塑料模-畢業(yè)論文設計說明書.doc

南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）目錄1.緒論11.1課題背景與意義11.2塑料模具的發(fā)展與應用11.3課題設計概論32.塑料成型工藝分析42.1任務及要求42.2塑件原材料的成型特性分析52.3塑件的結構工藝性分析53.成型設備的初選73.1初選注射機73.2確定成型設備84.分型面的選擇與澆注系統設計94.1確定型腔數目及其排列方式94.2分型面的設計104.3排氣系統設計114.4澆注系統設計124.5冷卻系統設計205.主要零部件的設計215.1成型零部件的結構設計215.2成型零部件的工作尺寸計算225.3成型零部件的強度與剛度計算255.4標準模架的選擇315.5支撐零部件的設計316.推出機構的設計356.1推出機構的結構組成與分類352. 推出機構的確定373.推出力的計算377.側向分型與抽芯機構397.1側向分型與抽芯機構的分類及組成397.2.確定抽芯力與抽芯距417.3斜導柱側向分型與抽芯機構的設計428.成型設備的校核計算438.1最大注射量的校核438.2注射壓力的校核438.3鎖模力的校核448.4安裝尺寸的校核448.5推出機構的校核448.6開模行程的校核45結論46參考文獻47致 謝48481.緒論1.1課題背景與意義 當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。由于計算機技術的發(fā)展，數控機床已經研制了3、4、5、6坐標軸的數控機床，現在世界許多工業(yè)化發(fā)達國家已經廣泛應用數控機床，其產量和應用程度已經為衡量一個國家工業(yè)化程度和技術水平的重要標志之一。我國從1958年開始研制數控機床，到20世紀60年代末和70年代初，建議的數控線切割機床已在生產中廣泛使用。80年代初，我國引進了國外先進的數控技術，是我國數控機床在質量和性能上都有了很大提高。從90年代起，我國已向高檔數控機床方向發(fā)展。隨著微電子技術、計算機技術、自動控制技術、傳感器、檢測技術和精密機加工技術的告訴發(fā)展，數控機床在技術上的更新換代周期越來越短；另外，隨著社會對機械產品的種類、形狀、結構及加工質量的多樣化的需求增強，人們希望生產一種適應性更強、范圍可以隨時調整、柔性更大的新系統柔性制造系統。數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：（1）機械制造技術；（2）信息處理、加工、傳輸技術；（3）自動控制技術；（4）伺服驅動技術；（5）傳感器技術；（6）軟件技術等?，F代數控機床是機電一體化的典型產品，是新一代生產技術、計算機集成制造系統等的技術集合?，F代數控機床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復合化、智能化和開放式結構。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結構的智能化全功能通用數控裝置。1.2數控的發(fā)展與應用數控技術的應用不但給傳統制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面：1.高速、高精加工技術及裝備的新趨勢：效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。2.智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發(fā)展的主要趨勢 21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發(fā)可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。1.3課題設計概論1.本課題設計目標課題設計是數控加工與模具課程中的最后一個環(huán)節(jié)，也是對學生數控加工與實踐的訓練。其目的為：（1）鞏固和升華所學課程的知識。（2）培養(yǎng)實際操練與數控加工的能力。（3）樹立正確的加工理念。2.本課題設計的內容本課題是對殼體零件的數控加工，其要求如下：（1）繪制殼體零件的立體視圖（2）運用數控加工編寫零件的加工程序（3）編寫設計論文1份3.課程設計的注意事項（1）正確掌握數控編程的方法（2）學會優(yōu)化設計方案（3）講究和提高工作效率2.數控加工工藝分析2.1任務及要求1產品名稱：基于UG的殼體零件的數控加工與編程2材料：鋁制合金3數量：中批量生產 4制品圖樣 如圖2.1所示5尺寸：圖2.1所示圖2.1零件產品樣圖2.2塑件原材料的成型特性分析ABS是聚苯乙烯的改性產品，是目前產量最大、應用最廣的工程塑料。ABS是不透明非結晶型聚合物，無毒、無味，密度為1.021.05g/。