PS游戲機蓋塑料注塑模具設計（后蓋注射模含三維Proe及CAD圖紙）

PS游戲機蓋塑料注塑模具設計（后蓋注射模含三維Proe及CAD圖紙）,PS,游戲機,塑料,注塑,模具設計,注射,三維,Proe,CAD,圖紙 游戲蓋塑料注射模具的設計 摘 要 本設計主要是針對游戲機蓋塑料注塑模具的一整套設計?；趯λ芗卣鳌⒊尚凸に嚨榷喾矫娴目紤]，決定采用一模兩腔單分型面的注塑模具，然后根據(jù)單次注射量和計算出來的型腔壓力等參數(shù)選擇注塑機，并對注塑機的各個參數(shù)進行校核。進而確定了模具的整體結構，并對模具的澆注系統(tǒng)、成型零件、側向抽芯機構、推出和復位機構等作了認真地設計和計算。最終設計出的注塑模能夠滿足游戲機蓋成型的要求。 關鍵詞 ：注塑模具；側抽芯機構；推出和復位機構 The Console Cover Plastic Injection Mold Design Abstract The thesis discussed the Console cover of the fax machine panel , which is based on plastic mold feature, molding and some others consideration, so i decide to use one module and two cavities, and based on the monut of the injectionand across the calculation to choose the press of the cavity of the Injection molding machine, and adjust the parameters of the Injection molding machine.in this way we could affirmation the whole structure of the mold, and make a earnest design and calculate of the perfuse system, shaping, side core pu.lling, push and pull structure,at the last ,the decide could considered the requirements of the Console cover. Key Words：Injection mould; The side core-pulling mechanism; Launch and reset institutions Ⅱ 目 錄 1 緒論 1 1.1選題的背景和意義 1 1.2塑料模具的功能 2 1.3我國塑料模具的發(fā)展 2 1.4塑料模具發(fā)展趨勢 2 2 零件分析 4 2.1零件的工藝分析 4 2.2 零件的材料及材料的特性 5 2.2.1零件的材料 5 2.2.2苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的成型工藝特性與性能 5 2.2.3苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工藝參數(shù) 6 2.2.4塑件收縮率與模具尺寸的關系 6 2.3 估算零件體積及質量 7 2.4注射性能分析 7 2.4.1注射成型工藝的可行性分析 7 2.4.2尺寸精度 8 2.4.3表面粗糙度 8 2.4.4脫模斜度 8 2.4.5圓角 8 2.4.6壁厚 8 2.5分型面的選擇 9 2.6擬定模具的結構形式 10 2.6.1型腔數(shù)量的確定 10 2.6.2型腔排列形式的確定 10 3 注射機的選擇 11 3.1注射機的類型 11 3.2注射機的參數(shù) 11 3.2.1注射量的計算 12 3.2.2鎖模力的計算 12 3.3注射機的校核 13 Ⅲ 3.3.1最大注射量的校核 13 3.3.2鎖模力的校核 13 3.3.3注射壓力的校核 14 3.3.4模具外形尺寸和安裝尺寸的校核 14 3.3.5模具厚度的校核 15 3.3.6開模行程的校核 15 4 注射機結構的設計 16 4.1澆注系統(tǒng)設計 16 4.1.1主流道的作用 16 4.1.2主流道的設計要點 16 4.1.3分流道的設計 17 4.1.4冷料穴的設計 18 4.1.5澆口的作用 18 4.1.6澆口的尺寸選擇 19 4.2 推出機構設計 19 4.2.2 推桿復位裝置 21 4.3 抽芯機構的設計 21 4.3.1抽芯機構的選擇 21 4.3.2抽芯距的計算 22 4.3.3斜導柱抽芯的設計 22 4.3.4滑塊的設計 22 5 模具的有關計算 23 6 模架的選擇 27 7 模具的加工 28 8 結論 30 參考文獻 31 致謝 32 畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 33 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 34 Ⅳ 1 緒論 1.1選題的背景和意義 模具是基礎工業(yè)的生產技術和設備，發(fā)展和振興我國的模具行業(yè)，日益受到人們的關注和重視。模具工業(yè)的一個組成部分是屬于高新技術產業(yè)，重要組成部分是裝備工業(yè)。在每一個國家的模具被稱為“工業(yè)（百業(yè)）之母”，“重點行業(yè)”，“不可估量的電力行業(yè)”，“產業(yè)發(fā)展”的全部秘密，“效益放大器”和一系列的聲譽。模具行業(yè)的現(xiàn)狀是很重要的，而且在國民經濟工業(yè)機械，石化，汽車，電子，建筑的五大支柱，需要相應的模具行業(yè)。在資源節(jié)約的當今時代，塑料工業(yè)的強大也要求注塑模具的發(fā)展緊隨其后，所以相關研究也逐步深入并實現(xiàn)實踐。注塑模具的研究包含著產品材料、模具設計、模具制造，國內外研究學者投入的心血都轉化成海量的文獻，對注塑模具的發(fā)展有著承前啟后的作用。 