繞線筒手柄注塑模具設計

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塑件分析1.1.1 塑件模型 以下是塑件立體與平面圖：圖 1-1 塑件三維立體圖 2圖 1-2 塑件平面圖1.1.2 塑料 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）1.1.3 塑料件質量 46.92g1.1.4 塑料件體積 44.693cm1.1.5 色調(diào) 不透明（黑色）1.1.6 生產(chǎn)綱領 大批量生產(chǎn)1.1.7 工藝結構分析 （1）結構分析塑件結構復雜程度一般，表面質量要求也較高。塑件外觀質量要求高,外表面不允許出現(xiàn)劃傷、氣泡、縮孔、熔接痕等缺陷, 綜合考慮其澆注時的難易程度和成型特征等因素，澆口最好在另一側的表面用側澆口來進行澆注，以保證其表面的成型質量。整體來看該塑件成型簡單，但在脫模時包緊力較大，應有一定的脫模斜度，用推桿推出即可。 （2）精度等級選用的精度公差等級按照國家標準為一般精度MT3級。 （3）脫模斜度該塑件的壁厚約為2.26mm，從表查得該ABS塑件的脫模斜度, 型腔為35130, 型芯3040。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚、摩擦系數(shù)的大小及塑料的收縮率。形狀愈復雜或成型孔較多時取較大的脫模斜度；制品高度愈高、孔愈深則取較小的脫模斜度；內(nèi)孔包住型芯，應取較大的斜度。因此, 本次設計的脫模斜度型腔取1, 型芯取40。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)，否則應在圖樣上加以注明。當要求開模后塑件留在型腔內(nèi)時，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應不大于塑件外表面的脫模斜度。1.2 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)1.2.1 塑料 ABS 成型特性 （1）名稱ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） ，熱塑性塑料。綜合性能好，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能良好；易于成型和機械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機械零件、減摩零件、傳動零件盒結構零件。 （2）ABS主要性能 ABS，燃燒性慢，屈服強度、拉伸強度3850Mpa，伸長率不大，熱變形溫度6075C，計算收縮率為0.4-0.7%。具體如下表： 3表1-1 ABS的物理、熱性能指標性能單位數(shù)值密度3/cmg1.021.08比體積gcm /30.860.98吸水率（24h）%0.20.4收縮率（%）%0.40.7熔點（或粘流溫度）130160熱變形溫度線膨脹系數(shù)C/1058310368 表1-2 ABS的力學、電氣性能指標性能單位數(shù)值抗拉、屈服強度MPa50拉伸彈性模量MPa1.4310抗彎強度MPa80沖擊韌度kJ/m211(有缺口)布氏硬度HB9.7R121體積電阻率介電常數(shù)（10 HZ）6m6.916102.42.65 （3）成型特性 a 無定型塑料。其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種來確定成型方法及成型條件。 b 吸濕性強。含水量應小于0.3%（質量） ，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 c 流動性中等。溢邊料0.04mm左右。 d 模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡 1.2.2 塑料ABS的成型工藝參數(shù) 4 （1）注射成形機類型：螺桿式，螺桿轉數(shù)為30r/min。 （2）料筒溫度（）：后段150170 中段165180 前段180200（3）噴嘴溫度（）：170180。（4）模具溫度（）：5080。（5）注射壓力（MPa）：60100。（6）成型時間（s）：30（注射時間取1.6，冷卻時間20.4，輔助時間8） 。 1.2.3 注射成型過程（1） 成型前的準備。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于ABS吸水性較大，成型前應 進行充分的干燥（2）注射過程。塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。（3）塑件的后處理。處理的介質為空氣和水，處理溫度為 6075，處理時間為1620s2 擬定模具結構形式2.1 分型面的設計2.1.1 分型面的設計原則分型面即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面，在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結構。