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Mp3充電器后蓋注射模具設(shè)計(jì)與制造
摘 要
本文主要介紹了Mp3充電器后蓋的“一模二腔”點(diǎn)澆口注塑模具設(shè)計(jì)的過(guò)程。包括塑件塑料的工藝分析、零件結(jié)構(gòu)分析、模具結(jié)構(gòu)分析及模具設(shè)計(jì)等內(nèi)容。首先按照無(wú)紙化模具設(shè)計(jì)的一般流程，對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行工藝方案的分析與各數(shù)據(jù)的計(jì)算，并運(yùn)用Pro/ENGINEER進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算MP3充電器外殼的體積、質(zhì)量，根據(jù)體積或質(zhì)量確定模具型腔數(shù)。通過(guò)應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件，進(jìn)行零件繪制、組裝零件。并利用AutoCAD進(jìn)行成品圖、結(jié)構(gòu)圖以及組立圖的繪制，確定各種設(shè)計(jì)尺寸、公差，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)能力，掌握各零部件的參數(shù)和設(shè)計(jì)技巧。
關(guān)鍵詞：Mp3充電器后蓋，一模兩腔，點(diǎn)澆口，注塑模設(shè)計(jì)，Pro/ENGINEER
Mp3 charger back cover shell mold design and make
Abstract
This paper introduces the charger back cover shell of "one mold with two cavities"pin-point gate the injection mold design process. Arts and analysis, including parts plastic parts structural analysis, the contents of the mold structure analysis and die design.First, in accordance with the general process of paperless mold design, mold design technology program analysis and calculation of data and the use of Pro / ENGINEER design. Calculation MP3 charger, case volume, mass, volume or mass to determine the number of the mold cavity. Through the application of Pro / ENGINEER software, drawing parts, assembly parts. The use of AutoCAD and the finished map, chart and map assembly drawing to determine the various design dimensions, tolerances, and enhance the design capability to master all parts of the parameters and design skills.
Key words: Mp3 charger back cover shell，one mold with two cavities，pin-point gate，the injection mold design，Pro/ENGINEER
目 錄
緒論...................................................................... 1
第1章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總述....................................................... 3
1.1 設(shè)計(jì)要求.......................................................... 3
1.2 設(shè)計(jì)的背景及目的.................................................. 3
第2章 塑件的成型工藝參數(shù)..................................................5
2.1 ABS的材料特性分析................................................5
2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù)............................................6
2.3 Mp3充電器后蓋成型工藝過(guò)程分析.................................... 7
2.4 塑件的質(zhì)量和體積分析.............................................. 7
第3章 Mp3充電器后蓋結(jié)構(gòu)形式的擬定...................................... 8
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析.................................................... 8
3.2 塑件在模具中的位置................................................ 8
3.3 塑件分型面的確定.................................................. 9
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)................................................... 10
3.4.1 主流道設(shè)計(jì)................................................. 11
3.4.2 分流道的設(shè)計(jì)............................................... 11
3.4.3 澆口的設(shè)計(jì)................................................. 13
3.4 冷料穴的設(shè)計(jì)..................................................... 15
3.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)................................................... 19
第4章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)................................................ 20
4.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .................................................. 20
4.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................. 22
第5章 成型零件的設(shè)計(jì)與加工工藝.......................................... 23
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)............................................... 23
5.2 凸凹模的機(jī)加工工藝............................................... 27
第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).................................................... 29
6.1 水道直徑的設(shè)計(jì)................................................... 29
