電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計(jì)【五孔插座銅片安裝座注塑模具-側(cè)抽芯】
電器接插件注塑工藝及模具設(shè)計(jì)【五孔插座銅片安裝座注塑模具-側(cè)抽芯】,五孔插座銅片安裝座注塑模具-側(cè)抽芯,電器,插件,注塑,工藝,模具設(shè)計(jì),插座,銅片,安裝,模具,側(cè)抽芯
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第35頁(yè)
摘 要
目前，塑料工業(yè)發(fā)展迅猛。塑料制品已遍布到現(xiàn)代工業(yè)和日常生活的每個(gè)角落。為了解塑件的制造過程及學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)，本論文參考有關(guān)書籍，結(jié)合實(shí)際制品，系統(tǒng)地分析了注射模的設(shè)計(jì)過程，并運(yùn)用UG等大型設(shè)計(jì)軟件對(duì)塑料模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。
本論文根據(jù)銅片安裝座的實(shí)際制品及其用途性能，選擇了塑料的牌號(hào)、分析了塑件的性能、尺寸精度及設(shè)計(jì)的有關(guān)注意事項(xiàng)；闡述了塑料的性能、成型特性以及工藝參數(shù)；根據(jù)制品的注射量及注射壓力選擇了成型設(shè)備，分析了塑件的成型工藝過程；根據(jù)選擇模具材料的具體原則，選擇了模具各個(gè)部件的材料；通過塑件結(jié)構(gòu)、形狀分析，確定了其成型位置以及分型面；重點(diǎn)介紹了模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零部件的工作尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核、側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、支承與連接零件的設(shè)計(jì)與選擇。
利用UG創(chuàng)建了零件整體的三維模型，利用UG的制圖功能生成零件的工程圖。
利用AutoCAD,繪出模具裝配圖，以及各個(gè)零件圖。
關(guān)鍵詞：注塑模 工藝分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑機(jī)參數(shù)校核 UG AutoCAD
Abstract
Currently, the plastic industry is developing rapidly. The plastic have been found everywhere in modern industry and daily life. To understand the manufacturing process of plastic parts and some acknowledge of injection mould, this thesis analyzes the designing process of injection mould systematically with reference books consulted and according to performance of plastic part. This paper applies large-scale UG design software to design plastic model.
According to performance and uses of the Block installation of copper, in this paper the brands of plastic is closed, the performance of the plastic parts is analyzed and the performance plastics, molding characteristics and process parameters are expounded. According to injection volume and pressure of injection molding equipment of choice, this paper analyzes pieces of plastic molding process. And according to the principles of choosing the mold materials, this paper selects all parts of the mold material with the analyzing the shape of plastic parts. In the thesis, it focus on the tooling design including gating system, forming part of dimensions, structural and strength of mold-orienting, the Side core-pulling mechanism , the Demoulding Mechanism , the cooling system, the Exhaust System, the bearing and connecting parts .
Sets up 3D model of the product in UG . At last, all of them are translated into 2D engineering drawings.
Using AutoCAD , sets up the Die Assembly Drawing , and the drawings of the parts.
Key words：Injection die; Process analysis; Structural design; Check injection molding machine; UG；AutoCAD
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 塑料成型原理 2
1.3 現(xiàn)代技術(shù)在注射模中的應(yīng)用 3
1.4本文研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法 4
第二章 產(chǎn)品的工藝分析 5
2.1 塑料制件分析 5
2.2 零件的建模 5
2.3 塑料制品的尺寸、體積、公差和表面質(zhì)量 6
2.3.1 塑料制品的尺寸 6
2.3.2 塑料制品的體積 7
2.3.3 塑料制品的公差 7
2.3.4 塑料制品的表面質(zhì)量 8
2.4脫模斜度 8
2.5塑料制品的圓角 9
2.6小結(jié) 9
第三章 塑件材料和注塑機(jī)的選擇 10
3.1材料的選擇 10
3.2注塑機(jī)的選擇 11
3.3注射機(jī)校核 12
第四章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.1模具總體結(jié)構(gòu)分析 14
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
4.2.1澆注系統(tǒng)的組成 14
4.2.2型腔數(shù)量及排列方式 15
4.2.3主流道設(shè)計(jì) 16
4.2.4分流道設(shè)計(jì) 16
4.2.5澆口設(shè)計(jì) 17
4.2.6分型面的選擇 18
4.3成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 18
4.3.1一般零件成型尺寸基本公式 19
4.3.2凹模（型腔）尺寸計(jì)算 19
4.3.3凸模（型心）尺寸計(jì)算 21
4.3.4型腔側(cè)壁及底板厚度計(jì)算 22
4.3.5模架的選擇 23
4.4脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
4.4.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
4.4.2脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)位設(shè)計(jì) 25
4.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
4.6側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
4.6.1機(jī)構(gòu)形式的確定 28
4.6.2抽芯力的計(jì)算 28
