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目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 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) 2
1.2 塑料模具的分類(lèi) 2
第二章 塑件成型工藝分析 4
2.1 塑件分析 4
2.1.1 總體分析 4
2.1.2 脫模斜度 4
2.2 ABS性能分析 5
2.2.1 使用性能 5
2.2.2 工藝性能 5
2.3 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 5
2.3.1 注射成型過(guò)程 5
2.3.2 注射工藝參數(shù) 6
第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定 7
3.1 分型面的確定 7
3.1.1 分型面的形式 7
3.1.2 分型面的選擇原則 7
3.1.3 本設(shè)計(jì)分型面的選擇 7
3.2 型腔數(shù)目和模具結(jié)構(gòu)形式的確定 8
3.2.1 型腔數(shù)目的確定 8
3.2.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 8
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 8
3.3.1 注射量的計(jì)算 8
3.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 8
3.3.3 注射機(jī)的選擇 8
3.3.4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核 9
第四章 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 11
4.2 主流道設(shè)計(jì) 11
4.2.1 主流道尺寸 12
4.2.2 主流道的凝料體積 12
4.2.3 主流道當(dāng)量半徑 12
4.2.4 主流道澆口套的形式 12
4.3 分流道設(shè)計(jì) 13
4.3.1 分流道設(shè)計(jì)原則 13
4.3.2 分流道的布置形式 13
4.3.3 分流道相應(yīng)參數(shù)的確定 14
4.3.4 校核剪切速率 14
4.4 澆口的設(shè)計(jì) 15
4.4.1 澆口形式及尺寸確定 15
4.4.2 側(cè)澆口剪切速率的校核 15
4.5 校核主流道的剪切速率 16
4.6 冷料穴的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
4.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 17
4.8 排氣系統(tǒng) 17
第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 18
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
5.1.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
5.2 成型零件材料的選用 18
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 18
5.3.1 型腔尺寸計(jì)算 18
5.3.2 側(cè)抽芯凸模尺寸計(jì)算 19
第六章 模架組合的選擇 21
6.1 決定模板尺寸的因素 21
6.2 模架的選擇 21
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
第八章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
8.1 推出方式的確定 24
8.2 推出位置、推桿數(shù)量和斷面形狀的設(shè)計(jì) 24
8.3 推桿復(fù)位裝置 24
第九章 側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
9.1 抽芯距與抽芯力的計(jì)算 25
9.1.1 抽芯距的計(jì)算 25
9.1.2 抽芯力的計(jì)算 25
9.2 斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 26
9.2.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 26
9.2.2 滑塊的設(shè)計(jì) 28
9.2.3 楔緊塊的設(shè)計(jì) 29
第十章 模具總裝配圖的繪制 31
參考文獻(xiàn) 32
致 謝 33
附件：英語(yǔ)論文翻譯 34
摘 要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門(mén)類(lèi)之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類(lèi)，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。彎管接頭具有兩個(gè)方向的側(cè)向抽芯。本設(shè)計(jì)分析了彎管接頭的成型工藝，確定了工藝方案，介紹了模具結(jié)構(gòu)和主要模具零部件的設(shè)計(jì)，分析了本模具結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品質(zhì)量上的可行性及可靠性。
關(guān)鍵詞：彎管接頭；注射模；成型工藝；側(cè)向抽芯
Abstract
Now The plastic industry is one of the quickest developing industry classes in the world, and the injection mould is one of the developing type. Therefore, there is great significance to study the injection mould to understand that the plastic of production process and improve the product quality.
The basic principle of injection molding, specially the operating principle and the structure of the single-parting-surface injection mould is introduced. The design of the runner system, temperature control system and the ejection is introduced in detail. The technology for forming the elbow joint is analyzed and a better technics is decided .The elbow joint has two side core-pulling in different directions. The structure of the mould and the designing of the main parts are introduced. The feasibility and reliability in mould structure are discussed to guarantee the quality of the product.
Keywords: elbow joint; injection mould; forming process; side core-pulling
II
第一章 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、填料及其他配合劑。
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有點(diǎn)決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，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)展階段大致分為以下幾個(gè)階段：
1、 初創(chuàng)階段：30年代以前，科學(xué)家研制酚醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，它們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。
2、 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。
3、 飛越階段：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。
4、 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)聚氯乙烯裝置的投產(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)，與此同時(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)展成熟與完善，極大地促進(jìn)了成型模具的開(kāi)發(fā)與制造。隨著工業(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。塑料模具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)單地歸納為以下幾個(gè)方面：
1、 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 為了是應(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)化程度達(dá)到30%以上。注射模具零部件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等有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；
2、 加強(qiáng)理論研究；
3、 塑料制件的精密化、微型化和超大型化；
4、 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)。
1.2 塑料模具的分類(lèi)