6.2 冷卻系統(tǒng)的方法................................................... 29
第7章 模架的選擇........................................................ 30
7.1 模架的選取....................................................... 30
7.2 模具標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)............................................. 32
第8章 Mp3充電器后蓋成型設(shè)備的選擇......................................34
8.1 注射機(jī)型號(hào)的確定................................................. 34
8.2 注射機(jī)型腔數(shù)量確定與校核......................................... 34
8.3 注射機(jī)注射量的校核............................................... 35
8.4 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核............................. 36
8.5 最大注射壓力校核................................................. 36
8.6 模具與注射機(jī)安裝部份的校核....................................... 37
8.7 開(kāi)模行程校核..................................................... 37
第9章 總裝圖的繪制...................................................... 38
9.1 模具總圖......................................................... 38
總結(jié)..................................................................... 42
致謝..................................................................... 43參考文獻(xiàn)................................................................. 44
緒論
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長(zhǎng)率。
在我國(guó)，雖然模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。
作為機(jī)械工程師應(yīng)能適應(yīng)當(dāng)今世界制造業(yè)全球化、信息化、綠色化、服務(wù)化的發(fā)展趨勢(shì)，掌握機(jī)械制造技術(shù)，懂得經(jīng)濟(jì)、管理知識(shí)以及有關(guān)國(guó)際通則。未來(lái)我國(guó)的模具將呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢(shì)：
1. 加深理論研究
在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。
2. 高效率、自動(dòng)化
大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。
3. 大型、超小型及高精度
由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。
4. 革新模具制造工藝
在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。
5. 標(biāo)準(zhǔn)化
開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。
第1章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總述
1.1 設(shè)計(jì)要求
（1）制品名稱：Mp3充電器后蓋注塑模具設(shè)計(jì)與制造
（2）制品材料：ABS塑料
（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)10000件
塑件的外形尺寸如下圖：
圖 1.1 塑件的三維造型
圖 1.2 塑件的視圖
1.2 設(shè)計(jì)的背景及目的
（1）設(shè)計(jì)的背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電器產(chǎn)品逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚纳钣闷?，人們?duì)電器產(chǎn)品的要求從實(shí)用性、可靠性己經(jīng)提高到對(duì)舒適性、美觀性、安全性、實(shí)用經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，從而對(duì)電器產(chǎn)品也提出了許多新的要求。對(duì)電器產(chǎn)品的這種不斷提出的新要求，促使電器產(chǎn)品的外形不斷的改進(jìn)，外形零件的生產(chǎn)技術(shù)也不斷得到新的發(fā)展，使電器產(chǎn)品外殼零件成形技術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。目前，電器產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)及加工技術(shù)日益受到了國(guó)內(nèi)外的高度重視，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。他們的電器產(chǎn)品外觀美觀，讓人賞心悅目，而且設(shè)計(jì)高效快捷，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，能夠滿足人們的各種要求。
由于電器產(chǎn)品美觀性的要求，零件外形多為復(fù)雜曲面，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在對(duì)零件成形過(guò)程分析以及對(duì)產(chǎn)品存在缺陷的處理方面顯得無(wú)能為力，產(chǎn)品成形過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)跟不上的現(xiàn)狀己經(jīng)成為制約產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸。面對(duì)日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，必須緊跟國(guó)際先進(jìn)水平，不斷提高電器產(chǎn)品外觀零件的質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)周期。因而，Mp3充電器后蓋注塑模成形技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)具有相當(dāng)重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。以此作為一個(gè)突破口，帶動(dòng)和促進(jìn)相關(guān)電器產(chǎn)品外觀零件注塑成形技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。
（2）設(shè)計(jì)的目的
