工作燈后蓋的注塑模具設計【塑料注射?！?

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工作燈后蓋注塑模具設計摘 要注塑模的整個過程，包括成型零部件、推出機構、流道等一些設計。在設計書寫過程中，通過一個月的時間對原始資料進行搜集，充分考慮模具的各種結構并和指導老師及同學之間進行討論，最終選擇了完成了注塑模具的設計本設計的資料大多是編寫者結合所學的各方面的理論知識完成的，包括機械制圖、公差與配合、工程力學、機械設計、注射模具成型、工程材料等；一部分是通過查手冊所得；還有少部分是同學之間的交流和自己三年的實習總結。關鍵詞：注塑模具，推出機構；流道IAbstractThe whole process of injection mould, including molding parts, the introduction of institutions, such as some of the design flow. In the design process of writing, the original data were collected through a months time, fully consider the various structures and mould and guide discussions between teachers and students, finally chose to complete the design of injection mouldThe design of the data are written with various aspects of the theory of knowledge is complete, including mechanical drawing, tolerance and fit, engineering mechanics, mechanical design, injection molding, and other engineering materials; one part is by checking the manual income; there are few exchanges between the students and their three year internship summary.Keywords: injection mold; flow ejecting mechanism.II目 錄摘 要 .IAbstract .II第 1 章 緒 論 .1第 2 章 塑料材料分析 .32.1 塑料材料的基本特性 .32.2 塑料的性能指標 .32.3 塑件材料成型性能 .32.4 塑件材料工藝參數(shù) .4第 3 章 塑件的工藝分析 .53.1 塑件的脫模斜度 .53.2 塑件尺寸及精度 .53.3 塑件表面粗糙度 .63.4 塑件的體積和質量 .6第 4 章 注射成型工藝方案及模具結構的分析確定 .74.1 注射成型工藝過程分析5 .74.2 注射機的選擇和校核 .84.4.1 注射量的校核 .84.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 .94.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 .10第 5 章 注射模具結構設計 .125.1 確定型腔數(shù)量及排列方式 .125.1 分型面的設計 .125.3 澆注系統(tǒng)的設計 .135.3.1 澆注系統(tǒng)組成 .135.3.2 主流道的設計 .135.3.3 分流道設計 .145.3.4 澆口確定 .14III5.4 注射模成型零部件的設計7 .155.4.1 成型零部件結構設計 .155.4.2 成型零部件工作尺寸的計算 .165.5 排氣結構設計 .195.6 脫模機構的設計 .195.6.1 脫模機構的選用原則 .195.6.2 脫模機構類型的選擇 .205.6.3 推板機構具體設計 .205.7 內抽芯 .205.8 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng) .215.8.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 .215.8.2 冷卻系統(tǒng)的設計 .22第 6 章 模具材料的選用 .236.1 成型零件材料選用 .236.2 注射模用鋼種 .23第 7 章 型腔零件的工藝分析 .247.1 零件圖的分析 .247.2 毛坯的選擇 .257.3 定位基準的選擇 .257.4 工藝路線的擬定 .257.5 刀具的選擇 .267.6 夾具的選擇 .26總 結 .27參考文獻 .280第 1 章 緒 論注塑模具使用與塑料注射成型中,它是重要的技術來實現(xiàn)注射成型工藝和設備。指的是所謂的成型( 注塑), 加熱到融化的材料由高壓進入空腔,冷卻固化后,得到成形品。該方法適用于形狀復雜部件的批量生產,是重要的加工方法之一。注射成型過程大致可分為以下 6 個階段“合模-注射-保壓-冷卻- 開模-制品取出 ”，上述工藝反復進行，就可連續(xù)生產出制品。注塑模具設計、成形原理的塑料從注塑機料斗進行加熱,加熱后的缸融化流動狀態(tài)的推動下,柱塞和螺絲,熔融塑料是壓縮和向前流動,再通過噴嘴安裝在前面的氣缸在快速注意降低溫度封閉空腔,在空腔充液壓力的條件下,冷卻和凝固后保存模具型腔的形狀,然后打開模具切割成型塑料零件。因此,為了完成一個周期的經營生產過程。正常情況下,一個成型周期長度范圍從秒到幾分鐘,這取決于塑料零件的形狀、尺寸和厚度,模具結構,注射機的類型和品種的塑料和成型工藝條件和其他因素。注塑模具的分類方法很多,根據其類型可分為臥式注塑機的注塑機器適用于注塑、立式注塑機注塑模具,注塑成型角與注射模具及雙色注塑機和注塑模具等;根據模具腔數(shù)可分為單腔和多型腔注射模;根據數(shù)量的分型面可分為單和雙分型面或控制型面注塑模具分型面;根據澆注系統(tǒng)的形式可分為普通澆注系統(tǒng)和注塑模具熱流道澆注系統(tǒng) ;除了氣體輔助注射成型、蒸汽壓鑄模,疊加褶皺(死)。