054-焊機(jī)斗注塑模具設(shè)計(jì)【模具三維】,模具三維,054,焊機(jī)斗,注塑,模具設(shè)計(jì),模具,三維
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：焊劑斗模具設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1注塑成型簡介
若要將塑料成型為制品，那么就有很多的生產(chǎn)方法可以實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)前最常用的生產(chǎn)方法有注射、擠出、吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置、模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，進(jìn)而在經(jīng)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。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，動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上，而在注射成型過程中，它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)一起運(yùn)動。注射成型時(shí)，動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)以及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力和時(shí)間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件并不是一件簡單的事情，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素有很多，如制品形狀、注射裝備、原材料、環(huán)境溫度等。
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塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。通過運(yùn)用CAE技術(shù)在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、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。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對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[3]。
1.2注塑行業(yè)存在的主要問題
（1）在我國的注塑行業(yè)中，相對專業(yè)化的生產(chǎn)企業(yè)大多是由輕工業(yè)部門管轄下的五、六十年代所建的塑料制品廠，其特點(diǎn)有：生產(chǎn)規(guī)模小、分散廣、科技力量不強(qiáng)、資金缺乏等。而國內(nèi)一些原料生產(chǎn)基地和大型家電集團(tuán)、汽車制造廠、建材廠等自主投資搞注塑配件，他們的生產(chǎn)規(guī)模、科學(xué)技術(shù)水平和產(chǎn)品市場擁有率都大大超過原有企業(yè)水平，市場競爭能力較強(qiáng)。這種上游產(chǎn)品往下發(fā)展，而下游產(chǎn)品往上發(fā)展，使我國處于中間狀態(tài)的注塑企業(yè)發(fā)展空間越來越小，注塑產(chǎn)品單一，企業(yè)生存和發(fā)展越來越難，瀕臨破產(chǎn)倒閉。
（2）我國注塑行業(yè)市場存在混亂狀況。個(gè)別鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人企業(yè)，由于其負(fù)擔(dān)輕、稅賦低、勞動成本低、偷工減料以低檔次、低價(jià)格傾銷產(chǎn)品沖擊市場，阻礙我國注塑行業(yè)的健康有序發(fā)展。
（3）注塑行業(yè)重復(fù)建設(shè)、產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品互相削價(jià)，致使經(jīng)濟(jì)效益大幅度滑坡。
（4）國內(nèi)多數(shù)注塑產(chǎn)品企業(yè)整體技術(shù)、裝備、水平與發(fā)達(dá)國家比還處于較落后狀態(tài)、產(chǎn)品開發(fā)能力差，創(chuàng)新少、深度加工跟不上市場需求。
（5）注塑制品加工離不開注塑設(shè)備和模具，而目前國內(nèi)能制造的最大注塑機(jī)鎖模力只有3600噸左右，注塑量未超過5萬克。同時(shí)全國模具廠缺乏龍頭企業(yè)，模具開發(fā)能力尚不及先進(jìn)發(fā)達(dá)國家。
（6）原材料供應(yīng)方面。國內(nèi)自己生產(chǎn)原料品種牌號少，選擇余地小，不能滿足加工廠需求，每年還需大量進(jìn)口原材料。國內(nèi)原材料供需矛盾突出。
1.3國內(nèi)外模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢情況
我國塑料模具的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，雖然這在我國起步相對較晚，但發(fā)展卻很快，尤其是在近幾年中，無論是質(zhì)量方面，還是技術(shù)和制造能力上都取得了較好的成績。
現(xiàn)在CAD/CAM/CAE技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來越普遍，特別是CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，取得了很大成績。目前，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要手段。應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進(jìn)一步提高了塑料模的設(shè)計(jì)制造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間，而且還為擴(kuò)大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，精密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時(shí)還采用了先進(jìn)的模具加工技術(shù)和設(shè)備。
塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，“小而?！?、“小而精”仍然是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上來說CAD/CAM/CAE技術(shù)將全面推廣，快速原型制造（RPM）及相關(guān)技術(shù)將得到更好的發(fā)展，高銑削加工、熱流道技術(shù)、氣體輔助注射技術(shù)及高壓注射成型將進(jìn)一步發(fā)展。
