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模 具 設(shè) 計(jì) 綜 合 實(shí) 踐
報(bào) 告 書(shū)
題 目： 罩蓋板注射模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)老師：
提交日期：
摘 要
本文通過(guò)對(duì)罩蓋板模具設(shè)計(jì),通過(guò)認(rèn)識(shí)和了解塑料模具設(shè)計(jì)一些設(shè)計(jì)原則和方法.并且可以通過(guò)三維和二維軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì),提高自己的繪圖能力。為今后從事設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次主要重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。
【關(guān)鍵詞】 塑料；模具設(shè)計(jì)；注塑模具
1
Abstract
Factory coil mould design, this paper through the plastic mold design and some design principles and methods. And it can pass three under two kinds of software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation. The main focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required moulding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etc
Keyword: plastic；mold design；injection mold
目 錄
Abstract 2
前 言 4
1.1 課題背景 4
1.2 課題分析 6
第一章 塑件成型工藝性分析 6
1.1 軟件簡(jiǎn)介 6
1.2 塑件（某罩蓋板）分析 8
第二章 注塑模具的設(shè)計(jì) 12
2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式. 12
2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 13
2.3 分型面的確定： 14
2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定 15
2.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18
2.5.1 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 19
2.5.2 主流道設(shè)計(jì) 20
2.5.3分流道的設(shè)計(jì) 21
2.5.4澆口的設(shè)計(jì) 22
2.5.5冷料穴的設(shè)計(jì) 22
2.6排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22
2.7成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 23
2.7.1成型零部件結(jié)構(gòu) 23
2.7.2成型零部件工作尺寸的計(jì)算 25
2.7.3成型零件工作尺寸計(jì)算 25
2.8模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 27
2.8.1模架基本類型 27
2.8.2模架的選擇 27
2.8.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
2.9脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
2.9.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
2.9.2 脫模力的計(jì)算 31
2.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33
2.10.1冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 34
2.10.2冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置 34
2.10.3冷卻水道的計(jì)算 35
第三章 模具的裝配 40
3.1 模具的裝配順序 40
3.2 開(kāi)模過(guò)程分析 41
設(shè)計(jì)小結(jié) 42
附：模具裝配圖 43
致 謝 44
參考文獻(xiàn) 45
46
前 言
現(xiàn)代化的工業(yè)里面，模具是使用最多的也是最基礎(chǔ)的一個(gè)工藝裝置。模具在現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)中本身只是以個(gè)工具，但是其要求質(zhì)量高，所以又被人們當(dāng)作一種單獨(dú)的設(shè)備來(lái)用，模具的發(fā)展可以體現(xiàn)出當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和潛力，一些實(shí)體經(jīng)濟(jì)專業(yè)也是依據(jù)這個(gè)來(lái)判斷當(dāng)?shù)毓I(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。模具生產(chǎn)技術(shù)水平各個(gè)地方差異巨大，其發(fā)展水平的高低現(xiàn)在可衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高度的一個(gè)標(biāo)志。它在水平高低，主要體現(xiàn)在一些大產(chǎn)品質(zhì)量好壞的傷面，也體現(xiàn)在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。模具工業(yè)的好壞也體現(xiàn)在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上面，因?yàn)楦咝录夹g(shù)產(chǎn)品外觀零件基本都是模具生產(chǎn)的，所以模具在高新技術(shù)領(lǐng)域也有一席之地。企業(yè)才會(huì)有一個(gè)好的發(fā)展。此外在教育培養(yǎng)人才方面，最近幾年很多高校也開(kāi)設(shè)了模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)，這樣對(duì)后續(xù)人才的培養(yǎng)也是非常重要的，模具是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的主要基礎(chǔ)設(shè)施。今后我國(guó)要使世界工廠得地位不撼動(dòng)，估計(jì)仍然需要依賴于模具工業(yè)的穩(wěn)固發(fā)展，成為制造強(qiáng)國(guó)。
1.1 課題背景
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機(jī)、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來(lái)這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的要求越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，越來(lái)越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反映能力和速度。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。
