基于ProE的安全帽注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)論文及型腔仿真加工

1、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(biāo)志之一，同時(shí)反映了模具設(shè)計(jì)和制造的水平。詳細(xì)介紹了安全帽注塑模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。首先通過對(duì)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(jìn)行模具零件設(shè)計(jì)，如成型零件、脫模機(jī)構(gòu)等等。同時(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，還要通過計(jì)算機(jī)輔助工具Pro/E進(jìn)行設(shè)計(jì)。重點(diǎn)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(duì)模擬結(jié)果的分析與評(píng)判，有效預(yù)防了原模具設(shè)計(jì)方案用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)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(shè)計(jì)。內(nèi)容包括制品材料的選擇及材料性能的分析、注射機(jī)的選用、澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)和抽

2、芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等部分。除此之外，還包括模具型腔的CAD/CAM部分，并利用先進(jìn)軟件將其加工部分直接生成NC文件。本文強(qiáng)調(diào)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)，運(yùn)用了Pro/E、CAD/CAM等國內(nèi)外著名軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。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 plastic procesing industry and technogical devlepm

3、ent.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 technology of the plastic.Then design for the

4、 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 the cavity of injection moulds. The analysis on

5、 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. The mould is compact in structure and effec

6、tive 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 system and core pulling, etc. Besides this, it al

7、so 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 software, such as Pro/E, CAXA, to design. Through

8、 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1 塑料成型制品工藝性1.1塑料制品的設(shè)計(jì)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(jī)的選用及校核.62.1注塑機(jī)類型的選擇.62.2注塑機(jī)有關(guān)工藝性參數(shù)的校核.63 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì).93.1按制

9、品特點(diǎn)選擇澆注形式.93.2交口套是設(shè)計(jì).94 成型零件的設(shè)計(jì).11 4.1型腔數(shù)是確定.11 4.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).11 4.3分型面的確定.11 4.4成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì).115 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).14 5.1導(dǎo)柱直徑的計(jì)算及選用.15 5.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì).156 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).16 6.1結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì).16 6.2頂桿布置形式.16 6.3脫模力的計(jì)算.17 6.4推桿長度的計(jì)算.17 6.5推板厚度計(jì)算.17 6.6推桿強(qiáng)度計(jì)算與應(yīng)力校核.177 冷卻系統(tǒng).19 7.1冷卻通道的理論計(jì)算.198 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).21 8.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選用.21 8.2抽芯距

10、的計(jì)算.21 8.3抽芯機(jī)構(gòu)各尺寸的確定.21 8.4抽芯力及抽芯所需開模力的計(jì)算.22 8.5型芯機(jī)構(gòu)布置設(shè)計(jì)及其它部件選材.229模架選擇.23結(jié)論.24參考文獻(xiàn).25鳴謝.261、塑料成型制品工藝性對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪。由于該塑件大都為曲面，實(shí)際測(cè)量有一定困難所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的方法。測(cè)繪好后用ProE軟件進(jìn)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(jìn)行模具設(shè)計(jì)。下面選擇注塑機(jī)，主要從注射量、鎖模力等方面進(jìn)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(jī)最大容量的80。接著對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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

11、心線與注射機(jī)噴嘴的中心線應(yīng)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(gè)澆口套。澆口套要進(jìn)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(gè)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(shè)計(jì)。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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。推動(dòng)的動(dòng)力來源有手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。本模具設(shè)計(jì)采用注射機(jī)的開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模。接著是推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本模具設(shè)計(jì)采用塑件留在動(dòng)模，要保證塑件不應(yīng)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。塑料制品的設(shè)計(jì)依據(jù)及選材依據(jù)按照國標(biāo)GB

12、2811-89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(qiáng)度，電絕緣性能，均能達(dá)到或超過安全使用要求。本設(shè)計(jì)帽殼采用昂貴的日本進(jìn)口超高抗沖ABS工程塑料，彈性好，強(qiáng)度高，安全性能特好。加寬帽沿加強(qiáng)肋，使帽殼整體更堅(jiān)固。帽殼前后還有透氣孔，佩戴起來通風(fēng)，使人感覺舒適。ABS（Acrylonitrile/butadiene/styrene compolymer）即為在聚苯乙烯分子中導(dǎo)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(dòng)性中等，隨溫度變化較大：料溫高則流動(dòng)性增大。所以成型時(shí)宜調(diào)節(jié)溫度來控制流