中國已成為承接工業(yè)發(fā)達國家模具業(yè)轉移的良好目的地，隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國壓鑄模具已與世界有著千絲萬縷的聯(lián)系。據(jù)相關專業(yè)人士分析，接下來的十年，中國的模具行業(yè)技術發(fā)展的主要方向如下： 模具結構越來越大、復雜、精密、預期壽命增加。由于成形部件（形）越來越大，高效率的生產要求的一模多腔的模具（如塑料模具已達到幾百模腔），使模具越來越大，隨著元件的小型化和開發(fā)的模具結構（例如進模工作位數(shù)的增加，提高精度）的步驟，精密模具增加了從5微米到2?3微米，在將來需要一些模具的精度容差為1μm或更小，這將促進超精密加工的發(fā)展。 模具技術CAD/CAE/CAM在模具設計制造中的廣泛應用。模具制造是一個延續(xù)的設計，模具設計與制造一體化的實施，可以優(yōu)化了設計要求。實踐證明，模具CAD/ CAM / CAE技術是當代最合理的模具生產方法，無論是造型，為客戶提供數(shù)控加工的NC程序，同時也為不同類型的模具，與相應的基本理論，通過數(shù)值模擬方法預測實現(xiàn)成型的過程中提高模具結構（形狀）的目的。從CAD/ CAE / CAM一體化的角度來看，綜合，立體化，智能化和網絡化的發(fā)展趨勢，其中心思想是讓用戶在一個統(tǒng)一的環(huán)境中，實現(xiàn)CAD / CAE / CAM的合作，以充分發(fā)揮各單位的優(yōu)勢和效益。因此，我們應該大力開展MSC，ANSYS，Moldflow公司，DYNAFORM等輔助設計和制造軟件，推廣和應 1 1.2塑料模具的功能 模具是利用其特定形狀去成型具有一定型狀和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們日常生活所用的制品和各種機械零件，在成型中多數(shù)是通過模具來制成品。 1.3我國塑料模具的發(fā)展 我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Imolde軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。 1.4塑料模具發(fā)展趨勢 有業(yè)內專家認為，隨著我國塑料模具行業(yè)日趨大型化，精度也將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5μｍ，現(xiàn)在已達2－3μｍ。不久，1μｍ精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些塑料模具的加工精度公差就要求在1μｍ以下，這就要求發(fā)展超精度加工。 專家認為，我國的塑料模具行業(yè)要進一步發(fā)展多功能復合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務。多色和多材質塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種塑料模具縮短了產品的生產周期，今后將在不同領域得到發(fā)展和應用。 經過近幾年的發(fā)展，在塑料模具發(fā)展開發(fā)、結構的調整以及企業(yè)管理等方面中國塑料模具工業(yè)已顯示出以下新的發(fā)展趨勢。在模具的質量、交貨周期、價格、服務四要素中，越來越多的用戶將交貨周期放在首位。 大力增強主動開發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進行塑膠模具設計。目前，青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個概念，我還你一個產品”的一站式服務模式以及太倉求精模塑公司等企業(yè)主動開發(fā)的辦法已被越來越多的企業(yè)所接受。 隨著模具企業(yè)的設計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉變?yōu)橹饕揽考夹g。這一趨勢不但使得模具的標準化程度不斷提高，而且使得模具精度越來越高，生產周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進了整個模具工業(yè)水平的提高，同時也要加強塑膠模具工業(yè)生產發(fā)展。模具企業(yè)及其模具生產正在向信化方向迅速發(fā)展。在信息社會中，作為一個高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應用已遠遠不夠。 2 CAD/CAM的應用已遠遠不夠。目前許多企業(yè)已經采用了CAE、PDM、CAPP、RE、CIMS、ERP等技術及其他許多先進制造技術和虛擬網絡技術?？傊?，中國塑料模具具有光輝燦爛的前景。只有那些能夠把握機遇、開拓市場、不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的塑膠模具企業(yè)和能夠生產高技術含量模具的企業(yè)，才能在競爭激烈的市場中占有一席之地。 3 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 0 2 零件分析 2.1零件的工藝分析 名稱：游戲機蓋。 精度：零件的精度等級為4級，表面粗糙度為Ra1.6um。 零件尺寸：零件的尺寸、偏差見零件圖。 材料：根據(jù)零件的功能材料選為苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）。 成型方法：根據(jù)塑件的材料，成型條件，再結合塑料制件的形狀，選用注射成型法。 塑件產品圖見圖2.1和圖2.2。 圖2.1零件CAD圖 圖2.2零件三維圖 2.2 零件的材料及材料的特性 2.2.1零件的材料 此零件的材料選為苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）。