分型面設計是否合理，對塑件質量、工藝操作難易程度和模具的設計制造有很大的影響。分型面的設計原則為： （1）便于塑件脫模； a 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi) b 應有利于側面分型和抽芯 c 應合理安排塑件在型腔中的方位 （2）考慮和保證塑件的外觀不遭損壞； （3）盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等） ； （4）有利于排氣； （5）盡量使模具加工方便； （6）有利于嵌件的安裝； （7）有利于預防飛邊和溢料的的產(chǎn)生； 5 （8）有利于模具結構的簡化。 該塑件在進行塑件設計時已充分考慮了上述原則，同時從塑件圖樣可看出該塑件一端頂部有一個圓形孔，且對應著底部有許多個凸起端，因此在分型時需要在型芯上安置多個鑲塊進行分型。2.1.2 分型面選擇方案（1）分型面選擇方案：單分型面注射模單分型面注射模又稱兩板式模具。它是注射模中最簡單又最常見的一種結構形式。這種模具可根據(jù)需要設計成單型腔，也可以設計成多型腔。構成型腔的一部分在動模，另一部分在定模。主流道設在定模一側，分流道設在分型面上。開模后由于拉料桿的拉料作用以及塑件應收縮包緊在型芯上，塑件連同澆注系統(tǒng)凝料一同留在動模一側，動模一側設置的推出機構推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料。一般對于塑件外觀質量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結構。（2）分型面選擇方案：雙分型面注射模雙分型面又稱三板式注射模。與單分型面注射模相比，在動模與定模之間增加了一個可移動的澆口板（又稱中間板） ，塑件和澆注系統(tǒng)凝料從兩個不同的分型面取出。雙分型面的種類較多，常見的有以下幾種：a 定距板式雙分型面注射模b 定距拉式雙分型面注射模c 定距導柱式雙分型面注射模d 拉鉤式雙分型面注射模e 擺鉤式雙分型面注射模f 尼龍拉鉤式雙分型面注射模雙分型面對于塑件外觀質量要求比較高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用以上各種雙分型面結構。綜上分析，本設計擬定采用單分型面注射模。2.1.3 分型面的確定對于此塑料件，外觀質量要求一般，并為防止在塑件外表面出現(xiàn)飛邊而影響外觀質量,其分型面形式與位置如圖所示：分型面圖 2-1 分型面的形式與位置 62.2 型腔的設計2.2.1 型腔數(shù)目的擬定為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種：（1）根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目；（2）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目；（3）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目；（4）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟性、注射機的額定鎖模力、注射機的最大注射量、制品的精度等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構，但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(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量大批量生產(chǎn)，從模具加工成本，制品生產(chǎn)時的成本考慮，故擬定為一模兩腔。一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構，對于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。由此可見，該注塑機正好匹配所對應的型腔數(shù)目，所以可確定其型腔數(shù)量為2個。2.2.2 型腔的布置 型腔的布置和澆口的開設部位應力求對稱，以防模具承受偏載而產(chǎn)生溢料。為此，本模具一模兩腔的布置方式如下圖：圖2-2 型腔的布局3 注塑機型號選擇與確定注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注射模時應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合規(guī)范的模具。注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式。