0089-風扇安裝板的注射模具設計

0089-風扇安裝板的注射模具設計,風扇,安裝,注射,模具設計 該方案是風扇安裝板的注射模具設計，主要介紹它的塑件分析：本塑件為風扇安裝板.主要形狀大體上類似弧 形的殼類零件,根據(jù)塑件的分析，所選的材料為ABS。塑件成型性較好，它的流動性好，收縮率小，加上塑件 的表面質(zhì)量、尺寸問題，故適合采用扇形澆口；由于模具的結構簡單，考慮注射機的各項規(guī)格及工作性能、制 品的精度要求、模具制造費用、生產(chǎn)效率等，采用一模四腔模具。 它的澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計： 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開 能 塑件及澆注 系統(tǒng) 料，當成型 接觸 ，這 的接觸表面 為模具的分型面。 根據(jù)塑件的形狀和尺寸，采用單分型面 可 要求。所以采用 分型面。 本模具采用 分型面 以 和 合設計 本 ： 1. 分型面 塑件 形 大 ； 2. 于塑件 ?￠模； 3. ￡?塑件的精度要求； 4. 塑件的 ￥要求； 5. 于模具加工制造； 6. ?§塑件 合模分型面上的currency1'面“，可??模?fifl模溢料 –； 7. ?于排?； 8. ￡??·機構 ??·。 澆注系統(tǒng)設計是 合????塑件性能、結構、尺寸、” 質(zhì)量等'?…大，‰ ?于塑件所用的塑料的? 用率、成型生產(chǎn)效率等? ，`′這是一個?要?ˉ。澆注系統(tǒng)設計主要?˙主流¨，分流¨，澆口和 料? 四部分。 第 1 頁 共 32 頁 XXXX 大學 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 學生姓名： 學 號： 學 院： 專 業(yè)： 題 目： 風扇安裝板的注射模具設計 指導教師： 職稱: 職稱: 20**年 12 月 5 日 第 2 頁 共 32 頁 目錄 前言 .1 摘要 .2 ABSTRACT3 第一章 設計任務書 4 第二章 塑件分析 .5 第一節(jié) 塑料件的工藝性 .6 第二節(jié) 結構分析 .7 第三章 材料的成型特性與工藝參數(shù) 7 第四章 注射機的選擇 9 第五章、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計 10 第一節(jié)、塑料制件在模具中的位置 .10 第二節(jié) 澆注系統(tǒng)的設計 .11 第三節(jié) 排溢系統(tǒng)的設計 13 第六章 成型零部件的設計與計算 13 第一節(jié) 成型零件的結構設計 .14 第二節(jié) 成型零件工作尺寸的計算 .14 第七章 模架的選取 .18 第八章 脫模機構的設計 .19 第一節(jié) 脫模力的計算 19 第二節(jié) 推出機構的設計 .19 第九章 合模導向機構設計 .22 第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計與計算 .23 第十一章 注射機參數(shù)的校核 25 第十二章 設計小結 .28 致 謝 .29 第十三章 參考資料 29 第 3 頁 共 32 頁 前言 畢業(yè)設計是在修完所有課程之后，我們走向社會之前一次綜合性設計。本 次設計的課題是風扇安裝板的注射模設計,是對以前所學課程的一個總結。 在此次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。 著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關 參數(shù)的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確 定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產(chǎn)制 造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面 的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具 工作零件的結構設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。 通過本次畢業(yè)設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資 料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我以后從事模具職業(yè)打下了 良好的基礎。 本次畢業(yè)設計得到了廣大老師和同學的幫助，特別是楊華老師的悉心指導， 在此一一表示感謝！由于實踐經(jīng)驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設計過程 中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學批評指正。 第 4 頁 共 32 頁 摘要 介紹了風扇安裝板的結構特點,詳細闡述了,重點分析了風扇安裝板凸模、凹模及它 們的技術難點。 關鍵詞：風扇安裝板、注射模、凸模、凹模 第 5 頁 共 32 頁 ABSTRACT Introduced fan to install the knothole structure characteristics, elaborate in detail, the point analyzed fan to install a convex mold,cave mold of plank, structure and their technique crux. Key words: The fan installs plank injection mould punch cavity plate 第 6 頁 共 32 頁 第一章 設計任務書 此塑件為風扇安裝板，采用 ABS 材料，中批量生產(chǎn)，塑件的外表面 要求美觀。 