水杯底座設(shè)計說明說.doc

天水師范學(xué)院學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書課題名稱： 水杯底座注塑模具設(shè)計 課題性質(zhì)： 設(shè)計類 系 名 稱： 機械工程系 專業(yè)： 材料成型及控制工程 班級： 08材控二班 指導(dǎo)教師： 楊杰 學(xué)生姓名：趙國智 摘要 本課題主要是針對水杯底座的模具設(shè)計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設(shè)計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計的主要任務(wù)是水杯底座注塑模具的設(shè)計。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)水杯底座塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對水杯底座的具體結(jié)構(gòu)，本套模具是一套一腔一模的注射模，比之單型腔模具而言提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期。本設(shè)計為塑料水杯底座模具制作設(shè)計，它系統(tǒng)的介紹了塑料水杯底座模具中的各個零部件的加工工藝過程及整套模具的裝配和使用其中，涉及到注射機各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計算問題及特種加工工藝。在該模具設(shè)計中，利用計算機繪圖軟件繪制了零件圖和裝配圖，以及制定了機械加工工藝過程卡。關(guān)鍵詞: 模具； 注射模； 塑料；Abstract This topic is mainly directed against the glass mould design, through the process of plastic analysis and comparison, the final design a pair of injection mold. This topic from the product structure, mould technology, the mould structure of its molding part gating system, the structure, the injection system, cooling system, the selection and parameters of the test, a detailed design, and simple preparation of the mould processing. Through the whole design process shows that the mold can reach the requirements of plastics processing. According to the topic design is the main task of the water injection mould design. Also is to design a deputy injection mould for plastic products, production of glass to realize automation to increase production. According to the concrete structure, the glass of a cavity mould is a set of four modules, injection mould for the single cavity mould to improve manufacturing efficiency and shorten the production cycle. This design for plastic mould design, glass of water system is introduced in various parts of plastic mold machining process and the whole assembly and use of the mould injection machines, which involves various parameters selection, parts processing methods, injection mould structure and related calculation and special processing technology. In the mould design, using computer graphics software rendering the assembly parts and machining, and make the process card. Keywords: die, Injection mould; Plastic. 第一章 塑件工藝性分析6 1. 1. 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性6 1.2. 工藝性分析7 1. 3. 注射機選擇7第二章 塑料制件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計8 2. 1. 型腔數(shù)目的確定8 2. 