ABS樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。 2.2.2苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的成型工藝特性與性能 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結晶材料。 三個單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。吸濕性強，成型前需充分干燥，要求含水量不小于0.3%，對于表面光澤要求叫高的制品，需要長時間預熱干燥；流動性一般，溢料間隙約0.4mm（流動性比PS和AS差，但比PC、RPVC好）；成型難度較聚苯乙烯大，宜采用較高的料溫和模溫（對耐熱，高抗沖擊型和中抗擊型品種，應在允許范圍內，將其料溫去取最大值），料溫對制品物性影響較大，若料溫過高，很容易使熔體分解（分解溫度約250°C）。若制品精度要求高，模溫宜取50°C～60°C，若制品表面要求具有光澤或對于耐熱型品種，模溫宜取600°C～80°C；注射壓力應比成型聚苯乙烯時高，采用柱塞式注射機時，料溫可取180°C～330°C、注射壓力取100Mpa～140Mpa，采用螺桿式注射機，料溫可取160°C～220°C，注射壓力可取70Mpa～100Mpa。 設計模具時需注意：澆注系統(tǒng)的流動阻力應可能小，澆口形式及其位置應合理并能防止產生熔接痕，另外脫模斜度宜取2°以上，頂出力不宜過大，否則，成型時或成型后對制品進行機械加工時，制品表面容易“發(fā)白”變渾，對于有發(fā)白現(xiàn)象的制品，需要在熱水中加熱，以消除發(fā)白現(xiàn)象[4]。 5 2.2.3苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工藝參數(shù) 表2.1工藝參數(shù) 名稱 單位 數(shù)值 密度 (g/cm3) 1.04~1.06 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 收縮率 % 0.4~0.8 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 擊穿電壓 Kv.mm-1 15 介電常數(shù) 60Hz 3.7 2.2.4塑件收縮率與模具尺寸的關系 注塑件脫模后的尺寸要比模具零件的相應尺寸小。這是由于注塑成型過程中熔融塑料產生收縮造成的。成型塑件的收縮率是一個與多種因素有關的量。通常，塑料的收縮率是有生產廠家按照某一實驗標準給定的成型工藝，經過實驗后給出一個取值范圍。實際過程中的成型工藝不可能完全與實驗條件相同，因此，對具體的塑件，要根據(jù)其成型工藝選擇收縮率范圍內適當?shù)闹?，一般是取塑件收縮率的平均值。 塑料的收縮率是指塑料制件在成型溫度下尺寸與從模具中取出冷卻至室溫后尺寸之差的百分比。它反映的是塑料制件從模具中取出冷卻后尺寸縮減的程度。影響塑料收縮率的因素有：塑料品種、成型條件、模具結構等。不同的高分子材料的收縮率各不相同。其次塑料的收縮率還與塑件的形狀、內部結構的復雜程度、是否有嵌件等有很大的關系。在選擇塑件收縮率值時要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按給定收縮率范圍的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按給定收縮綠范圍的下限取值。 前人已經為我們總結了常用的塑料常用收縮率，對于生產性的塑件，實際已經證明，這些數(shù)據(jù)已經能夠應付實際的生產要求了。即使對于精密塑件也給予了 6 其它方面的補償。故而，對于實際的生產只要按照經驗數(shù)據(jù)就可以滿足生產要求了。表2.2給出常見塑料的收縮率，以備查詢： 表 2.2 常用塑料的收縮率 塑料 名稱 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚碳酸脂 尼龍 ABS 聚甲醛 縮寫 PE PP PVC PS PS N6 ABS POM 計算收縮率 1.5-3.6 1.0-2.5 0.6-1.5 0.6-0.8 0.5-0.8 0.8-2.5 0.4-0.8 1.2-3.0 2.3 估算零件體積及質量 經計算，塑件的體積V=22.47，根據(jù)設計手冊可查得ABS的密度為1.05g/，故塑件的質量為W=22.47x1.05=23.59。 2.4注射性能分析 2.4.1注射成型工藝的可行性分析 注射成型工藝，是指有一定形狀的模型，通過壓力將融溶狀態(tài)的膠體注入摸腔而成型，將固態(tài)的塑膠按照一定的熔點融化，通過注射機器的壓力，用一定的速度注入模具內，模具通過水道冷卻將塑膠固化而得到與設計模腔一樣的產品。主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于熱固性塑料的成型。本塑件形狀復雜，，通過注射機器的壓力。 壁厚較為均勻，尺寸精度要求較高，表面質量和尺寸穩(wěn)定性的要求一般，因此對模具和設備的要求也較高。而注射成型方法有如下幾個優(yōu)點： a. 形狀：幾乎沒有復雜性限制，容許模具內有不同塑料的成型型腔。 b. 質量：塑件可小到不足1 克，大到幾十千克，沒有限制。 c. 材料：在一定溫度范圍內具有適宜流動性的熱塑性塑料。 d. 精度：可注射高精度的塑件，有較好表面質量和尺寸穩(wěn)定性。 e. 生產率：中等,可增加每模的型腔數(shù)來提高生產率。 由以上塑件的特點和注射成型工藝的優(yōu)點，分析可知：該塑件適合于采用注射成型方法。 初定制品成型工藝參數(shù)如表2.3所示。 