13、動(dòng)性。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動(dòng)性，選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時(shí)也可控制料溫、模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當(dāng)?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(jī)類型密度(g/cm)注射壓力(MPa)螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)計(jì)算收縮率(%)模具溫度(0C)預(yù)熱吸水率24h(%)拉伸屈服強(qiáng)度(MPa)抗拉屈服強(qiáng)度(MPa)噴嘴溫度(0C)螺桿柱塞式均可1.0760100305080溫度0C時(shí)間/h180050170180808523尺寸和精度塑件為電話機(jī)聽筒下蓋，材料為ABS，用游標(biāo)卡尺對(duì)零件進(jìn)行測(cè)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

14、模具生產(chǎn)出來的千千萬萬個(gè)塑件中的一個(gè)，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的變形，因此對(duì)該零件的測(cè)量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理。如對(duì)塑件較大尺寸誤差的進(jìn)行修正，對(duì)相同形狀處所測(cè)不同尺寸的取均值進(jìn)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(jìn)行測(cè)量的辦法。量具：游標(biāo)卡尺（0300、0.02），曲線測(cè)量儀等注意做到以下幾點(diǎn)：a測(cè)繪過程中必須把被測(cè)物體放在工作平面上；b采用多次測(cè)量求平均值；c正確地讀取數(shù)據(jù)。測(cè)量的主要尺寸如下圖1：圖1.1 安全帽制品圖塑件體積與質(zhì)量估算按制品尺寸要求在 PRO/E軟件畫出零件實(shí)體，然后點(diǎn)擊 “工具”“分析”“零件體積”。1.2 g/cm 取=1

15、.1g/cm塑件質(zhì)量M= cmg2、注塑機(jī)的選用注射機(jī)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(jī)。其優(yōu)點(diǎn)如下：開模后塑件按自重落下，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；螺桿式注射裝置塑化能力大、均勻，注射壓力可達(dá)70008000，壓力損失小，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(jī)類型為螺桿式或柱塞式均可。柱塞式注射機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通過料筒和活塞達(dá)到塑化與注射兩個(gè)基本作用。但控制溫度和壓力比較困難。螺桿式注射成型機(jī)由一個(gè)螺桿和一個(gè)料筒組成。塑料依靠螺桿在料筒內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)而加熱塑化，提高了注射成型質(zhì)量，并可增大注射量，擴(kuò)大了注

16、射成型塑料的范圍。因此得到了廣泛的應(yīng)用。(3)、由制品體積計(jì)算注射機(jī)的最大注射量 設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)使成型制品每次所需注射量總量小于注射機(jī)的最大注射量。即 (2-1)式中： 塑件與澆注系統(tǒng)的體積（）；注射機(jī)的注射量（）；最大注射容量的利用系數(shù)。 而由上知，所以可得：/通過計(jì)算可得：。綜上所述，只能選擇螺桿式注射機(jī)（60）。結(jié)合本國國情，初選國產(chǎn)XS-ZY-1000型臥式注射機(jī)。該注射機(jī)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(jī)主要技術(shù)參數(shù)最大理論注射量（）注射方式最大開模行程注射速率（g/s）最大模具厚度（）螺桿直徑（）最小模具厚度（）注射壓力（Mpa）鎖模力（KN）模具定

17、位孔直徑（mm）噴嘴球半徑（）1000螺桿式700707007030010800450015018（1）、注射壓力的校核塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小開或等于注射機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核 （2-2）式中 塑件成型所需的注射壓力（Mpa）所選注射機(jī)的額定注射壓力（Mpa）已知 =60100(Mpa); =10800（Mpa）所以滿足(2)、鎖模力的校核模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核：（） (2-3)式中 安全系數(shù)，常取1.2，這里取值1.1;熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力（。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，型腔內(nèi)平均壓力常取2040。這里取30；A塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投