不同的塑料成型方法采用原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各不相同的成型模具，塑料模具的分類(lèi)方法有很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分為一下幾類(lèi)：
?注塑成型模具
又稱(chēng)注射成型模具，主要用于熱塑性塑料制品的成型，但今年來(lái)也越來(lái)越多地用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約有半數(shù)以上為注塑模具。
?壓塑成型模具
壓塑成型模具簡(jiǎn)稱(chēng)壓模。壓塑成型模具多用于成型熱固性塑料的壓模，也有用來(lái)成型熱塑性塑料的熱擠冷壓模具。另外還有一類(lèi)不加熱的冷壓成型模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。
?傳遞成型模具
傳遞模具多用于熱固性塑料的成型。
?擠塑成型模具
擠塑成型模具包括擠出機(jī)頭和定型模兩部分。用于生產(chǎn)出具有所需斷面形狀的連續(xù)型材。
?中空制品吹塑成型模具
用擠塑的方法生產(chǎn)管坯的叫擠吹模具，用注塑方法生產(chǎn)管坯的叫注吹模具，注吹中，在吹脹前的瞬間先進(jìn)行軸向拉伸的叫注拉吹模具，產(chǎn)品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差異。
?熱成型模具
熱成型模具又名真空或壓縮空氣成型模具，它是一單獨(dú)的陰?；蜿?yáng)模。此種成型方法，模具受力較小，強(qiáng)度要求不高，甚至可用非金屬材料制作，但為了取得較高的生產(chǎn)效率，模具的導(dǎo)熱性很重要，鋁合金模具得到了廣泛的應(yīng)用。
除了上面所列舉的集中塑料模具外，尚有搪塑成型模具、反應(yīng)注塑成型模具、泡沫塑料成型模具、玻璃纖維增強(qiáng)塑料低壓成型模具等。
第二章 塑件成型工藝分析
2.1 塑件分析
2.1.1 總體分析
該塑件如圖2-1所示，材料為ABS，流動(dòng)性能為中等，溢料間隙為0.05mm，塑件最大壁厚為4mm，最小壁厚為1.5mm，未注圓角為R3mm，精度等級(jí)為SJ1372-78中4級(jí)精度，屬于中等精度塑件。經(jīng)分析，該塑件可用注塑成型，但模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)方向的側(cè)抽芯問(wèn)題。
圖2-1 彎管接頭
2.1.2 脫模斜度
ABS屬于非結(jié)晶型熱塑性塑料，其成型收縮率較低，一般介于0.4%～0.7%，結(jié)合該塑件的特點(diǎn)，不需要設(shè)計(jì)脫模斜度。
2.2 ABS性能分析
2.2.1 使用性能
ABS是樹(shù)脂的剛性與橡膠的彈性相結(jié)合的一種廣泛使用的工程材料，它不僅具有韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能，而且耐化學(xué)藥品性好、尺寸穩(wěn)定性好、表面光澤度高，且原料豐富。廣泛用于機(jī)械、電器零件、辦公用品、日用品等各個(gè)領(lǐng)域。
2.2.2 工藝性能
? ABS屬于無(wú)定型聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)。ABS熔融溫度為217～237℃，分解溫度大于270℃。注射用的熔體指數(shù)范圍為0.5～15。
? ABS熔體粘度高，流動(dòng)性較差，但是流動(dòng)性比PVC，PC要好，熔體粘度比PE，PS，PA要大。熔體冷卻固化速度也較快。
? ABS熱穩(wěn)定性不太好，注射成型結(jié)束后應(yīng)用機(jī)筒清洗劑清理料筒。由于丁二烯含有雙鍵，所以ABS耐氣性差，尤其是紫外線可引起ABS變色。
? ABS對(duì)溫度剪切速率都比較敏感，溫度提高、注射壓力提高之后，熔體表面粘度下降，流動(dòng)性增加。
? ABS為極性大分子，有吸濕傾向。成型加工前務(wù)必進(jìn)行干燥。樹(shù)脂水分控制在0.3%以下，一般用熱風(fēng)干燥法除去水分。樹(shù)脂顆粒層厚度為10mm～30mm時(shí)，80℃～90℃干燥2～3小時(shí)。樹(shù)脂濕度大，制品又復(fù)雜則可于70℃～80℃干燥18～24小時(shí)才能取得良好效果。
? ABS成型收縮率較低，一般介于0.4%～0.7%之間。
2.3 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
2.3.1 注射成型過(guò)程
? 成型前準(zhǔn)備 成型前應(yīng)檢驗(yàn)ABS的色澤、粒度和均勻度等并進(jìn)行干燥處理，用專(zhuān)用的清洗劑清洗料筒，在模具上涂脫模劑以幫助脫模。
由于ABS具有吸濕性，在注射成型之前要進(jìn)行干燥。建議干燥條件：80~90℃下最少干燥2h，且材料溫度波動(dòng)應(yīng)保證小于0.1%。
? 注射過(guò)程 塑料原料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱塑化到粘流狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，其注射過(guò)程可分為原料的塑化、填充、保壓、倒流、冷卻定型五個(gè)階段。
? 塑件的后處理 一般制品要求不太高時(shí)可不作熱處理。對(duì)于要求較高的制品在循環(huán)熱風(fēng)下處理2～4小時(shí)，溫度70℃，然后緩慢冷卻到室溫。本產(chǎn)品由于要求不太高，可不進(jìn)行熱處理。
2.3.2 注射工藝參數(shù)
? 注射機(jī)：采用螺桿式注射機(jī)，螺桿結(jié)構(gòu)特征為單頭、全螺紋、等距、壓縮突變型，螺桿端部不帶止回環(huán)。螺桿長(zhǎng)度比為18～20：1。噴嘴選用通用型延伸式，噴嘴孔直徑4～5mm或6～8mm。制品質(zhì)量一般為最大注射量的50%～75%。
? 料筒溫度：后段150℃～170℃，中段165℃～180℃，前段180℃～220℃。
? 噴嘴溫度：220℃。
? 模具溫度：60℃～70℃。模具溫度對(duì)提高ABS制品表面質(zhì)量、減小內(nèi)應(yīng)力有著重要的作用。但是提高模具溫度，制品收縮率增大，成型周期延長(zhǎng)。
? 注射壓力：50～100MPa。
? 保壓壓力：60～70MPa。
? 注射速度和螺桿轉(zhuǎn)速：注射速度對(duì)ABS熔體流動(dòng)性有一定的影響，但不太大。注射速度快，沖模速度快，摩擦熱提高，容易出現(xiàn)排氣不良，表面粗糙度不好，力學(xué)性能也教低。沖模速度慢，制品會(huì)產(chǎn)生熔接不良，制品表面出現(xiàn)波紋。一般情況下宜用高壓低速?zèng)_模。螺桿轉(zhuǎn)速通常小于70r/min，可在30～40r/min之間選擇。
? 成型周期：總周期40～120s，注射時(shí)間5～30s，保壓時(shí)間0～5s，冷卻時(shí)間20～60s。
第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定
3.1 分型面的確定
3.1.1 分型面的形式
分開(kāi)模具取出塑件的面，統(tǒng)稱(chēng)為分型面。注射模有一個(gè)分型面和多個(gè)分型面的模具。分型面的位置有垂直于開(kāi)模方向、平行于開(kāi)模方向以及傾斜于開(kāi)模方向幾種。分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方式、模具類(lèi)型及排氣條件等有關(guān)，常見(jiàn)的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。
3.1.2 分型面的選擇原則
分型面設(shè)計(jì)得是否得當(dāng)，對(duì)制件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有很大影響，主要應(yīng)考慮一下幾點(diǎn)：
1) 符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應(yīng)設(shè)在脫模方向端面投影輪廓最大的部位；
2) 因?yàn)榉中兔嫣幉豢杀苊獾臅?huì)在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準(zhǔn)確的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表或圓弧的轉(zhuǎn)角處；
3) 從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮，分型時(shí)要盡可能地使制件留在動(dòng)模邊；
4) 從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時(shí)最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè)；
5) 有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，取分型面時(shí)應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)、定模開(kāi)模方向是上，而將短的一邊作為側(cè)向分型或抽芯；
6) 對(duì)有頂出機(jī)構(gòu)的模具，采取動(dòng)模邊側(cè)向分型抽芯，模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，能獲得的抽拔距離也比較長(zhǎng)，故選分型面時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮把制件的側(cè)凹或側(cè)孔放在動(dòng)模；
7) 當(dāng)分型面作為主要排氣面時(shí)，料流末端應(yīng)在分型面上以利排氣；
8) 分型面應(yīng)保證塑件的精度要求；
9) 分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單使用并易于加工；
10) 型面應(yīng)考慮主分型面和側(cè)向分型面的協(xié)調(diào)。
3.1.3 本設(shè)計(jì)分型面的選擇
通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時(shí)根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件最大截面處，以利于塑件的取出。
3.2 型腔數(shù)目和模具結(jié)構(gòu)形式的確定
3.2.1 型腔數(shù)目的確定