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及塑件質(zhì)量的提高，塑料模塑成型技術(shù)正向高精度、高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（1）塑料成型理論研究的發(fā)展
對塑料充模過程中的流變行為研究不斷深入；對注射成型的流變理論有了更進(jìn)一步探討；對擠出成型已初步建立起數(shù)學(xué)模型。
（2）新的成型方法不斷出現(xiàn)
在實(shí)驗(yàn)、研究的基礎(chǔ)上，熱流道澆注系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用更為廣泛；熱固性塑料注射成型技術(shù)更為完善；氣體輔助注射成型技術(shù)得到實(shí)際應(yīng)用。
（3）塑件更趨向精密化、微型化以及大型化
據(jù)資料介紹，德國已研制出注射量只有0.1g的微型注射機(jī)，用于生產(chǎn)0.05g的塑件；我國也研制出0.5g的注射機(jī)，用于生產(chǎn)0.1g的手表軸塑件；另外，法國已擁有注射量達(dá)到170kg的超大型注射機(jī)。
（4）開發(fā)新的模具材料
如采用粉末冶金及噴射成型工藝制作出硬制合金、陶瓷及復(fù)合材料。
（5）模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用
近年來，我國研制的PMS鏡面塑料模具以及美國的P 21以及日本的NAK 55鋼，就是在低級材料中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元素后，經(jīng)過毛坯淬火與回火處理，使其硬度≤HRC，然后加工成型，再進(jìn)行時(shí)效處理，使模具硬度上升到40～50HRC，大大提高了模具的使用壽命。
注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運(yùn)用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。
本次設(shè)計(jì)我的課題是焊劑斗注塑模具設(shè)計(jì)，經(jīng)過閱讀了大量相關(guān)書籍以及計(jì)算之后，我醞釀的設(shè)計(jì)思路是：首先要分析、消化原始資料，確定模具的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算，再繪制結(jié)構(gòu)草圖、繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖，最后編寫設(shè)計(jì)說明書。
2 塑件的工藝性分析
2.1塑件的外形結(jié)構(gòu)
圖2.1 塑件三維圖
該塑件為焊劑斗，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，外部在焊劑斗底部有四個(gè)圓柱凸臺，在其中兩個(gè)圓柱凸臺各有一個(gè)側(cè)孔，無法直接成型，必須有借助斜抽芯抽出?？紤]到它的用途，外表面質(zhì)量要求一般，等級精度中等。
2.2塑件材料選擇
此塑件作為呈東西的容器，必須有一定的機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊性，耐磨損。因此，初選幾種強(qiáng)度大，耐磨損的常用塑料，進(jìn)行各方面性能的比較，即通過力學(xué)性能、熱性能、機(jī)械性能、成型性能、化學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性能等多方面比較，選出最合適成型此鼠標(biāo)底座。最終，材料選定為ABS，因?yàn)槠渚C合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型，成型收縮率小，而理論計(jì)算收縮率為0.5%，溢料值為0.04mm左右，比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。
2.3成型方法及其工藝的選擇
根據(jù)塑件所選用的材料為ABS和塑件的外形特征以及使用要求，選擇最佳的成型方法就是注射成型。
1）成型工藝分析
（1）外觀要求 要求表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，防止產(chǎn)生熔接痕。
（2）精度等級 此塑件對精度要求不高，采用一般精度4級。
（3）脫模斜度 ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。
2）注射成型工藝過程及工藝參數(shù)
混料—干燥—螺桿塑化—充?！骸鋮s—脫?！芗筇幚?
（1）ABS塑料的干燥性。
ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。
（2）注射成型時(shí)各段溫度
ABS塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過程溫度升高時(shí)，其黏度降低較大，但一旦達(dá)到成型溫度（適宜加工的溫度范圍，如2000C-3000C），如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融黏度增大，注射更困難，塑件的機(jī)械性能也下降。
ABS溫度相關(guān)工藝參數(shù)如表2-1所示。
表2.1 ABS工藝參數(shù)表
工藝參數(shù)
通用型ABS
料筒后段溫度/0C
160-180
料筒中段溫度/0C
180-200
料筒前段溫度/0C
200-220
噴嘴溫度/0C
170-180
模具溫度/0C
50-80
（3）注射壓力
ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時(shí)要采用較高的注射壓力。但并非所有ABS制件都要施用高壓，考慮到本塑件不大、結(jié)構(gòu)不算非常復(fù)雜、厚度適中，可以用較低的注射壓力。注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了塑件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度[8]。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會大，缺件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模。對于螺桿式注射機(jī)一般取70MPa-100MPa。
（4）注射速度
ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時(shí)，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。此塑件為薄壁制件，且澆口類型為直接澆口，容易充型，只需保證一般的注射速度。
（5）模具溫度