表2.3制品成型工藝參數(shù)初步確定 7 特性 內容 特性 內容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50 噴嘴溫度(℃) 180~190 后段溫度(℃) 150~210 中段溫度(℃) 170~230 前段溫度(℃) 190~250 注射壓力MPa 90 保壓力MPa 60 注射時間s 1.5 保壓時間 s 5 冷卻時間s 20 其他時間s 3 成型周期s 30 成型收縮(%) 0.6 干燥溫度(℃) 60~80 干燥時間(℃) 1~3 8 2.4.2尺寸精度 從零件圖上分析，該零件的形狀比較復雜,兩端是游戲機的手柄，有條弧行的彎槽，中間是長方的殼體電池安裝盒，電池安裝盒的下面是幾個圓柱孔，主要作用是使喇叭發(fā)出聲音，底面是安裝螺絲的圓孔，該零件的主要尺寸精度為MT5級。 2.4.3表面粗糙度 該零件的表面除表面粗糙度為Ra1.6um，要求不得有毛刺，沒有其他特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。 2.4.4脫模斜度 該塑件采用的塑料是ABS，而ABS 的成型收縮率較?。?.4%~0.8%），但是本塑件形狀較薄，且分型面塑件本身具有斜度，因此的脫模斜度不應過大。再由零件設計圖紙要求可知斜度可以為3度。 2.4.5圓角 從塑件可知，該塑件內外表面的轉折處加強筋的根部等處都設計了圓角。其采用圓角不僅降低了應力集中系數(shù)，提高了抗沖擊、抗疲勞能力，而且改善了塑料熔體的流動充模性能，減少了流動阻力。降低了局部的殘余應力，防止開裂和翹曲，也使塑料件外形流暢美觀。而且成型模具型腔也有了對應的圓角，提高了成型零件的強度。 2.4.6壁厚 壁厚的大小取決於產品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設計應以4mm為限。從經濟角度來看，過厚的產品不但增加物料成本，延長生產周期冷卻時間，增加生產成本。從產品設計角度來看，過厚的產品增加引致產生空穴氣孔的可能性，大大削弱產品的剛性及強度。熱塑性塑料的壁厚應該控制在1mm—4mm之間。太厚，以產生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。 該塑件壁厚均勻，在1mm—4mm的推薦用2mm。易于成型。 2.5分型面的選擇 分型面是指分開模具能取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一般的，分型面有平直分型面、傾斜分型面、階梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面和立體分型面等幾種形式。 分型面的方向盡量采用與注射機開模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機開模方向平行的方向。合理地選擇分型面對于塑件質量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設計時應根據(jù)塑件的結構、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是使塑件能完好的成形的先決條件。 分型面的方向盡量采用與注射機開模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機開模方向平行的方向。選擇分型面的位置是應當注意[5]： (1) 應選擇在離別最大的輪廓形狀塑料部件。 (2) 以便順利的塑料模具，模制塑料部件，盡可能保持在可動模具側。 (3) 開模時，盡量使塑件留在動模一邊，一般在動模邊設脫模機構較為方便。 (4) 塑料件的外觀符合質量要求。 (5) 便于模具制造。 (6) 有助于防止溢出。 (7) 排出氣體的有益效果。 (8) 簡化開模過程。 該塑件分型面A-A，如圖2.3所示 圖2.3分型面 9 2.6擬定模具的結構形式 2.6.1型腔數(shù)量的確定 該塑件精度要求不高，又是大批量生產，因此，考慮到模具制造費用和設備運轉費用以及塑件的外形結構不是太復雜性，初步定為一模兩腔的模具形式。 2.6.2型腔排列形式的確定 本塑件在注射時采用一模兩腔，考慮到模具成型零件和出模方式的設計，模具的型腔排列方如圖2.4所示。 圖2.4型腔的排樣 10 3 注射機的選擇 3.1注射機的類型 按塑化方式(即塑化用的零部件及原理)不同,注射機可分為柱塞式和螺桿式兩大類注射機。 (1) 螺桿式注射劑：先是動模部分和定模部分合模，接著注射油缸活塞推動螺桿按要求的注射壓力和注射速度將已塑化好的塑料經噴嘴及模具的澆注系統(tǒng)射入型腔，當塑科充滿型腔后，螺桿繼續(xù)對塑料保持一定的壓力，促使塑料補充塑件冷卻收縮所需之料，同時阻止塑料倒流，經一定時問的保壓后，注射油缸活塞壓力消失，螺桿開始轉動。這時，由料斗落入科簡的塑料在料簡中塑化。當模具型腔內的塑件冷卻定型后，摸具打開，在模具推出機構的作用下，塑件由模具型芯中脫出。 (2) 柱塞式注射劑：由注射機的合模機構帶動模具的動模部分與定模部分合模，然后注射機的柱塞將塑料推進到加料筒中，使其熔融成粘流態(tài)。在高壓下，高速地通過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入型腔。充滿型腔的熔體在型腔中保壓冷卻定型。然后，柱塞復位，料斗中的塑料又落入料筒。合模機構帶動動模部分把模具打開，由推件板把塑件由型芯上推下。 3.2注射機的參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。注射機的選用包括兩方面的內容：一是確定注射機的型號，使塑料、塑件、注射模及注射工藝等所要求的注射機的規(guī)格參數(shù)在所選注射機的規(guī)格參數(shù)所調的范圍 (1) 公稱注塑量：指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。 (2) 注射壓力：為了克服熔料流經噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。 (3) 注射速率：為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度，能夠滿足注射要求。 