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課程設(shè)計(jì)（說(shuō)明書(shū)）
XX學(xué)院
課程設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱：
塑料罩桶注射模設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
XX
學(xué)號(hào)：
XXXX
指導(dǎo)教師：
XXX
所在學(xué)院：
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)名稱：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
徐州工程學(xué)院：2016年 06月 20日
摘 要
本次課程設(shè)計(jì)是塑料塑料罩桶注塑模具設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)出一副注塑模具。該課題具體從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的介紹。同時(shí)簡(jiǎn)單的對(duì)模具成型零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)工藝分析，并編制加工工藝流程。通過(guò)對(duì)整個(gè)模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。
通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，提高對(duì)模具的自我認(rèn)知能力，對(duì)模具的設(shè)計(jì)流程有了一個(gè)更深層次的了解，同時(shí)對(duì)模具的加工工藝流程及模具加工所采取的一些方法都有了一定理解。
關(guān)鍵詞：塑料罩桶；模具；；設(shè)計(jì)
Abstract
This course is designed Plastic injection mold design. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The subject of the specific process from the product structure, die structure starting on the casting mold system, mold forming part of the structural design, ejection mechanism design, cooling systems, the choice of injection molding machines and related parameters of the check, there is a detailed description . While the simple parts of the structure molding process analysis, and preparation of process flow. Through the entire mold design process, indicating that the plastic mold to achieve the required processing. Simple form plastic parts, 90-degree pipe fittings, so this set of die design by spring, the slider side core pulling structure. In short, by the 90-degree pipe fittings injection mold design, the system described side core parting surface to determine the choice of direction and core pulling.
Through this curriculum, raise self-cognitive ability of the mold, the mold design process have a deeper understanding of both the mold and die machining process adopted by some of the processing methods have a certain understanding.
Key words: die; structure;design
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
前 言 4
1塑件成型工藝性分析 5
1.1 軟件簡(jiǎn)介 5
1.2 塑件（塑料罩桶）分析 6
1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 6
1.3.1尺寸及精度 7
1.3.2壁厚 7
1.3.4 脫模斜度 8
1.3.5 圓角 8
1.3.6 粗糙度 8
1.3.7 塑料性能的分析 8
2 模具的設(shè)計(jì) 9
2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 9
2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 9
2.3 分型面的確定： 10
2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定 10
2.4.1 注射機(jī)的選擇 10
2.4.2注射成型工藝的參數(shù) 11
2.4.3注塑機(jī)的校核 12
2.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 13
2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 14
2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 14
2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì) 14
2.5.5澆口的設(shè)計(jì) 17
2.5.6澆注系統(tǒng)的平衡 18
2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 18
2.5.8 注塑時(shí)間的計(jì)算 19
2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
2.6成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 19
2.6.1成型零件鋼材的選用 20
2.6.2成型零件工作尺寸計(jì)算 20
2.6.3 成型零件強(qiáng)度、剛度的校核 22
2.7模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 23
2.8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
2.8.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用 24
2.8.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
2.9脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
2.9.1 推出機(jī)構(gòu)的組成 25
2.9.2 推出機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 25
2.9.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 25
2.9.4 脫模力的計(jì)算 26
2.9.5合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
2.10注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27
2.10.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 27
2.10.2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 28
3 模具的試模與修模 30
3.1制品的粘著 30
3.2成型缺陷 31
3.3注射填充不足 31
3.4注射工藝不足 31
4 次品分析 32
參考文獻(xiàn) 33
前 言
我國(guó)塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀
我國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大的發(fā)展。模具水平有了較大提高。在大型模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注塑模具等。精密塑料模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。用這些模具生產(chǎn)的一些塑料制品制件達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，但總體和國(guó)外相比仍有較大差距。