由于模具的使用特點(diǎn)，決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其他行業(yè)。模具設(shè)計(jì)要考慮的要點(diǎn)如下:
a．塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn)。
b．塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成型時(shí)充模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。
c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。
對(duì)于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性能等。
目前，我國(guó)的模具制造技術(shù)已從過(guò)去只能制造簡(jiǎn)單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具。在塑料模具方面，能設(shè)計(jì)制造汽車保險(xiǎn)杠及整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)技術(shù)對(duì)塑料注塑過(guò)程進(jìn)行流動(dòng)分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。某些國(guó)外電加工機(jī)床具有內(nèi)容豐富、實(shí)用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微細(xì)加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測(cè)和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)、三維掃描測(cè)量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)模具制造能力的提高也起到了很大作用。我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。特別是模具成型零件方面的軟件等，這些技術(shù)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，進(jìn)而將數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計(jì)與制造連成一體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。
1.2 課題分析
本課題內(nèi)容是對(duì)罩蓋板繪圖建模、然后模具設(shè)計(jì)和加工工藝分析?；谏a(chǎn)實(shí)踐之上的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機(jī)構(gòu)設(shè)置、注塑機(jī)臺(tái)選擇及注塑工藝分析等。根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，本模具采用采用一模兩腔布局，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天200XA型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算分析，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。選擇合理的加工方法。模具方案確定后進(jìn)行工藝分析。根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。
第一章 塑件成型工藝性分析
1.1 軟件簡(jiǎn)介
本設(shè)計(jì)中主要為模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算。裝配圖用AutoCAD來(lái)完成其三個(gè)視圖的顯示。產(chǎn)品建模和模具三維圖的繪畫我們用的是UG，其他零件圖也是用AutoCAD制圖。CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文簡(jiǎn)稱(Computer Aided Design)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲(chǔ)與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù)；而設(shè)計(jì)人員集中精力進(jìn)行有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設(shè)計(jì)方案的提出、評(píng)介、分析模擬與修改到具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)全過(guò)程.對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)講，通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對(duì)機(jī)械行業(yè)針對(duì)性差，不過(guò)幸運(yùn)的是，AutoCAD是個(gè)開(kāi)放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，如采用Autolisp，ADS，ARX甚至采用VB語(yǔ)言等，現(xiàn)今的高華CAD、天目CAD就是在該軟件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的機(jī)械專業(yè)CAD。由于二次開(kāi)發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，這樣充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能。
世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出井以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑過(guò)程的模擬、設(shè)計(jì)原理的應(yīng)用和精確計(jì)算，并逐步優(yōu)化模擬過(guò)程，使設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以在計(jì)算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品，并能靈活地適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化。應(yīng)用MOLDFLOW公司的技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功地設(shè)計(jì)出了上萬(wàn)副模具。繼MOLDFLOW之后美國(guó)康奈爾大學(xué)、德國(guó)的亞森(Aachen)技術(shù)大學(xué)、美國(guó)的C. V.公司、MCAP公司、日本的CAD-M公司等也相繼開(kāi)發(fā)了塑料模具CAD/CAM系統(tǒng)。第一套塑料模具CAD/CAM經(jīng)過(guò)數(shù)年努力研制而成，于1982年推出，它就是后來(lái)稱為GRAFTEK的系統(tǒng)。