畢業(yè)設計論文基于ProE的安全帽注塑模具設計及型腔仿真加工

1、畢業(yè)設計論文基于 proe 的安全帽注塑模具設計及型腔仿真加工摘 要注射成型加工質(zhì)量的優(yōu)劣是塑料加工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標志之一，同時反映了模具設計和制造的水平。詳細介紹了安全帽注塑模具設計的整個過程。首先通過對塑件的結(jié)構(gòu)和成型工藝分析，確定塑件的分型面與澆口結(jié)構(gòu)；然后再進行模具零件設計，如成型零件、脫模機構(gòu)等等。同時在整個設計過程中，還要通過計算機輔助工具 pro/e 進行設計。重點闡述如何利用 pro/e 軟件，將注射成型中塑料熔體在型腔內(nèi)充填模擬，通過對模擬結(jié)果的分析與評判，有效預防了原模具設計方案用于實際生產(chǎn)時可能出現(xiàn)的問題，以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 。本文主要講述了安全帽注塑模的設計。內(nèi)容包

2、括制品材料的選擇及材料性能的分析、注射機的選用、澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)和抽芯機構(gòu)的設計等部分。除此之外，還包括模具型腔的 cad/cam 部分，并利用先進軟件將其加工部分直接生成 nc 文件。本文強調(diào)利用現(xiàn)代計算機輔助設計制造技術(shù)，運用了 pro/e、cad/cam等國內(nèi)外著名軟件進行輔助設計。既保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，還大大地提高了制造生產(chǎn)率，縮短了產(chǎn)品更新的周期。關(guān)鍵詞：安全帽；注塑模；cad/cam；pro/eabstrctinjection molding procesing quality is the one of symbols of the quality that plast

3、ic procesing industry and technogical devlepment.also deflected the mold design and manufacturing level.details on the entire procesing of the brush block injection mold design.at the first,the structure of the parting line and sprue was determined based on the analysis of the structure and forming

4、technology of the plastic.then design for the mold parts,such as molding parts,demoulding mechanism,and so on.at the same time throughout the design process, through the computer aided design cad and proe tools.details on how to use proe tool.for simulating the filling process of plastic melts in th

5、e cavity of injection moulds. the analysis on the analog result can help effectively modify the design scheme and prevent the problems that may occur in the production and in the design of structure,the key points in designing the side core-pulling mechanism with gears and rack were stated in detail

6、. the mould is compact in structure and effective in operation.this text mainly narrates the design of injection mould for a safety helmet, including the selection of product material and its property analysis, the selection of injection machine, the design of feed system, shaping part, cooling syst

7、em and core pulling, etc. besides this, it also covers the cad/cam for the mold cavity, and generating g-code instructions for cnc machine by the advanced software. in this text, the author emphasizes the use of modern computer assisted design and manufacturing technology, and apply some famous soft

8、ware, such as pro/e, caxa, to design. through this, it not only guarantees the performance, but also raises working efficiency greatly and shortens the production cycle.key words: safety helmet; injection mould; cad/cam. ；pro/e目錄目錄1 塑料成型制品工藝性1.1 塑料制品的設計依據(jù)及選材依據(jù).41.2 塑件的尺寸和精度.51.3 塑件體積與質(zhì)量估算.52 注塑機的選用及

9、校核.62.1 注塑機類型的選擇.62.2 注塑機有關(guān)工藝性參數(shù)的校核.63 澆注系統(tǒng)設計.93.1 按制品特點選擇澆注形式.93.2 交口套是設計.94 成型零件的設計.11 4.1 型腔數(shù)是確定.11 4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設計.11 4.3 分型面的確定.11 4.4 成型零件工作尺寸的設計.115 合模導向機構(gòu)的設計.14 5.1 導柱直徑的計算及選用.15 5.2 導套的設計.156 脫模機構(gòu)的設計.16 6.1 結(jié)構(gòu)形式設計.16 6.2 頂桿布置形式.16 6.3 脫模力的計算.17 6.4 推桿長度的計算.17 6.5 推板厚度計算.17 6.6 推桿強度計算與應力校核.177