ABS具有突出的力學性能，堅固、堅韌、堅硬；具有一定的化學穩(wěn)定性和良好的介電性能；具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機械加工，成型塑件表面有較好的光澤，經過調色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點是耐熱性差，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度為93左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線的作用下易變硬發(fā)脆。ABS可采用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型方法使用ABS注射成形塑料制品時，由于其熔體黏度較高，所需的注射成型壓力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑件應采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使ABS制品易產生熔接痕，所以模具設計時應減少澆注系統對料流的阻力。ABS易吸水，成形加工前應進行干燥處理。在正常的成形條件下，ABS制品的尺寸穩(wěn)定性好。查有關手冊得到ABS塑料的成型工藝參數如下:密度 1.011.04g/；收縮率 0.3%0.8%；預熱溫度 8085，預熱時間 1-2h；料筒溫度 后段150170，中段165180，前段180200；模具溫度 5080； 注射壓力 60100MPa；成型時間 注射時間2090s，高壓時間05s,冷卻時間20150s。2.3塑件的結構工藝性分析 1塑件的尺寸精度分析該塑件需標注公差的尺寸有18 0.12、300.14，屬于一般精度要求，其他尺寸均為未標注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差。下表2.2所列為塑件主要尺寸的公差要求。表2.2塑件主要尺寸的公差要求部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差外形尺寸120孔尺寸804020孔間距尺寸10622230內形尺寸384876841162塑件的表面質量分析 該塑件要求外觀光潔、色彩艷麗，不允許有成型斑點和熔接痕，Ra為0.4，而內表面無特殊要求。3塑件的結構工藝性分析從圖紙看，該塑件外形為四方殼罩，圓角過渡且無尖角存在，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。塑件型腔較大，有尺寸不等的孔。內部有四個均勻分布的加強肋，可增加塑件的強度，減小塑件變形。肋的側壁設有1左右的斜度，底部等處有R0.5的圓角過渡。在塑件的一側有兩個12的孔，另一側內部有內凸，要求考慮側向分型抽芯裝置。為使塑件順利脫模，可在塑件內部及加強肋處增設12的拔模斜度。3.成型設備的初選3.1初選注射機1計算塑件體積或重量通過上面的零件三視圖可以獲得矩形上殼罩的體積V=45.9ABS的密度為=1.03g/，所以塑件的質量=V=1.0345.9=47.3g。2根據塑件本身的幾何形狀及生產批量確定型腔數目由于該塑件兩側面分別有側孔和內凸，加上塑件尺寸有一般精度要求，外表面有高光潔要求，不易采用太多型腔數目，所以考慮采用一模兩腔，型腔平衡布置在型腔板兩側，一方便側抽實現、澆口排列和模具的平衡。3確定注射成型的工藝參數根據該塑件的結構特點和ABS的成型性能，查有關資料初步確定塑件的注射成型工藝參數，如下表3.1所示。表3.1塑件的注射成型工藝參數工藝參數內容工藝參數內容預熱和干燥溫度8090成型時間/s注射時間35 時間2h保壓時間1530 料筒溫度/ 后段180200冷卻時間1530中段210230總周期4070前段200210螺桿轉數/（r/min）3060噴嘴溫度/ 180190后處理方法紅外線燈烘箱模具溫度/ 6080溫度/70注射壓力/MPa7090時間h243確定模具溫度及冷卻方式ABS為非結晶型塑料，流動性中等，壁厚一般，因此在保證順利脫模的前提下應盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產率。所以模具應考慮采用適當的循環(huán)水冷，成型模具溫度控制在6080。3.2確定成型設備由于塑件采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，因此可計算出一次注射成型過程中所用塑料量為: W =+=247.3+47.320=104.06g。根據以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種、塑件結構、生產批量及注射工藝參數、注射模具尺寸大小等因素，參考設計手冊，初選SZY-300型螺桿式注射機。記錄下SZY-300型螺桿注射機的主要技術參數，如下表3.2所示。 表3.2 SZY-300型注射機的主要參數序號 主要技術參數項目參數數值1最大注射量/3202注射壓力/MPa1253鎖模力/KN14004動定模模板最大安裝尺寸/（mmmm）5206205最大模具厚度/mm3556最小模具厚度/mm1307最大開模行程/mm3408噴嘴前端球面半徑/mm129噴嘴孔直徑/mm410定位圈直徑/mm1254.