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兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化
摘要：本文介紹了兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化尺寸大小。電子收款機(jī)（ECR）的塑料制品被用于這項(xiàng)研究中，其中有三個(gè)電子元器件鑄塑料制品包括登記套管頂部，底部套管和紙架。本文的主要目的是找出澆口，主流道和分流道的最佳尺寸和最佳布局，找出導(dǎo)致澆口，主流道和分流道尺寸不合適的原因。這項(xiàng)研究中使用了三種類(lèi)型的軟件，如CAD工具軟件UG被用來(lái)設(shè)計(jì)3D建模，犀牛軟件作為標(biāo)桿處理工具被用來(lái)設(shè)計(jì)澆口、分流道、主流道和Moldex軟件作為仿真工具被用來(lái)分析塑性流動(dòng)。因此，修正了型腔進(jìn)給系統(tǒng)的位置和尺寸大小，以消除短桿，過(guò)充和兩板系列注塑模具焊縫問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)建模；仿真流動(dòng)；優(yōu)化
1．簡(jiǎn)介
通常的注塑過(guò)程包括三個(gè)階段：注射,合模和冷卻階段。本文介紹了隨著計(jì)算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用在設(shè)計(jì)工程，仿真軟件在模具制造行業(yè)的重大影響,而大量的商用軟件市場(chǎng)也增加了[1]。ECR塑料產(chǎn)品采用相同的材質(zhì)和色彩,然而各部分尺寸大小不同。每個(gè)部分都有它自己的模具，但這個(gè)研究,所有的部分都用了這種系列的模具。設(shè)計(jì)模具的困難階段是決定這種系列注射模具的澆口、分流道、主流道的布局、位置、大小與水孔的位置[2],[6],[7]。為了探討了流動(dòng)行為，Moldex軟件仿真軟件用于分析塑性流動(dòng)。
2．方法
本研究首先從設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維造型的ECR使用UG軟件，然后在文件被轉(zhuǎn)移到犀牛軟件后處理。在犀牛軟件的進(jìn)給系統(tǒng)如澆口，分流道，主流道，水口和模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，Moldex軟件從犀牛軟件中使用進(jìn)口文件。塑料原料，工藝條件決定前要進(jìn)行注射，合模，冷卻和熱曲線(xiàn)分析。如果結(jié)果不符合，必須修改后再進(jìn)行，如圖1所示。
1．
圖1 方法分析
3．設(shè)計(jì) –雙板模具
所有的ECR的文件包括頂級(jí)套管，套管和底紙架，他們分別一步一步出自UG軟件犀牛軟件。該文件被保存在DXF擴(kuò)展文件，它可以通過(guò)犀牛軟件來(lái)讀取。起初，頂套管中打開(kāi)文件，它是犀牛軟件
從實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成網(wǎng)狀模型，如圖2（a）。此外，圖2（b）顯示了從UG進(jìn)口的早期階段底部外殼文件軟件犀牛軟件。外殼的底部表面細(xì)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)后取得了細(xì)化網(wǎng)格。腔表面后仍然存在，在核心方已被刪除從移開(kāi)的網(wǎng)格。同樣的方法用于紙架，如圖2（c）所示。
圖2 ECR的網(wǎng)建模
3.1矩形邊緣澆口
矩形邊緣澆口需要確定的尺寸是深度和寬度。該部件深度計(jì)算公式為h =nt，其中h是門(mén)深入（毫米），t為墻截面厚度（毫米），n為材料常數(shù)[3]。從這個(gè)公式可以得出的澆口套管深度為1.2毫米和紙架深度為1.8毫米。邊緣澆口的寬度從公式1 [4] 推導(dǎo)。
W= n x A ? / 30 (1)
其中，W為澆口寬度（毫米），Ａ是表面面積腔（平方毫米），n為材料常數(shù)。通過(guò)計(jì)算得出澆口套管的表面面積８４６４８平方毫米，寬度為5.8毫米。進(jìn)一步計(jì)算，底部寬度為5.9毫米套管和紙架寬度為1.27毫米。
3.2循環(huán)分流道
分流道直徑計(jì)算方式為：部分質(zhì)量乘以密度和部分模具中心距，公式為2 [4]。
D = W ? x L ? / 30 (2)
其中，D是分流道直徑，W是部分質(zhì)量，L是部分模具中心距。頂套管的體積從犀牛軟件得出的是７８２０２立方毫米，重量0.08千克所以主流道直徑為6.5毫米。進(jìn)一步計(jì)算，套管底部直徑為6.7毫米，紙架為1.5毫米。
3.3主流道
主流道尺寸是由型腔板的厚度和從給定角度一直徑7毫米來(lái)決定的。初始冷料井為7毫米，基本冷料井是10毫米。圖3顯示了頂部套管，套管位置及底部紙架一起進(jìn)料系統(tǒng)。
圖3 兩板模的布局
4．填充分析- 雙板模具
從填充分析結(jié)果顯示，總填充的時(shí)間是１.０４１秒。在這階段上，100％有兩種結(jié)果：頂套管短桿和塑料不能流到紙架，如圖4所示。
圖４ 填充過(guò)程
頂部外殼進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，因?yàn)榍懊娼Y(jié)合處流位于側(cè)邊，而導(dǎo)致熔合線(xiàn)在該地區(qū)的擴(kuò)大，如圖5所示。熔合線(xiàn)是一個(gè)流動(dòng)的結(jié)果，容易分解成兩個(gè)單獨(dú)的部分。當(dāng)兩方面滿(mǎn)足，他們?cè)噲D重新熔合到一起，從而導(dǎo)致形成一個(gè)單一的一條線(xiàn)，這很容易斷裂[5]。
圖5 頂部套管的熔合線(xiàn)
4.1雙板模具改造
由于過(guò)充，修改澆口尺寸，將底部外殼減少25％，由從5.9毫米降為4.3毫米。分流道由6.7毫米降至至5毫米。紙架的位置由距模具中心50毫米到25毫米，將分流道尺寸提高25％。一些凹槽加在頂部套殼表面，以確保塑料流向頂部套管中心如圖6所示。
圖6 雙板模的修正
4.2修改過(guò)的填充過(guò)程