由于該塑件存在兩個(gè)方向的側(cè)向抽芯，故不適用于一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。因此選用一模一腔結(jié)構(gòu)。
3.2.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模一腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推出機(jī)構(gòu)采用推桿推出。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，澆口采用兩個(gè)側(cè)澆口且設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料。由上述分析可確定選用單分型面橫向分型抽芯注射模具。
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
3.3.1 注射量的計(jì)算
1) 塑件的體積估算
2) 塑件質(zhì)量m的計(jì)算
ABS的密度為。
則質(zhì)量。
3.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
雖然設(shè)計(jì)之前難以確定澆注系統(tǒng)凝料的準(zhǔn)確數(shù)值，單可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1倍來(lái)估算。由于本次采用流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)凝料按塑件體積的0.2 倍來(lái)估算，即。
3.3.3 注射機(jī)的選擇
注射機(jī)的最大注射容量
式中 ——注射機(jī)最大注射容量，cm3；
——成型塑件體積，cm3；
——澆注系統(tǒng)凝料體積，cm3；
0.8——最大注射容量的利用系數(shù)。
故取。查表得，選注射機(jī)型號(hào)為SZ-250-1250臥式注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-1：
表3-1 SZ-250-1250臥式注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射量/cm3
270
移模行程/mm
360
螺桿直徑/mm
45
最大模具厚度/mm
550
注射壓力/MPa
160
最小模具厚度/mm
150
注射速率/g.s-1
110
鎖模形式
雙曲肘
塑化能力/ g.s-1
18.9
模具定位孔直徑/mm
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1
10～200
噴嘴球半徑/mm
SR15
鎖模力/KN
1250
噴嘴口徑/mm
4
拉桿內(nèi)間距/mm
415×415
—
—
3.3.4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核
? 注射壓力校核
由ABS相關(guān)性能參數(shù)可得，ABS所需注射壓力為50～100MPa，取，該注射機(jī)的公稱(chēng)壓力，注射壓力安全系數(shù)，取，則：，所以所選注射機(jī)壓力合適。
? 鎖模力校核
1) 塑件在分型面上投影面積：。
2) 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積：
即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積。按照是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2~0.5倍。由于本次設(shè)計(jì)流道簡(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)取小一點(diǎn)，取。
3) 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積：
。
4) 模具型腔內(nèi)的脹型力：
式中是型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的20%～40%。對(duì)于粘度較大的塑料制品應(yīng)取大值，ABS屬于中等粘度的塑料，故取36MPa。
查表3-1，可得該注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力，鎖模力的安全系數(shù)為，取，則
，所以該注射機(jī)鎖模力合適。
? 開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核
開(kāi)模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開(kāi)合距離，用H表示，它必須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程S。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開(kāi)模行程可按以下兩種情況進(jìn)行校核：一種是開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)；二種是開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)，且是單分型面注射模具。
（1） 開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)時(shí)
這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓-肘桿式注射機(jī)，其模板行程是由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定的，而與模具厚度是無(wú)關(guān)的。此情況有兩種類(lèi)型：
a. 單分型面注射模，所需開(kāi)模行程H為:
式中——塑件推出距離（也可以取凸模的高度）（mm）；
——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm）；
——注射機(jī)移動(dòng)板最大行程 （mm）；
——所需要開(kāi)模行程 （mm）。
而我們這里通過(guò)分析、計(jì)算、查閱相關(guān)資料可得出： H小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程360mm，符合要求。
b. 對(duì)雙分型面注射模，所需開(kāi)模行程為：
式中——中間板與定模的分開(kāi)距離（mm）這里不作討論。
（2） 推出機(jī)構(gòu)的校核
各種型號(hào)注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同，設(shè)計(jì)模具時(shí)，推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng)，具體可查資料。
第四章 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，設(shè)計(jì)時(shí)須遵循如下原則。
1) 重點(diǎn)考慮型腔布局 包括以下三點(diǎn)：
a. 盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)置平衡式分流道。
b. 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
c. 型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸。
2) 熱量及壓力損失要減小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低。
3) 均衡進(jìn)料 盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置。
4) 塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。
5) 消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料”，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件質(zhì)量。
6) 排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落，使型腔的氣體能順利排出。
7) 防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)填充不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象。
8) 塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無(wú)損塑件的美觀和使用。
9) 生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工，成型周期短，效率高。
10) 塑料熔體流動(dòng)特性 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應(yīng)予以充分利用。
4.2 主流道設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。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。
4.2.1 主流道尺寸
1） 主流道長(zhǎng)度
小型模具，本次設(shè)計(jì)中初取50mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2） 主流道小端直徑
。
3） 主流道大端直徑
，式中。
4） 主流道球面半徑
5） 球面的配合高度
取。
4.2.2 主流道的凝料體積
4.2.3 主流道當(dāng)量半徑
4.2.4 主流道澆口套的形式
主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損，對(duì)材料要求較嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谂c定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為50～55HRC，如圖4-1所示。
圖4-1 澆口套
4.3 分流道設(shè)計(jì)
4.3.1 分流道設(shè)計(jì)原則
1) 塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度隨時(shí)要?。?