分型面的選擇與澆注系統設計4.1確定型腔數目及其排列方式塑件的形狀較簡單，質量較小，生產批量較大。所以應使用多型腔注射模具。考慮到塑件側面有12mm的圓孔，需要側向抽型，所以模具采用一模二腔、平衡布置。這樣模具尺寸較小，制造加工方便，生產效率高，塑件成本低。其排列方式如下圖4.1所示。圖4.1型腔的排列方式4.2分型面的設計塑件分型面的選擇應保證塑件的質量要求，不論塑件的結構如何以及采用何種設計方法，都必須首先確定分型面，因為模具結構很大程度上取決于分型面本課題中塑件的分型面有多種選擇，為保證塑件能順利分型，主分型面應首先考慮選擇在塑件外形的最大處。如下圖4.2所示，在滿足該原則的方案中，方案A的塑件開模后留在定模一側，塑件不易取出，頂出機構設計復雜；方案B的側向抽芯滑塊可安放在動模，實現側抽機構簡單，但會產生影響塑件外觀的飛邊，且飛邊不易清除；方案C不但保證了塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也比較容易，因此選擇方案C。 A B C 圖4.2主分型面的選擇方案4.3排氣系統設計為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統和型腔內的空氣以及塑料在誠信過程中產生的低分子揮發(fā)氣體順利地排除模外。如果型腔內因各種原因所產生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷，另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度。注射模通常采用以下3種排氣方式，利用配合間隙排氣；在分型面上開設排氣槽；利用排氣塞排氣。而在分型面上開設排氣槽是注射模排氣的主要方式。分型面上開設排氣槽的形狀與尺寸如下圖4.3所示。圖A為了離開型腔58mm后設計成開放的燕尾式，以便排氣順利、通暢；圖B的形式是為了防止排氣槽對著操作工人注射時，熔料從排氣槽噴出而引發(fā)人身事故，因此將排氣槽設計成離型腔58mm后拐彎的形式，這樣能降低熔料溢出的動能，同時在拐彎后在適當增加排氣槽深度。圖4.3分型面上的排氣槽塑料品種深度h塑料品種深度h聚乙烯（PE）0.02聚酰胺（PA）0.01聚丙烯（PP）0.010.02聚碳酸酯（PC）0.010.03聚苯乙烯（PS）0.02聚甲醛（POM）0.010.03ABS0.03丙烯酸共聚物0.03圖4.4分型面上的排氣槽深度4.4澆注系統設計澆注系統由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成?？紤]到塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點和熔接痕，以及一模兩腔的布置、ABS對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用方便加工修整、凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側澆口，模具采用單分型面結構兩塊板模，模具制造成本比較容易控制在合理范圍內。澆注系統的設計如下圖4.5所示圖。圖4.5澆注系統的設計1.主流道設計主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充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。在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常設計在模具的澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，錐角為26，流道的表面粗糙度Ra0.8m。計算其大端直徑約為10mm；為了避免模內的高壓塑料產生過大的反壓力，配合段直徑D不宜過大，取D=25mm；同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計R2的圓弧過渡；為了補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設計得比模板厚度短0.02mm；澆口套外圓盤軸肩轉角半徑R宜大一些，取R=3mm，以免淬火開裂和應力集中。澆口套與模板間配合采用H7/m6的過渡配合。澆口套定位圈采用H9/f9的配合。定位圈在模具安裝調試時插入注射機固定模板的定位孔內，用于模具與注射機的安裝定位。主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸碰撞，故應設計成獨立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質鋼材制作，并經過熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設計，如下圖4.6所示。