4.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29
4.8模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30
4.8.1冷卻效果的影響因素 30
4.8.2冷卻孔道設(shè)計(jì) 30
4.8.3模具結(jié)構(gòu)圖 32
總 結(jié) 33
致 謝 34
參考文獻(xiàn) 35
第一章 緒論
1.1 概述
塑料件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，塑料時(shí)時(shí)刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。由于塑料具有密度小、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性高、比強(qiáng)度大等優(yōu)異性能，再加上原料豐富、制作方便及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、儀器儀表、軍事國(guó)防、文體醫(yī)衛(wèi)、郵電通信及建筑五金，還是能源開發(fā)、海洋利用等，都有這種新穎、性能優(yōu)異的塑料產(chǎn)品。以汽車工業(yè)為例，由于汽車輕量化、低能耗的發(fā)展要求，汽車零部件的材料構(gòu)成發(fā)生了明顯的以塑代鋼的變化，目前我國(guó)汽車塑料占汽車自重的5%至6%，而國(guó)外已達(dá)13%，根據(jù)專家預(yù)測(cè)，汽車塑料的單車用量還將會(huì)進(jìn)一步增加。在現(xiàn)代車輛上，無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，還是功能與結(jié)構(gòu)件，都可以采用塑料材料，外裝飾件有保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等；內(nèi)裝飾件有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護(hù)板等；功能與結(jié)構(gòu)件有油箱、散熱器水室、空濾器罩、風(fēng)扇葉片等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2000年汽車產(chǎn)量200多萬輛，車用塑料達(dá)138萬噸。從國(guó)內(nèi)外汽車塑料應(yīng)用的情況看，汽車塑料的用量現(xiàn)已成為衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。
作為塑料制件最有效的成型方法之一的注塑成型由于可以一次成型各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精密和帶有金屬嵌件的制品，并且成型周期短，可以一模多腔，生產(chǎn)率高，大批生產(chǎn)時(shí)成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因此在塑料加工行業(yè)中占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，塑料模具約占所有模具（包括金屬模）的38.2%，塑料制品總重量的大約32%是用于注射成型的，80%以上的工程塑料制品都要采用注射成型方式生產(chǎn)。 根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2000年共進(jìn)口模具9.77億美元，其中塑膠模具共5.5億美元，占56.3%，2001年共進(jìn)口模具11.12億美元，其中塑膠模具共6.16億美元，占55.4%。從品種上來說，進(jìn)口量最大的是塑膠模具塑料是從石油生產(chǎn)出來的合成樹脂加入增塑劑、填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成的，原料為小顆?；蚍蹱?。將這些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個(gè)具有所需要產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了與型腔形狀一樣的塑件，這個(gè)具有型腔的東西叫做模具，因?yàn)樗鼘ｉT用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。
1.2 塑料成型原理
注塑成型也稱注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復(fù)雜的塑料制件。由于它具有應(yīng)用面廣、成型周期短、花色品種多、制件尺寸穩(wěn)定、產(chǎn)品易更新?lián)Q代、生產(chǎn)效率高、模具服役條件好、塑件尺寸精度高、生產(chǎn)操作容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，在整個(gè)塑料制件生產(chǎn)行業(yè)中，注塑成型占有非常重要的地位。目前，除了少數(shù)幾種塑料品種外，幾乎所有的塑料（即全部熱塑性和部分熱固性塑料）都可采用注塑成型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注塑制件占所以塑料制件總產(chǎn)量的30%，全世界每年生產(chǎn)的注塑模數(shù)量約占所有塑料成型總產(chǎn)量的50%。
將塑料顆粒定量加入到注塑機(jī)的料筒內(nèi)，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化成粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推擠下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注入到溫度較低的閉合模具型腔中。由于模具的冷卻作用，使模腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開啟模具便可從模腔中推出具有一定形狀和尺寸的注塑件。上述過程大致可歸納為：加料→塑料熔融→注塑→冷卻定型→塑料脫模。
由注塑成型的過程分析可知，塑料要經(jīng)過三個(gè)階段轉(zhuǎn)換：一是塑料未進(jìn)入料筒前的顆粒狀態(tài)；二是塑料在料筒中的塑化流動(dòng)達(dá)到的粘流狀態(tài)熔體；三是塑料通過注塑模澆注系統(tǒng)的充模流動(dòng)及冷卻凝固而定型。在第一階段中，塑料在進(jìn)入料筒前的運(yùn)動(dòng)，屬于顆粒料流，主要是塑料受到機(jī)械力等的作用而產(chǎn)生的塑料顆粒運(yùn)動(dòng)。在第二階段中，塑料在料筒熱和剪切熱等的作用下，發(fā)生塑化熔融而在料筒中的糊狀流動(dòng)，這種流動(dòng)在料筒內(nèi)的每個(gè)部位的流動(dòng)狀態(tài)基本保持恒定，屬于穩(wěn)定流動(dòng)。在第三階段中，粘流狀態(tài)的塑件在一定壓力及速度下，通過注塑模澆注系統(tǒng)進(jìn)行充填模腔流動(dòng)，其流動(dòng)狀態(tài)不能保持恒定，屬于非穩(wěn)定流動(dòng)，因此，第三階段的流動(dòng)是注塑件成型件的關(guān)鍵階段。必須指出，影響每個(gè)階段的變化因素有：
(1) 塑料有本身的物性參數(shù)和本構(gòu)關(guān)系（固有特性、內(nèi)因）。
(2) 一定量的塑料聚集在一起形成的宏觀結(jié)構(gòu)。
(3) 塑料宏觀結(jié)構(gòu)周圍的非塑料本身結(jié)構(gòu)（如注塑模、注塑機(jī)等）構(gòu)成塑料的幾何邊界。
(4) 塑料要受到來自外界或其內(nèi)部的各種力，包括機(jī)械力，如壓力、剪切力、摩擦力等；物理力，如熱、結(jié)晶、相變等物理變化力；化學(xué)力，如熱分解等化學(xué)變化力
1.3 現(xiàn)代技術(shù)在注射模中的應(yīng)用
塑料產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型生產(chǎn)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，它包括塑料制品設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具加工制造和模塑生產(chǎn)等幾個(gè)主要方面，它需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、模具設(shè)計(jì)師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來完成，它是一個(gè)設(shè)計(jì)、修改、再設(shè)計(jì)的反復(fù)迭代，不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)已越來越難以滿足市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的需要。計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)技術(shù)在注塑模中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾方面。