塑料模具CAD/CAM的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)Protety pe & Plastic Mold公司采用了Computool公司的CAD/CAM系統(tǒng)后，一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時(shí)間，制造周期平均縮短了30 %，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。 國(guó)內(nèi)部分科研單位、大專院校也在塑料行業(yè)開(kāi)展了CAD技術(shù)的研制和開(kāi)發(fā)工作。華中理工大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉顯高、李德群、肖景容等研制成功了“實(shí)用化注塑模CAD/CAE/CAM微機(jī)系統(tǒng)HSC1. 1”；北京化工學(xué)院進(jìn)行了注塑充模過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真；其他部分企業(yè)科研單位也做了一些探討工作，并且收到了一定的經(jīng)濟(jì)效益【10】?？偟膩?lái)講我國(guó)塑料模具CAD僅僅處于開(kāi)發(fā)使用初期，很多自己研發(fā)的軟件并不是很成熟。
1.2 塑件（某罩蓋板）分析
在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT5級(jí)精度，未注采用MT8級(jí)精度。
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。本次我們用UG建模盡量做到和實(shí)物一樣來(lái)構(gòu)建模型，主要設(shè)計(jì)的部分為我們將要罩蓋板其進(jìn)行注射模具設(shè)計(jì)，建模后如三維截圖的塑件,材料為ABS,通過(guò)查詢材料性能可以知道收縮率為0.3%～0.8％。我們是通過(guò)實(shí)物來(lái)逆向造型，通過(guò)測(cè)繪零件個(gè)尺寸有UG畫出產(chǎn)品三維模型后設(shè)計(jì)模具。塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽纾⒃诔尚凸袒蟊３制浼鹊眯螤疃话l(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能。
此產(chǎn)品壁厚均勻，ABS性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對(duì)于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為Ra0.8，內(nèi)部為Ra1.2。
設(shè)計(jì)的塑件的見(jiàn)零件圖1-1設(shè)計(jì)的時(shí)候所采用的塑料名稱——ABS，塑件的生產(chǎn)批量——中等批量，塑件的體積為mm3，通過(guò)查詢ABS密度g/cm3，通過(guò)計(jì)算可以知道單個(gè)產(chǎn)品的重量大約4.2g。
本設(shè)計(jì)產(chǎn)品為罩蓋板，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙塑料制品形狀如圖1-1
圖1-1 產(chǎn)品圖
制件材料注塑性能：ABS在打成顆粒狀態(tài)時(shí)的吸濕性不大，所以一般情況不需要除濕處理，因此成型前也不必做干燥處理。
ABS的熔融溫度范圍小，對(duì)環(huán)境溫度要求比較高，因此在受熱的情況下會(huì)引起分解，分解產(chǎn)物ABS對(duì)人體和設(shè)備都有害。ABS在進(jìn)行融化還有凝固的時(shí)候速度都是很快的。溫度對(duì)ABS的熔體黏度影響不大﹐剪切速率對(duì)熔體黏度影響卻很大﹐如欲提高ABS熔體的流動(dòng)性﹐最好增加成型壓力或螺桿轉(zhuǎn)速。
ABS大分子主鏈由三種結(jié)構(gòu)單元組成，不同結(jié)構(gòu)單元賦予其不同的性能：丙烯腈，耐化學(xué)腐蝕性好，表面硬度高；丁二烯，韌性好；苯乙烯，透明性、著色性、電絕緣性和加工性能好。因此ABS兼具韌、硬、剛性。
一般性能：ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色，制品易著色，并具有90％的高光澤度；易燃，離火可繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，并有黑煙；燃燒時(shí)塑料軟化、燒焦，但無(wú)熔融滴落，并發(fā)出特殊的肉桂氣味；與其它材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。
力學(xué)性能：ABS力學(xué)性能優(yōu)良，屬于硬而韌的材料，在拉伸過(guò)程中產(chǎn)生屈服點(diǎn)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率較高；沖擊強(qiáng)度極好，可在極低的溫度下使用；耐磨性優(yōu)良，抗蠕變性能較好；壓縮和彎曲強(qiáng)度屬于較差的。ABS力學(xué)性能受溫度影響較大。拉伸、壓縮和彎曲強(qiáng)度隨溫度升高而降低。
熱學(xué)性能：ABS的負(fù)荷變形溫度為93－118℃，制品經(jīng)退火處理后還可增加10℃；ABS在－40℃下仍能表現(xiàn)出一定的韌性；ABS的線膨脹系數(shù)為熱塑性塑料中較小的。
電學(xué)性能：ABS的電絕緣性較好，且不受溫度、濕度和頻率的影響。
環(huán)境性能：ABS聚合物幾乎不受水、酸，堿和無(wú)機(jī)鹽等的影響；不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長(zhǎng)期與烴接觸會(huì)發(fā)生軟化溶脹；在醛、酮類及氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液；ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。
ABS耐候性不好，這是由于分子鏈中丁二烯的雙鍵在紫外光作用下易受氧化降解?？赏ㄟ^(guò)與PC,ABS,PU等共混或加入苯并三唑類紫外線吸收劑來(lái)改善其耐候性。
基于經(jīng)盈、剛韌、堅(jiān)固、抗高溫、抗化學(xué)侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，ABS適合注塑多種產(chǎn)品，包括汽車表板、緩沖器、瓶箱、洗衣機(jī)內(nèi)殼、廚房用品、紡織線軸、工具手柄等。
目前，汽車業(yè)大量應(yīng)用ABS，用以制造緩沖器及儀器板。這些儀器板通常均已填入如滑石/玻璃合成物等填料。高度結(jié)晶的ABS也日益受歡迎，因?yàn)槠浣Y(jié)晶程度可以令熱塑性塑料更加堅(jiān)硬、更能抵抗高溫或破壞、ABS亦適宜制造安全帶及支柱。含有新ABS料的填充級(jí)可制造洗衣機(jī)內(nèi)殼和外殼、雪柜和洗碟機(jī)的外殼，充份利用其抗熱能力。亦有特別等級(jí)可供選用。
表1-3 ABS各項(xiàng)性能參數(shù)表
密度（g/）
1．05
抗拉屈服強(qiáng)度（mpa）
50
比容（/g）
0．92
拉伸彈性模量（mpa）
吸水率24h（%）
0．3
無(wú)缺口
261
收縮率（%）
130-160
缺口
11
熔點(diǎn)（）
130~160
彎曲強(qiáng)度（mpa）
80
0.45mpa
90~108
強(qiáng)度（hb）
9.7
1.80mpa
83~103
體積電阻率（）
第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)
2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式.
