固體膠旋轉(zhuǎn)頂出件注射模具設(shè)計

1、 固體膠旋轉(zhuǎn)頂出件注射模具設(shè)計學(xué)生姓名： 學(xué)號： 系 部： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目： 固體膠旋轉(zhuǎn)頂出件注射模具設(shè)計 系部： 專業(yè)： 學(xué)號： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱）： 1課題意義及目標(biāo)固體膠旋轉(zhuǎn)頂出塑件產(chǎn)品為日常辦公用品，選擇合理的分型面和型腔分布，能夠有效降低生產(chǎn)成本，簡化模具結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。通過查閱收集固體粘膠旋轉(zhuǎn)頂出塑件產(chǎn)品及類似產(chǎn)品的該類模具設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)資料，確定設(shè)計方案。設(shè)計中正確選擇注塑機(jī)，校核注塑機(jī)及模具相關(guān)工藝參數(shù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，合理布置冷卻水道。2主要任務(wù) 1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，提出設(shè)計方案；2）繪制塑件圖，分析塑件，選定塑件材料；3）確定選用的

2、模具模架，繪制裝配草圖；4）選擇注塑機(jī)，通過對注塑機(jī)的校核，最佳設(shè)計方案，繪制裝配圖；5）繪制零件圖，并進(jìn)行標(biāo)注；6）完成畢業(yè)論文的撰寫工作。3基本要求1）認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)書籍，查閱中外文資料；2）認(rèn)真按標(biāo)準(zhǔn)畫圖紙，做好設(shè)計過程記錄；3）勤于思考，應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識來解決設(shè)計中遇到的問題；4）翻譯一篇與本課題相關(guān)的英文文獻(xiàn)；5）論文撰寫要求嚴(yán)格按照材料工程系“本科畢業(yè)論文格式要求”撰寫。4. 主要參考資料1 申開智. 塑料成型模具M(jìn). 第2版. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2010.2 付求涯, 邱小童. 互換性與技術(shù)測量M. 北京: 航空工業(yè)出版社, 2011.3 高軍等. 注射成型工藝分析及模

3、具設(shè)計指導(dǎo)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009. 4 江昌勇, 沈洪雷. 塑料成型模具設(shè)計M. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2012. 5進(jìn)度安排設(shè)計各階段名稱起 止 日 期1查找文獻(xiàn)并確定設(shè)計方案1月03日3月18日2繪制模具裝配圖3月19日4月03日3校核模具相關(guān)工藝參數(shù)4月04日4月25日4畫零件圖并標(biāo)注圖紙4月26日5月21日5修改并完善圖紙5月22日6月03日6撰寫論文，進(jìn)行畢業(yè)答辯6月04日6月22日審核人： 年 月 日固體膠旋轉(zhuǎn)頂出件注射模具設(shè)計摘要：本課題研究設(shè)計了固體膠旋轉(zhuǎn)頂出塑件的注塑模具結(jié)構(gòu)。設(shè)計重點是側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)和螺紋成型結(jié)構(gòu)。根據(jù)題目要求，查閱收集固體粘膠旋轉(zhuǎn)頂出塑件

4、模具設(shè)計相關(guān)文獻(xiàn)資料，校核注塑機(jī)和模具結(jié)構(gòu)相關(guān)工藝參數(shù)，選擇合理模架和水道布置。設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、便于操作的模具。關(guān)鍵字：注塑模，側(cè)抽芯，螺紋成型- 1 -1The design of rotating of the solid glue plastic parts injection moldAbstract: The research design of rotating the top of the solid glue plastic parts injection mold structure. Design focus is on the side core-pulling

5、 structure and thread forming structure. According to the subject requirements, access to the top of the rotation to collect the solid glue plastic mold design and related documents, checking injection molding machines and molds structurally related process parameters, choose the right mold and wate

6、rways layout. Design a reasonable structure, low cost, ease of operation of the mold.Key words: injection mold, side core-pulling, thread forming- 2 -目 錄1 前言11.1 注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀及前景11.2 本課題的研究意義及目標(biāo)22 塑件工藝性設(shè)計與分析32.1 塑件材料選擇和要求32.1.1 塑件的精度42.1.2 塑件的表面質(zhì)量42.2 塑件幾何形狀與結(jié)構(gòu)42.2.1 塑件壁厚42.2.2 脫模斜度42.2.3 塑件上的螺紋52.2.4 注

7、射成型工藝參數(shù)及塑件圖62.3 塑件成型分型面選擇63 注射成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計83.1 注射機(jī)選擇83.2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核83.2.1 注射量的校核83.2.2 鎖模力的校核93.2.3 成型面積的校核93.2.4 注射壓力的校核103.2.5 開模行程的校核103.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計103.3.1 流動比的校核113.3.2 主流道和澆口套的設(shè)計123.3.3 分流道系統(tǒng)設(shè)計123.3.4 冷料井和拉料桿設(shè)計143.3.5 澆口設(shè)計14I3.4 模架的選擇153.5 裝配草圖的繪制154 成型零部件的設(shè)計174.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計174.2 成型零部件的工作尺寸計算174.2.