18、影面積（cm）；注射機(jī)額定鎖模力。 已知A 式中 a橢圓長半軸，取140mm; b橢圓短半軸，取130mm， 所以 A=即： F所選注射機(jī)的鎖模力F=4500 >1886.84 ,所以所選注射機(jī)滿足鎖模力要求。(3)、模具閉合厚度的校核模具閉合時(shí)的厚度在注射機(jī)，動(dòng)、定模板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：式中 注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）模具閉合厚度（mm）注射機(jī)允許的最大模具厚度(mm)已知= 300 mm，=700 mm，初步可設(shè)=(2-4)式中 定模的高度，比制品高度高，初取為200mm；推桿行程，比制品高度略高，初取為170mm；動(dòng)模不包括制品型腔部位的高度

19、，初取為40；其他厚度包括動(dòng)定模板厚度、支承板厚度等，取為200mm。代入上述數(shù)據(jù)可得：=200+170+40+200=610(mm)所以模具閉合時(shí)的厚度能滿足要求，即：=300=610<=700（mm）(4)、開模行程校核：式中脫模距離（），這里為；包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（），這里為190；注射機(jī)開模行程（即移動(dòng)模板行程）（）。已知所選注射機(jī)最大開模行程=700,故而可知157.5+190+5.5353（）,能滿足要求。液壓機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的最大開模行程由連桿機(jī)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(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易

20、和制品的質(zhì)量，是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分。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(gè)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(diǎn)選擇澆注形式安全帽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jìn)料。由于澆口尺寸大，熔體壓力損失小，流動(dòng)阻力小，進(jìn)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(diǎn)（加工薄壁塑件時(shí)，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（圖2）。主流道的一端常設(shè)計(jì)成帶凸臺(tái)的圓盤，其高度為510mm，這里

21、定為8mm，并與注射機(jī)固定模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(yīng)呈圓角，其半徑常取，這里取2mm。 圖3.1 澆注口已知注射機(jī)相關(guān)參數(shù)如下：注射機(jī)固定模板的定位孔半徑R=75mm,機(jī)床噴嘴孔徑，噴嘴圓弧半徑，那么澆口套主要尺寸可計(jì)算得：,。如附圖1所示。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(huì)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。 澆口套的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，以便選用

22、優(yōu)質(zhì)鋼材（如T8A等）單獨(dú)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(shí)進(jìn)入定位孔方便而在注塑機(jī)很好地定位，與注塑機(jī)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(dá)型腔，在注射過程中不應(yīng)有塑料溢出，同時(shí)保證主流道凝料脫出方便。3.3 定位圈的設(shè)計(jì)其直徑D為與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔走私確定。直徑D一般比注射機(jī)定位孔直徑小0.1以便于安裝。定位圈一般采用45或Q235鋼。用兩個(gè)以上的M6-M8的內(nèi)六角螺釘固定在模板上。4、成型

23、零件的設(shè)計(jì)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(yàn)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(shè)計(jì)（1）、凹模（型腔）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中的制品形狀比較簡單，宜設(shè)計(jì)成完全整體凹模，其特點(diǎn)是強(qiáng)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（型芯）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yán)格的區(qū)別。分析制品的形狀特點(diǎn)：四周均布有4個(gè)方孔，兩側(cè)有48個(gè)小孔。故而應(yīng)設(shè)計(jì)成完全整體式凸模+局

24、部鑲拼嵌入，即在大凸模上又局部鑲拼嵌入了小凸模。48個(gè)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(gè)方面進(jìn)行考慮：確保塑件表面要求：分型面應(yīng)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(yīng)容易修整加工?？紤]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(yīng)盡可能減小分荊需接觸面積，從而可以增加分型面的接觸應(yīng)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280mm260mm。故選擇高度方向可將模板間距減小到最小。

25、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(diǎn)，根據(jù)制品的形狀，應(yīng)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(jì)算制品尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸要求與型腔、型芯的工作尺寸的計(jì)算有很大的關(guān)系。成型零件工作尺寸的計(jì)算有很多，這里以塑件平均收縮率為基準(zhǔn)的計(jì)算方法計(jì)算成型零件的工作尺寸。計(jì)算模具成型零件最基本的公式為： （4-1）式中模具成型零件在室溫（20） 時(shí)的尺寸（）；塑料制品在室溫時(shí)的尺寸（）；塑料的平均收縮率，對(duì)于ABS為0.5%0.8%，這里取0.6%（1）、型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算模具的開腔內(nèi)徑尺寸是由制品的外徑尺寸所決定。設(shè)制品的外徑名義

