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外罩注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì)
前 言
塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)塑料模具設(shè)計(jì)，模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的重要工藝設(shè)備。模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本的特點(diǎn)。因而，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強(qiáng)，力學(xué)性能高，自潤(rùn)滑，耐磨及相對(duì)密度小等獨(dú)特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。
由于模具成型有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和低成本等其它加工方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械、電子、輕工業(yè)、航空，日用品等工業(yè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其現(xiàn)在電子產(chǎn)品種類(lèi)繁多且更新?lián)Q代速度之快，更加快了模具行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在模具成型技朮已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。但隨著科技的不斷發(fā)展，各種性能的塑料產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)，注塑工藝越來(lái)越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的產(chǎn)品。要高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地生產(chǎn)注塑產(chǎn)品，必須綜合考慮成型材料，注塑模具及注塑機(jī)的問(wèn)題。塑料模具設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 這樣對(duì)注塑模具全方位的要求越來(lái)越高。高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地開(kāi)發(fā)模具顯得尤為重要。
近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
以上所體現(xiàn)的各個(gè)方面，都與模具設(shè)計(jì)有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計(jì)合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就要靠設(shè)備和模具制造工人的熟練程度來(lái)達(dá)到，所以，提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)水平尤為重要。 本套模具在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和這幾年模具發(fā)展的新成果，采用了很多更合理的模具結(jié)構(gòu)。如今，我國(guó)模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來(lái)越多的新技術(shù)，新工藝，新材料誕生，并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中，這將促使我國(guó)模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國(guó)家相比還有一定差距，還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，開(kāi)展新技術(shù)，新材料研究開(kāi)發(fā)，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿(mǎn)的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
1塑件的工藝性分析
原始數(shù)據(jù)如圖：
1.1原材料分析
ABS屬于熱塑性塑料，是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，原料易得，價(jià)格低廉，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。ABS無(wú)毒、無(wú)味，為呈微黃色或白色不透明粒料，成型的塑件有較好的光澤，密度為1.02～1.05g/cm。
ABS是由三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性和著色性能。
1.1.1使用性能
ABS塑料是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的改性共聚物，也可以稱(chēng)為改性聚苯乙烯。ABS塑料的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都要高，尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。
ABS塑料的缺點(diǎn)是耐熱性不高，最高連續(xù)工作溫度為70℃左右。不透明，耐氣候性較差，在紫外線(xiàn)的作用下易變硬發(fā)脆。
1.1.2成型性能
使用ABS注射成型塑件時(shí)，由于熔體粘度高，所需要的注射成型壓力較高，因此塑件對(duì)型芯的包緊力較大，故塑件應(yīng)采用較大的脫模斜度；另外熔體粘度高，使ABS塑件易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。表現(xiàn)粘度對(duì)剪切速率的依賴(lài)性很強(qiáng)，因此在模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。在正常成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極??；要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60℃，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60～80℃；比熱容低，塑化效率高，故成型周期短。
1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度
1.2.1結(jié)構(gòu)分析
從塑件上分析，該塑件為盒形件，頂部有一矩形凸臺(tái)和一圓孔，側(cè)壁有兩個(gè)矩形孔。由此可見(jiàn)，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。
該零件壁厚均勻，精度不高，為中等復(fù)雜零件。
1.2.2尺寸精度分析
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化，塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