本次畢業(yè)設計的工作量較大，主要包括塑料制件的造型、模具結構的 設計、模具結構總裝圖的繪制等，所以歷時較長，要求完成以下任務： 1． 根據(jù)風扇安裝板的使用性能設計其外殼及尺寸； 2． 設計風扇安裝板的注射模，完成模具裝配圖一張，零件圖一張， 型芯、型腔的零件圖各一張，非標準零件圖 n 張。 3． 翻譯一篇與機械相關的英文資料； 4． 編寫設計說明書。 第 7 頁 共 32 頁 第二章 塑件分析 本塑件為風扇安裝板.主要形狀大體上類似弧形的殼類零件,.零件形狀如 產(chǎn)品圖所示,具體尺寸請看產(chǎn)品圖紙。其三維圖如下圖所示： 第 8 頁 共 32 頁 第一節(jié) 塑料件的工藝性 1)尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動，而本塑件的配合精 度不高，所以塑件公差數(shù)值根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》中表 2-17 確 定。精度等級根據(jù)表 2-18 選擇，由于所用材料為 ABS 所以確定其采用一般 精度，為 4 級精度，無公差值者，按 8 級精度取值。 2）脫模斜度 由于塑件在冷卻收縮時，會使它包緊在模具型芯或者型腔中的凸起部 分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時 拉住塑件，而又因為本塑件是一個殼類零件，如不設適當?shù)男倍葘⒈容^難 脫模。因此根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》中表 2-19 中查得：型腔的 脫模斜度選 40ˊ～1°20ˊ；型芯選 35ˊ～1°。所以選取 1o。 3）表面粗糙度 第 9 頁 共 32 頁 由于塑件的外觀要求不高，所以表面粗糙度也不用很高的要求,一般模具 的表面粗糙度要比塑件的要求高 1～2 級.所以塑件的表面粗糙度在 0.8～0.2 之間。選取 0.8。aR 4）形狀 塑件在滿足功能的要求下，其內(nèi)外表面應盡可能保證有利于成型和降低成 本以及簡化模具的復雜度。由于此塑件有一表面在使用過程中看不到，分析塑 件的結構，可以把澆口設在外表面上。 5）壁厚 塑件的壁厚對塑件的質(zhì)量有很大的影響，壁厚過小成型時流動阻力大，大 型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應滿足一下幾方面要求：具有足 夠的強度和剛度；脫模時能夠受推出機構的推出力而不變形；能夠受裝配時的 緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知， 所以本塑件壁厚選 1.5～2.5 mm。 第二節(jié) 結構分析 根據(jù)塑件的分析，所選的材料為 ABS。塑件成型性較好，它的流動性好， 收縮率小，加上塑件的表面質(zhì)量、尺寸問題，故適合采用扇形澆口； 由于模具的結構簡單，考慮注射機的各項規(guī)格及工作性能、制品的精度要 求、模具制造費用、生產(chǎn)效率等，采用一模四腔模具。 第三章 材料的成型特性與工藝參數(shù) 本塑件材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯，俗稱為 ABS。英文名稱為 Acrylonitrile-butadiene-styrene。 1）基本特性 ABS 無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為 1.02～1.05g/cm 3，ABS（抗沖）收縮率為 0.4～0.7%，ABS（耐熱）收縮率為 0.4～0.7%。ABS 具有及好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速降解。有良好 第 10 頁 共 32 頁 的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性 能。水、無機鹽、堿、酸類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶 解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。 ABS 塑料表面受冰酸醋、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS 有一 定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是 賴熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70°C 左右，熱變形溫度約為 93°C 左右。耐氣 候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 2）主要用途 ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機殼、儀表 殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用 ABS 夾層板制小轎 車車身。ABS 還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、 玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 3）成型特點 ABS 在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大； ABS 易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應盡量 減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率 影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～60°C，要求塑件光澤 和耐熱時，應控制在 60～80°C。 