2. 分型面的選擇9 2. 3. 普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計92. 3. 1. 普通澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則92. 3. 2. 主流道的設(shè)計102. 3. 3. 澆口設(shè)計112. 3. 4. 冷料穴的設(shè)計122. 3. 5. 排氣系統(tǒng)的設(shè)計12第三章 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計12 3. 1. 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計13 3. 2. 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計13 3. 3. 成型零件工作尺寸的計算143. 3. 1. 影響成型零件尺寸的因素143. 3. 2. 型腔和型芯尺寸的計算153. 3. 3. 型腔壁厚和底板厚度的確定19第四章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計19 4. 1. 注射模架的選擇19 4. 2. 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計194. 2. 1. 導(dǎo)向裝置的設(shè)計原則204. 2. 2. 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計204. 2. 3. 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計204. 2. 4. 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的組合形式21第五章 推出機構(gòu)的設(shè)計21 5. 1.推出機構(gòu)的組成及設(shè)計要求215. 1. 1. 推出機構(gòu)的組成215. 1. 2. 推出機構(gòu)的設(shè)計要求21 5. 2. 推出機構(gòu)的選擇22 5. 3. 推出力的計算22 5. 4. 推桿的設(shè)計23第六章 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計24 6. 1. 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的分類246. 1. 1. 手動分型抽芯機構(gòu)256. 1. 2. 機動式分型抽芯機構(gòu)256. 1. 3. 液壓抽芯或氣壓抽芯機構(gòu)256. 1. 4. 聯(lián)合作用抽芯機構(gòu)25 6. 2. 抽芯力與抽芯距的計算25 6. 3. 側(cè)向分型抽芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計266. 3. 1. 斜導(dǎo)柱設(shè)計266. 3. 2. 滑塊設(shè)計276. 3. 3. 導(dǎo)滑槽設(shè)計286. 3. 4. 滑塊定位裝置設(shè)計286. 3. 5. 鎖緊塊設(shè)計28 6. 4. 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的選擇28第七章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計28 7. 1. 冷卻回路尺寸的確定29 7.2 冷卻回路的布置29第八章主要尺寸的校核30 8. 1. 模具厚度的校核30 8. 2. 開模行程的校核31第九章 結(jié)束語31第十章參考文獻33第一章 塑件工藝性分析1. 1. 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性該塑件尺寸偏大，均為無公差要求的自由尺寸，結(jié)構(gòu)簡單，再根據(jù)材料性能分析，可以選擇精度等級為MT5。PC的塑件脫模斜度： 型腔 351 型芯 3050綜合上述條件，又根據(jù)常用熱塑性塑料的成型條件，可知PC材料的特性如下表3-1：表3-1 PC材料的特性縮寫密度（g/cm）計算收縮率（%）注射壓力(Mpa)適用注射機類型PC1.181.200.50.8100140螺桿、柱塞式均可塑件工藝參數(shù)：成型時間：注射時間：1s5s 模具溫度：90110 保壓時間：20s80s 噴嘴溫度：230250 冷卻時間：20s50s 保壓壓力：4060Mp 總周期：40s120s 注射壓力：80130Mp結(jié)論：由分析可確定為注射成型的模具水杯底座的材料采用PC。聚碳酸酯， 簡稱PC。PC是一種無定型、無臭、無毒、高度透明的無色或微黃色熱塑性工程塑料，具有優(yōu)良的物理機械性能，尤其是耐沖擊性優(yōu)異，拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度高；蠕變性小，尺寸穩(wěn)定；具有良好的耐熱性和耐低溫性，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的力學(xué)性能，尺寸穩(wěn)定性，電性能和阻燃性，可在 -60120下長期使用；無明顯熔點，在 220-230呈熔融狀態(tài)；由于分子鏈剛性大，樹脂熔體粘度大；吸水率小，收縮率小，尺寸精度高，尺寸穩(wěn)定性好，薄膜透氣性??