通過(guò)本次設(shè)計(jì)使自己掌握注射模的模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)CAD、PRO/E等一系列軟件的應(yīng)用熟練，讓我們能更快適應(yīng)生產(chǎn)工作。培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用自己綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)基本理論、基本方法分析和解決相關(guān)專業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題的能力，在獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力方面獲得培養(yǎng)和提高。加之通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，完成該課題可對(duì)我們大學(xué)四年期間所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次較為全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用過(guò)去所學(xué)的知識(shí)去解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的方法，增強(qiáng)從事本專業(yè)實(shí)際工作所必需的基本能力和開(kāi)發(fā)研究能力，為我們以后走上工作崗位打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
第2章 塑件的成型工藝參數(shù)
通常，塑件制品的材料有很多種，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。該塑件對(duì)材料的要求首先必須是粗糙度和透光性好，其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多方面的考慮選用ABS。
2.1 ABS的材料特性分析
ABS 是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學(xué)單體合成。其中 A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。
(1) ABS的使用特性
1）ABS是無(wú)毒、無(wú)味，易燃燒、無(wú)自熄性，密度為1.08～1.2g/cm3的塑料。
2）ABS具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。
3）有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。
4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。
5）ABS幾乎不受酸、堿、鹽及水和無(wú)機(jī)物的影響。
(2) ABS的成型特性
1) ABS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93℃，脆化溫度為-27℃，使用的溫度范圍為-40～100℃，而且ABS的耐火性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會(huì)導(dǎo)致制件變硬變脆。
2) 吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3) 流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、PS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
4) 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)斜流的阻力，模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。
5) ABS在升溫時(shí)粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取1 °以上。
6) 在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。
7) 無(wú)定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
(3) ABS主要技術(shù)指標(biāo)：
表 2.1 ABS主要技術(shù)參數(shù)
力 學(xué) 性 能
屈服強(qiáng)度/Mpa
50
熱 性 能 及 電 性 能
玻璃化溫度/℃
-
拉伸強(qiáng)度/Mpa
38
熔點(diǎn)（粘流溫度）/℃
130-160
斷裂伸長(zhǎng)率/%
35
熱變形溫度/℃
45N/cm3
180N/cm3
90-108
83-103
拉伸彈性模量/Gpa
1.8
線膨脹系數(shù)/（10-5/℃）
7.0
彎曲強(qiáng)度/Mpa
80
比熱容/＜J/(kg*K)＞
1470
彎曲弱性模理/Gpa
1.4
熱導(dǎo)率/＜W/(m*K)＞
0.263
塑件質(zhì)量沖擊強(qiáng)度/kJ/m2
無(wú)缺口
缺口
261
燃燒性/(cm/min)
慢
11
體積電阻/Ω*cm
6.9*1016
布氏硬度/HBS
9.7R121
擊穿電壓/(kV/mm)
-
物理
性能
密度/（g/cm3）
1.02～1.16
吸水性/%（24h）
0.2～0.4
比體積/(cm2/g)
1.02～1.06
透明度或透光率
不透明
2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù)
（1）注射機(jī)：螺桿式
（2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30～60（選30）
（3）預(yù)熱和干燥：溫度（°C） 80～85
時(shí)間 (h) 2～3
（4）密度（g/ cm3）:1.02～1.16
（5）材料收縮率（℅）：0.3～0.8
（6）料筒溫度（°C）：后段 150～157
中段 165～180
前段 180～200
（7）噴嘴溫度（°C）：170～180
（8）模具溫度（°C）：50～80
（9）注射壓力（MPa）：20～70
（10）成形時(shí)間（S）：注射時(shí)間 20～90
高壓時(shí)間 0～5
冷卻時(shí)間 20～120
總周期 50～220
（11）適應(yīng)注射機(jī)類型：螺桿、柱塞均可
（12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱
溫度（°C） 70
時(shí)間（h） 2～4
2.3 Mp3充電器后蓋成型工藝過(guò)程分析
根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的設(shè)計(jì)要求模具的類型是注塑模具，故Mp3充電器后蓋的成型工藝過(guò)程是注塑成型過(guò)程，即：
（1）ABS預(yù)烘干-→ABS裝入料斗-→預(yù)塑化-→注射裝置準(zhǔn)備注射-→注射-→保壓-→冷卻-→脫模-→塑件送下工序
（2）清理模具、涂脫模劑--→合模--→注射
2.4 塑件的質(zhì)量和體積分析
經(jīng)Pro/E三維造型后測(cè)得單體實(shí)際體積約為11.03cm3,澆注系統(tǒng)體積約為2.77cm3；查參考文獻(xiàn)[1]《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中附錄2的表2-2得知其密度為1.08～1.2g/cm3，收縮率為0.3%～0.8%，計(jì)算出其平均密度為1.14g/cm3，平均收縮率為0.55%。
塑件的質(zhì)量M塑=ρV塑=1.14×11.03=12.57g
式中 ρ--塑料的密度，g/cm3
澆注系統(tǒng)的質(zhì)量M澆=ρV澆=1.14×2.77=3.16g
故 V總=V塑+V澆=11.03+2.77=13.80 cm3
M總=M塑+M澆=12.57+3.16=15.73g
第3章 Mp3充電器后蓋結(jié)構(gòu)形式的擬定
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析
(1) 塑件結(jié)構(gòu)分析
從塑件的三維圖和主視圖可以看出結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的零件。壁厚為2mm,且比較均勻。產(chǎn)品是所有邊緣均帶有圓角特征，圓角為8mm,該塑件的表面除要求沒(méi)有流紋、缺陷、毛刺，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
(2) 塑件的尺寸公差和精度分析
該充電器后蓋長(zhǎng)65mm、寬40mm、厚15mm，其粗糙度值為Ra0.06mm。影響塑件公差的主要因素是：模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動(dòng)、注射工藝條件的變化、塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動(dòng)、脫校斜度及成型后制品的尺寸變化。由于模具任務(wù)書沒(méi)要求精度等級(jí)，這里采用IT6級(jí)。
脫模斜度：產(chǎn)品的厚度適中，脫模斜度這里取1°。