在確定模具結構形式及初步 7估算外型尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、注射力鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。同時設計人員還必須對提供的注射機進行校核。3.1 所需注射量的計算3.1.1 塑件質量、體積的計算對于該設計，用戶提供了塑件圖樣，據(jù)此建立塑件模型并對此塑件分析得：塑件體積 V144690 mm3=44.69cm3， 塑件質量=46.92g11Vm3.1.2 澆注系統(tǒng)凝料的初步計算、確定由于該模具采用一模兩腔，按塑件體積的 0.2 倍計，所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為：17.88cm369.4422 . 022 . 012VV則：該模具一次注射所需塑料 ABS：體積 107.26cm32102VVV質量 112.61g00Vm3.1.3 塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及所需鎖模力22162.3518609.1466122 . 009.146612mmAnAAKNPAnAFm65.12313519.35)(21型式中 A-塑件及流道凝料在分型面上的投影面積； -單個塑件在分型面上的投影面積；1A -流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積；2A -模具所需的鎖模力/N；mF -塑料熔體對型腔的平均壓力/Mpa：由于該塑件材料為 ABS 且壁厚均勻，屬于容易成型P型的塑件，故查表可取=35 Mpa。型P3.2 注射機型號的選定一般注射機都有高速、低速兩種特性（或稱高壓時間，低壓時間）并可調(diào)節(jié)選用。1000以下2cm的中、小型注射機，其注射時間常為 4s，大型注射機注射時間在 12s 以內(nèi)，注射速度一般為 857m/min，常用低速注射。選用低速注射的注射機時，模具設計應注意防止產(chǎn)生冷接縫，型腔充填不足。選用高速注射的或用大注射量、大鎖模力的注射機注射大面積、小重量的塑件時，模具設計應防止融料內(nèi)充入空氣、排氣不良、融接不良、塑件內(nèi)應力增大、塑料易分解、嵌件型芯受沖擊力大及易發(fā)生飛邊等弊病。根據(jù)上面計算得到的 m 和值來選擇一種注射機，注射機的最大注射量（額定注射量 G）和額mF定鎖模力 F 應滿足ggmG48.13285. 061.112式中 -注射系數(shù)，無定型塑料取 0.85，結晶型塑料取 0.75。FmF根據(jù)以上的初步計算投影面積和鎖模力，選定型號為 SZ-320/1250 的臥式注射機。其主要技術參數(shù)見下表：表3-1 SZ-320/1250注塑機的主要技術參數(shù)注塑機各項目單位參數(shù)結構型式螺桿直徑螺桿轉速理論注射容量塑化能力注射速率額定注射壓力鎖模力拉桿內(nèi)間距鎖模型式最大模具厚度最小模具厚度移模行程定位孔直徑mmr/mincm3g/sg/sMPaKNmmmmmmmmmm臥式4810200335191401451250415*415雙曲肘300150360160續(xù)表續(xù)表 3-13-1注射機各項目 單位 參數(shù) 9噴嘴球半徑 SR mm 15噴嘴孔半徑 SR mm 33.3 型腔數(shù)量及注射機有關工藝參數(shù)的校核3.3.1 型腔數(shù)量的校核 由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量25 .123600/12mmKMtn上式中 26.4 遠大于 4，所以型腔數(shù)量校核符合要求。式中 K-注射機最大注射量的利用系數(shù)，無定型塑料一般取 0.85； M-注射機的額定塑化量（g/s）,該注射機為 19g/s； t-成型周期，因塑件小，壁厚不大，取 30s； -單個塑件的質量和體積（g 或） ，取=46.92g；1m3cm1m -澆注系統(tǒng)所需塑料質量和體積（g 或） ，取 0.2；2m3cm12m3.3.2 注射機工藝參數(shù)的校核1）最大注塑量的校核為確保塑件質量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應在公稱注射量的35%75%范圍內(nèi)，最大可達 80%，最低不應小于 10%。既保證塑件質量，又充分發(fā)揮設備的能力，選在50%80%范圍內(nèi)為好。最大注射量是指注射機螺栓式柱塞以最大注射行程注塑時，一次所能達到的塑料注射量。注射量容積表示：最大注射容積為：3max26833585. 0cmVV式中 -模具型腔和流道的最大容積（） ；maxV3cm V-指定型號與規(guī)格的注射機注射量容積（） ，該注射機為 140；3cm3cm -注射系數(shù)，取 0.750.85，無定型塑料可取 0.85，結晶型塑料可取 0.75，該處取0.85。倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時間就會過長。