外螺紋液壓管四通管接頭注塑模具設(shè)計(jì)【15張CAD圖紙+PDF圖】

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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目： 外螺紋液壓管接頭四通管注塑模具設(shè)計(jì) 院 （系）： 國(guó)防生學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 黃志勇 學(xué) 號(hào)： 1000110103 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 曹泰山 職 稱： 講 師 題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2014年 5月 4 日 摘 要 模具設(shè)計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系里的重要因素，好的模具能節(jié)省材料節(jié)省人力，節(jié)省時(shí)間，因此受到廣泛的關(guān)注。注塑模是模具設(shè)計(jì)里的一種重要成型工藝，它主要用于熱變形塑料的成形，也可以成形熱固性塑料。它的生產(chǎn)效率極高，并且非常容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，最重要的是生產(chǎn)出來(lái)的塑件質(zhì)量都很好。注塑模形式多樣，內(nèi)容多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于它的發(fā)展也不會(huì)就此止步。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)外螺紋液壓管接頭四通管模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)外螺紋液壓管接頭四通管的塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。主要內(nèi)容包括緒論、塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析、材料的選擇及成型工藝、注射機(jī)的選擇及校核、模具的工作及結(jié)構(gòu)原理、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零部件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、支撐零部件的設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì)過(guò)程種運(yùn)用到了Proe3.0軟件對(duì)塑件進(jìn)行三維造型，通過(guò)使用AutoCAD來(lái)設(shè)計(jì)整套模具，并運(yùn)用CAXA/CAD對(duì)其裝配圖與零件圖等進(jìn)行表述，設(shè)計(jì)過(guò)程中也借鑒到很多學(xué)者的著作，設(shè)計(jì)相對(duì)充實(shí)。 本文是探究四通管的注塑模具設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)對(duì)整個(gè)模具設(shè)計(jì)的過(guò)程，進(jìn)一步加深對(duì)注塑成型工藝的了解，同時(shí)也鞏固了對(duì)成型工藝的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理等的理論知識(shí)，以及在實(shí)踐中總結(jié)并掌握模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞： 外螺紋四通管；注塑模具；注射機(jī)；側(cè)型芯滑塊； Abstract This graduation design is the main task of the inclined tee mould design, namely a pair of injection mold is designed to produce the plastic parts of inclined tee products, in order to realize the automation to increase production. The main contents include design options and checking , mold and structural work principle , the introduction of gating system , structure and plastic parts molding process analysis , choice of materials and molding process , injection machine , designed molded parts , lateral sub- design mechanism design guide clamping mechanism , temperature control system design, the design of the exhaust system , the ejection mechanism designed to support the design of parts . This article is to explore the plastic injection mold design four line , a detailed description of the entire mold design process.Through the entire mold design process , and further deepen their understanding of the injection molding process , but also to consolidate the process of forming the type, structure and operating principles of the theory of knowledge, as well as summary and master mold design practice and design a key point methods. Key words: oblique tee; Injection mould; Injection machine; Core side slide block; 目 錄 引言 1 2 塑件成型工藝的可行性分析 3 2.1 塑件分析 3 2.2 塑件的原材料分析 3 2.2.1主要技術(shù)指標(biāo) 4 2.2.2 ABS的注射工藝參數(shù) 4 2.3 塑件的成型工藝分析 4 2.3.1精度等級(jí) 4 2.3.2脫模斜度 5 2.3.3塑件壁厚 5 3 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 5 3.1 注射成型機(jī)的選擇 5 3.1.1估算零件體積和投影面積 5 3.1.2注射量的計(jì)算 6 3.1.3鎖模力 6 3.1.4選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù) 6 3.2 注塑機(jī)的校核 6 3.2.1最大注塑量校核 6 3.2.2注射壓力的校核 7 3.2.3鎖模力校核 7 3.3 成型腔數(shù)的確定 7 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 4.1 澆注系統(tǒng)的作用 8 4.2 澆注系統(tǒng)的組成 8 4.3 主流道設(shè)計(jì) 8 4.3.1 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 8 4.3.2澆口套的尺寸設(shè)計(jì)要求 9 4.4 澆口設(shè)計(jì) 10 