塑料成型工藝與模具設計概要（.doc

塑料成型工藝與模具設計課程設計李平 編目 錄 模具的設計51 擬定模具結構形式52 確定型腔數(shù)量及排列形式53 分型面的確定：64 注射機型號的確定64.1 注射機的選擇64.2注射成型工藝的參數(shù)64.3注塑機的校核75澆注系統(tǒng)設計85.1 澆注系統(tǒng)的設計原則85.2 澆注系統(tǒng)的組成95.3 澆注系統(tǒng)的作用95.4 澆注系統(tǒng)各部件設計95.5澆口的設計115.6澆注系統(tǒng)的平衡125.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算125.8 注塑時間的計算135.8 排氣系統(tǒng)設計136成型零件的結構設計和計算146.1成型零件鋼材的選用146.2成型零件工作尺寸計算156.3 成型零件強度、剛度的校核177模架的確定和標準件的選用188 合模導向機構的設計198.1 合模導向零件機構的作用198.2 導向機構的設計199脫模推出機構的設計209.1 推出機構的組成209.2 推出機構的分類209.3 推出機構的設計原則209.4 脫模力的計算219.5合模導向機構的設計2210 側(cè)向分型與抽芯機構的設計2310.1 側(cè)向抽芯機構的分類及特點2310.2 本模具的側(cè)抽芯設計2310.3 斜滑塊側(cè)抽芯機構2411注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計2511.1 冷卻系統(tǒng)設計原則2511.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算26參考文獻注射機的選擇完整的注射成型工藝過程，按其先后順序應包括：成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。1、成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應做一些必要的準備工作，包括：a.原料的檢驗和預處理，在成型前應對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗;b.料筒的清洗；c.嵌件的預熱；d.脫模劑的選用。 2、注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結后的冷卻四個階段。3、塑件的后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應力而導致在使用過程中變形或開裂。因此常需要進行適當?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。注射成型工藝的參數(shù) 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，并把他注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。在塑料成型過程中，工藝條件的選在和控制是保證成型順利進行和塑件質(zhì)量的關鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力、和相應的各個作用時間。溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。壓力：注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的阻力。2、注射壓力 注射機的注射壓力是指在注射成型時，柱塞或螺桿頭部單位面積對塑料熔體所施加的壓力。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機類型、模具的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在70150MPa之間。其作用是克服塑料熔體一定的充型速率以及對熔體進行壓實等。時間：完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型(或生產(chǎn))周期，它包括以下各部分：注射時間、保壓時間、冷卻時間 、其他時間(含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等) 即：T=t注+t保壓+t冷卻+t其他，本設計成型周期取20s,成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應盡量縮短成型周期中各階段的有關時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間，在整個注射時間內(nèi)所占比例較大，一般為20-25s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結晶性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在30-120s之間。冷卻時間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及兩化的程度等有關。最終確定注射機型號為XS-ZY-60,參數(shù)如表住注射機主要參數(shù)理論注射容積注射壓力注射時間注射速率螺桿轉(zhuǎn)速603180 MPa2s70g/s0200r/min鎖模力拉桿內(nèi)間距開模行程最大模具厚度最小模具厚度400KN200300mm500mm250mm150mm噴嘴孔直徑定位孔直徑噴嘴球半徑4mm125mmSR18mm注塑機的校核注射量校核 注射機的表稱注射量：V機=60cm3塑件體積：Vs =23.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積：V凝=2.33cm3則實際需要的注射量：V實= Vs + V凝=6.66+2.33=8.99 cm3 所以，注射量符合注射壓力校核 因為HDPE的注射壓力是70150MPa，而XS-ZY-60注塑機的壓力為180Mpa，顯然注塑機的注射壓力滿足要求。鎖模力校核塑料對模板的壓力為：P=0.3P1=0.3100=30MPaF脹=(nA塑件+A澆)P=（22989+2092）30=242 KNF額=400KN 242KN=F脹鎖模力足夠開模行程與推出機構的校核（具有側(cè)向抽芯）：S側(cè)=87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H1+H2+（510）mm所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開模距離S側(cè)與注射機的最大開模行程Smax相對比即可，本設計注塑機的最大開模行程Smax=500mmm93mm=S側(cè)安裝部分相關尺寸的校核： 噴嘴尺寸： 主流道始端的球面半徑SR主流道=13mm注射機噴嘴球面半徑SR0=10mm,主流道小端直徑d=4注射機噴嘴直徑d0=3定位圈與注射機固定板的關系：注射機所要求的定位圈尺寸為80mm模具總厚度與注射機模板閉合厚度的關系：模具總厚度Hm=230mm,注射機允許的最大模具厚度Hmax=250mm,最小厚度Hmin=150mm即 HminHmHmax滿足要求。