4）ABS 注射參數(shù) 注射類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min 噴嘴類型：形式 直通式；溫度 180～190°C 料筒溫度：前段 200～210°C；中段 210～230°C；后段 180～200°C 模具溫度：50～70°C 第 11 頁 共 32 頁 注射壓力：70～90 MPa 保壓力 ：50～70 MPa 注射時間：3～5 S 保壓時間：15～30 S 冷卻時間：15～30 S 成型時間：40～70 S 第四章 注射機的選擇 為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設備的能力,應根據(jù)注射模一次成型的塑料體 積和質(zhì)量來初步確定注射機的類型。根據(jù)理論和在實際生產(chǎn)中的經(jīng)驗得出塑件 和澆注道之間材料的總和應該在注射機理論注射量的 50%～80%之間。由此得 （初步估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 2g）： ??? ??gM5.12%80minax?????9.1%805.minaxV 由此查表可初選注射機型號為 XS-Z-30 的注射機，其主要技術參數(shù)如下： 表 1 結構形式 臥 鎖模力/KN 250 理論注射量/cm 3 30 最大成型面積/cm 2 90 螺桿直徑/㎜ 28 最大模具厚度/㎜ 180 注射壓力/mPa 119 最小模具厚度/㎜ 60 型腔數(shù)量的確定 因型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關，因此有 任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機的最大注射量來確定型 腔數(shù)量 ；n 第 12 頁 共 32 頁 n ≤(K - )/pm1 式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8；K ——注射機允許的最大注射量（g 或 cm3） ；pm ——成型周期（s） ； t ——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（ 或 ） ；1 g3cm ——單個塑件的質(zhì)量或體積( 或 )。m3 由此可求出： n≤(0.8*30-2)/5=6 故取 n=4 滿足設計要求。 第五章、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計 第一節(jié)、塑料制件在模具中的位置 一、型腔數(shù)量及排列方法 有以上計算得出，型腔數(shù)為 4，即一模 4 件。 二、分型面的設計 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的 接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉， 這樣的接觸表面稱為模具的分型面。 根據(jù)塑件的形狀和尺寸，采用單分型面即可滿足要求。所以采用平直分型 面。 第 13 頁 共 32 頁 本模具采用平直分型面有以下優(yōu)點和符合設計基本原則： 1. 分型面在塑件外形最大輪廓處； 2. 便于塑件順利脫模； 3. 保證塑件的精度要求； 4. 滿足塑件的外觀要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象； 7. 有利于排氣； 8. 保證抽心機構順利抽心。 分型面如下 第二節(jié) 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響 很大，而且對于塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關，因此這是一 個重要環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)設計主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。 第 14 頁 共 32 頁 2.1 主流道的設計 主流道(俗稱澆口套)是塑料熔體的流動通道，在臥式注射機上主流道垂直 于分型面，為使凝料能順利拔出，設計成圓錐形，錐角取 3°，選用材料為 T10A，熱處理要求淬火 53～57HRC。其主要尺寸可由以下計算獲得： 主流道小端直徑 ；mRd5.)15.4()~.0( ?????? 主流道球面半徑 ；231S 球面配合高度 ｈ＝3～5㎜，?。瑁?㎜； 主流道錐角 α＝2°～6°，取 α＝3°； 主流道長度 Ｌ＝54㎜；（根據(jù)本塑件實際情況確定） 2.2 分流道的設計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道,它是澆注 系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前通過截面積的變化及流向變換來獲 得平穩(wěn)流態(tài)的過濾段.因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保 持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔,并且流動過程中壓 力損失及熱量損失盡可能小,能將塑料熔體均衡分配到各個型腔。 分流道的形狀及尺寸根據(jù)分析，采用圓形截面的分流道 2.3 澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔的通道，根據(jù)《塑料成型工藝與模具設計》書中 表 5-5 查得，材料 ABS 適應于任何澆口。 