4.6 主流道剪切速率校核 11 4.6.1估算主流道凝料體積 11 4.6.2主流道剪切速率校核 11 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 5.1 分型面的設(shè)計(jì) 12 5.1.1分型面的分類 12 5.1.2分型面的選擇原則 12 5.1.3分型面的確定 12 5.2 型腔的分布 13 5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 5.4 模具型零成件的工作尺寸計(jì)算 14 5.4.1塑件的收縮率波動(dòng)誤差ds 14 5.4.3模具成型零件的磨損dc 15 5.4.4模具安裝配合誤差dj 15 5.5 型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算 16 5.5.1型腔徑向尺寸的計(jì)算 16 5.5.2型芯徑向尺寸的計(jì)算 16 5.5.3型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算 16 6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 6.1 排氣不良的危害 17 6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 17 7 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 18 7.1.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 18 7.1.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 18 7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 18 7.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 18 7.2.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 19 7.2.3導(dǎo)向孔的總體布局 19 7.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 7.4 脫模力的計(jì)算 20 7.5 推桿的設(shè)計(jì) 21 7.5.1推桿長(zhǎng)度及強(qiáng)度計(jì)算 21 7.5.2推桿的形狀及固定形式 22 7.2.3推桿位置的選擇 23 8側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 8.1 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 24 8.2 抽芯機(jī)構(gòu)的確定 24 8.3 抽芯距S 24 8.4 滑塊的設(shè)計(jì) 24 8.5 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 25 8.6 鎖緊塊 25 8.7 鎖緊塊的結(jié)構(gòu)形式 26 9冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 9.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 26 9.2 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 27 9.3 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 27 9.4 冷卻裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 27 9.5 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 27 9.5.1冷卻水的體積流量 27 9.5.2冷卻水管直徑 28 9.5.3冷卻水道的結(jié)構(gòu) 28 10 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 29 10.1 模具安裝尺寸校核 29 10.2 開模行程的效核 29 11小結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 第 34 頁(yè) 共 41 頁(yè) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書用紙 引言 注塑成型是一項(xiàng)越來(lái)越成熟的加工技術(shù)，它目前是在塑性成型的各個(gè)領(lǐng)域加工中最常見也最常用的加工方法，其中注塑模具已經(jīng)被廣泛的采用，在很多方面的應(yīng)用都得到相當(dāng)高的重視[12]。我國(guó)模具研究單位因此也投入了很大的科研精力，目的在于使注塑模具的發(fā)展得到最大的提高。它的生產(chǎn)零件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)、溫度調(diào)控系統(tǒng)、制造精度、生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)效率的高低，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和成本。當(dāng)今社會(huì)，我們追求的正是質(zhì)量與成本，統(tǒng)稱為性價(jià)比，模具的應(yīng)用正是性價(jià)比的最高體現(xiàn)，有的時(shí)候我們用一個(gè)模具可以同時(shí)制造出很多個(gè)質(zhì)量精良，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高精度塑件，這在以前來(lái)說(shuō)幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的[2]。注塑成型現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、計(jì)算機(jī)、高科技材料、電子、航空、航天、軍工、學(xué)習(xí)用品、交通、汽車、建材、醫(yī)療器械、生物、能源和日用品等領(lǐng)域[1]。雖然在很多人看來(lái)一個(gè)小小的模具制造工藝能有多大的影響對(duì)于一個(gè)國(guó)家的發(fā)展，我覺(jué)得這種想法是錯(cuò)誤的，因?yàn)閺男》矫鎭?lái)說(shuō)這一門技術(shù)的成熟意味著對(duì)塑件成型的深入研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，也就是說(shuō)我們生產(chǎn)塑件就會(huì)更加便捷也會(huì)更加快速，這對(duì)于塑料工業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的貢獻(xiàn)，因此不容小視；大方面來(lái)說(shuō)正是這種對(duì)于先進(jìn)技術(shù)的渴望推動(dòng)我們整個(gè)民族在進(jìn)步，我們知道我們?cè)谇逭院箝]關(guān)鎖國(guó)導(dǎo)致在科技方面落后西方一大截，但我們中華民族從來(lái)沒(méi)有服輸過(guò)，一直都是在迎頭趕上，只為了爭(zhēng)這一口氣，而注塑模的研究進(jìn)步正是對(duì)我們的一種肯定，因此我們應(yīng)當(dāng)不遺余力的繼續(xù)在這條路上走下去。我國(guó)近年來(lái)一直致力于模具的研究，現(xiàn)在也已經(jīng)逐步跟上了歐美先進(jìn)的步伐。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，模具產(chǎn)業(yè)早已形成產(chǎn)業(yè)鏈，成為這些國(guó)家的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)工業(yè)之一。