3.2 塑件在模具中的位置
(1) 塑件的成型位置
這里選擇塑件全在定模中，其結(jié)構(gòu)如下圖，圖中1 動(dòng)模， 2 型芯 ，3 定模。
圖 3.1 成型位置
（2）確定型腔排列方式
可根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)n為2。其型腔的排列方式如下圖：
圖 3.2 型腔排列方式
3.3 塑件分型面的確定
(1) 分型面的選擇
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有密切關(guān)系，并且直接影響著塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及塑料的成型質(zhì)量。
(2) 分型面的形式
由于塑件外觀質(zhì)量要求不高，為尺寸精度要求一般的小型塑件，故可采用多型腔單分型面模具。并且從塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及澆口的位置。因此，分型面可采用單分型面垂直分型。
(3) 分型面的設(shè)計(jì)原則
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
① 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
② 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
③ 保證塑件的精度
④ 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
⑤ 便于模具制造加工
⑥ 注意對(duì)在型面積的影響
⑦ 對(duì)排氣效果
⑧ 對(duì)側(cè)抽芯的影響
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。
（4）分型面的確立
根據(jù)以上原則，分型面選擇在塑件下端的最大分型面上，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件外表面光滑，同時(shí)側(cè)向抽型容易，而且塑件脫模方便。如果分型面選擇在其他位置，會(huì)在分型面處留下痕跡，則會(huì)影響塑件表面的質(zhì)量，同時(shí) 會(huì)使側(cè)向抽芯困難，可確定該模具的分型面如下圖：
圖 3.3 分型面
圖 3.4 分型圖
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，才可以用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須按如下原則：
（1）型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。
（2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。
（3）盡量采用較短的流程充滿型腔。
（4）防止型芯的變形和嵌件的位移。
（5）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。
（6）澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。
綜合以上分析，該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
3.4.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中注射機(jī)噴嘴與模具澆口從套接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流進(jìn)模具的部分。其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動(dòng)，開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來(lái)，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又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(duì)塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動(dòng)減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點(diǎn)澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設(shè)計(jì)成錐形。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
(1) 主流道的尺寸
1）主流道小端直徑
主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴直徑 + 2 ～ 3
= 3 + 2 ～ 3 取 d = 4.5（mm）。
2）主流道的球半徑
主流道的球半徑 SR = 10 + 1 ～ 2 取 SR = 12（mm）。
3）球面配合高度
球面配合高度為 3 ～ 5 取 3（mm）。
4）主流道長(zhǎng)度
主流道長(zhǎng)度L，應(yīng)盡量小于60mm，，上標(biāo)準(zhǔn)模架及該模具結(jié)構(gòu)，取
L = 33（mm）
5）主流道錐度
主流道錐角一般應(yīng)在2°～ 6°，取α = 3°，所以流道錐度為α/2=1.5°。
6）主流道大端直徑
主流道大端直徑 D = d+2Ltan（α/２）（α=3°）
≈ 6（mm）
7）主流道大端倒圓角
倒角 D/8 ≈ 0.6（mm）
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)出主流道如下圖：
圖 3.5 主流道形式
(2) 主流道襯套的形式
由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53 ～ 57 HRC。其大端兼作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長(zhǎng)度H=5～10mm。同時(shí)因該Mp3充電器后蓋采用ABS，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具對(duì)稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴同一軸心線。其襯套結(jié)構(gòu)如下圖：
圖 3.6 襯套的固定形式
3.4.2 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。由于模具為一模兩腔的結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)置分流道。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到要減少流道內(nèi)的壓力損失，流道的截面積大，流道的表面積小，傳熱損失小等因素，圓形和正方形截面流道的比面積最小（流道表面積于體積之比值稱為比表面積），流道的效率最高。但是正方形截面不易脫模，淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當(dāng)分型面為平面時(shí)，可采用梯形或U字型截面的分流道。
綜合以上分析，在實(shí)際生產(chǎn)中模具分流道截面采用圓型截面。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
1）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(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)度。
2）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井。對(duì)于此模來(lái)說(shuō)在分流道上不須開(kāi)設(shè)冷料井。
3）分流道的位置可單獨(dú)開(kāi)設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開(kāi)設(shè)在動(dòng)，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。
4）分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)度。
(1) 分流道的長(zhǎng)度
分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且少?gòu)澱邸?