根據(jù)對塑件的分析，由于其外表面要求不是很高,再結合各種澆口的特點， 選擇用扇形澆口。 第 15 頁 共 32 頁 澆口位置的選擇 澆口位置的選擇在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根 據(jù)下述幾項原則來參考： （1） 盡量縮短流動距離 （2） 澆口應開設在塑件壁最厚處 （3） 必須盡量減少或避免熔接痕 （4） 應有利于型腔中氣體的排除 （5） 考慮分子定向的影響 （6） 避免產(chǎn)生噴射和蠕動 （7） 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口 （8） 澆口位置的選擇應注意塑件外觀質(zhì)量 第三節(jié) 排溢系統(tǒng)的設計 當塑料溶體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受 熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因沒有將產(chǎn)生的氣體排 除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成 型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦， 同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題， 注射模成型時排氣通常用如下四種方式進行： （1） 利用配合間隙排氣 （2） 在分型面上開設排氣槽排氣 （3） 利用排氣塞排氣 （4） 強制性排氣 考慮到本塑件的頂針數(shù)目比較多，因此可以利用此配合間隙排氣，不專門 設計排溢系統(tǒng)，如在調(diào)試中認為必須開設排溢系統(tǒng)，到時也可以開設。 第六章 成型零部件的設計與計算 第 16 頁 共 32 頁 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設計，包括凹模、鑲塊、 凸模和成型桿等。 第一節(jié) 成型零件的結構設計 1.1 凹模（型腔）的結構設計 型腔是成型零件外表面的主要零件，按其結構，分為整體式和組合式，此 塑件的凹模采用組合式，利用組合式可以使凹模加工起來更加方便，使其精度 高,因此利用螺釘固定起來,在使用中就不易發(fā)生變形，可以滿足手機外殼外觀 美觀，無缺陷等技術要求。 第二節(jié) 成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，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，型芯之間的位置尺寸等。 由于考慮到影響因素較多，所以我們一般按照平均收縮率、平均磨損量和 模具平均制造公差為基準的計算方法。即： %102minax_???S 式中 ——塑料的平均收縮率（其他的同上） 。 _S 由材料的性質(zhì)可知：ABS 的收縮率為 0.4~0.7。故 05.127.04_????S 在以下的計算中塑料的收縮率即為平均收縮率，并規(guī)定：塑件外形最大尺 寸為基本尺寸，偏差為負值，與之相對應的模具型腔最小尺寸為基本尺寸，偏 差為正值。塑件內(nèi)形最小值為基本偏差為正值，與之相對應的模具型芯最大尺 寸為基本尺寸，偏差為負值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。 2.1 型腔和型芯工作尺寸的計算 第 17 頁 共 32 頁 1、型腔徑向尺寸（需要修改的地方） 由平均收縮率法公式： zxLsM?????])1[( _ 式中 ——凹模徑向尺寸（mm）L ——塑件徑向公稱尺寸（mm）s ——塑料的平均收縮率（%） _ ——塑件公差值（mm）? x——修正系數(shù)（0.5~0.75）在此取 0.75 其余的同上。 型腔部分的尺寸如下： （1） 28尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.24 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? .1.284? 0.12796? （2）18尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.20 利用公式 0 0[().75]z zMSLL? ?? ???? .11.580.2? 0.794? （3）14尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.18 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? .1.540.8? 0.139? （4）35尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.26 第 18 頁 共 32 頁 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? .1.0326? 0.13698? （5）R2尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.12 利用公式 0 0[().75]z zMSLL? ?? ???? .11.520.? 0.9? （6）13.5尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.18 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? .1.038? 0.134? （7）8尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.24。 利用公式 0 0[().75]z zMSLL? ?? ???? .11.08424? 