(1)塑料制品的設(shè)計(jì)
塑料制品應(yīng)根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)要考慮塑料性能的要求、成型的工藝特點(diǎn)、模具結(jié)構(gòu)及制造工藝的要求、成型設(shè)備、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)成本以及外形的美觀大方等各方面的要求，由于這些因素相互制約，所以要得到一個(gè)合理的塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案非常困難，同時(shí)塑料品種繁多，要選擇合適的材料需要綜合考慮塑料的力學(xué)、物理、化學(xué)性能、要查閱大量的手冊(cè)和技術(shù)資料，有時(shí)還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。所有這些工作，即使是有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師也很難取得十分滿意的結(jié)果。
基于特征的三維造型軟件為設(shè)計(jì)師提供了方便的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其強(qiáng)大的編輯修改功能和曲面造型功能以及逼真的顯示效果使設(shè)計(jì)者可以運(yùn)用自如地表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖，真正做到所想即所得，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)一并計(jì)算保存，為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下良好的基礎(chǔ)。強(qiáng)大的工程數(shù)據(jù)庫(kù)包括了各種塑料的材料特性，且添加方便。采用基于知識(shí)（Knowledge-Based Reasoning, KBR）和基于實(shí)例（Case-Based Reasoning ,CBR）推理的專家系統(tǒng)的運(yùn)用，使塑料材料選擇簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。
(2) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模具結(jié)構(gòu)要根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量來決定，它包括型腔數(shù)目及排列方式、澆注系統(tǒng)、成型部件、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等幾大部分，同時(shí)要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模架，計(jì)算機(jī)技術(shù)在注塑模具中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
(3) 模具開合模運(yùn)動(dòng)仿真
注塑模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求各部件運(yùn)動(dòng)自如，互不干涉，且對(duì)模具零件的順序動(dòng)作以及行程有嚴(yán)格的控制，運(yùn)用CAD技術(shù)可對(duì)模具開模、合模以及制品被推出的全過程進(jìn)行仿真，從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理處，并及時(shí)更正，以減少修模時(shí)間。
(4) 注塑過程數(shù)值分析
塑料在模具模腔中要經(jīng)過流動(dòng)、保壓和冷卻三個(gè)主要階段，其流動(dòng)、力學(xué)行為和熱行為非常復(fù)雜，采用CAE方法可以模擬塑料熔體在模腔中的流動(dòng)與保壓過程，其結(jié)果包括熔體在澆注系統(tǒng)和型腔中流動(dòng)過程的動(dòng)態(tài)圖，提供不同時(shí)刻熔體及制品在型腔各處的溫度、壓力、剪切速率、切應(yīng)力以及所需的最大鎖模力等，其預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)改進(jìn)模具澆注系統(tǒng)及調(diào)整注塑工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義；同時(shí)還可計(jì)算模具在注塑過程中最大的變形和應(yīng)力，以此來檢驗(yàn)?zāi)＞叩膭偠群蛷?qiáng)度能否保證模具正常工作；對(duì)制品可能發(fā)生的翹曲進(jìn)行預(yù)測(cè)可使模具設(shè)計(jì)者在模具制造之前及時(shí)采取補(bǔ)救措施；運(yùn)用CAE方法還可分析模壁的冷卻過程，其預(yù)測(cè)結(jié)果有助于縮短模具冷卻時(shí)間、改善制品在冷卻過程中的溫度分布不均勻性。
(5) 數(shù)控加工
復(fù)雜制品的模具成型零件多采用數(shù)控加工的方法制造，利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實(shí)時(shí)加工過程并顯示有關(guān)曲面的形狀數(shù)據(jù)，以保證加工過程的可靠性，同時(shí)還可自動(dòng)生成數(shù)控線切割指令、曲面的三軸、五軸數(shù)控銑削刀具軌跡等。
1.4本文研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法
本設(shè)計(jì)大致有以下幾部分內(nèi)容：
(1) 注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括澆注系統(tǒng)、成型零件、側(cè)面抽心機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)組成；
(2) 運(yùn)用UG軟件將注塑模具建模成實(shí)體，完成裝配過程；
(3) 利用AutoCAD繪出模具裝配圖，零件圖。
目標(biāo)與方法：
經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，主要是掌握注塑模具設(shè)計(jì)的主要概念，對(duì)注塑模具有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，并能對(duì)給定的塑料模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)而完成完整的注塑模具結(jié)構(gòu)。應(yīng)對(duì)注塑模具的機(jī)構(gòu)及類型有較為深刻的理解，并能熟練掌握UG軟件在注塑模制造過程中的運(yùn)用。
本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)注塑模具的一般設(shè)計(jì)過程，針對(duì)具體的塑料模型，設(shè)計(jì)出用于實(shí)際生產(chǎn)加工的一套完整的注塑模具，并依靠三維軟件UG，進(jìn)行整個(gè)注塑模具的建模。
第二章 產(chǎn)品的工藝分析
2.1 塑料制件分析
塑料制件的設(shè)計(jì)不僅要滿足要求，而且要符合塑件的成形工藝特點(diǎn)，并且盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。這樣，可使成型工藝穩(wěn)定，保證塑料制件的質(zhì)量，又可使生產(chǎn)成本降低。在進(jìn)行塑件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵循以下幾個(gè)原則：
在保證塑件的使用性能、物理性能與力學(xué)性能、電氣性能等的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻、成形方便。
