2-3-電風(fēng)扇旋鈕注塑模具設(shè)計(jì),電風(fēng)扇,旋鈕,注塑,模具設(shè)計(jì)
開題報(bào)告
一、課題來源、選題依據(jù)、課題研究目的、應(yīng)用價(jià)值
電風(fēng)扇旋鈕是日常生活中不可缺少的零件，該零件結(jié)構(gòu)簡單，很適合作為模具畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
研究該項(xiàng)目是為了讓我們對(duì)注塑模具有更深刻的了解，并且熟悉怎么樣運(yùn)用一些軟件，比如用UG畫三維圖、CAD繪二維圖，如何寫說明書等。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們將對(duì)注塑模有更進(jìn)一步的了解。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)，我們將綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，完成材料的選用、材料的工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、型芯型腔尺寸的確定、繪制主要零件的零件圖、模具裝配圖的繪制等。在以后的設(shè)計(jì)模具時(shí)，我們可以根據(jù)此次設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，我們就知道該怎樣去合理設(shè)計(jì)模具，讓我們對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)有了更深刻的了解。
二、課題研究的基本思路、研究的關(guān)鍵問題和研究手段（途徑）
對(duì)于電風(fēng)扇旋鈕的設(shè)計(jì)而言，我們首先要考慮我們所設(shè)計(jì)的注塑件是否符合制造要求，然后運(yùn)用模具注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，分析注塑件的性能要求，選擇出符合該制件的材料。之后型芯型腔尺寸的確定、繪制主要零件的零件圖、模具裝配圖的繪制等。
本次主要設(shè)計(jì)是對(duì)電風(fēng)扇旋鈕注射模的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。
通過老師的對(duì)注塑模相關(guān)知識(shí)的講解和翻閱很多有關(guān)注塑模具設(shè)計(jì)的書籍、文獻(xiàn)，我們會(huì)對(duì)上述的關(guān)鍵問題逐一解決。
三、論文的主體框架和主要內(nèi)容概述
想要設(shè)計(jì)出一套完美的設(shè)計(jì)，必須掌握本設(shè)計(jì)注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套完整的注塑模設(shè)計(jì)一般按以下的步驟來完成：
1、塑料制品分析：1）結(jié)構(gòu)分析2）材料分析
2、注射機(jī)及成型方案的確定
3、型腔數(shù)的確定及分型面的選擇
4、成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6、排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8、注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核
9、模具裝配圖，草圖的繪制
以上9點(diǎn)基本上包括了設(shè)計(jì)一套模具所需的步驟和要求。同時(shí)，在之后的設(shè)計(jì)過程中，我們將通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)等，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注塑模具的組成結(jié)構(gòu)有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
四、論文工作進(jìn)度與安排
起訖日期
工作內(nèi)容
達(dá)到要求
畢業(yè)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)，學(xué)生進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備工作，選題并審批。
選題審批完成
教師下發(fā)任務(wù)書，學(xué)生完成開題報(bào)告，教師審核。
完成開題報(bào)告
學(xué)生提交開題報(bào)告并開始設(shè)計(jì)，教師指導(dǎo)。
開題報(bào)告審核完成，并已開始設(shè)計(jì)
老師指導(dǎo)，學(xué)生更改并定稿。
畢業(yè)設(shè)計(jì)最終稿完成
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)材料（電子稿與紙質(zhì)稿）。
材料上交完成
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
五、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師：
年 月 日
六、所在專業(yè)負(fù)責(zé)人審查意見
專業(yè)負(fù)責(zé)人：
年 月 日
七、參考文獻(xiàn)閱讀清單（要求8篇以上）
序號(hào)
題 目（及作者）
出處
（書籍及出版社、期刊名及期刊卷期號(hào)等）
1
錢泉森. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).
北京：人民郵電出版社.2006.
2
張景黎. 塑料模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程.
北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2009.
3
譚雪松. 塑料模具設(shè)計(jì)手冊.
北京：人民郵電出版社.2007.
4
馮炳堯、韓泰榮、蔣文森. 模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊（第二版）.
上海：科學(xué)技術(shù)出版社.2008.
5
林清安. 完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用.
北京：電子工業(yè)出版社.2011
6
田寶善. 塑料注射模設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例.
北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2009.
7
張維合.實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.
北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.
8
宋滿倉.注塑模具設(shè)計(jì).
北京: 電子工業(yè)出版社.2010.