8、1 型芯尺寸計算174.2.2 型腔尺寸計算185 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計215.1 抽芯距的確定215.2 脫模力計算215.3 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計225.3.1 側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)225.3.2 斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算235.3.3 側(cè)型芯與導(dǎo)滑槽設(shè)計245.3.4 滑塊限位裝置的設(shè)計255.3.5 楔緊塊的設(shè)計266 冷卻系統(tǒng)設(shè)計276.1 冷卻參數(shù)計算276.1.1 冷卻時間的確定276.1.2 冷卻面積的計算286.1.3 所需冷卻水的體積流量計算296.1.4 冷卻水路直徑計算306.1.5 冷卻水路總長計算306.2 冷卻水路系統(tǒng)設(shè)計306.2.1 型腔冷卻水路結(jié)構(gòu)設(shè)計306.2.2 水嘴結(jié)

9、構(gòu)設(shè)計317 塑件推出機(jī)構(gòu)設(shè)計327.1 推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計337.2 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位和導(dǎo)向338 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計35II9 排氣系統(tǒng)設(shè)計3610 結(jié)論37參考文獻(xiàn)38致謝39III1 前言1.1 注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀及前景模具是產(chǎn)品制造中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，其生產(chǎn)過程集密集制造、計算機(jī)技術(shù)、智能控制和綠色制造為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。由于使用模具批量生產(chǎn)制件具有高生產(chǎn)效率、高一致性、低耗能耗材，以及有較高的精度和復(fù)雜程度，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療、生物、能源等制造領(lǐng)域，汽車零件的95%、家電零部件的90%為模具制件，IT

10、等消費電子、電器、包裝品等諸多產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的80%的零部件都是由模具孕育出來的，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)中起到了十分重要的支撐作用。工業(yè)要發(fā)展，模具須先行，沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品。至2012年我國共消耗模具達(dá)2000億元。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國已經(jīng)建立起了較為完整的模具工業(yè)體系，包括模具設(shè)計研發(fā)體系國家、行業(yè)和企業(yè)建立的模具技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，軟件開發(fā)及服務(wù)公司；模具材料研發(fā)、生產(chǎn)和供應(yīng)體系提供模具所需的高等級模具鋼、預(yù)硬化鋼、精制型材專業(yè)材料公司；模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)、供應(yīng)體系；專業(yè)模具制造廠商模具企業(yè)2萬家，規(guī)模以上5000家，重點骨干企業(yè)133家，上市公司13家。模具技術(shù)水

11、平和產(chǎn)品質(zhì)量直接決定著制造業(yè)水平的高低，模具工業(yè)水平已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，也是一個國家的工業(yè)產(chǎn)品保持國際競爭力的重要保證之一1。模具市場全球化是當(dāng)今模具工業(yè)最主要的特征之一，模具的購買者和生產(chǎn)商遍布全世界，模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡單、精度低的模具加工企業(yè)向技術(shù)相對落后、生產(chǎn)率較低的國家轉(zhuǎn)移。發(fā)達(dá)國家的模具企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水平模具上，我國模具企業(yè)面臨全球化的市場競爭。我國模具行業(yè)面臨發(fā)達(dá)國家的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展中國家的價格優(yōu)勢雙重壓力。德國、美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具企業(yè)憑借其技術(shù)實力，在中高檔模具方面具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，隨著其逐步進(jìn)入我國模具市場，對我國的模具行

12、業(yè)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)；印度、泰國、韓國等亞太地區(qū)國家，近年模具工業(yè)發(fā)展迅速，而且其模具價格也具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，使得我國模具行業(yè)的成本和價格優(yōu)勢逐步削弱。當(dāng)前，中國是全球制造業(yè)大國之一，對模具的需求居高不下。我國正處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式的關(guān)鍵時期，2013年中國消費和出口增長與2012年大致持平。從市場情況看，2013年我國模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r好于2012年，模具市場需求回暖，向好態(tài)勢日漸明朗。與此同時，由于2013年模具行業(yè)的固定資產(chǎn)投資繼續(xù)增加，保證了2014年模具企業(yè)產(chǎn)能的提高和質(zhì)量的提升。專家認(rèn)為，2014年我國模具行業(yè)發(fā)展不會像以往那樣持續(xù)高速增長，但模具市場將繼續(xù)上揚(yáng)。隨著我國模具市場逐年

13、擴(kuò)大，模具行業(yè)需要進(jìn)一步提升模具技術(shù)水平。因此，以大型、精密、高效、高性能模具為主要代表的中高檔模具將進(jìn)一步發(fā)展2。1.2 本課題的研究意義及目標(biāo)固體粘膠旋轉(zhuǎn)頂出塑件產(chǎn)品為日常辦公用品，模具設(shè)計重點選擇型腔分布和側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，正確處理螺紋的成型，從而有效降低生產(chǎn)成本，簡化模具結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。本設(shè)計中，采用一模八腔的人工平衡型腔分布。對塑件進(jìn)行側(cè)抽芯成型，選擇廣泛使用的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。分型面選在塑件中心面，則塑件螺紋段成型直接由上下兩個型腔板，即動模和定模瓣合成型。設(shè)計中正確選擇注塑機(jī)，校核注塑機(jī)及模具相關(guān)工藝參數(shù)，選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，設(shè)計合理的冷卻水道布置。由此設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、便于操作的