；屬自熄性材料；對光穩(wěn)定，但不耐紫外光，耐候性好；耐油、耐酸、不耐強堿、氧化性酸及胺、酮類，溶于氯化烴類和芳香族溶劑，長期在水中易引起水解和開裂，缺點是因抗疲勞強度差，容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，抗溶劑性差，耐磨性欠佳。1.2. 工藝性分析塑件產(chǎn)品圖和詳細(xì)尺寸見圖1-1該工件外形簡單，為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)帶有手柄，平均厚度為3mm，材料為聚碳酸酯，熔融溫度高，需要高料溫，高壓注射成型；塑件易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，原料要干燥，頂出力應(yīng)均勻，塑件需要后處理；流動性差，模具流道的阻力應(yīng)小，模具要加熱。1. 3. 注射機選擇根據(jù)對塑件的分析計算得水杯底座體積為45.01cm，PC密度為.1.181.20g/cm，所以水杯底座的質(zhì)量為53.0154.0g，水杯底座質(zhì)量取54g。塑件體積： V 45.01cm塑件質(zhì)量： M =54g選用注射機為國產(chǎn)的注射機SZ-100/60立式注塑機。查表注額定注射量為100cm，注射壓力為150MPa，鎖模力為600kN，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑R為12mm，噴嘴口為直徑4mm。頂出形式是兩側(cè)設(shè)有頂桿，機械頂出。第二章 塑料制件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計2. 1. 型腔數(shù)目的確定與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔應(yīng)收更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。根據(jù)注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n ，即 n (4-1)式中： F注射機額定鎖模力（N） P型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） A1、A2分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm）大型薄壁塑件、深腔類塑件、需三向或四向長距離抽芯塑件等，為保證塑件成型，通常只能采用一模一腔；回轉(zhuǎn)體類零件常采用直接澆口、盤形澆口輪輻式或爪形澆口成型，這類澆口用在普通澆注系統(tǒng)的模具中，模腔數(shù)量也只能是一模一腔。根據(jù)上述所知，采用一模一腔。2. 2. 分型面的選擇由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排氣等多種因素的影響、因此在選擇分型面時應(yīng)遵循以下的原則： （1）分型面應(yīng)設(shè)置在塑件外形最大輪廓處，否則塑件無法取出。 (2) 分型面應(yīng)設(shè)置在動模一側(cè)，方便塑件順利脫模。 (3) 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。 (4) 分型面的選擇應(yīng)考慮塑件的外觀質(zhì)量要求。 (5) 分型面的選擇應(yīng)考慮排氣效果。 (6) 分型面的選擇應(yīng)盡可能滿足制品的使用要求。 (7) 有利于防止溢料。除此之外，選擇分型面時，還要考慮模具零件制造的難易程度，側(cè)向抽芯的方便與否?？傊?，影響分型面的因素很多，設(shè)計時在保證塑件質(zhì)量的前提下，應(yīng)使模具的結(jié)構(gòu)越簡單越好。另外，水杯底座手柄部位形狀比較復(fù)雜，所以，將分型面選擇在水杯底座中間剖切面上。這樣，不致影響塑件外觀，既有利于脫模，又使模具的加工制造更容易。2. 3. 普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計2. 3. 1. 普通澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則（1） 普通澆注系統(tǒng)的組成 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴4部分組成。 主流道是從注射機噴嘴于模具接觸處開始到分流道或型腔為止的塑料熔體的流道通道。 分流道是主流道末端與澆口之間塑料熔體的流動通道。 澆口是連接分流道與型腔的塑料熔體的通道，一般情況下澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位。 冷料穴一般設(shè)置在主流道末端，有時分流道的末端也設(shè)置冷料穴。冷料穴是為儲存料流中的前鋒冷料而設(shè)置的。普通澆注系統(tǒng)按主流道的軸線是否平行于分型面，可分為直澆注系統(tǒng)和橫澆注系統(tǒng)。在臥式和立式注射機中，主流道軸線垂直于分型面，屬于直澆注系統(tǒng)，在角式注射機中，主流道軸線平行于分型面，屬于橫澆注系統(tǒng)。（2） 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 充分考慮塑料溶體的流動性和結(jié)構(gòu)公藝性。 熱量和壓力損失要小。 確保均衡進料。 排氣性好。 塑料耗量要少。2. 