查表可知ABS材料的制件未注公差按MT5級(jí)查取公差（見(jiàn)《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》楊占堯，王高平主編，表4-10模塑件尺寸公差表）：
塑件外形尺寸：50mm,13.5mm,16mm,8mm,0.5mm,
塑件內(nèi)形尺寸：44mm,10.5mm,10mm,5mm,
已注公差的尺寸有100.2mm,130.2mm,5.40.2mm,Φ10mm。
以上分析可見(jiàn)，該零件的尺寸精度不高，沒(méi)有太多的的精度要求，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
1.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有質(zhì)量缺陷，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2 成型設(shè)備的選擇
2.1計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積為，
計(jì)算塑件的質(zhì)量：查資料得ABS的密度，
故零件的質(zhì)量：
2.2 注射機(jī)的初步選定
注射模具是安裝在注射機(jī)上的，模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，這將關(guān)系到制件的質(zhì)量、均勻性及成型周期。選擇注塑機(jī)時(shí)，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制品注射量一般不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%，由于采用中等批量生產(chǎn)，此模具采用一模兩件，所以塑件的總質(zhì)量為22.7g。取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為0.5m，得澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為5.68g。
考慮到塑件外形尺寸、注射所需壓力和現(xiàn)有設(shè)備，初步選用XS-Z-125型注塑機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
結(jié)構(gòu)形式 臥式
注射方式 螺桿式
最大注射量cm 125
螺桿直徑/mm 42
注射壓力/MPa 150
注射速率/g.s-1 120
塑化能力/g.s-1 16.8
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1 0～220
鎖模力/kN 1200
拉桿內(nèi)向距/mm 350385
模具最大厚度/mm 400
模具最小厚度/mm 230
最大開(kāi)模行程/mm 250
合模方式 雙曲肘
模具定位孔直徑/mm 125
噴嘴球半徑：/mm 15
噴嘴孔半徑：/mm 4
3 注塑機(jī)工藝參數(shù)的確定
注塑機(jī)類(lèi)型： 螺桿式
后段：150~170
料筒溫度（℃） 中段：165~180
前段：180~200
模具溫度(℃)： 50~80
噴嘴溫度(℃)： 170~180
注射壓力(MPa)： 50~80
注射時(shí)間：0~5
成型時(shí)間（s） 保壓時(shí)間：15~30
冷卻時(shí)間：15~30
成型周期（s）： 40~70
4 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具工作零件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
4.1 分型面選擇
分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開(kāi)模具取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開(kāi)設(shè)密切聯(lián)系。
實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：型腔完全在動(dòng)模一側(cè)；型腔完全在定模一側(cè)；型腔各有一部分分別在動(dòng)、定模中。分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型面的總體選擇原則是：
（1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。
（3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。
（4）分型面的選擇應(yīng)有利于提高排氣效果。
（5）分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯。
塑件脫模方便，不僅要求選取的分型面位置不會(huì)使塑件卡在型腔中無(wú)法取出，也要求塑件在動(dòng)、定模打開(kāi)時(shí)盡可能滯留在動(dòng)模一側(cè)，按這一要求，一般都是將主型芯裝在動(dòng)模一側(cè)，使塑件收縮包緊在主型芯上，這是型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析,塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，考慮到排氣順利和便于分型，采取塑件的大端面為分型面，如下圖2所示：
圖2 分型面的選擇
4.2型腔排列方式的確定
單件塑件的質(zhì)量為11.35g，取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 5.68g,本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，其型腔布局如圖3所示：
圖3 型腔布局
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.3.1主流道的設(shè)計(jì)
流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔融塑料進(jìn)入模具是最先經(jīng)過(guò)的部位。主流道的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主流道本身的設(shè)計(jì)及其主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)等工作。
主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。
根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，主流道設(shè)計(jì)如下：
噴嘴前端孔徑：
噴嘴前端球面半徑：
根據(jù)模具主流道和噴嘴的關(guān)系：
取主流道小端直徑r=13mm,
主流道球面半徑D=4.5mm,
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，斜度為1~3°，為便于使熔料順利流入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)成半徑為的圓弧渡。
4.3.2 主流道襯套的選取
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T(mén)8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過(guò)渡配合。
4.3.3分流道的設(shè)計(jì)
(1）分流道的布置形式
為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。
（2）分流道的長(zhǎng)度