在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣輔注射成型技術(shù)的使用更加成熟。熱流道模具開(kāi)始推廣，有些企業(yè)的采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位還采用了具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不道10%，與國(guó)外的50%-60%相比，差距較大。
在模具方面，我國(guó)模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多。在模具價(jià)格方面，我國(guó)比發(fā)達(dá)國(guó)家低許多，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。
我國(guó)塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的確開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化]商品化尚待規(guī)?；籆AD、CAE、Flow Cool軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動(dòng)密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，是刻不容緩的。
塑料模發(fā)展趨勢(shì)
(1) 出于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度的要求，而適應(yīng)高生產(chǎn)率而發(fā)展的一模多腔的原因，今后應(yīng)該重點(diǎn)提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。
(2) 在模具設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。
(3) 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)，氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。
(4) 開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快捷經(jīng)濟(jì)模具，以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
(5) 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。
(6) 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具壽命和質(zhì)量
此次的課程設(shè)計(jì)（塑料罩桶模具設(shè)計(jì)）采用在UG8.5環(huán)境下完成設(shè)計(jì)，其中涉及到零件模塊、裝配模塊、工程圖模塊。
在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，曾遇到了不少的困難，但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和同學(xué)的大力幫助下，都加以解決了。但本人知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)中肯定會(huì)有不完善的地方，懇請(qǐng)老師指正。
1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，為后面完成裝配圖作好資料準(zhǔn)備。裝配圖用AutoCAD來(lái)完成其三個(gè)視圖的顯示。零件為某塑料罩桶，整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成，殼內(nèi)有多處定位和固定結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)小型復(fù)雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達(dá)到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD中也較難畫(huà)出。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)寫(xiě)為CAD），是指利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和高效的圖形處理能力，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析、修改和優(yōu)化。它終合計(jì)算機(jī)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)知識(shí)的成果，并隨計(jì)算機(jī)軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點(diǎn)是讓設(shè)計(jì)者更為輕松，設(shè)計(jì)者或繪圖者幾乎可不必離開(kāi)屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計(jì)、裝潢設(shè)計(jì)等各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計(jì)依據(jù)，完成圖紙上的工作。
AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的一種通用CAD軟件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本，經(jīng)過(guò)十余次的版本更新，AutoCAD已從一個(gè)簡(jiǎn)單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、汽車(chē)、造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域
Pre/Engineer是美國(guó)PTC參數(shù)技術(shù)公司推出，是國(guó)際上最先進(jìn)也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計(jì)與加工過(guò)程中的主要工具。下面是一些簡(jiǎn)單的介紹：
Pre/Engineer包括三維實(shí)體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動(dòng)編程，板金設(shè)計(jì)，電路布線，裝配管路設(shè)計(jì)等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和模式。其主要特點(diǎn)是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)；設(shè)計(jì)修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)更新。它的性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)，功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動(dòng)化軟件包。Pre/Engineer自動(dòng)化自1988年問(wèn)世以來(lái)，10多年來(lái)已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，Pre/Engineer在今日儼然已成為3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子，機(jī)械，模具，工業(yè)設(shè)計(jì)，汽車(chē)，自行車(chē)，航天，家電，玩具等各行各業(yè)。Pre/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化，基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。
1.2 塑件（某塑料罩桶外殼）分析
塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)零件圖紙
塑件所采用的塑料名稱——ABS
塑件的生產(chǎn)批量——中等批量
塑件的體積和重量見(jiàn)表1-1
表1-1 塑件主要參數(shù)
材料密度（density）
體積（volume）
質(zhì)量（mass）
1.05 g/cm3
mm3
g
1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析
塑料制品形狀如圖1-1
圖1-1
1.3.1尺寸及精度
