玩具四驅(qū)車底座的成型工藝與模具設(shè)計

/玩具四驅(qū)車底座的成型工藝和模具設(shè)計QQ:1020194453 摘要：模具在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中起著巨大的作用，有著極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。而注塑模在最近幾年的發(fā)展速度很快，在模具工業(yè)中占有很大的地位。因此，探討注塑模對了解塑料制品的生產(chǎn)過程和提高塑料制品的產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的意義。此次設(shè)計中，通過對玩具四驅(qū)車底座進行成型工藝分析和模具設(shè)計，介紹了注塑模設(shè)計的基本過程。包括對塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析和運用材料的工藝性分析，在模具設(shè)計中，介紹了注塑機的選擇方法，澆口，冷料口、排氣槽等的設(shè)計，還詳細介紹了型腔數(shù)量確定的方法，分型面、側(cè)向抽芯機構(gòu)、合模導向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、冷卻機構(gòu)等的設(shè)計原則。通過此次設(shè)計，可以對注塑模的發(fā)展和設(shè)計方法有一個基本的相識，能留意到設(shè)計過程中的微小環(huán)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)和工作原理。關(guān)鍵詞：玩具四驅(qū)車底座、成型工藝、模具設(shè)計、注塑模TheBaseFour-wheelToysMoldingProcessandMoldDesignAbstract：Moldplaysahugeroleinmodernindustrialproduction,Hasaverywiderangeofapplications.Injectionmoldsquickly,thepaceofdevelopmentinrecentyearstoaccountforalargepositioninthemoldindustry.Studyinjectionmoldsfortheplasticsproductionprocessandimprovetheplasticsproductqualityhasalotofsense.Thedesign,toyfour-wheelbasemoldingprocessandmolddesign,injectionmolddesignprocess.Plasticstructureanalysisoftheprocessandtheuseofmaterials,processanalysis,molddesign,introducedthedesignofthechoiceofmethodofinjectionmoldingmachines,gate,colddischargeport,andexhaustducts,andalsogavedetailsofthecavitytodeterminethenumberofmethods,partingsurfaces,lateralpullingmechanism,thedesignprinciplesoftheguidingmechanismofmold,moldrelease,institutions,coolinginstitutions.Withthisdesign,injectionmolddevelopmentanddesignmethodscanhaveabasicunderstandingoftonoticethedetailsinthedesignprocesstounderstandthemoldstructureandworkingprinciple.Keywords：baseoffour-wheeltoys、moldingprocess、molddesign、injectionmold書目TOC\o"1-3"\h\u1緒論1 1.1模具，模具在國民經(jīng)濟中的地位11.2模具工業(yè)的發(fā)展方向1 1.3模具工業(yè)在我國的發(fā)呈現(xiàn)狀21.4模具工業(yè)在國際上的發(fā)展水平31.5本課題探討的意義32工藝分析42.1塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析42.2塑件運用材料的分析53模具設(shè)計63.1概述63.2確定型腔數(shù)目73.3注射機型號確定83.4注射機及型腔數(shù)目的校核93.5澆口設(shè)計113.6冷料井的設(shè)計123.7排氣槽的設(shè)計133.8分型面的設(shè)計133.9側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計 144合模導向機構(gòu)設(shè)計144.1機構(gòu)的作用144.2導向機構(gòu)的總體設(shè)計154.3導柱的設(shè)計154.4導套的設(shè)計164.5導柱和導套的協(xié)作形式165模架的確定和標準件的選用175.1模架的選用175.2凹模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計185.3凸模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計205.4型腔成型尺寸計算226脫模機構(gòu)設(shè)計246.1脫模機構(gòu)的作用和設(shè)計原則246.2脫模阻力的計算246.3詳細的脫模機構(gòu)設(shè)計247加熱、冷卻裝置設(shè)計257.1加熱裝置的設(shè)計257.2冷卻裝置的設(shè)計258總結(jié)26致謝28參考文獻291.