所以最小注射量容積。故每次注射的實際注射量容積應滿足3min75.8333525. 025. 0cmVVV 10，而=93.2，符合要求。minVVmaxVV3cm2）鎖模力的校核鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。因此，注射機的鎖模力必須大于該模的脹型力，即：KNAPkF84.11773562.351862 . 10型符合要求。式中 -型腔的平均壓力，查表到 25MPa；型P -鎖模力安全系數(shù)，一般取=1.11.2。0k0k3）注塑壓力的校核所選用的注射機的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需注射壓力與塑料品種、塑件的形狀及尺寸、注射機的類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關。根據(jù)經(jīng)驗，成型時所需注射壓力大致如下：1、塑料熔體流動性好，塑件形狀簡單，壁厚者所需注射壓力一般小于 70MPa。2、塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般者，所需注射壓力通常選用 70100 MPa。3、塑料熔體具有中等粘度（改性 ABS、PE 等） ，塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注射壓力選用 100140MPa。4、塑料熔體具有較高粘度（PMMA、PPO、PC 等） ，塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均勻，尺寸精度要求嚴格的塑件，所需注射壓力約在 140180MPa 范圍。注射機的額定注射壓力即為該注射機的最高壓力=145MPa，應該大于注射成型時所需用的注射壓maxP力，即0PMPaPkP126904 . 10max符合要求。式中 -安全系數(shù)，常取=1.251.4，這里為使用安全取用 1.4。kk實際生產(chǎn)中，該塑件成型時所需的注射壓力為 70100 MPa，這里取 90 MPa。3.4 注射機安裝部分相關尺寸的校核3.4.1 噴嘴尺寸主流道的小端直徑 D 大于注射機噴嘴直徑 d，以利于塑料熔體流動。通常為 11D=d+（0.51）mm對于該模具 d=3mm，取 D=3.5mm 符合要求。主流道入口的凹球面半徑應大于注射機噴嘴半徑，以利于同心和緊密接觸，使主流道內(nèi)0SRSR的凝料易脫出。通常為=+（12）mm0SRSR對于該模具=15mm，取=16mm，符合要求。SR0SR3.4.2 定位圈尺寸注射機固定模板臺面中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注射模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔呈間隙配合，便于模具安裝，并使主流道與噴嘴同心。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。注射機定位孔尺寸為，定位圈尺寸取且兩者之間呈間隙配合，符合要求。mm125mm1253.4.3 模具厚度校核模具總厚度與注射機模板閉合厚度的關系：兩者之關系應滿足：minmaxmHHH式中 模具閉合后的總厚度/mmmH注射機允許的最小模具厚度/mm；minH注射機允許的最大模具厚度/mm；maxH由上表 3-1 可知：，；mmH150minmmH300max而該模具的總厚度 H=25+63+20+40+40+80+25=293mm，符合要求。3.5 開模行程的校核 開模行程是指從模具中取出塑件所需的最小開模距離，它必須小于注射機的最大開模行程，由于注射機的鎖模機構不同，開模行程的效核有三種情況。3.5.1 注射機最大開模行程與模具厚度無關這種情況主要是指鎖模機構為液壓機械聯(lián)合作用的注射機，其最大開模行程由曲肘機構的最大行程決定，與模具厚度無關。對于單分型面注射模具，其開模行程按下式校核：mmHHS113108023)105(21 12式中 S-注射機最大開模行程，表 3-1 查得 S=360mm； -塑件脫模距離/mm；-包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度/mm；1H2H3.5.2 注射機最大開模行程與模具厚度有關對于全液壓式鎖模機構的注射機，最大開模行程受到模具厚度的影響。此時最在開模行程等于注射機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。KSmH對于單分型面注射模，按下式校核：)105(21HHHSSmK則 mmHHHSmK233108023120)105(21=240mm233mm,符合要求。KS3.6 模架尺寸與注射機拉桿內(nèi)間距校核該套模具模架的外形尺寸為 250mm315mm，而注射機拉桿內(nèi)間距為 415mm415mm，由此可以看出其模架尺寸校核符合要求。