2) 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓；
3) 保證塑料迅速而均勻地進(jìn)入各型腔；
4) 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，截面積應(yīng)盡量小，其容積要??；
5) 要便于加工和刀具選擇且布置時(shí)應(yīng)留出冷卻水的空間。
6) 分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理，應(yīng)采用軸對(duì)稱(chēng)，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積等等。
4.3.2 分流道的布置形式
根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則，考慮盡量減小在分流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，再結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用一模一腔雙澆口形式。
4.3.3 分流道相應(yīng)參數(shù)的確定
1) 分流道的長(zhǎng)度
由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，故設(shè)計(jì)時(shí)分流道設(shè)計(jì)應(yīng)適當(dāng)選小一些。分流道長(zhǎng)度取。
2) 分流道的界面形狀及尺寸
常用的分流道的界面形狀有圓形、梯形、U形和六角形等。流道的截面積越大，壓力的損失越?。涣鞯赖谋砻娣e越小，熱量的損失越少。分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該塑件的體積不大，形狀不算復(fù)雜，且壁厚均勻，縮短分流道長(zhǎng)度，有利于塑件的成型和外觀質(zhì)量的保證。本設(shè)計(jì)中從便于加工的方面考慮，采用界面形狀為半圓形的分流道。查有關(guān)手冊(cè)得，R=3.5mm。如圖4-2所示。
圖4-2 分流道界面形狀
3) 凝料體積計(jì)算
分流道截面積
凝料體積
4) 分流道的表面粗糙度和脫模斜度
為了使分流道對(duì)塑料流動(dòng)阻力較小，表面粗糙度要求較高，一般分流道表面粗糙度Ra值取。另外，此處由于使用的是半圓形截面的分流道，不需要另外設(shè)置脫模斜度。
4.3.4 校核剪切速率
（1） 確定注射時(shí)間： 注射時(shí)間，查表可取。
（2） 計(jì)算分流道體積流量：
分流道體積流量
（3） 剪切速率：
剪切速率
該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。
4.4 澆口的設(shè)計(jì)
該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模一腔注射，為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口。開(kāi)設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進(jìn)料。其澆口優(yōu)點(diǎn)是：便于機(jī)械加工，易保證加工精度，而且試模時(shí)澆口的尺寸容易休整，適于各種塑料品種，其最大的特點(diǎn)是可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。
4.4.1 澆口形式及尺寸確定
采用矩形側(cè)澆口，查《新編塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-44得，塑件壁厚為4mm（介于3.2～6.4mm之間），其澆口尺寸深度,寬度。這里由于塑件形狀較簡(jiǎn)單，可選取較小值，以便在今后試模時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行修模處理，。
4.4.2 側(cè)澆口剪切速率的校核
? 計(jì)算澆口的當(dāng)量直徑
有面積相等可得,由此可得矩形澆口的當(dāng)量半徑，代入數(shù)據(jù)得：
? 校核澆口的剪切速率
i. 確定注射時(shí)間：
注射時(shí)間由以上可知，取。
ii. 計(jì)算澆口的體積流量：
澆口的體積流量。
iii. 計(jì)算澆口的剪切速率：
該矩形澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以澆口的剪切速率校核是合格的。
4.5 校核主流道的剪切速率
上面分別求出了塑件的體積、主流道體積、分流道體積（澆口的體積太小可以忽略不計(jì)）以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。
? 計(jì)算主流道的體積流量
? 計(jì)算主流道的剪切速率
主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率～之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。
根據(jù)以上的計(jì)算設(shè)計(jì)出的澆注系統(tǒng)圖示如圖4-3所示：
圖4-3 澆注系統(tǒng)示意圖
4.6 冷料穴的設(shè)計(jì)與計(jì)算
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上及分流道末端，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入熔體型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)設(shè)有主流道冷料穴和分流道冷料穴。由于，該塑件表面不要求沒(méi)有印痕，故可采用頂桿推出塑件，因此采用冷料穴底部帶Z形頭拉料桿的冷料穴。開(kāi)模時(shí)，利用凝料和Z形頭拉料桿的作用力使凝料從主流道襯套中脫出。
4.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定形、生產(chǎn)效率以及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響，因此應(yīng)設(shè)置冷卻系統(tǒng)。由于此塑件為中型（41.79g）、厚壁（1.5mm）塑件，且成形工藝對(duì)模溫要求較高，采用人工冷卻，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4-4所示。
圖4-4 冷卻系統(tǒng)
4.8 排氣系統(tǒng)
當(dāng)塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽等不能順利排出，將在制件上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿等弊病，同時(shí)還會(huì)因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動(dòng)前沿?zé)o聊溫度過(guò)高，粘度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕。而且型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的反壓力會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量（特別是在高速注射時(shí)）。因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須充分地考慮排氣問(wèn)題。