緒論1.1模具、模具在國民經(jīng)濟中的意義模具是一種重要的工藝裝備，它主要作用是成型各種機械制造工業(yè)中的毛坯和零件。模具在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中起著巨大的作用，有著極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。例如：模鍛件、沖壓件等都是將金屬材料放入模具中，通過塑性變形加工出來的，而壓鑄件、粉末冶金件等則是在模具中充填通過加壓成型的，非金屬材料如塑料、陶塑等材料的制品大多數(shù)都是靠模具加工成型。模具加工在機械制造工業(yè)領(lǐng)域運用廣泛，主要緣由是由于它有以下兩個優(yōu)點：（1）運用模具成型技術(shù)可以實現(xiàn)少甚至無切削加工。少、無切削加工意味著能節(jié)約材料，削減加工步驟，對于機械工業(yè)的發(fā)展意義重大。 （2）模具成型屬于低成本、低消耗、高效高精度的加工，所以模具成型有廣泛的應(yīng)用。依據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，家電產(chǎn)品的80%以上都是利用模具制造零部件的，像手表、自行車這類的輕工業(yè)產(chǎn)品甚至達到了85%以上。模具大體上可以分為金屬模具和塑料模具。金屬模具主要有：鑄造模（水龍頭，機器模板）、鍛造模（曲軸、連桿）、沖壓模（汽車車身覆蓋）、壓鑄模（汽缸體、手機殼）等。塑料模具主要有：注射成型模（電視機外殼）、吹氣模（飲料瓶）、壓縮成型模（電木開關(guān)）、熱成型模（透亮成型包裝外殼）等。1.2模具工業(yè)的發(fā)展方向 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，尤其是電子工業(yè)以及汽車業(yè)的發(fā)展，模具在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性更加突出，模具工業(yè)有著廣泛的前景，同時也有了新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的特征為：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能越來越困難；對表面粗糙度和加工尺寸精度的要求更高；對能夠耐摩擦、高溫等惡劣環(huán)境的產(chǎn)品的需求越來越多。鑒于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的各方面都有所提高，現(xiàn)代工業(yè)對模具工業(yè)的要求也不斷提高，對模具的需求量加大，要求模具的種類更多、結(jié)構(gòu)更困難、性能更優(yōu)良、精度更精確、壽命更長并能適應(yīng)更惡劣的工作環(huán)境?？偟膩碚f，模具的發(fā)展趨勢主要是以下的幾個方面：（1）要求模具更精密、更高效、更長壽 在20世紀60年頭，精密件的尺寸公差要求為0.01~0.02，而到了70年頭的時候，精密件的尺寸公差要求為0.001~0.0001.在當代，有一些領(lǐng)域的精度已達到了0.2um，例如：大型棱鏡、光纖連接器等。所以說，現(xiàn)代的模具要求有更高的精度，更小的粗糙度。 現(xiàn)代的產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，要滿足市場經(jīng)濟的發(fā)展，所制造的模具必需是高效率的，高效模具主要是可以提高機床的生產(chǎn)率，明顯長壽命對于高效也是至關(guān)重要的。 （2）提高模具制造水平 只有提高了模具制造水平，才能獲得高質(zhì)量的模具?，F(xiàn)代模具的精度主要依靠各種數(shù)控機床、加工中心和精密加工機床來保證。 （3）發(fā)展簡易模具技術(shù) 工業(yè)中有70%是進行多品種小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，發(fā)展簡易模具技術(shù)就是為了適應(yīng)這種生產(chǎn)模式。簡易模具以為著低成本，短周期，可便利實現(xiàn)快速更新。通常制造簡易模具的材料是鋁合金、鈹銅合金甚至是塑料等。 （4）改善模具的鋼性能，研發(fā)新型的模具鋼種。 現(xiàn)代工業(yè)對模具的性能提出了更高的要求，要求模具具有高韌性、耐高溫耐腐蝕性等。