模架的確定和標準件的選用成型零件確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設計模架。在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。在設計模具時，應盡可能地選用標準模架和標準件，因為標準件有很大一部分已經(jīng)商品化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。設計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且，模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。本設計要求采用一出二的型腔設置，根據(jù)成型零件的尺寸，以及側(cè)抽芯的尺寸最終確定本設計選用的模架為futbaba_2P的SBType模架，其尺寸為400400，模架的安裝高度320mm。模具的具體形式如圖 排氣系統(tǒng)設計排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無需另外開排氣槽。澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)的設計原則澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關，因此澆注系統(tǒng)設計是模具設計的重要環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng)進行總體設計時一般遵循以下原則：1）重點考慮型腔布局，包括以下三點：盡可能采用平衡布置，以便設置平衡式分流道 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應盡量短，截面尺寸應盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低；3）均衡進料，盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置；4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量；5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件質(zhì)量；6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出；7）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；8）塑件外觀質(zhì)量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用；9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高；本設計的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟要求。澆注系統(tǒng)的組成普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的作用將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。澆注系統(tǒng)各部件設計（1）主流道設計主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動及流道凝料的拔出。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接觸，所以主流道常設計成可拆卸的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。 主流道設計要點：1）主流道圓錐角=26，對流動性差的塑料可取36，內(nèi)壁粗糙度為Ra =0.63；2）主流道大端成圓角，半徑r=13mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過度時的阻力；3）在模具結構允許，主流道應盡可能短，一般小于60mm,過長則會影響熔體的順利充型；4）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H9/f9間隙配合；5）主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為5256HRC。主流道的具體尺寸見表 表2-2 主流道具體尺寸符號名稱尺寸取值d主流道小端注射機噴嘴直徑（0.51）5SR主流道球面半徑噴嘴球面半徑（12）13h球面配合高度3主流道錐角262L主流道長度盡量小于或等于6060D主流道大端直徑D +2Ltg(/2)6.1r主流道大端倒圓角D/81本設計的主流道襯套的結構形式如圖2-3 圖2-3（2）冷料穴的設計主流道一般為于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 冷料穴的形式有：1）與推桿匹配的冷料穴 2）與拉料桿匹配的冷料穴3）無拉料桿的冷料穴本設計的塑件為ABS，該塑料具有良好的韌性，采用“與推桿匹配的冷料穴”中的倒錐形將主流道凝料拉出，當其被推出時，塑件和流道凝料能自動墜落，具體見圖（3）分流道設計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上， 起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具一般需設置分流道，單型腔大型 圖2-4塑件在使用多個點澆口時也要設置分流道。分流道設計要點1）分流道要求熔體的流動阻力盡可能的小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值，尤其對于小型 更為重要；2）分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過渡，與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡，利于塑料熔體的流動及填充；3）各型腔要保持均衡進料；4）表面粗糙度要求以Ra0.8為佳；5）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井； 分流道的截面形狀設計分流道的截面形狀選取，從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長之比）最??