10、 冷卻系統(tǒng).19 7.1 冷卻通道的理論計算.198 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計.21 8.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的選用.21 8.2 抽芯距的計算.21 8.3 抽芯機構(gòu)各尺寸的確定.21 8.4 抽芯力及抽芯所需開模力的計算.22 8.5 型芯機構(gòu)布置設計及其它部件選材.229 模架選擇.23結(jié)論.24參考文獻.25鳴謝.261 1、塑料成型制品工藝性、塑料成型制品工藝性對塑件進行測繪。由于該塑件大都為曲面，實際測量有一定困難所以采用多次取斷面進行測量的方法。測繪好后用 proe 軟件進行三維造型。主要采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合及抽殼等步驟造型。造型結(jié)束后進行模具設計。下面選擇注塑機，主要從注

11、射量、鎖模力等方面進行考慮。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機最大容量的 80。接著對各個系統(tǒng)進行設計，首先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為主流道、澆口、冷料穴等。主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線應在同一條直線上。另外由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個澆口套。澆口套要進行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。澆口主要有兩個作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。接著是排氣系統(tǒng)的設計。本模具采用間隙排氣。利用分型面的配合間隙自然排氣。下面是推出機構(gòu)的設計。推動的動力來源有手動推出、機動推出和液壓與氣動推出機構(gòu)。本模具設計采用注射機的開模動作驅(qū)動模具上的推出機構(gòu)

12、，實現(xiàn)塑件的自動脫模。接著是推出機構(gòu)的設計。本模具設計采用塑件留在動模，要保證塑件不應推出變形或損壞，還要保證塑件的良好外觀和結(jié)構(gòu)可靠。1.1 塑料制品的設計依據(jù)及選材依據(jù)按照國標 gb2811-89 要求。經(jīng)過+50-10，高低溫及淋水處理后，沖擊吸收性能，耐穿透性能，剛性強度，電絕緣性能，均能達到或超過安全使用要求。本設計帽殼采用昂貴的日本進口超高抗沖 abs 工程塑料，彈性好，強度高，安全性能特好。加寬帽沿加強肋，使帽殼整體更堅固。帽殼前后還有透氣孔，佩戴起來通風，使人感覺舒適。abs（acrylonitrile/butadiene/styrene compolymer）即為在聚苯乙烯分

13、子中導入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優(yōu)越的使用性能和工藝特性。其流動性中等，隨溫度變化較大：料溫高則流動性增大。所以成型時宜調(diào)節(jié)溫度來控制流動性。模具設計時應根據(jù)所用塑料的流動性，選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時也可控制料溫、模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當?shù)卣{(diào)節(jié)成型需要。其具體的成型條件如下表 1 所示：表 1：abs 塑料成型條件適用注射機類型密度(g/cm )3注射壓力(mpa)螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)計算收縮率(%)模具溫度(0c)預熱吸水率24h(%)拉伸屈服強度(mpa)抗拉屈服強度(mpa)噴嘴溫度(0c)螺桿柱塞式均可1.031.07

14、60100300.30.85080溫度0c時間/h0.31800501701808085231.2 塑件的尺寸和精度塑件為電話機聽筒下蓋，材料為 abs，用游標卡尺對零件進行測繪。我們最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的千千萬萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，然后繪出零件的草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進行測量的辦法。量具：游標卡尺（0300、0.02） ，曲線測量儀等注意做到以下幾點：a測繪過程

15、中必須把被測物體放在工作平面上；b采用多次測量求平均值；c正確地讀取數(shù)據(jù)。測量的主要尺寸如下圖 1： 圖 1.1 安全帽制品圖1.3 塑件體積與質(zhì)量估算按制品尺寸要求在 pro/e 軟件畫出零件實體，然后點擊 “工具”“分析”“零件體積”即可得出制品所需的塑件體積為 297285.996。3mmabs 的密度為 1.081.2 g/cm 取=1.1g/cm33塑件質(zhì)量 m=v=1.1g/cm297285.996 cm =327.01 g331032 2、注塑機的選用、注塑機的選用2.1 注射機類型的選擇(1)、依本產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)（大批量生產(chǎn)） ，為提高生產(chǎn)率，擬選用臥式注射機。其優(yōu)點如下：開模