很多國(guó)家在發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)的同時(shí)也兼顧發(fā)展輕工業(yè)，在美國(guó)，模具工業(yè)被成為“美國(guó)工業(yè)的基石”，在日本被稱為“促進(jìn)社會(huì)富裕的動(dòng)力、源泉”[3]。因此在輕工業(yè)行業(yè)有這么一句話：工業(yè)要發(fā)展，模具要先行。沒(méi)有高水平的模具制造工藝就沒(méi)有質(zhì)量非常優(yōu)良的科技產(chǎn)品?，F(xiàn)在，模具工業(yè)水平是衡量一個(gè)國(guó)家制造工業(yè)制造水平高低的重要標(biāo)志?？梢赃@么大膽的預(yù)測(cè)，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將與日俱增，并且扮演越來(lái)越重要的角色。因此我們必須毫無(wú)疑慮的發(fā)展模具工業(yè)，對(duì)于我們國(guó)家的生產(chǎn)力的進(jìn)步有很大的推動(dòng)作用。 模具按用途可以分為注塑模具、壓鑄模具、拉拔模具、塑料模具、橡膠模具、陶瓷模具和鍛壓模具等[2]。注塑模成型是通過(guò)一系列流程得到所需的各種產(chǎn)品或工件，而這樣生產(chǎn)出來(lái)的一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑件往往能夠代替幾個(gè)傳統(tǒng)金屬構(gòu)件，甚至能起到金屬制品所不能替代的作用。利用塑性材料特有的特性，一次加工成型往往可以得到非常復(fù)雜的形狀，在速度非常快的同時(shí)還能一次得到很多數(shù)量的塑件，它所帶來(lái)的實(shí)際應(yīng)用效果非傳統(tǒng)構(gòu)件所能相比。從模具行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，復(fù)雜化、精密化、大型化是其發(fā)展主旋律。采用模具成型工藝，運(yùn)用高新技術(shù)控制對(duì)所需的零件進(jìn)行加工生產(chǎn)，不僅可以提高生產(chǎn)時(shí)效，保質(zhì)保量。而且還能減少生產(chǎn)線對(duì)材料的過(guò)度依賴，減少生產(chǎn)時(shí)間，壓縮了生產(chǎn)成本，更好的獲取經(jīng)濟(jì)效益。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)如果想要成為制造業(yè)的領(lǐng)頭羊，那么就必須要大力發(fā)展模具生產(chǎn)，增強(qiáng)對(duì)大型、復(fù)雜、精密的模具的自主開發(fā)能力，從而提高競(jìng)爭(zhēng)力。 注射成型在現(xiàn)代成型界重要程度日益增長(zhǎng)，是一種越來(lái)越受重視的塑料成型方式，成型周期非常短，自動(dòng)化程度非常高，甚至可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)，而且他所能制造的塑料總類非常多，基本上，除了氟塑料，其他的塑料全都能用注射成型來(lái)完成。這也正是注塑模的優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)所在，但是他也是有缺點(diǎn)的，比如造價(jià)比較昂貴，不適合小批量生產(chǎn)等。但是瑕不掩瑜，注射成型應(yīng)當(dāng)算是當(dāng)代最受矚目應(yīng)用最廣的一種塑料成型方式。 這也正是為什么此次設(shè)計(jì)我們要著力于注塑模的設(shè)計(jì)的原因，而此次設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)在于：學(xué)會(huì)查閱專業(yè)書刊并學(xué)為所用;利用畫圖軟件進(jìn)行細(xì)致的作圖;理論知識(shí)要能運(yùn)用到解決實(shí)際的問(wèn)題;畢業(yè)論文的撰寫;嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)端正的態(tài)度。 2 塑件成型工藝的可行性分析 2.1 塑件分析 圖2.1塑件三維圖 結(jié)合生活實(shí)際，以及考慮到價(jià)格材料等各方面因素，選用ABS作為此次設(shè)計(jì)的材料，關(guān)于材料的介紹在后面的章節(jié)會(huì)有介紹；而在澆口方面，由于塑件結(jié)構(gòu)較對(duì)稱且非常均勻分布，因此我們選擇直接澆口，采用后續(xù)處理的方法對(duì)其進(jìn)行加工制造；對(duì)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我們選用上下凹模，四面?zhèn)瘸樾?，滑塊的型芯充當(dāng)成型的作用；綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益以及制件的生產(chǎn)質(zhì)量我們采取一模一腔的方式；推出方式為一次推出；三維圖2.1如上所示。 2.2 塑件的原材料分析 關(guān)于本次設(shè)計(jì)的原材料ABS，英文名稱:acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，具有以下特性： （1）具有較高的耐熱性。連續(xù)使用時(shí)的溫度可達(dá)到110～120℃； （2）擁有良好的力學(xué)性能，成型加工性能良好； （3）流動(dòng)性良好，溢邊值在0.003mm左右； （4）質(zhì)地純凈，無(wú)毒性，透明性好，吸濕性小，電絕緣性能好； （5）冷卻速度較快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)該緩慢散熱； （6）著色性不好，模具處于50℃以下色澤不均，易產(chǎn)生流痕和熔接不良； （7）因收縮率較大，易發(fā)生縮孔、變形、凹痕等缺陷，方向性強(qiáng)； （8）塑件壁厚應(yīng)均勻，盡量避免因缺口和尖角造成的應(yīng)力集中。 表2-1塑件成型工藝卡 塑 件 名 稱 外螺紋液壓管四通管接頭 塑件草圖 材 料 牌 號(hào) ABS 單 件 重 量 40.845g 成型設(shè)備型號(hào) 臥式注射機(jī) 每 模 件 數(shù) 1 成型工藝參數(shù) 成型前 熔料溫度/℃ 180～190 預(yù)干燥 溫度 /℃ 80~100 時(shí)間 /h 4 成型過(guò)程 料筒 溫度 前段 /℃ 200~210 中段 /℃ 210~230 后段 /℃ 180~200 噴嘴 /℃ 180~190 模具溫度 /℃ 50~70 時(shí)間 注射 /s 3~5 保壓 /s 15~30 冷卻 /s 15~30 壓力 注射 / MPa 70~90 保壓 / MPa 50~70 后 處 理 退火 溫度 /℃ 70~80 時(shí)間 /h 2~4 編 制 日 期 審 核 日 期 2014.05 2.2.1主要技術(shù)指標(biāo) 比重：1.02~1.16g/cm3； 比容：0.86~0.98cm3/g； 吸水性：0.2~0.4% (24h)； 熔點(diǎn)：130~160oC； 熱變形溫度： 4.6×105Pa---- 130~160oC； 18.5×105Pa---- 90~108oC； 抗拉屈服強(qiáng)度：(105Pa): 500； 拉伸強(qiáng)度模量：1.8×104 Mpa； 彎曲強(qiáng)度：800×105Pa。 