；在生產(chǎn)實踐中還應考慮分流道的加工難度。分流道形狀及效率見表2-3表2-3常用的分流道截面的形狀及其效率效率0.25D0.25D0.217D0.153D0.195Dd=D/40.166DD/40.100DD/60.071D各種分流道當中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最?。?，所以本設計采用圓形截面的分流道。分流道的分布：由于分流道的長度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關系，并且分流道的直徑要稍大于主流道大端直徑，其分布如圖：2-5 圖2-5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狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60m左右就可以，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。澆口的設計澆口亦稱進料口，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，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口截面積通常為分流道截面積的7%9%，澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取下限值，然后在試模時逐步修正。澆口的設計，通常要求考慮下面的原則：1.盡量縮短流動距離。2.澆口應開設在塑件壁厚最大處。3.必須盡量減少熔接痕。4.應有利于型腔中氣體排出。5.考慮分子定向影響。6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動。7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。8.注意對外觀質(zhì)量的影響。綜合八點原則，同時結合所測繪塑件的實物所留下的澆口印，本設計采用側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件的外側(cè)進料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能方便地調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，故也稱標準澆口。它截面形狀簡單，加工方便；澆口位置選擇靈活，去除澆口方便，痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷，注射壓力損失較大，對殼體件排氣不良。澆口結構尺寸見表2-4。表2-4 澆口結構尺寸塑件壁厚/mm側(cè)澆口尺寸/mm澆口長度/mm深度h寬度w0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.4綜上得本設計的側(cè)澆口尺寸為：深度h=1mm，寬度w=2.5mm，長度l=1mm。澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 本設計采用平衡式流道布置，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應相同，各個澆口也相同，顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。澆注系統(tǒng)凝料體積計算1） 主流道凝料體積 2）分流道凝料體積 3） 澆口凝料體積由于澆口部分體積很小，可取為04） 冷料穴體積5） 澆注系統(tǒng)凝料體積澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算）1） 流過澆口的體積2） 流過分流道的體積3） 流過主流道的體積 2.5.8 注塑時間的計算1）確定適當?shù)募羟兴俾手髁鞯?分流道 側(cè)澆口 2）確定體積流率q(澆注系統(tǒng)各段的q值是不相同的)主流道的體積流率 澆口體積流率 3）注射時間的計算模具充模時間 式中 -主流道體積流率 -注射時間 -模具成型時所需塑料熔體的體積 單個型腔充模時間 注射時間 根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間 根據(jù)注塑機的有關參數(shù)，可知注射機最短注射時間2s，所選時間合理。成型零件的結構設計和計算注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。如果型腔和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、澆口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很高的壓力，因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。2.6.1成型零件鋼材的選用對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求：1）機械加工性能良好。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，多需要拋光達到鏡面，Ra0.05m。要求鋼材硬度在HRC3540為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質(zhì)，無疵斑和針點。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。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。4）具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，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。我國鋼鐵冶金行業(yè)標準YB/T0941997推薦的塑料模具鋼的用途見表2-5表2-5 塑料鋼主要性能鋼號特性和用途SM45價格低廉、機械加工性能好，用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具SM50硬度比SM45高，用于性能要求一般的塑料模具SM55淬透性好、強度比SM50好，用于較大型的、性能要求一般的塑料模具SM1CrNi3塑性好，用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作SM45鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學成分與高強中碳優(yōu)質(zhì)結構鋼45鋼相近，但鋼的潔凈度更高，碳含量的波動范圍更窄，力學性能更穩(wěn)定。