圖4.6澆口套與定位圈的設計查資料得到SYZ-300型注射機與噴嘴的有關尺寸：噴嘴前端面球面半徑=12mm，噴嘴孔直徑，定位圈直徑為為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸，避免溢料，主流道與噴嘴的關系為： ，。因此，取主流道球面半徑SR=14mm（取標準值），主流道的小端直徑d=4.5mm。定位圈是安裝模具時做定位用的，查資料得SYZ-300型螺桿式注射機的定位圈直徑為125mm，一般定位圈高出定模座板510mm。2.分流道的設計分流道是主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。 分流道的作用是改變熔體流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡的分配到各個型腔。設計時應盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。分流道的形狀與尺寸 分流道開設在動、定模分型面的兩側或任意一側，其截面形狀應盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，使溫度較高的塑料熔體和溫度相對 較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。通常分流道的截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式，如下圖4.7所示。其中圓形截面的比表面積最小，但需開設在分型面的兩側，制造時一定要注意模板上兩部分形狀隊中吻合；梯形及U形截面分流道加工較容易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式；半圓形截面分流道需用球頭銑刀加工，其比表面積比梯形和U形截面分流道略大；矩形截面分流道因其比表面積較大，且流動阻力也大，故在設計中不常采用。圖4.7分流道的截面形狀分流道截面尺寸視塑料品種、塑件尺寸、 成型工藝條件以及流道的長度等因素來確定。對流動性較好的尼龍、聚乙烯、聚丙烯等塑料，圓形截面的分流道在長度很短時，直徑可小到2mm；對流動性較差的聚碳酸酯、聚砜等可大致10mm；對于大多數塑料，分流道截面直徑常去取56mm。本課題設計中分流道的截面形狀選擇梯形截面分流道，梯形截面分流道的尺寸可按以下公式確定 式中 b一梯形大底邊寬度，mm； m一塑件的質量，g； L一分流道的長度，mm； h一梯形的高度，mm。在這里b取9mm，所以h=6mm分流道的長度根據型腔在分型面上的排布情況，分流道可以分為一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。分流道的長度應盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。下圖4.8所示為分流道長度的設計參數尺寸，其中L1=610mm，L2=36mm，L3=610mm，L的尺寸已由上式算出L=116mm。 圖4.8分流道的長度尺寸分流道在分型面上的布置形式 分流道的布置形式與型腔的排列形式相一致，遵循排列盡量緊湊，縮小模板尺寸；盡量使流程短，對稱布置，使?jié)q模力的中心與注射機鎖模力的中心相一致的原則。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，只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般Ra取1.6左右，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。本案例中采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實現，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大。查有關經驗表格得ABS的分流道推薦直徑為4.89.5mm，取7mm，據此，該模具的分流道設計如下圖4.9所示。圖4.9分流道的設計3.澆口設計澆口是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否被完好高質量地注射成型。按澆口截面尺寸大小的結構特點，澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩大類。限制性澆口是整個澆注系統中截面尺寸最小的部位，通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體產生突變的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，獲得理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的，提高塑件的均一質量。另外，限制性澆口還起著較早固化，防止型腔中熔體倒流的作用。非限制性澆口是整個澆注系統中截面尺寸最大的部位，它主要對大中型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。