傳統(tǒng)模具是經(jīng)過熱處理、表面處理等方式提高性能，這已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求。為制造更好的模具，應(yīng)提高熱處理、表面處理的工藝水平，同時探討開發(fā)出新型模具材料也是一項重要手段。 （5）實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn) 模具制造作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不行或缺的一部分，應(yīng)當進行專業(yè)化生產(chǎn)，目前一些工業(yè)先進的國家模具的專業(yè)化程度已經(jīng)達到了75%，專—業(yè)化生產(chǎn)可以運用更先進的制造設(shè)備和工藝，同時也更利于新產(chǎn)品的研發(fā)。1.3模具工業(yè)在我國的發(fā)呈現(xiàn)狀 隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，我國的模具制造技術(shù)在最近幾年也發(fā)展快速，中、低檔模具已經(jīng)能100%滿足國內(nèi)運用，甚至還有一些模具向美國、泰國、新加坡等國家出口。雖然我國的模具工業(yè)發(fā)展快速，但因為我國工業(yè)總體起步較晚，模具工業(yè)在很多方面和發(fā)達國家還有很大的差距。例如：我國的模具制造中CAD/CAM技術(shù)普及率很低，一些精密加工設(shè)備相對缺乏，缺少一些先進的模具加工技術(shù)，很多精密、困難、高質(zhì)量的模具仍須要從國外進口。依據(jù)有關(guān)資料顯示，目前我國的模具有60%左右時自己生產(chǎn)的，有40%靠從國外進口。 目前我國的模具制造業(yè)和國外先進技術(shù)相比，主要有以下幾點的不足: （1）模具的精度低 一般國外的模具廠都有成套的模具設(shè)備，如數(shù)控電火花機床、CNC坐標磨床等，這些設(shè)備可以很好的保證加工出來的模具的精度。我國目前的模具廠中，設(shè)備陳舊而且很多都不配套，數(shù)控機床的配置率低，新工藝接受較少等，這些緣由導致了國內(nèi)生產(chǎn)的模具精度比國外的低1~2級，而且生產(chǎn)的周期更長。 （2）模具的壽命短，材料利用率不高國外為了提高模具的運用壽命，接受冶煉和熱處理等先進的技術(shù)，國內(nèi)一般接受常規(guī)的熱處理方法，因此質(zhì)量較差，且材料的利用率低，一般只有60%。 （3）管理水平差由于工業(yè)起步晚，從事模具生產(chǎn)的專業(yè)人才缺乏，生產(chǎn)過程中缺乏科學的管理。 雖然以上的幾個問題在我國的模具制造業(yè)中照舊存在，但最近幾年也得到了很大的改善，我國的模具工業(yè)和國際先進水平的差距也在慢慢縮小。很多以前只能依靠進口的模具現(xiàn)在也可以在國內(nèi)進行生產(chǎn)制造了。例如在以前，一汽、東風等公司的汽車覆蓋件模具完全是靠進口的，進幾年，這些公司的一部分汽車覆蓋件已經(jīng)可以自己生產(chǎn)了，這說明白我國的模具制造水平在不斷提高著，雖然總體仍遠低于國際先進水平，但我們信任我國的模具工業(yè)終有一天也將在國際市場上占有一席之地。 模具工業(yè)可以促進工業(yè)總體水平的提高，而且可以獲得極大的經(jīng)濟效益，模具制造必將引起各個國家的高度重視。1.4模具工業(yè)在國際上的水平 目前在模具制造技術(shù)上處于先進水平的是德國、美國、加拿大、法國、日本、英國、意大利、西班牙、韓國等國家。這些國家的模具材料優(yōu)良，制造的模具能夠在強摩擦、高溫等惡劣環(huán)境下運用，模具精度高，制造模具的專業(yè)人才眾多，很早就實現(xiàn)大規(guī)模模具專業(yè)化生產(chǎn)，大范圍運用數(shù)控設(shè)備，成熟應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)。1.5本課題探討的意義我探討的課題名稱是玩具四驅(qū)車底座的成型工藝和模具設(shè)計，將接受注塑成型的方式。運用塑料模具生產(chǎn)的優(yōu)點是設(shè)計加工的成本低，制造簡潔，生產(chǎn)率高。為了能夠設(shè)計出更加節(jié)約成本和提高生產(chǎn)效率的模具，就要不斷的嘗試新的材料和技術(shù)，我國的注塑模具生產(chǎn)還有很長的一段路要走，所以玩具四驅(qū)車底座成型技術(shù)的探討和模具設(shè)計將有重要的理論意義和好用價值。通過對它的探討可以帶動和促進相關(guān)塑件產(chǎn)品零件注塑成形技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，也將產(chǎn)生很高的經(jīng)濟價值。2工藝分析2.1塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析塑件結(jié)構(gòu)圖如圖所示：圖2.1塑料結(jié)構(gòu)圖該塑件為玩具四驅(qū)車底座，外形和尺寸如圖2.1所示，現(xiàn)從該塑件的幾何形態(tài)、尺寸精度和表面質(zhì)量進行分析。2.1.1塑件的幾何形態(tài)（1）形態(tài)該塑件的形態(tài)困難，側(cè)邊的孔要接受側(cè)向抽芯成型。