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90度彎管塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)
摘 要
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模四腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用XS-ZY 500/200型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和PROE繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；模具設(shè)計(jì)；CAD繪制二維圖；UG繪制3D圖
ABSTRACT
To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using a two sub gate feed injection machine adopts HTFXS-ZY 500/200 models, and set a cooling system, CAD and PROE drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.
Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map;UG draw 3D maps, injection machine selection
目錄
1緒 論 1
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2 國(guó)外模具技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì) 2
1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 3
2塑件分析 4
2.1塑件的原料分析 4
2.2塑件的結(jié)構(gòu)分析 4
3塑件注塑工藝參數(shù)的確定 6
3.1 ABS注塑工藝參數(shù) 6
3.2分型面選擇 6
3.3確定型腔的數(shù)目及排列方式 7
3.4計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 7
3.5注塑機(jī)的計(jì)算和校核 7
3.6鎖模力的計(jì)算 8
3.7注塑機(jī)選擇確定 9
4模架的選用 11
4.1模架基本類型 11
4.2模架的選擇 11
4.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
4.4 成型澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13
4.5成型零部件的設(shè)計(jì) 15
4.6成型零部件結(jié)構(gòu) 15
4.7成型零部件工作尺寸的計(jì)算 16
4.8模具強(qiáng)度與剛度校核 18
4.9脫模及推出機(jī)構(gòu) 18
4.10推出機(jī)構(gòu) 19
5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21
5.1冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 21
5.2冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置 21
5.3冷卻水道的計(jì)算 22
5.4排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
6模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 24
6.1模具長(zhǎng)寬尺寸 24
6.2模具厚度（閉合高度） 24
7側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 25
7.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)介紹 25
7.2斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 26
總 結(jié) 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
1緒 論
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
近10年來，我國(guó)模具行業(yè)一直以每年15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。十五期間，我國(guó)模具行業(yè)年增長(zhǎng)速度達(dá)到20％。2005年模具銷售額達(dá)610億元，同比增長(zhǎng)25％，排在世界第三位；模具出口大幅增長(zhǎng)，表明模具水平和競(jìng)爭(zhēng)力提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2005年模具出口7．4億美元，同比增長(zhǎng)50％以上；模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨高檔，復(fù)雜、精密、長(zhǎng)壽命的模具份額提高到30％。目前，國(guó)內(nèi)約有模具生產(chǎn)廠商3萬余家，從業(yè)人員有80多萬人，全年模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣。涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領(lǐng)頭羊，如在汽車覆蓋件領(lǐng)域的一汽模具，輪胎領(lǐng)域的巨輪模具，塑料模具領(lǐng)域的海爾，模塊標(biāo)準(zhǔn)件領(lǐng)域的圣都等；不少地方出臺(tái)了扶持當(dāng)?shù)啬＞咝袠I(yè)發(fā)展的政策，如重慶、成都、蘇州、大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū)，改善發(fā)展環(huán)境，完善模具生產(chǎn)的配套體系。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具行業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大了的動(dòng)力。
1.1.2國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
近年來，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面：
① 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
② 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
③ 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
④ 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
⑤ 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
⑥ 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
1.2國(guó)外模具技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)
高新技術(shù)在模具企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,分別有以下三個(gè)方面：
（1）廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)
a) 超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70～80%。
b) PRO/E、UG、CIMATRON等軟件普遍應(yīng)用。
c) 數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。
d) CAE技術(shù)已逐漸成熟（意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上）。
（2）普遍采用高速切削加工技術(shù)
a) 特征：以高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工質(zhì)量。
b) 加工效率：比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。
c) 轉(zhuǎn)速：15000～30000r/min。 d) 效益：大大縮短制模時(shí)間。
（3）普遍應(yīng)用快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)
a) 塑料模具：有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司塑料模具廠家利用快速原型澆制
硅膠模具，用于少量翻制塑料件。
b) 汽車模具：多為鋅基合金快速制模和使用環(huán)氧樹脂制作金屬成型模
1.3設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用
通過對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)時(shí)期所學(xué)的知識(shí)。
2 塑件分析
2.1塑件的原料分析
ABS是丙烯腈，丁二烯，聚苯烯的共聚物，原料易得，價(jià)格便宜，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最為廣泛的工程塑料之一。ABS無毒，無味，為呈微黃色或白色不透明塑料，成型的塑料有較好的光澤，密度為1.02-1.05g/cm3.