注射模是塑料注射成型工藝中不可缺少的工具，雖然其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但通常按結(jié)構(gòu)特征來(lái)說(shuō)，可分為二板式注射模、三板注射模、哈夫式注射模等。
二板式注射模是最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)形式，是由動(dòng)模和定模兩塊組成的。二板式注射?？稍O(shè)計(jì)成單型腔二板式注射模和多型腔二板式注射模。根據(jù)實(shí)際塑件的要求，單型腔二板式注射模也可以增添其他部件，如支撐銷和活動(dòng)成型芯等。
三板注射模是在二板式注射模的兩塊外，還有一塊活動(dòng)的模板，所以叫做三板式注射模，俗稱雙開(kāi)模。這塊活動(dòng)模板上，可設(shè)置澆口、流道以及動(dòng)模所需的其他部件。模具開(kāi)啟時(shí)，這塊活動(dòng)模板與上述兩模板分離，塑件與澆口冷料分別從該板兩側(cè)取下，因此，三板式注射模就有兩個(gè)相互平行的分型面。三板式注射模也有一些缺點(diǎn)，如制造成本較高，加工復(fù)雜，模具重量增大制造周期長(zhǎng)等，所以很少用于大型或特大型塑件的注射模成型。在本設(shè)計(jì)中，由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故可采用二板式注射模。 如圖2-1可知該產(chǎn)品為規(guī)則的日用產(chǎn)品，模具可采用簡(jiǎn)單的兩板模推桿頂出結(jié)構(gòu)，如下圖
圖2-1
2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模二腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的布局應(yīng)該是每個(gè)產(chǎn)品在成型過(guò)程中的分得所需的壓力形同,以保證熔融狀態(tài)的塑料體能投均勻地、快速 的、充填每個(gè)型腔室,保證每個(gè)型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量、外觀均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。根據(jù)產(chǎn)品形狀分析和任務(wù)書(shū)要求，需要滿足年產(chǎn)量400萬(wàn)個(gè)的生產(chǎn)任務(wù)，量相對(duì)還是比較大的，所以該模具我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)采用一模二腔。排列形式如圖2-2
圖2-2 型腔布局方式
2.3 分型面的確定：
對(duì)模具而言。他的分型面可以看成是幾個(gè)可以分離的部分組成的，在將模具的接觸表面進(jìn)行分離的時(shí)候，可以將里面的塑料件拿出來(lái)，還可以將系統(tǒng)澆注進(jìn)行凝料，在塑料件成型的時(shí)候，所有的接觸面都是需要要封閉的，這樣封閉的面我們就叫做是分型面，這在模具的結(jié)構(gòu)當(dāng)中的很重要，在選擇塑料件的分型面的時(shí)候，我們可以只選擇一個(gè)，可以選擇好多個(gè)，我們要想將塑料件成型完整的話，進(jìn)行分型面的選擇是很重要的，我們采用最大平面處作為分型面。將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上；
3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
6）使塑件易于脫模。
綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，如圖所示。
圖2-3 分型面示意圖
2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定
注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺(tái)和模具匹配的注射機(jī)，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。
1.所需注射量的計(jì)算
（1）塑件質(zhì)量、體積計(jì)算:
對(duì)于該設(shè)計(jì)，建立塑件模型,并用UG對(duì)此模型分析得：
塑料制件體積V1＝4
澆注系統(tǒng)約為V2＝5 ；
塑料制件質(zhì)量M1＝4.2g。
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
可使用軟件測(cè)量塑件體積，由于該模具采用一模兩腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體積為
V3=5cm3
（3）該模具一次注射所需要的ABS
體積 V0=V1+ V2+ V3 = 13cm3；
質(zhì)量 M0=ρ?V0= 13.6g。
2.注射機(jī)型號(hào)的選定
近年來(lái)我國(guó)引進(jìn)的注射機(jī)型號(hào)很多，國(guó)內(nèi)注射機(jī)生產(chǎn)廠的新機(jī)型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。
最終查詢資料確定注射機(jī)型號(hào)為HTF250X,具體參數(shù)如表：2-1
表2-1注射機(jī)主要參數(shù)
注射裝置
INJECTION UNIT
A
B
C
螺桿直徑
Screw Diameter
mm
60
65
70
螺桿長(zhǎng)徑比
Screw L/D Ratio
L/D
21.7
20
18.6
理論容量
Shot Size(Theoretical)
cm3
727
853
989
注射重量
Injection Weight(PS)
g
662
776
900
注射壓力
Injection Pressure
Mpa
213
182
157
螺桿轉(zhuǎn)速
Screw Speed
rpm
0～185
合模裝置
CLAMPING UNIT
合模力
Clamp Tonnage
KN
3000
移模行程
Toggle Stroke
mm
600
拉桿內(nèi)距
Space Between Tie Bars
mm
660x660
最大模厚
Max.Mold Height
mm
660
最小模厚
Min.Mold Height
mm
250
頂出行程
Ejector Stroke
mm
160
頂出力
Ejector Tonnage
KN
62
頂出桿根數(shù)
Ejector Number
Piece
13
其它
OTHERS
最大油泵壓力
Max.Pump Pressure
MPa
16
油泵馬達(dá)
Pump Motor Power
kw
30
電熱功率
Heater Power
kw
19.65
外形尺寸
Machine Dimension(LxWxH)
m
6.5x2.0x2.4
重量
Machine Weight
t
12.5
料斗容積
Hopper Capacity
kg
50
油箱容積
Oil Tank Capacity
L
670
注射機(jī)的表稱注射量：V機(jī)=1239cm3
本次注射量符合因?yàn)锳BS的注量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于13.6，而HTF250X注塑機(jī)的注射量滿足要求。