2.2.2 ABS的注射工藝參數(shù) 表2-2 ABS的相關(guān)注塑參數(shù) 注射類型 普通螺桿式 噴嘴溫度（℃） 180～190 噴嘴形式 直通式 螺桿轉(zhuǎn)速r/min　 30～60 料筒 溫度(℃) 前段 200～210 模具溫度(℃) 50～70 中段 210～230 注射壓力 (MPa) 70～90 料筒 溫度(℃) 前段 200～210 模具溫度(℃) 50～70 中段 210～230 注射壓力( MPa) 70～90 后段 180～200 保壓力 (MPa ) 30～50 注射時(shí)間 (S) 3～5 保壓時(shí)間( S) 15～30 冷卻時(shí)間 (S) 15～30 成型時(shí)間 (S) 40～70 預(yù)熱 溫度(℃) 80～85 后 處 理 方法 紅外線燈、鼓風(fēng)烘箱 時(shí)間(h) 2～3 溫度(℃) 70 總周期(S) 50～220 時(shí)間(S) 2～4 2.3 塑件的成型工藝分析 在塑件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中想要在有限的工序中，生產(chǎn)出優(yōu)秀的塑件，獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。除了要對(duì)塑件的材料進(jìn)行分析，檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)外，還需對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)和工藝問(wèn)題進(jìn)行特定的分析和處理。這種方法的目的有兩個(gè)：可以使成型工藝方便，順利的進(jìn)行；滿足塑件和模具在經(jīng)濟(jì)上要求，達(dá)到提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和減少成本。 2.3.1精度等級(jí) 由于受到很多方面的影響，比如分型面的選擇、模具的磨損、塑件成型時(shí)的外界條件等，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們?nèi)”舅芗木热T5級(jí)。 2.3.2脫模斜度 注塑模具的材料是先加熱到熔融態(tài)或粘稠態(tài)時(shí)，通過(guò)注射機(jī)注射到模具中當(dāng)溫度降低之后也就是材料冷卻后，材料必然會(huì)出現(xiàn)部分收縮現(xiàn)象，使他緊緊的包緊在型芯上。然后就會(huì)導(dǎo)致脫出比較困難，甚至傷害到模具，因此必須設(shè)置型芯以及型腔的脫模斜度。依據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》，查表設(shè)置產(chǎn)品的脫模斜度，可得： 型腔脫模斜度35ˊ 型芯脫模斜度30′ 2.3.3塑件壁厚 塑料制品應(yīng)具有一定的厚度，因?yàn)榫哂幸欢ǖ暮穸炔啪哂幸欢ǖ膹?qiáng)度和剛度，才能滿足使用性能方面的要求。同時(shí)具有一定的厚度，才能使熔融時(shí)的材料在型腔中成型的時(shí)候能保持良好的流動(dòng)性。并且具有一定的厚度，才能承受脫模力，才能順利脫模。對(duì)于同一塑件的壁厚，壁厚大小應(yīng)盡量保持一致。不然會(huì)因?yàn)楹穸炔灰?，造成冷卻速度的不一，使成品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成塑件的變形、縮孔等缺陷。所以同一塑件的壁厚應(yīng)盡量做到一致，盡量避免因壁厚大小所帶來(lái)的缺陷出現(xiàn)。由于熱塑性塑件的壁厚一般都在1～4mm，故本塑件的壁厚選用3mm。 2.3.4粗糙度 影響塑件外觀質(zhì)量的主要因素就是塑件表面粗糙度，而塑件表面粗糙度的主要影響與模具型腔的表面粗糙度密不可分，是最直接的影響。一般來(lái)說(shuō)，模具的表面粗糙程度一般比塑件的表面粗糙程度要求低一到兩個(gè)等級(jí)。所以設(shè)定此四通管的表面粗糙度為0.8um。 3 選擇注射成型機(jī)與確定成型腔數(shù) 3.1 注射成型機(jī)的選擇 正所謂好鋼要用在刀刃上，模具也是如此，好的模具必須用在合適的注塑機(jī)上，這樣配合起來(lái)才能達(dá)到最佳效果，因此對(duì)于注塑機(jī)的選擇應(yīng)該引起我們的重視，而注塑機(jī)的選擇主要考慮以下幾個(gè)方面：最大注射量、注射速率、鎖模力等。 3.1.1估算零件體積和投影面積 利用PROE建模分析知塑件體積：V=38.9cm3，單側(cè)投影面積為：A=4756.4064mm3，查閱相關(guān)資料可知，ABS的密度：1.02～1.05g/cm3 ，取其為1.05 g/cm3 ，則單個(gè)塑件重量 （3-1） 此次設(shè)計(jì)采用的是一模一腔 ，因此估計(jì)澆注系統(tǒng)的體積為 10cm3，則： （3-2） 3.1.2注射量的計(jì)算 通過(guò)建模的分析，通過(guò)計(jì)算可以得出塑件的質(zhì)量為40.845g，塑件體積為38.9cm3，根據(jù)流道凝料質(zhì)量M2是塑件質(zhì)量的3/5我們進(jìn)行大概估算，即M2=0.6nM1 ，而我們?cè)O(shè)定此模具為一模一腔，所以注射量為： （3-3） 3.1.3鎖模力 鎖模力：注射機(jī)為模具合模所提供的最大夾緊力，在此力的作用下，模具不應(yīng)被流動(dòng)的熔料所頂開。計(jì)算其所需鎖模力為： （3-4） 3.1.4選擇注射機(jī) 從生產(chǎn)效益以及模具的各項(xiàng)屬性綜合考慮，加上對(duì)ABS材料的帶入了解，查表（型腔模具設(shè)計(jì)與制造，第65頁(yè)），選用注射機(jī)型號(hào)XS-ZY-125。 表3-1 注射機(jī)XS-ZY-125主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 理論注射容量/ 125 鎖模力 900 螺桿直徑/ mm 42 拉桿內(nèi)間距/mm 260×290 注射壓力MPa 120 移模行程/mm 300 注射時(shí)間/s 1.6 最大模厚/mm 300 最大成型面積/ 320 最小模厚/mm 200 螺桿轉(zhuǎn)速r/min 30～100 電動(dòng)機(jī)功率/kw 10 噴嘴球半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/mm 4 鎖模方式 液壓-機(jī)械 3.2 注塑機(jī)的校核 3.2.1最大注塑量校核 3.2.2注射壓力的校核 查表可知注塑機(jī)的注塑壓力為120，我們知道ABS的壓力范圍是80到120，因此注塑機(jī)的注塑壓力大于其所需要的壓力，因此滿足條件。 3.2.3鎖模力校核 當(dāng)塑件成型時(shí)，塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，所需鎖模力也越大。為了可靠的鎖模，不讓模具在注射成型的過(guò)程中產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)注射機(jī)的鎖模力進(jìn)行校核： Pc計(jì)算： （3-5） 式中： Pc：型腔壓力， MPa； P：注射壓力， MPa； K：損耗系數(shù)，這里我們?nèi)≈?.37。 所以 ， Pc=45MPa，所以我們現(xiàn)在已經(jīng)可以確定模具的整個(gè)型腔所受壓力，所以可以對(duì)注射機(jī)鎖模力校核，根據(jù)公式： （3-6） 式中： T：注塑機(jī)里的所能承受的最大鎖模力（KN）； A：塑件的最大橫截面積（mm2）； K：系數(shù)， 取1.2； 所以KPcA比最大鎖模力小，意思就是我們選定的注塑機(jī)符合要求。 3.3 成型腔數(shù)的確定 (1)我們知道，當(dāng)注射機(jī)在注射時(shí)，為了防止它的熔料溢出，我們?cè)O(shè)定注射機(jī)床每次的注射量應(yīng)當(dāng)還留有其最大量的五分之一的余量： （3-7） =2.2 式中： N： 型腔數(shù) S： 注射機(jī)的注射量 （g） ： 澆注系統(tǒng)的重量 ，這里取10 （g） ： 塑件的重量（g） 因?yàn)?，N=2.2>1 因此我們對(duì)設(shè)計(jì)腔數(shù)的選擇是合理的。 （2）利用第二種方式校核模具的型腔數(shù)N，由注射機(jī)公稱塑化量來(lái)衡量： （3-8） 式中 ： 注塑機(jī)的利用系數(shù)，取4/5； ： 注塑機(jī)額定塑化量（13.89g/s）； ： 成型周期，取30s； ： 單個(gè)塑件的質(zhì)量（g），取40.845g； ： 澆注所需原材料的質(zhì)量（g），取10。 