3. 2. 主流道的設(shè)計主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和沖模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。主流道一般位于模具中心線上，它與注射機噴嘴的軸線重合。塑件尺寸較大，流動性差黏度大，所以主流道截面尺寸設(shè)計的要大點，在臥式或立式注射機用的模具中，主流道垂直于分型面。設(shè)計要點:截面形狀、錐度、孔徑、長度、球面R、圓角r圖形如下2-1：為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角a為26，小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.51mm，一般d=2.55mm。由于小端的前面是球面，其深度為35mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大12mm。流道的表面粗糙度Ra0.8um。根據(jù)選用SZ-100/60立式注塑機的相關(guān)尺寸得:噴嘴前端孔徑： =4mm噴嘴前端球面半徑：=12mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系=+(12)mm=14mm=+(0.51)mm=5mm錐角為26，取其值為3。中小型模具定位圈高度一般取810mm，大型模具定位圈高度一般取1215mm。主流道襯套一般選用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求5256HRC，襯套與定模板的配合可采用H7/m6。2. 3. 3. 澆口設(shè)計澆口（又稱為進料口）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，但它確是最關(guān)鍵的部分。它的位置、形狀和尺寸對塑件的成型有著很大的影響。它的設(shè)計包括其形狀、尺寸的確定及位置的選擇。它可分為限制性澆口和非限制性澆口兩種。限制性澆口包括側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、點澆口、潛伏澆口、護耳澆口等。非限制性澆口即為直接交口。根據(jù)塑件形狀及材料特性，為此選擇點澆口，點澆口又稱針點式澆口。橄欖形澆口或菱形澆口。它的截面為圓形，其尺寸很小。澆口的選用通常要考慮以下幾項原則： 盡量縮短流動距離; 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處; 必須盡量減少熔接痕; 應(yīng)有利于型腔中氣體排出; 考慮分子定向影響; 避免產(chǎn)生噴射和蠕動; 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷; 注意對外觀質(zhì)量的影響。點澆口直徑d選取范圍一般為 d=0.52.0mm;常用尺寸為:d=0.51.5mm。2. 3. 4. 冷料穴的設(shè)計PC材料流動性差，但本套模具工藝控制容易，很少產(chǎn)生冷料，所以不設(shè)置冷料穴。2. 3. 5. 排氣系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)熔體填充型腔時，必須排出型腔、澆注系統(tǒng)的空氣和塑料本身揮發(fā)出來的氣體，否則會在塑件上產(chǎn)生氣泡、凹坑、接縫、表明輪廓不清、褐色斑紋等缺陷，同時還會降低充模速度。排氣有以下幾種方式： 充分利用模具零部件間隙排氣； 在分型面上開設(shè)排氣槽。排氣槽寬度可取1.56.0mm，在離開型腔58mm后設(shè)計成開放的燕尾式排氣槽，它的深度為0.010.02mm； 防止排氣槽正對著操作者，避免熔體從排氣槽噴出傷人； 利用排氣塞（或稱為燒結(jié)金屬塊）排氣； 在氣體滯留區(qū)利用設(shè)置在塑件內(nèi)側(cè)的排氣桿或真空泵實行強制性排氣。第三章 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計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，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(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，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。計成型零件時，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、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。3. 1. 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計組合式凹模是指凹模由兩個或兩個以上零件組合而成。這種凹模加工工藝性好，但裝配調(diào)整困難，有時塑件表面會留有拼接的痕跡。組合式凹模主要用于形狀復(fù)雜的塑件成型。組合式凹?？煞譃檎w嵌入式、局部鑲拼式和四壁拼合式。根據(jù)水杯底座結(jié)構(gòu)底部有凹槽所以選擇組合式凹模的大面積鑲嵌式凹模。大面積鑲嵌式凹模其結(jié)構(gòu)如圖3-1。圖3-1 組合式凹模 凹模的材料選40Cr，凹模熱處理硬度達到HRC4050,表面需鍍硌和拋光處理，型腔表面的粗糙度為Ra0.20.1um，配合面需要達到Ra0.8um。