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。必須滿足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=2 =1627 =680
=2x1627+660=4204
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書(shū)表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=6304x28x1.1x0.001=1361KN<3600KN
鎖模力符合要求鎖模力足夠
注塑機(jī)的開(kāi)模行程是有限的，設(shè)計(jì)模具必須校核所選注射機(jī)的開(kāi)模行程，以便與模具的開(kāi)模距離相適應(yīng)。對(duì)于臥式注射機(jī)，其開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)，對(duì)于多分型面注射模應(yīng)有：
式中 --推出距離
--包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度
=（水口料的長(zhǎng)度+20~30）
所以后續(xù)的設(shè)計(jì)中總的開(kāi)模距離需要H=250mm以上就可以了。
2.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
首先我們要了解塑件的成型性能和塑件使用材料的流動(dòng)特性。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也要考慮到好不好排氣,盡量設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利填充滿型腔。調(diào)整澆口大小和寬度用以保證塑件外觀漂亮和確保填充時(shí)可以均勻進(jìn)料。
本設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圖2-4
圖2-4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
分流道截面形狀及尺寸應(yīng)根據(jù)塑料制件的結(jié)構(gòu)、采用塑料的工藝性、成型條件等因素有關(guān)。本套設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用圓形分流道， 直徑為5mm。
冷料井在流道中也非常重要。流道一般存在一些廢料，防止廢料進(jìn)入型腔里去，所以要設(shè)置存放廢料的地方；所以設(shè)置了冷料井。我們此處設(shè)計(jì)的就是勾針帶冷料。
澆口的設(shè)計(jì)非常重要，它的位置位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)要注意，通過(guò)查詢書(shū)籍可以知道澆口的面積一般占到的流道的7%～9%，這次我們?cè)O(shè)計(jì)的澆口為方形的，澆口長(zhǎng)度為1.2mm。
2.5.1 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
1） 主流道凝料體積（3D測(cè)量）
V=20600mm3
澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算（按分流道取其中一個(gè)方向計(jì)算）
1）確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾?
主流道 ～
分流道
潛伏式澆口 ～
2）確定體積流率q(澆注系統(tǒng)各段的q值是不相同的)
主流道的體積流率
澆口體積流率
3）注射時(shí)間的計(jì)算
模具充模時(shí)間
式中 ------主流道體積流率
------注射時(shí)間
------模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積
單個(gè)型腔充模時(shí)間
注射時(shí)間
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間
根據(jù)注塑機(jī)的有關(guān)參數(shù)，可知≥注射機(jī)最短注射時(shí)間2s，所選時(shí)間合理。
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)按照澆口形式可以分為大水口澆注系統(tǒng)和細(xì)水口澆注系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。
澆注系統(tǒng)組成：
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。
1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔 7－冷料穴
2.5.2 主流道設(shè)計(jì)
所選用型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前段孔徑d0=3mm
噴嘴圓弧半徑R0=12mm
為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小段直徑d應(yīng)稍大于噴嘴直徑。
d=d0+（0.5~1）=3.5mm
主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角@通常為2~4°，主流道角度過(guò)大時(shí)，容易卷入空氣而產(chǎn)品氣泡，主流道角度過(guò)小時(shí)，會(huì)使充填過(guò)程的壓力損耗率增大，所以本次設(shè)計(jì)的主流道傾斜角度為1°，主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。這里取主流道球面半徑R16mm，經(jīng)測(cè)量主流道長(zhǎng)度L取95mm。
2.5.3分流道的設(shè)計(jì)
分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能短，折彎少，盡量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量損失與壓力損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取Ra為1.6 m，本設(shè)計(jì)選擇矩形截面的分流道，d=5mm，采用流道布局如圖所示：
流道布局
2.5.4澆口的設(shè)計(jì)
側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，一般塑料熔體從外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為圓形。側(cè)澆口的寬度和深度尺寸作如下取值：
寬度b=2 mm 深度t=1 mm
2.5.5冷料穴的設(shè)計(jì)
主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問(wèn)題必須在沒(méi)塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來(lái)。
冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為5mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的倒扣形式有多種，這里采用Z倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開(kāi)模時(shí)倒錐形的冷料穴通過(guò)內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。如圖：
拉料針
2.6排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在塑料熔體充模過(guò)程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過(guò)熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣等。
由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜。我們?cè)谟米⑸錂C(jī)制造模具的時(shí)候，一個(gè)很重要的問(wèn)題就是排氣。，我們這個(gè)論文里面使用的排氣是間隙的排氣，不需要在設(shè)置一個(gè)排氣槽，可以通過(guò)間隙進(jìn)行排氣，在排氣的時(shí)候不要出現(xiàn)溢料就可以了。
2.7成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
模具閉合時(shí)用來(lái)填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。
成型零部件在注射成型過(guò)程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的沖擊和摩擦作用，長(zhǎng)期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。
2.7.1成型零部件結(jié)構(gòu)
成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。
型腔是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔及型芯，如圖所示。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來(lái)的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過(guò)模具加工起來(lái)比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。
針對(duì)型芯和型腔的工藝分析如下：
形同點(diǎn)：
型芯和型腔均需要加工成型區(qū)域，流道，澆口為位置，冷卻水路，固定用的螺絲孔。
不同點(diǎn)：
型芯需要加工頂針孔，勾料針孔，型腔則需要加工澆口襯套孔
型腔三維圖
型芯三維圖
2.7.2成型零部件工作尺寸的計(jì)算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)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，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開(kāi)零部件的工作尺寸。
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
A=B+0.005B
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸
2.7.3成型零件工作尺寸計(jì)算
采用平均值的計(jì)算方法。針對(duì)塑料件的大小還有成型的零部件的大小的差異，我們統(tǒng)一按照入體的原則來(lái)進(jìn)行標(biāo)注，也就是對(duì)包容面的大小進(jìn)行標(biāo)注的時(shí)候使用的是單向的正偏差，基本尺寸為最?。粚?duì)于被包容面的大小標(biāo)注的時(shí)候使用的是單向的負(fù)偏差，這個(gè)時(shí)候基本尺寸是最大的；中心距進(jìn)行標(biāo)注使用的是雙向偏差 。
（1） 型腔內(nèi)徑尺寸計(jì)算
（mm）
式中，—型腔內(nèi)徑尺寸（mm）
D—制品的最大尺寸（mm）
Q—塑料的平均收縮率（%），ABS的平均收縮率為0.5%
—制品公差
—系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5~0.8之間
—模具的制造公差，一般取=~
按矩形計(jì)算，罩蓋板長(zhǎng)度、寬度上的最大尺寸分別為
=200mm =100mm
根據(jù)塑件的要求?。?0.44mm =0.28mm，則
=（200＋200×0.005-×0.44）=201mm
=(100+100×0.005-×0.28) =100.5mm
（2） 型芯徑向尺寸計(jì)算
模具型芯徑向尺寸分長(zhǎng)、寬兩部分計(jì)算：
(mm)
式中，—型芯外徑尺寸(mm)
—制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)
其余符號(hào)含義同型腔計(jì)算公式。
按矩形計(jì)算，罩蓋板長(zhǎng)度、寬度的最小尺寸分別為
=44mm =4mm
由上可知， =0.44mm =0.28mm，則
=（44＋44×0.005-×0.44）=44.22mm
=（4+4×0.005-×0.28）=4.02mm
2.8模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
2.8.1模架基本類型
注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動(dòng)成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動(dòng)卸螺紋的注射模、熱流道注射模。
2.8.2模架的選擇
根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：
模架結(jié)構(gòu)圖
CI型模具定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口的注射成形模具。
由分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過(guò)考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，以此分析計(jì)算：
模架的長(zhǎng)L=型腔長(zhǎng)度（180）+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚+滑塊厚度350mm
模架的寬W=型腔寬度（100）+導(dǎo)向桿的直徑+模板壁厚+滑塊厚度250mm
根據(jù)成型型腔的尺寸，在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對(duì)模架尺寸的影響，在設(shè)計(jì)中避免干涉。參考成型型腔厚度，考慮模板強(qiáng)度要求，定模板厚度取70mm，動(dòng)模板厚度取80mm?？紤]頂出行程要求，支撐板取80mm以滿足。
綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為：CI-2535-A70-B800-C80。