16、后塑件按自重落下，便于實現(xiàn)自動化操作；螺桿式注射裝置塑化能力大、均勻，注射壓力可達 70008000，壓力2cmn損失小，塑件內(nèi)壓力、定向性小，減少變形和開裂傾向。 (2)、從制品材料的成型條件知其適用注射機類型為螺桿式或柱塞式均可。柱塞式注射機結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通過料筒和活塞達到塑化與注射兩個基本作用。但控制溫度和壓力比較困難。螺桿式注射成型機由一個螺桿和一個料筒組成。塑料依靠螺桿在料筒內(nèi)的轉(zhuǎn)動而加熱塑化，提高了注射成型質(zhì)量，并可增大注射量，擴大了注射成型塑料的范圍。因此得到了廣泛的應用。(3)、由制品體積計算注射機的最大注射量 設計模具時，應使成型制品每次所需注射量總量小于注射機的最大注

17、射件v量。即注v (2-1)件v%80注v式中： 塑件與澆注系統(tǒng)的體積（） ；件v3cm 注射機的注射量（） ；注v3cm 最大注射容量的利用系數(shù)。%80 而由上知為 297285.996（合 297.3，所以可得：件v3mm)3cm/注v件v%80通過計算可得：371.6。注v3cm綜上所述，只能選擇螺桿式注射機（60） 。結(jié)合本國國情，初選國產(chǎn)注v3cmxs-zy-1000 型臥式注射機。該注射機的主要技術(shù)參數(shù)如下表 2 所示：表 2 xs-zy-1000 型臥式注射機主要技術(shù)參數(shù)最大理論注射量（注射最大開模注射速率最大模具厚度螺桿直徑最小模具厚度注射壓力鎖模力模具定位孔直噴嘴球半徑）3c

18、m方式行程（g/s）（mm）（mm）（mm）（mpa）（kn）徑（mm）（mm）1000螺桿式7007070070300108004500150182.2 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核（1） 、注射壓力的校核塑件成形所需的注射壓力應小開或等于注射機的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核 （2-2）成p注p式中 塑件成型所需的注射壓力（mpa）成p 所選注射機的額定注射壓力（mpa）注p已知 =60100(mpa); =10800（mpa）成p注p所以滿足成p注p(2)、鎖模力的校核模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核： （） (2-3)1000akpcfkn式中 安全系數(shù)

19、，常取=1.11.2，這里取值 1.1;kk熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力（。根據(jù)經(jīng)驗，cp)mpa型腔內(nèi)平均壓力常取 2040。這里取 30；cpmpampaa塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（cm ） ；2注射機額定鎖模力。 f已知 aab 式中 a橢圓長半軸，取 140mm; b橢圓短半軸，取 130mm， 所以 a=即：ab),(12.5717713014014. 32mm f)(84.1886100012.57177301 . 1kn所選注射機的鎖模力 f=4500 1886.84 ,所以所選注射機滿足鎖模力要knkn求。(3)、模具閉合厚度的校核模具閉合時的厚度在注射機，動、定模板

20、的最在閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式校核：minhmhmaxh式中 注射機允許的最小模具厚度（mm）minh模具閉合厚度（mm）mh注射機允許的最大模具厚度(mm)maxh已知= 300 mm，=700 mm，minhmaxh初步可設=(2-4)mh其他動推桿行程定hhhh式中 定模的高度，比制品高度高，初取為 200mm；定h 推桿行程，比制品高度略高，初取為 170mm；推桿行程h 動模不包括制品型腔部位的高度，初取為 40；動h 其他厚度包括動定模板厚度、支承板厚度等，取其他h為 200mm。代入上述數(shù)據(jù)可得：=200+170+40+200=610(mm)mh所以模具閉合時的厚

21、度能滿足要求，即：=300=610=700（mm）minhmhmaxh(4)、開模行程校核：35hhl21（）（mm10式中脫模距離（） ，這里為157.5；1hmm1hmm包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（） ，這里為2hmm190；2hmm注射機開模行程（即移動模板行程） （） 。lmm已知所選注射機最大開模行程=700,故而可知lmm157.5+190+5.5353（）,能滿足要求。lmm液壓機械式鎖模機構(gòu)的最大開模行程由連桿機構(gòu)的最大行程決定。而與模具厚度無關(guān)。3、澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和制品的質(zhì)量，是注射模設計中的重要組成部分。

22、其作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去且把壓力充分地傳遞到各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的制品。3.1 按制品特點選擇澆注形式安全帽的結(jié)構(gòu)特點是大而深的殼體零件。為此擬定直接澆口類型。直接澆口是直接和主流道連接，由主流道直接進料。由于澆口尺寸大，熔體壓力損失小，流動阻力小，進料快，容易成型，適用于任何塑料。因流程短，壓力傳遞好，熔體從上端流向分型面（底端） ，有利于排氣和消除熔接痕。由直澆口的特點（加工薄壁塑件時，澆品根部的直徑最多等于塑件壁厚的兩倍）確定澆品根部直徑為mm5（圖 2） 。主流道的一端常設計成帶凸臺的圓盤，其高度為 510mm，這里定為 8mm，并與注射機固定模