ABS比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 0C左右，與在料筒中停留時(shí)間長短有關(guān)，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高塑料件模溫宜取500C-600C，要求光澤及耐熱型料宜取600C-800C。攝像頭用塑件屬中小型制件，形狀比較規(guī)則，故不用考慮專門對模具加熱。
（6）料量控制
注塑機(jī)注塑ABS塑料時(shí)，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的80%。為了提高塑件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的50%為宜。
通常要確保注塑機(jī)生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個(gè)很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整確定這范圍的過程時(shí)盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范圍愈大，生產(chǎn)過程愈穩(wěn)定，使注射產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的質(zhì)量降低。
2.4塑件的表面質(zhì)量
塑件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和外觀質(zhì)量等。對于塑件外表面，在外觀質(zhì)量上要求從工藝上盡可能避免冷疤，云紋等疵點(diǎn)；在表面粗糙度上，表面粗糙度值為Ra0.8μm。
對于塑件內(nèi)表面，表面粗糙度值為Ra1.6μm。
2.5塑件的壁厚
壁厚的大小主要與塑料品種、塑料制品大小及成型工藝條件等因素有關(guān)。塑件的壁厚一般在1～3mm范圍內(nèi)，最常用數(shù)值為2～3mm。若壁厚過小，成型時(shí)的流動阻力大，若因塑件結(jié)構(gòu)所造成的壁厚差別過大，不但則浪費(fèi)原料，增加塑件的成本，而且會增加成型時(shí)間和冷卻時(shí)間，降低生產(chǎn)率，同時(shí)成型中各部分所需冷卻時(shí)間不同，收縮率也不同，容易造成塑件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形，還容易產(chǎn)生氣泡，縮孔等缺陷?？蓪⑺芗^厚部分挖空使該塑件的壁厚均勻?yàn)?mm。基本滿足要求。
3 選取注射機(jī)
注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
3.1初選注射機(jī)
3.1.1塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算
通過proe軟件對該塑件進(jìn)行計(jì)算和分析后，得出：
塑件體積：V塑=3.7 cm。
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得ABS的密度為1.05 g/cm3
塑件的質(zhì)量：m=3.88g。
流通凝料的質(zhì)量m2還是一個(gè)未知數(shù)，由于此模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)簡單，且為一模兩腔。根據(jù)以往設(shè)計(jì)模具的經(jīng)驗(yàn)，我們可以取塑件質(zhì)量的0.4倍，故注射量為：
M= m（1+0.4）×2= 10.86g
3.1.2注射機(jī)選型
澆注系統(tǒng)凝料與塑件的總質(zhì)量為M=10.86g，則總體積為V=M/1.05=10.34 cm。則有V/0.8=12.928 g/cm。根據(jù)以上計(jì)算，初步選定注射機(jī)型號為XS-ZY-60型注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見下表3.1。
表3.1 XS－ZY－60型注射機(jī)參數(shù)
理論注射容積/cm3
60
螺桿直徑/mm
-28
注射壓力/MPa
122
注射行程/mm
170
注射時(shí)間/s
0.7
塑化能力/(g/s)
16.8
注射方式
柱塞式
合模力/N
25.4×105
最大成型面積/cm2
645
移模行程/mm
170
最大模具厚度/mm
200
最小模具厚度/mm
70
模板尺寸/mm
330×440
拉桿空間/mm
190×3008
合模方式
液壓-機(jī)械
推出形式/mm
中心推出
電動機(jī)功率/kW
18.5
噴嘴球半徑/mm
10
噴嘴口直徑/mm
3
3.2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校對
3.2.1 開模行程：
Mmax=115＜170
既注射機(jī)的最大澆注射程小于注射機(jī)所注射塑件所需行程，不符合要求。
3.2.2 鎖模力：
A——澆注塑料和塑件的最大投影面積:
A=706.5×2
=1413mm２＜320cm2 符合要求;
根據(jù)公式P腔A≤P機(jī)
A=14.13cm2
P腔：F=2×14.13=28.26KN＜500KN。
既型腔投影面積所需鎖模力小于注射機(jī)的額定鎖模力p。
3.2.3 注射機(jī)壓力的校核
塑料成型壓力p成≤p機(jī)
p成=70~140MPa≤122Mpa
即：塑件的注射壓力小于注射機(jī)額定壓力。
3.2.4 最小模具厚度與最大模具厚度校核
安裝模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所設(shè)計(jì)的模具的總高度應(yīng)在最大模厚與最小模厚之間，以外形設(shè)計(jì)尺寸須在注射機(jī)根（或二根拉桿之間），既：
70≤H?！?00
但此處H模=321，該注塑機(jī)型號不滿足要求。
在這里我們選擇更大一型號注塑XS－ZY－250,
參數(shù)如下:步選注射機(jī)型號為XS－ZY－250臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表4.1：
表3.2 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射量
250
拉桿內(nèi)向距
螺桿柱塞直徑
50
移模行程
500
注射壓力
130
最大模具厚度
350
注射速率
89
最小模具厚度
200
塑化能力
18.9
鎖模形式
液壓-機(jī)械
噴嘴口直徑
4
模具定位孔直徑
125
鎖模力/kN
1800
噴嘴球半徑
12
4 模具的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
4.1分型面的確定
在塑件設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。同時(shí)在選擇分型面時(shí)考慮以下因素：
（1）不應(yīng)影響塑件的尺寸精度和外觀，即分型面不破壞塑件光滑的外表面。
（2）盡量簡單，避免復(fù)雜形狀，使模具制造容易。
（3）不妨礙塑件脫模和抽芯，確保塑件開模后留在動模一側(cè)。
（4）有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)置，特別是澆口位置。