為使模具結(jié)構(gòu)簡化，運用整體式凹模（凸模）結(jié)構(gòu)。因為玩具四驅(qū)車底座須要承受確定的沖擊，所以將該塑件設(shè)計成帶凸緣的形態(tài)以提高制品的強度和剛度。（2）加強肋加強肋可以防止塑件變形，在某些狀況下也可以改善成型時的塑料熔體的流淌狀況。如上圖所示，該塑件的加強肋選擇了在底座中心位置旁邊布置。比較勻整，可以避開產(chǎn)生氣泡和縮孔。（3）圓角該玩具四驅(qū)車底座的前端接受圓角，這樣就避開了應(yīng)力集中，提高了產(chǎn)品的強度，而且在成型時有助于塑料流淌，同時也有助于脫模。（4）孔孔的設(shè)計應(yīng)當不影響產(chǎn)品的強度和剛度，并應(yīng)保證加工簡潔，該產(chǎn)品中的全部的孔都是規(guī)則的圓形和方形，同時孔和孔，孔和壁之間的距離合理，全部的孔全部為通孔。2.1.2塑件的尺寸精度影響塑件的尺寸精度主要是以下五個因素：成型材料、成型條件、塑件形態(tài)、模具和成型后的條件。該塑件對尺寸的精度有確定的要求，詳細計算在材料分析中介紹。2.1.3塑件的表面質(zhì)量塑件的表面質(zhì)量包括是否有斑點、裂痕、氣泡等。同時還有表面的光澤性及表面的粗糙度。該塑件對表面質(zhì)量要求不高，依據(jù)塑料制品精度等級的選用標準，可以選擇一般精度。2.2塑件運用材料的分析通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合實際的生產(chǎn)過程，比較各種材料的性能，最終材料選擇為熱塑性塑料中的ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚物）。依據(jù)《模具結(jié)構(gòu)型式和應(yīng)用手冊》（機械工業(yè)出版社）介紹，ABS綜合性能較好，力學性能，抗沖擊力強，不易變形，易于加工成型，適于制作一般的機械零件、傳動零件和減摩耐磨零件。2.2.1ABS的基本性能指標表2.1ABS熱物理性能密度(g/cm3)1.03—1．07比熱容(J·kg-1K-1)1255—1674導熱系數(shù)(W·m-1·K-1×10-2)13.8—31.2線膨脹系數(shù)(10-5K-1)5.8—8.6滯流溫度(°C)130計算收縮率0.3—0.8注射壓力/MPa60—100成型周期/S50—220表2.2ABS力學性能屈服強度（MPa）50抗拉強度(MPa)38斷裂伸長率(﹪)35拉伸彈性模量(GPa)1.8抗彎強度(MPa)80彎曲彈性模量(GPa)1.4抗壓強度(MPa)53抗剪強度(MPa)242.2.2ABS的優(yōu)點（1）綜合性能良好，抗沖擊性強、力學強度高，對低溫不性感。（2）耐腐蝕性、耐磨型、耐水性、耐化學性均為良好。（3）水、無機鹽、堿、酸等對ABS幾乎無影響。（4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，不易變形。2.2.3ABS的成型性能（1）吸濕性強，要求含水量小于0.3％，應(yīng)充分干燥。（2）流淌性能中等，溢邊料在0.04mm左右。（3）比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫。一般用螺旋式注塑機時料溫為180—200°C，注射壓力為60—100MPa。（4）易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時留意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流阻力，模具設(shè)計時應(yīng)留意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置。（5）ABS升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度應(yīng)取稍大，宜取1°以上。（6）在一般的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響很小。2.2.4ABS成型塑件的主要缺陷及解決措施主要缺陷：成型時易出現(xiàn)缺料、氣孔、飛邊、熔接痕等狀況，材料不耐高溫，熱變形溫度為93°C左右，且在紫外線照射下易變硬變脆。解決措施：加大主流道、澆口、分流道、增大注射壓力且提高模具預熱溫度。3模具設(shè)計3.1概述通過上述對玩具四驅(qū)車底座零件的工藝性分析，以及對已選擇的ABS材料性能的介紹，可以確定出此塑件須要接受注塑模加工生產(chǎn)，選擇的制造機器為注射成型機。首先做一下基本概念的介紹：①合模：注射成型機和塑料成型模具協(xié)作的過程②注射成型模具：制作注塑件所運用的成型模具注射成型模具主要由以下6部分組成：①支撐件，定、動模座和墊板和墊塊；②抽芯和分型機構(gòu)；③定位和導向件；④脫模機構(gòu)；⑤注射系統(tǒng)；⑥型件，即凸模和凹模。3.2注塑機型號的確定注塑機的選擇應(yīng)依據(jù)注塑件的運用材料，注塑件的加工方式等多方面綜合來確定，在本次的設(shè)計中，我選擇ABS材料，其注射壓力為60—100MPa。注塑件的體積為13.6029cm3，ABS材料的密度為1.05g/cm，所以注塑件的質(zhì)量為14.283g。