本課題中根據塑件外觀要求及型腔分布情況，選用如下圖4.4.6所示的側澆口。從塑件的底側中部進料，去除凝料時不會在塑件的外壁留下澆口痕跡，不影響塑件的外觀。 4.10 側澆口的形式側澆口國外稱為標準澆口，側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體從內側或者外側充填模具型腔，起截面形狀多為矩形，改變澆口的寬度與厚度可以調節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。這種澆口可以根據塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修正方便，因此它是應用較廣泛的一種澆口形式，普遍使用與中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性強。由于澆口截面小，去除澆口較容易，且不留明顯痕接。側澆口寬度和側澆口深度尺寸計算的經驗公式如下： b= t=（0.60.9）式中 b側澆口的寬度，mm； A塑件外側表面面積，； t側澆口深度，mm； 側澆口處塑件的壁厚，mm。上圖側澆口的形式圖中，L1取2.03.0mm，取L1=2.5mm；L=（0.60.9）+b/2，取L=2mm；澆口深度一般取t=0.52.0mm，故取t=1.0mm；澆口寬度 b= mm，故取b=4mm。4.冷料穴設計冷料穴是澆注系統的結構組成之一。多型腔模具模具冷料穴在分型面的設置形式如下圖4.11所示。 圖4.11多型腔模具分型面上的冷料穴1.型腔；2.澆口；3、6.冷料穴；4.三次分流道；5.二次分流道；7.一次分流道冷料穴的作用是容納澆注系統流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔注入型腔，既影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質量。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流凝料從定模澆口套處被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統凝料以其推出模外。主流道拉桿，是推桿形式的拉料桿，固定在推桿固定板上，其中Z字形拉料桿是其典型結構為本課題所選擇的，如下圖4.12中所示，工作時依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套，推出時，推出機構帶動拉料桿將主流道凝料推出模外，推出后由于鉤子的方向性而不能自動脫落，需要人工取出。 圖4.12主流道冷料穴和拉料桿的形式4.5冷卻系統設計本課題中冷卻方式選擇水冷卻，凹模冷卻水道采用環(huán)繞型型腔布置的兩層式冷卻回路，水道開設時要避開安裝在定模上的小型芯及側向抽芯滑快；大型芯冷卻采用隔板式管道冷卻，在型芯上開設兩個空，孔內插上縱向隔板，與開在動模支撐板上的橫向管路想成循環(huán)冷卻回路，冷卻通路的設計如下圖4.13所示。圖4.13冷卻通路設計5.主要零部件的設計5.1成型零部件的結構設計成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質量直接影響塑件的質量。該塑件的材料為ABS工程塑料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強度、剛度、硬度和耐磨性，應選用優(yōu)質模具鋼制作，還要進行熱處理以使其具備5055HRC的硬度。1凹模（型腔）設計采用組合式凹模，放在定模板一側，主要是從節(jié)省優(yōu)質模具鋼材料、方便熱處理、方便日后的更換維修方面考慮。如下圖5.1所示。圖5.1組合式凹模結構2.凹模（型芯）設計型芯結構設計也采用組合式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工工作量。成型塑件內壁的大型芯裝在動模板上，成型242.5、12孔的小型芯裝在定模板上，方便型芯的制作安裝、塑件的飛邊去除以及塑件內部冷卻水道的排布。如下圖5.2所示。圖5.2組合式凸模結構5.2成型零部件的工作尺寸計算1.計算成型零部件工作尺寸要考慮的要素成型零件工作尺寸指直接用來構成塑件型面的尺寸，如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔間尺寸、孔或凸臺至某成型表面的距離尺寸、螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。2.塑件的收縮率波動塑件成型后的收縮率變化與塑件的品種、塑件的形狀、尺寸、壁厚、成型工藝條件、模具的結構等因素有關，所以確定準確的收縮率是很難的。工藝條件、塑料批號發(fā)生的變化會造成塑件收縮率的波動，其塑料收縮率波動誤差為 式中 一 塑料收縮率波動誤差； 一塑料的最大收縮率； 一塑料的最小收縮率； 一塑件的基本尺寸，實際收縮率與計算收縮率會有誤差，按照一般的要求，塑料收縮率波動所引起的誤差應小于塑件公差的1/3。