在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)合理，工藝性好，模具型腔易于制造，模具冷卻、推出等機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。
在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，應(yīng)考慮塑件的成形工藝性，如流動(dòng)性，收縮性，等；蘇建形狀應(yīng)有利于模具分型、排氣、補(bǔ)縮和冷卻。
本次設(shè)計(jì)的是五孔插座中導(dǎo)體材料的安裝座，主要用于安裝插座中金屬片，是日常生活中極為普遍的一種塑料產(chǎn)品，可以把他的特點(diǎn)歸納為：普遍、價(jià)格低廉、用途廣泛等。對(duì)其要求主要為：強(qiáng)度要硬、絕緣性能要很好。
從零件分析 , 表面較平整光滑，皺折、裂紋等缺陷少有,由于在使用中不是能見到的部分，所以表面的要求并不需要很高。另外分型面得確定是重點(diǎn)也是難點(diǎn),還涉及到金屬嵌件的問題。
流程圖：在注塑機(jī)和模具上通過加料、加熱塑化、加壓注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序，對(duì)塑料進(jìn)行成型后處理。
2.2 零件的建模
零件的三維圖通過UG畫出，用到的命令有【草圖】里的畫直線、圓、矩形、派生直線、快速修剪、快速延伸以及參考平面的變換，還有【建?！坷锏睦?、求和、求差等命令。
建模過程大致為：1：畫出底面的兩個(gè)矩形，拉伸出兩個(gè)長(zhǎng)方體。2：采用【建?！坷锏那蟛蠲?，從大的長(zhǎng)方體中減去小的長(zhǎng)方體，得到底座。3：畫五孔插座上的兩孔的安裝臺(tái)，采用同1、2的步驟畫出一個(gè)殼體。4：畫出插孔的形狀，并拉伸為實(shí)體。5：從3中得到的殼體上減去4中得到的實(shí)體。6：用3、4、5同樣的方法得到另一個(gè)安裝臺(tái)。7：用如圖3、4、5的方法畫出三孔插座上的一個(gè)安裝臺(tái)。8：將7中得到的安裝臺(tái)分別左右旋轉(zhuǎn)30度，得到另兩個(gè)安裝臺(tái)。9：采用3、4、5的方法，得到兩個(gè)圓柱孔。10：固定好以上所有實(shí)體的相對(duì)位置，采用【建?！恐星蠛偷拿?，將所有實(shí)體合并。
最終建好的模型，如圖：
圖2-1 零件三維模型圖
2.3 塑料制品的尺寸、體積、公差和表面質(zhì)量
2.3.1 塑料制品的尺寸
由于塑料流動(dòng)性的限制，對(duì)于流動(dòng)性差的塑料或薄壁制品進(jìn)行注塑模塑時(shí)，制品尺寸不宜過大，以免熔體不能充滿型腔或形成熔接痕，從而影響制品外觀和強(qiáng)度。此外，注塑模塑制品的尺寸受到注塑機(jī)的公稱注射量、合模力和模板尺寸的限制.主要尺寸如下:
圖2-2 零件尺寸圖
2.3.2 塑料制品的體積
在UG中，點(diǎn)擊工具欄上的『分析』選擇『質(zhì)量屬性』，彈出如圖的對(duì)話框 點(diǎn)擊按鈕，選擇所有的部件，出來零件的基本信息，如下：
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列出信息創(chuàng)建者： a
日期 ： 2009-4-21 16:14:06
當(dāng)前工作部件 ： D:\bysjdj.prt
節(jié)點(diǎn)名 ： chinese-d5ee866
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測(cè)量質(zhì)量屬性
顯示的質(zhì)量屬性值
體積 = 6165.851109330 mm^3
面積 = 9987.649618862 mm^2
質(zhì)量 = 0.048282529 kg
重量 = 0.473490292 N
回轉(zhuǎn)半徑 = 20.336937081 mm
質(zhì)心 = 17.490079022, 27.110156961, 5.216899578 mm
所以注塑件的體積可以取為6166 mm^3=6.166cm^3。
2.3.3 塑料制品的公差
此塑料制品除了已標(biāo)注的公差尺寸外，未注尺寸公差按GB/T14486-93中的MT5級(jí)精度執(zhí)行。所以圖紙已標(biāo)注的公差尺寸需要經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算得出。而未注尺寸公差就需要查標(biāo)準(zhǔn)GB/T14486-93：
塑料制品未注尺寸公差MT5級(jí)允許偏差的范圍是在名義尺寸的上下均勻的分布，所以在模具型腔設(shè)計(jì)時(shí)未注尺寸可按尺寸中限也就是尺寸本身加以收縮率執(zhí)行。
影響塑料模塑制品公差的因素主要有：模具制造誤差及磨損，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損，塑料收縮率的波動(dòng)，模塑工藝條件的變化，塑料制品的形狀，飛邊厚度的波動(dòng)，脫模斜度及成型后制品的尺寸變化等。塑料制品分為8個(gè)精度等級(jí)，根據(jù)塑料品種不同，每一種塑料可選其中的三個(gè)等級(jí)。模具制造的精度一般塑料制品的精度高出一到二個(gè)等級(jí)。
2.3.4 塑料制品的表面質(zhì)量
塑料制品表面質(zhì)量包括有無斑點(diǎn)、條紋、凹痕、起泡、變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度。表面缺陷必須避免，表面光澤性和表面粗糙度應(yīng)根據(jù)塑料制品使用要求而定。根據(jù)上面的要求，對(duì)所給定的塑料制品精度定為MT4，模具精度為IT5.
2.4脫模斜度
塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)將產(chǎn)生一定量的尺寸收縮，制品在冷卻或固化過程中圍繞凸模和型心產(chǎn)生收縮而包緊。為了便于塑料制品脫模，防止脫模時(shí)劃傷制品表面，與脫模方向平行的塑件表面一般應(yīng)具有合理的脫模斜度。脫模斜度的大小與塑件的收縮率、塑件的形狀、塑件的壁厚及部位有關(guān)。一般聚乙烯、聚丙烯為30分到1度；ABS為40分到1度30分；聚碳酸脂為50分到2度。制品內(nèi)、外壁面都應(yīng)有脫模斜度，若只有內(nèi)壁面脫模斜度，脫模時(shí)制品將黏附在凹模表面。若只有外壁面脫模斜度，脫模時(shí)制品將黏附在凸模表面。模具制品上布置平行于模具啟閉方向筋的壁面應(yīng)有脫模斜度。在確定脫模斜度過程中，要注意考慮3方面的關(guān)系
(1) 在必須保證塑件尺寸精度和制品有特殊要求時(shí)，脫模斜度造成的制品尺寸誤差必須限制在該尺寸精度的公差之內(nèi)和滿足特殊要求
(2) 為避免或減小脫模力過大而損傷注塑件，對(duì)于收縮較大，形狀復(fù)雜，型心包緊面積較大的塑件，應(yīng)該考慮較大的脫模斜度。
(3) 為使注塑開模后，塑件留在動(dòng)模一側(cè)的型心上，可以考慮塑件的內(nèi)表面取較小的脫模斜度。另外，對(duì)有花紋的側(cè)表面需特大的脫模斜度，常見的有4度到5度，每0。025mm花紋深度要取1度以上脫模斜度。殼類塑件上有成排網(wǎng)格式孔板時(shí)，要取4度到8度以上型孔斜度，孔越多越密，斜度越大。根據(jù)該制品的形狀和壁厚，并且為了制品留在型芯一邊，選用內(nèi)表面脫模斜度為35′，外表面脫模斜稍大為40′
2.5塑料制品的圓角
塑料制品上所有轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡的好處在于避免應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度，改善熔體在型腔中的流動(dòng)狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。在制品結(jié)構(gòu)上無特殊要求時(shí)，制品的各連接處的圓角半徑應(yīng)不小于0.5～1mm。對(duì)于使用上要求必須以尖角過渡或分型面處和型芯與型腔配合不便做成圓角時(shí)，則仍以尖角過渡。
2.6小結(jié)
本章主要內(nèi)容有如下幾個(gè)部分：根據(jù)零件尺寸，確定所需模具屬于中小型模具；根據(jù)圖紙精度要求查出了零件各個(gè)部分的公差；用UG設(shè)計(jì)了齒輪的三維圖，直觀得了解了塑件；為了便于脫模，對(duì)塑件的壁和孔都選擇了一定的脫模斜度，分析了塑件的成型工藝。
第三章 塑件材料和注塑機(jī)的選擇
3.1材料的選擇
一般結(jié)構(gòu)零件常用的熱塑性塑料有：改性聚苯乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯、ABS等，其性能用途見表：