由于分流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小一些。單邊分流道長(zhǎng)度取49mm。
（3）分流道截面形狀
采用圓形截面，其比表面積最小，且塑料熔體的熱量不易散失，流動(dòng)阻力也小。
（4）分流道的尺寸
為使熔體阻力小，可優(yōu)先選用圓形分流道，直徑D=4mm，。
4.3.4冷料井設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是儲(chǔ)存熔體前方的冷料， 防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。
取Φ8mm 的拉料桿，頭部裝一個(gè)近似梯形拉料的圓頭，動(dòng)定模打開(kāi)時(shí)，借頭部的錐形結(jié)構(gòu)，將主流道的凝料拉向動(dòng)模一側(cè),拉料桿安裝在頂出元件的固定板上，與頂出元件的運(yùn)動(dòng)時(shí)同步的，如下圖6所示：
圖6 冷料井
4.3.5澆口的設(shè)計(jì)
澆口時(shí)熔融塑料經(jīng)分流道注入型腔的進(jìn)料口，是流道和型腔制件的連接部分，也是注射模澆注系統(tǒng)的最后部分，其基本作用是：
（1）使分流道來(lái)的熔融塑料以最快的速度進(jìn)入并充滿(mǎn)型腔。
（2）型腔充滿(mǎn)后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔融塑料回流。
根據(jù)澆口的作用，澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，因?yàn)橹挥羞@樣才能滿(mǎn)足增大料流速度、快速冷卻封閉、便于與塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。
該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，綜合比較分析，因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單，易于脫模，表面外觀質(zhì)量較高。
澆口選擇截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）為2mm×1mm×0.5mm，試模時(shí)修正。
4.4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開(kāi)排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于外罩注塑模是中小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開(kāi)設(shè)排氣槽。
4.5 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、 整體嵌入式和組合式等。采用鑲拼結(jié)構(gòu)的凹模，對(duì)于改善模具加工工藝性有明顯好處。
本次設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，凹模鑲塊反嵌在型腔板上，均采用配合，如圖4所示：
圖4 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲拼式等。
本次設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)與凹模一樣采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，凸模鑲塊反嵌在型芯板上，采用配合。結(jié)構(gòu)同上圖。
4.5.3工作零件的尺寸計(jì)算
現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸D是最大尺寸，其公差按規(guī)定為負(fù)值“-Δ”； 凹模的名義尺寸D是最小尺寸，其公差按規(guī)定為正值“+”現(xiàn)由公式可得：
式中，“Δ”前的系數(shù)（此處為0.5）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.75之間，ABS的收縮率S為0.005。制品偏差大則取小值，偏差小則取大值。模具制造公差取=Δ/4。Δ值由塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)《公差數(shù)值表》可查：（這里塑料件取MT5級(jí)）。
固可由以上公式算出其尺寸：
（1）型腔內(nèi)形尺寸
mm
=mm
=
=mm
（2）型腔深度尺寸
=mm
mm
（3）型芯外形尺寸
設(shè)塑件內(nèi)型腔尺寸為d，公差為正值“+Δ”，制造公差為負(fù)值“-”，經(jīng)過(guò)與上面型腔徑向尺寸相似推理，可得:
大型芯：
=mm
圓型芯：
=mm
側(cè)型芯：
=mm
d=[d（1+s）+0.5Δ+0.5δz]0 －δ
=mm
（4）型芯高度尺寸
=mm
4.5.4型腔側(cè)壁壁厚、底厚的確定
在注射成型過(guò)程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料本身的許用應(yīng)力時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開(kāi)裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其是對(duì)大型塑件。
（1）凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算
凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān)，其厚度公式查《模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（主編魏春雷、朱三武等）表13-11凹模側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算公式得：整體式矩形凹模側(cè)壁按剛度計(jì)算:
h≥(c p a/E[δ])
其中：[δ]為允許變形量，mm，按塑料性質(zhì)選取，一般不超過(guò)塑料的溢邊值，取0.015；
P為型腔壓力，一般取20～40MPa，這里我們?nèi)?0MPa；
C為常數(shù)，由l/a而定。查表得取0.140；
a為凹模受型腔壓力高度(一般為塑件高度），13.5mm；
E為彈性模量，，鋼取2.1×10MPa。
計(jì)算得 h≥4.04mm。取10mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本模具側(cè)壁厚均取10mm,底厚取20mm。
4.6頂出機(jī)構(gòu)
考慮塑件的結(jié)構(gòu)和壁厚，為使脫模力平衡，制件平穩(wěn)推出，采用五個(gè)頂桿對(duì)稱(chēng)布置脫模，頂桿規(guī)格為，布局如圖5所示：
圖5 頂桿的布置
4.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件材料的成型條件，本模具需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，本模具采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的“二”形排布，水道貫穿模具，并貫穿型腔鑲塊，在型腔板與鑲塊過(guò)度部位添加密封圈，防止漏水。
4.7側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)常用來(lái)成型塑件上的外側(cè)凸起、凹槽和孔以及殼體的內(nèi)側(cè)局部凸起和不通孔，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)選擇常用的斜導(dǎo)柱和側(cè)向滑塊抽芯。