摘 要
塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備，通過對(duì)電風(fēng)扇旋鈕塑料模具設(shè)計(jì)，能夠全面的了解塑料模具設(shè)計(jì)的基本原則、方法，并能較為熟練的使用UG、AUTOCAD軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)，提高自己的繪圖能力。為今后從事設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活和軍事等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣，質(zhì)量要求也越來越高，中國已經(jīng)成為全球最大的塑料市場之一，塑料制品產(chǎn)量全球第二。
本次主要設(shè)計(jì)是對(duì)電風(fēng)扇旋鈕注射模的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。
關(guān)鍵詞：工藝方案；模具結(jié)構(gòu)；注塑機(jī)；模具設(shè)計(jì)
I
目 錄
摘 要 I
前 言 1
1 塑料制品分析 1
1.1 明確制品設(shè)計(jì)要求 1
1.2 明確制品批量 2
1.3 材料選擇及性能 2
1.3.1 材料選擇 2
1.3.2 材料品種 2
1.4 成型設(shè)備 3
1.5 拔模斜度 3
1.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量 3
1.6.1表面質(zhì)量的分析 3
1.6.2塑件的體積重量 3
2 注射機(jī)及成型方案的確定 4
2.1 注射機(jī)的確定 4
2.2 成型工藝的確定 5
3 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 6
3.1 型腔數(shù)的確定 6
3.2 分型面的選擇 6
3.3 確定型腔的排列方式 7
3.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 8
4 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
4.1 凸模設(shè)計(jì) 9
4.2 凹模的設(shè)計(jì) 9
4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 10
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12
5.1 主流道設(shè)計(jì) 12
5.2分主流道的設(shè)計(jì) 12
5.3 澆口的設(shè)計(jì) 13
5.4 平衡進(jìn)料 13
6 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
6.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 14
6.2 冷卻水路的計(jì)算 14
6.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
7 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
7.1 推桿復(fù)位裝置 17
7.2 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
8 注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核 19
8.1 工藝參數(shù)的校核 19
8.2 模具安裝尺寸的校核 20
8.2.1 噴嘴的校核 20
8.2.2 定位圈尺寸的校核 20
8.2.3 模具外形尺寸的校核 20
8.2.4 模具厚度的校核 20
8.2.5 安裝參數(shù)的校核 20
8.3 開模行程的校核 21
總結(jié) 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
III
前言
注射成型也稱為注射或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。到現(xiàn)在為止，有超過1/3的塑料原材料，是通過注射成型工業(yè)加工的，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的、易自動(dòng)化，因此廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)。現(xiàn)在塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān)。在這三要素中，塑料成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的塑件。模具是決定最終產(chǎn)品的性能、規(guī)格、形狀以及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產(chǎn)過程順利進(jìn)行、保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)塑料成型工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品開發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見，周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)塑料成型生產(chǎn)過程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟(jì)效益。因此，注射成型的模具設(shè)計(jì)制造成為當(dāng)今社會(huì)模具發(fā)展的熱點(diǎn),己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成型加工方法。
23
1 塑料制品分析
1.1 明確制品設(shè)計(jì)要求
塑件為日常生活中的電風(fēng)扇旋鈕，圖1.1為產(chǎn)品的三維圖，圖1.2為產(chǎn)品的二維圖。整個(gè)塑件呈現(xiàn)圓形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡單，外表的質(zhì)量要求高，材料為ABS。
圖1.1 產(chǎn)品的三維圖
圖1.2 產(chǎn)品的二維圖
1.2 明確制品批量
零件是電風(fēng)扇旋鈕，日常用品需求量大，故設(shè)計(jì)的模具要求有較高的注塑效率，又考零件的外表質(zhì)量等要求精度，綜合各種考慮模具采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。
1.3 材料選擇及性能
1.3.1 材料選擇
電風(fēng)扇旋鈕該塑件作為日常生活用品，要具備安全無毒，化學(xué)穩(wěn)定性高，不易分解等特點(diǎn)和價(jià)格低廉的要求。
1.3.2 材料品種
根據(jù)1.3.1中對(duì)塑件的分析要求，同時(shí)考慮原材料價(jià)格要低廉，現(xiàn)決定選用應(yīng)用廣泛的ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種原料為單體經(jīng)過共聚而成的一種熱塑性塑料（可以反復(fù)加熱軟化冷卻成型的塑料），因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性”的性質(zhì)。ABS塑料無毒、無味。ABS技術(shù)指標(biāo)如表1所示。
表1 ABS塑料的部分技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)指標(biāo)