從填充改性后分析結(jié)果表明，塑料熔體三成分互相平衡。注射前的總時(shí)間為7.804x10-1秒。熔合線(xiàn)已消除了頂部套管中心旁體，結(jié)果是與塑料熔體流向拐角處相交，如圖7所示。
圖7修正后的填充過(guò)程
5．討論
該分流道的紙架的大小增加，來(lái)轉(zhuǎn)移和消除不填充的現(xiàn)象。澆口與底部外殼分流道分別降低因?yàn)檫^(guò)充。頂部套管的上表面加入一些凹槽消除熔合線(xiàn)。結(jié)果是消除了頂部套管中心旁體的熔合線(xiàn)。從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，由于是短桿的問(wèn)題，二板模紙架的澆口和分流道大小增加了25％，由于過(guò)充問(wèn)題，底殼的澆口和分流道尺寸減小了25％。
6．結(jié)論
這項(xiàng)研究是在分析兩板模中塑料材料的流動(dòng)是成功的。做這些修正改進(jìn)了型腔的布局和進(jìn)給系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。此外，塑料制品上的短桿缺陷，過(guò)充和熔合線(xiàn)的消除在的在實(shí)際模具中是編造的。
參考文獻(xiàn)
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2 L.T. Manzione，計(jì)算機(jī)輔助工程應(yīng)用在注塑成型，漢瑟，新
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7 M.Khairol，碩士論文，馬來(lái)西亞博特拉大學(xué)，2001。
題 目：
水筆套注塑模的設(shè)計(jì)
副 標(biāo) 題：
I
緒論
摘 要
日用品，有時(shí)采用精度和強(qiáng)度不太高的塑料注塑，由于塑料具有可塑性強(qiáng)，密度小、比強(qiáng)度高、結(jié)緣性、化學(xué)穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點(diǎn)，因而受到越來(lái)越多的廠(chǎng)家及人民的喜愛(ài)。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應(yīng)而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門(mén)以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著機(jī)械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來(lái)越多，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，這就要求成型塑件的模具的開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)制造的水平也須越來(lái)越高。本文也就對(duì)日用品中的水筆套模具設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞： 水筆套 注塑模
I
目 錄
目 錄
摘 要 I
目 錄 I
1. 緒論 1
1.1塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 1
1.1.1塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 1
1.1.2塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 1
1.1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1
2. 塑件成型工藝分析 2
3. 塑件在模具中位置的設(shè)計(jì) 3
3.1 分型面的選擇 3
4. 普通澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4
4.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原則 4
4.2 主流道與分流道設(shè)計(jì) 4
4.2.1主流道的設(shè)計(jì) 4
4.3 澆口設(shè)計(jì) 5
4.4 拉料桿設(shè)計(jì) 5
4.5 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
5. 成型零件設(shè)計(jì) 6
5.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
5.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 6
5.2.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 6
5.3 成型零件剛度與強(qiáng)度計(jì)算 6
5.3.1 剛度校核 6
5.3.2 強(qiáng)度校核 7
6. 塑料注塑模結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 7
6.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
6.2 支承板設(shè)計(jì) 7
6.3 墊塊設(shè)計(jì) 7
7. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（冷卻系統(tǒng)） 8
7.1 冷卻回路尺寸的確立及布置 8
8.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（推出機(jī)構(gòu)） 8
8.1 推桿設(shè)計(jì) 8
8.2 復(fù)位桿設(shè)計(jì) 8
9.確定注塑機(jī)型號(hào) 9
9.1 注塑機(jī)的選擇 9
9.2 開(kāi)模行程的校核 10
9.3 模具在注塑機(jī)上的安裝 10
10.模具總裝圖 11
致謝 12
參考文獻(xiàn) 13
II
水筆套注塑模設(shè)計(jì)
1. 緒論
1.1塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性