綜合以上數(shù)據(jù)，初步選擇注塑機的型號為SZ—68/400。SZ—68/400型注塑機的主要技術(shù)規(guī)格如表3.1：表3.1SZ—68/400注塑機的主要參數(shù)理論注射容積(cm3）85螺桿直徑(mm)30注射壓力(MPa)123注射速率(g/s)70塑化實力(g/s)35螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)0—200鎖模力(kN)400拉桿有較距離(mm)220×300移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)240模具最小厚度(mm)130鎖模形式雙曲肘模具定位孔直徑(mm)80噴嘴球半徑(mm)SR10噴嘴口孔徑(mm)3模板尺寸(mm)200×315圖3.1所選注射機噴嘴及模板參數(shù)3.3確定型腔數(shù)量選擇型腔的數(shù)量的影響因素很多，本設(shè)計中，已暫定了注塑機的型號和注塑件的尺寸，所以可以依據(jù)注塑機的注射實力確定型腔數(shù)。同時考慮到四驅(qū)車底座的結(jié)構(gòu)困難，因此須要側(cè)向抽芯機構(gòu)和大量的推桿，故接受一模一腔結(jié)構(gòu)。圖3.2型腔3.4注塑機和型腔數(shù)量的校核3.4.1最大注射量的校核注射機一個注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必需在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即V=nVz+Vj式中V—個成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積(cm3)；n—型腔數(shù)目Vz—單個塑件的容量(cm3）。Vj—澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量(cm3）。故應(yīng)使nVz+Vj≤0.8Vg式中Vg—注射機額定注射量(cm3）。依據(jù)容積計算nVz+Vj=26.2272≤0.8x85注射機的注射量符合要求3.4.2鎖模力的校核鎖模力是指注射機的合模裝置對模具所施用的最大加緊力，可以按下列公式核算：式中：F0—注視機的鎖模力（KN）；P?！颓粌?nèi)熔體壓力（MPa）此處P模=30MPa；K1—壓力損耗系數(shù),K1=1/3—2/3；P—注射壓力(MPa);A分—注塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和（cm2）此處A分=83.2（cm2）。所以83.2x30x100=249600N=249.6KN<F0=400KN故符合要求。3.4.3最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力（最高壓力pmax）,應(yīng)當大于注射機成型時實際調(diào)用的的注射壓力，即：pmax﹥Kp0易的此式成立，符合要求。3.4.4模具閉合高度和平面尺寸的校核噴嘴尺寸注射機頭為球面，其球面半徑和相應(yīng)接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應(yīng)。需滿足：Hmin﹤H﹤Hmax式中H—模具閉合高度；Hmin—注射機的最小厚度；Hmax—注射機的最大厚度。查表可得130﹤H﹤240符合要求。3.4.5合模行程校核合模行程指模具開合過程中動模固定板的移動距離。Smax≥s=H1+H2+5—10mm式中H1—脫模距離（mm）；H2—塑件高度（包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)）（mm）。開模距離取H1=20mm包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度取H2=40mm余量取8mm則有：Smax≥s=20+20+28=68符合要求。3.5澆口的設(shè)計澆口的類型有很多，對于像本次設(shè)計運用的ABS這種流淌性好的材料，一般運用點澆口。3.5.1運用點澆口的一般優(yōu)缺點優(yōu)點：注塑件脫模后澆口痕跡不明顯，不須要修正；在塑件被頂出時，澆口脫落，可節(jié)約去毛刺工序，有利于機床自動化。缺點：若注射壓力過大，簡潔造成熔融塑料的旋流；對于薄壁的制品，假如排氣不暢，易造成澆口旁邊的塑料燒焦，導致注塑件上產(chǎn)生黑點。澆口尺寸的確定澆口的尺寸大小，應(yīng)當由注塑件的幾何形態(tài)、尺寸、結(jié)構(gòu)和塑料的性能來確定。澆口結(jié)構(gòu)尺寸可由閱歷公式，并由《塑料模具技術(shù)手冊》中圖3-31查得，澆口深度h=0.5～2.0h=nt=0.8取h=1（mm）式中h—澆口深度（mm）;n—塑料系數(shù)；t—塑件壁厚（mm)3.5.3澆口位置的選擇選擇澆口位置時應(yīng)遵循如下原則：避開塑件上產(chǎn)生缺陷，將澆點設(shè)在注塑件的邊緣；澆口開設(shè)在塑件截面最厚處；應(yīng)有利于塑料熔體的流淌；須要考慮塑件受力狀況；考慮流淌定向方位對塑件性能的影響；分析澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響；應(yīng)防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。