L = (50 + 15)×2 = 110（mm）
(2) 分流道的斷面
分流道的斷面尺寸應(yīng)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(zhǎng)度等因素來(lái)確定。根據(jù)分流道截面形狀與流動(dòng)理論長(zhǎng)度的關(guān)系和參考文獻(xiàn)[1]的表格，再考慮到ABS的成型工藝性能，可確定分流道直徑為6mm.其分流道截面如下圖：
圖 3.7 分流道截面
(3) 分流道的布局
分流道常用的布置形式有平衡和非平衡式兩種，其布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。也就是指分流道到各型腔澆口的長(zhǎng)度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對(duì)應(yīng)部位的尺寸相等，以達(dá)到各個(gè)型腔均衡地進(jìn)料。
該模具分流道為圓形截面，在定模座板和定模板上都開(kāi)有分流道。
(4) 分流道的表面粗糙度
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(dòng)狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般Ra取1.6μm左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。
3.4.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是：
1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。
2）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(zhǎng)度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。
(1) 澆口的選擇
最常用的澆口形式有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直澆口。
點(diǎn)澆口又稱點(diǎn)水口，由于前后兩段存在較大的壓力差，能增大熔體的剪切速率并產(chǎn)生較高的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體表面粘度下降，流動(dòng)性增加，有利于充型。澆口在生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)拉斷，適合自動(dòng)化注射生產(chǎn)。能使用在一模一腔或一模多腔模具中，即可以注射小產(chǎn)品也可以注射大型產(chǎn)品，特別是有花紋的塑件也不影響塑外觀。
側(cè)澆口又稱側(cè)水口，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，在制造上加工比較方便，但不得因素是澆道流程長(zhǎng)，熱量損耗大，因此容易產(chǎn)生明顯的拼料痕跡。如果要得到改善，則需加大澆道尺寸，但隨之澆道部份的回料增多。其次塑料的進(jìn)料口部分需去毛刺，這樣既增加了去毛刺的工時(shí)，又損壞了周圍的美觀。
直澆口又稱大水口，無(wú)分流道，塑料通過(guò)主流道直接進(jìn)入型腔，故有塑料流程短，流動(dòng)阻力小，進(jìn)料塊，動(dòng)能損失小，傳遞壓力好等優(yōu)點(diǎn)。但冷卻除澆口比較困難，塑件有明顯的澆口痕跡，因澆口附近熱量比較集中，故在該處冷卻較遲，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較大，易在該處產(chǎn)生汽泡、縮孔等缺陷。
綜上所述，澆口選用點(diǎn)澆口最佳。結(jié)構(gòu)如下圖：
圖3.8 點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu)
通常d=0.5～1.5mm，l=1.0～1.5mm,α=6°～15°
(2) 澆口位置的選擇
澆口位置的選擇對(duì)塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則：
1）澆口位置應(yīng)使填充型腔的流程最短。
2）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件截面最厚處，有利于補(bǔ)縮，可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生；
3）有利于塑料熔體的流動(dòng)、型腔的排氣、補(bǔ)塑；
4）考慮塑件受力情況，避免塑件變形
5）澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免生成熔接痕；
6）考慮流動(dòng)方向，澆口位置和數(shù)目，對(duì)塑件性能的影響；
7）澆口位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長(zhǎng)型心或鑲件并校核流動(dòng)比，防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。
此外，在選擇澆口位置時(shí)應(yīng)注意到實(shí)際塑料型腔的排氣問(wèn)題和塑件外觀的質(zhì)量題，還應(yīng)考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，流動(dòng)凝料少等因素。根據(jù)任務(wù)書和制件的實(shí)際要求，綜合考慮以上因素，點(diǎn)澆口選在中心點(diǎn)處進(jìn)澆比較好。其實(shí)體設(shè)計(jì)如下圖：
圖 3.9 澆口位置
(3) 澆口套的結(jié)構(gòu)形式
分流道與澆口的連接時(shí)，由于Mp3充電器后蓋的側(cè)內(nèi)壁與芯存在一定的空隙，所以即使是在脫模的時(shí)候留有一定的澆口痕也不會(huì)影響裝配，其澆口套的主要結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是整體式，即定位圈與澆口套為一體，并壓配于定模板內(nèi)，一般用于小型模具;另一種為將澆套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本設(shè)計(jì)的模具為一副中型型模具，故采用后一種結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)，節(jié)省材料等因素，選用碳素工具鋼T8A,淬火硬度為53～57 HRC。