一般可分為普通注塑模具和特殊注塑模具、特殊注塑模具可以分為:滑動芯式注塑模具,注塑模具 ,注塑盤珠寶模具的螺紋,滑動核心結合盤或塊注塑模具。近年來,由于高速、穩(wěn)定的增長,促進國民經濟的迅速發(fā)展,模具工業(yè)在我們的國家,因此,模具設計與制造專業(yè)或相關材料成形與控制已成為我們國內有優(yōu)勢的熱門專業(yè)。我們的許多產品在我們的日常生活中是由模具來生產,所以,越來越多的人從事模具行業(yè)的設計,因此,我國的模具設計水平有了進一步的改善和發(fā)展空間。與國民經濟的高速發(fā)展,市場日益增長的需求,模具設計、模具產業(yè)的迅速發(fā)展,將不可避免地使企業(yè)所有制結構在模具行業(yè)發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠、集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。不斷加快步驟符合國際標準和日益激烈的市場競爭,已經越來越多的人意識到產品質量、成本的重要性,并對新產品開發(fā)能力。和模具制造是一種最基本的元第 1 章 緒論1素在鏈、模具制造技術正在逐漸成為一個重要的象征一個國家制造水平和發(fā)展程度的標志之一。在現(xiàn)代機械制造工業(yè),模具工業(yè)已成為一個非常重要的產業(yè),國民經濟的發(fā)展和生產的許多新產品,在很大程度上依賴于模具制造技術,特別是在汽車工業(yè)、輕工、電子、航空行業(yè)顯得尤為重要。模具作為一種高附加值和技術密集型產品,其技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一,所以它是相關產品的質量和經濟效益的提高,直接影響許多行業(yè)的發(fā)展。2第 2 章 塑料材料分析2.1 塑料材料的基本特性ABS 樹脂是丙烯腈（A）、丁二烯（ B）和苯乙烯（S ）三種單體的共聚物，ABS樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性，又增加了彈性、強度（丁二烯的特性）、耐熱和耐腐蝕性（丙烯腈的優(yōu)良性能），且表面硬度高、耐化學性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變 ABS 的各種性能，故 ABS 工程塑料具有廣泛用途，主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。 2.2 塑料的性能指標1 使用特點： 1）綜合性能較好,電性能良好,化學穩(wěn)定性,沖擊強度較高。 2）與 372 有機玻璃的且可表面鍍鉻，制成雙色塑件，熔接性良好、噴漆處理。3）有透明、增強、阻燃、高耐熱、高抗沖等級別。 4）流動性比 HIPS 差一點，比 PC、PMMA 等好，柔韌性好 3。 2 成型特性： (1)無定形料流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須預熱干燥長時間 80-90 度，3 小時。(2)應采取高料溫，高模溫，熔體溫度太高，但易分解（分解溫度 270 度）。對于高精密塑料零件，模具溫度應該是 50-60 度，熱量高光塑料模具溫度應采取 60-80 度。 (3)要解決夾水紋，需提高材料的流動性，模具溫度高，耐高溫材料，或改變成水和其他方法。(4)后殘存的塑料模具表面分解形成耐熱或阻燃材料，生產 3 至 7 天，導致模具表面的光澤，需要及時清理模具，模具表面在同一時間需增加排氣位置。 2.3 塑件材料成型性能ABS 塑料具有優(yōu)良的綜合性能，極好的沖擊強度，尺寸穩(wěn)定性好，耐磨性，電性能，耐化學性，染色成型和機械加工較好。 ABS 樹脂水、堿和酸、無機鹽，醇類和烴類，第 2 章 塑料材料分析3不溶于大多數(shù)溶劑，而容易溶于酮，醛，酯和某些氯代烴。 ABS 工程塑料的缺點：耐熱性較差，可燃，熱變形溫度較低。2.4 塑件材料工藝參數(shù)ABS 的注射工藝參數(shù)1）螺桿類別：標準螺桿（直通式噴嘴）2）回料轉速( )：30rpmn1i/3）注射機料筒溫度：（ ）：Co前段 180200中段 165180后段 1501704）噴嘴：1701805）模具：5080，玻纖增強制品取 756）注射壓力：601007）注射速度、注射壓力：一般 ABS 制品采用高速及多級注射，但是對于阻燃品級，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱 ABS 也要快速注射(可減少內部應力)，注射壓力在 75MPa 左右，保壓時可低些。8）熔膠溫度：190 Co9）成型時間( )：s/注射時間：2090高壓時間：05冷卻時間：20120總周期：50220在 265 溫度下，物料在機筒內停留時間最多不能超過 5-6 分鐘，若溫度為 280Co，則物料在機筒內停留時間就不能超過 23 分鐘。o10）后處理：把塑件放在紅外線或者烘箱下,溫度設為 70 度烘干 24 小時 。44第 3 章 塑件的工藝分析在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。塑件如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，從零件圖上分析（如圖 2），該零件整體尺寸 728028,側面有 3mm 厚的凸槽，需內抽芯，該零件屬于中等復雜程度。3-1 零件工程圖3.1 塑件的脫模斜度脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取 0.51.5 ，根據文獻1，塑件材料ABS 的型腔脫模斜度為 0.5 1 ，型芯脫模斜度為 0.5/1/3.2 塑件尺寸及精度塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。第 3 章 塑件的工藝分析5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計得低一些。根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻 2表 3-2 塑件的尺寸與公關（SJ1372-1978 ）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據任務書和圖紙要求，本次產品尺寸均采用 MT5 級精度。