11 常用的注射速率如表3.1所示。 表3.1注射量與注射時間的關系 名稱 數(shù)值 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/s 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 (4) 塑化能力：單位時間內所能塑化的物料量。塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。 (5) 鎖模力：注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。 (6) 合模裝置的基本尺寸：包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。 (7) 開合模速度：為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停。 (8) 空循環(huán)時間：在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間[6]。 3.2.1注射量的計算 12 流道凝料V=0.5V塑 (流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊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=59.28×1.5=88.92 cm； 實際注射質量為M=1.5M=64.35×1.5=96.525g； 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 (3.1) V= V/0.8 =88.92÷0.8 =100 cm 3.2.2鎖模力的計算 T ≧F·q/1000 (3.2) =117×300/1000 =53.1t T為注射機的鎖模力（t）； q為型腔壓力，取q=300kg/cm2 (由材料決定查表得) ； 根據(jù)以上因素及計算結果,考慮塑件的外形尺寸、注射時所需壓力和一般工廠的現(xiàn)有設備等情況，本模具初步估計采用一模兩腔的模具結構，螺桿式注射機額定注射量最小的型號為XS-ZY-125 額定注射量：125mm 最大成型面積：320cm 柱塞直徑：42mm 注射壓力：120Mpa 模板尺寸：428×450（mm×mm） 柱桿空間：260×290(mm×mm) 鎖模力：900KN 噴嘴圓弧半徑：12mm 噴嘴孔徑：4mm 最大開模行程：450mm（可調整型） 模具最大厚度：300mm 模具最少厚度：200mm 3.3注射機的校核 3.3.1最大注射量的校核 注射機的最大注射量指注射機一次注射塑料的最大容積。選擇注射機時，必須保證塑件連同凝料、飛邊在內的質量或體積吧大于注射機的最大注射量，否則，就會使塑件成型吧完整或內部組織疏松，塑件強度降低。 (3.3) ， 所以滿足的注射條件 3.3.2鎖模力的校核 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模力。 型腔壓力Pc可按下式粗略計算： 13 Pc=kP（MPa）； 式中： Pc為型腔壓力，MPa； P為注射壓力，MPa； K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內選取。 所以 ， Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機的額定鎖模力。 T>KPcA ； 式中：T為注塑機的額定鎖模力，KN； A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2； 圖4.1 KpcA=1.2×45×11907.34=642.978KN 所以T=900KN >KPcA成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。 3.3.3注射壓力的校核 注射壓力校核的目的是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要，注射機的的最大壓力應大于或等于塑件成型時所需的注射壓力，即 (3.4) 因注射機的最大注射壓力塑件的成型壓力，滿足要求。 3.3.4模具外形尺寸和安裝尺寸的校核 成型腔數(shù)的確定： 以機床的注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%bb計算： 14 (3.5) = 4.007 式中： N----型腔數(shù)； S----注射機的注射量（g）； W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）； W件----塑件重量（g）； 因為，N=4.007>2； 所以，此模具型腔為一模2腔結構合理。 3.3.5模具厚度的校核 模具總厚度要位于注射機可安裝的最大厚度和最小厚度之間。選擇注塑機型號為SZY-300滿足要求，上面參數(shù)都滿足不需要再校核。模具高度，合格。 3.3.6開模行程的校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。 S≧H+H+（5~10）mm （3.6） 300≧13+60+10 300≧83 S——注塑機移模行程300 mm； H——推出距離13mm； H——流道凝料與塑件高度60mm。 15 4 注射機結構的設計 4.1澆注系統(tǒng)設計 注射模澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到模腔之間的進料通道。它的作用是平滑引進熔體進入型腔，在填充的壓力傳送到各個部位的空腔，以獲得尺寸穩(wěn)定性，外觀清晰，流暢和茂密的塑件表面。因此，澆注系統(tǒng)的設計有直接關系的效率和注塑成型的塑料部件的質量。澆注系統(tǒng)可分為熱澆道系統(tǒng)與一般澆注系統(tǒng)的兩種類型的。 