SM45鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，具有一定的硬度、強度和耐磨性，而且價格便宜，切削加工性能好，適宜制造形狀簡單的小型塑料模具或精度要求不高、使用壽命不需很長的模具等。綜上所述，再根據(jù)本塑件手機外殼，為日常用品，其生產(chǎn)批量中等，本設計的成型零件的材料取SM45鋼。成型零件工作尺寸計算 制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大關系。成型零件工件尺寸的計算內(nèi)容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長和寬）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的計算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算。（1） 型腔內(nèi)徑尺寸計算 （mm）式中，型腔內(nèi)徑尺寸（mm）D制品的最大尺寸（mm）Q塑料的平均收縮率（%），ABS的平均收縮率為0.5%制品公差系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.50.8之間模具的制造公差，一般取=按矩形計算，手機后蓋長度、寬度上的最大尺寸分別為=102mm =45mm根據(jù)塑件的要求取：=0.44mm =0.28mm，則 =（82820.005-0.44）=82.74mm =(42+420.005-0.28) =42.42mm（2） 型芯徑向尺寸計算模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的計算原理一樣，分長、寬兩部分計算：(mm)式中，型芯外徑尺寸(mm) 制品內(nèi)徑最小尺寸(mm) 其余符號含義同型腔計算公式。 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度的最小尺寸分別為=81mm =40mm由上可知， =0.44mm =0.28mm，則 =（81810.005-0.44）=81.73mm =（40+400.005-0.28）=40.39mm（3）型腔深度尺寸計算模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定，設制品名義高度尺寸為最大尺寸，公差負偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量，在計算中取，加上制造偏差有：z)(d+D-+=32QhhH11M（mm）式中型腔的深度尺寸（mm） 制品高度最大尺寸（mm）由零件圖上可知， =5mm，可得， =0.14mm，因此 =（5+50.005-2/30.14）=4.93mm（4）型芯高度尺寸計算模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定，設制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+，型芯高度設計為最大尺寸，其公差為負偏差-。根據(jù)有關的經(jīng)驗公式：=（+Q+）（mm）式中型芯高度尺寸（mm） 制品深度最小尺寸（mm）由零件圖中可得，=4mm，查表1-15得，=0.12mm =（440.005+）=6.14mm（5）型腔壁厚與底板厚度計算注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好、強度大和結構輕巧、操作簡便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應有足夠的強度、剛度。否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素：（1）使型腔不發(fā)生溢料，ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。（2）保證制品的順利脫模，為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。（3）保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。按整體式的凹模計算側(cè)壁厚度：（mm）式中，b凹模側(cè)壁理論厚度（mm） h凹模型腔的深度（mm） p凹模型腔內(nèi)熔體壓力（Mpa） 凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量（mm），一般塑件=0.005mm c=1.08 =0.8 E=2.110Mpa b=2.89mm取壁厚大于10mm就能能滿足要求。底板厚度計算，根據(jù)公式 （mm）由=2.3， =2.810，=0.005，則 =5.89mm取實際底板厚度大于10mm就能滿足要求。2.6.3 成型零件強度、剛度的校核本設計屬中小型、鑲拼式塑料模具，所以型腔壁厚按強度條件計算，按剛度條件校核。根據(jù)模具材料應用手冊得本設計所使用的模具材料為SM50，其相關參數(shù)如表2-6表2-6 SM50主要參數(shù)材料名稱/MPa/MPa（%）/Jcm-2SM506303151435對側(cè)壁的厚度校核首先按強度條件對塑件的壁厚進行計算按剛度條件對塑見的壁厚進行校核各參數(shù)介紹如下：塑件的長度，本次計算按塑件為長方體進行計算，取=50.62模腔的壓力，一般取3050MPa，本次取大值=30MPa塑件的高度，取=24.65模具材料的許用應力 材料的彈性模量，取=200109Pa成型零件的許用變形量合模導向機構及脫模推出機構設計合模導向零件機構的作用1）定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。2）導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3）承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構。4）保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。5）承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。