4.8.1抽拔力計(jì)算
只計(jì)算抽拔力大的一側(cè)（及全部為長(zhǎng)透氣的一側(cè)），查《模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（主編魏春雷、朱三武等）表13-15得：
Q=LHq（μcosα－sinα），
其中Q為通孔型芯抽拔力，N；
Α為脫模斜度，取2°；
μ為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，通常取0.15～0.2,取為0.2；
L為活動(dòng)型芯被塑料包緊的斷面周長(zhǎng)，為30mm；
H為活動(dòng)型芯成型部分高度，為3mm；
q為包緊型芯的壓力，一般取8～12MPa，取10MPa；
計(jì)算得Q=148.5N。
4.8.2確定抽拔距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度，側(cè)孔深為3mm，為安全起見(jiàn)，取抽拔距S抽=8mm
4.8.3確定斜導(dǎo)柱傾角
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般取 a=10°～25°，最大不超過(guò)30°。本模具取a=25°，大小適中，抽芯時(shí)的開(kāi)模力為抽芯力的30％～35％，斜導(dǎo)柱承受的彎曲力近于抽芯力的1.05倍。
4.8.4確定斜導(dǎo)柱尺寸
斜導(dǎo)柱優(yōu)先選用圓形截面，因?yàn)閳A形制造方便，裝配容易，應(yīng)用廣泛。
利用查表法確定斜導(dǎo)柱直徑，一、由求得的抽拔力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角，查《模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（主編魏春雷、朱三武等）表13-19得斜導(dǎo)柱的最大彎曲力。二、由查得的最大彎曲力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角以及滑塊端面至受力點(diǎn)的垂直距離查表13-20得到斜導(dǎo)柱直徑10mm。
根據(jù)斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算公式：
L=L+L+L
=(D-d)tanɑ/2+H/cosɑ+dtanɑ+s/sinɑ+（10～15）
其中：L為斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)，mm；
L為斜導(dǎo)柱固定段長(zhǎng)度，mm；
L為斜導(dǎo)柱工作段長(zhǎng)度，mm；
L為斜導(dǎo)柱導(dǎo)向段長(zhǎng)度，mm；
D為斜導(dǎo)柱臺(tái)階直徑，mm；
D為斜導(dǎo)柱工作段直徑，mm。
計(jì)算得斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度為62mm。
4.8.5滑塊和導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
①滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì):側(cè)型芯與滑塊的連接方式有兩種：組合式和整體式。本次設(shè)計(jì)滑塊和側(cè)型芯為組合結(jié)構(gòu)，側(cè)型芯利用銷(xiāo)釘固定鑲嵌在滑塊頭中。如圖所示：
圖7 側(cè)型芯與滑塊連接方式
②滑塊的導(dǎo)滑方式：滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動(dòng)要平穩(wěn)，不應(yīng)發(fā)生卡滯、跳動(dòng)現(xiàn)象。常用的滑塊與導(dǎo)滑槽的配合有T形槽導(dǎo)滑整體式、整體蓋板式、局部蓋板式，整體燕尾式導(dǎo)滑等形式。
綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用局部蓋板式T形槽導(dǎo)滑，導(dǎo)滑部分淬硬后便于磨削加工，精度容易保證，而且裝配方便。導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8。
如圖8所示：
圖8 滑塊導(dǎo)滑方式
③滑塊的定位方式：滑塊限位裝置要靈活可靠，保證開(kāi)模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動(dòng)。限位方式有擋塊限位，彈簧銷(xiāo)限位，彈簧滾珠限位。本模具采用擋塊限位，其形式如圖9：
圖9 滑塊的定位方式
4.8.6鎖緊塊設(shè)計(jì)
鎖緊塊的作用是保證在注射過(guò)程中滑塊能閉合緊密，避免側(cè)向分型面產(chǎn)生毛邊，保證塑件尺寸精度，免除斜導(dǎo)柱承受型腔的側(cè)向推擠壓力。
鎖緊塊可以根據(jù)型腔對(duì)滑塊產(chǎn)生推擠壓力大大小而采用不同的結(jié)構(gòu)形式。因本次設(shè)計(jì)是小型模具，型腔對(duì)滑塊側(cè)向推擠壓力較小，所以采用螺釘將鎖緊塊從側(cè)向固定在定模扳上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖10所示：
圖10 鎖緊塊形式
5 模具閉模高度的確定
選定2330標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)模架上數(shù)據(jù)：定模座板：H1=30，型腔板：H2=40，型芯板：H3=25，支撐板：H4=35，動(dòng)模座板H5=25m，根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)尺寸確定墊塊：H6=70，因而模具的閉合高度：
H= H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6
=30+40+25+35+25+70=225mm。
6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
6.1 注射量的校核
，該注射機(jī)能滿(mǎn)足注射量的要求，可以使用。
6.2 鎖模力的校核
①塑件在分型面上的投影面積，則：
②澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A數(shù)值，可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定。A是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些。這里取A=0.5。
③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積，則：
④模具型腔內(nèi)的脹型力，則：
==6250×35=218.7（KN）
式中，p是模具型腔內(nèi)塑料熔體的平均計(jì)算壓力值，通常取注射壓力的20％～40％，大致范圍為25～40MPa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值。ABS屬中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故取35MPa。
查表1-2可得該注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力F=400kN,鎖模力安全系數(shù)為k=1.1～1.2，這里取k=1.2，則：
k F=1.2 F=1.2×218.7KN=262.5KN
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