座塊蓋模具課程設(shè)計(jì)

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塑料模具設(shè)計(jì)說明書 設(shè) 計(jì) 題 目 ：座塊蓋塑料模具課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者：李思誠 班 級(jí)：12033417 指 導(dǎo) 教 師：孫前江 南昌航空大學(xué) 2015年12月12日--2016年 1 月2 日 摘 要 論文根據(jù)工程實(shí)際的需要完成座塊蓋的注射模設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中采用塑料注射成型論文中具體分析了產(chǎn)品的工藝性,確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備,確定了模具制作的總體方案,分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了一些必要的尺寸計(jì)算和強(qiáng)度的校核。論文中還對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，完成了工件工程圖設(shè)計(jì)，圓滿完成了模具設(shè)計(jì)所要求的各項(xiàng)工作。 本文中針對(duì)座塊蓋注射模具制定出合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。根據(jù)分析，設(shè)計(jì)了一套塑料注射模具，并對(duì)模具以及主要零件進(jìn)行了CAD繪圖。 關(guān)鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng) 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 前言 1 第2章 塑件的工藝分析 2 2.1塑件的工藝性分析 2 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 4 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 4 2.2.2尺寸精度分析 4 2.2.3表面質(zhì)量分析 4 2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 4 2.4 注射機(jī)的初選 5 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3.1 注射模具分型面的選擇 7 3.1.1 分型面的基本形式 7 3.1.2 分型面選擇的基本原則 7 3.1.3 分型面的選擇 7 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 8 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 8 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 11 第4章 成型零件的設(shè)計(jì) 15 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 4.3 成型零件的尺寸確定 17 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 第7章 排氣系統(tǒng) 25 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 25 第9章 模具特點(diǎn)和工作原理 27 總 結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 第1章 前言 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展使人們不再單純地依賴產(chǎn)品圖或產(chǎn)品樣件來設(shè)計(jì)制作模具,逆向工程技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的圖片、照片或影像資料,甚至產(chǎn)品模具本身,都可以作為模具的設(shè)計(jì)依據(jù)。逆向工程技術(shù)特別在消化、吸收國外先進(jìn)模具技術(shù)方面具有突出的優(yōu)勢, 由此還帶來設(shè)計(jì)思路上的變化,有時(shí)可以先設(shè)計(jì)模具型腔,然后據(jù)此再完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣[1]。 塑料制品的成型是塑料成為具有實(shí)用價(jià)值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達(dá)40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個(gè)塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。 31 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是座塊蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用聚碳酸酯，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2.1 座塊蓋圖 2.1塑件的工藝性分析 塑件的工藝性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件的表面質(zhì)量和塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，其具體分析如下： 1 塑件的原材料分析 塑料品種 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 使用溫度 化學(xué)穩(wěn)定性 性能特點(diǎn) 成型特點(diǎn) 聚碳酸酯（PC），屬于熱塑性塑料 線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型材料，透明 小于130℃，耐寒性好，脆化溫度為-100℃ 有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，不耐堿、酮、酯等 透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強(qiáng)（含水量不得超過0.2％），且吸水后會(huì)降解 力學(xué)性能好，抗沖擊抗蠕變性能突出，但耐磨性較差 熔溫溫度高（超過330℃才嚴(yán)重分解），但熔體黏度打，流動(dòng)性差（溢邊值為0.06mm）；流動(dòng)性對(duì)溫度變化敏感，冷卻速度快；成型收縮率??；易產(chǎn)生應(yīng)力集中 結(jié)論 1熔溫溫度高且熔體粘度大，對(duì)于大于200g的塑件應(yīng)用螺桿式注射機(jī)成型，噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴，并加熱，嚴(yán)格控制模具溫度，一般在70 ~120℃為宜，模具應(yīng)用耐磨鋼，并淬火 2 水敏性強(qiáng)，加工前必須干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲氣泡及強(qiáng)度顯著下降現(xiàn)象 3易產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)格控制成型條件，塑件成型后退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力；塑件壁不宜厚，避免有尖角，缺口和金屬嵌件造成應(yīng)力集中，脫模斜度取2 2塑件的尺寸精度分析 該塑件尺寸精度無特殊要求，大部分尺寸為自由尺寸，可按MT5差取公差，其主要尺寸公差標(biāo)注如下（單位均為mm）。 塑件外形尺寸：35、18、Φ15、9、10 內(nèi)形尺寸：26、R1、R3.5、12、6、Φ3.5、Φ5 孔心距：220.22 3塑件表面質(zhì)量分析 該塑件要求外形美觀，外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕，而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。 4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 ①該塑件的外形為長方體。壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。 ② 塑件型腔很大，有尺寸不等的孔，它們均符合最小孔徑要求。 綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為3.5mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積：V=4624.5388mm3 （單個(gè)） （2）計(jì)算塑件的質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選擇注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。