1.1.1塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱(chēng)高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑、固化劑、填料及其它配合劑。
塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕。塑料比強(qiáng)度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對(duì)酸、堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個(gè)階段：
初創(chuàng)階段 30年代以前，科學(xué)家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，他們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。
發(fā)展階段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了道路。
飛躍階段 50年代中期到60年代末，塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加，成型技術(shù)更趨于完善。穩(wěn)定增長(zhǎng)階段 70年代以來(lái)，通過(guò)共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強(qiáng)、填充和發(fā)泡等方法來(lái)改進(jìn)塑料性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著自動(dòng)化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化，以及不拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。
我國(guó)塑料工業(yè)發(fā)展較晚。50年代末，由于萬(wàn)噸級(jí)聚氯乙稀裝置的投產(chǎn)和70年代中期引進(jìn)石油化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了兩次的躍進(jìn)，于此同時(shí)，塑料成型加工機(jī)械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展，各種加工工藝都已經(jīng)齊全。
塑料由于其不斷的被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟于完善，極大地促進(jìn)了成型模具的開(kāi)發(fā)于制造。隨著工工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短，對(duì)塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。
1.1.2塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類(lèi)型。
模具設(shè)計(jì)水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的好壞，直接影響著許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ)”，日本則稱(chēng)“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的勞動(dòng)力”。
近年來(lái)，我國(guó)各行業(yè)對(duì)模具的發(fā)展都非常重視。1989年，國(guó)務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定”，在重點(diǎn)支持改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機(jī)械技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)。
1.1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
一副好的塑料模具與模具的設(shè)計(jì)、模具材料及模具制造有很大的關(guān)系。塑料成型技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可以簡(jiǎn)單地歸納為一下幾個(gè)方面：
模具的標(biāo)準(zhǔn)化 為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到20％。注射模具零部件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等有一下14個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：
當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架、精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。
加強(qiáng)理論研究；
塑料制件的精密化、微型化和超大型化；
新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用；
各種新材料的研制和應(yīng)用，模具加工技術(shù)的革新，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用都是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展趨勢(shì)。
2. 塑件成型工藝分析
圖1 水筆套零件圖
圖2-2 水筆套塑件圖
圖2塑具材料為ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）查表得收縮率為：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生產(chǎn)