23、板的定位孔間隙配合。襯套的球形凹坑嘗試常取 35mm，這里取 4mm。半錐角，這里取。主流道大端處應呈圓角，其半徑常取，1321rmm3這里取 2mm。 圖 3.1 澆注口已知注射機相關(guān)參數(shù)如下：注射機固定模板的定位孔半徑 r=75mm,機床噴嘴孔徑，噴嘴圓弧半徑，那么澆口套主要尺寸可計算得：,31mmdmmr181,。如附圖 1 所示。1 (12 rrmmmm19)25 . 0(12 ddmmmm5 . 3) 1在保證塑件成型良好的前提下，主流道的長度 l 盡量短，否則將會使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型通常主流道長度 l 可小于或等于 60mm。3

24、.2 澆口套的設計澆口套的設計由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如 t8a 等）單獨加工和熱處理（硬度為 5357hrc） ，或用 45，50，55 等鋼表面淬火（55hrc） 。其主要作用是：第一,使模具安裝時進入定位孔方便而在注塑機很好地定位，與注塑機噴嘴孔吻合，并能經(jīng)受塑料的反壓力，不致被推出模具；第二,作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地到達型腔，在注射過程中不應有塑料溢出，同時保證主流道凝料脫出方便。3.3 定位圈的設計其直徑 d 為與注射機定位孔配合直徑，應按選用注射機的定

25、位孔走私確定。直徑 d 一般比注射機定位孔直徑小 0.1以便于安裝。定位圈一般采用 45 或mm3 . 0q235 鋼。用兩個以上的 m6-m8 的內(nèi)六角螺釘固定在模板上。4、成型零件的設計4.1 型腔數(shù)的確定根據(jù)制件的幾何形狀、材料、注射類型及生產(chǎn)批量通過經(jīng)驗圖確定型腔數(shù)為單腔；為避免出現(xiàn)飛邊，要求注射壓力以及鎖模力作用在主流道中心。4.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設計（1） 、凹模（型腔）結(jié)構(gòu)設計凹模是成形塑件外形的主要部件，結(jié)構(gòu)隨塑件的形狀和模具的加工方法而變化。本設計中的制品形狀比較簡單，宜設計成完全整體凹模，其特點是強度、剛度好，結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質(zhì)量較好。（2） 、凸模

26、（型芯）結(jié)構(gòu)設計凸模是成型塑件內(nèi)形的成型零件，型芯是成型塑件上孔的成型零件，兩者并無嚴格的區(qū)別。分析制品的形狀特點：四周均布有 4 個方孔，兩側(cè)有 48 個小孔。故而應設計成完全整體式凸模+局部鑲拼嵌入，即在大凸模上又局部鑲拼嵌入了小凸模。48 個小孔的型芯與模板的連接方式見圖 3 所示。4.3 分型面的確定從制品的形狀出發(fā)，確定分型面主要從以下四個方面進行考慮：確保塑件表面要求：分型面應盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位以及塑件外觀的要求，而且分型面處所產(chǎn)生的飛邊應容易修整加工。考慮鎖模力：盡可能減少塑件在分型面上的投影面積。模具的分型面尺寸在保證一定的型腔不溢料邊距的情況下，應盡可能減小分荊

27、需接觸面積，從而可以增加分型面的接觸應力，防止溢料，并簡化分型面的加工。 圖 3 分型面 考慮模板間距：該塑件的高度為 160mm，而底面橢圓尺寸為 280mm 260mm。故選擇高度方向可將模板間距減小到最小。便于排溢：為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合。綜上四點，根據(jù)制品的形狀，應選用單分型面，以制品的最大端面作為分型面。如附圖 2 所示。4.4 成型零件工作尺寸的計算制品尺寸能否達到圖紙尺寸要求與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大的關(guān)系。成型零件工作尺寸的計算有很多，這里以塑件平均收縮率為基準的計算方法計算成型零件的工作尺寸。計算模具成型零件最基本的公式為： （4-1）aq