2.8.2 導向機構的設計設計導柱、導套時還應注意：1）導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度；2）導柱的長度應比型芯端面的高度高出68mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞；3） 導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.50.8，淬火4855HRC，也可采用T8A碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理；4）為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角；5）導柱設在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此，根據(jù)需要而決定裝配方式；6）一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6,導套的外徑的配合按H7/k6；導柱的設計表2-7 導柱設計導柱類型總長度/直徑/SPN18035導套的設計見表2-8表2-8 導套設計導套類型總長度/直徑/GBA4236 脫模推出機構的設計塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。推出機構的組成推出機構主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件等組成。推出機構中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。推出機構的分類推出機構可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣動推出機構。手動推出機構是模具開模后，由人工操縱的推出機構塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況；機動推出機構利用注射機開模動作驅(qū)動模具上的推出機構，實現(xiàn)塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機構是依靠設置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機構還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、成型推桿（塊）推出機構、多無綜合推出機構等。另外，也可根據(jù)模具的結構來分類。推出機構的設計原則1） 推出機構應晝調(diào)協(xié)在動模一側(cè) 由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。2） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。3） 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。4） 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設置在塑件內(nèi)部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。5） 合模時的正確復位 設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。綜上所述，本套模具的推出機構形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置，根據(jù)以上原則，本設計的推桿位置如圖2-7所示： 推桿的數(shù)量為每個型腔4根，總共8根。推桿的直徑為，其與推桿孔之間采用H8/f8間隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊0.5的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料采用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度54HRC58HRC，工作端配合部分懂得表面粗糙度為Ra=0.8。 圖2-7 推桿形式 圖2-8脫模力的計算脫模力是從動模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。本設計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強度應按此時計算，亦即無視脫模斜度（a=0） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN）式中，Q脫模最大阻力（kN） t塑件的平均壁厚（cm） E塑料的彈性模量（N/） S塑料毛坯成型收縮率（mm/mm） l包容凸模長度（cm） f塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m泊松比，一般取0.380.49查表得，S=0.005，E=1.810N/cm已知，t0.12cm，l=4.5cm，f=0.28 Q=80.121.8100.0054.00.28/(1-0.43)(1+0.28)=1.32kN-摩擦阻力（N）-摩擦系數(shù)，一般取0.151.0，本設計取0.5-因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（N）-塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取812MPa,本設計取10MPa-塑件包緊型芯的側(cè)面積（2）合模導向機構的設計為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構，其作用有：1、定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。2、導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。如果側(cè)壓力很大，不能單靠導柱來承擔，則需增設錐面定位機構。4、保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。5、承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。導向機構的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種。在設計設計導柱、導套時應注意：1、導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度；2、導柱的長度應比型芯端面的高度高出68mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞；3、導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.50.8，淬火4855HRC，也可采用T8A碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。