一般澆注系統(tǒng)組件：注塑模具澆注系統(tǒng)的澆口，澆口和冷料穴四個部分 澆注系統(tǒng)設計的基本原則 (1) 必須了解塑料的工藝特點。 (2) 排氣良好。 (3) 防止核心和塑性變形。 (4) 降低熔體流動性和塑料的消費。 (5) 簡單的敷料和保正外觀品質的塑料部件。 (6) 需要熱和壓力損失最小。 4.1.1主流道的作用 主流道（也叫進料口），它是連接注射機料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進入模具型腔時最先經過的地方。主流道的大小和塑料進入型腔的速度及充模時間長短有著密切關系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時間增長，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質量，同時也易造成進料時形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動過程中的冷卻面積相應增加，熱量損失增大，粘度提高，流動性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成形困難。 4.1.2主流道的設計要點 a. 為便于凝料從主流道中拔出主流道設計成圓錐形。 b. 主流道與分流道結合處采用圓角過度(其半徑R為1～3mm)。 c. 在保證塑件成型良好的前提下，主流道的長度L應盡量短（L不超過60mm） 16 d. 設置主流道襯套。根據(jù)以上原則得主流道尺寸主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段，有錐度的流動通道。根據(jù)設計手冊查注射機噴嘴的尺寸。噴嘴孔徑為d=3mm,噴嘴前端球面半徑R=12mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴SR=SR1+（1～2）mm和d=d1+(0.5～1)mm，取主流道球面半徑SR=13mm；小端直徑d=3.5mm。經過計算大端直徑6.25mm。 如圖4.1所示。 圖4.1主流道 4.1.3分流道的設計 對分流道的要求包括：塑料熔體在流動中熱量和壓力損失最小，同時使流道中的塑料最少，即從流動性、傳熱性等因素考慮，分流道的比表面積（分流道表面積與體積之比）應盡可能小，塑料熔體能在相同的溫度、壓力條件下，從各個澆口同時進入并充滿型腔。 分流道截面形狀及尺寸： 分流道的形狀尺寸取決于塑件的體積、壁厚、形狀，以及所加工塑料的種類，注射速率分流道長度等。 優(yōu)點：比表面積最小，因此阻力小，壓力損失小，冷卻速度最慢，流道中心冷凝慢有利于保壓，廢料少。 缺點：同時在兩半模上加工圓形凹槽，難度大，費用高。 圓形截面分流道的直徑d一般在2~12mm內變動。實驗證明，對多數(shù)塑料來說，分流道直徑在6mm以時，直徑對熔體流動性影響較大，但直徑在8mm以上時，即使再增大直徑，對熔體流動性影響不大。分流道長度一般在8~30mm之間一般 17 圖4.2圓形截面 ；塑件最大壁厚 ABS分流道的直徑推薦值2——10mm。v 本次設計為了快速填充，所以采用分流道直徑采用6mm 。 4.1.4冷料穴的設計 如圖所示，采用Z形頭拉料桿，該拉料桿固定在動模固定板上，開模時利用凝料對球頭的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中脫出。 圖4.3冷料穴及澆口設計 4.1.5澆口的作用 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。澆口是注塑模澆注系統(tǒng)的最后部分，也是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，主要作用如下： a. 由于澆口處截面最小，因此流速也最快，可使熔料以最快的速度進入并充滿型腔。 b. 當型腔被熔料充滿后，隨著溫度的下降，澆口處熔料能迅速冷卻固化， 將型腔封閉，可防止型腔內未冷卻的熔料回流出來。 c. 由于澆口截面狹窄，所以澆口處塑料強度很低，很易斷裂，便于制品脫模。 d. 澆口的長度和截面尺寸可以在試模時適當調整，由此來調整澆口處熔料的凝固時間，以及熔料充模時的流動性能[14]。 18 4.1.6澆口的尺寸選擇 根據(jù)以上原則和零件的實際情況，決定選用側澆口形式，這種澆口適用于成型殼、盒、罩和容器等制品，是應用廣泛的澆口形式。 a. 側澆口深度和寬度經驗計算。 經驗公式為: h=nt=1.5mm （4.1） 式中: h——側澆口深度(mm)； w——澆口寬度(mm)； A——塑件外表面積(約為)； t——塑件厚度(平均厚度約為2mm)； n——塑料系數(shù)，查表得n=0.6。 b. 側澆口的經驗計算。 同于側澆口的種類很多，現(xiàn)查常用經驗數(shù)據(jù)表可得側澆口尺寸: 深度:h=1.5mm；寬度:w=1.0mm；長度:l=1.0mm。 其尺寸實際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。 4.2 推出機構設計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出，模具中這種脫出機構稱為脫模機構（或推出機構、頂出機構）。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內取出。 (1) 推出機構應盡量設在動模一側以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作。 (2) 保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好。 (3) 結構簡單可靠:機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度； 用推件板推出機構中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 本模具采用推桿推出機構。 (1) 推桿的形式 采用等圓截面推桿，其尾部采用軸肩形式，推桿材料為T8A，頭部要淬火，硬度應達到40HRC以上，滑動配合部分表面粗糙度達到Ra0.63～1.25,頂桿的位置高在阻力大的地方。 19 (2) 推桿的固定及配合 推桿與推桿孔部為滑動配合，一般選H7/f6，其配間隙兼有排氣作用，但不應大于所用塑料的排氣間隙，以防漏料。配合長度一般與頂桿直徑的2～3倍，推桿端面構成型腔的一部分，應精細拋光。采用推桿比較容易使單邊間隙達到0.01—0.02mm的要求。推桿選用d=8mm推桿推出距離d=14mm。 推桿的固定方式如圖： 圖4.3推桿固定 此模具的型芯在動模，開模后，塑件包緊型芯留在動模一側，根據(jù)塑件是殼類零件的特點，采用脫模板推出形式，這樣推出平穩(wěn)，有效保證了推出后塑件的質量，模具結構也簡單。 4.2.1推件機構的設計 根據(jù)力平衡原理，列出平衡式： 即： （4.2） 因實際上摩擦系數(shù)f較小，sinα 更小，cosα 也小于1，故忽略 fcosαsinα，式簡化為： （4.3） 式中 ：——塑件對型芯的包緊力； f——脫模時型芯所受的摩擦阻力； ——脫模力； ——型芯的脫模斜度。 又 而包緊力為包容型芯的面積于單位上包緊力之積，即： 由此可得： （4.4） 式中 ：——塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； ——塑件包容型芯的面積； 20 ——塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下模外冷卻的塑件p 取2.4~3.9×107Pa，模內冷卻的塑件約取0.8~1.2×107Pa。 代入數(shù)據(jù)得：=97N 4.2.2 推桿復位裝置 推出機構用可用多種方式復位，如彈簧復位，強制回位和回針復位，一般模具設計追求安全可靠，同時采用這三種方法。復位桿應對稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。 彈簧復位是一種簡單復位方法，它具有先行復位功能，數(shù)跟彈簧裝在動模板與推板之間，推出塑件時彈簧被壓縮，當注射機的頂桿后退，彈簧即將推板推回。其結構如下圖4.4所示。 圖4.4 結構圖 4.3 抽芯機構的設計 4.3.1抽芯機構的選擇 根據(jù)動力來源的不同，側向分型與抽芯機構一般可分為手動，機動和氣動（液壓）三大類。 a. 手動側向分型與抽芯機構：手動側向分型與抽芯機構是由人工將側型芯或鑲塊連同塑件一起取出，在模外使塑件與型芯分離。 b. 機動側向分型與抽芯機構：機動側向分型與抽芯機構是利用注射機的開模力，通過傳動件使模具中的側向成型零件移動一定距離而完成側向分型與抽芯動 21 作。這類機構經濟性好，效率高，動作可靠，實用性強。其主要形式有斜導分型與抽芯機構。 c. 液壓或氣動側向分型與抽芯機構：液壓或氣動側向分型與抽芯機構是以液壓力或壓縮空氣作為側向分型與抽芯的動力。 4.3.2抽芯距的計算 抽芯距是指將側型芯抽至不妨礙塑件脫模位置的距離。一般抽芯距等于成型塑件的孔深或凸臺高度再加2～3 mm的安全系數(shù)。即 S＝h+(2～3)mm＝2＋3＝5 mm 式中， S——抽芯距 （mm） h——塑件的側孔深度或側凸高度 4.3.3斜導柱抽芯的設計 斜導柱分型與抽芯機構是生產中最常見得一種，它是利用斜導柱等零件把開模力傳遞給側型芯，使之產生側向移動來完成抽芯動作的。 結構原理：斜導柱抽芯機構由與模具開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊組成，并有保證抽芯動作穩(wěn)妥可行的滑板定位裝置，起到固定作用的側向固定板和提供鎖緊力的鎖緊裝置。 圖4.5側抽芯 4.3.4滑塊的設計 滑塊是斜導柱側向分型抽芯機構中的一個重要零部件，注射成型時塑件尺寸的準確性和移動的可靠性都需要它來保證。 經驗所得，滑塊長度（運動方向）應為寬度的1.5倍，滑塊在側向分型抽芯機構和復位過程中，要沿一定的方向平穩(wěn)往復運動。為了保證滑塊運動平穩(wěn)，抽 22 芯及復位可靠，無上下竄動和卡緊現(xiàn)象，滑塊在導滑槽內必須很好地導滑。 4.4 冷卻系統(tǒng)的設計 模具的溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。模具溫度是否合適、均一與穩(wěn)定，對塑料熔體的充模流動，固化定型，生產效率及塑料制作的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響，模具中設置溫度調節(jié)系統(tǒng)的目的是要通過控制模具溫度，使注射成型塑料制件有良好的產品質量和較高的生產效率。 4.4.1冷卻系統(tǒng)的設計原則 a. 冷卻回路數(shù)量應盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大； b. 冷卻通道的布置應合理； c. 冷卻回路應有利于降低冷卻水進、出口水溫的差值； d. 冷卻回路結構應便于加工和清理； e. 冷卻水道至型腔表面的距離應盡可能相等； f. 冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度 4.4.2冷卻時間的計算 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算。 由于制品為空心，按平板類計算其冷卻時間 （4.5） θ—冷卻所需的時間s t—塑件厚度mm Tm—塑料熔體注塑溫度℃ 查表取170-180 Tw—模具溫度℃　　　　　　　　　　 查表取50-80　　　　 Ts—塑料熱變形溫度℃　　　　　　　 查表取83-103　　　 α—塑料的熱擴散率mm2/s　　　　　 9.6×10-4m2/h → 0.267mm2/s　 23 4.4.3冷卻水管直徑 為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取D=8mm。