(4) 定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈為模具的標(biāo)準(zhǔn)零件，查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》參考文獻(xiàn)[13]，設(shè)計(jì)如下圖：
圖 3.10 定位圈
（5）冷料穴設(shè)計(jì)
當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，形成冷料渣，為了集存這部分冷料渣，在進(jìn)料日的末端的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)一個(gè)洞穴或者在流道的末端開(kāi)設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。
根據(jù)需要，不但在主流道的末端，而目可在各分流道轉(zhuǎn)向的位置，甚至在型腔的末端開(kāi)設(shè)冷料穴。冷料穴應(yīng)設(shè)置在熔體流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長(zhǎng)度通常為流道直徑的1.5～2倍。常用的是端部為Z字形的拉料桿形式，該冷料穴兼有拉料的作用。具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如下圖中所示設(shè)計(jì)在分流道末端。
圖 3.11 分流道末端的冷料穴
3.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了使塑料熔體順利填充模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過(guò)程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。否則，在塑件上形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷，甚至產(chǎn)生反壓力降低充模速度。
常見(jiàn)的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽，利用排氣塞排氣。由于制件型腔對(duì)稱,且型腔最后填充部位在分型面上，配合間隙大于0.04mm,綜合考慮各種因素，選擇在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽。其中h=0.03mm,方式如下圖：
圖 3.12 排氣槽形式
第4章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
使塑件從模具上脫出來(lái)的機(jī)構(gòu)稱為推出出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向與模具開(kāi)模的方向一致的。良好的推出機(jī)構(gòu)要求脫模時(shí)塑件不變形和不損壞，而且推出機(jī)構(gòu)的位置位于制件不明顯處。常見(jiàn)的脫模推出機(jī)構(gòu)有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)和推件板推出機(jī)構(gòu)。
推桿的設(shè)置位置采取以下原則：
1）推桿設(shè)在脫模阻力大的地方。如加強(qiáng)筋，壁厚等處。作用面積盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞。
2）因?yàn)樗芰鲜湛s是抱緊凸模，所以推出力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近凸模。因?yàn)樗芗谋诤竦年P(guān)系我們可以利用推板。
3）為了保證良好的塑件外觀，推出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。將推桿設(shè)計(jì)在塑件的內(nèi)部型腔。
4）若推出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準(zhǔn)面上時(shí)，對(duì)不影響塑件尺寸和使用，一般推桿與塑件接觸處凹進(jìn)塑件0.1mm；否則塑件會(huì)出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。
推桿多用T8、T10材料，頭部淬火硬度達(dá)50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8μm，和推桿孔呈H8/f8配合。
(1) 確定推出方式
由于該塑件形狀為方殼型零件并且脫模阻力不大，而推桿又加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此采用圓形推桿脫模機(jī)構(gòu)，所以可以使用推桿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推出力均勻，塑件在推出時(shí)變形小，推出可靠。普通的圓形推桿按 GB4169.1—1984選用，可滿足推桿剛度要求。根據(jù)推桿本身的結(jié)構(gòu)及考慮經(jīng)濟(jì)和適用性，選用直徑為φ5×125型號(hào)的12根圓形推桿。其基本形式如下圖：
圖 4.1 推桿形式
材料：T8A 熱處理50～54HRC
2R=11mm ，d=5mm， L=125mm ，表面粗糙度Ra0.8μm
(2) 推出的位置
推桿的位置應(yīng)選擇在脫模阻力最大的地方。因塑件的包緊力在四周最大，所以在塑件內(nèi)側(cè)附近設(shè)置推桿。因考慮到塑件本身的強(qiáng)度和剛度及推桿本身的特性，推桿排列方式均勻分布在四角。
(3) 脫模力計(jì)算
當(dāng)開(kāi)始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算
Ft=Ap(μcosα-sinα)+qA1
式中 A—塑件包絡(luò)型芯的面積（mm2）；
p—塑件對(duì)型芯面積上的包緊力，取0.8×107 ～1.2× 107Pa；
α—脫模斜度；
q—大氣壓力0.09Mpa；
μ—塑件對(duì)剛的摩擦系數(shù)μ，約為0.1～0.3；
A1—制件垂直于脫模方向的投影面積（mm2）
A≈（66×8.5×2＋36×8.5×2）mm2 =1666 mm2
Ft=[1666×1.2×107 ×（0.3cos 40′-sin40′）/ 106＋0.09×62×36]N
=(5997.6+200.88)N =6198.48N
(4) 確定側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)