表3.1 常見熱塑性塑料性能比較
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)
主要用途
聚乙烯
線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型
小于80℃
較好，但不耐強(qiáng)氧化劑，耐水性好
質(zhì)軟，力學(xué)性能較差，表面硬度低
成型性能好，粘度與剪切速率關(guān)系較大，成型前可不預(yù)熱
薄膜、管、繩、容器、電器絕緣零件、日用品等
聚苯乙烯
線形結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型
-30～80℃
較好，對(duì)氧化劑、苯、四氯化碳、酮、酯類等抵抗力較差
透明性好，電性能好，抗拉抗彎強(qiáng)度高，但耐磨性差，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差
成型性能很好，成型前可不干燥，但注射時(shí)應(yīng)防止淌料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂
裝飾制品、儀表殼、燈罩、絕緣零件、容器、泡沫塑料、日用品等
聚丙烯
線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型
10～120℃
較好
耐寒性差，光氧作用下易降解老化，力學(xué)性能比聚乙烯好
成型時(shí)收縮率大，成型性能較好，易產(chǎn)生變形等缺陷
板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等
ABS
線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型
小于70℃
較好
抗拉強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性。但耐熱性較差，吸水性較大
成型性能很好，成型前原料要干燥
應(yīng)用廣泛，如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等
PF
線形結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型
10～120℃
較好
機(jī)械強(qiáng)度高，堅(jiān)韌耐磨，尺寸穩(wěn)定，耐腐蝕，電絕緣性能優(yōu)異
成型性較好，收縮及方向性比氨基塑料大，并含有水分揮發(fā)物。成型前預(yù)熱
制作電器、儀表的絕緣機(jī)構(gòu)件
注塑零件是五孔插座中金屬銅片的支座，因此要求非常好的電絕緣性能，有較好的耐熱性、較高的機(jī)械強(qiáng)度，并且要堅(jiān)韌耐磨，尺寸穩(wěn)定，耐腐蝕。因此選用酚醛塑料(PF)，型號(hào)為：H163Z,其性能如下：
密度： 料筒溫度：65—95℃
模具溫度：160—170℃ 收縮率%：1.0
注射壓力：100MP
3.2注塑機(jī)的選擇
注塑機(jī)的種類很多，分類方法也比較多。按注射能力分，有超小型注塑機(jī)、小型注塑機(jī)、中型注塑機(jī)、大型注塑機(jī)和超大型注塑機(jī)。按驅(qū)動(dòng)方式來分，有機(jī)械式、全液壓式、機(jī)械液壓混合式注塑機(jī)。正確的選用注塑機(jī)，應(yīng)從以下幾方面考慮：所選用的注塑機(jī)在安裝模具和加工制品是，是否可滿足注射制品的形狀、尺寸、重量、塑料制品的材質(zhì)等方面的要求，
此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)注塑機(jī)的注射量已經(jīng)零件的體積來選擇注塑機(jī)，并通過鎖模力、最大注射壓力已經(jīng)開模行程的校核來確實(shí)所選注塑機(jī)是否符合要求。選用注塑機(jī)時(shí)，其注射容量要求如下：
(1) 注射量（以容積）不能大于注射機(jī)額定注射量的80%:
(2) 注射量不能小于注射機(jī)額定注射量的20%：
根據(jù)第二章計(jì)算的零件的體積，單個(gè)零件注塑時(shí)，體積為6.166 cm^3，成型面積為3.5×5.5=19.25cm^2,
所以，注塑機(jī)的額定容量為：
即注塑機(jī)的額定容量范圍為：
為提高生產(chǎn)效率，考慮4個(gè)同時(shí)注塑，所以注塑的體積為：6.14×4=24.64cm^3,成型面積為：F=4×19.25=77 cm^3，經(jīng)比較采用XS—Z—30型注塑機(jī)，為國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)，其參數(shù)如表：
表3.2 XS—Z—30型注塑機(jī)參數(shù)
型號(hào)
XS—Z—30
最大注射量
30
注射壓力/MPa
119
注射方式
柱塞式
鎖模力
25
最大成型面積
90
最小開檔
60
最大開檔
220
最大開模行程
160
模具外形尺寸
90×300
噴嘴球形半徑
12
噴嘴口徑
4
3.3注射機(jī)校核
1.鎖模力的校核
F——分型面上最大投影面積() p——注塑機(jī)料桿比壓（Pa）
T——注塑機(jī)鎖模力（N） K——安全系數(shù)（一般1.1—1.25）
E——粘度系數(shù)（一般0.25—1.25） Ep——成型比壓（取120×Pa）
2.最大注射力的校核
零件選用的是PF材料，其最大注射力為100MPa，小于注塑機(jī)的注射壓力119MPa，
3.開模行程的校核
模具設(shè)計(jì)中采用雙分型面，對(duì)于雙分型面，開模行程采用公式
——制品所用的脫模距離 取12mm
——制品的厚度 取13mm
所以，所選注塑機(jī)的開模行程為160mm,再考慮進(jìn)去有側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)，所選注塑機(jī)也能符合要求。
小結(jié)：本章根據(jù)制品采用的PF材料，根據(jù)注射量選用XS—Z—3型國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)，并它進(jìn)行了鎖模力、注塑力和開模行程校核，校核結(jié)果完全符合要求。
第四章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1模具總體結(jié)構(gòu)分析
注塑模的結(jié)構(gòu)與塑料品種，塑料的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度、生產(chǎn)批量以及注塑工藝條件和注塑機(jī)的類型等眾多因素有關(guān)，因此，注塑模結(jié)構(gòu)各異，種類繁多。但不論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的注塑模，都是由動(dòng)模及定模兩大部分組成。根據(jù)模具上各個(gè)部件的功能，一般的注塑模由以下幾個(gè)部分組成，澆注系統(tǒng)、成型零件部分、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。
此次設(shè)計(jì)的是五孔插座中銅片的安裝座，采用雙分型面，主要的部件也包括了澆注系統(tǒng)、成型零件部分、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。
其示意，如圖：
圖4-1 模具的裝配示意圖
圖中主要的組件有，上模座、下模座、凹模、凸模、斜銷、側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)、推桿、定位桿、推桿固定桿、推板以及導(dǎo)柱導(dǎo)套等。
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.2.1澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)的噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。它的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個(gè)部位，并在填充及保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。它向型腔中的傳質(zhì)、傳熱、傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外在質(zhì)量，它的布置和安排影響著塑件成型的難易程度和模具的復(fù)雜程度。