塑件尺寸的大小取決于塑料的流動(dòng)性。在注射成型過(guò)程中，流動(dòng)性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能設(shè)計(jì)的過(guò)大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時(shí)已經(jīng)固化，或勉強(qiáng)能充滿但料的前鋒已不能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度。影響塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動(dòng)以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)等。因此，塑件的尺寸精度一般不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低級(jí)精度。根據(jù)我國(guó)目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。該標(biāo)準(zhǔn)將塑件分成8個(gè)等級(jí)，每種塑料可選其中三個(gè)等級(jí)，即高精度、一般精度、低級(jí)精度。1、2級(jí)精度要求較高，一般 不采用。此外，對(duì)塑件圖上無(wú)公差要求的自由尺寸，建議采用標(biāo)準(zhǔn)中的8級(jí)精度。對(duì)孔類(lèi)尺寸數(shù)值冠以（+）；對(duì)于軸類(lèi)尺寸數(shù)值冠以（-）；對(duì)于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號(hào)。
在本設(shè)計(jì)中根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》可查得：
塑料罩桶選用的精度等級(jí)為一般精度選用4級(jí)。
1.3.2壁厚
塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過(guò)厚不但造成原料浪費(fèi)，而且對(duì)熱塑性塑料增加了冷卻時(shí)間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。
熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達(dá)到0.25mm，但一般不宜小于0.6～0.9mm，常取2～4mm。在本設(shè)計(jì)中，壁厚取1mm左右。同時(shí)同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則因冷卻或固化的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開(kāi)裂等的缺陷。
1.3.4 脫模斜度
為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計(jì)時(shí)必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取30ˊ~1o30ˊ, 取斜度的方向一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣要求斜度由擴(kuò)大方向取得；外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi)，脫模斜度見(jiàn)表：
表1-2 常用塑料的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
型腔
型芯
聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚
25′～45′
20′～45′
硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜
35′～40′
30′～40′
聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛
35′～1 o30′
30′～40′
熱固性塑料
25′～40′
20′～40′
1.3.5 圓角
在塑料制品設(shè)計(jì)中，制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)渡。因?yàn)閹в屑饨堑乃芗?，往往?huì)在尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，甚至在脫模過(guò)程由于成型內(nèi)應(yīng)力而開(kāi)裂，特別是塑件的內(nèi)角處，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的1/3以上。這樣避免應(yīng)力集中，提高塑料制品的強(qiáng)度，改善制品成型時(shí)的塑料流動(dòng)情況及脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開(kāi)裂。但是，采用圓角會(huì)使凹模型腔加工復(fù)雜化，使鉗工勞動(dòng)量增大。通常內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的1.5倍，一般圓角半徑不應(yīng)小于0.5mm。
1.3.6 粗糙度
塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)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，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低1~2級(jí)。塑料制件表面粗糙度一般為0.8~0.2m之間。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況決定他們的表面粗糙度。
1.3.7 塑料性能的分析
塑料的選用及相應(yīng)特征的說(shuō)明：
選擇的塑料的要求價(jià)格合適，具有較好的加工性能、機(jī)械性能。，該塑料制品選用的是ABS塑料，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性能，且價(jià)格便宜，原料易得。ABS的主要技術(shù)指針見(jiàn)表2-3
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（）
2 模具的設(shè)計(jì)
2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
圖2-1
2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式
根據(jù)任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)要求，該模具采用一模兩腔。
多型腔模具排列形式設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：
1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定；
2） 型腔布置與澆口開(kāi)設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；
3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸
排列形式如圖2-2
圖2-2
2.3 分型面的確定：
分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型面的設(shè)計(jì)原則：
1）分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔；
2）有利于保證塑件尺寸精度；
3）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量，塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，從而影響塑件的外觀質(zhì)量，因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應(yīng)盡量避免選擇分型面。
4）考慮滿足塑件的使用要求，注塑件在成型過(guò)程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時(shí)，；應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。
5）考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格，使模板間距大小合適；
6）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積；
7）盡可能將塑件留在動(dòng)模一側(cè)，易于設(shè)置和制造簡(jiǎn)便易行的脫模機(jī)構(gòu)；
8）考慮側(cè)向抽拔距
9）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置；
10）有利于排氣；
11）便于模具零件加工。
2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定
2.4.1 注射機(jī)的選擇
完整的注射成型工藝過(guò)程，按其先后順序應(yīng)包括：成型前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程、塑件的后處理等。
1、成型前的準(zhǔn)備 為使注射成型過(guò)程能順利進(jìn)行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)做一些必要的準(zhǔn)備工作，包括：a.原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理，在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗(yàn);b.料筒的清洗；c.嵌件的預(yù)熱；d.脫模劑的選用。