塑件的側(cè)面無(wú)小孔，凸臺(tái)等特殊要求，因此模具應(yīng)不用置設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。本注塑模采用三板式注射模，開(kāi)模時(shí)，活動(dòng)板與定模板之間在彈簧的作用下使C面分型，將主澆道的凝料從澆口套中脫出。待動(dòng)模繼續(xù)后退時(shí)，直到定距拉板拉到固定在活動(dòng)板上的限位釘時(shí)，D面又被分開(kāi)，即將塑件與澆口拉開(kāi)，使塑件與型芯一起后退，而凝料在分型面取出。當(dāng)動(dòng)模繼續(xù)后退，注射的推桿接觸推板時(shí)，推件板在推桿的推動(dòng)下，將塑件推出。
4.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向合模機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部分，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一邊或定模一邊均可，通常導(dǎo)柱設(shè)在主型腔周圍。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用有以下三點(diǎn)：
(l)定位作用 合模時(shí)保證動(dòng)、定模正確的位置，以便合模后保持模具型腔的
正確形狀。
(2)導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞凹凸模。
(3)導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是比較常見(jiàn)的形式，查GB 4169.4-1984，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在導(dǎo)柱的末端以導(dǎo)向套給以配合，導(dǎo)柱倒裝。一般精度為Ra0.8μm，其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖 4.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合精度通常采用H7/f7或H8/f7，其形式如下圖所示：
圖 4.3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合
第5章 成型零件的設(shè)計(jì)與加工工藝
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，包括凹模、凸模、型腔、型芯、成型環(huán)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(jié)構(gòu)、進(jìn)澆點(diǎn)、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等。此外由于塑件溶體有很高的壓力，因此還應(yīng)該對(duì)關(guān)鍵成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。
按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩類。
a.整體式凹模 整體凹模由整塊材料加工而成，它的特點(diǎn)是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，但由于加工困難，熱處理不方便，故常用在形狀簡(jiǎn)單的中、小型模具上。
b.組合式凹模 組合式凹模是指凹模有兩個(gè)以上零件組合而成，按組合方式的不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和凹壁拼合式等形式。由零件的特點(diǎn)選擇整體嵌入式凹模。采用此組合式凹模，簡(jiǎn)化了復(fù)雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣，便與模具維修，節(jié)省了貴重的模具鋼。為了保證組合式型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，對(duì)于鑲塊的尺寸，形狀位置公差要求較高，組合必須牢靠，鑲塊的機(jī)械加工工藝性要好。
(1) 成型零件的選材
對(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求：
1）機(jī)械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。
2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過(guò)硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無(wú)疵斑和針點(diǎn)。
3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應(yīng)力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
4）具有耐腐蝕性。對(duì)有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。
根據(jù)塑件表面質(zhì)量比較高決定模具表面質(zhì)量更高這一事實(shí)，再依照上述標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析在設(shè)計(jì)成型零件(凹模)中選用了SM45鋼。
(2) 凹、凸模的配合
凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件。凹模結(jié)構(gòu)有整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲拼式凹模、四壁拼合式凹模、螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同主要分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。這里凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以保證塑件的外表面的質(zhì)量，延長(zhǎng)凹模使用壽命，又不浪費(fèi)價(jià)格昂貴的材料，并且凹模損壞后，維修、更換方便，還有利于塑件的拋光，且位于定模板上，因?yàn)槟＞邽橐荒汕坏慕Y(jié)構(gòu)，所以需要采用兩個(gè)型腔。型芯的結(jié)構(gòu)是組合式結(jié)構(gòu)，這樣有利于加工的方便，并保證配合精密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如下圖:
圖 5.1 凹模（型腔）