由計(jì)算可知，設(shè)計(jì)符合要求。 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注塑機(jī)的噴嘴注射出來(lái)的熔料想要進(jìn)入模具，必須有一條通道，這條通道必須是設(shè)計(jì)好的科學(xué)完整的，這就是澆注系統(tǒng)。對(duì)于一個(gè)塑件模具來(lái)說(shuō)，澆注系統(tǒng)就像他的生命管道，它的重要性自然也就不言而喻，合理的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)于制造優(yōu)秀的制件起到非常大的決定性作用，其中主流道以及澆口的選擇更是重中之重，因此我們必須對(duì)其引起足夠的重視，從而使得模具的設(shè)計(jì)更加優(yōu)異，獲得更加理想的制件。 4.1 澆注系統(tǒng)的作用 前面我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了澆注系統(tǒng)的重要性，其作用主要是為熔料進(jìn)入型腔設(shè)定好合理的線路，使其能順利到達(dá)并且充滿整個(gè)型腔，從而得到我們預(yù)期想要的制件，而對(duì)于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求是： (1) 對(duì)熱量和壓力損失較小； (2) 防止嵌件產(chǎn)生位移或者導(dǎo)致凸模改變形狀； (3) 按照預(yù)先設(shè)定好的順序依次完整的填充整個(gè)型腔； (4) 對(duì)于澆注口上的凝料必須方便處理，后續(xù)加工應(yīng)該相對(duì)簡(jiǎn)單； (5) 能夠使型腔順利排氣； (6) 盡可能消耗較少塑料； (7) 合理的設(shè)計(jì)冷料穴，使得冷料不會(huì)影響制件的形成； (8) 盡量避免產(chǎn)生熔接痕。 (9) 盡量剪短流程，以免不必要的浪費(fèi)。 4.2 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)的組成是： 主流道：主流道是液體熔料進(jìn)入模具最先經(jīng)過(guò)的地方，是注射劑的噴嘴與模具接觸的一段重要通道也是首先接觸的部位。它的結(jié)構(gòu)形式必須根據(jù)噴嘴的連接相吻合才不會(huì)導(dǎo)致熔料外流。 分流道：有的模具是一次制造多個(gè)制件的，我們稱之為多型腔模，這個(gè)時(shí)候在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們就要加入分流道，是為了使熔料能平均平穩(wěn)的注入到每一個(gè)型腔里面，設(shè)計(jì)中要注意減少流動(dòng)過(guò)程中壓力以及熱力的損失，同時(shí)還要使流道里的殘余熔料降到最低。 澆口：在澆注系統(tǒng)中有一個(gè)部位是整個(gè)系統(tǒng)里尺寸最小長(zhǎng)度最短的，但是卻起到非常關(guān)鍵的作用，這個(gè)部位就是澆口，他是連接流道跟型腔的一扇窗戶，它的設(shè)計(jì)避免了熔料充滿整個(gè)型腔后會(huì)倒灌入注射機(jī)，也提高了流動(dòng)性，有利于塑件的成型。 冷料井：在模具進(jìn)行一輪制件生產(chǎn)后會(huì)在主流道中留下一段凝料，這段凝料也可以稱為冷料，而冷料穴的作用則是將這一段凝料從澆口套里面拉出來(lái)，同時(shí)也防止它進(jìn)入澆注系統(tǒng)導(dǎo)致破壞塑件的成型。 4.3 主流道設(shè)計(jì) 4.3.1 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 主流道是模具中第一個(gè)噴嘴接觸的部位，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響到塑件的成型。因此在設(shè)計(jì)中必須從多個(gè)角度考慮，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有這幾個(gè)： (1)在噴嘴的對(duì)接中，主流道的軸心與噴嘴的軸心必須在同一直線上； (2)同時(shí)它跟分型面之間的角度為90度； (3)在澆注過(guò)后主流道里面會(huì)留下一段冷凝的熔料，即是冷料，為了便于將其取出， 必須 為主流道設(shè)計(jì)一定的角度這個(gè)角度為錐角α，通常設(shè)計(jì)時(shí)取值在2°到4°之間； (4)主流道通常設(shè)計(jì)在澆口套以內(nèi)，目的是為了防止與噴嘴的碰撞導(dǎo)致主流道的 損壞； (5)主流道設(shè)計(jì)時(shí)直徑不能太大也不能太小，太小不方便注射，太大則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部壓力過(guò)大從而使反作用力增大； (6)其材料一般用 T8 A、T10 A，熱處理要求到 HRC50～55. 4.3.2澆口套的尺寸設(shè)計(jì)要求 （1）主流道襯套在與噴嘴接觸時(shí)會(huì)有一個(gè)接觸面，這個(gè)接觸面必須要吻合，這樣才不會(huì)導(dǎo)致熔料外流制造浪費(fèi)； （2） 在設(shè)計(jì)時(shí)為了使主流道與噴嘴契合度更高，我們應(yīng)當(dāng)讓澆口套的進(jìn)口要比噴嘴孔稍微大。通過(guò)對(duì)制件的分析以及經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)定模具的澆口套長(zhǎng)度為，L=50mm，而噴嘴直徑為3mm，所以澆口套的進(jìn)口直徑設(shè)置為3.5mm。而其錐度為2° （3）其3d圖如下所示 圖4.1澆口套 （4）主流道襯套的固定 模具在安裝時(shí)與注射機(jī)必須有定位，因此在設(shè)計(jì)時(shí)通常要加入定位圈，多數(shù)情況我們是將定位圈與襯套分開設(shè)計(jì)，然后再配合（H9/f9）固定在模板上，小型模具也可以是整體式。定位圈的尺寸通常都是固定的，因此選外徑100mm,內(nèi)徑則是70mm。具體如下圖所示： 圖4.2定位圈 4.4 澆口設(shè)計(jì) 前面我們已經(jīng)說(shuō)到澆口就像一扇窗戶，其重要性自然無(wú)須贅述。在實(shí)際生產(chǎn)中，澆口的尺寸通常要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)按情況修改選擇，形式非常的多，因此尺寸也是不一樣的，常見的幾種澆口主要有：主流道澆口（直接澆口），邊緣澆口（側(cè)澆口），扇形澆口，環(huán)形澆口，點(diǎn)交口，隧道式澆口等。澆口的位置選擇也是澆注系統(tǒng)很關(guān)鍵的一個(gè)步驟，如果選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致塑件變形等缺陷，位置的選擇應(yīng)當(dāng)使熔料能在最短時(shí)間最短路程充滿型腔，同時(shí)有利于排氣補(bǔ)縮，也應(yīng)避免塑件長(zhǎng)生熔接痕，更不能使制品變形。 對(duì)于本模具，由于四通管的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，選用材料是ABS，不過(guò)為了不使交口留下痕跡過(guò)大，于是采用點(diǎn)澆口示意圖如下： 圖4.4 澆口形式 4.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴的作用是容納原先留在主流道中的冷凝熔料，避免其在后面熔料進(jìn)入主流道后將其推入型腔中，以至于影響制品的質(zhì)量導(dǎo)致浪費(fèi)原材料，同時(shí)它還能將凝料拉住，在開模時(shí)使塑件以及凝料等能被順利頂出同時(shí)跟在動(dòng)模這一邊一起運(yùn)動(dòng)。 （1）主流道冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴形式多樣，有Z形拉料桿，有帶球行頭拉料桿，這種主要是用于脫模注射模，同時(shí)還有兩者的各種變異形式冷料穴。