電池后蓋注塑模具設(shè)計(jì)

電池后蓋注塑模具設(shè)計(jì),電池,注塑,模具設(shè)計(jì) 目 錄 前 言 1 第一章 緒論 2 1.1 塑料簡(jiǎn)介 2 1.2 注塑成型及注塑模 2 第二章 塑料材料分析 4 2.1 塑料材料的基本特性 4 2.2 塑件材料成型性能 4 第三章 塑件的工藝分析 6 3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.2 塑件尺寸及精度 7 3.3 塑件表面粗糙度 7 第四章 8 4.1 注射成型工藝過程分析[5] 8 4.2 澆口種類的確定 8 4.3 型腔數(shù)目的確定 8 4.4 注射機(jī)的選擇和校核 8 第五章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 5.1 分型面的設(shè)計(jì) 10 5.2 型腔的布局 10 5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 5.4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 10 5.5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 5.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 5.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 14 5.8 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 14 5.9 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 14 第六章 模具材料的選用 16 6.1 成型零件材料選用 16 6.2 注射模用鋼種 17 總結(jié) 18 參考文獻(xiàn) 19 II 前 言 塑料模具技術(shù)的發(fā)展日新月異，在現(xiàn)代工業(yè)、餐具、玩具等行業(yè)中的應(yīng)用很廣泛，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是電器儀表殼注塑模具設(shè)計(jì)。塑料模具的分類很多，按照塑料制件的不同可分為:注射模、壓縮模、壓注模、擠出模、氣動(dòng)成型模等。注塑模具又稱注塑成型，是熱塑性塑料制品生產(chǎn)的一種重要的方法。除少數(shù)塑料制品外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產(chǎn)塑料制品。注塑模具不僅用于熱塑性塑料的成型，而且成功用于熱固性塑料的成型。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。模具的制造精度越高，制造成本越高，因此應(yīng)延長(zhǎng)模具的使用壽命，盡量縮短模具的制造周期，來降低生產(chǎn)成本。 塑料制品以其密度小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)中的應(yīng)用日益普遍，大有“以塑代鋼”的趨勢(shì)。塑料模具可以滿足塑料的加工工藝要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生產(chǎn)成本。塑料的質(zhì)量要靠模具的正確結(jié)構(gòu)和模具成型零件的正確形狀，精確尺寸幾較低的表面粗糙度來保證。本次設(shè)計(jì)的模具用于儀表殼的制作。所選材料為ABS，ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三種單體的三元共聚物，三種單體相對(duì)含量可任意變化，制成各種樹脂。ABS 兼有三種組元的共同性能，A使其耐化學(xué)腐蝕、耐熱，并有一定的表面硬度，B使其具有高彈性和韌性，S使其具有熱塑性塑料的加工成型特性并改善電性能。因此ABS 塑料是一種原料易得、綜合性能良好、價(jià)格便宜、用途廣泛的“堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性”材料。ABS塑料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪船等制造工業(yè)及化工中獲得了廣泛的應(yīng)用。 第一章 緒論 模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。 1.1 塑料簡(jiǎn)介 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模 將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí)，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。 注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。 注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。 注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。 注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。 注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。 塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買材料、試模和成型）。 傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開發(fā)周期。 第二章 塑料材料分析 2.1 塑料材料的基本特性 ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價(jià)格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。 ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為1.02--1.05g/cm3。既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎沒有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開裂， ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆。 ABS的性能指標(biāo)： 密度1.02——1.05（），收縮率0.30.8%，熔點(diǎn)130160，彎曲強(qiáng)度80Mpa，拉伸強(qiáng)度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強(qiáng)度1839Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)，收縮率0.40.8% 范圍內(nèi)。ABS的熱變形溫度為93118，制品經(jīng)退火處理后還可提高10左右。ABS在-40時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 2.2 塑件材料成型性能 ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS在升溫時(shí)黏度增高，黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響及小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在6080。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 2.3 塑件材料主要用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造機(jī)殼后蓋、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器及家具等。 第三章 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。 電池后蓋如圖3.1所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要高。 圖3.1 2D視圖 3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35′～130′，型芯脫模斜度為30′～1。 （2）塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問題之一。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該管連接件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為3左右。 （3）塑件的圓角 為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。 該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為1。 3.2 塑件尺寸及精度 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)我國(guó)目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級(jí)精度，未注采用MT5級(jí)精度。 3.3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。 