（5）盡可能與料流的末端重合，有利于排氣。
綜合以上分型面的選取原則，考慮塑件結(jié)構(gòu)及表面質(zhì)量要求，分型面形式為水平分型面。分型面的選擇位置如圖
分型面的選擇
4.2型腔數(shù)量及排列方式選擇
此焊劑斗塑件屬小型塑件，形狀比較規(guī)則，精度要求為一般，且為批量生產(chǎn)，但考慮到塑件外部形狀，非常適合利用哈夫莫。開模是左右各一半分開直接成型。如果一模四腔的話，無法利用哈佛模。故采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式，采用中心對稱排列。型腔的布置方式如圖4.1所示。
型腔排列方式
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，它的作用是將塑料熔體順利的充滿型腔的各個(gè)部位。具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔，而影響順利充模的關(guān)鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
澆口形式的選擇就決定了流道系統(tǒng)，而流道系統(tǒng)又決定了模具的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)由于塑件是結(jié)構(gòu)比較簡單的實(shí)體類零件，在塑件底部邊緣采用側(cè)澆口是比較合理的形式，由于是實(shí)體類零件，同時(shí)塑件尺寸也不小，故不會影響塑料的流動，塑料能快速的充滿型腔，且在塑件的外表面沒有留下熔接痕，用于側(cè)澆口的模架結(jié)構(gòu)也比較簡單。因此，本套模具采用一模兩腔、側(cè)澆口的普通流道澆注系統(tǒng)。
5.1主流道設(shè)計(jì)
在一般情況下，主流道不直接開設(shè)在定模板上，而是制造成單獨(dú)的澆口套，鑲定在模板上。小型注射模具，批量生產(chǎn)不大，或者主流道方向與鎖模方向垂直的模具，一般不用澆口套，而直接開設(shè)在定模板上。
主流道尺寸設(shè)計(jì)
（1）主流道小端直徑
d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5～1）mm=4+（0.5～1）mm=（4.5～5）mm ,d取4.5mm。
（2）主流道球面半徑
R=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+(1～2)mm=12+(1～2)mm=13mm～14mm, R取14mm。
（3）球面配合高度
h=3mm～5mm,取h=5mm。
（4）主流道長度
L=80mm。
（5）主流道大端直徑
D=d+2Ltanα≈5+2×80×tan1.5°mm=8.7mm 。式中α=1°～2°，取1.5°。
主流道的凝料體積：V主=3.14×80×(4.352+2.252+4.35×2.25)/3=2827.8 mm3=2.83 cm3。
主流道當(dāng)量半徑：Rn=(4.35+2.25)/2=3.3mm。
5.2分流道設(shè)計(jì)
常用的分流道截面形狀有全圓形、梯形、半圓形、矩形和U字型等。
分澆道各種形式示意圖
ⅰ) 全圓形分流道的比表面積最小，故熱量不易散失，流動阻力亦小。
ⅱ) 梯形分流道。由于這種形狀的流道易于加工，熱量損失和壓力損失都不大，因此是最常用的形式。
ⅲ) U型分流道。其優(yōu)缺點(diǎn)與梯形基本相同，常用于小型塑件及一模多腔的情況。
ⅳ) 半圓形分流道比表面積較大，熱量損失多，故不常采用。
ⅴ) 矩形分流道比表面積較大，故不常采用。
該模具是一模兩腔，所以要設(shè)計(jì)分流道，塑料沿分流道流動時(shí)，要求通過它盡快地充滿型腔，從前兩點(diǎn)出發(fā)，分流道應(yīng)該短而粗，但是不能太粗，該模具采用圓形斷面分流道，因?yàn)檫@樣分流道易與機(jī)械加工，分流道尺寸視該塑件的大小和塑料品種，注射速率，以及分流道長度而定，對多數(shù)塑料，分流道直徑為6mm，該模具分流道的布置采用平衡式分布。見圖
分流道
5.3冷料穴的設(shè)計(jì)
模具設(shè)計(jì)只有主流道冷料穴的設(shè)計(jì)。為避免前端冷料進(jìn)入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的末端設(shè)有冷料井，對于臥式注塑機(jī)冷料穴設(shè)在與主流道末端相對的動模上。故主流道冷料穴設(shè)在動模板上，由于此次是采用哈夫莫，在開模的時(shí)候，哈夫模分別向兩側(cè)開，故此處不設(shè)置拉料桿。
冷料穴
5.4澆口設(shè)計(jì)
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)小短通道。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。本設(shè)計(jì)澆口采用側(cè)澆口，澆口截面積通常為分流道截面積的0.07倍-0.09倍，澆口長度約為0.5mm-0.75mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。
澆口的主要作用是：
（1）熔體充模后首先在澆口處凝固，當(dāng)注射機(jī)的螺桿退回時(shí)，可防止熔體向流道回流。
（2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)，產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。
（3）易于切除澆口凝料，二次加工方便。
（4）對于多型腔模具，澆口能用來平衡進(jìn)料，對于多澆口單型腔模具，澆口能用來平衡進(jìn)料。
澆口位置的選擇原則：
（1）澆口選擇有阻擋物最近的距離。
（2）澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)避免產(chǎn)正噴射和蠕動。
（3）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處。
（4）澆口位置的選擇應(yīng)使塑料流程最短，料流變向最少。
（5）澆口位置選擇應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
（6）澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕增加熔接牢度。
（7）澆口位置的選擇應(yīng)防止料流將型腔，型芯，嵌件擠壓變形。
綜合以上因素，本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。側(cè)澆口位置如圖5.2所示。
圖5.2 側(cè)澆口
澆口直徑為1mm
澆口的剪切速率：r澆=3.3×8.85×1000/(3.14×13)=9.3×103。
則該澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5×103～5×之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。
6 成型零件的設(shè)計(jì)