3. 2. 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模是用于成型塑件的內(nèi)表面的凸?fàn)盍慵?，凸模按結(jié)構(gòu)也分為整體式和組合式兩類。小型模具凸模常采用整體式，與模板做成一體，大、中型模具采用組合式。整體式凸模如圖3-2。圖3-2 水杯底座底座凸模根據(jù)對該塑件整體進行分析，知其內(nèi)形比較簡單，深度較大，可以采用整體式凸模。整體凸模的結(jié)構(gòu)簡單牢固， 成型塑料件的質(zhì)量好，且適合用于這種小型的塑件。在實際的加內(nèi)圓弧角尺寸要求及對稱度等技術(shù)要求，而且降低了零件的加工成本。最后，用拋光機對型芯進行了表面拋光處理，使得塑料制件的內(nèi)壁光滑、美觀。型芯材料選40Cr，熱處理達到表面硬度為HRC4550，型芯表面的粗糙度為Ra0.10.25mm，配合面為Ra0.8mm，型芯表面熱處理時需好進行鍍鉻、與拋光處理。3. 3. 成型零件工作尺寸的計算3. 3. 1. 影響成型零件尺寸的因素 （1）成型收縮塑件成型后的收縮率波動范圍較大，且與多種因素有關(guān)。在計算工作尺寸時，通常按平均收縮率計算，公式如下： （5-1） 式中：塑件的平均收縮率； 塑件的最大收縮率； 塑件的最小收縮率。PC材料的收縮率為（0.50.8）%，所以=0.65%。 （2）模具成型零件的制造公差模具成型零件的制造公差直接影響塑件的尺寸公差，成型零件的精度高，則塑件的精度也高。模具設(shè)計時，成型零件的制造公差可選為塑件公差的1/31/4，或選IT7IT8級精度，表明粗糙度為0.8。 （3）模具成型零件的磨損模具使用過程中由于塑料熔體、塑件對模具的作用，成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕氣的銹蝕以及模具維護時重新打磨拋光等，均有可能使成型零件發(fā)生磨損。在計算成型零件工作尺寸時，磨損量應(yīng)根據(jù)塑件的產(chǎn)量、塑件的品種、模具材料等因素來確定。一般來說，對中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6。綜上所述塑件在成型過程中產(chǎn)生的尺寸誤差應(yīng)該是上述各種誤差的總和，即=z+c+s+j+a （5-2）式中：塑件的成型誤差z模具成型零件制造誤差c模具成型零件的磨損引起的誤差s塑料收縮率波動引起的誤差j模具成型零件配合間隙變化誤差a模具裝配誤差此外，模具安裝，配合的誤差，塑件的脫模斜度等會影響塑件的尺寸精度。3. 3. 2. 型腔和型芯尺寸的計算成型零件的工作尺寸是根據(jù)塑件成型收縮率、成型塑件的制造公差和模具成型零件磨損量等來確定的。常用的方法是平均收縮率，如表5-1所示。表5-1尺寸類型計算公式型腔徑向尺寸（直徑、長、寬）深度型芯徑向尺寸（直徑、長、寬）高度中心距注：表中各尺寸偏差的標(biāo)注必須符合規(guī)定標(biāo)注形式，公式符號注釋如下。 、型腔、型芯徑向工作尺寸，mm； 、塑件的徑向極限尺寸，mm； 、型腔、型芯高度的工作尺寸，mm； 、塑件高度極限尺寸，mm； 模具中心距尺寸，mm； 塑件中心距尺寸，mm； 塑件的平均收縮率； 塑件的尺寸公差，mm； 修正系數(shù)，取為1/23/4，公差值大取小值，中小型塑件一般取3/4； 修正系數(shù)，取1/22/3，尺寸較大、精度較低時取小值，反之取大值； 模具制造精度，?。?/31/5），尺寸較大、精度較低時取大值，反之取小值。3.塑件的基本尺寸計算：3. 3. 3. 型腔壁厚和底板厚度的確定型腔壁厚的計算比較復(fù)雜而繁瑣，為了簡化模具設(shè)計，根據(jù)組合式圓形型腔壁厚的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，所以可以得出，圓形型腔內(nèi)壁短邊長為64mm，所以凹模壁厚范圍是15mm，模套壁厚是25mm，根據(jù)水杯底座的設(shè)計來看，足以滿足設(shè)計的要求。第四章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計4. 1. 注射模架的選擇 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用取決于制件尺寸的大小、形狀、型腔數(shù)、澆注形式、模具的分型面數(shù)、制件脫模方式、推板行程、定模和動模的組合形式、注射機規(guī)格以及模具設(shè)計者的設(shè)計理念等有關(guān)因素。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，中小型模架的周界尺寸范圍小于或等于。根據(jù)周界尺寸計算得選取的模架為200mm300mm。4. 2. 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向裝置是保證動模與定?；蛏夏Ｅc下模合模時準(zhǔn)確定位和導(dǎo)向的重要零件。其作用主要為導(dǎo)向定位，同時承受一定的側(cè)壓力。模具中的導(dǎo)向裝置主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向裝置和錐面定位裝置。常用的是導(dǎo)柱導(dǎo)向裝置，導(dǎo)柱如圖6-1所圖6-1 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)4. 2. 1. 