14、模具。模具畢業(yè)設(shè)計旨在讓學(xué)生掌握模具設(shè)計的綜合能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和分析、處理問題的本領(lǐng)，并通過畢業(yè)答辯、畢業(yè)設(shè)計和實習(xí)工作，來考核教學(xué)水平，對深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。 2 塑件工藝性設(shè)計與分析塑件主要根據(jù)使用要求設(shè)計，要想獲得合格的塑件，除考慮充分發(fā)揮所用塑料的性能特點外，還應(yīng)考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，在滿足使用要求的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)、形狀盡可能的做到簡化模具結(jié)構(gòu)，且符合成型工藝特點，從而降低成本，提高生產(chǎn)效率。在塑件的工藝性設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾個方面的因素3：（1） 塑料的各項性能特點，如物理性能、力學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)腐蝕和耐熱性能、成型工藝性能（流動比、收縮

15、率）等。（2） 在保證各項使用性能的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)形狀力求簡單，壁厚均勻。（3） 塑件的結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于沖模流動、排氣、補(bǔ)縮和高效冷卻硬化（熱塑性塑料制件）或快速受熱固化（熱固性塑料制件）。（4） 塑件的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)使模具零件易于制造，特別是抽芯機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度。（5） 應(yīng)減少塑件成型前后的輔助工作量，盡量避免成型后的后續(xù)機(jī)械加工工序。2.1 塑件材料選擇和要求考慮到塑件旋轉(zhuǎn)段為矩形螺紋因此需要材料有一定的彈性，塑件與固體粘膠接觸要求塑件化學(xué)穩(wěn)定性好，吸濕性低，因此選用PP聚丙烯材料，表2.1是聚丙烯塑料的一些基本性能。PP樹脂的特點：無毒無色及無味的白色蠟狀材料，密度在通用塑料中最低，

16、不吸水、光澤好、易著色。具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。 表2.1 聚丙烯的基本性能Table 2.1 The basic properties of the polypropylene性能數(shù)值性能數(shù)值密度/(g/cm3)0.9比熱容/J/kgK1930比體積/(cm2/g)1.10-1.11導(dǎo)熱率/W/mK0.120玻璃化溫度/-20泊松比0.43熱變形溫度/45N/cm2 102-115溢邊值cm0.03線性膨脹系數(shù)/(10-5/)9.8吸水率%0.01-0.032.1.1 塑件的精度塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與與產(chǎn)品要求尺寸之間的符合程度。塑件在成型中不可避免會產(chǎn)生尺寸誤差，主要

17、原因包括：塑件收縮率、模具尺寸制造公差和設(shè)備控制精度誤差等。為了降低模具的加工難度和模具制造成本，在滿足塑件使用要求的前提下應(yīng)盡可能把塑件尺寸精度設(shè)計的低一點，即盡可能選用低精度等級。本課題聚丙烯材料成型選擇標(biāo)注尺寸公差MT4和未注尺寸公差MT6。2.1.2 塑件的表面質(zhì)量塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度、光亮程度和表觀質(zhì)量等。其中表面粗糙度是影響塑件表面質(zhì)量的最主要因素。塑件表面粗糙度一般為Ra0.2-1.6µm之間，本設(shè)計中考慮到旋轉(zhuǎn)頂出件上半部分為隱蔽面，下半部分為工作面，表面粗糙度可取的稍大，取為Ra=0.4µm。塑件光亮度并無嚴(yán)格要求，表觀質(zhì)量包括飛邊、氣孔、翹曲等，與

18、塑件成型工藝條件、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計等多種因素有關(guān)。2.2 塑件幾何形狀與結(jié)構(gòu)2.2.1 塑件壁厚塑件壁厚的設(shè)計與塑料原料的性能、塑件結(jié)構(gòu)、成型工藝要求、塑件的質(zhì)量及其使用要求有密切的聯(lián)系。同一塑件上各部位壁厚盡可能均勻一致，在滿足塑件結(jié)構(gòu)和使用性能要求下盡量取小壁厚等。查閱資料幾種熱塑性塑料建議壁厚值4，選用PP塑料常用壁厚2.0mm。2.2.2 脫模斜度塑件在模具型腔中的冷卻收縮會使它緊緊包裹住模具的型芯，為了使塑件從成型零件上順利脫出，且防止脫模時擦傷塑件，必須在塑件內(nèi)、外表面沿脫模方向設(shè)計有足夠的斜度。查閱單邊脫模斜度推薦值4，本設(shè)計中塑件脫模斜度如圖2.1所示。圖2.1 塑件脫模斜度F

19、igure 2.1 Draft of plastic2.2.3 塑件上的螺紋在設(shè)計塑件上的螺紋時，由于成型收縮的影響，塑料螺紋的精度要求不會很高。同時，塑料螺紋在成型過程中，螺距尺寸容易變化，因此螺紋的螺距一般不應(yīng)小于0.7mm，注射成型螺紋直徑不得小于2mm。本課題的塑件旋轉(zhuǎn)頂出段為矩形螺紋段，取螺距1mm，螺紋直徑4mm。螺紋段采用瓣合模直接成型方法，生產(chǎn)效率高。為避免飛邊，在分型面處設(shè)計成部分螺紋，如圖2.2所示。圖2.2 螺紋俯視圖、側(cè)視圖、主視圖Figure 2.2 Top view, side view, main view of thread2.2.4 注射成型工藝參數(shù)及塑件圖綜