由于此模具屬于中小型模具，且模具結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，可利用模具分型面和模具零件間的配合間隙自然的排氣，間隙通常為0.02～0.03mm，不必設(shè)排氣槽。
第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔是成型制品的外表面的成型零件。按型腔結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲嵌式四種形式。由分型面的選擇，并根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析本設(shè)計(jì)采用整體式凹模，在動(dòng)、定模部分均為型腔。
5.1.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可以分為整體式和組合式兩種類(lèi)型。由分型面的選擇，并通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，型芯位于側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)中，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5.2 成型零件材料的選用
根據(jù)對(duì)成型零件的綜合分析，該塑件的成型零件需具有足夠的耐磨性和良好的抗熱疲勞性能和耐蝕性，良好的尺寸穩(wěn)定性及良好的導(dǎo)熱性，又因?yàn)樵撍芗榇笈可?，所以型腔材料選用40Cr。對(duì)于大型芯而言由于開(kāi)模時(shí)與塑件磨損較嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼Cr12MoV。
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
采用平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，由技術(shù)要求可知，塑件的尺寸公差按照SJ1372-78中4級(jí)精度。因ABS收縮率為0.4%～0.7%，故其平均收縮率。
5.3.1 型腔尺寸計(jì)算
徑向尺寸：
長(zhǎng)度尺寸：
高度尺寸：
。
式中，是塑件的平均收縮率；是磨損系數(shù)，查表可得磨損系數(shù)一般在0.5-0.8之間，此處??；分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（按SJ1372-78中4級(jí)精度查表得出）；是模具上相應(yīng)的尺寸制造公差，對(duì)于中小型模具，取。定模凹模（即定模板）如圖5-1所示。
圖5-1 定模凹模
5.3.2 側(cè)抽芯凸模尺寸計(jì)算
徑向尺寸：
高度尺寸：
長(zhǎng)度尺寸：
式中，是塑件的平均收縮率；是磨損系數(shù)，查表可得磨損系數(shù)一般在0.5～0.8之間，此處?。环謩e是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（按SJ1372-78中4級(jí)精度查表得出）；是模具上相應(yīng)的尺寸制造公差，對(duì)于中小型模具，取。側(cè)抽芯凸模如圖5-2所示。
圖5-2 側(cè)抽芯凸模
第六章 模架組合的選擇
6.1 決定模板尺寸的因素
模板尺寸的確定應(yīng)根據(jù)以下的因素：
?根據(jù)型腔的大小和布置方案，畫(huà)出型腔的視圖；
?根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將冷卻管道加畫(huà)在型腔的周?chē)?
?根據(jù)所選模架的類(lèi)型，將導(dǎo)柱導(dǎo)套布置在合適的位置上；
?最后還要考慮側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)對(duì)模架有無(wú)加大的需要，即可確定模板的尺寸——長(zhǎng)（L）和寬（B）；
當(dāng)模板的大小確定后，即可在注射模標(biāo)準(zhǔn)模架上選用一個(gè)合適的模架。
6.2 模架的選擇
根據(jù)對(duì)模具初步結(jié)構(gòu)的分析，擬選定A1型模架，即定、動(dòng)模均采用兩塊模板，設(shè)置推桿推出機(jī)構(gòu)。該類(lèi)型模架適用于具有側(cè)向分型抽芯注射模。
由于考慮到該塑件的形狀特點(diǎn)，我們?cè)诒驹O(shè)計(jì)中不采用標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選用模座、定模板、動(dòng)模板等，并進(jìn)行適當(dāng)加工。定模座如圖6-1所示。
圖6-1 定模座
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注射模的準(zhǔn)確開(kāi)模和合模，注射模具必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，最常見(jiàn)的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)是在模具型腔四周設(shè)2～4對(duì)互相配合的導(dǎo)向?qū)е蛯?dǎo)向孔。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用有以下三個(gè)：
a) 定位作用 模具合模時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證動(dòng)模和定模的位置正確，以便使型腔的形狀和尺寸精確；另外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。
b) 導(dǎo)向作用 合模時(shí)，模具的導(dǎo)向零件首先接觸，引導(dǎo)動(dòng)、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯(cuò)誤接觸而造成的損失。
c) 承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個(gè)方向都承受壓力，如果塑件是非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)成非平衡進(jìn)料形式，就會(huì)產(chǎn)生單邊的側(cè)向壓力，設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。
本設(shè)計(jì)中由于為大批量生產(chǎn)，在對(duì)角處設(shè)置2對(duì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，并采用導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合，導(dǎo)向的精度搞，壽命長(zhǎng)。