2、注射過(guò)程 完整的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個(gè)步驟。其流動(dòng)的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。
3、塑件的后處理 塑件在成型過(guò)程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開(kāi)裂。因此常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。
2.4.2注射成型工藝的參數(shù)
注射成型工藝的核心問(wèn)題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把他注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。在塑料成型過(guò)程中，工藝條件的選在和控制是保證成型順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力、和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。
溫度：注射成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)；而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。
壓力：注射模注射過(guò)程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。
1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時(shí)，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的阻力。
2、注射壓力 注射機(jī)的注射壓力是指在注射成型時(shí)，柱塞或螺桿頭部單位面積對(duì)塑料熔體所施加的壓力。在注射機(jī)上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機(jī)類(lèi)型、模具的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復(fù)雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在70～150MPa之間。其作用是克服塑料熔體一定的充型速率以及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)等。
時(shí)間：完成一次注射成型過(guò)程所需的時(shí)間稱為成型(或生產(chǎn))周期，它包括以下各部分：注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間 、其他時(shí)間(含開(kāi)模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等)
即：T=t注+t保壓+t冷卻+t其他，本設(shè)計(jì)成型周期取20s,
成型周期直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率和注射機(jī)使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中各階段的有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要，對(duì)塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占比例較大，一般為20-25s。冷卻時(shí)間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等。冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則。冷卻時(shí)間一般在30-120s之間。冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不僅延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見(jiàn)表2-1，最終確定注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-60,具體參數(shù)如表：2-1
表2-1 住注射機(jī)主要參數(shù)
理論注射容積
注射壓力
注射時(shí)間
注射速率
螺桿轉(zhuǎn)速
60㎝3
180 MPa
2s
70g/s
0～200r/min
鎖模力
拉桿內(nèi)間距
開(kāi)模行程
最大模具厚度
最小模具厚度
400KN
200×300mm
500mm
250mm
150mm
噴嘴孔直徑
定位孔直徑
噴嘴球半徑
4mm
125mm
SR18mm
2.4.3注塑機(jī)的校核
2.4.3.1注射量校核
注射機(jī)的表稱注射量：V機(jī)=160cm3
塑件體積：Vs =2×3.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積：V凝=2.33cm3
則實(shí)際需要的注射量：V實(shí)= Vs + V凝=6.66+2.33=8.99 cm3
所以，注射量符合
2.4.3.2 注射壓力校核
因?yàn)镠DPE的注射壓力是70－150MPa，而XS-ZY-60注塑機(jī)的壓力為180Mpa，顯然注塑機(jī)的注射壓力滿足要求。
2.4.3.3鎖模力校核
塑料對(duì)模板的壓力為：
P=0.3×P1=0.3×100=30MPa
F脹=(nA塑件+A澆)×P=（2×2989+2092）×30=242 KN
F額=400KN> 242KN=F脹
鎖模力足夠
2.4.3.4開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核（具有側(cè)向抽芯）：
S側(cè)=87.75+5.25=93 mm＞91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H1+H2+（5～10）mm
所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開(kāi)模距離S側(cè)與注射機(jī)的最大開(kāi)模行程Smax相對(duì)比即可，本設(shè)計(jì)注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程Smax=500mmm>93mm=S側(cè)
2.4.3.5安裝部分相關(guān)尺寸的校核：
噴嘴尺寸：
主流道始端的球面半徑SR主流道=13mm＞注射機(jī)噴嘴球面半徑SR0=10mm,
主流道小端直徑d=4＞注射機(jī)噴嘴直徑d0=3
定位圈與注射機(jī)固定板的關(guān)系：
注射機(jī)所要求的定位圈尺寸為100mm
模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系：
模具總厚度Hm=230mm,注射機(jī)允許的最大模具厚度Hmax=250mm,最小厚度Hmin=150mm
即 Hmin＜Hm＜Hmax滿足要求。
2.5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循以下原則：
1）重點(diǎn)考慮型腔布局，包括以下三點(diǎn)：
盡可能采用平衡布置，以便設(shè)置平衡式分流道
型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象
盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸
2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低；
3）均衡進(jìn)料，盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置；
4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量；
5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料”，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件質(zhì)量；
6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落，使型腔的氣體能順利排出；
7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象；
8）塑件外觀質(zhì)量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無(wú)損塑件的美觀和使用；
9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工，成型周期短，效率高；
本設(shè)計(jì)的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟(jì)要求。
2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成
普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用