0.83? （8）6.00尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.14 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? .1.064? 0.1593? 其它的見型腔圖的標注 2、型芯徑向尺寸 由平均收縮率法公式： 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? 第 19 頁 共 32 頁 （1） 18.5尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.20 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? 0.1.58.2? 0.174? （2） 5.4尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.14 利用公式 0 0[().75]z zMSLL? ?? ???? 0.11.5.4? 0.3? （3） 4.3 尺寸的計算：查教材 P68 表 3.9 該尺寸的公差為 Δ=0.14 利用公式 0 0[(1).75]z zMSLL? ?? ???? 0.1.54.34? 0.1? （4） 2.5尺寸的計算：查教材P68表3.9該尺寸的公差為Δ=0.12 利用公式 0 0[().75]z zMSLL? ?? ???? 0.11.52.2? 0.6? 其它的見型芯圖的標注 2.4 模具型腔側壁和底板厚度的計算 （1） 、型腔側壁厚度 d 確定 側壁厚度由于型腔是采用組合式，并且是矩形型腔。 由《參 1》表 5-17 查得：h=43mm （2） 、厚度的計算 整體式矩形型腔的底板，如果后部沒有支承板，直接支承在模腳上，中間 第 20 頁 共 32 頁 是懸空的，底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板，由于溶體的壓力， 板中心將產(chǎn)生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為： 3 4]['?Epbch? 式中 ——由型腔邊長比 決定的系數(shù)，查《塑料成型工藝與模具設計》'cl/ 表 5-15。 ——型腔內(nèi)溶體的壓力（ ） ；pMPa ——型腔邊長（ ） ；bm ——鋼的彈性模量，取 ；E5106.2? ——允許變形量 ；][?)( 查表得 =0.0267（由于 l/b=1.8125）p=80MPa，b=80mm。 =0.05'c ][? 所以 20.4mm???354340.16.2870]['?Epbch 由于考慮到這是近似計算，所以選取 h=32mm。 第七章 模架的選取 模架的選取應綜合考慮型腔的大小與布置、凸凹模結構形式、推出機構、 合模導向機構等方面。盡量選取標準模架，根據(jù)成型零件的計算和，還有注射 機的參數(shù)，模架大小為 選擇如下模架：24618? 第 21 頁 共 32 頁 第八章 脫模機構的設計 塑件在從模具上取下以前,還有一個從模具的成型零件上脫出的過程,使塑 件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。它包括以下幾個部分，脫模力的計 算、推出機構、復位機構等的機構形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機構所 需的強度、剛度或穩(wěn)性校核。在設計此機構時，應遵守以下幾個原則： ① 推出機構應盡量設置在動模一側 ② 保證塑件不因推出而變形損壞 ③ 機構簡單動作可靠 ④ 良好的塑件外殼 ⑤ 合模時的正確定位 第一節(jié) 脫模力的計算 注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊 力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論， 塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，所以選擇此時作為臨界條件。 第二節(jié) 推出機構的設計 第 22 頁 共 32 頁 推出機構一般包括推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、活動鑲 塊及凹模推出機構、多元綜合推出機構等?？紤]到本塑件的形狀較大，而且深 度的拉開幅度很大，而推管推出機構通常使用于有孔的圓形套類塑件，推件板 推出機構易使塑件產(chǎn)生變形且易產(chǎn)生毛刺。 一、推出機構的選擇：選擇推桿推出機構 推桿推出是一種最簡單常用的推出形式。推出元件制造簡便，更換容易，滑 動阻力小，推出效果好。 推桿設計要點如下： 1、 推桿應設在塑件能承受較大力的部位，盡量使推出的塑件受力均勻，但 不宜與型芯或鑲件距離過近，以免影響凸凹模的強度 2、 推桿直徑年宜過細，要有足夠的強度承受推力，一般取直徑 2.5- 12mm，對直徑在 3mm 以下的推桿宜用階梯式，即推桿下部加粗。 3、 推桿裝配后不應有軸向顫動，其端面應高出型腔或鑲件平面 0.05- 0.1mm 4、 塑件澆口處盡量不設推桿,以防該處內(nèi)應力大而碎裂 5、 推桿的布置應避開冷卻水道和側抽芯,以免推桿與抽芯機構發(fā)生干擾.如 果無法避開側抽芯,則應設置先復位機構. 