選用的導(dǎo)柱導(dǎo)套分別如圖7-1和圖7-2所示。
圖7-1 導(dǎo)柱
圖7-2 導(dǎo)套
第八章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8.1 推出方式的確定
本塑件由于動(dòng)模、定模均為型腔的形式，型芯則布置在側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)中，故只宜采用推桿脫模機(jī)構(gòu)，由推桿、拉料桿和推桿固定板、推板及連接螺釘?shù)葮?gòu)成，當(dāng)開(kāi)模到一定距離時(shí)，注射機(jī)推出裝置推動(dòng)推板并帶動(dòng)所有推桿和拉料桿一道前進(jìn)，將塑件和澆注系統(tǒng)一起推出模腔。
8.2 推出位置、推桿數(shù)量和斷面形狀的設(shè)計(jì)
推桿的推出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方。本塑件開(kāi)模后留在動(dòng)模型腔中，且型腔每部分成半圓柱狀，各處脫模阻力均較小。同時(shí)為了保證塑件質(zhì)量，應(yīng)多設(shè)推桿，以減小各個(gè)推桿作用在塑件上的應(yīng)力，減少變形、開(kāi)裂、應(yīng)力發(fā)白等現(xiàn)象?？紤]塑件的形狀和受力，本設(shè)計(jì)中采用三根圓形端面的推桿，拉料桿亦當(dāng)作推桿使用，使受力平衡。
8.3 推桿復(fù)位裝置
為了防止合模時(shí)側(cè)抽芯型芯和推桿相互干擾，在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)計(jì)在模具閉合前先將推桿復(fù)位，在本設(shè)計(jì)中采用彈簧復(fù)位。彈簧復(fù)位是一種簡(jiǎn)單復(fù)位方法，它具有先行復(fù)位功能，數(shù)根彈簧裝在動(dòng)模墊板和推板之間。推出塑件時(shí)彈簧被壓縮，當(dāng)注射機(jī)的頂桿后退，彈簧即將推板推回。
第九章 側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)注射成型的塑件與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的，一邊在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則就無(wú)法脫模。帶懂側(cè)向成型零件做側(cè)向分型抽芯和復(fù)位的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱(chēng)為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)中采用斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，這是利用注射機(jī)的開(kāi)模力作為動(dòng)力和開(kāi)模形成，通過(guò)斜導(dǎo)柱等零件，在塑件脫模之前，將模具的可側(cè)向移動(dòng)的成型零件從塑件中抽出。
9.1 抽芯距與抽芯力的計(jì)算
9.1.1 抽芯距的計(jì)算
側(cè)向型芯從成型位置到不妨礙塑件脫模推出位置所移動(dòng)的距離成為抽芯距，用s來(lái)表示。抽芯距s應(yīng)比塑件的側(cè)孔、側(cè)向凹槽或側(cè)向凸臺(tái)的高度大2～3mm。本設(shè)計(jì)中很容易得出。
9.1.2 抽芯力的計(jì)算
抽芯力的計(jì)算同脫模力的計(jì)算是相同的。對(duì)于側(cè)抽芯的抽芯力常采用如下脫模力的簡(jiǎn)單估算公式來(lái)進(jìn)行估算：
式中——制品對(duì)型芯包緊的脫模阻力（N）；
——使封閉殼體脫模需克服的真空吸力（N），用表示型芯的橫截面面積（mm2）
。
對(duì)厚壁筒形制品：
式中——塑料的拉伸彈性模量（MPa）；
——塑料的平均成型收縮率；
——塑料的泊松比；
——型芯的脫模斜度；
——型芯脫模方向高度（mm）；
——脫模斜度修正系數(shù)，；
——制品與鋼材表面制件的靜摩擦因數(shù)；
——厚壁制品的計(jì)算系數(shù)，；
——比例系數(shù)，；
——型芯的平均半徑（mm）；
——制品壁厚（mm）。
故。
9.2 斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)有三大要素：一是側(cè)滑塊的平穩(wěn)倒滑；二是注射時(shí)側(cè)型芯（即滑塊）的牢固鎖緊；三是側(cè)抽芯結(jié)束時(shí)的可靠定位。
9.2.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
? 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形狀見(jiàn)圖9-1。
圖9-1 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
? 斜導(dǎo)柱傾斜角的確定
斜導(dǎo)柱傾斜角的大小，既關(guān)系到開(kāi)模所需的力、斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和能提供的抽芯力，又關(guān)系到斜導(dǎo)柱的有效長(zhǎng)度、抽芯距及楷模形成。我們從側(cè)抽芯時(shí)的開(kāi)模力和開(kāi)模距兩個(gè)方面來(lái)確定斜導(dǎo)柱的傾斜角。
斜導(dǎo)柱的傾斜角越大，斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)L、開(kāi)模距H越小，越有利于減小模具的尺寸，而斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和開(kāi)模力則越大，影響了斜導(dǎo)柱和模具的剛度和強(qiáng)度；而越小，斜導(dǎo)柱和模具的受力越小，但要在獲得相同的抽芯距的情況下，斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度L和開(kāi)模距H越大，使模具的尺寸變大，因此斜導(dǎo)柱的傾斜角要兼顧到開(kāi)模力和開(kāi)模距這兩方面，理論推導(dǎo)，取比較理想，一般在設(shè)計(jì)中取。在本設(shè)計(jì)中取。
? 斜導(dǎo)柱的直徑
根據(jù)《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表15-43可查出，該設(shè)計(jì)中的抽芯力和斜導(dǎo)柱的傾斜角對(duì)應(yīng)的最大的彎曲力。然后再根據(jù)（側(cè)型芯滑塊所受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板的距離）在《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》表15-44中可得斜導(dǎo)柱的直徑。在該設(shè)計(jì)中即為定模型腔板厚度，即，從而查得，查表得。
? 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算