28、ama式中模具成型零件在室溫（20） 時的尺寸（） ；macmm塑料制品在室溫時的尺寸（） ；amm塑料的平均收縮率，對于 abs 為 0.5%0.8%，這里取 0.6%q（1） 、型腔內(nèi)徑尺寸的計算模具的開腔內(nèi)徑尺寸是由制品的外徑尺寸所決定。設制品的外徑名義尺寸為 d是最大尺寸，其公差為負偏差（如非應進行轉(zhuǎn)換） 。制品的平均徑向尺寸?。╠?？紤]到收縮率，其收縮量為（d。）2）2q設型腔內(nèi)徑名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差，則其平均值為+mdzmd?？紤]到型腔工作過程中最大磨損量，取平均值為，則有：zc2c+（d+（dmd2z）2）2q2c對于中小型制品，可取，代入上式，得：z3c6+（d+

29、（dmd32z）2）2q62c對上式化簡可得：d+d（） （4-2）mdq2q43mm因為與其它各項相比很小，可略去，加上制造偏差，則得模具型腔內(nèi)徑計2q算公式為：（d+d）（） （4-3）mdq43zmm式中 型腔的內(nèi)徑尺寸（） ；mdmmd制品的最大尺寸（） ；mm制品公差，這里取0.48；mm塑料的平均收縮率（%） ，這里取0.6%；qq3/4系數(shù)，可隨制品精度變化。一般取 0.50.8 之間。若制品偏差大則取小值，若制品偏差小則取大值。這里取 0.6；模具制造公差，一般取（1/61/4）。這里zmm取 0.2。mm由上式易得：制品總長： （280+2800.6 0.48）281.4（）

30、 ；mld%6 . 02 . 02 . 0mm橢圓短軸長：（205+2050.6 0.48）205.9（） ；mdd%6 . 02 . 02 . 0mm橢圓長軸長：（226+2260.6 0.48）227.1（） 。mcd%6 . 02 . 02 . 0mm同理可得如下計算公式，推導過程從略。（2） 、型腔深度尺寸的計算（凹模深度計算）（） （4-4）zqhh)32h11m（mm式中型腔深度尺寸（） ；mhmm制品高度最大尺寸（） 。1hmm其余參數(shù)同上。代入各數(shù)據(jù)可得：（160+160）160.6（） 。mh2 . 048. 032%6 . 0）2 . 0mm（3） 、型芯徑向尺寸的計算（凸

31、模徑向尺寸）（） （4-5）zqdddm)43(11mm式中型芯外徑尺寸（） ；mdmm制品內(nèi)徑最小尺寸（） 。1dmm代入各數(shù)據(jù)可得：橢圓短軸長：（200+200201.5（） ；mdd2 . 048. 06 . 0%6 . 0）2 . 0mm橢圓短軸長：（221+221222.6（） 。cmd2 . 048. 06 . 0%6 . 0）2 . 0mm（4） 、型芯高度尺寸的計算（4-6）zqhhhm)32(11式中型芯高度尺寸（） ；mhmm制品深度最小尺寸（） 。1hmm代入各數(shù)據(jù)可行：（157.5+157.5158.8（） 。mh2 . 048. 032%6 . 0）2 . 0mm5、

32、合模導向機構(gòu)的設計注射模的導向機構(gòu)平方根有導柱導套導向和錐面定位兩種類型。導柱導套導向機構(gòu)用于動模和定模的開合模導向以及脫模機構(gòu)的運動導向。因生產(chǎn)批量大，采用導柱與導套配合的導向類型。導柱固定孔直徑與導套固定孔直徑相等，便于兩孔同時加工，確保同軸度，導柱采用帶儲油槽階梯形，其帶油槽便于潤滑，使用壽命長。5.1 導柱直徑的計算及選用因?qū)е璩惺軇幽５闹亓?，則其直徑應先用下式進行估算：（5-1）43364ewld 式中 每根導柱承受的模板重力（） ；wn 模板重心距導柱根部的距離（） ；lmm 材料的彈性模量，。而：empa5101 . 2 =w4vg式中 模具鋼的的密度，對于合金鋼=；3/9 .