20、合上述對塑件材料和結(jié)構(gòu)的分析，查閱資料4，得到本課題PP塑件的相關(guān)工藝參數(shù)見表2.2，并繪制塑件圖（見設(shè)計圖紙）。 表2.2 塑件注射成型工藝參數(shù)Table 2.2 The process parameters of plastics injection molding 項目數(shù)值項目數(shù)值成性收縮率/%2噴嘴溫度/170-190制品壁厚/mm2.0模具溫度/40-80脫模斜度/°見圖2.1注射壓力/MPa70-120尺寸公差MT4、MT6保壓壓力/MPa50-60粗糙度Ra/ mm0.4注射時間/s2-5機(jī)筒溫度/前段180-200保壓時間/s20-60中段200-220冷卻時間/s1

21、5-50后段160-170成形周期/s40-1202.3 塑件成型分型面選擇確定分型面需考慮諸多因素：塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、推出方法等等。合理的分型面時速件是否能夠完好成型的先決條件，因此在選擇分型面時要綜合以下基本原則4：（1）在確定分型方向后，分型面應(yīng)選在塑件外形的最大輪廓處；（2）確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動模一側(cè)，這樣有助于動模上的頂出機(jī)構(gòu)動作；（3）保證塑件的精度要求；（4）保證塑件的外觀質(zhì)量，盡量避免產(chǎn)生飛邊；（5）便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面；（6）考慮對成型

22、面積的影響，滿足模具的鎖緊要求；（7）有利于排氣；（8）滿足側(cè)向分型抽芯的要求，盡量把側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模一側(cè)。為了使模具簡單化，借鑒已有的固體膠旋轉(zhuǎn)頂出件，本課題塑件注塑模具的分型面設(shè)計在塑件對稱面上，為平直型單分型面。3. 注射成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 注射機(jī)選擇模具只有和合適的注射機(jī)相配，生產(chǎn)才能正常進(jìn)行。參考PP塑件注射成型工藝參數(shù)，并查閱常用注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)5，選擇型號為XS-ZY-125的注塑機(jī)。該型號注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表3.1所示。 表3.1 XS-ZY-125注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Table 3.1 The main technical parameters of XS - Z

23、Y - 125 injection machine項目參數(shù)項目參數(shù)理論注射量/cm³125拉桿空間（長×寬）260×290注射壓力/ MPa120定位孔直徑/mm100最大模具厚度/mm300噴嘴球半徑/mm12最大注射面積/ cm2320噴嘴孔徑/mm4最小模具厚度/mm200注射時間/s2 鎖模力/kN900模板行程/mm3003.2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 選注射機(jī)要以下列參數(shù)校核為依據(jù)：最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具安裝尺寸和開模行程等。3.2.1 注射量的校核國產(chǎn)注射機(jī)常用理論注塑容積表示機(jī)器的最大注塑能力，該體積系指在最大注塑行程時注塑螺桿所掃過

24、的最大體積。本設(shè)計取型腔數(shù)為8，單個塑件的體積為7.5cm3。以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號時，為了保證正常的注射成型，模具需要的實際注射量（包括塑件、澆注系統(tǒng)和飛邊）應(yīng)滿足： （式3.1）式中 為注射機(jī)公稱注射量，cm3； 為注射機(jī)公稱注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； 為單個塑件的體積，cm3； 為型腔數(shù)目，個； 為澆注系統(tǒng)的容積，cm3。計算為： 即2580100 ，符合要求。 3.2.2 鎖模力的校核鎖模力指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充填型腔時，沿鎖模方向會產(chǎn)生很大的脹模力，所選注射機(jī)的鎖模力必須大于該脹模力，否則容易產(chǎn)生鎖模不緊而發(fā)生溢料的現(xiàn)

25、象。此脹模力等于塑料件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積，即： （式3.2）式中 模具所需要的鎖模力，； 模具所需要的鎖模力，； 塑件加澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm2。型腔壓力因塑料品種、塑件復(fù)雜程度及精度的不同而不同。查閱資料，普通塑料件型腔壓力為30MPa，而本設(shè)計中選用的注射機(jī)鎖模力為900kN，塑件加澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為（7100+1500）mm2，則： 即900kN>258.024kN，符合要求。3.2.3 成型面積的校核注射成型時，塑件（包括澆注系統(tǒng)）在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要原因，其數(shù)值越大，需要的鎖模力就越大。所以應(yīng)該滿足： （

26、式3.3）式中 注射機(jī)允許使用的最大成型面積，mm2； 模具所需要的鎖模力mm2。代入數(shù)據(jù)得：8600mm2<32000mm2，符合要求。3.2.4 注射壓力的校核塑件注塑加工時所需注射壓力與塑料品種、塑件形狀及尺寸、塑料流動性、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。本次設(shè)計中，注射PP塑件所需注射壓力為=70110MPa，所選注塑機(jī)所提供的最大注塑壓力為=120MPa，>，符合要求。3.2.5 開模行程的校核注射機(jī)的開模行程是指取出制件所需的最小開模，它必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，可分為注射機(jī)最大開模行程與模厚有關(guān)和與模厚無關(guān)兩種情況。本設(shè)計所選注塑機(jī)為液壓