按照?qǐng)D9-2可計(jì)算出斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度：
斜導(dǎo)柱的有效長(zhǎng)度：。
斜導(dǎo)柱總的長(zhǎng)度：
斜導(dǎo)柱安裝固定部分的長(zhǎng)度：
圖9-2 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度
9.2.2 滑塊的設(shè)計(jì)
在側(cè)滑塊（簡(jiǎn)稱(chēng)為滑塊）上安裝側(cè)型芯或側(cè)向成型塊，因此，為了保證成型工藝的可靠和塑件的尺寸的準(zhǔn)確，側(cè)滑塊的導(dǎo)滑不但要靈活，而且要準(zhǔn)確。
? 滑塊的形式
滑塊可以氛圍整體式和組合式兩種。為了節(jié)約模具材料，且加工容易，在本設(shè)計(jì)中我們采用組合式結(jié)構(gòu)?；瑝K和側(cè)型芯的連接方式采用壓板和螺釘固定。如圖9-3所示。
圖9-3 側(cè)型芯與滑塊的連接形式
? 滑塊的導(dǎo)滑形式
滑塊在抽芯和復(fù)位過(guò)程中，需要沿一定的方向平滑地往復(fù)移動(dòng)，不應(yīng)發(fā)生卡滯和跳動(dòng)等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵是由于滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)滑槽多為T(mén)形槽或燕尾槽，考慮燕尾槽加工困難，本設(shè)計(jì)中采用T形槽。其導(dǎo)滑形式如圖9-4所示。
圖9-4 滑塊的導(dǎo)滑形式
? 滑塊的定位裝置
為了保證斜導(dǎo)柱在合模時(shí)可靠地進(jìn)入滑塊的斜孔，滑塊在抽芯后的終止位置必須定位。滑塊的定位裝置有幾種，在本設(shè)計(jì)中通過(guò)依靠壓簧的恢復(fù)，將鋼球在滑塊的抽芯過(guò)程中插入滑塊的預(yù)先設(shè)計(jì)的定位穴中，來(lái)將滑塊定位在限位擋塊處，如圖9-5所示。
圖9-5滑塊的定位裝置
9.2.3 楔緊塊的設(shè)計(jì)
? 楔緊塊的形式
為了防止活動(dòng)型芯和滑塊在成型過(guò)程中受力而移動(dòng)，或斜導(dǎo)柱的過(guò)分受力，模具應(yīng)設(shè)置楔緊塊，以便在合模時(shí)將滑塊壓緊。在本設(shè)計(jì)中，我們采用圓柱形臺(tái)階固定方式，用銷(xiāo)釘定位，螺釘固定楔緊塊的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，應(yīng)用廣泛，但所承受的側(cè)向力較小，其結(jié)構(gòu)形式如圖9-6所示。
圖9-6 楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式
? 楔緊塊的楔緊角的選擇
當(dāng)斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊作抽芯移動(dòng)時(shí)，楔緊塊的楔緊角必須大于斜導(dǎo)柱的斜角，只有這樣，當(dāng)模具開(kāi)模時(shí)，楔緊塊才會(huì)先離開(kāi)滑塊，以便滑塊進(jìn)行側(cè)向抽芯的動(dòng)作。當(dāng)滑塊移動(dòng)方向與合模方向垂直時(shí)，取。
? 推桿先復(fù)位設(shè)計(jì)
對(duì)于斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模（如本設(shè)計(jì)中）的側(cè)抽芯注射模中，在一定條件下，合模時(shí)因滑塊先于推桿復(fù)位而發(fā)生干涉現(xiàn)象，造成活動(dòng)型芯與推桿的碰撞。發(fā)生干涉的條件是側(cè)向型芯與推桿在垂直于開(kāi)模方向平面上的投影發(fā)生重合，并且，推桿的推出距離高于側(cè)型芯的最低面，就有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，這時(shí)模具就要設(shè)計(jì)推桿先復(fù)位機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中采用彈簧導(dǎo)銷(xiāo)先復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模時(shí)，在彈簧回復(fù)力作用下，推桿和拉料桿同時(shí)迅速?gòu)?fù)位。
第十章 模具總裝配圖的繪制
各步驟進(jìn)行具體設(shè)計(jì)后，就可以開(kāi)始繪制總裝配圖及相關(guān)零件圖了。由于此次設(shè)計(jì)的模具較為復(fù)雜，為了能對(duì)模具各零件間的相互裝配關(guān)系進(jìn)行全面而具體的表達(dá)，故裝配圖的繪制采用了主視圖、俯視圖來(lái)共同表達(dá)，見(jiàn)圖10-1所示。繪制完裝配圖后，再依次繪制出各模具零件圖。對(duì)于各模具零件，注意標(biāo)明相關(guān)技術(shù)要求，例如熱處理、倒角、粗糙度、相關(guān)公差配合等。
圖中各零件代號(hào)和名稱(chēng)為：1.推板 2.推桿固定板 3.推桿 4.動(dòng)模座板 5.彈簧 6.動(dòng)模板 7.導(dǎo)套 8.定模版 9.導(dǎo)柱 10、12、17、19、21內(nèi)六角螺釘 11.定模座板 13.澆口套 14.右斜導(dǎo)柱 15.楔緊塊 16.導(dǎo)滑槽塊 18.右滑塊 20.拉料桿 22.左斜導(dǎo)柱 23.左滑塊
圖10-1 模具總裝配圖
工作原理：開(kāi)模時(shí)，工件在拉料桿20和側(cè)向抽芯型芯（即左、右滑塊）25、18的作用下留在動(dòng)模部分，在抽芯之前楔緊塊15松開(kāi)對(duì)滑塊25、18的楔緊作用，在繼續(xù)開(kāi)模的過(guò)程中，在側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)（由斜導(dǎo)柱14，楔緊塊15，滑塊25、18，導(dǎo)滑槽塊16組成）的作用下，完成側(cè)向抽芯工作。然后由頂桿3和拉料桿20共同將塑件頂出。合模時(shí)，頂桿3和拉料桿20在彈簧5的作用下，先回復(fù)原位，使合模時(shí)滑塊25、18不與頂桿3及拉料桿20相互干涉。
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致 謝
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成，首先要感謝導(dǎo)師林啟權(quán)教授的精心指導(dǎo)和諄諄教誨。從設(shè)計(jì)的選題、設(shè)計(jì)過(guò)程、論文的寫(xiě)作、修改到校對(duì)，無(wú)不凝聚著林老師的心血和汗水。林老師活躍的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深刻敏銳的學(xué)術(shù)洞察力、忘我的工作熱情、以及寬容儒雅的為人風(fēng)范無(wú)不令我敬佩，并且使我終身受益。設(shè)計(jì)過(guò)程中，林老師給了我充分的信任和極大的鼓勵(lì)與支持，這對(duì)完成本設(shè)計(jì)也十分重要。在此，謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以深深的敬意與衷心的感謝，感謝林老師所給予的悉心指導(dǎo)、無(wú)私幫助、不倦教誨和嚴(yán)格要求！