3.3 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高許多，為 Ra0.8 ，內部為 1.6 。m3.4 塑件的體積和質量本次設計中，塑件的質量和體積采用 3D 測量，在 UG 軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的體積為 V=26.4cm3（ABS 的密度為 1.03 ），即可以得出3/cg該塑件制品的體積為質量為 27.19g6第 4 章 注射成型工藝方案及模具結構的分析確定41 注射成型工藝過程分析5根據塑件的結構、材料及質量，確定其成型工藝過程為：第一步：為使注射過程順利和保證產品質量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。第二步: 注射成型過程完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。第三步：制件的后處理注射制件經脫模或機械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚恚康氖菫榱讼嬖诘膬葢?，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調濕處理。該塑料制件材料為 ABS，就采用退火處理 0.52 小時。表 4-1 常用熱塑性注射成形的工藝參數(shù)塑料項目ABS高抗沖擊ABS耐熱ABS阻燃ABS透明ABS注射機類型 螺桿式 螺桿式 螺桿式 螺桿式 螺桿式螺桿轉速/（r/min） 30-60 30-60 30-60 20-50 30-60形式 直通式 直通式 直通式 直通式 直通式噴嘴溫度/C 180-190 190-200 190-200 180-190 190-200前段 200-210 200-210 200-220 190-200 200-220中段 210-230 210-230 220-240 200-220 220-240料筒溫度/C后段 180-200 180-200 190-200 170-190 190-200模具溫度/C 50-70 50-80 60-85 50-70 50-70注射壓力/MPa 70-90 70-120 85-120 60-100 70-100保壓壓力/MPa 50-70 50-70 50-80 30-60 50-60注射時間/s 3-5 3-5 3-5 3-5 0-4保壓時間/s 15-30 15-30 15-30 15-30 15-40冷卻時間/s 15-30 15-30 15-30 10-30 10-30成形周期/s 40-70 40-70 40-70 30-70 30-80第 4 章 注射成型工藝方案及模具結構的分析確定7經過上面的經驗數(shù)據和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，另外這些基本的參數(shù)在塑件注塑的過程中根據實際需要做適當?shù)男薷摹?.2 注射機的選擇和校核由于采用一模 2 腔，需要至少注射量為 54.38g，流道水口廢料初步估計 10g，總注塑量達 64.38g，體積方面很小，選定注射機為 XS-ZY-60（可調整高度型）。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：D（塑料成型工藝與模具設計）初步選用注射機 XS-ZY-125。注射機 XS-ZY-125 參數(shù)：額定注射量：125mm 2最大成型面積：320cm柱塞直徑：42mm注射壓力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱桿空間：260290(mmmm)鎖模力：900KN噴嘴圓弧半徑：12mm噴嘴孔徑：4mm最大開模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最少厚度：200mm4.4.1 注射量的校核模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的 80%以內。校核公式為：mn%8021+式中 -型腔數(shù)量8-單個塑件的體積（ ）（零件上下兩件，體積按照統(tǒng)一1m3cm計算）-澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（ ）2 3上述算出 M=26.4X2+10=64.38g注塑機額定注塑量為 125g 64.8x80%=51.84125 g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型時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。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。An1式中 n -型腔數(shù)目-單個塑件在模具分型面上的投影面積1=5703.1043 1A2m注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對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額定鎖模力。即：（ ）P F21An第 4 章 注射成型工藝方案及模具結構的分析確定9式中： P塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa ）F注射機額定鎖模力（ N）其它意義同上根據教科書表 5-1，型腔內通常為 20-40MPa，一般制品為 24-34MPa，精密制品為39-44MP（ ）P=2x5703.1043X30x1.1=376.4KN900KN1nA鎖模力符合要求4.