26、尺寸為D是最大尺寸，其公差為負(fù)偏差（如非應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換）。制品的平均徑向尺寸取（D。考慮到收縮率，其收縮量為（D。設(shè)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+?？紤]到型腔工作過程中最大磨損量，取平均值為，則有：+（D+（D對(duì)于中小型制品，可取，代入上式，得：+（D+（D對(duì)上式化簡可得：D+D（）（4-2）因?yàn)榕c其它各項(xiàng)相比很小，可略去，加上制造偏差，則得模具型腔內(nèi)徑計(jì)算公式為：（D+D）（）（4-3）式中 型腔的內(nèi)徑尺寸（）；D制品的最大尺寸（）；制品公差，這里??；塑料的平均收縮率（%），這里取0.6%；3/40.8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

27、具制造公差，一般?。?/61/4）。由上式易得：制品總長： （280+2800.48）（）；橢圓短軸長：（205+2050.48）（）；橢圓長軸長：（226+2260.48）（）。同理可得如下計(jì)算公式，推導(dǎo)過程從略。（2）、型腔深度尺寸的計(jì)算（凹模深度計(jì)算）（）（4-4）式中型腔深度尺寸（）；制品高度最大尺寸（）。其余參數(shù)同上。代入各數(shù)據(jù)可得：（160+160（）。（3）、型芯徑向尺寸的計(jì)算（凸模徑向尺寸）（）（4-5）式中型芯外徑尺寸（）；制品內(nèi)徑最小尺寸（）。代入各數(shù)據(jù)可得：橢圓短軸長：（200+200（）；橢圓短軸長：（221+221（）。（4）、型芯高度尺寸的計(jì)算（4-6）式中型芯高度

28、尺寸（）；制品深度最小尺寸（）。代入各數(shù)據(jù)可行：（）。5、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)平方根有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)模和定模的開合模導(dǎo)向以及脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。因生產(chǎn)批量大，采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的導(dǎo)向類型。導(dǎo)柱固定孔直徑與導(dǎo)套固定孔直徑相等，便于兩孔同時(shí)加工，確保同軸度，導(dǎo)柱采用帶儲(chǔ)油槽階梯形，其帶油槽便于潤滑，使用壽命長。5.1 導(dǎo)柱直徑的計(jì)算及選用因?qū)е璩惺軇?dòng)模的重量，則其直徑應(yīng)先用下式進(jìn)行估算：（5-1）式中 每根導(dǎo)柱承受的模板重力（）；模板重心距導(dǎo)柱根部的距離（）；材料的彈性模量，。而：=式中 模具鋼的的密度，對(duì)于合金鋼=；動(dòng)模的近似體積（）；重力

29、加速度，。而=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高，其值分別為106mm和60mm, 分別為動(dòng)模不參與成型部分長方體支承的長、寬和高，其值分別為560mm,430mm和40mm，分別為動(dòng)模中空腔圓柱體的底圓半徑和高，其值分別為20mm和132mm。代入以上各數(shù)據(jù)可得：=11605004=11605.004cm ,則=224.6（）所以=44.6()由1表5-3選有肩導(dǎo)柱（GB4169.5-84），其其主要參數(shù)如下：(單位：)0.8mm厚淬硬到HRC56-60。導(dǎo)套的選用 圖 3 導(dǎo)柱 圖 4導(dǎo)套-84，得導(dǎo)套的尺寸，選用帶頭導(dǎo)套I型， 其具體參數(shù)如下：(單位

30、：)導(dǎo)套1：導(dǎo)套2：6、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為提高生產(chǎn)率，本設(shè)計(jì)采用機(jī)動(dòng)脫模，即應(yīng)用注射機(jī)的液壓頂出裝置或機(jī)械頂出機(jī)構(gòu)，在模具開模后，通過模具中的頂出機(jī)構(gòu)將塑件從模具中脫出。本脫模機(jī)構(gòu)采用異型頂桿、頂出固定板和頂出板組成的頂出機(jī)構(gòu)。開模時(shí)，塑件滯留于動(dòng)模，模具開啟后使塑件及澆品凝料滯留于帶有脫模裝置的動(dòng)模上，以便模具脫模裝置在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動(dòng)下完成脫模動(dòng)作。頂桿的頂出位置應(yīng)該設(shè)在脫模阻力大的部位。在型芯內(nèi)部設(shè)置頂桿時(shí)，應(yīng)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(qiáng)筋，故而應(yīng)在筋的底部增設(shè)頂桿，以防止塑件局部產(chǎn)生裂紋。2）倍，但至少不小于15mm。經(jīng)過注射機(jī)的高壓注射塑料