感謝湘潭大學(xué)提供給我這次可貴的科研機(jī)會(huì)，感謝林啟權(quán)老師在我大學(xué)期間給予的無(wú)私幫助！還要感謝謝桂蘭老師及各任課老師的悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助！
此外，還要感謝我的好友及同學(xué)在大學(xué)期間給我的支持和鼓勵(lì)，使我度過(guò)了一個(gè)充實(shí)而又有意義的大學(xué)，克服無(wú)數(shù)學(xué)習(xí)和生活中的困難。我還要感謝我的家人，他們?cè)诰裆瞎膭?lì)我，在經(jīng)濟(jì)上支持我，在生活上關(guān)心我。他們?yōu)槲腋冻龅男量?，讓我無(wú)以報(bào)答！
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)更加了解，對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)更加熟悉，加深了我對(duì)塑料模具的概念，清楚了塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)所需要注意的各個(gè)方面的問(wèn)題和細(xì)節(jié)，為我以后的深造奠定了基礎(chǔ)。
在這里再次向所有給予我無(wú)私幫助的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和親友表示深深的感謝！
最后，由于時(shí)間和精力有限，在設(shè)計(jì)中仍存在著一些不足之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)與指正。
附件：英語(yǔ)論文翻譯
關(guān)于注射成型工藝參數(shù)對(duì)超薄壁塑件成型過(guò)程影響的研究
宋滿倉(cāng)，劉柱，王敏杰，趙丹陽(yáng)
中國(guó)，大連116023，大連理工大學(xué)，“精密與特種加工”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要： 薄壁注射成型具有很多明顯的優(yōu)勢(shì)例如節(jié)省材料，降低產(chǎn)品成本、重量和外觀尺寸等等，還能加快電子產(chǎn)品的快速發(fā)展（例如手機(jī)）。特別是超薄壁塑件在微機(jī)電系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。然而由于零件的厚度的減小以及在超薄壁塑件的成型特性方面缺乏系統(tǒng)的研究，注射成型過(guò)程變得更加困難和復(fù)雜。本文中設(shè)計(jì)和制造了一副成型超薄壁塑件的注塑模，并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法（Taguchi法）和數(shù)字模擬，對(duì)不同的工藝參數(shù)（注射速度，注射壓力，熔融溫度，計(jì)量大小和零件厚度）對(duì)超薄壁塑件的成型過(guò)程的影響進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，零件厚度是成型的決定性參數(shù)，計(jì)量大小和注射速度是成型過(guò)程中的主要因素，加快注射速度能大大增加填充率。熔融溫度和注射壓力是次要因素，但是較高的熔融溫度和注射壓力在成型過(guò)程中也是必要的。
2006年埃爾塞維爾BV公司。版權(quán)所有。
關(guān)鍵詞：注射成型；超薄壁塑件；正交實(shí)驗(yàn)法（Taguchi法）；數(shù)字模擬
1、注射成型
作為微機(jī)電系統(tǒng)的一種輔助工藝，微型成型技術(shù)由于其優(yōu)勢(shì)（如成本低，周期短，工藝簡(jiǎn)單和質(zhì)量更好）而越來(lái)越被人們所重視。Yu等人[1]研究了微小尺寸薄板的注射成型，Yao and Kim[2]分析了聚碳酸酯管的填充過(guò)程（該管厚0.76mm，長(zhǎng)101.6mm），Zhao等人[3]和Shen等人[4]調(diào)查研究了工藝參數(shù)對(duì)微型成型過(guò)程和零件質(zhì)量的影響，然而對(duì)超薄壁注射成型的研究卻很少有報(bào)道。
超薄壁塑件是一種特殊的微型塑件。超薄壁塑件一般被定義為標(biāo)稱(chēng)壁厚小于等于1mm，表面積至少為50mm2流動(dòng)長(zhǎng)度/厚度比大于100或150。超薄壁塑件的成型難點(diǎn)主要是在填充過(guò)程中凝固層的厚度和塑件壁厚的比值會(huì)隨著塑件壁厚的減小而大幅度增加。當(dāng)凝固層厚度和塑件厚度相差無(wú)幾時(shí)，情況會(huì)更糟。因此，在傳統(tǒng)的注射成型工藝條件下很難將超薄壁塑件的型腔充滿。由于在超薄壁注射成型中有比傳統(tǒng)注射成型更加復(fù)雜的影響因素，要正確的選擇工藝參數(shù)是很難的。
在本研究項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)和制造了一副能夠成型一種超薄壁塑件的注射模具。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到了正交實(shí)驗(yàn)法（Taguchi法）[5]，而在填充分析中用到了數(shù)字模擬軟件Moldflow。本研究目的在于找出在超薄壁注射成型中的最大影響因素，以便減少試模次數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能作為對(duì)超薄壁塑件成型缺陷（如曲翹，熔接縫等）的進(jìn)一步研究的參考。
2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法
2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和模具
本實(shí)驗(yàn)中使用的注射機(jī)為BOY 12A。其最小注射體積為0.1cm3，最大注射壓力為180MPa，最大注射速率為240mm/s。
根據(jù)傳統(tǒng)的研究方法[6]，填充模型如圖1所示，一個(gè)是圓形薄壁零件另外一個(gè)是矩形薄壁零件。這兩個(gè)薄壁零件壁厚均為0.2mm（或者0.1mm），兩者體積基本相等。本實(shí)驗(yàn)所用材料為聚丙烯PP。
圖1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叩男颓缓头至鞯?
2.2、實(shí)驗(yàn)方法
在這個(gè)項(xiàng)目中，通過(guò)注射成型實(shí)驗(yàn)來(lái)研究不同工藝參數(shù)在超薄壁注射成型過(guò)程中的影響。正交實(shí)驗(yàn)法（Taguchi法）用來(lái)安排實(shí)驗(yàn)。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法的使用，我們能夠科學(xué)的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也能得到主要因素和次要因素之間的關(guān)系，目標(biāo)值和每個(gè)因素和進(jìn)一步研究方向之間的關(guān)系。
能