點澆口形式的選擇點澆口的形式大體分為單點形澆口、雙點形澆口和多點形澆口，在選擇澆口形式時，還應(yīng)使?jié)部诤啙嵡谐?，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質(zhì)量，流淌凝料少等。本次設(shè)計中選擇單點形澆口。圖3.3澆口套3.6冷料穴的設(shè)計在注射機注射塑料之前，噴嘴前端的熔融塑料的溫度較低，形成了冷料渣，若將這些冷料渣也注入到型腔中，就會產(chǎn)生次品，為了將冷料查收集起來防止進入型腔，在進料口的末端的動模板上或者在流道的末端上開設(shè)一個洞窟，這就是冷料穴。一般在冷料穴的末端開設(shè)一個拉料肝，在脫模時冷料渣會被拉料桿拉出。圖3.4冷料穴3.7排氣槽的設(shè)計熔融塑料在填充型腔的過程中，模具型腔內(nèi)有氣體的存在，同時塑料受熱也會產(chǎn)生氣體，在高速注射成型時也會產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體將會都產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以在模具設(shè)計時必需設(shè)計排氣槽。排氣槽選擇在型腔最終充溢的地方，且應(yīng)當開設(shè)在分型面上，對于流速小的塑料制品，一般是利用分型面的間隙進行排氣。3.8分型面的設(shè)計分型面是模具上用于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分別表面，分型面對注塑件的形態(tài)、工藝操作以及模具制造都有很大的影響。分型面的選擇原則有以下幾點：不影響塑件的尺寸精度和外觀；不阻礙塑件脫模和抽芯；設(shè)計的應(yīng)盡量簡潔，使模具制造簡潔；有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)置；盡可能的有助于排氣；在一般的實際設(shè)計中，不能全部滿足上述原則，一般抓住主要沖突，確定合理的分型面。分型面的形式分型面的形式有五種，分別是平直分型面、階梯分型面、傾斜分型面、瓣合分型面和曲面分型面。一副模具至少有一個分型面，也可以設(shè)計多個分型面。在本次設(shè)計中，結(jié)合實際生產(chǎn)狀況，設(shè)計為兩個分型面的平直分型面。依據(jù)以上原則，可確定該模具的分型面圖3.5：圖3.5模具分型面3.9側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計側(cè)型芯尺寸的確定(1)側(cè)抽芯的基本尺寸依據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)尺寸和抽芯機構(gòu)抽芯距及抽芯力的計算，可確定抽芯機構(gòu)型芯部分側(cè)型芯的詳細尺寸。(2)為了在開模之前，側(cè)抽芯機構(gòu)能夠順當實現(xiàn)抽芯動作，在型芯固定板上裝4個對稱布置的彈簧頂銷。(3)側(cè)抽芯的導滑形式接受圓形導滑孔，側(cè)抽芯和導滑孔之間為間隙協(xié)作，協(xié)作精度選H8/f7或H8/f8，導滑孔硬度應(yīng)達到HRC52～56。頂銷為圓頭銷：材料35鋼、熱處理43～48HRC；彈簧的規(guī)格及尺寸：圓柱螺旋壓縮彈簧：65Mn、型號為1.612247Ⅲ類此彈簧受變負荷作用，最大工作負荷為103.55N。該模具在開模時由于有彈簧頂銷差距的作用，使得開模過程是先實現(xiàn)側(cè)抽芯動作再開模，所以不會造成塑件縱向開模時損壞的狀況。4合模導向機構(gòu)設(shè)計4.1合模導向機構(gòu)的作用4.1.1導向機構(gòu)的作用注射模合模導向機構(gòu)的主要作用是保證動模和定模之間的精確協(xié)作和牢靠的分開，保證注塑件的形態(tài)和尺寸精度，合模導向機構(gòu)分為兩種，一種是導柱導向，另一種是錐面定位，前者應(yīng)用廣泛，本次設(shè)計中也將運用導柱導向。4.1.2導柱導向機構(gòu)設(shè)計導柱導向機構(gòu)是靠導柱和導套之間的間隙協(xié)作保證模具的對合精度。導柱、導套的尺寸和結(jié)構(gòu)以保準化，可依據(jù)詳細須要查表得到。4.1.3導柱導套的設(shè)計原則(1)導柱應(yīng)合理分布在模具分型面的四周，布置方式一般接受等直徑導柱的不隊稱布置或者是不等直徑導柱的對稱布置；(2)導柱一般設(shè)在型芯的一側(cè)，用來愛惜型芯不被損壞。導柱設(shè)在定模一側(cè)也可以便利脫模；(3)導柱的長度一般比凸模端面高6—8mm，用來保證導柱伸入導套之后型芯才會進入型腔；(4)導柱端面要設(shè)計成半球形或者是錐形，導套的前端應(yīng)做倒角；(5)導柱和導套的耐磨性要好，一般接受滲碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其表面硬度要達到48—55HRC。表面粗糙度為 Ra=0.8μm；(6)導柱直徑要依據(jù)模具尺寸選取。