結合模具的結構取2條冷卻管道會造成模具溫度會分布不均，故這里取4條，上下模板各兩條。 4.4.4冷卻水道的結構 由于該塑件體積比較小，所以水道采用直水道直徑為8mm，其分布如下圖4.6所示： 圖4.6冷卻系統(tǒng) 24 5 模具的有關計算 塑件中成型零件工作尺寸均采用平均法計算。查表得ABS塑料的收縮率為， 所以平均收縮率為，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取。 (1) 型腔工作尺寸計算： 圖5.1 定模型腔 根據(jù)型腔徑向尺寸計算公式： L凹=[L(1+k)-(3/4)Δ] （5.1） 現(xiàn)對有關尺寸進行計算； 所以凹模尺寸如下： L1=[90×(1+0.005)-(3/4)×1.00]=89.70 L2=[40×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=39.78 L3=[30×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=29.77 根據(jù)型腔深度尺寸計算公式： h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.2） H1=[7×(1+0.005)-(2/3)×0.28]=6.845 25 H2=[5×(1+0.005)-(2/3)×0.24]=4.86 H3=[13×(1+0.005)-(2/3)×0.32]=12.855 (2) 型芯工作尺寸計算： 圖5.2 動模型芯 根據(jù)型芯徑向尺寸計算公式： L凸=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.3） 現(xiàn)對有關尺寸進行計算.； L1=[90×（1+0.005）+（3/4）×1.00]=91.2 L2=[35×（1+0.005）+（3/4）×0.56]=35.595 L3=[170×（1+0.005）+（3/4）×1.60]=172.05 根據(jù)型芯深度尺寸計算公式： h凸=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.4） H1= [12×(1+0.005)+( 2/3) ×0.32]=12.27 H2=[8×(1+0.005)+( 2/3) ×0.28]=8.23 26 6 模架的選擇 根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為CI-4045-A70-B70-C120 01 S。即采用數(shù)量為1的標準模架。 (1) 定模座板（450mm x450mm、厚為35mm） 通過6個M16的內六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過2個M6的內六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H8/f8配合。 (2) 定模板（400mm x450mm，厚70mm） 用于固定型芯、導套。固定板應有一定的厚度，并有足夠強度，一般用45號鋼，調質到230HB~270HB。其上的導柱和導套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板與澆口套采用H7/m6配合。 (3) 動模座板（450mm x 400m、厚為35mm） 材料為45鋼，其上的注射機頂孔為35。 (4) 動模板（400mmx 450mm，厚70mm） 材料為45鋼。其上的導柱和導柱孔為H7/k6配合。 (5) 墊塊(60mm x450mm 厚120mm) (6) 推板（260mm x450mm，厚度25mm） 材料為45鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用H7/k6配合。用M6的內六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。 (7) 推桿固定板（260mm x 450mm，厚度30mm） 鋼材為45鋼,其上的推板導套孔與推板導套采用H7/f9配合。 模架如圖所示： 圖6.1模架 27 7 模具的加工 根據(jù)對模具材料的作用方式不同，我們把現(xiàn)代模具制造方法分為去除法、成形法和累加法，具體如下： (1) 去除法處理： 去除的方法是通過去除處理，以獲得所需的模具的身體，這是最大的一類模具制造方法，包括電火花加工（電解，線切割，電火花等），以及其他特殊處理的材料。 約90％的模具主要是通過磨削，車削，銑削及其他加工方法完成。它們主要用于最終加工的模具支承部件，工作部件和模具的加工和最終加工。今天的技術包括：高速加工和銑削技術，多軸坐標磨床和磨削，研磨和拋光。 EDM電火花加工技術在模具制造中具有重要的地位和不可替代的作用。其中電火花線切割和電火花腔。電火花線切割加工是利用火花熔化或汽化的金屬熔化或汽化，以實現(xiàn)各種形狀的金屬零件加工金屬去除。 EDM模腔是火花放電的方法的使用，形成模具型腔的形狀的形狀的工具電極的空白副本的副本上的模制過程中，電極可以車削，磨削，刨削，銑削，冷成型，火焰的方法，如噴涂或電鑄得到的。 ECM是基于的原理電解（陽極溶解）的形狀的工具陰極坯在模具中的成型工藝來復制。 其他特殊的處理方法包括化學蝕刻加工，機械特殊加工，熱的特殊處理。化學蝕刻工藝的原則基礎上，金屬在酸，堿，鹽溶液中的溶解度。特殊的加工機械的機械能或間接使用的聲音，熱加工，磨料流動機械加工，噴射加工，液壓處理，低應力研磨，熱輔助加工，超聲波加工，水射流加工等加工方法可分為。特殊處理熱等離子束，激光束，電子束，電火花放電的熱量熔化金屬，以達到加工的目的，它具有圖書加工，電火花磨削，激光加工，離子束加工等加工方法。 (2) 成型方法： 材料的成形方法的總量是不變的，通過該材料得到的模體所需要的流量。包含傳統(tǒng)的鑄造和塑料擠出。 流延法的過程分為三種：用于制