ABS是由三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起有固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度，耐熱性，及耐化學(xué)腐蝕性，丁二烯使ABS堅(jiān)韌。聚乙烯使ABS具有良好的成型加工性和著色性能。
ABS的熱變形溫度比聚苯乙烯，聚氯乙烯，尼龍等都高。尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°左右。不透明，耐氣候性差，在紫外線作用下容易變硬發(fā)脆。
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)瘢痕。為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，在正常成型條件下，壁厚熔料溫度對(duì)收縮率影響極?。阂笏芗雀邥r(shí)，模具溫度可控制在60°在80°；
要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60-80度之間。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；ABS表面粘度對(duì)剪切速率依賴性強(qiáng)，因此在模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆形式。
2.2塑件的結(jié)構(gòu)分析
圖2-1零件結(jié)構(gòu)圖
從零件圖上分析，該零件為彎曲形件。外形為直徑為25MM的兩個(gè)圓筒垂直相交，內(nèi)形為兩沉孔相交組成的形狀，因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。
尺寸精度分析
該零件要求的尺寸精度為MT5,尺寸精度為中等精度，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)尺寸加工可以得到保證。
從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處3MM 最小壁厚為2MM 符合ABS最小壁厚原則。
圖2-2塑料制品壁厚設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
壁厚差為1MM，塑料熔體流程不太長(zhǎng)，塑件材料為熱塑性塑料，流動(dòng)性好，適合注射成型。在制件轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷。
表面質(zhì)量分析
該零件的表面除了不得有缺陷，雜質(zhì)之外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，所以比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝控制的較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
3.1 ABS注塑工藝參數(shù)
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P33頁(yè)表可得ABS注塑工藝參數(shù)
噴嘴溫度：180
料筒溫度（前段）：200
料筒溫度（中段）：210
料筒溫度（后端）：180
模具溫度：60
注射壓力：80
保壓壓力：60
注射時(shí)間：4S
保壓時(shí)間：20S
冷卻時(shí)間：20S
成型周期：50S
說明:預(yù)熱和干燥均采用鼓風(fēng)烘箱
凡是潮濕環(huán)境使用的塑料。應(yīng)進(jìn)行調(diào)濕處理。在100-200°C的水中加熱2-18H
3.2分型面選擇
模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，決定的模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。
該塑件為彎頭，表面無特殊要求，其分型面應(yīng)選在最大輪廓處。其分型面刨面圖如下圖所示。
圖3-1分型面選擇
選擇其他界面不利于分型，對(duì)出件造成困難，而且不利于側(cè)向抽芯，所以最大截面處事最佳的位置選擇。
3.3確定型腔的數(shù)目及排列方式
塑件的生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個(gè)數(shù)與注塑機(jī)的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型因素等影響。由注塑件的結(jié)構(gòu)形狀可以分析選取一模四腔。如下圖
圖3-2 型腔布局
采用一模四腔排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，并且有利于注塑件的脫模。
3.4計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
圖3-3塑件體積的計(jì)算
塑件體積為：V=1019.8128mm3=10.1981cm3 (3-1)
塑件質(zhì)量 M=ρV=10.1981*1.05=10.7g (3-2)
3.5注塑機(jī)的計(jì)算和校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中：--型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的重量（g）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）
（單個(gè)塑件質(zhì)量為10.7g 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量一般為塑件總質(zhì)量百分之20左右，=10.7*4*0.2=8.56)
本式中=10.7 n=4 =8.56
m≥（4x10.7+8.56）/0.8 即m≥64.2
因而預(yù)選注塑機(jī)額定注塑量最少為64g以上
3.6鎖模力的計(jì)算
選用注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開而產(chǎn)生溢料。塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。
成型投影面積=
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
圖3-4塑件投影面積
=1819 =500 n=4
=4x1819+500=7776
鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計(jì)算公式確定：
式中 —鎖模力，kN；
—型腔壓力，MPa ；
A —成型投影面積，mm2；
一般的注塑注塑機(jī)在經(jīng)過模具噴嘴時(shí)候的壓力大概為60～80MPa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時(shí)型腔壓力通常為20-40MPa，這里取30MPa
計(jì)算：×A/1000=30×7776/1000= 233.28kN (取整234 kN)
得出預(yù)選注塑機(jī)額定注塑壓力為260 kN以上。
3.7注塑機(jī)選擇確定
綜合考慮以上因素，選定注射機(jī)為XS-ZY 500/200。其相關(guān)性能符合成型方案要求，以下相關(guān)參數(shù)：
綜合考慮以上因素，選定注射機(jī)為XS-ZY 500/200。其相關(guān)性能符合成型方案要求，以下相關(guān)參數(shù)：
表3-1
型 號(hào)
xs-zy
項(xiàng) 目
500/200
螺桿直徑/mm
65
注射容量/cm3
500
注射重量/g
455
注射壓力/mpa
132
注射速率/(g.s-1)
168
塑化能力/(kg.h-1)
110
注射方式
螺桿式
鎖模力/kn
2000
移模行程／mm
500
拉桿間距／mm
540×440
最大模厚／mm
440
最小模厚/mm
240
合模方式
液壓
頂出行程/mm
128
頂出力/kn
41
定位孔徑/mm
160
噴嘴移出量/mm
30
噴嘴球半徑/mm
20
系統(tǒng)壓力/mpa
13.6
電動(dòng)機(jī)功率/kw
41
加熱功率/kw
17
外形尺寸(l×w×h)/(m×m×m)
6×1.5×2
重量/t
9
HTFXS-ZY 500/200注塑機(jī)參數(shù)
30
4模架的選用
4.1模架基本類型
注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動(dòng)成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動(dòng)卸螺紋的注射模、熱流道注射模。
4.2模架的選擇
根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4-1模架結(jié)構(gòu)圖
CI型模具定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口的注射成形模具。
由分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，以此分析計(jì)算：
模架的長(zhǎng)L=型腔長(zhǎng)度（160）+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚+滑塊厚度300mm
模架的寬W=型腔寬度（160）+導(dǎo)向桿的直徑+模板壁厚+滑塊厚度300mm
根據(jù)成型型腔的尺寸，在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對(duì)模架尺寸的影響，在設(shè)計(jì)中避免干涉。參考成型型腔厚度，考慮模板強(qiáng)度要求，定模板厚度取70mm，動(dòng)模板厚度取80mm。考慮頂出行程要求，支撐板取10mm以滿足。
綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為：CI-3030-A70-B80-C100
4.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開合模時(shí)，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。
1.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1）導(dǎo)向零件（主要是導(dǎo)柱和導(dǎo)套）應(yīng)該盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)模架已設(shè)計(jì)好的尺寸，這樣有利于保證質(zhì)量和減少設(shè)計(jì)周期，導(dǎo)柱、導(dǎo)套到模具側(cè)壁必須要有足夠的距離，必須滿足模具的強(qiáng)度要求，防止因模板變形而引起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)失效。
（2）現(xiàn)在根據(jù)模具的型號(hào)，一套模具正常需要二到四根導(dǎo)柱。由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。
（3）導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在分型面處應(yīng)有承屑槽
（4）導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行
（5）合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進(jìn)入模腔，損壞成型零件。
2.導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（1）有單節(jié)與臺(tái)階式之分
（2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面6…8mm
（3）導(dǎo)柱頭部應(yīng)有倒圓角處理
（4）固定方式凸臺(tái)形式固定在模板上
（5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套需要熱處理來增加硬度、剛度、耐磨性。
3.導(dǎo)套和導(dǎo)套孔
（1）無導(dǎo)套的導(dǎo)套孔，直接開在模板上?，F(xiàn)在常規(guī)設(shè)計(jì)師導(dǎo)套孔直接開在定模板上、然后在鑲嵌一個(gè)有托導(dǎo)套上去。
（2）導(dǎo)套有有托式、臺(tái)階式、凸臺(tái)式，在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角r。
一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動(dòng)模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對(duì)合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用.