4.4.1 成型零部件工作尺寸的計算（1)主型芯參數(shù)的確定主型芯徑向尺寸主型芯徑向尺寸按以下公式計算： (4.2) 0zxSlllcpssm式中型芯基本尺寸；ml塑件內(nèi)形基本尺寸；sl塑料平均收縮率，0.6%；cpS修正系數(shù)，??；x43塑件尺寸公差；型芯制造公差，取。z3/ 13則主型芯大端徑向尺寸=0334. 0134. 043006. 0114114ml011. 094.114 主型芯小端徑向尺寸=033 . 023 . 043006. 06 .916 .91ml010. 037.92 主型芯的軸向尺寸主型芯軸各尺寸按以下公式計算： (4.3)0ZxShhhcpssm式中型芯基本尺寸；mh塑件內(nèi)形基本尺寸；sh塑料平均收縮率，0.6%；cpS修正系數(shù), ； x32塑件尺寸公差；型芯制造公差，取。z3/則主型芯高度 =0338. 038. 032006. 0130130mh013. 003.131（2)型腔參數(shù)的確定型腔徑向尺寸 (4.4) ZxSLLLcpssm0式中型腔基本尺寸；mL塑件外形基本尺寸；sL塑料平均收縮率，0.6%；cpS修正系數(shù)，取；x43 14塑件尺寸公差；型腔制造公差，取。z3/則型腔大端尺寸為=334. 00134. 043006. 0118118mL13. 0045.118 型腔小端尺寸為=33 . 0023 . 043006. 027.9527.95mL10. 0062.95型腔軸向尺寸型腔軸向尺寸按以下公式計算： (4.5) ZxSHHHcpssm0式中型腔基本尺寸；mH塑件外形基本尺寸；sH塑料平均收縮率，0.6%；cpS修正系數(shù), ； x32塑件尺寸公差；型芯制造公差，取。z3/=338. 0038. 032006. 0130130mH13. 0053.1304.4.2 成型型腔壁厚的計算本設計為小型模具，成型零部件的強度問題比較突出，即應力達到許用數(shù)值時，彈性變形量與其許用數(shù)值之間相差比較大，這種情況下只對成型零部件進行強度校核即可。型腔選用材料為 T8。 側壁厚度 （4.6）12Mcprt 15式中側壁厚度，；ctmm凹模型腔內(nèi)孔的半徑，57.7；rmm材料的許用應力，一般中碳鋼取 200；MPa模腔壓力，25。MpMPa=8.93，取 9。12522002007 .57ctmm則型腔外輪廓半徑為 67，可做為選擇模架的依據(jù)。mm 底部厚度 （4.7）432rptMh式中底部厚度，；htmm凹模型腔內(nèi)孔的半徑，57.7；rmm材料的許用應力，一般中碳鋼取 200；MPa模腔壓力，25。MpMPa=17.67，取 18。20047 .572532htmm4.5 脫模機構脫模機構設計原則：保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀；盡量將塑件留在動模；推出機構運動要準確、靈活、可靠，無卡死現(xiàn)象，機構本身應有足夠的剛度、強度和耐磨性。因圓盒型較深，PS 質軟，且一模一腔，為不使塑件變形，可利用成型零件推出。4.5.1 脫模力的計算本圓盒為薄壁制件（t/d=2/116=0.0170.05）,所需脫模力按以下公式計算： 16 （4.8）AKfESLF1 . 01tancos221式中圓環(huán)形制品的壁厚，2mm；1塑料的彈性模量，3000；EMpa塑料平均成型收縮率,0.6%；S制件對型芯的包容長度，128；Lmm模具型芯的脫模斜度，5；塑料的泊松比，0.32；無量綱系數(shù)，隨和而異，取 1.0084；2Kf制件與型芯間的磨擦系數(shù)，0.12；f盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，7076.63。A2mm63.70761 . 00084. 132. 015tan12. 05cos128006. 03000214. 32F =2074.48N4.5.2 推出零件尺寸的確定本設計使用成型零部件脫模，只需計算推桿即連接桿的尺寸。根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，可得推桿直徑（）的公式mm （4.9）4/12nEFLKd式中推桿的最小直徑，；dmm安全系數(shù)，可?。籏5 . 1K推桿的長度，244，Lmm 17脫模力，456312.32；FN推桿數(shù)目，1；n鋼材的彈性模量，3000；EMpa=21.37,取 25；4/12300048.20742445 . 1dmmmm推桿直徑確定后，按以下公式進行強度校核 (4.10) 42dnF式中推桿材料的許用應力，200；Mpa推桿所受的應力，；Mpa 其它符號同前。=4.23200，符合受力要求。22514. 348.20744MpaMpa4.6 側抽芯機構圓盒的兩側開有對稱小窗，存在與開模方向垂直的分型，深度較大不能強制脫模，故需要側向抽芯機構?？