33、 7cmg 動模的近似體積（） ；v3cm 重力加速度，。而gkgng/8 . 9 =v32222112213421hrhllhrr其中為上半球半徑，為 100mm, 、分別為下半部分近似圓柱體底圓半徑和1rr1h高，其值分別為 106mm 和 60mm, 分別為動模不參與成型部分長方體支承的h、ll和21長、寬和高，其值分別為 560mm,430mm 和 40mm，分別為動模中空腔圓柱體的32、hr底圓半徑和高，其值分別為 20mm 和 132mm。代入以上各數(shù)據(jù)可得：=11605004=11605.004cm ,則v3mm3=224.6（）w4103vg4109.8004.160519 .

34、 73n所以 =44.6()453005. 0101 . 231406 .22464dmm由1表 5-3 選有肩導柱（gb4169.5-84） ，其其主要參數(shù)如下：(單位：)mm0 . 10 . 2105 . 102 . 0060. 0090. 02021. 0002. 01025. 0050. 080,315, 8,71,63,63,50llsdddd材料為 20 鋼，滲碳 0.50.8mm 厚淬硬到 hrc56-60。5.2 導套的選用 圖 3 導柱 圖 4 導套由導柱的尺寸查標準 gb4169.3-84，得導套的尺寸，選用帶頭導套 i 型， 其具體參數(shù)如下：(單位：)mm導套 1：100

35、,125,8,71,63,63,501010. 0010. 002 . 0060. 0090. 02021. 0002. 01025. 00llsdddd導套 2：38,46,8,71,63,63,501010. 0010. 002 . 0060. 0090. 02021. 0002. 01025. 00llsdddd6、脫模機構(gòu)的設計6.1 結(jié)構(gòu)形式設計為提高生產(chǎn)率，本設計采用機動脫模，即應用注射機的液壓頂出裝置或機械頂出機構(gòu)，在模具開模后，通過模具中的頂出機構(gòu)將塑件從模具中脫出。本脫模機構(gòu)采用異型頂桿、頂出固定板和頂出板組成的頂出機構(gòu)。開模時，塑件滯留于動模，模具開啟后使塑件及澆品凝料滯留

36、于帶有脫模裝置的動模上，以便模具脫模裝置在注射機頂桿的驅(qū)動下完成脫模動作。6.2 頂桿布置形式頂桿的頂出位置應該設在脫模阻力大的部位。在型芯內(nèi)部設置頂桿時，應盡量靠近側(cè)壁而且要均勻分布。頂桿距離側(cè)壁一般為 3mm 以上。因塑件頂部有加強筋，故而應在筋的底部增設頂桿，以防止塑件局部產(chǎn)生裂紋。頂桿與型芯頂桿孔的配合一般為 h8/h7,配合長度一般為頂桿直徑的（1.52）倍，但至少不小于 15mm。6.3 脫模力的計算經(jīng)過注射機的高壓注射塑料在模具內(nèi)冷卻定型，此時塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是開模后塑件脫出時所必須克服的，此外還有不通孔帶來的大氣壓力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及機構(gòu)本身運行時所產(chǎn)

37、生的摩擦阻力。開始脫模時的瞬時阻力最大，脫模力的計算一般總是計算初始脫模力。由 t/d=2.5/226=1/90.41/20(塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比)，所以應按薄壁塑件來計算脫模力： （n） （6-1）bkftleq10)1 ()tan(cos2式中 q脫模力（n） ； 塑料的拉伸模量，為 2000；empa 塑料成型的平均收縮率,為 0.6%； 塑件的壁厚,為 2.5mm；t 被包型芯的長度，為 157.5mm；l 脫模斜度（）,一般為 12,這里取 1； f塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)，為 0.3； 塑料的泊松比，對于 abs 為 0.35； 由和決定的無因次系數(shù)，約等于 1。kf b塑件在

38、與開模方向垂直的平面上的投影面積（） ，當塑2mm件底部有通孔時，10視為零。這里=bb238340108113mm所以可得： =11981.3qn6.4 推桿長度計算推桿總長度：（6-2）頂固頂動墊凸桿hshhh)()(21式中 凸模的總高度，為 188；凸hmm動模墊板的厚度，為 80；動墊hmm頂出行程，為 175；頂smm頂桿固定板的厚度，為 20頂固hmm1富裕量，一般為（0.050.1），這里取 0.08mm;mm頂出行程富裕量，一般為 36mm，這里取24，以免頂出板直接頂?shù)絼幽|板。mm代入上述各數(shù)據(jù)，可得推桿總長度：=467.08 ,取 468mm。桿hmm6.5 推板厚度計