第四章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 4.1 注射成型工藝過程分析[5] 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。 （1）成型前對(duì)原材料的預(yù)處理 根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。 （2）料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。 4.2 澆口種類的確定 由于本設(shè)計(jì)中電池后蓋塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。點(diǎn)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，機(jī)殼后蓋組裝后，澆口被遮擋起來。 4.3 型腔數(shù)目的確定 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。 4.4 注射機(jī)的選擇和校核 由于采用一模兩腔，需要至少注射量為23g，流道水口廢料10g，總注塑量達(dá)到33g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天80XB。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 表4.1海天HTF80XB相關(guān)參數(shù) 型號(hào) 參數(shù) 單位 80×B 螺桿直徑 mm 36 理論注射容量 cm3 124 注射重量PS g 113 注射壓力 Mpa 183 注射行程 mm 122 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~220 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 365×365 允許最大模具厚度 mm 360 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距(最大) mm 670 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 11 油箱容積 l 200 機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高) m 4.3×1.25×1.8 機(jī)器重量 t 3.22 最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬) mm 240×240 第五章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 分型面的設(shè)計(jì) 選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開模后留在動(dòng)模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。 5.2 型腔的布局 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個(gè)型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。 5.3 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)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，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。 5.4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 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。 5.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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。 5.4.2 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。 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，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸 ①型芯的徑向尺寸的計(jì)算： 按平均收縮率計(jì)算型芯的徑向尺寸： 經(jīng)查《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知ABS的平均收縮率為1.005 ，根據(jù)塑件精度等級(jí)(IT8)，其徑向基本尺寸為125.62mm,那么它的浮動(dòng)尺寸為那么它的浮動(dòng)尺寸為125.62+0.48 根據(jù)公式 LM = [LS +SCP ·LS + 3 4Δ]-δ LM = [125.62+125.62×1.005+34×0.48]-δ=Δ/3 LM = 131.679 -0.16 式中 LM —零件制造徑向尺寸； LS —徑向的基本尺寸； δ —對(duì)于小型零件等于Δ/3（Δ為制件允許的公差值）； ②型芯尺寸的高度計(jì)算 同樣也是按收縮率來計(jì)算值：這時(shí)規(guī)定制件孔深的名義尺寸HS 為最小尺寸，偏差Δ為正偏差，型芯高度的名義尺寸為HM為最大尺寸，偏差為負(fù)偏差,而其基本尺寸為10.55mm，浮動(dòng)尺寸為10.55+0.92 0，同上可以得到型芯高度名義尺寸： HM = [HS + SCP·HS + 2 3 Δ]-δ HM = 10.55-0.3 4.型腔尺寸的計(jì)算 因?yàn)橐悦娴男托境叽绲挠?jì)算時(shí)都是以型腔為準(zhǔn)的，因此有一部分的尺寸（26mm的尺寸）只考慮了型腔各尺寸的制造加工尺寸。 ① 型腔徑向尺寸的計(jì)算為： 同樣也是按平均收縮率來計(jì)算其尺寸，已知在給定條件下的平均收縮率SCP =1.005，制件型腔的名義尺寸為L(zhǎng)M （最小尺寸），公差值為δ（正偏差），則型腔的平均尺寸為：LM +δ 2 ?？紤]到收縮量和磨損值，其計(jì)算公式為： LM = [LS + LS·SCP - 3 4 Δ]+δ a.基本尺寸為10.55mm時(shí)，可得如下值； LM = [10.55+10.55×1.005- 3 4×0.56]+Δ/3 LM = 10.55+0.18 0 那么 LM = 10.55+0.18 0 b.基本尺寸為24 mm時(shí)，可得如下值； LM = [24+24×1.8% - 3 4×0.92]+Δ/3 LM = 23.74 +0.26 0 那么 LM = 23.94+0.26 0 c.基本尺寸為30 mm時(shí)，可得如下值； LM = [30+30×1.8% - 3 4×0.92]+Δ/3 LM = 29.85 +0.26 0 那么 LM = 30.05+0.26 0 5.型腔深度尺寸的計(jì)算: 也是按平均收縮率計(jì)算型腔的深度尺寸，在型腔深度尺寸的計(jì)算中，規(guī)定制件高度的名義尺寸為HS 為最大尺寸 ，公差以負(fù)偏差表示。型腔深度名義尺寸HM為最小尺寸，公差以正偏差表示。型腔的底部或型芯的端面與分型面平行，在脫模過程中磨損很小磨損量就不考慮， 據(jù)公式 HM = [HS + HS·SCP - 2 3Δ]+δ 可得 a.深度尺寸為2mm 時(shí)： HM = [2+ 2×1.8% - 2 3×0.32]+0.32/3 HM = 1.82+0.1 0 b.深度尺寸為22mm時(shí)： HM = [22+ 22×1.8% - 2 3×0.92]+0.92/3 HM = 21.78+0.30 5.5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。 5.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件從模具上取下以前還有一個(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板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。 5.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 （1） 使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）； （2） 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； （3） 推桿的受力不可太大，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； 5.6.2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 推出機(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)、套管推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機(jī)構(gòu)等。 本設(shè)計(jì)中采用推板加推桿推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模。 5.6.3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 1）推桿布置 該塑件倒扣位置采用6根斜頂頂出，另外增加八個(gè)直頂，這些推桿與直頂均勻的分布在產(chǎn)品邊緣處，使制品所受的推出力均衡。 2）推桿的設(shè)計(jì)[7] 本設(shè)計(jì)中采用臺(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。 5.