紤]到型腔較深，對型芯的包緊力較大，雖有較大斜度仍不能保證能順利脫模，故采用彎銷滯后側抽芯機構，開模后有一段空行程，該機構抗彎強度高，可使用較大的傾斜角，在開模行程相同的條件下，可以得開更大的抽芯距。4.6.1 側抽芯機構主要參數(shù)的確定抽芯距S型芯從成型位置到不妨礙塑件脫模的位置所移動的距離叫抽芯距。一般抽芯距為側孔或側凹深加 23mm 的余量。0S這里=2，則=2+2=4mm0SmmmmSS)32(0彎銷的傾角 18傾角不僅決定開模行程和彎銷長度，對彎銷的受力狀況也會產(chǎn)生重要影響。本設計取傾角。 20有效工作長度L=11.67sinSL 20sin4mm彎銷和滑塊孔之間的間隙，取 0.5。mm工作原理見圖 4.6.1。圖 4.6.1 彎銷工作原理示意圖彎曲力F彎曲力，式中為抽芯阻力，即塑料對側型芯的包緊力。coscFF cF因pAFc式中塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，一般取 812，收縮力越大，pMpa包緊力越大，的取值越大，本設計取=9。ppMpa 塑料制品包緊型芯的側面積，這里為A241049. 1m故=134141049. 19cFN =142720cos1341FN彎銷的截面尺寸、bh彎銷的截面形狀為矩形，寬為，高為。抽芯時，彎銷受有彎矩的作用，其最bhM大值為=26.620cos01754. 01427cosFLMmN mN 由材料力學可知彎銷的彎曲應力為 19 （4.11）WWWM式中彎銷的抗彎截面系數(shù)；M彎銷材料的彎曲許用應力，對碳鋼可取 13.7(137)；W3/cmkNMpa彎銷的截面為矩形，其截面系數(shù)為，本設計中取=， 62bhW bh32=13.13，規(guī)整取 143cos9WFLh 3820cos1037. 101316. 014279mmmm則=8.75，此為不安裝螺釘而滿足強度要求時需要的最小尺寸，由于b13.1332mm還需螺釘固定，螺釘選用 M3 系列的，故應加上螺釘導致的缺孔的寬度，取 12。mm空行程取 5。mm抽芯行程為=12.37。20cos16.13cosLScmm4.6.2 側抽芯機構設計要點彎銷常采用 45 鋼、T10A、T8A 及 20 鋼滲碳淬火， 熱處理硬度在 55以上，表HRC面粗糙度不大于 0.8，彎銷與固定板采用。aRm6/7 mH滑塊采用組合式，便于加工、維修和更換，并能節(jié)省優(yōu)質鋼材，滑塊常用 45 鋼或T8、T10 制造，淬硬至 40以上，而型芯則要求用、T8、T10 或 45 鋼制造，HRCCrWMn硬度在 50以上。HRC導滑塊槽應使滑塊運動平衡可靠，二者之間上下、左右各有一對平面配合，配合取H7/f7，其余各面留有間隙?；瑝K的導滑部分應有足夠的長度，以免運動中發(fā)生偏斜，一般導滑部分長度應大于滑塊寬度的 2/3，否則滑塊在開始復位時容易發(fā)生傾斜。導滑槽應有足夠的耐磨性，由 T8、T10 或 45 鋼制造，硬度在 50以上。HRC滑塊應有定位和鎖緊裝置。鎖緊塊有于在模具閉合后鎖緊滑塊，承受成型時塑料熔體對滑塊的推力，以免彎銷彎曲變形；但開模時，又要求鎖緊塊迅速讓開，以免阻礙彎銷驅動滑塊抽芯。故銷緊塊的楔角應大于傾斜角，一般取。)32(設 204.7 調(diào)溫系統(tǒng)4.7.1 調(diào)溫系統(tǒng)的重要性模具溫度對塑料制件的質量及生產(chǎn)效率有極大的影響：（1） 改善成形性（2） 成型收縮率（3） 塑件變形（4） 尺寸穩(wěn)定性（5） 力學性能（6） 外觀質量4.7.2 調(diào)溫系統(tǒng)設計4.7.2.1 單位時間型腔內(nèi)的總熱量 Q（kJ/h） （4.12）1NGQQ 式中每小時注射次數(shù)；N每次塑料的注射量，kg；G單位熱流量，。1QkgkJ /本設計中成型周期為 20s，=3600/20=180 次；N每次塑料的注射量包括塑件的質量和澆注系統(tǒng)的質量，本設計中塑件的質量為113.3g，設澆注系統(tǒng)質量為 10g，則=123.3g=0.1233kg。G查文獻1第 222 頁圖 10-2，取=160.81QkgkJ /=3568.7952Q8 .1601233. 0180hkJ /4.7.2.2 通過自然冷卻所散發(fā)的熱量 dQ、fQ、tQ 由對流所散發(fā)的熱量 Qd（kJ/h） (4.13) 3422)30036025. 0(187. 4eMMMdAQ 21式中模具平均溫度，本設計中為 30；MQ2C室溫，一般取 20；eQC模具表面積，；MA2m (4.14) 21MMMAAA式中模具的四個側表面積，即1MA=526820=0.52682；1003212511435542mm2m模具的兩個分型面表面積，為模板面積與塑件側面積之和的兩倍，即2MA=332050=0.33205；4000035535522mm2m開模率； (4.15) tttt21式中注射成型周期，20s；t注射時間，2s；1t制品冷卻時間，9.3s。2t故 =0.435，=0.671,203 . 922033205. 0435. 052682. 0MA2m =81.16342030671. 