3.模具成型零件的制造誤差模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。模具成型零件的制造精度越低，塑件尺寸精度就越低。一般成型零件工作尺寸制造公差值 取塑件公差值的1/31/4或取IT7IT8級作為制造公差。4.模具成型零件的磨損模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產生的腐蝕氣體的銹蝕以及由于以上原因造成的模具成型零件表面粗造度值提高而要求從新拋光等，均造成模具成型零件尺寸的變化，型腔的尺寸會變大，型芯的尺寸會減小。5.模具安裝配合的誤差模具的成型零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。如型芯按間隙配合安裝安裝在模具內，塑件孔的位置誤差要受到 配合間隙值的影響；若采用過盈配合，則不存在此誤差。模具安裝配合間隙的變化而引起塑件的尺寸誤差用 來表示。6.塑件的總誤差綜上所述，塑件在成型過程中產生的最大尺寸誤差應該是上述各種誤差的總和，即式中 一塑件的成型誤差； 一模具成型零件的制造公差； 一塑料收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差； 一模具成型零件的磨損引起的誤差； 一模具成型零件的配合間隙引起的誤差 一模具裝配引起的誤差。塑件的成型誤差應小于塑件的公差值，即 7.考慮塑件尺寸和精度的原則在一般情況下，塑料收縮率波動、成型零件的制造公差和長興零件的磨損是影響塑件尺寸和精度的只要原因。對于大型塑件，其塑料收縮率對塑件的尺寸公差影響最大，應穩(wěn)定成型工藝條件，并選擇波動較小的塑料來減小塑件的成型誤差；對于中、小型塑件，成型零件的制造公差及磨損對塑件的尺寸公差影響最大，應提高模具精度等級和減小磨損來減小塑件的成型誤差。 8.成形零件的成型尺寸本課題中塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關手冊得ABS的收縮率為0.40.7，故平均收縮率，根據塑件尺寸公差要求，模具制造公差取，成型零件尺寸計算如下表5.3所示。表5.3成型零件尺寸計算 5.3成型零部件的強度與剛度計算1.成型零部件剛度和強度計算時考慮的因素塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應有足夠的強度和剛度，理論分析和實踐表明，大尺寸型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔應以滿足剛度條件為準（即型腔的彈性變形不超過允許變形量（）；而對于小尺寸的型腔，強度不足是主要矛盾，型腔應以滿足強度條件為準（即型腔在各種受力形式下的應力值不得超過模具材料的許用壓力（ ）。強度不足，會使模具發(fā)生塑性變形，甚至破碎，因此，強度計算的條件是滿足受力狀態(tài)下的許用應力。而剛度不足，導致型腔尺寸擴大，其結果會使注射時產生溢料現象，會使塑件的精度降低或脫模困難。剛度計算的條件可以從以下幾個方面來考慮：防止溢料當高壓熔體注入型腔時，型腔的某些配合面產生間隙，間隙過大則會產生溢料，如下圖所示。在不產生溢料的前提下，將允許的最大間隙值作為型腔的剛度條件。各種塑料的最大不溢料間隙值如下表5.4。圖5.4型腔彈性變形與溢料的產生表5.4部分塑料不發(fā)生溢料的間隙黏度特性塑料 品種允許變形值低黏度塑料尼龍（PA）、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)中黏度塑料聚苯乙烯(PS)、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高黏度塑料聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSF)、聚苯醛(PPO)保證尺寸精度當塑件要求整體或部分有較高精度要求時，模具就必須要有好的剛度，以保證塑料熔體在注入型腔時不產生過大的彈性變形。下表5.5為保證塑件尺寸精度的剛度條件的經驗公式。 表5.5保證塑件尺寸精度值塑件尺寸經驗公式保證塑件順利脫模如果凹模的剛度不足，在熔體高壓作用下會產生過大的彈性變形，當變形量超過塑件的收縮量時，塑件被靜靜包住而難以脫模，強制頂出易使塑件劃傷或破裂，因此型腔的允許彈性變形量應小于塑件壁厚的收縮值，即 式中 一保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量； t 一塑件壁厚； S一塑料的平均收縮率。上述要求在設計模具時，以這些條件中最苛刻的（即允許的最小變形量）為設計標準。2.型腔側壁和底板厚度的計算對凹模的側壁厚和底板的厚度作精確的力學計算是相當困難的，一般在工程設計上采用下表5.6所列的計算公式來近似的計算凹模的側壁厚和底板厚度。