4.2導向機構(gòu)的總體設(shè)計（1）該模具接受4根導柱，其布置為等直徑導柱不對稱布置；（2）導柱安裝在動模固定板上，導套安裝在定模固定板上；（3）為保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應(yīng)制有承屑板，在導套的孔口倒角；（4）各導柱、導套及導向孔的軸線必需保證平行；（5）在合模時，需保證導向零件首先接觸，避開凸模先進入型腔，導致模具損壞；4.3導柱的設(shè)計（1）該模具接受帶頭導柱，不開設(shè)油槽；（2）導柱的長度必需比凸模端面高度高出7mm；（3）導柱的端部做成半球形；（4）導柱的直徑依據(jù)模具尺寸來確定，保證具有足夠的抗彎強度；（5）導柱的安裝形式，導柱固定部分和模板按H7/m6協(xié)作。導柱滑動部分按H7/f7間隙協(xié)作；（6）導柱工作部分的表面粗糙度為Ra=0.8μm；（7）導柱接受接受滲碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其表面硬度要達到48—55HRC，保證能達到實際生產(chǎn)要求。圖4.1導柱4.4導套的設(shè)計（1）結(jié)構(gòu)形式：接受帶頭導套（Ⅰ型）；（2）導套的端面出倒角，導柱孔做成通孔；（3）導套孔的滑動部分按H8/f7的間隙協(xié)作，表面粗糙度為Ra=0.8μm。導套外徑按H7/m6協(xié)作鑲?cè)肽０澹?.5導柱和導套的協(xié)作形式導柱和導套的配用形式要依據(jù)模具的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)要求而定，該模具接受的協(xié)作形式如下圖所示：圖4.2導柱導套5模架的確定和標準件的選用5.1模架的選用模架是設(shè)計、制造塑料注射模具的基礎(chǔ)部件，模架的選擇要點是依據(jù)注塑件的圖樣和技術(shù)要求確定出注塑件在分型面上的投影面積和壁厚，注塑件上的孔的形態(tài)、尺寸和數(shù)量，注塑件的成型工藝條件、進料口的位置等。模架尺寸確定之后，須要對模具有關(guān)零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當。標準件分為通用標準件和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、導柱、導套、冷卻及加熱元件，依次分型機構(gòu)和精密定位用標準組件等。由注塑件型腔的布局以及相互的位置尺寸，結(jié)合標準模架，暫定標準A4模架模架上有統(tǒng)一的基準，全部零件的基準都從這個基準推出，并且在模具上打出相應(yīng)的基準標記。一般定模座板和定模固定板用銷釘定位；動、定模固定板之間是通過導向零件定位的；模具可以通過澆注套定位圈和注射機中心定位孔定位；墊塊不必和動模固定板用銷釘定位；頂出墊板不須要和頂出固定板用銷釘定位。兩模板之間必需有分模隙，這樣在裝配、調(diào)試、修理過程中，可以便利的分開模板。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是構(gòu)成模具型腔的零件的設(shè)計，包括凹模、型芯、成形桿和成形環(huán)的設(shè)計。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度計算，塑料模具型腔在成型過程中會受到熔體的高壓作用，須要有足夠的強度和剛度，應(yīng)當通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，一般不要只通過閱歷來確定壁厚。注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿、成型環(huán)等。凹模用來形成制品的外表面，型芯用來形成制品的內(nèi)表面，成型桿用來形成制品的局部微小環(huán)節(jié)。設(shè)計時應(yīng)依據(jù)塑料的性能、注塑件的運用要求確定型腔的數(shù)量、澆口、分型面、排氣位置、脫模方式等，然后依據(jù)注塑件的尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從加工工藝角度確定各零件的結(jié)構(gòu)和其他微小環(huán)節(jié)尺寸，以及加工工藝要求等。此外因為注塑件熔體有很高的壓力，因此必需對關(guān)鍵成型零件進行強度和剛度的校核。5.2凹模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.1形式選擇整體式凹模，整體式凹模強度高，成型的質(zhì)量好，進行成型加工時，應(yīng)盡量選擇整體凹模。凹模位于定模板上。5.2.2尺寸的計算在下面的計算中，孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；軸類尺寸均以最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負。（1）凹模徑向尺寸計算凹模徑向尺寸的計算運用平均尺寸法，公式如下：式中—凹模徑向尺寸（mm）；—塑件的平均收縮率（ABS平均收縮率為0.55%）；—塑件徑向公稱尺寸（mm）；—塑件公差值(mm)（取0.6）；—凹模制造公差（mm）(當尺寸小于50mm時，δz=1/4Δ；當塑件尺寸大于50mm時，δz=1/5Δ)；—塑料最小收縮率。