0)3003036025. 0(187. 4dQhkJ / 由幅射所散發(fā)的熱量（）fQhkJ / (4.16) 44211002731002738 .20eMMfAQ式中模具的四個側表面積，0.52682；1MA2m輻射率，本設計取 0.80；（資料 1P223） 22模具平均溫度，本設計中為 30；M2C室溫，一般取 20；eC =92.8244100202731003027380. 052682. 08 .20fQhkJ / 向注射機工作臺所傳遞的熱量（）tQhkJ / (4.17) eMMtAhQ232式中模具與工作臺接觸面積，=284000=0.284；3MA23554002mm2m傳熱系數(shù)，普通鋼取=5022h2h)/(2ChmkJ =1425.682030284. 0502tQhkJ / 脫模后塑件帶走的熱量（）zQhkJ /2NGQQz式中每小時注射次數(shù)，180 次；N每次塑料的注射量，0.1233；Gkg單位熱流量，30時取 20。2QCkgkJ /=443.88201233. 0180zQkgkJ /4.7.2.3 由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量 2Q（hkJ /）ztfdQQQQQQ2= 1525.255288.44368.142582.9216.817952.3568hkJ /應分別由凹模和型芯的冷卻回路帶走，采用資料 1 式（10-41）的分配方案，2Q=610.102552.52514 . 04 . 022QQGhkJ / 23= =915.182552.52516 . 06 . 022QQKhkJ /4.7.2.4 計算冷卻回路有關參數(shù)4.7.2.4.1 凹模所需冷卻水管參數(shù) (4.18) inoutGVcQq12式中冷卻水入口溫度，設定 20；inQC冷卻水出口溫度，本設計要求精度較高，設定出口溫度為 21（精度為 3outQC級時進出口溫差應小于 2） ；C冷卻水平均溫度時水的密度，998.2； 3/mkg冷卻水平均溫度時水的比熱容，4.187；1cCkgkJ /所需冷卻水的體積流量，Vqhm /3= 2.4320212 .998187. 410.610Vq601310min/3m則冷卻水的平均流速=1.612152dqvV23008. 014. 3151043. 22sm/將冷卻管道設計成螺旋形半圓水道，直徑設為 0.008，則冷卻水流速應是計算的dm一倍，即 3.22。sm/凹模冷卻水道長度:模具熱阻按以下公式計算 (4.19)GplAQt2式中模具的熱傳導阻力，表現(xiàn)為溫差，；tC進入模具的熔體的總熱含量，922.1W；plQ 24水孔中心至型腔的距離，取 9；mm型腔表面積，122783；GA2mm模具材料的傳熱系數(shù)，查資料 2P215 表 5-55，一般鋼材??；)/(1054KmmW=K4105122783291 .922t71035. 1可見，冷卻水管壁與型腔壁溫差幾乎為零，即整個型腔溫度可視為相等。則型腔散熱面積 (4.20)vQMMMGG)(015. 01 (133605252式中型腔的散熱面積，；G2m冷卻水平均溫度，20.5；M5C=0.0037，制件與型腔的接觸面積為 0.047)5 .2030)(5 .20015. 01 (1336010.610G2m，與計算的散熱面積比較接近。2m則型芯冷卻水管長度=179.96dLG) 15 . 0(8) 114. 35 . 0(3700mm凹模冷卻水道參數(shù)校核冷卻水流動狀態(tài)的校核校核公式為 (4.21) 100006000Revd式中水的運動黏度，查資料 1P229 圖 10-8，取=sm /100 . 125則10000600025760100 . 1008. 022. 3Re6故水的流動屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。 25冷卻回路壓降計算 (4.22) 2)(32dLLpe式中水在時的密度，993.2；M53/mkg冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當量長度，型腔中有一次eL90 轉彎，得=0.24eLd301008. 0301m=671.6Pa26008. 0)24. 018. 0(22. 32 .993100 . 132p該壓力遠小于一般自來水的壓力，故該方案可靠。圖 4.7.1 型腔三維圖4.7.3.4.2 型芯所需冷卻水管參數(shù)inoutKVcQq12式中冷卻水入口溫度，設定 20；inQC冷卻水出口溫度，本設計要求精度較高，設定出口溫度為 21；outQC冷卻水平均溫度時水的密度，998.2； 3/mkg冷卻水平均溫度時水的比熱容，4.187；1cCkgkJ /所需冷卻水的體積流量，Vqhm /3= 3.6520212 .998187. 418.915Vq601310min/3m將冷卻管道設計成螺旋形半圓水道，直徑設為 0.008，則冷卻水的平均流速dm=2.422152dqvV23008. 