我們這一次設(shè)計(jì)選擇的是第一種也是普遍被選用的Z形拉料桿冷料穴。 如下圖所示： 圖4-5冷料穴 4.6 主流道剪切速率校核 4.6.1主流道中凝料的體積計(jì)算 （4-1） 4.6.2主流道剪切速率校核 由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （4-2） 式中： qv=Q主+Q塑件=10.8+490=500.8cm3 （4-3） 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 分型面的設(shè)計(jì) 分型面是模具開模時(shí)的分離面，在決定模具的結(jié)構(gòu)時(shí)起非常重要的作用。 5.1.1分型面的分類 分型面有多種形式，根據(jù)形狀分類，可以是平面、斜面、曲面、矩形面等，但實(shí)際生產(chǎn)主要還是以平面為主；根據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)分類的話，它可以使制件在上模成型，也可以在下模成型，同時(shí)在上下模成型也有，我們此次分型面正是選擇上下凹模的成型。 5.1.2分型面的選擇原則 在選擇分型面時(shí)，我們需要注意很多問(wèn)題，選擇合理的分型面對(duì)于塑件的成型有著至關(guān)重要的作用，如果分型面選得不好，那么有可能導(dǎo)致脫模不方便或者浪費(fèi)原材料不利于抽芯導(dǎo)致浪費(fèi)時(shí)間，甚至?xí)绊懙剿芗馁|(zhì)量，因此我們有選擇分型面的幾個(gè)主要準(zhǔn)則： （1）脫出塑件方便； （2）有利模具抽芯； （3）型腔排氣順利； （4）確保塑件質(zhì)量； （5）無(wú)損塑件外觀。 5.1.3分型面的確定 根據(jù)以上準(zhǔn)則，我們從方便快捷，確保質(zhì)量的角度出發(fā)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益以及材料特性，選擇了以四通管的橫剖截面作為分型面，主要理由有：橫截面積最大且使得上下凹模分離時(shí)能同時(shí)完成抽芯動(dòng)作，并且這樣設(shè)計(jì)能保證塑件的表面質(zhì)量達(dá)到省時(shí)省力的效果，其示意圖如下： 圖5.1 分型面位置 5.2 型腔的分布 模具型腔的排列方式多樣化，主要有以下幾種： （1）圓形排列 （2）H形排列； （3）直線排列； （4）對(duì)稱排列； （5）復(fù)合排列。 前面我們已經(jīng)確定本模具是一模一腔的結(jié)構(gòu)，為了生產(chǎn)的便捷以及質(zhì)量，本模具設(shè)計(jì)的凹模結(jié)構(gòu)是上凹模與下凹模，由側(cè)型芯充當(dāng)型芯來(lái)形成塑件內(nèi)表面。具體請(qǐng)看裝配圖 。模具型腔的分布如圖所示： 圖5.2 型腔的分布 5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的主要作用是形成塑件的外表面，它決定了塑件的表面質(zhì)量，對(duì)于塑件的表面質(zhì)量可以說(shuō)起到?jīng)Q定性的作用，，有時(shí)候我們也可以稱凹模為型腔。我們知道，凹模的形式是多種多樣的，主要有以下幾種類型： （1）整體式凹模； （2）整體嵌入式； （3）局部嵌入式； （4）四壁嵌入式； （5）局部鑲嵌式。 總的來(lái)說(shuō)，整體式應(yīng)用較為普遍，因?yàn)槠渲谱鞅容^簡(jiǎn)單，而且整體不易變形，但缺點(diǎn)也很明顯，比如只能制造簡(jiǎn)單制件，稍微復(fù)雜一點(diǎn)的就很難能用整體式了，而且整體式一旦受損就很難繼續(xù)用了；后面幾種主要是加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的制件，主要也是由整體式演變而來(lái)，其基本理念都是一樣的，優(yōu)點(diǎn)很明顯就是可以制造復(fù)雜高難度的制件，缺點(diǎn)則是價(jià)格較昂貴，并且生產(chǎn)出來(lái)的制件表面沒(méi)有整體式的光滑，容易有熔接痕。我們的四通管注塑模由于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，尺寸也不大，因此采用的是整體式凹模。示意圖如下： 圖5-3上下凹模 5.4 影響塑件尺寸公差的因素 在設(shè)計(jì)時(shí)，我們不僅僅要考慮塑件的本身尺寸，還要考慮到制作模具的成型零件的誤差，比如塑件的收縮率波動(dòng)誤差、零件的磨損、安裝時(shí)的配合誤差等。下面我們會(huì)一一對(duì)其進(jìn)行考慮與分析。 5.4.1收縮率波動(dòng)誤差ds 我們知道理論收縮率與實(shí)際收縮率會(huì)有一定的差異，在大多數(shù)情況下，實(shí)際收縮率會(huì)因?yàn)樗芗耐饨缭虍a(chǎn)生變化，這與塑件本身有關(guān)，通常我們這么要求，由塑料收縮率波動(dòng)誤差引起的誤差必須控制在塑件公差的1/3之內(nèi)，否則為不合格。它的變化值公式為： （5-1） 式中 ：——塑料收縮率波動(dòng)誤差； ：——塑料的最大收縮率； ：——塑料的最小收縮率； ：——塑件的基本尺寸。 5.4.2模具成型零件的制造誤差dz 在實(shí)際生產(chǎn)中我們知道，成型零件的制造精度與塑件尺寸精度成正比，制造精度越高，則尺寸精度也越高，反之亦然，因此我們可以說(shuō)，零件的制造精度在對(duì)塑件尺寸的影響方面起到非常大的作用，所以我們必須對(duì)制造誤差有一點(diǎn)的限制，一般來(lái)說(shuō)，成型零件的制造公差應(yīng)當(dāng)在塑件公差的三分之一以內(nèi)，有些精度要求較高的可能要在四分之一甚至更高，也可以使成型零件的制造誤差在IT7到IT8取值。由于四通管精度要求一般，在此，我們?nèi)≌`差為其塑件公差的1/3。 5.4.3模具成型零件的磨損dc 我們知道成型零件在成型過(guò)程中會(huì)有一定的磨損，這種磨損來(lái)自方方面面，有可能是熔料流動(dòng)后帶來(lái)的磨損，也有可能是塑件在脫模時(shí)剮蹭到了成型零件導(dǎo)致磨損，這種磨損主要體現(xiàn)在型芯上，還有可能是成型零件經(jīng)過(guò)外界環(huán)境的變化自身發(fā)生老化，這些都是不可避免的誤差，而其引起的結(jié)果是會(huì)讓型腔越來(lái)越大型芯越來(lái)越小導(dǎo)致塑件達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。關(guān)于成型零件磨損的磨損量確定，我們要根據(jù)不同的材料，不同的塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行衡量評(píng)估，并不是所有塑件的磨損量都是一樣的，根據(jù)制件的大小，我們一般這么認(rèn)為： （1）小型制件通常不考慮模具成型零件磨損； （2）中型制件的模具成型零件最大磨損量是其公差的六分之一； （3）大型制件則要取其公差的六分之一以上。 由于四通管接頭尺寸較小，在這里，我們?nèi)c=0.08。 5.4.4模具安裝配合誤差dj 成型零件裝配誤差，指的是在成型過(guò)程中成型零件之間的配合誤差，比如導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合誤差、斜導(dǎo)柱的配合誤差，或者上下開模過(guò)程中導(dǎo)致的接觸面縫隙，以及滑塊與導(dǎo)滑槽的配合誤差等都會(huì)引起其塑件尺寸的變化。它們有些會(huì)引起塑件徑向尺寸的誤差，比如導(dǎo)套導(dǎo)柱；有些會(huì)引起深度尺寸誤差比如上下凹模間隙。 5.4.4總尺寸誤差 通過(guò)前面的分析，我們已經(jīng)知道造成塑件誤差的諸多因素，在尺寸設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要了解這些誤差的存在，并控制它們?cè)谖覀兯芙邮艿姆秶詢?nèi)，使得生產(chǎn)出來(lái)的制品能夠達(dá)到要求?？