表5.6凹模的側壁厚和底板的厚度的計算公式類型圖 部位按強度計算按剛度計算 矩矩形型腔凹模整整體式側壁當時，當時，底板組組合式組側壁底板本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可用整體式矩形型腔壁厚計算公式來確定型腔側壁厚度S和型腔底板厚度T，如下圖5.7所示。圖5.7整體式矩形型腔上圖中l(wèi)為型腔長度，取值為120mm；b為型腔寬度，取值為80mm；h為型腔深度，取值為40mm；T為型腔底板厚度，mm；S為型腔側壁厚度，mm；L為模板長度，mm；B為模板寬度，mm。所以型腔側壁厚度S的計算為按剛度條件計算 式中 c一由決定的系數，查系數表得c=0.93； P一型腔內最大熔體壓力，可取注射成型壓力的2550，p取30Mpa； h一型腔深度，h=40mm E一模具鋼的彈性模量，一般中碳鋼，預硬化塑料模具鋼； 一計算許用變形量，查機械零件設計手冊得。按照強度條件計算mm式中 p一最大熔體壓力，取p=30MPa； 一型腔深度，取40mm； W一抗彎截面系數，由h/l決定，查塑料成型工藝與模具設計表得W=0.108； 一模具強度計算許用壓力，一般中碳鋼=160MPa，預硬化塑料模具鋼=300MPa。型腔底板厚度T的計算按剛度條件計算 式中 c一由型腔邊長比l/b決定的系數查系數c表得c=0.024； p 一型腔內最大熔體壓力，可取注射成型的2550，p取30Mpa； b一型腔寬度，b=80mm； E一模具鋼的彈性模量，一般中碳鋼,預硬化塑料模具鋼； 一模具剛度據算許用變形量，一般可通過查常用塑料值選取范圍表。按強度條件計算 式中 a一由型芯長度與型腔寬度之比l/b所決定的系數，查塑料成型工藝與模具設計表得a=0.4974； P一 型腔內最大熔體壓力，可取注射成型壓力的2550，p取30Mpa； b一 型腔寬度，b=80mm； 一 模具強度計算許用壓力，一般中碳鋼=160Mpa，預硬化塑料模具鋼=300Mpa。根據以上剛度、強度的計算，得出型腔的壁厚要求為：型腔側壁厚度；型腔底板厚度。5.4標準模架的選擇綜合考慮本塑件采用一模兩腔平衡布置、側澆口一次分型結構、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、側向抽型機構等多項因素，估算型腔模板的概略尺寸，查基本模架祝賀尺寸（GB/T12555-2006）選取標準模板的尺寸為315mm400mm63mm，選用A2型標準模架。如下圖5.8所示。圖5.8標準模架的選擇5.5支撐零部件的設計1.固定板、支承板固定板（動模板、定模板）在模具中起安裝和固定成型零件、合模導向機構以及推出脫模機構等零部件的作用。為了保證呢個被固定零件的穩(wěn)定性，固定板應具有一定的厚度和足夠的剛度和強度，一般采用碳素結構鋼制成，當對工作條件要求教嚴格或對模具壽命要求較長時，可采用合金結構鋼制成。如下圖5.9為定模固定板，5.10為動模固定板，5.11為支撐板。圖5.9圖5.10圖5.112.墊塊墊塊的作用主要是在動模支承板與動模座板制件形成推出機構所需的動作空間。另外，也起到調節(jié)模具總厚度，以適應注射機模具安裝厚度要求的作用。其用中碳鋼制成。其結構如下圖5.12所示。圖5.123.動定模座板與注射機的動定模固定板相連接的模具底板稱為動定模座板，動定模座板在注射成型過程中起著傳遞合模力并承受成型力，為了保證動定模座板具有足夠的剛度和強度，動定模座板也應具有一定的厚底，一般對于小型模具，其厚度最好不小于15mm，而一些大型模具的動定模座板，其厚度可以達到75mm以上。動定模座板的材料多用碳素結構鋼或合金鋼，經調質達到2832HRC。對于生產批量小或鎖模力和成型力不大的注射模，其動定模座板有時也可以采用鑄鐵材料制成。其結構如下圖5.13、5.14所示圖5.13圖5.146.推出機構的設計6.1推出機構的結構組成與分類每次注射模在注塑機上合模注射結束后，都必須將模具打開，然后把成型后的塑料制件及澆注系統的凝料從模具中脫出，完成推出脫模的機構成為推出機構或脫模結構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機上的頂桿或液壓缸來完成的。推出機構設計的合理性與可靠性直接影響到塑件的質量，因此，推出機構的設計是注射模設計的一個十分重要的環(huán)節(jié)。推出機構一般由推出、復位和導向等三大原件組成。推出機構可以按基本傳動形式分類，也可按推出元件的類別和推出機構的結構特征進行分類。按基本傳動形式分類，推出機構可以分為機動推出、液壓推出和手動推出等三類。機動推出是利用開模動作，由注射機上的頂桿推動模具上的推出機構，將塑件從動模部分推出；液壓推出是在注射機上設置專用的液壓缸，開模時，留有塑件的動模隨注射機的移動模板移至開模的極限位置，然后由專用的液壓缸的頂桿（活塞桿）推動推出機構將塑件從動模部分推出；手動推出機構是指模具開模后，由人工操作的推出機構推出塑件，它可以分為模內手工推出和模外手工推出兩種。模內手工推出機構常用于塑件滯留在定模一側的情況。按推出元件的類別分類，推出機構可以分為推桿推出、推管推出、推件板推出等。按模具的結構特征分類，推出機構可以分為簡單推出機構和復雜推出機構。推桿、推管和推件板推出機構屬于簡單推出機構；定模推出機構、二次推出機構、帶螺紋的推出機構、多次分型推出等的推出機構屬于復雜推出機構。