普通流道澆注系統(tǒng)包括流道（由主流道、分流道和冷料穴組成）和澆口。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注塑模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(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、尺寸精度等）都有直接影響，設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮型盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)計(jì)平衡式分流道； 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求均勻，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；3 型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸。熱量及壓力損失小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡可能短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低。均衡進(jìn)料盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處和角落，即分流道盡可能采用平衡式分布塑料消耗量要少,在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的消耗量。消除冷料,澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料”，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件質(zhì)量。排氣良好,澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿各個(gè)角落，使型腔的氣體能順利排出。防止塑件出現(xiàn)缺陷,避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象。塑件外觀質(zhì)量,根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用。生產(chǎn)效率,盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工，成型周期短，效率高。塑料熔體流動(dòng)特征,大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應(yīng)予以充分利用。
4.2.2型腔數(shù)量及排列方式
注塑中4個(gè)制件同時(shí)注塑，考慮到有側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)，其排樣方案如圖：
圖4-2 制件排列方案
4.2.3主流道設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸，主道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套即澆口套，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
（1） 為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道設(shè)計(jì)成錐度為的圓錐孔，這里取。
（2）主流道出口圓角過渡，一般取，這里取。
（3）在滿足成型的條件下，主流道盡可能短，以減少壓力損失和回收料。
（4）主流道內(nèi)壁粗糙度應(yīng)為Ra0.4μm，盡量不采用分段組合式。
（5）主流道的球面半徑應(yīng)與噴嘴的球面半徑相匹配，一般大于噴嘴 的球面半徑0.5—1mm，這里取=12+1=13mm。
（6）主流道的進(jìn)料口直徑應(yīng)大于噴嘴的出料口直徑1—2mm，所以
主流道襯套如圖所示：
圖4-3 主流道襯套
4.2.4分流道設(shè)計(jì)
分流道的設(shè)計(jì)主要考慮長(zhǎng)度，截面形狀和大小。分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能的短以減少壓力和熱量損失，避免模具過大，提高成本。分流道的截面形狀有圓形、半圓形、梯形和矩形。其中，梯形截面效率在圓形和半圓形之間，但加工起來較為簡(jiǎn)單，且考慮到此次設(shè)計(jì)中采用的是PF材料，所以分流道的截面選用梯形截面。
其尺寸為，上邊寬度,高度，可以取2.5mm。其示意如圖：
圖4-4 分流道截面
4.2.5澆口設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道，是樹脂注入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小且最短的部分，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口位置的選擇應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：澆口的位置應(yīng)該設(shè)在制品的壁厚處，使塑料由壁厚流向壁薄，并保持澆口至型腔各處流程一致；防止?jié)部谔幃a(chǎn)生噴射而在充填過程中產(chǎn)生蛇星流；盡量縮短流動(dòng)距離；考慮分子定向的影響；減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度；
此外還要注意到實(shí)際塑件型腔的排氣問題以及塑件外觀的質(zhì)量問題。
按澆口的類型澆口可分為：直澆口，多用于單型腔模具，亦稱為直接澆口或中心澆口；側(cè)澆口，又稱為邊緣澆口、標(biāo)準(zhǔn)澆口或普通澆口，它可根據(jù)塑件形狀合理選擇開設(shè)位置，適應(yīng)性強(qiáng)；環(huán)形澆口，一般開設(shè)在圓筒形塑件的外側(cè)；輪輻式澆口，其缺點(diǎn)是塑件易產(chǎn)生多條熔接痕，會(huì)減低塑件的強(qiáng)度；爪形澆口，其適用于成型內(nèi)孔與外圓同軸度要求較高的細(xì)長(zhǎng)管狀塑件；點(diǎn)澆口以及潛伏澆口。由于此次設(shè)計(jì)的模具為單型腔模具，因此采用側(cè)澆口注射模具，可以實(shí)現(xiàn)塑料件與澆口凝料的自動(dòng)拉斷，減少人工操作，使塑料注射成型生產(chǎn)的自動(dòng)化程度提高?！ ?
側(cè)澆口特點(diǎn)有：它可根據(jù)塑件形狀合理選擇開設(shè)位置，適應(yīng)性強(qiáng)；截面形狀為矩形狹縫，便于加工和修整；其澆口痕跡適中；但成型過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷；它壓力損失較大；在一副模具中，可以開設(shè)多個(gè)側(cè)澆口。
其形狀示意，如圖：
圖4-5 澆口示意圖
4.2.6分型面的選擇
模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的設(shè)計(jì)在注射模的設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要的位置，分型面的設(shè)計(jì)合理與否直接影響到塑件的質(zhì)量；模具的整體結(jié)構(gòu)；工藝操作的難易程度及模具的制造成本。分型面位置的選擇受塑料件形狀、壁厚、成形方法、后處理工序、塑件的外觀、塑件尺寸精度、塑件脫模方法、模具類型、型腔數(shù)目、模具排氣、嵌件、澆口的位置及其形式以及成形機(jī)的機(jī)構(gòu)等因素的影響。結(jié)合制件的特點(diǎn)，對(duì)分型面的選擇作如下分析：
為了使塑件能從模具中順利地脫模，將分型面開設(shè)在制件的最大輪廓處，即制件的底部平面，以減小開模時(shí)的阻力，防止因阻力過大而損壞塑件，所以采用的平直型分型面，其示意如圖：
圖4-6 分型面選擇
4.3成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
4.3.1一般零件成型尺寸基本公式
型腔內(nèi)形尺寸：
型腔深度尺寸：
型芯外形尺寸：
型芯高度尺寸：
D—制品外形的基本尺寸
H—制品高度的基本尺寸
d—制品內(nèi)行的基本尺寸
h—制品型孔深度的基本尺寸
S—材料的平均收縮率
—制品的公差或者偏差
—成型零件的制造公差或偏差
此次設(shè)計(jì)的銅片安裝座，由于用環(huán)境特殊，只需滿足基本的使用目的——能夠安裝好銅片即可，另安裝銅片是大都使用螺釘，所以安裝做跟銅片之間不需要很好的配合。所以，此次設(shè)計(jì)的零件不需要很高的精度。因此設(shè)計(jì)中忽略制品公差或偏差及成型零件的制造公差或偏差的影響，即都取為0.