值
密度(g / cm^-3)
1.02～1.16
收縮率(%)
0.4～0.7
透明度
不透明
比熱容/(J·kg^-1·k^-1)
1470
吸水性（24小時(shí)）（%）
0.2～0.4
屈服強(qiáng)度/MPa
50
拉伸彈性模量/GPa
1.8
抗壓強(qiáng)度/MPa
53
彎曲彈性模量/GPa
1.4
熔點(diǎn)℃
130～160
1.4 成型設(shè)備
經(jīng)比較，成型設(shè)備采用臥式注射機(jī)較好，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低，容易操作和加料，塑件脫模后可以自動(dòng)落下可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，注塑機(jī)的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機(jī)的設(shè)計(jì)制造。
1.5 拔模斜度
由于零件深度很小，所以拔模角度為一度。
1.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量
1.6.1表面質(zhì)量的分析
該零件的表面質(zhì)量要求很高各個(gè)成型面都得進(jìn)行拋光處理
1.6.2塑件的體積重量
計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。根據(jù)三維軟件可以材料零件的體積：
圖1.3
計(jì)算得塑件的體積：V＝4.4cm3
計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故塑件的重量為：
W＝Vρ=4.4*1.05=4.62g
2 注射機(jī)及成型方案的確定
2.1 注射機(jī)的確定
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況（主要考慮到模具的高度問題），可初步選用的注射機(jī)為XS-Z-60注射機(jī)，參數(shù)如下：
表2-1 XS-Z-60型注射機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)
注塑機(jī)型號(hào)
XS-Z-60
額定注射量
60cm3
螺桿（柱塞）直徑
38mm
注射壓力
122Mpa
注射行程
170mm
注射方式
柱塞式
鎖模力
500KN
最大成型面積
130
最大開合模行程
180mm
模具最大厚度
350mm
模具最小厚度
200mm
噴嘴圓弧半徑
R12mm
噴嘴孔直徑
Φ3mm
頂出形式
兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
動(dòng)、定模固定板尺寸
330X440mm
拉桿空間
190X300mm
合模方式
液壓-機(jī)械
液壓泵
流量
70、12L/min
壓力
6.5Mpa
電動(dòng)機(jī)功率
11KW
加熱功率
2.7 KW
機(jī)器外形尺寸
3160X850X1550mm
2.2 成型工藝的確定
模具溫度：30~600C o
噴嘴溫度：150~1700C o
料筒溫度：前段溫度：170~1900C o
中段溫度：165~1800C
后段溫度：150~1600C o
注射壓力：80~130MPa
保壓壓力：40~60MPa
塑化形式：螺桿式
噴嘴形式：通用式
注射時(shí)間：2~5S
保壓時(shí)間：15~40S
冷卻時(shí)間：15~40S
成形周期：40~90S
3 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇
3.1 型腔數(shù)的確定
以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算：
=8.1
式中： N----型腔數(shù)
S----注射機(jī)的注射量（g）
W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）
W件----塑件重量（g）
因?yàn)?，N=8.1>2
所以，此模具型腔為一模兩腔結(jié)構(gòu)合理。
3.2 分型面的選擇
3.2.1 分型面的主要選擇原則
分型面的形式參見《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》圖2-40，其選擇示例見《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表2-47。
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1）分型面不僅應(yīng)選擇在對(duì)制品外觀沒有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較方便地清除分型面產(chǎn)生地溢料飛邊。同時(shí)，還應(yīng)避免分型而產(chǎn)生飛邊；
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于脫模，否則，模具結(jié)構(gòu)便會(huì)變得比較復(fù)雜。通常，分型面的選擇應(yīng)盡可能使制品在開模后滯留在動(dòng)模一側(cè)；
（3）分型面不影響制品的形狀和尺寸精度;
（4）分型面應(yīng)盡量與最后填充的型腔表面重合，以利于排氣；
（5）選擇分型面是，應(yīng)盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異；
（6）分型面應(yīng)便于模具加工;
（7）選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴(yán)重的溢料。
為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。
考慮到零件的形狀，分型面設(shè)計(jì)在最大輪廓面，具體由圖3.1所示：
圖3.1 分型面選擇圖
3.3 確定型腔的排列方式
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(jié)構(gòu)；對(duì)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(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。
由于零件比較簡單，塑件可以分布在模具中心的四周，這樣也保證了澆注系統(tǒng)的平衡，下圖為型腔的分布圖：
3.2 模具型腔排列方式
3.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖3.3
本模具采用的是《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P104頁中的P4型標(biāo)準(zhǔn)模架，所以其它板的尺寸如下圖3.3所示：
3.3 模架裝配圖
4 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 凸模設(shè)計(jì)
凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模或成型桿。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。零件較為簡單，運(yùn)用整體式的型芯結(jié)構(gòu)，其中公模仁的結(jié)構(gòu)如下圖4.1
圖4.1凸模的結(jié)構(gòu)
4.2 凹模的設(shè)計(jì)
凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。該設(shè)計(jì)采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成母模仁，其結(jié)構(gòu)如下圖4.2