27、機(jī)械式聯(lián)合作用注射機(jī)，其模板行程是由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定的，而與模具厚度無關(guān)。本設(shè)計為單分型面注射模，并且模具具有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，側(cè)抽芯距離為=29.4+3.19=32.59mm，為完成側(cè)抽芯所需的開模行程=89.54mm，塑件的脫模距離=13mm，塑件包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的高度=61.5mm。由于 >+ ，則按下式校核： （式3.4）本課題中，=300mm，則30089.54+510，符合要求。3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是承載塑料熔體的通道，普通澆注系統(tǒng)一般由4部分組成：主流道、分流道、澆口和冷料井。澆注系統(tǒng)的設(shè)計在于將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，使型腔內(nèi)的氣體能夠順

28、利排出，以及在塑料熔體填充、凝固的過程中將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個部分，以獲得形狀完整、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。在設(shè)計澆注系統(tǒng)時要考慮以下基本原則5：（1） 了解塑料的成型特性。（2）盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。（3）有利于型腔中氣體排出。（4）盡量采用較短的流程充滿型腔。（5）便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。（6）澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時考慮。（7）流動距離比的校核。3.3.1 流動比的校核流動比是指最大流程與制品厚度之比。流程是指熔體從澆口流動到型腔的最遠(yuǎn)距離。在模具設(shè)計過程中除了考慮采用較短的流程外，還應(yīng)對其注射成型時的流動距離比進(jìn)行校核，這樣可避免型腔。當(dāng)澆注系統(tǒng)和型腔的各段斷面

29、尺寸不盡相同時，流動比應(yīng)按下式進(jìn)行計算： （式3.5）式中 流路各段長度，mm； 流路各段厚度，mm。對本課題的澆注系統(tǒng)及塑件圖3.1進(jìn)行分析，計算最大流動比：圖3.1 流動比的計算 Figure 3.1 The calculation flow ratio PP的流動比240280，則符合條件。3.3.2 主流道和澆口套的設(shè)計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的熔體塑料的流動通道。在本課題的臥式注塑機(jī)所使用模具中，主流道垂直于分型面，應(yīng)設(shè)置在模具的對稱中心位置上，圖3.2為澆口套，具體設(shè)計準(zhǔn)則和內(nèi)容為5：（1）為便于流道凝料的撥出，流道設(shè)計成2°-

30、4°錐角的圓錐形，本設(shè)計取4°。（2）主流道內(nèi)壁要有Ra=0.4µm以下的粗糙度，本設(shè)計選取Ra=0.4µm。（3）主流道與噴嘴接觸處多作成半球形凹坑，以保證二者嚴(yán)密地配合。本設(shè)計噴嘴球半徑為12mm，取R=13mm，并取表面粗糙度Ra=0.8µm。（4）主流道襯套大口徑端面與模板端面留有0.02mm間隙，襯套與模板間采用H7/m6配合。（5）本設(shè)計在主流道襯套上設(shè)計定位圈，緊壓在機(jī)器定模板和模具定模板之間，用來承受主流道襯套被反向壓出的力。本設(shè)計取定位圈外徑為100mm，厚為15mm。圖3.2 澆口套Figure 3.2 Gate set3.

31、3.3 分流道系統(tǒng)設(shè)計分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道的設(shè)計要把握下列原則3：（1）塑料熔體流經(jīng)分流道時的壓力損失及溫度損失要小。（2）分流道的固化時間應(yīng)稍后于塑件的固化時間，利于壓力的傳遞與保壓。（3）保證塑料熔體迅速而均勻地進(jìn)入各個型腔。（4）分流道的長度應(yīng)盡可能短，且容積要小。（5）便于加工和刀具選擇。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。梯形和U形截面分流道加工比較容易，且熱量損失與壓力均不大是最常用的形式，本設(shè)計中選用U形截面分流道。本設(shè)計中采取人工平衡流道，因此分流道尺寸有兩種，經(jīng)計算尺寸如下圖3.3，（左圖中尺寸為距離主流道較近分流

32、道尺寸）。圖3.3 分流道Figure 3.3 Shunt多型腔模分流道布置有平衡式和非平衡式兩類，平衡式就是從主流道到各個型腔的分流道和澆口長度、斷面尺寸及形狀都完全相同，能夠保證各個型腔均衡進(jìn)料。非平衡式即主流道到分流道的長度不盡相同。本設(shè)計為人工平衡式分流道布置，布局形式見圖3.4。圖3.4 分流道布置Figure 3.4 Shunt arrangement3.3.4 冷料井和推料桿設(shè)計在每完成一次注射循環(huán)的間隔，注射機(jī)噴嘴前端的料流溫度總會低于所要求的塑料熔體充填溫度，這一區(qū)域的塑料的流動性能及成型性能不佳，容易產(chǎn)生次品。為防止冷料進(jìn)入流道，減緩料流流速并有可能堵塞流道，為此設(shè)計冷料井