39、算（6-3）354. 0ebyqlh 式中 h推板厚度（cm） ；l推桿間距，為 9.6cm；q總脫模力，為 11981.3n；e鋼材的彈性模量，對于 45 鋼為e=2.110 n/cm72b推板寬度，為 36cm；y推板允許最大變形量，為 0.005cm。代入以上各數(shù)據(jù)，可算得：h=7.615cm=76.15mm，取 80mm。6.6 推桿強度計算與應力校核1、圓形推桿直徑d（cm） （6-4）432264qrnld式中 d圓形推桿直徑（cm） ； 推桿長度系數(shù)0.7; 推桿長度，為 46.8cm;l 推桿數(shù)量,定為 4 根；n e推桿材料的彈性模量（） ，鋼 =2/cmne；7101 .

40、2 總脫模力，為 11981.3n。q代入各數(shù)據(jù)可得圓形推桿直徑：=0.64cm=6.4mm。d因推桿比較長，應適當增大其直徑以提高其剛度。由1表 5-10 選擇推桿尺寸（gb4169.184）如下（單位：）：mm0 . 20005. 002 . 0013. 0022. 0468,7,22,16lsdd 因推桿需參與成型，故應做成異型推桿，經(jīng)上述標準修補而成。2、推桿應力校核（6-5）sdnq24式中 推桿應力（） ；2/cmn s推桿鋼材的屈服強度，對于 45 鋼，=320002/cmn。s 所以 =（2/cmn）,320002 .331043 .1198142s能保證推桿的正常工作。7、冷

41、卻系統(tǒng)的設計一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 200c 左右,而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 600c 以下。熱塑性顏料在注射成型后,必須對模具進行有效的冷卻,使熔融塑料的熱量盡快傳給模具,以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模,提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。冷卻介質(zhì)采用冷卻水,這是因為水的熱容量大,傳熱系數(shù)大,成本低,且低于室溫的水也容易取得.用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設冷卻水通道,利用循環(huán)水將熱量帶走,維持恒溫。7.1 冷卻通道的理論計算（1）量計算模具的熱量是由輻射傳熱、對流散熱、向模板的傳熱和與注射噴嘴的傳熱等很多因素綜合作用的結(jié)果。要精確計算是十分困難的?，F(xiàn)僅考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)

42、強制對流的散熱，而忽略其它傳熱因素。假設由熔融塑料放出的熱量全部付給模具，其熱量為 (j/h) （7-1）)(21ttnmcq式中 每小時注射次數(shù)（次/小時） ；n 每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次） ；m 塑料的比熱容（j/kg 0c）,查表 8-26 可得 abs 的比熱容是c1047（j/kg 0c） ； 熔融塑料進入模腔的溫度（0c） ；1t 制品脫模溫度（0c） 。2t每小時注射次數(shù)與注射周期有關(guān)，而注射周期（每兩次閉模的時間間隔）nt包括：1)(stttttrcni式中 充模時間，查表 5-49 得=6.8s;itit 升壓及保壓時間，=,當壁厚 s=2.5mm 時，代入ntnt)2(

43、3 . 02ss 可得=4.5s;nt 冷卻時間，對于 abs 塑料，查表 5-51 得壁厚為 2.5mm 時tc=13.7s；tc 其余時間，包括脫模取件及開閉模時間。這一段時間基本上tr與模內(nèi)塑件的冷卻無甚關(guān)系。因而時間不能固定，與人為因素有關(guān)系，所以計算tr冷卻系統(tǒng)時，可不考慮。tr代入上述數(shù)據(jù)可計算得： )(25 st 所以可得每小時注射次數(shù)為：，查可得其余各項值n)(1446060次t1如下：=316.3千克/每次，=1900c ，=550c。m3101t2t所以可得：6437868.98（j/h）)55190(1047103 .3161443q（2）卻水量和管徑的計算冷卻時所需要的

44、冷卻水量: （7-2）)(43ttqm式中 通過模具的冷卻水質(zhì)量（） ；mkg 出水溫度（0c） ，這時定為 400c；3t 進水溫度（0c） ，這里定為室溫 200c；4t 導熱系數(shù)（j/0c） ，查表 8-26 可得m3abs 的導熱系數(shù)為 1055 j/0c。m 代入各數(shù)據(jù)可得：=（）m11.305)2040(105598.6437868kg根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速 與水管道直徑的關(guān)系，確定模具模具冷vd卻水管道直徑。d因為 mvd24故有 （7-3）)(1043mmvmd式中 通過模具的冷卻水質(zhì)量（） ；mkg 管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取 0.82.5m/s,這里取 1.5m/s