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能和良好的拋光性能。
6.1.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模也稱為型腔，用以形成塑件的外形輪廓。根據(jù)塑件的外形分析及結(jié)構(gòu)，本塑件的外表面適合哈夫模成型。哈夫是英文“ half ”的譯音，就是一半的意思，就是指模具分成兩半拼合的。成型模具外表面的零件分別叫做公、母模。在開模的時(shí)候，動模在運(yùn)動過程中，公母模在斜導(dǎo)柱的作用下，分別向左右兩側(cè)分開，只止完全與塑件脫離，成型 塑件外表面。
哈弗模
6.1.2型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯是主要的成型零件，因此又稱凸模。型芯的作用是將壓機(jī)的壓力傳遞到塑件制品上，并壓制塑料的內(nèi)表面及端面。凸模由兩部分組成：上端與加料室有配合關(guān)系，以防止熔料溢出并有導(dǎo)向作用；下端為成型部分并設(shè)有脫模斜度。凸模結(jié)構(gòu)有整體式及組合式兩種類型。本設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)較為簡單，深度不大，經(jīng)過對塑件實(shí)體的研究，塑件采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護(hù)型芯與動模板的配合可采用。
型芯
6.2成型零件工作尺寸的計(jì)算
此塑件尺寸精度要求不高，只需計(jì)算型腔、型芯的幾個(gè)主要尺寸就可以了。塑件精度等級按GB/T14486—1993，ABS一般精度取MT3級，計(jì)算中按相應(yīng)公差來查取，采用平均值法來計(jì)算。影響塑件尺寸精度的主要因素有：
（1）塑件收縮率波動所引起的尺寸誤差。
（2）模具成型零件的制造誤差成型零件加工精度越低，成型塑件的尺寸精度也越低。
（3）模具成型零件的磨損誤差。
（4）模具安裝配合的誤差。
一般情況下，收縮率的波動、模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要原因。而收縮率的波動引起的塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸的增大而增大。因此生產(chǎn)大型塑件時(shí)，若單靠提高模具制造精度等級來提高塑件精度是比較困難和不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)穩(wěn)定成型工藝條件和選擇收縮率波動較小的塑料。生產(chǎn)小型塑件時(shí)，模具制造公差和成型零件的磨損，是影響塑件尺寸精度的主要因素，因此，因提高模具精度等級和減少磨損。
6.2.1凹模尺寸計(jì)算
（1）凹模的徑向尺寸：
計(jì)算公式為： （6.1）
式中：——塑件的平均收縮率（%）。
ABS的收縮率為0.4%～0.7%，所以 。是模具制造公差， ；其中=0.5mm。x是系數(shù)，一般在0.5～0.8之間，取x=0.6。
（2）凹模的深度尺寸：HM ( HS1 =21mm ，HS2 =23mm )
計(jì)算公式為： （6.2)
查得塑件的制造公差分別為：；系數(shù)。
6.2.2型芯尺寸計(jì)算
（1）型芯徑向尺寸：lM ( ls1=28mm )
計(jì)算公式為： (6.3)
查得塑件的制造公差分別為：，系數(shù)x=0.6。
（2）型芯高度尺寸：hM ( hs1 =40mm，hs2 =20mm )
計(jì)算公式為： (6.4)
查得塑件的制造公差分別為：，；系數(shù)。
6.3模具型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)當(dāng)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，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其對重要的、精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)確定型腔壁厚和底板厚度[10]。
模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以型腔最大壓力為準(zhǔn)。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對于小尺寸的模具型腔，強(qiáng)度不足是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。以強(qiáng)度計(jì)算所需要的壁厚和以剛度計(jì)算所需要的壁厚相等時(shí)的型腔內(nèi)即為強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算的分界值。在分界值不知道的情況下，應(yīng)分別按強(qiáng)度條件和剛度條件算出壁厚，取其中較大值作為模具型腔的壁厚。本設(shè)計(jì)為整體嵌入式矩形凹模，按剛度計(jì)算，側(cè)壁壁厚的計(jì)算公式為：
（6.5）
式中：h——凹模深度（mm）；
C——參數(shù)，C=1.3；
P——模具型腔內(nèi)最大的熔體壓力（MPa）；
——型腔長寬比例參數(shù)；
E——模具材料的彈性模量（MPa）；
——模具剛性計(jì)算許用變形量（mm）。
6.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在塑料熔體填充注射模腔過程中，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)而形成的水蒸氣，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排除模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔；同時(shí)，還會因?yàn)闅怏w被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。
模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。有時(shí)為了防止塑件在頂出時(shí)造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。如果情況特殊則必須開設(shè)排氣槽。
由于本課題設(shè)計(jì)的是塑件端蓋的模具，有一個(gè)分型面，而且選擇的是ABS材料，該材料具有較好的流動性，因此，型腔內(nèi)的氣體完全可以由分型面和型芯與動模之間的軸向間隙進(jìn)行排出。同時(shí)，該塑件的厚度也較小，所以該模具適合利益配合間隙直接進(jìn)行排氣，不需要開排氣槽。
7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
在設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則：