凸模（型芯）結(jié)構(gòu)有整體式型芯、組合式型芯。本塑件采用整體式型芯。
圖 5.2 凸模（型芯）
(3) 凹、凸模的精度
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。影響工作尺寸的因素如下：
1) 塑件收縮率的影響
由于塑料熱脹冷縮的原因，成型冷卻后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。
2) 凹凸模工作尺寸的制造公差
它直接影響塑件的尺寸公差，通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/3～1/6，表面粗糙度取Ra值為0.8～0.4μm。
3) 凹凸模使用過(guò)程中的磨損量及其他因素的影響
通常凹、凸模的工作尺寸根據(jù)塑料的收縮率，凹、凸模零件的制造公差以磨損量3個(gè)因素確定。
(4) 凹、凸模的尺寸計(jì)算
凹凸模的工作尺寸計(jì)算依據(jù)以上的三種因素來(lái)確定，依次計(jì)算凹凸模的工作尺寸。
1) 凹模的工作尺寸計(jì)算
凹模是成型塑件的外形的模型零件，其工作尺寸屬于包容尺寸，在使用過(guò)程中會(huì)使包容尺寸逐漸增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸。尺寸公差取上偏差。
凹模的徑向尺寸計(jì)算公式：
Lm=(Ls+LsScp-3/4Δ)+δZ
凹模的深度尺寸計(jì)算公式：
Hm=(Hs+HsScp-2/3△)+δZ
式中：
Ls——塑件外形公稱尺寸
Hs——塑料高度方向的公稱尺寸
Scp——塑料的平均收縮率，取K =0.55%
△——塑件的尺寸公差
δ——模具制造公差，一般去塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6
因此：Lm1 =[65（1+0.0055）‐（3/4）×0.46]
=65.01 （塑件外形的長(zhǎng)）
Lm2 =[40（1+0.0055）‐（3/4）×0.36]
=39.95 （塑件外形的寬）
H =[15 (1+0.0055) ‐ (2/3) ×0.20]
=14.95 （塑件外形的厚度）
2) 凸模的工作尺寸計(jì)算
凸模是成型塑件內(nèi)形的，其工作尺寸屬于被包容尺寸，在使用過(guò)程中凸模的磨損會(huì)使被包容尺寸逐漸的減小。所以為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
凸模的徑向尺寸計(jì)算公式：
Lm=(Ls+LsScp+3/4△)‐δZ
凸模的高度尺寸計(jì)算公式：
Hm=(Hs+HsScp+△2/3)‐δZ
因此：Lm3 =[62（1+0.0055）+（3/4）×0.46]
=62.69 （塑件內(nèi)形的長(zhǎng)）
Lm4 =[37（1+0.0055）+（3/4）×0.36]
=37.47 （塑件內(nèi)形的寬）
5.2 型腔和型芯機(jī)加工工藝
表 5.3 型腔的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
—
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)315、寬200、厚25mm
—
3
劃線
劃線、打樣沖4個(gè)沉頭孔的中心
鉗工臺(tái)
4
鉆孔
鉆四個(gè)Φ16的孔
鉆床
5
銑削
以孔定位銑出型腔的外形
銑床
6
刨削
精刨上下面使厚度為26mm
刨床
7
鉆孔
鉆兩型腔中間Φ6的孔
鉆床
8
鉆孔
鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸
鉆床
9
熱處理
淬火，表面硬度達(dá)54～58HRC
—
10
磨削
粗磨底面，使厚為25.5mm
平面磨床
11
磨削
精磨上表面，使厚度達(dá)圖紙要求
平面磨床
表 5.4 型芯的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
—
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)75、寬52、厚70mm
—
3
熱處理
退火
—
4
車
車型腔孔，并按圖紙要求加工Φ2×2mm，留0.05mm的磨量
車床
續(xù)表 5.4
5
鉗工
畫個(gè)裝配孔中心線
—
6
鉆
鉆四個(gè)Φ16的孔
鉆床
7
熱處理
淬火、回火，表面硬度達(dá)30～35HRC
—
8
磨削
粗磨底面，使厚為32.5mm，Ra=0.2μm表面，留鉗工研磨余量0.02mm
平面磨床
9
鉗
研磨上表面，使厚度達(dá)圖紙要求
—
10
化學(xué)熱處理
鍍鉻拋光
—
第6 章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)于大多數(shù)熱塑性塑料，模具上不需設(shè)置加熱裝置。設(shè)置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成形周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法。塑料模具可以看成是一種熱交換器，如果不能實(shí)現(xiàn)均勻的快速冷卻，則會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而異致產(chǎn)品變形或開(kāi)裂，所以應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、壁厚及塑件的品種，設(shè)計(jì)與制造出能實(shí)現(xiàn)均一、高效冷卻回路。
6.1 水道直徑的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的確定原則:
1）水孔直徑不能大于14mm,否則冷卻難以湍流狀態(tài)，以致降低熱交換；
2）平均壁厚為2mm時(shí)水孔直徑可取5～10mm平均壁厚為2～4mm時(shí)水孔直徑可取6～12mm,因此該塑件的水孔直徑確定為6mm。
6.2 冷卻系統(tǒng)的方法
設(shè)置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法。如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速冷卻，剛會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而一學(xué)致產(chǎn)品變形或開(kāi)裂，所以應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、壁厚及塑件的品種，設(shè)計(jì)與制造出能實(shí)現(xiàn)均一、高效的冷卻回路。所以水道布置圖如圖所示。
圖 6.1 水道布置
第7章