45、；v 水的密度，10。33/mkg所以可得：=，這時取=15。d)(0 .16105 . 114. 311.30510433mmdmm8、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計因制品兩側(cè)有小孔，模具上成型該處的型芯必須制成可側(cè)向移動的活動型芯，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，否則就無法脫模。8.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的選用為提高生產(chǎn)率，選用機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)，利用注射機開模力作為動力，通過斜導槽、滾筒和滑塊等零件，使力作用于側(cè)向成型零件而把活動型芯從塑料制品中抽出，合模時又靠它使側(cè)向成型零件復位。8.2 抽心距的計算抽芯距是指側(cè)型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出位置時，側(cè)型芯在抽撥方向所移動的距離。抽芯距一般

46、應大于塑件的側(cè)孔深度 23mm。+（23 ）() (8-1)hs mm式中 抽芯距（） ；smm 塑件側(cè)孔深度，為 2.5。hmm所以可得：=2.5+2.5=5()。smm8.3 抽芯機構(gòu)各尺寸的確定 (8-2)cossin/shsl式中 斜導槽的工作長度（） ；lmm抽芯距，由上知 =5；ssmm斜導槽的傾斜角，實踐證明取 22最為理33想；與抽芯距 對應的開模距（） 。hsmm代入上述各數(shù)據(jù)可得：=13，=12。lmmhmm8.4 抽芯力及抽芯所需開模力的計算 1、抽芯力的計算 (8-3)sincos(uchpfc式中 抽芯力（） ；cfn側(cè)型芯成型部分的截面平均周長，為 5；c310m側(cè)

47、型芯成型部分的高度，為 2.5；h310m塑件對側(cè)型芯的收縮應力（包緊力） ，其值與塑件的幾p何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件=（0.81.2）p,取 1。pa710pa710塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù)，一般u=0.150.2，取=0.18。uu側(cè)型芯的脫模斜度，取=1代入以上各數(shù)據(jù)可得：=20.32。cfn兩側(cè)共有 48 個小孔，故其總需抽芯力為：4 .9754832.20nfc總n2、抽芯所需開模力的計算 (8-4)tancos2tktwffff式中 側(cè)抽芯時斜導槽所受的彎曲力（） ；wfn 側(cè)抽芯時的脫模力，=（） ；tftf總cfn 側(cè)抽芯時所需的開模力（）

48、 。kfn所以可得： =530，=400。wfnkfn由計算可知抽芯時所需的開模力并不大，斜導槽所受的彎曲力也很少。故而斜導槽的尺寸可按模具的結(jié)構(gòu)取一合理值即可。8.5 型芯結(jié)構(gòu)布置設計及其它部件選材型芯結(jié)構(gòu)布置如附圖 5 所示。組成斜導槽的零件對硬度和耐磨性都有一定的要求，一般情況下。常用材料為 45 鋼。為了便于加工和防止熱變形，常常調(diào)質(zhì)至 2832hrc 后銑削成形。蓋板的材料用 t8 鋼，要求硬 c50。斜導槽與滑塊配合部分的表面要求較高，表面粗糙度。mra8 . 0 圖 8.1 型芯機構(gòu)9、模架選擇根據(jù)制品的大小、型腔的布局和模具的總體的結(jié)構(gòu)，可知應選用標準模架(gb/t12556.

49、112556.2-90)型,其其標記為:3aa3560*63020z2gb/t125561990但由于制品深度太大，且?guī)в袀?cè)抽芯機構(gòu)，故無法完全按其標準，只好依次選用標準模板。各標準零件標記如下：定模座板：模板 630 560 50 gb/t4169.884，材料：45 鋼 gb/t 6991999；動模座板：模板 630 560 50 gb/t4169.884，材料：45 鋼 gb/t 6991999；墊塊：100 560 200 gb/t 4169.61984，材料：q235a 鋼 gb/t 7001988；推板：360 560 25 gb/t 4169.71984，材料：45 鋼 gb/t 6991999；限位釘 8 gb/t 4169.9-1984，材料：45 鋼 gb/t 699結(jié)論本設計是為安全帽注射成型