導(dǎo)向裝置的設(shè)計原則 正確選用導(dǎo)向裝置類型； 導(dǎo)柱數(shù)量、大小及其布置； 導(dǎo)柱導(dǎo)向的設(shè)置不能削弱模具強度； 導(dǎo)向裝置應(yīng)考慮加工的工藝性； 保證導(dǎo)向裝置有良好的導(dǎo)向性能。4. 2. 2. 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)柱有臺階式導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)、帶頭導(dǎo)柱和帶肩導(dǎo)柱，除安裝部分的臺肩外，安裝配合部分的直徑比外伸工作部分的直徑大，一般與導(dǎo)套外徑一致，導(dǎo)柱的滑動部分根據(jù)需要可加工出油槽。選用臺階式導(dǎo)柱。動定模合模時按導(dǎo)向機構(gòu)的引導(dǎo)，使動定模按正確方位閉合，避免凸模進入凹模時因方位搞錯而損壞模具或因定位不準(zhǔn)而相互碰傷，因此設(shè)在型芯周圍的導(dǎo)柱應(yīng)比主型芯高出至少68mm。4. 2. 3. 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，用于小型簡單模具；帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的大型模具。選用直導(dǎo)套。如圖4-2所示。圖4-2 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)4. 2. 4. 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的組合形式導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模板的配合一般采用H7/k6的過渡配合。直導(dǎo)套采用H7/r6的過盈配合壓入模板，并用緊定螺釘固定。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。第五章 推出機構(gòu)的設(shè)計5. 1.推出機構(gòu)的組成及設(shè)計要求5. 1. 1. 推出機構(gòu)的組成推出機構(gòu)一般由推出、導(dǎo)向、復(fù)位等三類零部件組成。推出部件由直接進行推出工作的零件組成，如推桿、推管、推板、推桿固定板、推件板凳。導(dǎo)向部件由推板導(dǎo)套、推板導(dǎo)柱等組成，一般只有大型模具才采用。復(fù)位部件由復(fù)位桿、彈簧或其他復(fù)位零件構(gòu)成。5. 1. 2. 推出機構(gòu)的設(shè)計要求 盡量使塑料制品留在動模上。 保證塑料制品在推出過程中不會變形和損壞、保證外觀質(zhì)量。 在合模時應(yīng)使推出機構(gòu)正確復(fù)位，正確設(shè)計復(fù)位機構(gòu)。 推出動作應(yīng)準(zhǔn)確可靠。推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)盡量簡單，動作靈敏，運動中無阻滯或卡死現(xiàn)象。5. 2. 推出機構(gòu)的選擇本套模具采用簡單推出機構(gòu)。簡單推出機構(gòu)是指制件在推出機構(gòu)的作用下，只做一次動作就可被推出的機構(gòu)，因此又稱一次推出機構(gòu)。常見結(jié)構(gòu)形式有推桿推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、活動鑲塊及凹模推出機構(gòu)和聯(lián)合推出機構(gòu)等。選擇推桿推出機構(gòu)，截面形狀為圓形。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，應(yīng)保證塑件推出時受力均勻，以便推出時運動平穩(wěn)和塑件不變形。推桿位置盡可能地選擇在塑件的壁厚和凸緣等處，尤其是薄壁塑件，否則很容易使塑件變形甚至損壞。位置的選擇還要考慮推桿本身的剛性。通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與相應(yīng)處型腔底面平齊或高出型腔0.050.1mm。綜上考慮使用4根推桿參與推出，推桿形狀如圖5-1所示。圖5-1 直通式推桿5. 3. 推出力的計算 塑件在開始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大。脫模力F可用以下公式計算： （7-1） 式中： 塑料收縮產(chǎn)生的對型芯的包緊力造成的抽芯阻力，N； 真空負(fù)壓造成的抽芯阻力，N。 （7-2） 式中：塑料與鋼的摩擦系數(shù)，PC、POM取0.10.2，其余取0.20.3； p塑料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=（2.43.9），模內(nèi)冷卻的塑件p=（0.81.2）； A塑件包容型芯的面積，； 脫模斜度，。 （7-3）式中：垂直于抽芯方向的投影面積，。 由此計算出脫模力F=3171.5N5. 4. 推桿的設(shè)計 推桿直徑。根據(jù)歐拉公式得 （7-4）式中： d圓形推桿直徑cm 推桿長度系數(shù)0.7 l推桿長度cm n推桿數(shù)量 E推桿材料的彈性模量N/ (鋼的彈性模量MPa ) Q總脫模力 帶入數(shù)值計算得取1.93mm取d=2mm 推桿直徑確定后，還應(yīng)進行強度校核，有 （7-5）式中：推桿所受的應(yīng)力，MPa； 推桿材料的許用應(yīng)力，取320MPa。