，帶頭導套用H7/k6配合，無頭導套采用H7/n6配合鑲入模板。 7.1.2導柱與導套配合及布置 由于模具的結構不同，選用的導柱和導套的配合形式也不同，本設計采用H7/f6配合。 根據(jù)模具的形狀的大小，在模具的空閑位置開設導柱孔和導套孔，常見的導柱有2至8不等，其布置原則必須保證定模只能按一個方向合模，本設計采用導柱設計四根，分別布置在模具四角。 7.2推出機構導向 在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機構稱為脫模機構或頂出機。 (1) 脫模機構的組成 脫模機構由頂桿、頂出固定板、頂出板、回程桿、勾料桿、回程彈簧組成，其中，勾料桿的作用是勾著澆注系統(tǒng)冷料，使其隨同塑件一起留在動模一側，頂桿用來頂制品，頂出固定板，用來固定頂桿，回程桿，利用回程彈簧起復位導向作用。 (2) 推出機構的設計設計原則 a. 塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結構簡單。 b. 防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。 由于塑料收縮時包緊型芯，因此推車力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位，作用面積也應盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。 c. 力求良好的塑件外觀，在選擇頂處位置時，應盡量設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位。在采用推桿脫模時尤其要注意這個問題。 d. 結構合理可靠，脫模機構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強度。 (3) 脫模機構的分類 脫模機構可按動力來源分類也可按模具結構分類 a. 按動力來源分類。分為手動脫模、機支脫模、液壓脫模、氣動脫模，本設計采用液壓脫模。即在注射機上設有專用的頂出油缸，并開模到一定距離后，活塞的動作實現(xiàn)脫模。 b. 按模具結構分類。分為簡單脫模機構、雙脫模機構、順序脫模機構、二級脫模機構、澆注系統(tǒng)脫模機構等。本設計采用的頂出機構是頂桿頂出機構。 30 c. 頂桿的機構特點：頂桿加工簡單，更換方便，脫模效果好. d. 數(shù)量不保證塑件質量，能夠順利脫模的情況下，頂桿的數(shù)量不宜過多。當塑件不許可有頂出痕跡，可用頂出耳的形式脫模后將頂出耳剪掉。 (3) 脫模機構的確定 由于制品分型面的確定，頂出機構對制品的頂出位置往往受到不同程度的限制。，頂出位置選擇在分型面的十字肋板面上，因此，設計16個頂桿均布在端面。這樣有利于塑件在頂出時的受力，防止變形，且頂出痕跡在里面不會影響外觀。為保證頂出機構的運動平穩(wěn)，頂桿受力均勻和復位，在頂出機構設置了導向、復位機構。 8 脫模機構設計 8.1 推出機構 考慮塑件結構，本設計采用推桿推出機構，在每個塑件上布置直徑大小相等的16根推桿，具體結構如圖8.1所示： 圖8.1推桿分布 由塑件結構考慮，本設計采用的頂出機構是頂桿頂出機構。由于塑料收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位，有針對性的選擇推桿的位置。使推出重心與脫模阻力中心相重合。 8.1.1 推桿脫模機構 推桿脫模機構是最簡單、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。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。 推桿的截面形狀為圓形設計。 a. 推桿尺寸計算: 本設計采用的是推管和推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿或推管做出初步的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為： d=k(L2F脫/nE)1/4 （8.1） =1.5×[（1502×33324）/(30×2.1×105)]1/4 =2.91mm d—推桿直徑； n—推桿的數(shù)量，n取16 L—推