將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出。
在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。
2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)
（1）主流道設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動(dòng)及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸，所以主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。
主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
1）主流道圓錐角α=2°～6°，對(duì)流動(dòng)性差的塑料可取3°～6°，內(nèi)壁粗糙度為Ra =0.63；
2）主流道大端成圓角，半徑r=1～3mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力；
3）在模具結(jié)構(gòu)允許，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm,過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型；
4）主流道襯套與定模座板采用H7/m6過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合；
5）主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC。
主流道的具體尺寸見(jiàn)表2-2
表2-2 主流道具體尺寸
符號(hào)
名稱
尺寸
取值
d
主流道小端
注射機(jī)噴嘴直徑（0.5～1）
5
SR
主流道球面半徑
噴嘴球面半徑（1～2）
13
h
球面配合高度
3
α
主流道錐角
2o～6o
2o
L
主流道長(zhǎng)度
盡量小于或等于60
60
D
主流道大端直徑
D +2Ltg(α/2)
6.1
r
主流道大端倒圓角
D/8
1
本設(shè)計(jì)的主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式如圖2-3
圖2-3
（2）冷料穴的設(shè)計(jì)
主流道一般為于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫；此外，在開(kāi)模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。
冷料穴的形式有：
1）與推桿匹配的冷料穴
2）與拉料桿匹配的冷料穴
3）無(wú)拉料桿的冷料穴
本設(shè)計(jì)的塑件為ABS，該塑料具有良好的韌性，采用“與推桿匹配的冷料穴”中的倒錐形將主流道凝料拉出，當(dāng)其被推出時(shí)，塑件和流道凝料能自動(dòng)墜落，具體見(jiàn)圖2-4
圖2-4
（3）分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上， 起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具一般需設(shè)置分流道，單型腔大型
塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。
分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1）分流道要求熔體的流動(dòng)阻力盡可能的小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，尤其對(duì)于小型 更為重要；
2）分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)渡，與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)渡，利于塑料熔體的流動(dòng)及填充；
3）各型腔要保持均衡進(jìn)料；
4）表面粗糙度要求以Ra0.8為佳；
5）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井；
分流道的截面形狀設(shè)計(jì)
分流道的截面形狀選取，從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長(zhǎng)之比）最?。辉谏a(chǎn)實(shí)踐中還應(yīng)考慮分流道的加工難度。
分流道形狀及效率見(jiàn)表2-3
表2-3常用的分流道截面的形狀及其效率
效率
0.25D
0.25D
0.217D
0.153D
0.195D
d=
D/4
0.166D
D/4
0.100D
D/6
0.071D
各種分流道當(dāng)中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最?。?，所以本設(shè)計(jì)采用圓形截面的分流道。
分流道的分布：
由于分流道的長(zhǎng)度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關(guān)系，并且分流道的直徑要稍大于主流道大端直徑，其分布如圖：2-5
圖2-5
分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60μm左右就可以，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速度和剪切熱。
2.5.5澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。
澆口截面積通常為分流道截面積的7%～9%，澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度為0.5mm～2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。
澆口的設(shè)計(jì)，通常要求考慮下面的原則：
1.盡量縮短流動(dòng)距離。
2.澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。
3.必須盡量減少熔接痕。
4.應(yīng)有利于型腔中氣體排出。
5.考慮分子定向影響。
6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。
7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
8.注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。
綜合八點(diǎn)原則，同時(shí)結(jié)合所測(cè)繪塑件的實(shí)物所留下的澆口印，本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。
側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開(kāi)在分型面上，從塑件的外側(cè)進(jìn)料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能方便地調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，故也稱標(biāo)準(zhǔn)澆口。它截面形狀簡(jiǎn)單，加工方便；澆口位置選擇靈活，去除澆口方便，痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷，注射壓力損失較大，對(duì)殼體件排氣不良。
澆口結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表2-4。
表2-4 澆口結(jié)構(gòu)尺寸
塑件壁厚/mm
側(cè)澆口尺寸/mm
澆口長(zhǎng)度/mm
深度h
寬度w
＜0.8
0～0.5
0～1.0
1.0
0.8～2.4
0.5～1.5
0.8～2.4
2.4～3.2
1.5～2.2
2.4～3.3
3.2～6.4
2.2～2.4
3.3～6.4
注：源自參考文獻(xiàn) 注塑成型及模具實(shí)用技術(shù) 李海梅，申長(zhǎng)雨主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
綜上得本設(shè)計(jì)的側(cè)澆口尺寸為：深度h=1mm，寬度w=2.5mm，長(zhǎng)度l=1mm。
2.5.6澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。
本設(shè)計(jì)采用平衡式流道布置，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。
2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
1） 主流道凝料體積
2）分流道凝料體積
3） 澆口凝料體積
由于澆口部分體積很小，可取為0
4） 冷料穴體積
5） 澆注系統(tǒng)凝料體積
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） 流過(guò)澆口的體積
2） 流過(guò)分流道的體積
3） 流過(guò)主流道的體積
2.5.8 注塑時(shí)間的計(jì)算
1）確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾?