塑件材料特性: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，也可稱(chēng)改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工藝性能。ABS是一種常用的具有良好的綜合力學(xué)性能的工程塑料。ABS塑料一般不透明。ABS 無(wú)毒、無(wú)味，成形塑件的表面有較好的光澤。ABS具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，特別是抗沖擊強(qiáng)度高。ABS還具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能。
缺點(diǎn)：耐熱性不高，且耐氣候性較差，在紫外線(xiàn)作用下易變硬發(fā)脆。
塑件材料成形特性：使用ABS注射成形塑料制品時(shí)，由于其熔體黏度較高，所需要的注射成形壓力較高，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。另外熔體黏度較高，使ABS制品易產(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。ABS易吸水，成形加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。在正常的成形條件下，ABS制品的尺寸穩(wěn)定性較好。在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對(duì)收縮率影響極小，在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60°C,而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60～80°C。
據(jù)該塑件分析得到以下結(jié)果
1）該塑件尺寸較小，一般精度等級(jí)4，為降低成本，采用一模多腔，并不對(duì)制品進(jìn)行后加工。
2）根據(jù)塑件的生產(chǎn)效率及為提高成型效率采用側(cè)澆口。
3)為了方便加工和熱處理,型腔與型芯采用拼鑲結(jié)構(gòu)。
確定型腔：
尺寸精度等級(jí)要求一般, 采用一模12腔。
據(jù)圖 1塑料件圖示尺寸（圓角等部位簡(jiǎn)化）近似計(jì)算：
水筆套體積 Vs≈1.37cm3
查相關(guān)手冊(cè)得：塑料ABS的密度為1.02～1.20g/cm3 本文取1.05 g/cm3
單件塑件重量 Ms=Vs×ρ=0.194×1.05≈1.78g
3. 塑件在模具中位置的設(shè)計(jì)
3.1 分型面的選擇
根據(jù)分型面的設(shè)計(jì)原則，
1)分型面應(yīng)該選在塑件的最大輪廓處
2)分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模
3)分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求
4)分型面的選擇應(yīng)滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求
5)分型面的選擇要便于模具的加工制造
6 )分型面的選擇應(yīng)有利于排氣
綜合上面幾點(diǎn)故分型面如下圖
圖3
4. 普通澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原則
普通澆注系統(tǒng)由主流道分流道澆口和冷料井組成，它有以下設(shè)計(jì)原則
1） 排氣性良好；
2） 流程短；
3） 防止型芯變形；
4） 塑件在成型后的整修方便；
5） 防止因澆注系統(tǒng)不當(dāng)而造成制品變形或開(kāi)裂
6） 澆注系統(tǒng)的容積，在保證工作順利的條件下，應(yīng)取最小值，以減少材料的損耗。
4.2 主流道與分流道設(shè)計(jì)
4.2.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸出開(kāi)始到分流道為止的塑料體的流動(dòng)通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模8腔，可以估計(jì)一次成型所需的塑料，因此可確定型號(hào)為注射機(jī)XS-Z-30，結(jié)合廠(chǎng)里實(shí)際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強(qiáng)度要求澆口套設(shè)計(jì)如下：主流道設(shè)計(jì)成圓錐型,其錐角為20～60，內(nèi)壁粗糙度Ra取1.6μm。分流道截面設(shè)計(jì)成圓形截面加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式。圓形截面分流道的直徑可根據(jù)塑件的流動(dòng)性良好，所以造圓形截面。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分流道的直徑d可取4～6mm。
4.2.2分流道的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，考慮到U形截面加工較容易，而且熱量損失與壓力損失均不大，故為所選，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值分流道寬度為3.2-9.5才是合理的，故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=1.25×2=2.5,為了能夠使塑料流動(dòng)平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機(jī)鎖模力中心一致。
圖4
4.3 澆口設(shè)計(jì)
為了提高成型效率，采用潛伏式側(cè)澆口。
澆口位置可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
n=0.8
W=n√A/30≈1mm
t=0.8δ=0.8×1.3=1mm
W---側(cè)向澆口之寬（mm）
A---型腔一側(cè)表面積（等于v/t）(mm2)
T和δ為塑件在澆口位置處的 壁厚.