根據(jù)塑件的分析和推桿的設計要點,選擇圓形推桿推出機構. （１）圓形推桿直徑的確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，可得推桿直徑公式為： d=K(L2F/nE) 式中 d－推桿的最小直徑 mm； k－安全系數(shù)，取 k=1.5； 第 23 頁 共 32 頁 L－推桿的長度，mm；（L＝128 mm） F－脫模力，N ； n－推桿數(shù)目；（ n＝12 ） E－鋼材的彈性模量，Mpa； K=1.5 E=2.06*100000Mpa F=1.92*10000 L=128 將已知代入式中可得 d=1.5*(1282*192*10000/12/206000) =1.5*2=3mm 其尺寸形狀如下: 技術要求: 1、材料 T8A 碳素工具鋼 2、熱處理要求 HRC≧50 3、工作配合部分表面粗糙度 Ra≤0.8μm （2） 、推桿應力的校核 由《塑料模具設計手冊》公式 5-58 得 g=4Q/(n3.14d2)≤gs g—推桿應力(N/cm2) gs—推桿鋼材的屈服極限強度 N/cm 第 24 頁 共 32 頁 Q—脫模力（一般中碳鋼 gs=32000N/cm2 合金結構鋼 gs=42000N/cm2） Q=19200 n=12 d=3 ∴g=4*19200/(12*3.14*0.5*0.5)=8152.866≤gs ∴推桿應力強度足夠。 二、推出機構的導向與復位 為了保證推出機構在工作過程中靈活、平穩(wěn)，每次合模后推出機構能回到原 來的位置，需要設計推出機構的導向與復位裝置。 一） 、導向零件 推出機構的導向零件，通常由推出導柱與推板導套所組成，其導向裝置 見裝配圖。 二） 、復位零件 用復位桿復位，采用圓形截面，設置四根復位位桿，位置設在推桿固定板 的四周，以便推出機構合模時復位平穩(wěn)，復位桿端面與所在的動模平齊。 其尺寸和形狀如下：（需要插入圖） 圖（11）復位桿的尺寸圖 第九章 合模導向機構設計 導向機構是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導向的零件。合模 導向機構主要有導柱導向和錐面定位，本設計采用導柱導向定位。 導向機構除了有定位和導向作用外，還要承受一定的側向壓力。塑料熔體 在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱 承受了一定 的側向壓力，從保證模具的正常工作。 導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。 一、 導柱 第 25 頁 共 32 頁 導柱的結構形式可采用帶頭導柱和有肩導柱，導柱導面部分長度比凸模端 面高出 8～12㎜，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱材料采 用 T10A，HRC50～55，導柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0.8μm，導向部分 Ra 為 0.8～0.4μm，本設計采用四根導柱，固定端與模板間采用 H7/m6 過渡配合， 導向部分采用 H7/f7 間隙配合。 形狀和尺寸如下： 圖（13）導柱尺寸圖 二、導套 導套常采用帶頭導套的形式，采用 H7/m6 配合鑲入模板。具體結構尺寸見裝 配圖。 第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計與計算 ⑴ 無論什么塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此 模具溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹 曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學性能以及表面質(zhì)量較高。為了使模溫控制在 一理想的范圍內(nèi)，現(xiàn)設計一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于本次設計的塑料 ABS 黏度 第 26 頁 共 32 頁 和流動性一般，模溫為 50～80℃，故無須設計加熱系統(tǒng)，只需設計冷卻系統(tǒng) 以確保合理的模溫。常用的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻，本設計設 計采用的是水冷卻，經(jīng)濟實惠。 ⑵ 冷卻的計算 在單位時間內(nèi)所需排除的總熱量可近似由下面公式計算： Q = nmΔh/60 其中 n 為每小時注射次數(shù)，m 為每次注入模具的塑料質(zhì)量（kg）,Δh 為塑 料成型時放出的熱熔量（J/kg） 由于 ABS 成型周期為 50～220S，本次設計的塑料注射量較大，故取 T=150（S） n=3600/150=24 (次)； m=7(g)=0.007(kg); 查《塑料模具設計》表 3-19 得: Δh=326.26～396.48kJ/kg, 取 Δh′=360kJ/kg, 所以 Δh=360×0.007=2.52（kJ）=2520(J) Q = 24×0.007×2520/60 =7.6（J/min） 為了滿足注射模冷卻需要，在單位時間內(nèi)所需冷卻水量可按下式計算： V = Q/ρC ρ （t 1-t2） = nmΔh/60ρC ρ （t 1-t2） （3） 冷卻系統(tǒng)的設計原則與常見冷卻系統(tǒng)的結構 a) 冷卻系統(tǒng)的設計原則 i. 冷卻水道應盡量多 ii. 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 iii. 澆口出加強冷卻 iv. 冷卻水道、入口溫差應盡量小 v. 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 此外，冷卻水道的設計還必須盡量避免接近塑件的溶接部位以免產(chǎn)生溶接痕， 第 27 頁 共 32 頁 降低塑件強度； （4）冷卻系統(tǒng)機構的確定 塑件的形狀是變化萬千的，因此對于不同的塑件，冷卻水道的位置形狀也 不一樣。本塑件的冷卻水道見裝配圖。 第十一章 注射機參數(shù)的校核 一、注射量的校核 由《參 1》公式（4-4） nm1+m2≤80%m m1=7 ,m2=3 ,m=120 n=2 ∴2*7+3≤0.8*120 即：17≤100 ∴注射量滿足要求。 