31、在模具內(nèi)冷卻定型，此時(shí)塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是開模后塑件脫出時(shí)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(jī)構(gòu)本身運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力。開始脫模時(shí)的瞬時(shí)阻力最大，脫模力的計(jì)算一般總是計(jì)算初始脫模力。由t/D=2.5/226=1/90.4<1/20(塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比)，所以應(yīng)按薄壁塑件來計(jì)算脫模力：（）（6-1）式中 脫模力（）；塑料的拉伸模量，為2000；塑料成型的平均收縮率,為0.6%；脫模斜度（）,一般為12,這里取1；塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)，為0.3；塑料的泊松比，對(duì)于ABS為0.35；由和決定的無因次系數(shù)，約等于1。塑件在與開模方向

32、垂直的平面上的投影面積（），當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)，10視為零。這里=所以可得： 6.4 推桿長度計(jì)算推桿總長度：（6-2）式中 凸模的總高度，為188；動(dòng)模墊板的厚度，為80；頂出行程，為175；頂桿固定板的厚度，為200.1）;頂出行程富裕量，一般為36，這里取4，以免頂出板直接頂?shù)絼?dòng)模墊板。代入上述各數(shù)據(jù)，可得推桿總長度：=467.08 ,取468。6.5推板厚度計(jì)算（6-3）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×10N/cmB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=

33、76.15mm，取80mm。6.6 推桿強(qiáng)度計(jì)算與應(yīng)力校核1、圓形推桿直徑（cm）（6-4）式中 圓形推桿直徑（cm）；推桿長度系數(shù)0.7;推桿長度，為46.8cm;推桿數(shù)量,定為4根；推桿材料的彈性模量（），鋼 =；總脫模力，為11981.3N。代入各數(shù)據(jù)可得圓形推桿直徑：=0.64cm=6.4mm。因推桿比較長，應(yīng)適當(dāng)增大其直徑以提高其剛度。84）如下（單位：）：因推桿需參與成型，故應(yīng)做成異型推桿，經(jīng)上述標(biāo)準(zhǔn)修補(bǔ)而成。2、推桿應(yīng)力校核（6-5）式中 推桿應(yīng)力（）；推桿鋼材的屈服強(qiáng)度，對(duì)于45鋼，=32000。 所以 =（）,能保證推桿的正常工作。7、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度

34、為200C左右,而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在600C以下。熱塑性顏料在注射成型后,必須對(duì)模具進(jìn)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?yàn)樗臒崛萘看?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(shè)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(jì)算（1）量計(jì)算模具的熱量是由輻射傳熱、對(duì)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(jì)算是十分困難的。現(xiàn)僅考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的散熱，而忽略其它傳熱因素。假設(shè)由熔融

35、塑料放出的熱量全部付給模具，其熱量為 (J/h) （7-1）式中 每小時(shí)注射次數(shù)（次/小時(shí)）；每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次）；塑料的比熱容（J/kg0C）,查表8-26可得ABS的比熱容是1047（J/kg0C）；熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（0C）；制品脫模溫度（0C）。每小時(shí)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(shí)間間隔）包括：式中 充模時(shí)間，查表5-49得=6.8s;升壓及保壓時(shí)間，=,當(dāng)壁厚s=2.5mm時(shí)，代入可得=4.5s;=13.7s；其余時(shí)間，包括脫模取件及開閉模時(shí)間。這一段時(shí)間基本上與模內(nèi)塑件的冷卻無甚關(guān)系。因而時(shí)間不能固定，與人為因素有關(guān)系，所以計(jì)算冷卻系統(tǒng)時(shí)，可不考慮