2.8.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開(kāi)合模時(shí)，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。
1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1） 導(dǎo)向零件（主要是導(dǎo)柱和導(dǎo)套）應(yīng)該盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)模架已設(shè)計(jì)好的尺寸，這樣有利于保證質(zhì)量和減少設(shè)計(jì)周期，導(dǎo)柱、導(dǎo)套到模具側(cè)壁必須要有足夠的距離，必須滿足模具的強(qiáng)度要求，防止因模板變形而引起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)失效。
（2） 現(xiàn)在根據(jù)模具的型號(hào)，一套模具正常需要二到四根導(dǎo)柱。由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。
（3） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在分型面處應(yīng)有承屑槽
（4） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行
（5） 合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進(jìn)入模腔，損壞成型零件。
2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（1） 有單節(jié)與臺(tái)階式之分導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面6…8mm
（2） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有倒圓角處理
（3） 固定方式凸臺(tái)形式固定在模板上
（4） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套需要熱處理來(lái)增加硬度、剛度、耐磨性。
3. 導(dǎo)套和導(dǎo)套孔
（1） 無(wú)導(dǎo)套的導(dǎo)套孔，直接開(kāi)在模板上?，F(xiàn)在常規(guī)設(shè)計(jì)師導(dǎo)套孔直接開(kāi)在定模板上、然后在鑲嵌一個(gè)有托導(dǎo)套上去。
（2） 導(dǎo)套有有托式、臺(tái)階式、凸臺(tái)式
（3） 在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角r。
一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動(dòng)模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對(duì)合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用.
2.9脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.9.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑件從模具上取下以前有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推桿，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。
脫模機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推桿推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等。
推出、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
（1）防止產(chǎn)品在脫模是產(chǎn)品變形（在剛脫模可以有一定的變形量，滿足一定條件的冷卻時(shí)間后恢復(fù)，不能形成永久變形）；
（2）推力根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、大小要合理安排；
（3）推桿頂出力必須小于塑件所能承受的頂出力，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂；
（4）推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠，在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形；
（5）推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；
考慮到塑件的特征等要求不高，決定選用簡(jiǎn)單的推桿機(jī)構(gòu)、使用最廣泛的推桿頂出機(jī)構(gòu)。推桿將塑件從動(dòng)模的型芯推出脫模，由于設(shè)置推桿的設(shè)計(jì)推桿截面為圓形，這樣制造和加工、維修、替換簡(jiǎn)單。
該塑件采用了推桿，其分布情況如圖所示，這些推桿的作用，使制品受推出力從而脫模。采用臺(tái)肩形式的圓形截面推桿，設(shè)計(jì)時(shí)推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑。推桿端平面不應(yīng)有軸向竄動(dòng)。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。
根據(jù)塑件的形狀，本模具可才用推桿頂出。
復(fù)位桿長(zhǎng)度尺寸：
L4=L推桿固定板++L型芯板+20
=20+80+20=245mm
復(fù)位桿徑向尺寸參考標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)尺寸，取d=30mm。
推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1）.推件力的計(jì)算
推件力
式中 A—塑件包絡(luò)型芯的面積（）
—塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×107～1.2×107Pa
—脫模斜度
—大氣壓力0.09MPa
—塑件對(duì)鋼的檫系數(shù)，約為0.1～0.3；
—塑件垂直于脫模方向的投影面積（）
模具設(shè)計(jì)手冊(cè)第70頁(yè)可知道ABS的脫模斜度=
A 103.5
=[103.5×1.0×(0.2cos -sin)/+0.09×17×15]=11.6kN
（2）確定頂出方式及推桿位置
根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定在制品的四角上設(shè)置六根普通的圓推桿。普通的圓形推桿按GB4169.—1984選用，均可滿足推桿剛度要求。
經(jīng)查相關(guān)資料，選用 ￠6㎜×250㎜型號(hào)的圓型推桿5根，由于沒(méi)有小推桿，推出裝置可不設(shè)導(dǎo)向裝置，推桿示意圖如下。
圖2-8
2.9.2 脫模力的計(jì)算