二、注射壓力的校核 初選注射機 XS-Z-30 的注射壓力為 119Mpa,塑料 ABS 的注射范圍為 70～90，故 所選的注射機的注射壓力滿足要求。三、模具與注射機安裝模具部分相關 不同型號的注射機其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同，設計模具時應對 相關尺寸加以校核，以保護模具能順利安裝。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、 定位圈尺寸、模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等。 1、噴嘴尺寸 XS-ZY-125 型注射機的噴嘴球面半徑為 12mm，而本次設計的模具主流道始 端凹下的球面半徑為 13mm，與之相適應，故滿足要求。 2、模具厚度 模具厚度 H 必須滿足： 第 28 頁 共 32 頁 Hmin﹤H﹤Hmax 式中:Hmin－注射機允許的最小模具厚度；即動、定模板之間的最小開 距； Hmax—注射機允許的最大模具厚度; XS-Z-30 型注射機模具最小厚度為 60mm，最大模具厚度為 180mm，本次設 計的模具厚度為 H=25+32+32+32+27=148mm，滿足 60mm﹤148mm﹤180mm，故模 具厚度滿足要求。 3、模具外形尺寸 本設計的模具外形尺寸為 2465mm*246mm，XS-Z-30 型注射機模板尺寸為 250mm*280mm，拉桿間距為 235mm，在其范圍內(nèi)，故滿足要求。 四、行程的校核 開模行程 S（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。它的大小 直接影響模具所成型的塑件高度。 注射機 XS-Z-30 的最大開模行程 Smax 與模具無關，它的開模距離由連桿機構 的沖程或其它機構的沖程所決定的，不受模具厚度的影響，由于此模具是分型 面注射模。 由〈參 1〉公式（4-9）得 Smax≥S=H1+H2+a+5~10 S—開模行程 H1—推出距離（mm） H2—包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm） a—取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm） H1=29 mm H2=32.5+29=61.5mm a=32.5mm ∴S=29+61.5+32.5+10=133mm 第 29 頁 共 32 頁 Smax=160mm 故：Smax≥S 滿足要求 五、頂出裝置的校核 XS-Z-30 型號的注射機的頂出裝置為兩側頂桿機械頂出，此模具的頂出機構也 采用兩側頂桿機械頂出，故相適應。 經(jīng)校核，注射機 XS-Z-30 滿足要求。 第 30 頁 共 32 頁 第十二章 設計小結 經(jīng)過一個月的時間，我終于完成了畢業(yè)設計。在這短短的一個月內(nèi)，我 學到了很多東西，可說是受益非淺。通過畢業(yè)設計使我真正做到了理論密切聯(lián) 系實際，基本上達到了畢業(yè)設計的目的。在葉東老師耐心、認真的指導下，我 順利地完成了這次畢業(yè)設計。 在此次設計中，主要用到所學的注射模設計， 以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型 的分析、注射機的選擇及相關參數(shù)的校核、模具的結構設計、注射模具設計的 有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工 作圖的繪制、全面審核投產(chǎn)制造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點， 主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道 布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，側面分型及抽芯機構的設 計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次畢業(yè)設 計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在 實際工作中遇到的實際問題，這為我以后從事模具方面的職業(yè)打下了良好的基 礎。 由于我經(jīng)驗和知識水平有限，時間倉促，本次設計難免有錯誤和欠妥之處， 懇請老師們批評指正。最后我誠摯的感謝老師們對我的教導。 第 31 頁 共 32 頁 致 謝 在畢業(yè)設計過程中，我得到了老師們的指導和幫助；在研究過程中，同學 們給了我很多獨特的見解和幫助。使我有了很大的進步，在此表示誠摯的、衷 心的感謝。 第十三章 參考資料 1.模具設計：UG 中文版實例詳解/何滿才編著.—北京：人民郵電出版社， 2002.5 2.塑料成型工藝與模具設計／屈華昌主編.—北京：機械工業(yè)出版社，1996.4 3.模具設計與制造簡明手冊／馮炳堯 韓泰榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生審. —上海： 上?？茖W技術出版社，1998.7 4.塑料模具設計師指南／主編. —唐志玉北京：國防工業(yè)出版社，1999.6 5.塑料模設計手冊／《塑料模設計手冊》編寫組編著.第二版.—北京：機械工 業(yè)出版社，1996 6.機械制圖／李澄等主編. —北京：高等教育出版社，1997 7.實用注塑模具設計／陸寧編著. —北京：中國輕工業(yè)出版社，1997.5（塑料 模具設計與制造叢書） 8.簡明機械設計手冊/唐金松主編. —上?？茖W技術出版社，1992.6 9.注塑模具典型結構 100 例/將繼宏 王效岳編繪. —中國輕工業(yè)出版社， 2000.6 10．模具制造工藝/黃毅宏 李明輝主編. —機械工業(yè)出版社，1999.5 14.模具技術問答/彭建聲 秦曉剛編著. —北京：機械工業(yè)出版社，2001.5 第 32 頁 共 32 頁