主流道 ～
分流道
側(cè)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。
2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
排氣槽的作用是將型腔和型芯中周?chē)臻g內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無(wú)需另外開(kāi)排氣槽。
2.6成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。如果型腔和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、澆口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很高的壓力，因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔壁厚和底板厚度。
2.6.1成型零件鋼材的選用
對(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求：
1）機(jī)械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。
2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過(guò)硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無(wú)疵斑和針點(diǎn)。
3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應(yīng)力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
4）具有耐腐蝕性。對(duì)有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。
我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T094—1997推薦的塑料模具鋼的用途見(jiàn)表2-5
表2-5 塑料鋼主要性能
鋼號(hào)
特性和用途
SM45
價(jià)格低廉、機(jī)械加工性能好，用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具
SM50
硬度比SM45高，用于性能要求一般的塑料模具
SM55
淬透性好、強(qiáng)度比SM50好，用于較大型的、性能要求一般的塑料模具
SM1CrNi3
塑性好，用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作
SM45鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學(xué)成分與高強(qiáng)中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼——45鋼相近，但鋼的潔凈度更高，碳含量的波動(dòng)范圍更窄，力學(xué)性能更穩(wěn)定。SM45鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，具有一定的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，而且價(jià)格便宜，切削加工性能好，適宜制造形狀簡(jiǎn)單的小型塑料模具或精度要求不高、使用壽命不需很長(zhǎng)的模具等。綜上所述，再根據(jù)本塑件——塑料罩桶外殼，為日常用品，其生產(chǎn)批量中等，本設(shè)計(jì)的成型零件的材料取SM45鋼。
2.6.2成型零件工作尺寸計(jì)算
制品尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計(jì)算有很大關(guān)系。成型零件工件尺寸的計(jì)算內(nèi)容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長(zhǎng)和寬）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的計(jì)算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準(zhǔn)計(jì)算。
（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，塑料罩桶長(zhǎng)度、寬度上的最大尺寸分別為
=193.7mm =124mm
根據(jù)塑件的要求?。?0.44mm =0.28mm，則
尺寸
計(jì)算公式
工作尺寸
型腔
長(zhǎng)
寬
深度
（5）型腔壁厚與底板厚度計(jì)算
注射成型模型腔壁厚的確定應(yīng)滿足模具剛度好、強(qiáng)度大和結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡(jiǎn)便等要求。在塑料注射充型過(guò)程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。否則可能會(huì)因?yàn)閯偠炔蛔愣a(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會(huì)彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計(jì)算上一般要考慮下面幾個(gè)因素：
（1）使型腔不發(fā)生溢料，ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。
（2）保證制品的順利脫模，為此同時(shí)要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。
（3）保證制品達(dá)到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。
按整體式的凹模計(jì)算側(cè)壁厚度：
（mm）
式中，b—凹模側(cè)壁理論厚度（mm）
h—凹模型腔的深度（mm）
p—凹模型腔內(nèi)熔體壓力（Mpa）
—凹模長(zhǎng)邊側(cè)壁的允許彈性變形量（mm），一般塑件=0.005mm
c=1.08
=0.8
E=2.1×10Mpa
b==2.89mm
取壁厚大于10mm就能能滿足要求。
底板厚度計(jì)算，根據(jù)公式
（mm）
由=2.3， =2.8×10，=0.005，則
=5.89mm
取實(shí)際底板厚度大于10mm就能滿足要求。
2.6.3 成型零件強(qiáng)度、剛度的校核
本設(shè)計(jì)屬中小型、鑲拼式塑料模具，所以型腔壁厚按強(qiáng)度條件計(jì)算，按剛度條件校核。根據(jù)《模具材料應(yīng)用手冊(cè)》得本設(shè)計(jì)所使用的模具材料為SM50，其相關(guān)參數(shù)如表2-6
表2-6 SM50主要參數(shù)
材料名稱
/MPa
/MPa
（%）
/J·cm-2
SM50
630
315
14
35
對(duì)側(cè)壁的厚度校核
首先按強(qiáng)度條件對(duì)塑件的壁厚進(jìn)行計(jì)算
按剛度條件對(duì)塑見(jiàn)的壁厚進(jìn)行校核
各參數(shù)介紹如下：
——塑件的長(zhǎng)度，本次計(jì)算按塑件為長(zhǎng)方體進(jìn)行計(jì)算，取=50.62㎜
——模腔的壓力，一般取30～50MPa，本次取大值=30MPa
——塑件的高度，取=24.65㎜
——模具材料的許用應(yīng)力
——材料的彈性模量，取=200×109Pa
——成型零件的許用變形量
2.7模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
成型零件確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架。在學(xué)校作設(shè)計(jì)時(shí)，模架部分要自行設(shè)計(jì)；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。
標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類(lèi)。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)商品化，隨時(shí)可在市場(chǎng)上買(mǎi)到，這對(duì)縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有利的，提高公司在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
設(shè)計(jì)模具時(shí)，開(kāi)始就要選定模架。當(dāng)然選用模架時(shí)要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機(jī)構(gòu)的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且，模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過(guò)程中，可以方便地分開(kāi)兩塊模板。