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核（1）模具厚度（閉合高度）模具閉合高度必須滿足以下公式 maxminH式中 -注射機允許的最大模厚in-注射機允許的最小模厚max本設計中模具厚度為 220mm 180H300 符合要求（2）開模行程（S ）的校核注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于多分型面注射模應有： mHS10521max+=式中 -推出距離-包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度2=（水口料的長度+2030 ）H本設計中 =300 =20mm =60maxS12H總的開模距離需要 H=80mm 以上10經計算，符合要要求。（3）、頂出裝置的校核在設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，要注意在兩側頂出時模具推板的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。XS-ZY-125 注射機為兩側推出機構。經檢查能滿足將模具脫出的要求。第 5 章 注射模具結構設計11第 5 章 注射模具結構設計5.1 確定型腔數(shù)量及排列方式一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模二腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據模型的大小情況而定。該塑件對精度要求不高，為低精度塑件，再依據塑件的大小，采用一模兩型的模具結構。型腔的排列方式如下圖：5.2 分型面的設計將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個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，應從以下幾個方面考慮：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2）使塑件在開模后留在動模上；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；125）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；6）使塑件易于脫模。綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。圖 5-1 分型面的設計5.3 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質的塑料制品極為重要。5.3.1 澆注系統(tǒng)組成注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內容之一。5.3.2 主流道的設計流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關。由于主流道要與高溫的塑料熔體和第 5 章 注射模具結構設計13噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。主流道參數(shù)如表 4-3 所示： 表 4-3 主流道主要參數(shù)參數(shù) 參數(shù)值錐角 =2內表面粗糙度 Ra=0.63 m小端直徑 D=d+(0.51)mm半徑 R =R +(12)mm21材料 T8A定圈也是標準件，外徑為 100mm，內徑 36mm。具體固定形式如下圖所示：圖 5.4 定位圈5.3.3 分流道設計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。5.3.4 澆口確定澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。14在澆注系統(tǒng)的設計中，確定最佳的澆口尺寸是個較難的問題，一般來說，澆口的截面面積約為分流道截面的 0.03 倍0.09 倍；長度應盡可能短，大約為 1mm-1.5mm。確定澆口尺寸時，應先取尺寸的下限，然后在試模中進行修正。5.4 注射模成型零部件的設計7模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、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計是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設計其結構形式，準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質量。5.4.1 成型零部件結構設計成型零部件結構設計主要應在保證塑件質量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。1）凹模的設計凹模也稱為型腔，是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結構與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產批量及模具的加工方法等有關，常用的結構形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。本設計中采用組合式凹模，其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。第 5 章 注射模具結構設計15圖 5.5 凹模2）凸模的設計凸模用于成型塑件的內表面，又稱型芯、陽模。凸模按結構分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。由于該模具結構一般，又屬于中小型模具，外表面又要求一般，所以凸模板采用整體式。圖 5.6 凸模5.4.2 成型零部件工作尺寸的計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。在模具設計時要根據塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。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。由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。