4.3.2凹模（型腔）尺寸計(jì)算
型腔的尺寸計(jì)算方法為：
內(nèi)形尺寸： S—材料收縮率
深度尺寸：
因?yàn)檫x擇底面為分型面，所以型腔中深度方向，
其示意圖如圖：
圖4-7 凹模深度示意圖
型腔中內(nèi)型尺寸為：
圖4-8 凹模內(nèi)形尺寸圖
4.3.3凸模（型心）尺寸計(jì)算
型心尺寸計(jì)算的方法為：
外形尺寸： S—材料收縮率
高度尺寸：
因?yàn)檫x擇底面為分型面面，所以型心高度尺寸為：
其示意如圖：
圖4-9 凸模高度示意圖
型芯外形尺寸 采用同樣的方法計(jì)算，起尺寸如圖：
圖4-10 凸模外形尺寸圖
4.3.4型腔側(cè)壁及底板厚度計(jì)算
在注塑成型過程中，型腔承受塑料熔體的高壓作用。因此，凹模與凹、凸模的底板必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
由于注塑成型受溫度、壓力、塑料特性及塑件形狀復(fù)雜程度等因素的影響，所以，通常在在模具設(shè)計(jì)中，型腔側(cè)壁和支撐板厚度不通過計(jì)算得到，而是憑經(jīng)驗(yàn)確定。此次設(shè)計(jì)中凹模及凸模的寬度均可以取70mm。如圖：
圖4-11 型腔側(cè)壁厚度
4.3.5模架的選擇
塑料注射模標(biāo)準(zhǔn)模架共有兩種，即GB/T12556.1~12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》和GB/T12556.1~12556.15-1990《塑料注射模大型模架》。兩種標(biāo)準(zhǔn)模架的區(qū)別主要在于適用范圍。
中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的模板尺寸；
大型標(biāo)準(zhǔn)模架的模板尺寸
本次設(shè)計(jì)中，排樣好后，所需的模具的尺寸基本為：
長(zhǎng)度方向，四個(gè)制件一起排列，其長(zhǎng)度至少為：55×4=220mm
寬度方向，只有一個(gè)制件排列，其寬度至少為：35mm，
所以選擇模架的尺寸為：160×315mm，
模具簡(jiǎn)圖如下：
圖4-12 模架外形圖
根據(jù)型腔及型心的尺寸確定圖中，A、B的尺寸，A中為型腔，其高度應(yīng)大于9.09mm,所以選擇16mm，B中為型心，所以其高度應(yīng)大于10.1mm，故選擇16mm，
其參數(shù)如表：
表4.1 模架參數(shù)
尺寸/mm
導(dǎo)柱/mm
A、B尺寸/mm
C高度/mm
H高度/mm
160×315
16
16×16
50
72+A+B+C
4.4脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在注塑成型的每一個(gè)循環(huán)中，制件必須從模具型腔中取出，完成取出制件動(dòng)作的機(jī)構(gòu)為脫模機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分開，稱為脫出，然后把塑料和澆注系統(tǒng)凝料等從模內(nèi)取出，有時(shí)脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作間無明顯的動(dòng)作。
脫模機(jī)構(gòu)根據(jù)動(dòng)力來源可以分為手動(dòng)脫模、機(jī)動(dòng)脫模、液壓脫模、氣動(dòng)脫模。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分為簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)、雙向脫模機(jī)構(gòu)、順序脫模機(jī)構(gòu)、二級(jí)脫模機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機(jī)構(gòu)以及帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)等。
4.4.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在所有模具脫模機(jī)構(gòu)中，簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)是最常用的一種形式。其原理是在動(dòng)模一邊施加一次頂出力，將塑件從模具中脫出。通常分為頂桿脫模機(jī)構(gòu)、頂管脫模機(jī)構(gòu)、推板脫模機(jī)構(gòu)、活動(dòng)鑲塊或凹模脫模機(jī)構(gòu)、多元件聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)等。
(1) 頂桿脫模機(jī)構(gòu)：主要設(shè)在阻力最大的部位，蓋，箱類塑件阻力最大的地方是側(cè)面，在端面設(shè)置頂桿是最理想的。頂桿一般是幾根均布，共同將塑件推出。
(2) 頂管脫模機(jī)構(gòu)：頂管又稱空心推桿，是頂出圓環(huán)型，圓形塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式。其脫模運(yùn)動(dòng)方式與頂桿相似，但是由于頂管推動(dòng)型芯周邊整個(gè)塑件，使塑件受力均勻，所以頂管頂出平穩(wěn)可靠，塑件無變形，無頂出痕跡。
(3) 推板脫模結(jié)構(gòu)：推板又稱頂出板，對(duì)于薄壁殼體系的塑件以及不允許在塑件表面留有頂出痕跡的塑件很適用。推板脫模的特點(diǎn)是頂出力大并且均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，塑件不易變形，表面無頂出痕跡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
頂管脫模機(jī)構(gòu)和推板脫模機(jī)構(gòu)較頂桿脫模機(jī)構(gòu)頂出時(shí)要平穩(wěn)些，對(duì)齒輪的精度要求很有利。同時(shí)，模具的結(jié)構(gòu)很小，可供安裝推出機(jī)構(gòu)作用面很小，本模具的推出距離為，型芯的位置要求較高，以滿足型芯和型腔的同軸度要求，故選擇頂桿推出結(jié)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)如圖：
圖4-13 脫模機(jī)構(gòu)
它由以下幾個(gè)零件組成，頂桿直接作用于塑料，將塑料從型芯上脫出，頂桿需要固定，因此設(shè)頂桿固定板，通過底板與頂桿固定板聯(lián)接，將頂桿平穩(wěn)固定，注射機(jī)的液壓頂出桿或機(jī)械頂出桿作用于固定敢上，使頂桿完成頂出動(dòng)作。
4.4.2脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)位設(shè)計(jì)
因?yàn)槟＞咧写嬖趥?cè)型芯，所以在合模的時(shí)候，脫模機(jī)構(gòu)必須先復(fù)位，以防側(cè)型芯和頂管發(fā)生干涉。此次設(shè)計(jì)中才用復(fù)位桿復(fù)位。
4.5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模與定模合模時(shí)正確 定位和導(dǎo)向的重要零件，主要有合模導(dǎo)向裝置和錐面定位兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括：導(dǎo)柱和導(dǎo)套，有的不用導(dǎo)套而在模板上鏜孔代替導(dǎo)套，稱為導(dǎo)向孔。
導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能有：定位作用，導(dǎo)向裝置直接保證動(dòng)、定模臺(tái)模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同則，在模具裝配過程中便于裝配和調(diào)整；導(dǎo)向作用，合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)向力；承載作用，塑料熔體在充模過程中，或由于成型設(shè)備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，因而在成型過程中需要導(dǎo)向裝置能承受一定的單向例壓力，以保證模具的正常工作。采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作。