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。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，如本設(shè)計(jì)中的聚苯乙烯ABS，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。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。 5.7.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 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。 5.8 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當(dāng)而有效率的冷卻。冷卻孔道應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方便加工與組裝。設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，模具設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計(jì)參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長(zhǎng)度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動(dòng)速率與熱傳性質(zhì)。 1) 冷卻管路的位置與尺寸 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在凸模塊與凹模塊內(nèi)，設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應(yīng)維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取6mm。 5.9 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 5.9.1 模架的選用 1)確定模具的基本類型 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。 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DCI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： 圖5.10 DCI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，適合點(diǎn)澆口，潛伏式澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。 由分型面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， 經(jīng)過計(jì)算可以知道該模具是一模一腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間 把型腔排列成一模一腔可側(cè)得長(zhǎng)為180mm，寬為140mm， 模架的長(zhǎng)L=180+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚300mm 模架的寬W=140+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚300mm 根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，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。 在此設(shè)計(jì)中，由于有斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，還需要考慮側(cè)抽芯對(duì)模具設(shè)計(jì)中模架外形尺寸的影響。 所以就取BL=230x350的模架，塑件的厚度為10.55mm，塑件的大部份膠位都留在定模部分，該模具型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取80mm，滿足強(qiáng)度要求，A板為70mm，C板為70mm（C的選擇應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的推出距離是否滿足推出的高度） 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)椴捎谬堄浀腄CI4040標(biāo)準(zhǔn)模架，其標(biāo)準(zhǔn)模腳的高度為90mm，完全滿足頂出要求。 綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為：LKM DCI-2335-A70-B80-C70。 第六章 模具材料的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質(zhì)量。選擇模具材料時(shí)，需要根據(jù)模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對(duì)材料提高要求。 6.1 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）機(jī)械加工性能良好 （2）拋光性能良好 注射成型零件工作表面，多需拋光達(dá)到鏡面，，要求鋼材硬度35～40HRC為宜，過硬表面會(huì)使拋光困難。 （3）耐磨性和抗疲勞性能好 （4）具有耐腐蝕性能 6.2 注射模用鋼種 熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應(yīng)，本設(shè)計(jì)中，采用718H的預(yù)硬模具鋼，這個(gè)不做鋼材的分析與選擇，只對(duì)718H鋼材進(jìn)行分析。 型芯和型腔由于采用了該預(yù)硬型塑料模具鋼，且機(jī)殼后蓋為廉價(jià)大量產(chǎn)品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長(zhǎng)壽命，選擇718H，預(yù)硬型拋光塑料模具鋼，預(yù)硬硬度達(dá)到48-52HRC。 總結(jié) 本次塑料模具設(shè)計(jì)，全面考慮了塑料成型性能，模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計(jì)算生產(chǎn)操作上論證該設(shè)計(jì)是合理可行的。并且，通過這次設(shè)計(jì)，我了解了注射模設(shè)計(jì)概況，熟悉了注射設(shè)備，基本掌握了注射成型的一般原理。 在設(shè)計(jì)和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對(duì)問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設(shè)計(jì)各個(gè)階段的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。 伴隨經(jīng)濟(jì)建設(shè)，特別是汽車、機(jī)械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的人才的需求與日俱增，模具設(shè)計(jì)制造，特別是注射模具的設(shè)計(jì)與制造將更為受到重視，并將會(huì)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，飛速發(fā)展。 相信這次設(shè)計(jì)中獲得的經(jīng)驗(yàn)及處理問題的能力將會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作有所啟示和幫助。 參考文獻(xiàn) 1．曹宏深 趙仲治主編 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 北京機(jī)械工業(yè)出版社 1993 2．黃虹主編 塑料成型加工與模具 化學(xué)工業(yè)出版社2003年3月第一版 3．黃銳主編 塑料工程手冊(cè) 下冊(cè) 第四章節(jié) 機(jī)械工業(yè)出版社 4．宋卓頤 史勤芳 房雙寬 趙永仙編著 塑料原料與助劑 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社2003年9月第1版 5．黃銳主編 塑料成型工藝學(xué) 第二版 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1997年5月第2版 6．塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版） 機(jī)械工業(yè)出版社 7．王文廣 田寶善 田雁晨 主編 塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例 化學(xué)工業(yè)出版社2004年1月第1版 8．田春年主編 塑料注射成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖冊(cè) 北京 輕工業(yè)出版社 1998 9. Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing SDCIence and Engineering. November 2004, Vol.126/733 10. The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing.Polymer Engineering and SDCIence,January2003.Vol.43,No.1 19