4、為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角；5、導柱設在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式；6、一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6,導套的外徑的配合按H7/k6；7、除了動、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構的正常運動8、導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定。當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。側(cè)向分型與抽芯機構的設計完成側(cè)向型芯的抽出和復位的機構叫做側(cè)向抽芯機構，當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凸凹形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。這種模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯分型與塑件的推出同步進行。側(cè)向抽芯機構的分類及特點 側(cè)向抽芯機構按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。手動側(cè)抽芯：該種模具結構簡單、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊場合下應用，如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)等。機動側(cè)抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側(cè)向抽芯機構改變運動方向，將活動零件抽出。機動側(cè)抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，但模具結構復雜。機動側(cè)抽芯結構形式主要有：斜導柱側(cè)抽芯、斜彎銷側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯、齒輪齒條側(cè)抽芯以及彈簧側(cè)抽芯等。液壓或氣動側(cè)抽芯：在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過活塞的往復運動來進行側(cè)向抽芯。這類機構的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制，常在大型注射模中使用。本模具的側(cè)抽芯設計根據(jù)塑件的特點、分型面的選擇，本塑料模具屬中小型模具，采用機動側(cè)抽芯比較適合，而且本塑件需要有兩個方向的側(cè)抽芯，分別為斜導柱側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯，下面將分別介紹：（1）斜導柱側(cè)抽芯斜導柱側(cè)抽芯機構是最常用的一種側(cè)抽芯機構，它具有結構簡單、制造方便、安全可靠等特點。其工作過程是：開模時斜導柱作用于滑塊，迫使滑塊（帶側(cè)型芯）在動模板的導滑槽內(nèi)向上移動，完成側(cè)抽芯動作，塑件由推桿推出型腔。側(cè)導柱如圖：2-9 圖2-9斜導柱抽芯機構的幾種常見形式1）斜導柱在定模，滑塊在動模；2）斜導柱在動模，滑塊在定模；3）斜導柱和滑塊同在定模；4）斜導柱和滑塊同在動模本設計采用“斜導柱在定模，滑塊在動?！钡男睂е鶄?cè)抽芯形式，該側(cè)抽芯機構的具體工作過程為：開模時，動、定模沿分型面分開，滑塊與型芯一起帶塑件脫離定模，同時滑塊在斜導柱的作用下，沿導滑板向外運動抽出型芯。合模時，在機床合模裝置的推動下，滑塊在斜導柱的作用下，完成合模，并靠楔緊塊壓緊。（2） 斜導柱抽拔力與抽芯距的計算抽拔力：式中，-摩擦阻力（N）-摩擦系數(shù)，一般取0.151.0，本設計取0.5-因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（N）-塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取812MPa,本設計取10MPa-塑件包緊型芯的側(cè)面積（2）抽芯距：塑件的側(cè)抽芯距離大于42.89，所以本設計采用45的抽芯距。2.10.3 斜滑塊側(cè)抽芯機構（1） 斜滑塊的設計要點1）斜滑塊的導向斜角可比斜導柱的大些，但也不大于，一般取，斜滑塊的推出長度必須小于導滑總長的2/3；2）斜滑塊與導滑槽應有一定的雙面間隙；3）為保證斜滑塊的分型面密合，而且在斜滑塊與動模套的配合面磨損后仍能緊密拼合，成型時不致發(fā)生溢料，斜滑塊底部與模套之間應留有0.20.5的間隙，同時斜滑塊的頂面應高出模套0.20.5。本設計的模具由于已經(jīng)有一個斜導柱側(cè)抽芯機構，另一方向的抽芯距離很短，只有3.48，采用斜滑塊更能使模架結構緊湊。（2） 斜滑塊側(cè)抽芯機構抽芯距與抽芯力的計算斜導柱角度a與開模所需的力、斜導柱所受的彎曲力、實際能得到的抽拔力及開模行程有關。a越大時，所需抽拔力應增大，因而斜導柱所受的彎曲力也應增大，故希望a角度小些為好。但當脫模距一定時，a角度越小則使斜導柱工作部分及開模行程加大，降低斜導柱的剛性。所以斜角a的確定需要適當兼顧脫模距及斜導柱所受的彎曲力。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗證明，斜角a值一般不得大于25，通常采用1520。當脫模距較長而適當增大a角即可滿足脫模距時，也可略增大a角，但也需相應增加斜導柱直徑和固定部分長度，以便能承受較大的彎曲力。另外，為了滿足滑塊鎖緊楔先開模，斜導柱后抽芯的動作要求，斜滑塊鎖緊角的角度也應比斜導柱的角度大23。本設計中，取a=20，楔緊塊的角度為21C。F=lhp(fcosa-sina) (N)式中，l活動側(cè)芯被塑料包緊的斷面周長(m);h成型芯部分的深度；p制品對側(cè)芯的壓力，一般取下a;f塑料對鋼的摩擦系數(shù)，常用f=0.10.2;側(cè)芯的脫模斜度，常取10201010（.cos1-sin1）=10.6N計算斜導柱角度a跟脫模距的關系，平行分型面方向抽出，按以下式子計算：=S/=/式中，脫模距為S時斜導柱工作部分長度（mm）S最大脫模距離（mm）斜導柱斜角（）H最大脫模距為S時所