根據(jù)有關(guān)手冊查得p=1.2kg/dm3 所以，塑件的質(zhì)量為 W=pV =4624.53881.210-3 =5.549g 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模四件的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸、對(duì)塑件原材料的分析及注塑時(shí)所需的壓力情況，參考模具設(shè)計(jì)手冊初選螺桿式注射機(jī) W總=4W=45.549 =22.198g 2.4 注射機(jī)的初選 綜上所述，初選螺桿式注塑機(jī)：XS-ZY-60 根據(jù)塑件的計(jì)算重量或體積，選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù)當(dāng)未限定設(shè)備時(shí)，須考慮以下因素： 采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS-ZY-60型。 XS-ZY-60型注射機(jī)的主要參數(shù)如下表所示 主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù)數(shù)值 主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù)數(shù)值 最大注射量/ cm3 60 最大模具厚度/mm 200 螺桿直徑/mm 38 最小模具厚度/mm 70 注射壓力/Mpa 122 模板最大距離/mm 380 注射面積/cm3 130 噴嘴圓弧半徑/mm 12 注射方式 螺桿式 噴嘴移動(dòng)距離/mm 120 鎖模力/KN 500 噴嘴孔直徑/mm 4 2塑件注射成型工藝參數(shù)的確定： 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和聚碳酸酯的成型性能，查相關(guān)手冊得到聚碳酸酯的成型工藝參數(shù)： 塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預(yù)熱和干燥 溫度t：110～120℃ 成型時(shí)間/s 注射時(shí)間 20～90 時(shí)間τ：8～12h 保壓時(shí)間 0～5 料筒溫度t/℃ 后段 210～240 冷卻時(shí)間 20～90 中段 230～280 總周期 40～190 前段 240～285 螺桿轉(zhuǎn)速n/（r/min） 30～60 噴嘴溫度t/℃ 240～250 后處理 方法 紅外線燈 模具溫度t/℃ 70（90）～120 溫度t/℃ 鼓風(fēng)烘箱100～110 注射壓力p/MPa 80～130 時(shí)間τ/h 8～12 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動(dòng)模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與成型設(shè)備的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 1、確定成型位置 由于塑件結(jié)構(gòu)簡單,所以不用設(shè)計(jì)小型心,型腔直接開設(shè)在定模板和中間板上.采用兩排各8個(gè)型腔分布. 2、確定分型面 采用單分型面注射模,從AA分型面一次分型,如下圖所示: 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從成型設(shè)備噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則[12]。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動(dòng)。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 主流道是熔融塑料由成型設(shè)備噴嘴先經(jīng)過的部位，它與成型設(shè)備噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融成型設(shè)備噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從成型設(shè)備噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。主流道的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 （2）主流道尺寸 在臥式或立式成型設(shè)備上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 為2～6。小端直徑d比成型設(shè)備噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，成型設(shè)備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，為了防止成型設(shè)備噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于成型設(shè)備噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3～6左右的圓錐孔。澆口套于成型設(shè)備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于成型設(shè)備噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設(shè)備噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3～6度左右的圓錐孔，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時(shí)，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于成型設(shè)備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于成型設(shè)備噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設(shè)備噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。 定位環(huán)是模體與成型設(shè)備的定位裝置，它保證澆口套與成型設(shè)備的噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與成型設(shè)備的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。成型設(shè)備SZ-63／400的噴嘴球半徑為18 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設(shè)備噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取19 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 .2mm，如圖3.2。 圖3.2 澆口套 主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為 3。小端直徑d比成型設(shè)備噴嘴直徑大0.5－1mm。由于小端的前面是球面，其深度為3－5mm，取值為5mm，成型設(shè)備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大1－2mm。 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或主流道進(jìn)入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用，通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。 在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時(shí)，應(yīng)是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下： 分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。 在可能情況下，分流道的長度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等，以達(dá)到注射大時(shí)壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時(shí)均勻的充滿各個(gè)型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時(shí)，則應(yīng)在澆口處作必要的補(bǔ)救措施，如果分流道較長時(shí)，應(yīng)在其末端設(shè)置冷料穴，放置冷料和空氣進(jìn)入模腔[15]。 