代入數(shù)值經(jīng)校核1. 推桿應(yīng)力合格，硬度5065HRC。2. 推桿的導(dǎo)向?qū)τ诤袛?shù)量較多并且頂出較細(xì)小的頂管頂出機構(gòu)，以及大面積的推板頂出機構(gòu)來講，防止頂出機構(gòu)的歪斜和扭曲是非常重要的，不然會造成細(xì)小頂管的變形甚至折斷，推板與型芯間的磨損擦傷，為了避免以上現(xiàn)象的發(fā)生，要求在脫模機構(gòu)導(dǎo)向的同時還起到支撐中間墊板的作用，防止中間墊板的彎曲。由于本模具中的頂出桿比較多，必須設(shè)計導(dǎo)向系統(tǒng)，即有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。第六章 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計當(dāng)塑件處在與開模分型不同的方向時，在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)上帶有孔、凹槽或凸起時，為了能對所成型的塑件進行脫模，必須將成型側(cè)孔、側(cè)凹或側(cè)凸的部位做成活動零件，即側(cè)型芯或側(cè)型腔，然后在模具開模前（或模具開模后）將其抽出。完成側(cè)型芯或側(cè)型腔抽出和復(fù)位動作的機構(gòu)稱為側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。6. 1. 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的分類根據(jù)驅(qū)動方式的不同，側(cè)向分型抽芯機構(gòu)可分為手動、機動、液壓（或氣動）、聯(lián)合作用4種類型，其中以機動側(cè)向分型抽芯機構(gòu)最為常用。6. 1. 1. 手動分型抽芯機構(gòu) 手動分型抽芯機構(gòu)采用手工方法或手工工具將側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑件內(nèi)取出，多用于試制和小批量生產(chǎn)塑件的模具，可分為手動模內(nèi)抽芯和手動模外抽芯兩種類型。 手動模內(nèi)抽芯。它是指開模前依靠人工直接抽拔，或通過簡單傳動裝置抽出側(cè)型芯或分離側(cè)型腔。 手動模外抽芯。手動模外抽芯是指開模后將側(cè)型芯或側(cè)型腔連同塑件一起脫出，在模外手工扳動側(cè)向抽芯機構(gòu)，將側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑件中抽出。6. 1. 2. 機動式分型抽芯機構(gòu)機動式分型抽芯機構(gòu)是指利用注射機的開模運動和動力，通過傳動零件完成模具的側(cè)向分型、抽芯及其復(fù)位動作的機構(gòu)。這類機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是具有較大的抽芯力和抽芯距，且動作可靠，操作簡單，生產(chǎn)效率高，因此廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。6. 1. 3. 液壓抽芯或氣壓抽芯機構(gòu) 液壓抽芯或氣壓抽芯機構(gòu)主要是利用液壓傳動或氣壓傳動機構(gòu)，實現(xiàn)側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)。這類機構(gòu)的特點是：抽芯力大，抽芯距長，側(cè)型芯或側(cè)型腔的移動不受開模時間或推出時間的限制，抽芯動作比較平穩(wěn)，但成本比較高，故多用于大型注射模具。6. 1. 4. 聯(lián)合作用抽芯機構(gòu)在注射模設(shè)計中，由于塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有時需要采用聯(lián)合作用抽芯機構(gòu)。聯(lián)合抽芯機構(gòu)是指由于塑件結(jié)構(gòu)限制，僅采用一種抽芯機構(gòu)不能完成抽芯工作，需要采用兩種或兩種以上的抽芯機構(gòu)聯(lián)合作用來完成抽芯工作的結(jié)構(gòu)。6. 2. 抽芯力與抽芯距的計算 抽芯力的計算與脫模力的計算相同，可按下面的簡化公式進行計算，即 （8-1）式中：抽芯力，N； 塑料與鋼的摩擦系數(shù)，聚碳酸酯、聚甲醛取0.10.2，其余取0.20.3； p塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般取812MPa； A塑件包容側(cè)型芯的面積，； 脫模斜度，（）。 圓形塑件的抽芯距的計算公式如下： （8-2）式中：抽芯距，mm； S抽芯極限尺寸，mm； R塑件最大外形半徑，mm； r阻礙塑件脫落的最小外形半徑（側(cè)凹處），mm。6. 3. 側(cè)向分型抽芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計6. 3. 1. 斜導(dǎo)柱設(shè)計 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求 斜導(dǎo)柱的形狀如圖8-3所示。工作端可以是半球形也可以是錐臺形，由于車削半球形比較困難，所以絕大部分斜導(dǎo)柱設(shè)計成錐臺形。設(shè)計成錐臺形時，其斜角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角，一般=+，否則，其錐臺部分也會參與側(cè)抽芯，導(dǎo)致側(cè)滑塊停留位置不符合設(shè)計計算的要求。