圖4.2 凹模的結(jié)構(gòu)
4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算，已給出這 ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
4.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算
1. 凹模的內(nèi)形尺寸：
式中：L凹為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級(jí)取5級(jí)；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內(nèi)取0.24mm;18~24mm范圍內(nèi)取0.24mm;80~100mm范圍內(nèi)取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm
所以型腔尺寸如下：
L=[29.39×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=29.16
型腔深度的尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ]
式中： h模/型腔高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H=[5×(1+0.005)-(2/3)×0.24]=4.87
2）凸模的外形尺寸計(jì)算：
L凸=[L(1+k)+(3/4) Δ]
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L=[30×（1+0.005）+（3/4）×0.50]=30.53
型芯的深度尺寸計(jì)算：
H凸=[h(1+k)+ (2/3)Δ]
式中： h凸為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度為：
H=[5×(1+0.005)+(2/3)×0.24]=5.19
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意與注射機(jī)的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項(xiàng)參數(shù)與注射機(jī)的規(guī)格密切相關(guān)，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下原則：
A、了解塑料的成型性能
B、盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕
C、有利于型腔中氣體的排出
D、防止型心的變形和嵌件的位移
E、盡量采用較短的流程充滿型腔
5.1 主流道設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)手根據(jù)冊查得XS-Z-60型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ3mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝12mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射
噴嘴直徑d?！＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.5mm
主流道的半錐角α通常為1°－2°過大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過大，此處的錐角選用1°。為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝1mm的圓弧過渡。
5.2分主流道的設(shè)計(jì)
實(shí)際設(shè)計(jì)中所采用的分流道斷面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等。由于圓形分流道表面積最小，阻力亦小，澆口可開在流道中心線上，因而延長了澆口凍結(jié)時(shí)間，對(duì)側(cè)向進(jìn)料的小澆口有利，雖制造比較困難、費(fèi)用高，但對(duì)于表面有質(zhì)量要求的制件，采用圓形分流道的熱量損失較小，可更好地滿足表面質(zhì)量的要求，故采用U形分流道。
5.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是物料流進(jìn)入模腔之前，最狹窄的部分，而且最短的澆注系統(tǒng)，和它的大小是小而短的，目的是為了使料流進(jìn)入模腔之前，加速度，易于充滿型腔，而且由于他們幫助密閉的腔口，防止熔體的回流。另外，為了容易模制的塑料件，用冷的材料分離。
根據(jù)分析、ABS的成型工藝性、產(chǎn)品對(duì)外觀的要求、產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和模具的優(yōu)化，模具確定采用點(diǎn)澆口，位置在塑件的零件的中心線位置。設(shè)計(jì)流道時(shí)，充分考慮了流動(dòng)的平衡。在脫料板上設(shè)計(jì)有拉料機(jī)構(gòu)，開模時(shí)，流道凝料會(huì)從澆口套和定模板中被拉出，待開模后自動(dòng)落下。
5.4 平衡進(jìn)料
作為點(diǎn)澆口的模具，其澆注系統(tǒng)的平衡進(jìn)料很重要，一模多腔澆注系統(tǒng)的平衡。如下圖5.1所示：
圖5.1 平衡式澆注系統(tǒng)
6 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
塑料在成型過程中，模具溫度會(huì)直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。
一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具課簡單地進(jìn)行冷卻或利用自然冷卻不設(shè)定冷卻系統(tǒng)：當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻。
通過比較最終確定本次設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。
6.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。
2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。
3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。
4、水道的開設(shè)便于加工和清理，一般孔徑為6～10mm。
5、采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻。
6.2 冷卻水路的計(jì)算
在注射過程中，塑件的冷卻時(shí)間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時(shí)為止的這段時(shí)間。這一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)，確定生產(chǎn)周期：
式中t為生產(chǎn)周期（s）,t注為注射時(shí)間，t冷為冷卻時(shí)間，t澆為脫模時(shí)間,由《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 第237頁附錄D可查得t注15-60s,t冷15-60s，總周期t為40-140s;
ABS的單位熱流量： ABS的單位熱流量Qs為590-690 kJ/kg
每小時(shí)需要注射的次數(shù)N=3600/t;
取t=120s，可求得N=30次.