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。由于推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模的一側(cè)，。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。
（2）保證塑件不因推出而變形損壞。為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對模具的包緊力和黏附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在塑件剛性好的部位，如肋部、凸緣、殼體形塑件的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在塑件的薄平面上，防止塑件破裂、穿孔，如殼體形塑件級筒形塑件多采用推板推出。從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。用推桿推出時(shí)，推桿作用在塑件表面的面積要進(jìn)行計(jì)算，以防推出過大而使塑件發(fā)白或使塑件變形報(bào)廢。
（3）機(jī)構(gòu)簡單、動作可靠。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。
（4）良好的塑件外觀。推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其注意頂出位置和頂出形式的選擇，以避免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。
（5）合模時(shí)的正確復(fù)位。設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。
7.2推出方式的確定
本塑件采用推桿推出方式。推桿與推桿孔有一段配合長度為推桿直徑的3～5倍的間隙配合（H8/f8）,防止塑料熔體溢出，其余部分為擴(kuò)孔。擴(kuò)孔的直徑比推桿大0.5mm（即d1=d2=d+0.5mm）。推桿穿過的孔要保證垂直度，保證推桿能順暢的推出和返回。
7.3脫模力的計(jì)算
塑件為薄壁塑件，塑件的橫截面形狀為矩形，其脫模力的計(jì)算公為：
（7.1）
式中：F——脫模力（N）；
E——塑料的彈性模量（MPa）；
S——塑料成型的平均收縮率（%）；
t——塑件的壁厚（mm）；
L——被包型芯的長度（mm）；
μ——塑料的泊松比；
——脫模斜度（°）；
f——塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)；
A——塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（㎜2）；
K2——由f和決定的無因次數(shù)，K2=1+fsincos。
（7.2）
7.4確定推桿的數(shù)量和尺寸
雖然推桿數(shù)目越多，推出效果越好，制品越平整。但是，如果采用過多的推桿會增加不必要的制造成本，另外還會影響到型芯和冷卻管道的布置。因此，在首先保證推出穩(wěn)定、可靠的情況下，應(yīng)該盡可能的減少推桿數(shù)目。確定推桿數(shù)目為8。
圓形推桿的直徑計(jì)算公式：
（7.3）
式中：d——推桿直徑（mm）；
L——推桿長度（mm）；
F——脫塑件的脫模力（N）；
E——推桿材料的彈性模量（MPa）；
n——推桿數(shù)目；
k——安全系數(shù)，取1.5。
，取d=2mm。
由于直徑小于3mm，所以本模具推桿為臺階式推桿
推桿的尺寸
7.4推桿的分布位置
推桿位置分布在合適的位置，才會退出完美的制件，所以頂桿的分布位置很重要，綜合考慮推桿的分布如圖所示。
推桿的分布位置
8側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
塑件處在與開模分型不同的方向時(shí)，在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)上帶有孔、凹槽或凸起時(shí)，為了能對所成型的塑件進(jìn)行脫模，必須將成型側(cè)孔、側(cè)凹或側(cè)凸的部位做成活動零件，即側(cè)型芯或側(cè)型腔，然后在模具開模前（或模具開模后）將其抽出。完成側(cè)型芯或側(cè)型腔抽出和復(fù)位動作的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
8.1抽芯機(jī)構(gòu)的分類
根據(jù)驅(qū)動方式的不同，側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)可分為手動、機(jī)動、液壓（或氣動）、聯(lián)合作用4種類型，其中以機(jī)動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)最為常用。
8.1.1手動分型抽芯機(jī)構(gòu)
手動分型抽芯機(jī)構(gòu)采用手工方法或手工工具將側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑件內(nèi)取出，多用于試制和小批量生產(chǎn)塑件的模具，可分為手動模內(nèi)抽芯和手動模外抽芯兩種類型[13]。
(1) 手動模內(nèi)抽芯 它是指開模前依靠人工直接抽拔，或通過簡單傳動裝置抽出側(cè)型芯或分離側(cè)型腔。
(2) 手動模外抽芯 手動模外抽芯是指開模后將側(cè)型芯或側(cè)型腔連同塑件一起脫出，在模外手工扳動側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，將側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑件中抽出。
8.1.2機(jī)動式分型抽芯機(jī)構(gòu)
機(jī)動式分型抽芯機(jī)構(gòu)是指利用注射機(jī)的開模運(yùn)動和動力，通過傳動零件完成模具的側(cè)向分型、抽芯及其復(fù)位動作的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是具有較大的抽芯力和抽芯距，且動作可靠，操作簡單，生產(chǎn)效率高，因此廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。
8.2抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的模具共有單個(gè)塑件上有兩處需要抽芯機(jī)構(gòu)，哈夫模是一般的側(cè)抽結(jié)構(gòu)，能夠直接成型底角圓柱凸臺上側(cè)凹，本模具設(shè)計(jì)思路見最后一章模具工作原理，以下就哈夫模結(jié)構(gòu)做下介紹。
8.3抽芯力與抽芯距的計(jì)算
(1) 抽芯力的計(jì)算與脫模力的計(jì)算相同，可按下面的簡化公式進(jìn)行計(jì)算，即
式中：——抽芯力，N；
——塑料與鋼的摩擦系數(shù)，聚碳酸酯、聚甲醛取0.1~0.2，其余取0.2~0.3；
p——塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般取8~12MPa；
A——塑件包容側(cè)型芯的面積，；
——脫模斜度，（°）。