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時(shí)要克服大氣壓力 。
③機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開(kāi)始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計(jì)算脫模力時(shí)，一般計(jì)算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 產(chǎn)品的自身壁厚，型芯長(zhǎng)度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān)，各項(xiàng)值越大，則脫模力越大。
b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d． 排除其他客觀因素的影響，原則上是塑料產(chǎn)品的脫模斜度越大，產(chǎn)品越容易出模，當(dāng)開(kāi)始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算，亦即無(wú)視脫模斜度（a=0）
由于制品是薄壁矩形件
Q=8t·E·S·l·f/(1-m)(1+f) （kN）
式中，Q—脫模最大阻力（kN）
t—塑件的平均壁厚（cm）
E—塑料的彈性模量（N/）
S—塑料毛坯成型收縮率（mm/mm）
l—包容凸模長(zhǎng)度（cm）
f—塑料與鋼之間的摩擦系數(shù)
m—泊松比，一般取0.38~0.49
查表得，S=0.005，E=1.8×10N/cm
已知，t0.12cm，l=4.5cm，f=0.28
Q=8×0.12×1.8×10×0.005×4.0×0.28/(1-0.43)(1+0.28)
=1.32kN
---摩擦阻力（N）
---摩擦系數(shù)，一般取0.15～1.0，本設(shè)計(jì)取0.5
---因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力（N）
---塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取8～12MPa,本設(shè)計(jì)取10MPa
---塑件包緊型芯的側(cè)面積（㎜2）
2.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對(duì)于任一個(gè)塑料制品，模具溫度波動(dòng)過(guò)大都是不利的。過(guò)高的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長(zhǎng)冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下降。過(guò)低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對(duì)模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對(duì)于要求較低模溫（一般小于）的塑料，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
2.10.1冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
a．冷卻水孔的數(shù)量越多，對(duì)塑件冷卻也就越均勻。
b．冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔的形狀一致。
c．塑件局部壁厚處，應(yīng)加設(shè)冷卻裝置。當(dāng)設(shè)計(jì)冷卻孔直徑為D時(shí)，它的孔距最好為5D，孔與型腔的距離為3D。
d．當(dāng)大型塑件或薄壁零件成型時(shí)，料流較長(zhǎng)，而料溫越流越低，可以適當(dāng)?shù)馗淖兝鋮s水道的排列密度。
e．冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低強(qiáng)度。
f．冷卻水道不應(yīng)穿過(guò)接縫部分，以防漏水。
g．冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部分。
h．澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴，是模具上最熱的部分，應(yīng)加強(qiáng)冷卻，有時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)料嘴單獨(dú)冷卻。
i．進(jìn)出水水嘴接頭，應(yīng)設(shè)在不影響操作的方向，盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常在注塑機(jī)操作的對(duì)面。
j．如果型芯太長(zhǎng)，冷卻水道無(wú)法開(kāi)設(shè)，則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料，在型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻。
2.10.2冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置
冷卻水道的位置取決于制品的形狀和定、動(dòng)模板的厚度，必須將冷卻水路設(shè)計(jì)在產(chǎn)品膠位較大的地方，即型芯和型腔熱量較大、較多區(qū)域,冷卻水道最好采用環(huán)繞式的冷卻水路，可以均勻的冷卻塑件，保證冷卻水路的均勻分布。不少小型模具的型腔時(shí)直接在模板上加工而成的（也可以采用拼鑲結(jié)構(gòu)，但是由于模具尺寸較小，所以型腔與型芯的鑲件尺寸更小）。
本設(shè)計(jì)中型芯型腔各一組冷卻水回路, 此方式冷卻快速, 塑件冷卻均勻, 確保尺寸變形一致。冷卻水路排布如圖所示：
2.10.3冷卻水道的計(jì)算
一般模具注射到模具內(nèi)（除了高溫模具）的塑料溫度為185-215°C左右，而塑件成型后從型腔中取出時(shí)其溫度85°C以下。所有熱塑性塑料在注塑成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，不然產(chǎn)品質(zhì)量不高，頂出困難，所有必須使熔融塑料的熱量盡快的傳給模具，以便使成型產(chǎn)品靠冷卻定型并可頂出脫模，這樣可以成功縮短成型周期，通過(guò)快速冷卻，提高塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
1. 單位時(shí)間型腔內(nèi)的總熱量的計(jì)算Q（kJ/h）
（4.12）
式中——每小時(shí)注射次數(shù)；
——每次塑料的注射量，kg；
——單位熱流量，。
本設(shè)計(jì)中成型周期為20s，=3600/20=180次；
每次塑料的注射量包括塑件的質(zhì)量和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，本設(shè)計(jì)中塑件的質(zhì)量為113.3g，設(shè)澆注系統(tǒng)質(zhì)量為10g，則=123.3g=0.1233kg。
查文獻(xiàn)[1]第222頁(yè)圖10-2，取=160.8
==3568.7952
2.通過(guò)自然冷卻所散發(fā)