33、。冷料井一般開設(shè)在主流道對面的動模上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端的直徑相同或略大一些，深度約為直徑的11.5倍。本課題設(shè)計為冷料井底部帶推料桿的倒錐形冷料井，如圖3.5和圖3.6所示。分模時靠倒錐起拉料作用，然后再強(qiáng)制推出。圖3.5 倒錐形冷料井Figure 3.5 Taper cold slug well 圖3.6 推料桿Figure 3.6 Push rod3.3.5 澆口設(shè)計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，又稱進(jìn)料口，是注射系統(tǒng)的最后一部分。澆口的基本作用是：（1） 通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，提高塑料熔體的剪切速率，降低粘度，改善流動性，使塑料熔體以

34、較理想的流動狀態(tài)迅速均衡的充滿型腔。（2） 能迅速冷卻封閉，防止型腔中熔體倒流。（3） 有利于塑件與澆口凝料的分離。（4） 對于多型腔模具，可調(diào)節(jié)澆口尺寸使非平衡布置型腔達(dá)到同時進(jìn)料的目的。分析本設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)，選擇澆口在塑件頂端位置，選擇矩形側(cè)澆口，開設(shè)在分型面上。選擇這種形式澆口的優(yōu)勢：（1）可根據(jù)塑件的形狀特點靈活的地選擇交口的位置，以改善填充條件，加工容易，修正方便。（2）澆口截面小，去除方便，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量。（3）適于一模多件，提高生產(chǎn)率。（4）能方便地調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間，使?jié)部诩彼俟袒?，防止注射壓力的損失。 3.4 模架的選擇注射模的結(jié)構(gòu)雖然大有差異，但其

35、共性甚多，因此使用標(biāo)準(zhǔn)模架具有省工、省時和降低成本的重大意義。分析本設(shè)計的8型腔分布，考慮冷卻水道排布和側(cè)抽芯的需要，綜合其他各方面的因素，查閱標(biāo)準(zhǔn)塑料注射模中小型模架（GB/T 125552006），選擇模架組合尺寸為400450mm。3.5 裝配草圖的繪制根據(jù)上述的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制出模具的工作裝配草圖，如圖3.7所示。圖3.7 塑件裝配草圖Figure 3.7 The assembly drawing of plastic parts 4 成型零部件的設(shè)計塑件的幾何形狀和尺寸由模腔的幾何形狀和尺寸決定，成型零部件是塑件注射模具的核心部位。與塑料直接接觸并構(gòu)成模腔的所有零部件統(tǒng)稱為成型零部

36、件，包括型腔、型芯、成型桿等。成型零部件工作時，直接與塑件接觸，承受塑料熔體的高壓及料流的沖刷，脫模時還和塑件之間發(fā)生摩擦。因此成型零部件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和表面質(zhì)量，同時，成型零部件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)成型零部件的加工工藝性、熱處理、裝配等要求，選取零件材料，設(shè)計零件結(jié)構(gòu)，計算工作尺寸。4.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計中上下型腔（動定模板）為整體式型腔，分別由一整塊金屬材料直接加工而成，其特點是為非穿通式模體，強(qiáng)度好，使用中不易變形。側(cè)型芯設(shè)計為組合式型芯結(jié)構(gòu)，簡化了型芯的加工工藝，便于零件的更換和模具的維修，節(jié)省模具鋼材。4

37、.2 成型零部件的工作尺寸計算成型零部件工作尺寸是指成型零件上直接用來決定塑件形狀與大小的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸等。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，塑件的精度主要取決于成型零部件的尺寸和精度，而成形零部件的尺寸和公差必須以塑件的尺寸和精度及塑料的收縮率為依據(jù)。在模具設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素是塑料收縮率。其他因素有模具制造誤差、使用過程的磨損量、安裝配合誤差等，在設(shè)計時必須適當(dāng)?shù)牧粲行弈Ｓ嗔?。其計算方法有按平均收縮率計算和按極限條件計算兩大類，本設(shè)計中按平均收縮率進(jìn)行計

38、算。4.2.1 型芯尺寸計算（1）型芯徑向尺寸計算在公差標(biāo)注中，規(guī)定型芯（軸）的最大尺寸為名義尺寸，偏差為負(fù)，對應(yīng)塑件內(nèi)表面（孔）的最小尺寸為名義尺寸，偏差為正值。型芯的徑向平均尺寸： （式4.1） 平均收縮率， （式4.2）塑件上孔的平均尺寸： （式4.3）型芯徑向尺寸易修小，最終得到的型芯名義尺寸為： （修模余量） （式4.4）本設(shè)計中，型芯為階梯軸形，徑向尺寸為三段，計算結(jié)果為： ， 其余各尺寸計算結(jié)果：。（2）型芯高度尺寸計算當(dāng)型芯易修短時取正修模余量，型芯高度平均尺寸計算為：其余各尺寸計算結(jié)果：。4.2.2 型腔尺寸計算（1）型腔徑向尺寸計算按照統(tǒng)一計算基準(zhǔn)，規(guī)定型腔（孔）的最小尺寸