與塑件直接接觸并將塑件從模具型腔中或型芯上推出脫下的元件，稱為推出元件，如下圖6.1中推桿8、拉料桿3等。它們固定在推桿固定板7上，為了推出時推桿有效工作，在推桿固定板后需設置推板6，它們兩者之間用螺釘連接。常用的推出元件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。推出機構進行推出動作后，在下次注射前必須復位，復位元件是為了使推出機構能回復到塑件被推出時的位置（即合模注射時的位置）而設置的。下圖中的復位元件是復位桿2.復位元件除了常用的復位桿外，有些模具還采用彈簧復位等形式。導向元件是對推出機構進行導向，使其在推出和復位工作過程中運動平穩(wěn)無卡死現象，同時，對于推板和推桿固定板等零件起支撐作用。尤其是大、中型模具的推板與推桿固定板重量很大，若忽略了導向元件的設置，則它們的重量就會作用在推桿和復位桿上，導推桿與復位桿彎曲變形，甚至推出機構的工作無法順利進行。下圖中導向元件為推板導柱4和推板導套5。有的模具還設有支撐柱（限位釘），如下圖中1所示，小型模具只需4只，大、中型模具需68只甚至更多。支撐住使推板與動模座板間形成間隙，易保證平面度，并利于廢料、雜物的祛除，此外還可以減少動模座板的機加工工作量和通過支撐住厚度的調節(jié)來調整推桿工作端的裝配位置等。 圖6.1 推出機構 1.支撐柱；2.復位桿；3.拉料桿；4.推板導柱；5. 推板導套；6.推板；7.推桿固定板；8.推桿；9.型芯2. 推出機構的確定推桿推出機構 推桿推出機構的工作原理是注射成型后，動模部分向后移動，塑件包緊在型芯上歲動模一起移動。機動頂出，在動模部分后移的過程中，當推板和注射機的剛醒頂桿接觸時，推出機構就精致不懂，動模繼續(xù)后移，推桿與動模制件就產生了一個相對移動，推桿將塑件從動模的型芯推出脫模。下圖6.2.為推桿推出機構。 圖6.2 推桿推出機構1.復位桿；2.推板導柱；3.推板導套；4.推板； 5.推桿固定板；6.推桿；7.型芯由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，制造、修配方便，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時欲動阻力小，推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。3.推出力的計算塑件注射成型后在模內冷卻定形，由于體積收縮，對型芯產生包緊力，塑件從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產生的摩擦力。對底部無孔的筒類、殼類塑料制件，脫模推出時還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般都要設計脫模斜度。另外塑件剛開始脫模時，所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅為了克服推出機構移動的摩擦力。下圖6.3所示為塑件在脫模時型芯的受力分析。由于推出力Ft的作用，使塑件對型芯的總壓力（塑件收縮引起）降低了，因此，推出時的摩擦力為 =（-）式中 一脫模時型芯受到的摩擦阻力； 一塑件對型芯的包緊力； 一脫模力（推出力）； 一脫模斜度； 一塑件對鋼的摩擦系數，一般為0.10.3。根據力的平衡原理最后得出 式中 A一塑件包絡型芯的面積； p一塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p取Pa；模內冷卻的塑件，p取Pa 。由于本塑件為底部無孔的塑料制件，脫模推出時還要考慮克服大氣壓力，即 =式中 一底部無孔的塑料制件脫模推出時要克服的大氣壓力，其大小為大氣壓力與被包絡塑料制件端部面積的乘積。圖6.3型芯受力分析7.側向分型與抽芯機構7.1側向分型與抽芯機構的分類及組成按照側向抽芯動力源的不同，注射模的側向分型與抽芯機構可以分為機動側向分型與抽芯機構、液壓側向分型與抽芯機構和手動側向分型與抽芯機構等三大類。1.機動側向分型與抽芯機構 開模時，依靠注射機的開模力作為動力，通過有關傳動零件（斜導柱、彎銷）將力作用于側向成型零件使其側向分型或將其側向抽芯，合模時又靠它使側向成型零件復位的機構，稱為機動側向分型與抽芯機構。機動側向分型與抽芯機構按照結構形式的不同又可以分為斜導柱側向分型與抽芯機構、彎銷側向分型與抽芯機構、斜滑塊側向分型與抽芯機構和齒輪齒條側向分型與抽芯機構等。機動側向分型與抽芯機構雖然是模具結構復雜，但其抽芯力大，生產效率高，容易實現自動化操作，且不需要另外添置設備，因此，在生產中得到廣泛應用。2.液壓側向分型與抽芯機構液壓側向分心與抽芯機構是指以壓力油作為分型與抽芯動力，在模具上配制門的抽芯液壓缸（也稱抽芯器），通過活塞的往復運動來完成側向抽芯與復位。種種抽芯方式傳動平穩(wěn)，抽芯力較大，抽芯距也較長，抽芯的時間順序可以自由的根據需要設置。其缺點就是增加操作工序，而且需配置專門的液壓抽芯器及控制系統?，F代注射機隨機均帶有抽芯的液壓管