4.4 拉料桿設(shè)計(jì)
拉料桿的作用是注射結(jié)束模具分型時(shí)，將主流凝料從定模澆口套中拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)冷料一起推出模外。該塑件表面光滑無(wú)刮痕等缺陷，如果采用自動(dòng)脫落，塑件脫落表面相互撞將造成表面刮痕等缺陷，因此該模具采用Z字形拉料桿，如圖所示。工作時(shí)依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套。
圖5
4.5 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
利用配合間隙排氣，這是最常見(jiàn)的，也是最經(jīng)濟(jì)的，更是具有使用性的。利用滑塊和導(dǎo)滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無(wú)須開(kāi)排氣槽。
5. 成型零件設(shè)計(jì)
5.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征，結(jié)合筆套的形狀簡(jiǎn)單、體積小，決定采用圓形凹模整體式
5.2 成型零件工作尺寸計(jì)算
5.2.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算
型腔內(nèi)形尺寸 Lm =[(1+S)ls-3/4△] + δz 0
型腔深度尺寸 Hm =[(1+S)hs-2/3△] + δz 0
型芯外形尺寸 lm =[(1+S)Ls+3/4△] -δz0
型芯高度尺寸 hm =[(1+S)Hs+2/3△] -δz0
式中 lS——— 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；
LS——— 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；
hS——— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；
HS ——— 塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；
△——— 制品公差或偏差（mm） ；
δZ ——— 成型零件制造公差，取（1/3~1/4）△ 。
型腔尺寸計(jì)算
尺寸 公差值/mm 計(jì)算
14 0.38 Lm =[(1+0.65%)×14-0.75×0.38] 0+0.127=13.8060+0.127
3.5 0.26 Lm =[(1+0.65%)×3.5-0.75×0.26] 0+0.087=3.3277 0+0.087
51 0.12 Hm =[(1+0.65%)×51-2/3×0.12] 0+0.040=51.2415 0+0.040
型芯尺寸計(jì)算
尺寸 公差值/mm 計(jì)算
8.5 0.26 lm =[(1+0.65%)×8.5+0.75×0.26]0-0.087=8.750-0.087
40 0.16 Hm =[(1+0.65%)×40+0.75×0.16] 0-0.053=40.380-0.053
5.3 成型零件剛度與強(qiáng)度計(jì)算
5.3.1 剛度校核
s≥1.15
式中 E—鋼材料彈性模量，取2.06×105Mpa；
S—側(cè)壁厚度
P—型腔內(nèi)熔體壓力
根據(jù)查表結(jié)果得出[δ]=0.05mm P取30Mpa,代入計(jì)算得出結(jié)果
19≥1.15，成立故能滿(mǎn)足其剛度要求。
5.3.2 強(qiáng)度校核
s≥r(
式中 [—型腔材料許用拉應(yīng)力為150Mpa 代入計(jì)算得出
19≥r( (成立故能滿(mǎn)足其強(qiáng)度要求，確定最小壁厚之后,結(jié)合模具抽芯原則,初步確定選用A3型模架，模架周邊尺寸為250×160。
6. 塑料注塑模結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
6.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)、定模和模時(shí)，正確地定位和導(dǎo)向的零件。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)起著定位、導(dǎo)向作用以及承受一定的側(cè)壓力。
該模具導(dǎo)柱為帶頭導(dǎo)柱ф16×50×25 GB/T4169.4——1984，導(dǎo)柱的材料為T(mén)8，淬硬到HRC50~55 ；
該模具導(dǎo)套為直導(dǎo)套ф16×25 GB/T4169.3——1984，導(dǎo)套的材料為T(mén)8，淬硬到HRC50~55。
6.2 支承板設(shè)計(jì)
支承板的作用是承受成型塑料薄膜熔體對(duì)動(dòng)模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過(guò)大的撓曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對(duì)支承板的設(shè)計(jì)要求應(yīng)具有較高的平行度和必要的硬度和強(qiáng)度。
支承板的厚度計(jì)算 t≥{5pbL4/32EB[δ]}1/3
式中 h ——— 支承板的厚度(mm) ；
p ——— 承受的注射壓力(MPa) ；
L ——— 支承板跨度(mm) ；
b ——— 支承板受力的寬度(mm)；
E ——— 剛的彈性模量，取2.06×105Mpa ；
[δ] ——— 允許的變形量(mm) ；
B——— 支承板的寬度。
t≥{5×20×72×964/32×2.06×105×250×0.06}1/3 mm≈18.356 mm
由上面所計(jì)算的數(shù)值可知支承板厚度≥18.356mm ,取20mm 。