39、為名義尺寸，偏差為正值，塑件（軸）的最大尺寸為名義尺寸，偏差為負(fù)值。則型腔平均尺寸： （式4.5）型腔平均尺寸為： （式4.6）考慮修模問題，型腔易修大，預(yù)留一定的負(fù)修模余量。對于注塑模具，當(dāng)磨損量很小時，可按下式計算型腔名義尺寸： （式4.7）代入上式并標(biāo)上制造公差有 （式4.8） 帶入數(shù)據(jù)計算結(jié)果分別為：（2）型腔深度尺寸計算型腔深度尺寸是以其最小尺寸為名義尺寸，同時有正公差，標(biāo)注為，對型腔深度不考慮脫模磨損。故其平均尺寸為： （式4.9）對應(yīng)塑件高度為最大尺寸，偏差為負(fù)偏差，其平均尺寸為： （式4.10）型腔深度計算公式： （式4.11）一般取修模余量為=，型腔易修淺時取值為負(fù)： （式4

40、.12）計算尺寸分別為： 5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計中，以塑件對稱中心面為分型面，則模具成型塑件上的孔時，要制成可側(cè)向移動的零件，以便在脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件，帶動側(cè)向成型零件做側(cè)向移動（抽拔和復(fù)位）的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。5.1 抽芯距的確定抽芯距是指將活動型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模位置（脫模時不產(chǎn)生干涉），活動型芯沿抽拔方向所移動的距離。在設(shè)計時還應(yīng)加上23mm的安全距離。本設(shè)計中上下型腔對塑件有同樣的包緊力，所以設(shè)計3.2mm長的延遲抽芯，使塑件留在動模上。所以抽芯距S為：S=側(cè)成型孔深+3.2mm+（23）mm （式5.1）本設(shè)計中S=29.4+3.2+2=3

41、4.6mm。5.2 脫模力計算塑件在冷卻成型過程中，由于熱收縮其體積和尺寸，對型芯產(chǎn)生一個包緊力。塑件脫模時必須克服這一包緊力所產(chǎn)生的脫模阻力，以及塑件與型芯之間的粘附力及脫模機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動的摩擦阻力。由于注射成型用塑料一般含有適量的脫模劑，故塑件與鋼材之間的粘附力很小，可忽略不計。而機(jī)構(gòu)運(yùn)動的摩擦阻力可在機(jī)構(gòu)設(shè)計時考慮用機(jī)械效率解決。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對薄壁塑件，脫模力計算公式為： （式5.2）式中 脫模力，N； 塑料PP拉伸彈性模量，Pa； 塑件收縮率，0.02； 壁厚m，0.002m； 型芯長m，0.0294m； 塑料PP泊松比，0.43； 脫模斜度，取2º； 摩擦因數(shù)，取0.5；

42、塑件包緊型芯的側(cè)面積，cm2。由繪圖軟件計算，=30.4cm2；本設(shè)計的=2°。所以， =9.77kN5.3 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計5.3.1 側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)按其動力來源可分為手動、機(jī)動、液壓或氣動分型抽芯。手動側(cè)向分型抽芯勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且不能自動化生產(chǎn)。機(jī)械側(cè)向分型抽芯是在開模時借助注塑機(jī)的開模力，通過抽芯機(jī)構(gòu)的傳動使其改變移動方向，而完成側(cè)向分型抽芯動作，合模時利用合模力使其復(fù)位。機(jī)動側(cè)抽芯特點是經(jīng)濟(jì)合理、操作方便、動作可靠、易實現(xiàn)自動化且抽芯力大。本設(shè)計采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要由斜導(dǎo)柱、側(cè)型芯、側(cè)滑塊、鎖緊塊、定位裝置等零件組成。斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)是

43、最典型的機(jī)動側(cè)抽芯，在生產(chǎn)中廣泛使用。斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上的裝配位置不同，斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)有以下幾種形式：（1） 斜導(dǎo)柱安裝在定模、滑塊安裝在動模。這種形式的結(jié)構(gòu)是斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)模具中應(yīng)用最廣泛的形式，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)比較簡單的注射模。（2） 斜導(dǎo)柱安裝在動模、滑塊安裝在定模。這種結(jié)構(gòu)的特點是脫模與側(cè)抽芯不能同時進(jìn)行，兩者之間需要一個滯后的過程。（3） 斜導(dǎo)柱與滑塊同時安裝在定模。（4） 斜導(dǎo)柱與滑塊同時安裝在動模。（5） 斜導(dǎo)柱的內(nèi)側(cè)抽芯。本設(shè)計中采取第一種形式的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，在應(yīng)用這種形式的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時，應(yīng)注意滑塊與推桿在合模復(fù)位過程中避免發(fā)上“干涉”現(xiàn)象，盡量避免