偟膩?lái)說(shuō)，塑件的尺寸誤差應(yīng)該是上面介紹的各種誤差的總和，即： （5-2） 式中：——制品的總成型誤差 ：——模具成型零件的制造誤差 ：——模具成型零件的磨損誤差 ：——制品的收縮率波動(dòng)引起的誤差 ：——模具成型零件的間隙變化引起的塑件尺寸誤差 ：——模具配合誤差 從上面的分析我們知道塑件的尺寸誤差為所有各項(xiàng)誤差的總和，是一個(gè)可以累加的標(biāo)量單位，它包括了塑料收縮率波動(dòng)引起的誤差等幾個(gè)方面，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)首先就是要保證塑件制品的公差要比我們算出來(lái)的總誤差之和要大，這樣才能保證制品的質(zhì)量，這可以說(shuō)是制品生產(chǎn)出來(lái)的先決條件，如果這都達(dá)不到，那么生產(chǎn)出來(lái)的塑件極有可能為不合格品或者次品。當(dāng)然，我們也必須清楚并不是所有制件的尺寸都與上述幾種誤差有直接關(guān)系，我們還是要根據(jù)實(shí)際情況作特定的分析，不能一概而論。而通常情況下對(duì)尺寸影響較大的誤差因素是成型零件的制造誤差。對(duì)于模具成型零件我們有下面這條公式來(lái)算出其實(shí)際尺寸： （5-3） 式中——成型零件的實(shí)際尺寸； ——塑件的實(shí)際尺寸； ——塑料的平均收縮率。 ABS的平均收縮率我們可以由以下公式算出來(lái)： （5-4） 通過(guò)5-3跟5-4我們可以初步估算出模具成型零件尺寸，但還是要經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)際操作才能確定最終的實(shí)際尺寸，這就要求我們?cè)诓僮鲿r(shí)要進(jìn)行詳細(xì)而精確的試模，然后對(duì)于得出的結(jié)果進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償，這樣才能得到我們理想的制作精良的合格制品。 5.5 型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算 成型零件的一些主要尺寸中，起到?jīng)Q定性作用的，即是工作尺寸。主要包括： （1）型腔徑向尺寸 （2）型芯徑向尺寸 （3）型腔深度尺寸 （4）型芯高度尺寸 （5）中心距尺寸 前面我們分析了并不是所有塑件的尺寸都與幾種誤差有直接關(guān)系，當(dāng)我們所要制作的塑件尺寸比較大且對(duì)于精度的要求并不是那么高的時(shí)候，成型零件的制造誤差以及成型零件在使用過(guò)程中引起的最大磨損誤差都可以不用計(jì)算，而公式中塑件尺寸公差的前面數(shù)字X的取值我們?nèi)?.5；對(duì)于較小尺寸，而且對(duì)于精度等級(jí)要求相對(duì)較高的塑件，則取成型零件最大磨損誤差為Δ/6，同時(shí)取制造誤差為Δ/3。我們的四通管接頭注塑模由于尺寸并不是特別大，精度要求也不是特別高。因此在尺寸公差前的數(shù)字我們定為0.5，而成型零件的制造誤差我們定為Δ/3。 5.5.1型腔徑向尺寸的計(jì)算 在前面我們已經(jīng)介紹過(guò)本模具采用的是ABS材料，精度等級(jí)為5，通過(guò)查閱資料，我們知道MT5級(jí)塑件各尺寸公差值如下： 表5-1 MT5級(jí)ABS塑件各尺寸公差 基本尺寸 尺寸公差值 10～14 0.22 18～24 0.28 24～30 0.32 50～65 0.46 65～80 0.52 80～100 0.60 當(dāng)塑件徑向外形尺寸為L(zhǎng)s時(shí)，型腔徑向尺寸： （5-5） =（1+0.0055）×70－0.5×0.52 =69.955 其中：Lm——塑件徑向最大尺寸，mm； ——塑件的平均收縮率0.55%； △——塑件的尺寸公差，mm； δz——模具制造公差，取公差的1/3mm。 5.5.2型芯徑向尺寸的計(jì)算 當(dāng)塑件徑向內(nèi)形尺寸為L(zhǎng)s時(shí),根據(jù)公式計(jì)算出型芯的徑向尺寸如下： （5-6） =（1+0.0055）×69+0.5×0.52 =68.809 其中：lm——塑件徑向最大尺寸，mm； ——塑件的平均收縮率0.55%； △——塑件的尺寸公差，mm； δz——模具制造公差，取公差的1/3mm 5.5.3型腔深度的計(jì)算 在型腔深度與型芯高度的計(jì)算中，我們不考慮磨損，而塑件尺寸公差前面的系數(shù)我們?nèi)?.5 當(dāng)塑件徑向內(nèi)形尺寸為Hs時(shí),根據(jù)公式計(jì)算出型芯的徑向尺寸如下： （5-7） =（1+0.0055）×26－0.5×0.32 = 其中：lm——塑件徑向最大尺寸 ——塑件的平均收縮率0.55%； △——塑件的尺寸公差，mm； δz——模具制造公差，取公差的1/3mm 5.5.4型芯高度尺寸計(jì)算 我們知道本塑件的型芯直徑為20mm，當(dāng)塑件內(nèi)行深度尺寸為Hs時(shí)，型芯的徑向尺寸為： （5-8） =（1+0.0055）×20+0.5×0.28 = 其中：lm——塑件徑向最大尺寸 ——塑件的平均收縮率0.55%； △——塑件的尺寸公差，mm； δz——模具制造公差，取公差的1/3mm 6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣系統(tǒng)指的是將熔料充滿型腔的時(shí)候，必須將里面殘留的氣體分子排出去，這時(shí)候需要我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)有效的裝置或者一種方式使氣體排出去，這就是排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，如果在設(shè)計(jì)中遺漏了這一步很有可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出來(lái)的制件質(zhì)量都不合格。 6.1 排氣不良的危害 （1）殘留氣體導(dǎo)致制件表面產(chǎn)生褶皺等使制品報(bào)廢； （2）氣體太多填充了型腔導(dǎo)致沖模時(shí)間過(guò)久； （3）熔料在流動(dòng)時(shí)所受到的阻力增大，影響成型； （4）氣體被壓縮后會(huì)產(chǎn)生高溫影響熔體澆注 （5）制件力學(xué)性能過(guò)差 6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 （1）當(dāng)模具開模時(shí)，利用分型面與外界接觸的時(shí)候進(jìn)行排氣； （2）當(dāng)頂桿將制件推出時(shí)，推孔會(huì)有縫隙，此時(shí)排氣； （3）有些成型零件是鑲嵌零件，這種零件通常會(huì)有縫隙，也可以用來(lái)排氣； （4）利用專業(yè)的結(jié)塊排氣； （5）在熔合的地方通常會(huì)有融合縫，增加冷料井進(jìn)行排氣。 本模具可以通過(guò)分型面在開合模間隙進(jìn)行排氣，也可以用推桿在推動(dòng)過(guò)程中排氣，也可以利用抽芯機(jī)構(gòu)在抽芯時(shí)進(jìn)行排氣，總的來(lái)說(shuō)排氣性能較優(yōu)良，因此這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。 7 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 模具在工作時(shí)，會(huì)經(jīng)常進(jìn)行頻繁的開合模，動(dòng)模與定模之間的活動(dòng)需要精確的導(dǎo)向以及定位，這種時(shí)候就需要設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，稱之為合膜導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其中有導(dǎo)柱型與錐面型，通常我們廣泛采用的是以導(dǎo)套與導(dǎo)柱為主要零件的導(dǎo)柱導(dǎo)向型機(jī)構(gòu)，也有一些情況是直接用一個(gè)孔代替導(dǎo)套，但原理都是一樣的；而錐面型則主要用于高精度的制件生產(chǎn)中，使用較少。 