本設(shè)計(jì)充分利用UG的外掛模塊胡波外掛直接調(diào)入模架部分，可以很便捷的選用標(biāo)準(zhǔn)模架，盡量達(dá)到生產(chǎn)中的水平，提高生產(chǎn)率，使我們的課程設(shè)計(jì)更接近實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)水平。
模具的具體形式如圖2-6
圖2-6
2.8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.8.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用
1）定位作用 模具閉合后，保證動(dòng)定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2）導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
3）承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大，不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。
4）保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 對(duì)于大、中型模具的脫模機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作用。
5）承載作用 當(dāng)采用脫模板脫模或雙分型面模具時(shí)，導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用。
2.8.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套時(shí)還應(yīng)注意：
1）導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度；
2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出6～8mm,以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞；
3） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨度，常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5～0.8㎜，淬火48～55HRC，也可采用T8A碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理；
4）為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角；
5）導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此，
根據(jù)需要而決定裝配方式；
6）一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6,導(dǎo)套的外徑的配合按H7/k6；
綜上所述，本設(shè)計(jì)采用UG的胡波外掛中自動(dòng)導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)模架，選用的導(dǎo)柱、導(dǎo)套也相應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值，具體數(shù)據(jù)如下：
導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)見(jiàn)表2-7
表2-7 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱
類(lèi)型
總長(zhǎng)度/㎜
直徑/㎜
SPN
180
30
導(dǎo)套的設(shè)計(jì)見(jiàn)表2-8
表2-8 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套
類(lèi)型
總長(zhǎng)度/㎜
直徑/㎜
GBA
42
30
2.9脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
塑件在從模具上取下以前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過(guò)程，使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來(lái)完成的。
2.9.1 推出機(jī)構(gòu)的組成
推出機(jī)構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件等組成。推出機(jī)構(gòu)中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。
2.9.2 推出機(jī)構(gòu)的分類(lèi)
推出機(jī)構(gòu)可按其推出動(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)。手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是模具開(kāi)模后，由人工操縱的推出機(jī)構(gòu)塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況；機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模；液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機(jī)上的專用液壓和氣動(dòng)裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機(jī)構(gòu)還可以根據(jù)推出零件的類(lèi)別分類(lèi)，可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、成型推桿（塊）推出機(jī)構(gòu)、多無(wú)綜合推出機(jī)構(gòu)等。另外，也可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)。
2.9.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
1） 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)晝調(diào)協(xié)在動(dòng)模一側(cè)
由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)模后使塑件能留在動(dòng)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(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。
3） 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠
推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)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(guò)程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。
4） 良好的塑件外觀
推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部，以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)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。
綜上所述，本套模具的推出機(jī)構(gòu)形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置，根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)的推桿位置如圖2-7所示：
推桿的數(shù)量為每個(gè)型腔4根，總共8根。推桿的直徑為，其與推桿孔之間采用H8/f8間隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊0.5㎜的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料采用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度54HRC～58HRC，工作端配合部分懂得表面粗糙度為Ra=0.8。 圖2-7
推桿形式見(jiàn)圖2-8
圖2-8
2.9.4 脫模力的計(jì)算
脫模力是從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對(duì)型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。本設(shè)計(jì)主要計(jì)算由型芯包緊力形成的脫模阻力。
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）