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應(yīng)盡量的小，但分流道的截面積過小會(huì)降低注射速度，使填充時(shí)間延長，同時(shí)可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷卻時(shí)間應(yīng)比型腔中塑件的冷卻時(shí)間要短，才不影響注射時(shí)的效率。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。 分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應(yīng)采用軸對(duì)稱或中心對(duì)稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。 在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動(dòng)。 當(dāng)分流道設(shè)在定模一側(cè)或分流道延伸較長時(shí)，應(yīng)在澆口附近或分流道的交叉處設(shè)置鉤料桿，以便于在開模時(shí)在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。 分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動(dòng)小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。 在總體分布中，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。 a．分流道的形狀和尺寸 分流道開設(shè)在定模板上，其截面形狀為半圓形，底部以圓角相連。分流道為二次分流道，具體形狀如圖三。 該塑件采用的是一模四件成型，型腔在模具中對(duì)稱排列在澆注系統(tǒng)的四周，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。 圖：分流道 3、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ①主流道設(shè)計(jì) 根據(jù)手冊查得XS—ZY—60型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸。 噴嘴球半徑：R=12mm 噴嘴孔直徑：d=Φ4mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=Ro+（1～2）mm，d=do+0.5mm 取主流道球面半徑：R=14mm 取主流道的小端直徑：d=Φ5 為了便于將凝料從主流道中拔出，其斜度為1～3。經(jīng)換算得主流道大端面直徑D=5.5mm。同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=3mm的圓弧過渡。對(duì)小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用間隙配合。主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC。 ②分流道設(shè)計(jì) 分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該塑件形狀不算太復(fù)雜，且壁厚均勻，從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道，查有關(guān)手冊得R=3mm ③澆口設(shè)計(jì) 澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。綜合對(duì)塑料成型性能、澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較，確定成型該塑件的模具采用點(diǎn)澆口形式。如圖所示： ④型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 型芯、型腔可采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)。 該塑件型芯形狀比較復(fù)雜，因此應(yīng)采用組合式形式，而型腔形狀比較簡單，可采用整體式結(jié)構(gòu)。型腔尺寸如下： ⑤ 推件方式的選擇 根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，模具型腔在定模部分。開模后，塑件和型芯一塊向后運(yùn)動(dòng)。其推出機(jī)構(gòu)可采用推塊或推桿推出。綜合對(duì)塑件形狀結(jié)構(gòu)分析，該塑件可采用推桿推出結(jié)構(gòu)。 第4章 成型零件的設(shè)計(jì) 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時(shí)的壓應(yīng)力、注射過程中塑料流動(dòng)的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時(shí)的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計(jì)算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚S按下列公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚H按下面公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計(jì)算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計(jì)算尺寸的表述如下。 該塑件的成型零件尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸,平均收縮率,平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算。查有關(guān)模具設(shè)計(jì)手冊得聚碳酸酯的收縮率為s=0.5%～0.8%,故平均收縮率為Scp=（0.5%+0.8%）/2=0.65%。根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取。型腔和型芯工作尺寸計(jì)算如下: 已知條件：平均收縮率Scp=0.0065mm；模具制造公差取δz=Δ/3 類別 模具零件名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 工作尺寸 型腔的計(jì)算 型腔長度 35 D=[D+DS-Δ/2-δz/2] 34.79 型腔寬度 18 D=[D+DS-Δ/2-δz/2] 17.86 凸臺(tái)直徑 Φ15 D=[D+DS-Δ/2-δz/2] 14.84 型腔 高度 9 H=[H+HS-Δ/2-δz/2] 8.87 10 H=[H+HS-Δ/2-δz/2] 9.998 型芯的計(jì)算 型芯長度 26 d=[d+dS+Δ/2+δz/2] 26.50 型芯圓角 R1 d=[d+dS+Δ/2+δz/2] 1.14 型芯圓弧 R3.5 d=[d+dS+Δ/2+δz/2] 3.683 型芯寬度 12 d=[d+dS+Δ/2+δz/2] 12.29 型芯高度 6 h=[h+hS+Δ/2+δz/2] 6.199 型芯 直徑 Φ3.5 d=[d+dS+Δ/2+δz/2] 3.683 Φ5 d=[d+dS+Δ/2+δz/2] 5.099 孔距 孔心距 220.22 L=[L+LS]δz/2 22.1430.037 4.6確定主要零件結(jié)構(gòu)及尺寸 經(jīng)過初步設(shè)計(jì),預(yù)選中小型315400194標(biāo)準(zhǔn)A1模架，各板厚數(shù)值皆已有國際規(guī)定，其強(qiáng)度足夠。 定模座板 外形尺寸：40031525mm；材料：Q235A；調(diào)質(zhì)HB216-260；澆口套與板之間采用φ20H7/k6過渡配合，四個(gè)孔距為260160mm，四個(gè)小孔為160100的銷釘孔。如圖5所示。 圖5 定模座板 4.6.3、型腔 外形尺寸：31531532mm；材料：45鋼；調(diào)質(zhì)HB230-270；板上開16腔孔；采用四個(gè)φ30,孔距為230*6mm的導(dǎo)套孔采用過渡配合（H7/k6）。 4.6.3、型芯 外形尺寸：31531532mm；材料：45鋼；調(diào)質(zhì)HB230-270；板上開24腔孔；采用四個(gè)φ20mm、孔距為258260mm的導(dǎo)柱與孔采用過渡配合（H7/k6）；260160mm。 4.6.7、推桿固定板 外形尺寸：19931520mm；材料：Q235A；四個(gè)與φ2.6推桿過渡配合、孔距為150240mm的孔；四個(gè)用于連接推板的M12螺釘孔，孔距為285160mm，如圖8所示。 