16塑件經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%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：BA05.式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸B 塑件在常溫下實際尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4 ，或取 IT48 級作為模具制造公差。在此取 IT6 級，型芯工作尺寸公差取 IT6 級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。（1）凹模的徑向尺寸L 凹=L (1+k)-(3/4)塑 3L 凹 為型腔內形尺寸(mm)；L 為塑件外徑基本尺寸 (mm),即塑件的實際外形尺寸；塑k 為塑料平均收縮率(%)，此處取 0.5%； 為塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等級取 6 級；塑件基本尺寸在 5065mm 公差取 0.74mm；塑件基本尺寸在 5040mm 公差取 0.64mm；塑件基本尺寸在 3040 范圍內其公差取 0.56mm；在 36mm 范圍內公差取 0.24mm；在 03mm 范圍內取 0.2mm 。所以凹模尺寸如下：L1=80(1+0.005)-(3/4)0.86 =79.75386.029.0L2=68(1+0.005)-(3/4)0.86 =67.69. .0L3=13(1+0.005)-(3/4)0.32 =12.8332.01.深度尺寸h 凸=h (1+k)- (2/3)塑 第 5 章 注射模具結構設計17h 凸 為型腔內形尺寸(mm)；h 為塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的實際深度尺寸；塑k 為塑料平均收縮率(%) 為塑件公差，H=h (1+k)- (2/3)塑 3= 28(1+0.005)-( 2/3) 0.50 350.=27.81 017.（2）凸模的徑向尺寸計算L 凸=L (1+k)+(3/4) 塑 3L 凸 為型芯內形尺寸(mm)；L 為塑件外徑基本尺寸 (mm),即塑件的實際外形尺寸；塑k 為塑料平均收縮率(%) 為塑件公差，L1=76（1+0.005）+（3/4）0.86 =77.03386.0029.L2=68（1+0.005）+（3/4）0.86 =68.99. .0深度尺寸h 凸=h (1+k)+ (2/3)塑 3h 凸 為型芯內形尺寸(mm)；h 為塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的實際深度尺寸；塑k 為塑料平均收縮率(%) 為塑件公差，H1=h (1+k)+ (2/3)塑 3= 21(1+0.005)+( 2/3) 0.44 34.018=21.4015.H2=h (1+k)+ (2/3)塑 3= 3(1+0.005)+( 2/3) 0.20 320.=3.15 07.5.5 排氣結構設計排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮所產生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。在塑料熔體充模過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。5.6 脫模機構的設計塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構的導向和復位部件等組成。5.6.1 脫模機構的選用原則使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；第 5 章 注射模具結構設計19推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產生隙裂；推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產生彈性變形；推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；5.6.2 脫模機構類型的選擇推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。根據該塑件和模具的結構特點，在開模后塑件的收縮不僅不對側凹成型零件產生包緊，反而會松開，故脫模力較小，可忽略不計，所以只能憑經驗初選推桿的直徑為 d=5mm。5.6.3 推板機構具體設計頂桿可以分為普通頂桿、成形頂桿、錐面頂桿，該模具的頂桿形式選擇普通頂桿，如下圖所示。圖 5.6 推出方式5.7 內抽芯根據該塑件和模具的結構特點，模具在內壁的時候有倒扣，為了推出產品，此處設置斜頂斜頂參數(shù)計算：20斜頂行程=倒鉤距離 +縮水量 +安全值（1.53.0mm）斜頂角度 a：頂 出 行 程斜 銷 行 程tg64032.1如下圖所示。圖 5.7 斜頂5.8 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內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C20 C60是依靠在模具內通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于 ）的塑C80料，如本設計中的 ABS，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。第 5 章 注射模具結構設計215.8.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。5.8.2 冷卻系統(tǒng)的設計設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。冷卻管路的位置與尺寸塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在凸模塊與凹模塊內，本零件的成型部分在滑塊處，所以在其位置設置通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的12 倍，冷卻孔道之間的間距應維持 35 倍直徑。