4.4成型澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)按照澆口形式可以分為大水口澆注系統(tǒng)和細(xì)水口澆注系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。
澆注系統(tǒng)組成：
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。
1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔 7－冷料穴
4.4.1主流道設(shè)計(jì)
所選用XS-ZY 500/200型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前段孔徑d0=3mm
噴嘴圓弧半徑R0=12mm
為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小段直徑d應(yīng)稍大于噴嘴直徑。
d=d0+（0.5~1）=3.5mm
主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角@通常為2~4°，主流道角度過大時(shí)，容易卷入空氣而產(chǎn)品氣泡，主流道角度過小時(shí)，會(huì)使充填過程的壓力損耗率增大，所以本次設(shè)計(jì)的主流道傾斜角度為1°，主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。這里取主流道球面半徑R16mm，經(jīng)測(cè)量主流道長(zhǎng)度L取95mm。
4.4.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能短，折彎少，盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取Ra為1.6 m，本設(shè)計(jì)選擇矩形截面的分流道，d=5mm，采用流道布局如圖所示：
圖4-2流道布局
4.4.3澆口的設(shè)計(jì)
側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般開設(shè)在分型面上，一般塑料熔體從外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形。側(cè)澆口的寬度和深度尺寸作如下取值：寬度b=3 mm 深度t=1 mm
4.4.4冷料穴的設(shè)計(jì)
主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。
冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為5mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的倒扣形式有多種，這里采用Z倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時(shí)倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。如圖：
圖4-3推桿推出制件
4.5成型零部件的設(shè)計(jì)
模具閉合時(shí)用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。
成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的沖擊和摩擦作用，長(zhǎng)期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。
4.6成型零部件結(jié)構(gòu)
成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。
型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔及型芯，如圖所示。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。
針對(duì)型芯和型腔的工藝分析如下：
相同點(diǎn)：
型芯和型腔均需要加工成型區(qū)域，流道，澆口為位置，冷卻水路，固定用的螺絲孔。
不同點(diǎn)：
型芯需要加工頂針孔，勾料針孔，型腔則需要加工澆口襯套孔
圖4-4 型腔 圖4-5型芯
4.7成型零部件工作尺寸的計(jì)算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。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(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)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(huì)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，ABS收縮率為0.4-0.6%。
故平均收縮率為 S=(0.04+0.06)/2=0.05
1 型腔相關(guān)尺寸的計(jì)算
(1)（型腔寬度）26-0.320 LM1=[(1+S)LS1-0.75*△]0=26.46800.22
式子中S為平均收縮率為0.05，LS1為塑件最大尺寸，查表得△為0.5， =1/3△
(2)（型腔長(zhǎng)度）38-0.440 LM1=[(1+S)LS1-0.75*△]0=38.68400.2
式子中S為平均收縮率為0.05，LS1為塑件最大尺寸，查表得△為0.44 =1/3△
(3)（型腔高度）13-0.040 LM1=[(1+S)LS1-0.75*△]0=13.23400.067
式子中S為平均收縮率為0.05，LS1為塑件最大尺寸，查表得△為0.24 =1/3△
2 型芯相關(guān)尺寸的計(jì)算
（1）（型芯寬度）26-0.320 LM1=[(1+S)LS1-0.75*△]0=26.468.1170
式子中S為平均收縮率為0.05，LS1為塑件最大尺寸，查表得△為0.5， =1/3△
（2）（型芯長(zhǎng)度）38-0.440 LM1=[(1+S)LS1-0.75*△]0=38.68400.2
式子中S為平均收縮率為0.05，LS1為塑件最大尺寸，查表得△為0.44 =1/3△
（3）（型芯高度）13-0.040 LM1=[(1+S)LS1-0.75*△]0=13.23400.067
式子中S為平均收縮率為0.05，LS1為塑件最大尺寸，查表得△為0.24 ， =1/3△
4.8模具強(qiáng)度與剛度校核
普通意義上的模具強(qiáng)度包括模具的強(qiáng)度、剛度。模具的各種成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件均有強(qiáng)度、剛度的要求，足夠的強(qiáng)度才可以保證模具能正常工作。
由于模具形式較多，計(jì)算也不盡相同且較復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核相結(jié)合的方法，通過強(qiáng)度校核來調(diào)整設(shè)計(jì)，保證模具能正常工作。
模具強(qiáng)度計(jì)算較為復(fù)雜，一般采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法,計(jì)算時(shí)采取保守的做法，原則是：選取最不利的受力結(jié)構(gòu)形式，選用較大的安全系數(shù)，然后再優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，充分提高模具強(qiáng)度。為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強(qiáng)度，也要校核模具局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
整體性強(qiáng)度主要針對(duì)型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個(gè)方面，實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整。校核時(shí)應(yīng)從強(qiáng)度與彎曲兩個(gè)方面分別計(jì)算，選取較大的尺寸。
4.9脫模及推出機(jī)構(gòu)
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時(shí)要克服大氣壓力 。