(2) 圓形塑件的抽芯距的計(jì)算公式如下：
=16mm
式中：——抽芯距，mm；
S——抽芯極限尺寸，mm；
R——塑件最大外形半徑，mm；
r——阻礙塑件脫落的最小外形半徑（側(cè)凹處），mm。
8.4哈夫模斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
在確定斜滑塊結(jié)構(gòu)尺寸之前，應(yīng)了解其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：① 斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取18 o，斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長的2/3。② 斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動必須順利。③ 內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。
斜導(dǎo)柱的形狀如圖所示:其工作端的端部設(shè)計(jì)成半球形。
斜導(dǎo)柱三維圖
其材料選用20號鋼,表面滲碳，經(jīng)過淬火熱處理達(dá)到硬度要求。熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度為Ra0.8nm,斜導(dǎo)柱與固定板之間采用過渡配合H7/m6,滑塊上斜導(dǎo)柱之間采用間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.5mm間隙。
9.4.1斜導(dǎo)柱傾斜角度的確定
a為傾斜角L=s/sin（a）經(jīng)查資料得 a取18o比較理想[6]。
9.4.2斜導(dǎo)柱的長度計(jì)算
其工作長度Lz=s×cos（）/sin（a），
為滑動定向模一側(cè)的傾角因=0o所以L=s/sin（a）=6.5/sin（18 o）=21mm
Lz 斜導(dǎo)柱的總長度（mm）；d1 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑（17mm）；h 斜導(dǎo)柱固定板厚度（40mm）；d 斜導(dǎo)柱工作部分直徑（12mm）；S 抽芯距（16mm）。
=30/2×tan(18o)+20/cos(0o)+30/sin(18o) 135mm
斜導(dǎo)柱安裝固定部分長度斜導(dǎo)柱固定部分的直徑（40mm）斜導(dǎo)柱固定部板的厚度（20mm）a 斜導(dǎo)柱的傾角
斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計(jì)算受力分析如下圖所示：
斜導(dǎo)柱受力分析
在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等,方向相反,方向相反，F(xiàn)k是開模力，它通過導(dǎo)滑槽施加于滑塊F是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱受的彎曲力Fw相等，F(xiàn)1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導(dǎo)滑槽間的摩擦力．另外斜導(dǎo)柱與滑塊，滑塊與導(dǎo)滑模之間的摩擦系數(shù)為0.5
側(cè)(4-11)
側(cè)(4-12)
式中F1=F2=
因摩擦力太小所以可以省略既（=0）
所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N
Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N
由Fc斜導(dǎo)柱的傾斜角在有關(guān)資料中可查到最大彎曲力Fw=1000KN 然后根據(jù)Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導(dǎo)柱直徑d=12mm。得出本次模具設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)如圖所示
側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。由于本塑件采用的是ABS材料，其黏度中等、流動性較好，對模具溫度的要求不高，因此只要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)即可。
9.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)
（1）冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì)。一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
對于黏度低、流動性好的塑料（如PE、PP、PS、PA66等），因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶撸杂贸厮畬δ＞哌M(jìn)行冷卻。由于ABS的流動性為中等，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù)大，故該套模具亦采用常溫水進(jìn)行冷卻。
（2）冷卻系統(tǒng)的簡略計(jì)算。如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步和簡略的計(jì)算。
9.2冷卻介質(zhì)的選擇
冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因?yàn)樗臒崛萘看?、傳熱系?shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。由于ABS的黏度中等、流動性好，成型工藝要求模具溫度都不太高，所以常采用水對模具冷卻。
（1）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W（kg/h）
①計(jì)算每次需要的注射量（kg）
m=nm件+m澆=10.86g
式中：n ——型腔數(shù)目；
m件——單個(gè)塑件質(zhì)量（g）；
m澆——澆注系統(tǒng)質(zhì)量（g）。
②確定生產(chǎn)周期（s）
t=t注+t冷+t脫=1.8+9.3+8=19.1s
式中：t ——生產(chǎn)周期（s）
t注——注射時(shí)間（s）；
t冷——冷卻時(shí)間（s）；
t脫——脫模時(shí)間（s）。
③求每小時(shí)可以注射的次數(shù)
N=3600/t=188.5
④求每小時(shí)的注射量（kg/h）
W=Nm=10kg/h
（2）確定單位質(zhì)量的塑件在固化時(shí)所釋放的熱量Qs(kJ/kg)
查表得，ABS塑料熔體的單位熱流量為。
（3）求冷卻水的體積流量。
式中：——冷卻水的密度（kg/）；——冷卻水的比熱容（kJ/kg·℃）；
——冷卻水的出口溫度（℃）；——冷卻水的入口溫度（℃）。
9.3冷卻水路的布置
考慮到塑件的特點(diǎn)，根據(jù)書上的案例本次模具的冷卻水路以下圖方式布局，水路管直徑為6mm.