36、。代入上述數(shù)據(jù)可計(jì)算得： 所以可得每小時(shí)注射次數(shù)為：，查可得其余各項(xiàng)值如下：千克/每次，=1900C ，=550C。所以可得：6437868.98（J/h）（2）卻水量和管徑的計(jì)算冷卻時(shí)所需要的冷卻水量: （7-2）式中 通過模具的冷卻水質(zhì)量（）；出水溫度（0C），這時(shí)定為400C；進(jìn)水溫度（0C），這里定為室溫200C；導(dǎo)熱系數(shù)（J/0C），查表8-26可得ABS的導(dǎo)熱系數(shù)為1055 J/0C。 代入各數(shù)據(jù)可得：=（）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，確定模具模具冷卻水管道直徑。因?yàn)?故有 （7-3）式中 通過模具的冷卻水質(zhì)量（）；2.5m/s,這里取1.5m/s；水的密度，

37、10。所以可得：=，這時(shí)取=15。8、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)的活動(dòng)型芯，在塑件脫模前先將活動(dòng)型芯抽出，否則就無法脫模。8.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選用為提高生產(chǎn)率，選用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，利用注射機(jī)開模力作為動(dòng)力，通過斜導(dǎo)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(dòng)型芯從塑料制品中抽出，合模時(shí)又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。8.2抽心距的計(jì)算抽芯距是指?jìng)?cè)型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出位置時(shí)，側(cè)型芯在抽撥方向所移動(dòng)的距離。抽芯距一般應(yīng)大于塑件的側(cè)孔深度23mm。+（23 ）() (8-1)式中 抽芯距（）；。所以可得：=2.5+2.5

38、=5()。8.3抽芯機(jī)構(gòu)各尺寸的確定 (8-2)式中 斜導(dǎo)槽的工作長度（）；抽芯距，由上知=5；斜導(dǎo)槽的傾斜角，實(shí)踐證明取22最為理想；與抽芯距對(duì)應(yīng)的開模距（）。代入上述各數(shù)據(jù)可得：=13，=12。8.4抽芯力及抽芯所需開模力的計(jì)算 1、抽芯力的計(jì)算 (8-3)式中 抽芯力（）；側(cè)型芯成型部分的截面平均周長，為5；塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑件的幾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1.2）,取1。塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般0.2，取=0.18。側(cè)型芯的脫模斜度，取=代入以上各數(shù)據(jù)可得：。兩側(cè)共有48個(gè)小孔，故其總需抽芯力為：2、抽芯所需開模力的計(jì)算

39、 (8-4)式中 側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)槽所受的彎曲力（）；側(cè)抽芯時(shí)的脫模力，=（）；側(cè)抽芯時(shí)所需的開模力（）。所以可得： =530，=400。由計(jì)算可知抽芯時(shí)所需的開模力并不大，斜導(dǎo)槽所受的彎曲力也很少。故而斜導(dǎo)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(shè)計(jì)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(dǎo)槽的零件對(duì)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(dǎo)槽與滑塊配合部分的表面要求較高，表面粗糙度。 圖8.1 型芯機(jī)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)

40、，可知應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)模架(GB/T12556.112556.2-90)型,其其標(biāo)記為:A3560*63020Z2GB/T125561990但由于制品深度太大，且?guī)в袀?cè)抽芯機(jī)構(gòu)，故無法完全按其標(biāo)準(zhǔn)，只好依次選用標(biāo)準(zhǔn)模板。各標(biāo)準(zhǔn)零件標(biāo)記如下：定模座板：模板 63056084，材料：45鋼 GB/T 6991999；動(dòng)模座板：模板 63056084，材料：45鋼 GB/T 6991999；墊塊：1005601984，材料：Q235A鋼 GB/T 7001988；推板：3605601984，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(shè)計(jì)是為安全帽注射成型而專門設(shè)計(jì)的。為了能達(dá)到質(zhì)量好、效率高，本設(shè)計(jì)采用潛伏式澆口及推板推桿一次脫模的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且大多數(shù)零件都采用通用零件。本次設(shè)計(jì)的安全帽注射模，在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用CAD、Pro/e等二維，三維繪圖仿真軟件，縮短了設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了質(zhì)量，從而降低了模具的生產(chǎn)成本。本次設(shè)計(jì)的模具尚存在設(shè)計(jì)上的不足，還有待加以完善和修改，且對(duì)工人生產(chǎn)操作水平有嚴(yán)格的要求。參考文獻(xiàn)1袁喜昌ABS 塑料注塑工藝分析J廣東工業(yè)大學(xué).2005，(2).422楊占堯，白柳. 塑料模具典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例M.化學(xué)工業(yè)出