③機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計(jì)算脫模力時(shí)，一般計(jì)算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 產(chǎn)品的自身壁厚，型芯長(zhǎng)度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān)，各項(xiàng)值越大，則脫模力越大。
b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d． 排除其他客觀因素的影響，原則上是塑料產(chǎn)品的脫模斜度越大，產(chǎn)品越容易出模。
4.10推出機(jī)構(gòu)
塑件從模具上取下以前有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推桿，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。
脫模機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推桿推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等。
推出、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
（1）防止產(chǎn)品在脫模是產(chǎn)品變形（在剛脫?？梢杂幸欢ǖ淖冃瘟浚瑵M足一定條件的冷卻時(shí)間后恢復(fù)，不能形成永久變形）；
（2）推力根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、大小要合理安排；
（3）推桿頂出力必須小于塑件所能承受的頂出力，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂；
（4）推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠，在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形；
（5）推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；
考慮到塑件的特征等要求不高，決定選用簡(jiǎn)單的推桿機(jī)構(gòu)、使用最廣泛的推桿頂出機(jī)構(gòu)。推桿將塑件從動(dòng)模的型芯推出脫模，由于設(shè)置推桿的設(shè)計(jì)推桿截面為圓形，這樣制造和加工、維修、替換簡(jiǎn)單。
該塑件采用了推桿，其分布情況如圖所示，這些推桿的作用，使制品受推出力從而脫模。采用臺(tái)肩形式的圓形截面推桿，設(shè)計(jì)時(shí)推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑。推桿端平面不應(yīng)有軸向竄動(dòng)。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。
圖4-6推出機(jī)構(gòu)
圖4-7 推出機(jī)構(gòu)
5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對(duì)于任一個(gè)塑料制品，模具溫度波動(dòng)過大都是不利的。過高的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長(zhǎng)冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對(duì)模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對(duì)于要求較低模溫（一般小于）的塑料，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
5.1冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
a．冷卻水孔的數(shù)量越多，對(duì)塑件冷卻也就越均勻。
b．冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔的形狀一致。
c．塑件局部壁厚處，應(yīng)加設(shè)冷卻裝置。當(dāng)設(shè)計(jì)冷卻孔直徑為D時(shí)，它的孔距最好為5D，孔與型腔的距離為3D。
d．當(dāng)大型塑件或薄壁零件成型時(shí)，料流較長(zhǎng)，而料溫越流越低，可以適當(dāng)?shù)馗淖兝鋮s水道的排列密度。
e．冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低強(qiáng)度。
f．冷卻水道不應(yīng)穿過接縫部分，以防漏水。
g．冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部分。
h．澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴，是模具上最熱的部分，應(yīng)加強(qiáng)冷卻，有時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)料嘴單獨(dú)冷卻。
i．進(jìn)出水水嘴接頭，應(yīng)設(shè)在不影響操作的方向，盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常在注塑機(jī)操作的對(duì)面。
j．如果型芯太長(zhǎng)，冷卻水道無法開設(shè)，則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料，在型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻。
5.2冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置
冷卻水道的位置取決于制品的形狀和定、動(dòng)模板的厚度，必須將冷卻水路設(shè)計(jì)在產(chǎn)品膠位較大的地方，即型芯和型腔熱量較大、較多區(qū)域,冷卻水道最好采用環(huán)繞式的冷卻水路，可以均勻的冷卻塑件，保證冷卻水路的均勻分布。不少小型模具的型腔時(shí)直接在模板上加工而成的（也可以采用拼鑲結(jié)構(gòu)，但是由于模具尺寸較小，所以型腔與型芯的鑲件尺寸更?。?
本設(shè)計(jì)中型芯型腔各一組冷卻水回路, 此方式冷卻快速, 塑件冷卻均勻, 確保尺寸變形一致。冷卻水路排布如圖所示：
圖5-1模具冷卻水路圖
5.3冷卻水道的計(jì)算
冷卻計(jì)算：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具應(yīng)除去的總熱量Q，可以用參考文獻(xiàn)中的公式計(jì)算：
Q=W1 × a （5-1)
式中 W1—單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料的重量g
a—克塑料的熱容量(J/g)
Q≈5493．54J
則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計(jì)算：
(5-2)
式中 W—通過模具冷卻水的重量(g/h)
T3—出水溫度℃
T4—入水溫度℃
K—熱傳導(dǎo)系數(shù)；
經(jīng)計(jì)算 W≈367．787 g/h
由下式可以計(jì)算出冷卻水道的直徑：
(5-3)
式中 —冷卻液容重kg/cm3 =0．001 kg/cm3，
L —冷卻水道長(zhǎng)度cm L=17．4cm
d—冷卻水道直徑cm
經(jīng)計(jì)算d≈7．438 cm，取8mm
5.4排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣等。
由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜。
6 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
6.1模具長(zhǎng)寬尺寸
模具長(zhǎng)寬尺度必須小于注塑機(jī)拉桿間距,本設(shè)計(jì)選用機(jī)臺(tái)拉桿間距為365×365,模具長(zhǎng)寬為300x350，經(jīng)核算機(jī)臺(tái)選用合適。
6.2模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為310mm 240
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