每小時(shí)的注射量：
從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 Qs取650kJ/kg,代入式中得
根據(jù)塑件產(chǎn)品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖6.1所示
圖6.1 水路圖
6.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會(huì)形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮型腔的排氣問題。
注射模通常以如下三種方式排氣
1）利用配合間隙排氣
2）在分型面上開設(shè)排氣槽
3）利用排氣塞排氣
對(duì)于簡單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動(dòng)型芯、活動(dòng)鑲件以及雙支點(diǎn)鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣。其配合間隙不能超過0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設(shè)計(jì)采用利用配合間隙排氣的方式排氣。
7 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)）。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。
(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作；
(2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好；
(3)結(jié)構(gòu)簡單可靠:機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度；
用推件板推出機(jī)構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。
7.1 推桿復(fù)位裝置
推出機(jī)構(gòu)用可用多種方式復(fù)位，如彈簧復(fù)位，強(qiáng)制回位和回針復(fù)位，一般模具設(shè)計(jì)追求安全可靠，同時(shí)采用這三種方法。復(fù)位桿應(yīng)對(duì)稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。
彈簧復(fù)位是一種簡單復(fù)位方法，它具有先行復(fù)位功能，數(shù)跟彈簧裝在動(dòng)模板與推板之間，推出塑件時(shí)彈簧被壓縮，當(dāng)注射機(jī)的頂桿后退，彈簧即將推板推回。
7.2 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
根據(jù)制品本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)主要采用簡單的脫模結(jié)構(gòu)，確定在制品的每個(gè)型芯底部采用4個(gè)普通的圓形推桿。推桿只起推出制件的作用，本身僅端面參與成型。推出機(jī)構(gòu)為機(jī)動(dòng)推出，形式簡單。如下圖7.2。
圖7.2推桿
推桿長度的計(jì)算 ，頂桿總長度為：
h桿=[h凸+б1]+h動(dòng)墊+[S頂+б2]+h頂固
式中： h桿 為推桿的總長度；
h凸 為凸模的總高度；
h動(dòng)墊 為動(dòng)模墊板的厚度；
S頂 為頂出行程；
h頂固 為頂桿固定板的厚度；
б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應(yīng)比腔型的平面高出；
б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。
根據(jù)以上公式計(jì)可得，推桿的總長度為100.5mm。
8 注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核
8.1 工藝參數(shù)的校核
1）注射量的校核（按體積）
注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%。所以，選用的注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)滿足：0.8V機(jī)≥V塑+V澆
式中V機(jī)——注塑機(jī)的最大注塑量，60cm3
V塑——塑件的體積，該產(chǎn)品V塑=4.4cm3
V澆——澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆=10 cm3
故V機(jī)≥2*V塑+V澆/0.8=23.5cm3 而所選定的注塑機(jī)為60cm3，以符合要求。
2）鎖模力的校核
公式：F≥KAPm
式中F——注射機(jī)的額定鎖模力(kN)
A——制品和流道在分型面上的投影和(cm2)
Pm——型腔的平均計(jì)算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30
K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2
則：KAPm＝1.2×706.3749×30=25.4N＜500KN，所以符合要求。
3）最大注射壓力的校核
Pmax≥K’P0
式中：Pmax——注射機(jī)的額定注射壓力(MPa) 150
P0——成型時(shí)所需的注射壓力(MPa) 取45
K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3
則K’P0=1.3×45=58.5MPa＜Pmax150，所以符合要求。
8.2 模具安裝尺寸的校核
8.2.1 噴嘴的校核
注塑模具主流道襯套始端凹坑的球面半徑應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑，以利于塑料熔體的流動(dòng)，防止流涎。
8.2.2 定位圈尺寸的校核
注塑機(jī)固定板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱為定位孔。注塑模端面凸臺(tái)的徑向尺寸需與定位孔成間隙配合，便于模具的安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線重合，模具端面的凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔的深度。
8.2.3 模具外形尺寸的校核
注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)的工作臺(tái)面的有效尺寸。模具長寬反響的尺寸要與注塑機(jī)拉桿的間距相適應(yīng)，模具至少由一個(gè)方向的尺寸穿過拉桿件的空間裝在注射機(jī)的工作臺(tái)面上。
8.2.4 模具厚度的校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿足下式：
Hmin
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