導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套采用間隙配合，使導(dǎo)套在導(dǎo)柱上滑動(dòng)，配合間隙一般采用H7/h6級(jí)配合，主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
導(dǎo)柱：導(dǎo)柱的形式有兩種，一種為帶頭直通式導(dǎo)柱；另一種為有肩導(dǎo)柱。為了減小導(dǎo)柱導(dǎo)套的摩擦，有的導(dǎo)柱開設(shè)油槽。小型模具一般采用直通式導(dǎo)柱，大型模具采用有肩導(dǎo)柱。
圖4-14 直通式導(dǎo)柱
導(dǎo)套：
(1) 形狀 為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角。導(dǎo)柱孔最好打通，否則導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套時(shí)，由于無法排除空氣，而產(chǎn)生反壓力，阻止導(dǎo)柱進(jìn)入。當(dāng)結(jié)構(gòu)需要開不通孔時(shí)，就要在不通孔的側(cè)面增加通氣孔或在導(dǎo)柱的側(cè)面磨出排氣槽。
(2) 材料 可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
(3) 導(dǎo)套的精度與配合如圖。圖4-15為直導(dǎo)套，圖4-16為Ⅰ型帶頭導(dǎo)套，圖4-17為Ⅱ型帶頭導(dǎo)套。
圖4-15 直導(dǎo)套
圖4-16 Ⅰ型帶頭導(dǎo)套
圖4-17 Ⅱ型帶頭導(dǎo)套
此模具屬于小型模具，選用直通式導(dǎo)柱和直導(dǎo)套。如圖：
圖4-18 導(dǎo)柱和導(dǎo)套
4.6側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.6.1機(jī)構(gòu)形式的確定
安裝座中由于存在兩個(gè)方向的抽芯，如圖：
圖4-19 側(cè)面抽芯模型
兩個(gè)方向成60度夾角，為方便側(cè)面抽心機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及制造，決定采用同一個(gè)抽芯機(jī)構(gòu)，往30度方向上同時(shí)完成抽芯，機(jī)構(gòu)如圖：
圖4-20 側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)
4.6.2抽芯力的計(jì)算
根據(jù)抽芯時(shí)的受力狀態(tài)，抽芯力的計(jì)算公式為：
C——型芯被塑料包緊部分?jǐn)嗝嫫骄荛L(zhǎng)
L——型芯被塑料包緊部分長(zhǎng)度
——單位面積包緊力，一般為7.85—11.77MPa
——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.2左右
——脫模斜度，一般為1度左右。
此次設(shè)計(jì)中，型芯的尺寸如圖：
圖4-21 側(cè)面抽芯型芯尺寸
所以，型芯中
取10MPa,
得抽芯力
4.7排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在塑料熔體填充注塑模腔過程中，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)而形成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體、塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體。這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將會(huì)在塑件上形成氣孔、接縫、表面輪廓不清，不能完全充滿型腔；同時(shí)，還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷塑件，使之產(chǎn)生焦痕、色澤不佳等缺陷。因此，在模具設(shè)計(jì)中，要采用排氣系統(tǒng)將氣體排除。常采用的排氣方式有排氣槽排氣和間隙排氣兩種。
(1) 排氣槽排氣 為了使型腔內(nèi)的氣體在塑料熔體流動(dòng)剁成中順利地排出，可在模具的適當(dāng)部位開設(shè)排氣槽，通常，排氣槽最好加工成彎曲狀，其截面由細(xì)到粗逐步增大，這樣可以降低塑料熔體從排氣槽溢出時(shí)的動(dòng)能，同時(shí)還能降低塑料熔體溢出時(shí)的流毒以及防發(fā)生工傷事故。這種排氣方式主要用于大中型模具，要排除的氣體較多的情況。
(2) 間隙排氣 在大多數(shù)情況下可利用模具分型面和模具零件間的配合間隙自然的排氣，可不另設(shè)排氣槽，特別是中小模具。
本設(shè)計(jì)在成形過程中，由于成型件較小，且復(fù)位桿和推桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較多，故不再另設(shè)排氣槽，采用分型面間隙排氣、復(fù)位桿間隙排氣完全可以滿足排氣的要求，取間隙值在0.02-0.07mm之間。如圖：
圖4-22 推桿間隙排氣
4.8模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.8.1冷卻效果的影響因素
(1) 模具材料
選擇傳熱率大的金屬對(duì)提高冷卻效果，縮短冷卻時(shí)間極為有利。
冷卻介質(zhì)溫度及流動(dòng)狀態(tài) 一般采用流徑長(zhǎng)的水進(jìn)行冷卻，溫差一般控制在5°C以內(nèi)；流速盡可能高，使冷卻介質(zhì)達(dá)到湍流狀態(tài)。
(2) 模塑材料
塑料的熱性能，對(duì)冷卻時(shí)間具有重大影響。絕大多數(shù)塑料的熱導(dǎo)率很低，但可以通過加入填充劑加以改善。
(3) 塑件壁厚
傳熱阻力越大，需要冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。通常冷卻時(shí)間與塑件壁厚平方成正比。
(4) 冷卻回路的分布
為使模腔表面溫度均勻，冷卻孔的直徑與位置，應(yīng)與塑料熔體帶入的熱量成正比。
(5) 模具溫度
選擇合適的模具溫度會(huì)縮短周期，提高塑件質(zhì)量，減少?gòu)U品率。
4.8.2冷卻孔道設(shè)計(jì)
冷卻孔道的設(shè)計(jì)要遵循以下的原則：在允許的條件下，冷卻管道距型腔壁不宜太遠(yuǎn)，也不宜太近，以免影響冷卻效果和模具機(jī)械強(qiáng)度，通常為12～20mm范圍內(nèi)，孔道直徑8mm以上，相鄰孔道中心距為其直徑的3～5倍；注意平衡模具中塑料不同部位的冷卻。同一塑件的不同部位的冷卻應(yīng)與塑件的壁厚相匹配，注意塑件較厚部位的冷卻；冷卻孔道不應(yīng)穿過設(shè)有鑲塊或其接縫部位，以防漏水；冷卻孔道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部位。冷卻孔道直徑一般不小于9mm。進(jìn)水管直徑的選擇，應(yīng)使其進(jìn)水流速度不超過冷卻孔道中的水流速度，避免過大的壓力；凹模、凸模或成型芯應(yīng)分別冷卻，并應(yīng)保證其冷卻平衡；澆口部位由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴，是模具上最熱的部位，應(yīng)加強(qiáng)冷卻；進(jìn)、出口冷卻水溫不應(yīng)過大，以免造成模具表面冷卻不均。
針對(duì)本次設(shè)計(jì)的型芯和型腔而言，由于塑件壁厚較小，并且型腔的厚度較小，采用單層冷卻水道結(jié)構(gòu)，由于型芯內(nèi)的推桿間隙較小，不能設(shè)置較大直徑的冷水道，經(jīng)過估算和實(shí)際設(shè)計(jì)，取冷卻水道的直徑為D=8mm.結(jié)構(gòu)如圖:
圖4-23 冷卻系統(tǒng)俯視圖
圖4-24 冷卻系統(tǒng)凹模分布圖
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