4.6.8、推板 外形尺寸：31519920mm；材料：45鋼；淬火HRC43-48；四個(gè)用于連接推桿固定板的φ12孔，孔距為285160mm。如圖9所示。 圖9 4.6.9、動(dòng)模座板 外形尺寸：40031525mm；材料：Q235A；調(diào)質(zhì)HB216-260；四個(gè)孔距為260160mm的M16螺釘孔。如圖10所示。 圖10 動(dòng)模座板 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu)的分類：按驅(qū)動(dòng)方式分類可分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、啟動(dòng)頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成形的每個(gè)周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在成型設(shè)備上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 塑件留在動(dòng)模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位,動(dòng)作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （a）推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因?yàn)橥茥U的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動(dòng)方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機(jī)構(gòu) 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機(jī)構(gòu)義稱頂板頂出機(jī)構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點(diǎn)：推件板推出的特點(diǎn)是頂出力均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且推出力大。但是對(duì)于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動(dòng)嵌件及凹模推出機(jī)構(gòu) 有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機(jī)構(gòu)脫模時(shí)，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，因此，在一般情況下開模時(shí)，盡量設(shè)計(jì)使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮。 在實(shí)踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動(dòng)模側(cè)的情況時(shí)，可設(shè)法增加動(dòng)默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動(dòng)模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時(shí)可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。 頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑料在成型過程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。 2、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級(jí)式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時(shí)還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡單流道式。 簡單流道式即通過在模具上直接打孔，并通過以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的一種形式。如圖所示 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過程中同時(shí)要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于座塊蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 第8章 成型設(shè)備有關(guān)參數(shù)校核 1、模具閉合高度的確定 根據(jù)支承與固定零件中提供的數(shù)據(jù)測量確定： H=206mm 2、 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1、模具閉合高度的確定和校核 ⑴模具閉合高度的確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架各模板尺寸及模具設(shè)計(jì)的其他零件尺寸：定模座板H定=20mm。 ⑵定模板H=30mm，型芯固定板H固=20mm，模腳H模=60mm，動(dòng)模固定板H動(dòng)=20mm 模具閉合高度H閉=20+30+20+60+20mm=150mm 2模具安裝部分的校核 該模具外形尺寸為150mmX150mm，XS-ZY-60型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為380mmX180mm，固滿足模具安裝要求。 XS-ZY-60型注射機(jī)允許模具最小厚度為Hmin=70mm，最大厚度為Hmax=200mm，所以模具閉合高度滿足Hmin＜H閉＜Hmax的安裝條件 綜上所述，XS-ZY-60型注射機(jī)能滿足使用要求。 S-ZY-60型注射機(jī) SZ-63／400型注射機(jī)技術(shù)參數(shù)表 第9章 模具特點(diǎn)和工作原理 1、模具的特點(diǎn)： 該模具是兩板模，設(shè)計(jì)了1 個(gè)水平分型面。設(shè)計(jì)了定距拉桿， A 分 型面是為了取出制件。該模具一模4件，節(jié)省了成本，降低了制造周期，提高了生產(chǎn)效率。 2、模具的工作過程 模具裝配試模完畢后，模具進(jìn)入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如 下。 （1）對(duì)塑料進(jìn)行烘干，并裝入料斗。 （2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。 （3）合模、鎖緊模具。 （4）對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射。 （5）注射過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模。 （6）脫模過程。制件的推出同一般注塑模具推出方式相同，即由注 塑機(jī)推桿推動(dòng)模具推板，從而推動(dòng)推件桿將之間頂出。 總結(jié) 總 結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)針對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了大量的工作，順利完成了課程設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)任務(wù)，達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的目的。 通過此課程設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。 課程設(shè)計(jì)進(jìn)行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。 參考文獻(xiàn) 1. 屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社,2001 2. 李澄,吳天生,聞百橋主編.《機(jī)械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 3.許發(fā)樾主編.《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 4. 李軍主編 , 《精通PRO/E中文野火版模具設(shè)計(jì)》.北京:中國青年出版社,2004 5．《塑料模設(shè)計(jì)及制造》．李學(xué)鋒主編．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年