冷卻水路
10 模具及注射機(jī)校核部分
10.1注射量的校核
要求注射量不超過注射機(jī)的最大注射量，在注塑生產(chǎn)中，注塑機(jī)每一個(gè)成型周期向模具腔內(nèi)注入的塑料熔體體積或質(zhì)量稱為塑件的注射量，其中包括澆注系統(tǒng)內(nèi)所存留的塑料熔體體積，選擇注塑機(jī)時(shí)，必須保證塑件的注射量小于注塑機(jī)的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑機(jī)注射量的20%，根據(jù)式
kMmaxM，M=Mi+m 式中
Mmax-----注塑機(jī)最大注射量/ cm3
Mi-----澆注系統(tǒng)凝料的質(zhì)量或體積/ cm3；
m-----單個(gè)制件質(zhì)量或體積/ cm3；
n-----型腔數(shù)目/個(gè)；
k-----注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8。
0.8×25010.36cm3。
故：注射機(jī)注射量滿足要求。
10.2鎖模力的校核
當(dāng)塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)很大的推力，此推力的大小等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（即注射面積）乘以型腔內(nèi)的塑料壓力。為了保障操作人員的人身安全，需要機(jī)床提供足夠大的鎖模力。因此，欲使模具從分型面漲開的必須小于注射機(jī)規(guī)定的鎖模力[9]。即T≥k2Fq/1000
式中T—注射機(jī)的額定鎖模力，t；
F—塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，cm2；
q—熔融塑料在模腔內(nèi)的壓力，MPa；
k2—安全系數(shù)，通常取1.1～1.2，這里取1.1。
經(jīng)查表可得，PS大致范圍為25MPa~40MPa這里取= 30MPa；
為了保證注射成型過程當(dāng)中型腔能夠可靠的鎖閉，必須滿足（nA1+Aj）pFn
塑件在分型面上的投影面積A=2×706.5=1413mm2，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，忽略不計(jì)。鎖模力的安全系數(shù)k=1.2，kF脹=1.2X240=28.27<900kN, 即該注塑機(jī)的鎖模力大于張力， 所以注射機(jī)鎖模力滿足要求。
10.3模具最大開模行程的校核
注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式：
（4-3）
式中—模具開模行程；
—推出距離
—塑件高度；
—定模板與中間板之間的分開距離。
則<500mm
即，開模行程要求： S135.5+(5～10)mm=(140.5~145.5)mm
注射機(jī)最大開合模行程為500mm，所以模具所需要的開模距離與注射機(jī)的最大開合模行程相適應(yīng)。
10.4模具注射壓力校核
塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。注射壓力的校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。所選的塑料原料為ABS，制件結(jié)構(gòu)合理，流體流動性能好，其注射壓力在（100～140）Mpa之間，其值在所選的注射機(jī)成型范圍之內(nèi)，故能滿足要求。
10.5模具的長度和寬度和厚度校核
本副模具采用壓板緊固的方式，將模具的固定板安放在壓板外側(cè)附近模具為工型模架，大小為400×350㎜，滿足要求，模具厚度必須滿足下式：
Hmin≤H≤Hmax式中
H—模具閉合厚度，mm；
—注塑機(jī)所允許的最小模具厚度，200mm；
—注塑機(jī)所允許的最大模具厚度，350mm；
由于注射機(jī)的動模和定模固定板之間的距離都有一定的調(diào)節(jié)量H，因此，對安裝使用的模具厚度有一定的限制，一般情況下，模具的實(shí)際厚度H必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度和最小模具厚度之間。
所設(shè)計(jì)的模具總厚度H為321mm，所以滿足關(guān)系Hmin
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