該模具支承板取160×250×20 GB/T4169.8——1984
6.3 墊塊設(shè)計(jì)
墊塊的作用是支承動(dòng)模成型部分并形成推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間的零件。其中相關(guān)尺寸根據(jù)模架以及推出高度而定，取250×32×50 GB/T4169.6——1984。
7. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（冷卻系統(tǒng)）
7.1 冷卻回路尺寸的確立及布置
由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的冷卻，因此用塑件的平均壁厚來(lái)確定水孔直徑。塑件平均壁厚為1.6mm ，尺寸較小，確定水孔直徑為8mm 。通過(guò)調(diào)節(jié)水溫、水速來(lái)滿(mǎn)足要求。
8.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（推出機(jī)構(gòu)）
推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成，推出機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)等，按模具的結(jié)構(gòu)特征可分為一次推出機(jī)構(gòu)、二次推出機(jī)構(gòu)、定模推出機(jī)構(gòu)等等
一次推出機(jī)構(gòu)又稱(chēng)簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)，它是指開(kāi)模后在動(dòng)模一側(cè)用一次推出動(dòng)作完成塑件的推出。一次推出機(jī)構(gòu)，包括推桿推出機(jī)構(gòu)，推管推出機(jī)構(gòu)，推件板推出機(jī)構(gòu)等等。由于設(shè)置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動(dòng)作靈活可靠，推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，便于跟換，結(jié)合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機(jī)構(gòu)應(yīng)該是首選。
8.1 推桿設(shè)計(jì)
根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大的位置，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需要均勻布置、推桿位置選擇時(shí)應(yīng)注意塑件本身的強(qiáng)度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設(shè)計(jì)推桿如下：
圖6
8.2 復(fù)位桿設(shè)計(jì)
推出機(jī)構(gòu)在注射模工作時(shí)，每開(kāi)合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的活動(dòng)配合以外，其余均處與浮動(dòng)狀態(tài)，使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單最常用的方法是在推桿固定板同時(shí)安裝復(fù)位桿，復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根根據(jù)模架的選擇，復(fù)位桿設(shè)計(jì)如下：
圖7
數(shù)量為4根，中心距為146×50mm,此外由于設(shè)置側(cè)向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復(fù)位桿設(shè)置彈簧，彈簧先復(fù)位機(jī)構(gòu)是利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)在合模之前進(jìn)行復(fù)位的一種先復(fù)位機(jī)構(gòu)，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動(dòng)模支承板之間。為了使復(fù)位桿能夠及時(shí)復(fù)位，設(shè)計(jì)彈簧中徑為14mm, 截面直徑為3mm。
9.確定注塑機(jī)型號(hào)
9.1 注塑機(jī)的選擇
1）初選注射機(jī)
①注射量：該塑料制件的單件重量
Ms≈ 1.78g
澆注系統(tǒng)重量的計(jì)算，根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積
Vj= 20+1407.95+1030≈2527.95 cm3
粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)重量
Mj=Vj×ρ≈30 g
總體積 V塑件=934.56+2527.95 = 3.3925 cm3
總質(zhì)量 M= 3.3925×1.05≈36 g
ABS的密度為 1.03～1.05g/ cm3。
滿(mǎn)足注射量: V機(jī)≥V塑件/0.80
式中 V機(jī)——額定注射(cm3)
V塑件---塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm3）
V機(jī)= V塑件/0.8≈ 4.3 cm3
或滿(mǎn)足注射量M機(jī)≥M塑件/0.8
M機(jī)= M塑件/0.8=4.5g
②注射壓力
P注≥P成型
查表得
ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70～90Mpa.