斜導(dǎo)柱固定端與模板之間的配合采用H7/m6，與滑塊之間的配合采用H11/b11或0.51mm的間隙，當(dāng)分型抽芯有延時要求時，甚至可以放大到1mm以上。斜導(dǎo)柱的材料多為T8A、T10A等碳素工具鋼，也可以采用20鋼滲碳處理，熱處理要求大于或等于55HRC，表明粗糙度。 斜導(dǎo)柱傾斜角傾斜角實際上就是斜導(dǎo)柱與滑塊之間的壓力角。應(yīng)小于25，一般在1222內(nèi)選取。在這種情況下，鎖緊塊=+（23），防止側(cè)型芯受到成型壓力的作用時向外移動，斜導(dǎo)柱變形。斜導(dǎo)柱直徑d由抽芯力Fc，傾角20，查表得最大彎曲力Fw、Hw，根據(jù)Fw和Hw以及，查表得斜導(dǎo)柱直徑為10mm。3斜導(dǎo)柱的長度計算粗略計算：L3=Ssin，取L為71mm。6. 3. 2. 滑塊設(shè)計滑塊分為整體式和組合式兩種。組合式是將型芯安裝在滑塊上，這樣可以節(jié)省鋼材，且加工方便，因而應(yīng)用廣泛?；瑝K材料一般采用45鋼或T8、T10，熱處理硬度40HRC以上。結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。圖6-1 組合式滑塊6. 3. 3. 導(dǎo)滑槽設(shè)計側(cè)抽芯過程中，滑塊必須在導(dǎo)滑槽內(nèi)平穩(wěn)移動。導(dǎo)滑槽采用45鋼，調(diào)質(zhì)熱處理2832HRC。蓋板的材料用T8A、T10A或45鋼，熱處理硬度50HRC以上?；瑝K與滑槽的配合為H8/f8，配合部分表面粗糙度，滑塊長度應(yīng)大于滑塊寬度的1.5倍，抽芯完畢，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不小于2/3。6. 3. 4. 滑塊定位裝置設(shè)計滑塊定位裝置用于保證開模后滑塊停留在剛脫離斜導(dǎo)柱的位置上，使合模時斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確的進入滑塊孔內(nèi)，順利合模。6. 3. 5. 鎖緊塊設(shè)計鎖緊塊的作用就是鎖緊滑塊的作用，以防在注射過程中，活動型芯受到型腔內(nèi)塑料熔體的壓力作用而產(chǎn)生位移。6. 4. 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的選擇當(dāng)制件的側(cè)凹較淺，所需的抽芯距不大，但側(cè)凹的成型面積較大，而需要較大的抽芯力時，可以采用斜滑塊機構(gòu)進行側(cè)向抽芯。它的特點是利用推出機構(gòu)的推力，驅(qū)動滑塊斜向運動，在制件被推出的同時，由滑塊完成側(cè)向抽芯動作。根據(jù)水杯底座塑件的形狀和尺寸，選擇斜滑塊外側(cè)分型機構(gòu)。第七章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 注射模具的溫度是指模具型腔的表面溫度。在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量(如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等），并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，因此，必須采用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行控制。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻和加熱兩個方面，對于大多數(shù)要求較低模溫（一般低于）的塑料（如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS等），只需設(shè)置模具的冷卻系統(tǒng)即可，因為，通過調(diào)節(jié)水的流量就可達到調(diào)節(jié)模具溫度的目的。綜上所述，對于PC材料我們只需設(shè)計冷卻系統(tǒng)即可。PC材料的成型溫度在，模具溫度在。7. 1. 冷卻回路尺寸的確定 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q1查表得PC 的單位流量為 30104 J/Kg得Q1=WQ2=0.2630104=7.8104需要設(shè)計冷卻回路 冷卻回路的孔直徑的確定確定冷卻水孔的直徑時應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于14mm，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時，水孔直徑可取810mm，平均壁厚為24mm時，水孔直徑可取1012mm，平均壁厚為46mm時，水孔直徑可取1014mm。此次設(shè)計，壁厚為2mm，所以選擇冷卻水孔的直徑為4mm，足以滿足設(shè)計 的需求。7.2 冷卻回路的布置冷卻回路設(shè)置的原則 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 可以使型腔表面溫度分布趨于均勻，防止塑件不均勻收縮和產(chǎn)生殘余應(yīng)力。 冷卻水道離模具型腔表面的距離當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相當(dāng)，