44、在側(cè)抽芯的投影范圍內(nèi)設(shè)置推桿。本設(shè)計中復(fù)位桿與滑塊距離較遠(yuǎn)，不會產(chǎn)生“干涉”現(xiàn)象。5.3.2 斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算本設(shè)計中采用圓頭斜導(dǎo)柱，斜導(dǎo)柱的斜角一般為15°-20°，最大不得超過25°。本設(shè)計中取角度為20°。斜導(dǎo)柱多用45號鋼、T8或T10淬火或20號鋼滲碳淬火，設(shè)計中用T8A，淬火硬度HRC5055。下面就斜導(dǎo)柱的規(guī)格進(jìn)行計算。斜導(dǎo)柱直徑的計算公式： （式5.3） （式5.4） （式5.5） （式5.6）式中 總抽拔阻力，N； 抽芯力，N； 斜導(dǎo)柱承受的彎曲力，N；抽拔角，20°；摩擦因數(shù)，取0.5；力臂長度，mm； 彎矩，； 斜導(dǎo)柱

45、鋼材許用彎應(yīng)力，。 斜導(dǎo)柱直徑，mm。本設(shè)計中，=220，=9770N，=54mm。計算斜導(dǎo)柱直徑：=24.6mm，取直徑=25 mm。抽芯距S=33mm、抽拔角=20°。 有效長度： 斜導(dǎo)柱的總長度計算： （式5.7）式中 斜導(dǎo)柱總長度，mm； 斜導(dǎo)柱臺肩直徑，mm； 斜導(dǎo)柱抽拔角，°； 斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm； 斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm。計算得，=148mm。斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6過渡配合。圖5.1是斜導(dǎo)柱設(shè)計圖。圖5.1 斜導(dǎo)柱Figure 5.1 Inclined guide pillar5.3.3 側(cè)型芯與導(dǎo)滑槽設(shè)計側(cè)型芯和滑塊的組合方式分為整

46、體式和組合式，本設(shè)計采用組合式側(cè)型芯，型芯裝配在滑塊上，圓柱頭銷釘固定，采用T8A材質(zhì)，對側(cè)型芯的關(guān)鍵部分表面淬火處理，成型部分硬度為54-58HRC。其裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5.2所示。成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過程中，要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)地往復(fù)移動，這一過程是在導(dǎo)滑槽內(nèi)完成的。對于導(dǎo)滑槽的設(shè)計，一般有T形和“燕尾槽”形導(dǎo)滑槽兩種，燕尾槽形式的導(dǎo)滑槽精度要求高，難于加工，故常用的是T形導(dǎo)滑槽。導(dǎo)滑槽和滑塊應(yīng)保持一定的配合長度，滑塊的導(dǎo)滑長度一般要大于滑塊寬度的1.5倍，高度約為寬度的2/3，以免運(yùn)動時發(fā)生傾斜滑塊完成抽拔動作后，需停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑長度的2/3

47、，以免復(fù)位困難。特殊情況下，不宜加大長度時，可采用局部加長導(dǎo)滑槽的方法。本設(shè)計采用T型槽整體式結(jié)構(gòu)，在小型模具中應(yīng)用廣泛。其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示，側(cè)型芯和導(dǎo)滑槽上下、左右各有一對平面呈間隙配合，配合精度取H8/f8，其余各面留有0.5mm的間隙。圖5.2 側(cè)型芯 Figure 5.2 The side core圖5.3 側(cè)型芯導(dǎo)滑槽形式Figure 5.3 Side core guide chute 5.3.4 滑塊限位裝置的設(shè)計滑塊的限位裝置在開模過程中用來保證滑塊停留在剛剛脫模斜導(dǎo)柱的位置，不再發(fā)生任何移動，以避免合模時斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確的插入到滑塊的斜導(dǎo)孔內(nèi)，造成模具破壞。常見的滑塊限位裝置有

48、：彈簧拉桿擋塊式和彈簧頂銷式限位裝置。本設(shè)計采用彈簧拉桿擋塊式限位裝置。其結(jié)構(gòu)如下圖5.4所示。圖5.4 彈簧拉桿擋塊式定位裝置 Figure 5.4 The spring rod stop positioning device5.3.5 楔緊塊的設(shè)計當(dāng)塑料熔體注入型腔后，它以很高的壓力作用于側(cè)型芯，迫使滑塊外移。由于斜導(dǎo)柱的剛度較差，故常用楔緊塊來承受這一側(cè)向推力，同時斜導(dǎo)柱的精度往往不能確?；瑝K的準(zhǔn)確定位，而精度較高的楔緊塊在合模時能確?；瑝K位置的準(zhǔn)確性。楔緊塊應(yīng)該有足夠的表面硬度，以免擦傷和變形。常見的楔緊塊與定模板座配合方式有：整體式，楔緊塊與定模板座制成一體，牢固可靠，但加工浪費材料

49、，且精度要求較高；螺釘固定式，用螺釘和銷釘將楔緊塊固定在定模板上，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，適于側(cè)向力較小的場合；整體嵌入式，楔緊塊整體嵌入定模板座上，這種形式的應(yīng)用也很廣泛，本設(shè)計就采用整體嵌入式楔緊塊。楔緊塊的鎖緊角通常比斜導(dǎo)柱傾斜角大23°，如此才能保證模具開模時楔緊塊就能和滑塊脫離，否則，斜導(dǎo)柱將無法帶動滑塊做側(cè)抽芯動作。本設(shè)計中，楔緊塊的鎖緊角取為22°。6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200300，而塑件固化后從模具中取出的溫度為6080以下。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道（或油通道）通過模溫調(diào)節(jié)機(jī)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。模具溫度對制品