③鎖模力：
P鎖模力≥PF
式中P—塑料成型時(shí)型腔壓力ABS塑料的型腔壓力P=30Mpa
F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型腔在分型面上的投影面積
F= [8×30×(3.14×5.1×5.1- 3.14×1.7×1.7)+30×(10×10+3.14×5×5)] =79298.2
PF= 30×79298.2 = 2378946N≈23.79KN
根據(jù)以上分析與計(jì)算.查表得
初選注射機(jī)的型號(hào)為:XS-Z-30
注射機(jī)XS-Z-30有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:
最大開(kāi)合模行程 160 mm
模具最大厚度 180 mm
模具最小厚度 60 mm
噴嘴圓弧半徑 12mm
噴嘴孔直徑 2 mm
動(dòng)、定模板尺寸 250 mm× 280 mm
拉桿空間 235 mm
2）選標(biāo)準(zhǔn)模架A3
根據(jù)以上分析計(jì)算型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。
選用A3型模架 GB/T 12556.1-1990
動(dòng)模板厚A=40mm
推件板厚度=16mm
固定板厚度B=32
墊塊厚度C=63
模具厚度：H模=40+A+B+C+32=191mm
模具外形尺寸：160×160×191mm
3）校核注射機(jī)
注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 由于在初選注射機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)是根據(jù)以上四個(gè)技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核，已符合所選注射機(jī)要求。
9.2 開(kāi)模行程的校核
注射機(jī)最大行程S
S≥2h件+h澆+(5～10)
式中h件-塑料制品高度(mm)；
h澆-澆注系統(tǒng)高度(mm)。
2h件+h澆+(5～10)=2×18.41+74+8=118.82mm
故滿(mǎn)足要求。
9.3 模具在注塑機(jī)上的安裝
從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以選注射機(jī)規(guī)格滿(mǎn)足要求。
10.模具總裝圖
圖8
1-動(dòng)模座板 2-墊塊 3-內(nèi)角螺釘 4-支承板 5-型芯固定板 6-定模座板 7-內(nèi)角螺釘
8-澆口 9-導(dǎo)套 10-定模板 11-導(dǎo)柱 12-拉料桿 13-推桿 14-推桿固定板
15-推板 16-復(fù)位桿
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致 謝
致謝
通過(guò)這一個(gè)月來(lái)的設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)我3年來(lái)學(xué)習(xí)的總結(jié)和回顧，同時(shí)也讓我深深的明白了自身的諸多不足之處，這也是今后在社會(huì)上學(xué)習(xí)的一種動(dòng)力，我將會(huì)不斷地學(xué)習(xí)、不斷地充實(shí)自己。由于時(shí)間和自身能力有限，設(shè)計(jì)難免會(huì)存在著不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指正。
至此，感謝學(xué)校，感謝老師在這3年里對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，讓我充實(shí)的度過(guò)了這3年的大學(xué)生活，你們的教誨將是我最寶貴的財(cái)富。最后，感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)和耐心幫教。
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附 錄
參考文獻(xiàn)
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