凹模長度尺寸計算：凹模寬度尺寸計算：（2）凹模深度尺寸計算凹模深度尺寸接受平均尺寸法，公式如下：式中—凹模深度尺寸（mm）；—塑件高度公稱尺寸（此處取0.5mm）；（3）中心距尺寸計算公式：—模具中心距尺寸（mm）；—塑件心中距尺寸（mm）?？傻脠D5.1凹模5.3凸模部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.3.1凸模徑向尺寸計算凸模徑向尺寸的計算運用平均尺寸法，公式如下：—型芯徑向尺寸（mm）；—型芯的制造公差（mm）；其他符號意義同上。凸模長度尺寸計算：凸模寬度尺寸計算：5.3.2凸模深度尺寸計算凸模深度尺寸運用平均尺寸法，公式如下：—凸模深度尺寸（mm）；—塑件孔深度尺寸（mm）；其他符號意義同上5.2.3中心距尺寸計算公式如下—模具中心距尺寸（mm）；—塑件心中距尺寸（mm）。所以ABS塑料舉薦注射壓力為70~90MPa，注射壓力為80MPa。圖5.2凸模5.4型腔成型尺寸計算一般型腔成型尺寸的計算方法有兩種：平均收縮率法和公差帶法。一般運用平均收縮率法，但是當塑件的尺寸精度要求較高或者塑件尺寸比較大時，這種方法導致的誤差可能會顯著增加，這時就接受公差帶法進行尺寸計算，平均收縮率法計算簡潔且無需驗算而公差帶法計算困難需經(jīng)過多次初算驗算，須要考慮因素較多。考慮到玩具四驅(qū)車底座模具結(jié)構(gòu)較簡潔、制造成本低、設(shè)計時間短故接受平均收縮率法計算成型尺寸。接受δZ,δC取固定值的平均收縮率法：Lm—型腔的徑向工作尺寸Lm=[Ls+Ls×Scp-（3/4）△]Ls—塑件的徑向圖樣尺寸Scp—收縮率的平均值，查表得ABS收縮率范圍是0.03~0.08△—塑件尺寸公差表5.1型腔成型尺寸公式δZ,δC取固定值的平均收縮率法型腔內(nèi)徑尺寸型芯外徑尺寸型腔深度尺寸型芯高度尺寸中心距尺寸查手冊得ABS塑料收縮率波動為0.3~0.8%。 圖5.3模架及各部件尺寸6脫模機構(gòu)設(shè)計6.1脫模機構(gòu)的作用和設(shè)計原則脫模機構(gòu)有叫推出機構(gòu)，是特地用來從模具中推出塑料和澆注系統(tǒng)凝料的機構(gòu)。脫模機構(gòu)一般分為簡潔脫模機構(gòu)、雙脫模機構(gòu)、二次模機構(gòu)和澆注系統(tǒng)自動切斷脫模機構(gòu)。脫模機構(gòu)的設(shè)計原則一般有以下五點：（1）脫模機構(gòu)要設(shè)置在注射模的動模那一側(cè)；（2）脫模力作用應(yīng)當靠近型芯，作用力面積盡可能大；（3）脫模機構(gòu)設(shè)計的應(yīng)盡量簡潔，要有合適的推出距離；（4）推出位置選擇在注塑件位置；（5）合模是要保證能正確復位。6.2脫模阻力的計算依據(jù)模具的設(shè)計原則，塑件壁厚和其內(nèi)孔直徑之比小于1/20，所以為薄壁殼體形塑件，塑件斷面為矩環(huán)形，故脫模力的計算公式如下：式中E—塑料的拉伸模量（MPa）（查表得ABS的拉伸模量為1.91～1.98）；T—塑件的平均壁厚（mm）；—塑料成型平均收縮率(%)(查表的ABS成型平均收縮率為0.4～0.7)；￠—脫模斜度（該模具脫模斜度選定為2°）；F—塑料和鋼材之間的磨擦系數(shù)（查表得ABS和鋼材的磨擦系數(shù)為0.20～0.25）；L—塑件包涵型芯的長度（mm）；—塑料的泊松比（查表得ABS的泊松比為0.38）；R—型芯大小端平均半徑（mm）；B—塑件在和開模方向垂直的平面上的投影面積(cm2)；K1—依據(jù)塑料和鋼材的磨擦系數(shù)和脫模斜度由表查得K1=1.0070。代入計算，得=3.64kN6.3詳細的脫模機構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計接受的是簡潔脫模機構(gòu)，簡潔脫模機構(gòu)又叫一次推出機構(gòu)，它只需一次頂出動作就可以講注塑件取出，是應(yīng)用最廣泛的脫模機構(gòu)。簡潔脫模機構(gòu)又分為推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、推塊推出機構(gòu)、聯(lián)合推出機構(gòu)。此次運用推桿推出機構(gòu)。7加熱、冷卻裝置設(shè)計7.1加熱裝置的設(shè)計ABS材料的成型流淌性好，且有制造的模具尺寸較小，無需進行加熱裝置的設(shè)計。7.2冷卻裝置的設(shè)計注射成型時，模具溫度會影響塑料的填充和塑料制品的質(zhì)量，同時也影響生產(chǎn)效率，所以在運用模具時須對模具進行冷卻，使模具溫度維持在確定的范圍內(nèi)。要設(shè)計好模具的冷卻裝置，應(yīng)當設(shè)計好冷卻通道。依據(jù)閱歷公式，冷卻通道的中線離表面的距離是冷卻通道直徑的1~2倍，冷卻通道的中心距為冷卻通道的3~5倍。通常是接受水冷法。7.2.1冷卻通道的設(shè)計冷卻通道的設(shè)計原則如下：①冷卻通道離凹模壁的距離適中；②冷卻通道的布置應(yīng)當和產(chǎn)品的厚度相適應(yīng)；③冷卻通道不能通過鑲塊之間的接縫處，防止漏水；④水管接頭部位一般設(shè)計在注塑機的背面，防止影響操作；⑤進出口的冷卻水溫度相差不能過