冷卻孔道直徑通常為 612 mm（7/169/16 英吋），在此取 6mm。 圖 5.8 水路22第 6 章 模具材料的選用23第 6 章 模具材料的選用正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質量。選擇模具材料時，需要根據模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。6.1 成型零件材料選用成型零件材料選用的要求如下：（1）、機械加工性能良好（2）、拋光性能良好注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面， ，要求鋼材硬度mRa05.3540HRC 為宜，過硬表面會使拋光困難。（3）、耐磨性和抗疲勞性能好（4）、具有耐腐蝕性能6.2 注射模用鋼種熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設計中，采用 40CR 的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對 40CR 鋼材進行分析。24第 7 章 型腔零件的工藝分析7.1 零件圖的分析如圖 7.1 所示為型腔零件的二維圖，圖 7.2 所示為型腔零件的三維圖，由于圖紙幅面較大，故尺寸看不清楚，詳細尺寸請查看 CAD 附圖。圖 7.1 型腔零件二維圖圖 7.2 型腔零件三維圖第 7 章 型腔零件的工藝分析25由圖分析得知，該零件的結構主要由外輪廓、腔、孔等組成。零件的成型部位公差按 IT6 級控制，其余非主要加工面按 IT14 級控制。通過對零件的結構形狀分析得知，該零件需要進行多次裝夾方能成型，故在二次裝夾時，需要考慮好各面之間的位置度，裝夾時需要設計合理的方案，且對刀準確。7.2 毛坯的選擇塑料模具型腔及零部件包括型腔、型芯、滑塊、鑲件、斜頂、側抽等，是與塑料直接接觸而成型制品的模具零部件。模具型腔及零部件的材質直接關系到模具的質量、壽命，決定著所成型塑料制品的外觀及內在質量，必須十分慎重，一般要在合同規(guī)定及客戶要求的基礎上，根據制品和模具的要求及特點選用。模具型腔及零部件用模具鋼材的選用原則：根據所成型塑料的種類、制品的形狀、尺寸精度、制品的外觀質量及使用要求、生產批量大小等，兼顧材料的切削、拋光、焊接、蝕紋、變形、耐磨等各項性能，同時考慮經濟性以及模具的制造條件和加工方法，以選用不同類型的鋼材。該零件的材料選取 40Cr，毛坯的外形尺寸為 260mm130mm45mm。7.3 定位基準的選擇粗基準：毛坯外輪廓及底面。精基準：零件外輪廓及上下表面。7.4 工藝路線的擬定工序 1：制造毛坯 260mm130mm45mm 方塊。工序 2：銑底面。工序 3：銑外輪廓。工序 4：銑上表面、銑 80.4472.4mm 兩型腔、鉆澆口孔、銑分流道槽。工序 5：調頭銑 76.4268.37mm 型腔、銑 86.4278.37mm 型腔。工序 6：鉆水路孔。工序 7：熱處理。工序 8：拋光成型面。26工序 9：鉗工修模。工序 10：裝配試驗。7.5 刀具的選擇刀具壽命與切削用量有密切的關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。通過查詢相關資料，確定該零件的刀具如表 7.1。表 7.1 刀具選用表零件名稱 型腔 零件材料 40Cr刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 材料50mm 面銑刀 1 銑上下底面 硬質合金20mm 立銑刀 1 銑外輪廓 硬質合金20mm 麻花鉆 1 預鉆型腔底孔 高速鋼16mm 立銑刀 1 型腔開粗 硬質合金10mm 立銑刀 1 半精銑型腔 硬質合金8mm 立銑刀 1 精銑型腔 硬質合金12mm 麻花鉆 1 鉆澆口孔 高速鋼4mm 球刀 1 銑分流道槽 硬質合金3mm 中心鉆 1 鉆水路孔中心孔 高速鋼6mm 麻花鉆 1 鉆水路孔 硬質合金8mm 锪鉆 1 锪水路孔沉孔 硬質合金7.6 夾具的選擇經分析，該零件需要進行多次裝夾才能完成零件的加工，零件的裝夾可以采用通用夾具虎鉗進行裝夾，在加工外輪廓時，可以選用磁臺進行裝夾其余面和孔的加工，均可以虎鉗裝夾?？?結27總 結此部分內容，僅供參考用，請自己根據你對本文的閱讀，再進行相應的修改總結。本次塑料模具設計，全面考慮了塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據計算生產操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。在設計過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了畢業(yè)設計的目的。伴隨經濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發(fā)展。相信這次設計中獲得的經驗及處理問題的能力將會對今后的學習和工作有所啟示和幫助。28參考文獻1曹宏深 趙仲治主編 塑料成型工藝及模具設計 北京機械工業(yè)出版社 19932黃虹主編 塑料成型加工與模具 化學工業(yè)出版社 2003 年 3 月第一版3黃銳主編 塑料工程手冊 下冊 第四章節(jié) 機械工業(yè)出版社4宋卓頤 史勤芳 房雙寬 趙永仙編著 塑料原料與助劑 科學技術文獻出版社 2003 年 9 月第 1 版5黃銳主編 塑料成型工藝學 第二版 中國輕工業(yè)出版社 1997 年 5 月第 2 版6塑料模設計手冊（軟件版） 機械工業(yè)出版社7王文廣 田寶善 田雁晨 主編 塑料注射模具設計技巧與實例 化學工業(yè)出版社 2004 年 1 月第 1 版8田春年主編 塑料注射成型模具結構設計圖冊 北京 輕工業(yè)出版社 19989. Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2004, Vol.126/73310. The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , No.1