7.1.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有： （1）定位作用，使得模具裝配時(shí)不會(huì)搞錯(cuò)方向； （2）導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動(dòng)模定模正確閉合； （3）承載作用，承受一定側(cè)壓力。 （4）保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用 （5）錐面定位機(jī)構(gòu)作用 7.1.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 （1）合理布置位置，不能距離模具中軸線太近，并不一定要對(duì)稱但是直徑一定要相等，這樣有利于加工； （2）導(dǎo)柱不能影響到正常的塑件生成，也不能對(duì)模具本身產(chǎn)生危險(xiǎn)增加，因此不可以設(shè)置在比較薄或者比較重要的橫面上，且應(yīng)當(dāng)距離型腔有直徑的距離以上； （3）導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的材料以及尺寸應(yīng)當(dāng)根據(jù)模具本身情況而定，基本上工作長(zhǎng)度要比型芯端面長(zhǎng)5mm以上，； （4）導(dǎo)柱可以裝在動(dòng)模也可以在定模，各起到不同的作用，前者方便脫模，后者保護(hù)型芯。 （5）根據(jù)模具的大小，通常一副模具需要2個(gè)以上的導(dǎo)柱； （6）各導(dǎo)柱與導(dǎo)套的中心線應(yīng)保證是平行的。 7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 7.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱的形式隨著模具的結(jié)構(gòu)以及塑件的不同而隨之改變，常用的有以下幾種形式： （1）臺(tái)階式導(dǎo)柱導(dǎo)柱，最常用的注射模導(dǎo)柱，有帶頭導(dǎo)柱與有肩導(dǎo)柱兩種； （2）鉚合式導(dǎo)柱，主要用于小型簡(jiǎn)單的移動(dòng)式模具； （3）合模鞘，用于垂直分型面。 本設(shè)計(jì)采用的是4根帶頭導(dǎo)柱的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其中在工作部分開設(shè)油槽，增加潤(rùn)滑劑，減少摩擦力。導(dǎo)柱材料這里取T8A，淬火50～55HRc處理，導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/k6配合，導(dǎo)柱導(dǎo)向部分用H7/f8配合。尺寸為直徑30mm,長(zhǎng)度126mm,其3d圖如下： 圖7-1 導(dǎo)柱 7.2.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 前面已經(jīng)確定了導(dǎo)柱的尺寸材料等的設(shè)計(jì)，因此導(dǎo)套的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都應(yīng)配合導(dǎo)柱，所以直徑取30mm，長(zhǎng)度定位160mm，固定部分用H7/k6配合鑲?cè)肽０?，?d圖如下： 圖7-2 導(dǎo)套 7.2.3導(dǎo)向孔的總體布局 本設(shè)計(jì)我們采用的四根導(dǎo)柱對(duì)稱分布在模具的四個(gè)角落，這樣能合理的起到導(dǎo)向作用，同時(shí)保證了我們所設(shè)計(jì)模具的總體強(qiáng)度，再有同時(shí)也能承受相應(yīng)的側(cè)壓力，防止模具的損壞也保證了制件的質(zhì)量。 7.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)的模具完成一系列工作制成我們想要的制品時(shí)，它需要把制品推送出型腔，這時(shí)候就需要我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)合理的推出機(jī)構(gòu)，目的就是為了能將塑件退出同時(shí)對(duì)其質(zhì)量以及外表面的損傷降到最低。推出塑件是一個(gè)塑件成型的最后一步，因此我們必須引起足夠的重視，可以這么說(shuō)推出機(jī)構(gòu)的好壞影響制件的最終質(zhì)量，而推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)原則： （1）最好不要把推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在定模這一邊，因?yàn)橥瞥鰰r(shí)主要是頂桿在起作用，而如果設(shè)置在定模這一邊的話不好操作比較麻煩，相反如果設(shè)置在動(dòng)模這一邊的話能使得推出動(dòng)作實(shí)施起來(lái)更加方便，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也趨于合理。所以，在設(shè)計(jì)分型面的時(shí)候就應(yīng)當(dāng)有意使開模后塑件能留在動(dòng)模這一邊。 （2）推出的過(guò)程中不能損壞塑件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精確的計(jì)算分析各種力的大小，從而確定合理的推出力的大小以及在什么位置進(jìn)行推出，而位置的選擇則盡量在塑件剛度硬度較高的部位，不要選擇在比較脆弱的地方以免用力過(guò)猛導(dǎo)致塑件損壞，在推出時(shí)也要注意用均衡的力來(lái)推出制件從而保證質(zhì)量。 （3）推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作越簡(jiǎn)單越好，本身推出桿的質(zhì)量就要好，剛度強(qiáng)度要得到保證，以免在推出過(guò)程中由于承受力過(guò)大導(dǎo)致推出桿損壞從而影響制件質(zhì)量 （4）推出裝置在推出塑件的時(shí)候最好把推出點(diǎn)設(shè)置在塑件比較隱蔽的地方，這樣對(duì)于塑件的外表面?zhèn)δ芙档阶畹? （5）當(dāng)推出塑件后，模具要能正常的合模，不能使推出桿與抽芯機(jī)構(gòu)或者其他零件打住導(dǎo)致模具的損壞，這需要進(jìn)行多次試模得出結(jié)論。 本次設(shè)計(jì)我們選用推桿推出機(jī)構(gòu)。 7.4 脫模力的計(jì)算 當(dāng)塑件冷卻以后，由于熱脹冷縮會(huì)導(dǎo)致塑件體積稍微收縮，這樣子的話就會(huì)讓塑件包圍住型芯，這個(gè)時(shí)候如果想把塑件從模具中推出，則需要克服這個(gè)摩擦力，當(dāng)然還有其他很多的阻力比如空氣阻力，塑件本身熔料的粘附力等等，但是在實(shí)際計(jì)算中，我們通常采用簡(jiǎn)便的估算方式，主要取脫模阻力以及封閉型腔里的真空吸力，其余阻力通常忽略不計(jì)，特殊模具會(huì)有特殊計(jì)算方式。 由簡(jiǎn)單估算法我們可以知道： （7-1） 式中——客服塑件包圍住型芯時(shí)所需要的摩擦力（N）； ——在接近真空的型腔內(nèi)脫模時(shí)的空氣阻力（N）； ——為被塑件包圍住的凸模的橫截面積（mm2）。 從前文的介紹我們知道我們本次設(shè)計(jì)的型芯是圓柱型芯，查閱書籍得到厚壁圓柱形型芯包緊的脫模阻力計(jì)算公式如下： （7-2） 其中——塑料的拉伸彈性模量，（Mpa）； ——塑料的平均收縮率，取0.55%； ——塑料的松泊比，取0.3； ——型芯的脫模斜度，取0； h——型芯脫模方向的高度，45mm； ——修正系數(shù)，其計(jì)算公式為 =≈=0.45 （7-3） ——靜摩擦因數(shù)，取0.45； ——計(jì)算系數(shù)，其計(jì)算公式為 ==3.85 （7-4） 整合7.2,7.3,7.4，將算出來(lái)的數(shù)據(jù)代入計(jì)算得其脫模阻力≈3