014. 3151065. 32sm/ 26半圓形水道流速應為 4.82。sm/型芯冷卻水道長度:與型腔設計時同理，整個型芯溫度可視為相等。則型腔散熱面積vQMMMKK)(015. 01 (133605252式中型芯的散熱面積，；K2m冷卻水平均溫度，20.5；M5C=0.0055)5 .2030)(5 .20015. 01 (1336018.915G2m制件與型芯的接觸面積為 0.048，與計算的散熱面積比較接近。2m則型芯冷卻水管長度=267.51dLK) 15 . 0(8) 114. 35 . 0(5500mm型芯冷卻水道參數(shù)校核冷卻水流動狀態(tài)的校核校核公式為100006000Revd式中水的運動黏度，查資料 1P229 圖 10-8，取=sm /100 . 125則10000600038560100 . 1008. 082. 4Re6故水的流動屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。冷卻回路壓降計算2)(32dLLpe式中水在時的密度，993.2；M53/mkg 27冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當量長度，型腔中有一次eL90 轉彎，得=0.24eLd301008. 0301m=1220.74Pa26008. 0)24. 027. 0(82. 42 .993100 . 132p該壓力遠小于一般自來水的壓力，故該方案可靠。圖 4.7.2 型芯冷卻回路三維圖冷卻水道的布置如圖 4.7.3 所示，其中 A、B 為兩股不同的水流：圖 4.7.2 型芯冷卻回路三維圖1.定模板 2.動模板 3.動模墊板4.8 導向機構導向機構主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間的準確對合，起定位和導向作用。主要有導柱導向和錐面導向兩種形式，其設計基本要求是導向精確，定位準確，并具有足夠的剛度、強度和耐磨性。4.8.1 成型部分的導向本設計中塑件的尺寸較大，成型壓力會使型芯和型腔偏移，且型腔較深，精度要求較高，故采用錐面定位。此種設計還可以提高模具的剛性。 28具體結構見圖 4.8.1，其中錐角取 22，高度大于 15mm,兩錐面均進行淬火處理。圖 4.8.1 圓錐面定位結構示意圖4.8.2 推出機構的導向為保證連接桿的準確推出與復位，同時也為了使復位桿的運動不至于偏離預定路徑，本設計中采用了四根導柱來保證推出機構的運動精確，其安裝形式如圖 4.8.2 所示。 29圖 4.8.2 推出機構導向示意圖1.動模墊板 2.推桿固定板 3.推板 4.動模座板 5.導柱 6.導套4.9 排氣系統(tǒng)型腔得澆注系統(tǒng)產(chǎn)生的氣泡常分布在與澆口對應的位置；熔體中水分蒸發(fā)產(chǎn)生的氣泡呈不規(guī)則分布；熔體分解產(chǎn)生的氣泡主要分布在厚壁部分?？蓳?jù)此判斷氣泡來源。排氣方式很多： 利用分型面排氣； 利用型芯與模板的配合間隙排氣； 利用推桿或側型芯的間隙排氣； 開設排氣槽。經(jīng)模流分析，本塑件中氣泡主要產(chǎn)生有分型面上，如圖 2.3.7，故可利用分型面排氣，若還不足，則加大側型芯運動間隙來排氣。5.1.2 模具的裝配1）按圖紙要求檢驗各裝配零件。2）加工定模板 1 的外形以定模板 1 的一大面為基準，用插床精加工四周（四邊保持垂直度） 。3）鏜線切割用穿線孔按精插后的外形，求得型腔的實際中心尺寸 L 和 L1（如圖 5.1.3） ，鉗工畫線，銑制平臺尺寸 10mm（鏜孔用） ，鏜制穿線孔 10mm。 30圖 5.1.3 鏜穿線孔中心示意圖4）以穿線孔 10mm 為基準，線切割型腔安裝孔 134mm。加工臺肩尺寸 146mm，深 5mm。5）在型腔上裝上密封圈 9，并將型腔 8 壓入定模板。型腔壓入模板一小部分時，用百分表校正其位置，當調(diào)整位置正確后，再將型腔全部壓入模板。6）在定模板 1 和型腔 8 上加工限位釘孔并壓入圓柱銷 10。7）將主流道襯套 6 壓入型腔 8。8）在動模座板 1 上加工出定位環(huán)孔以及主流道襯套孔。9）將定位環(huán) 4 與定模座板 2 用平行夾頭夾緊，加工螺釘孔。然后分別在定位環(huán) 4 上加工沉孔、在定模座板 2 上加工螺紋。10）將定模座板 2 與定模板 1 用平行夾頭夾緊，加工 M16 螺紋孔，之后分別在定模板 1 上加工螺紋、在定模座板 2 上加工沉孔。11）將定模板 1、定模座板 2、定位環(huán) 4 用螺釘緊固。12）同步驟 2） 、3） ，在動模板 1 上找出實際中心位置，并線切割出型芯安裝孔134mm 與臺肩 146mm。13）在冷卻水套上裝入密封圈。14）同步驟 5） ，裝入型芯 3、冷卻水套 12。15）配鉆出型芯 3 與動模板 17、型芯 3 與冷卻水套 12 的防轉銷孔并壓入防轉銷。16）將動模板 17 與 4 個導軌壓塊用平行夾頭夾緊并在相應位置鉆出螺紋孔，之后分別加工出沉孔與螺紋。 3117）將推桿固定板 25、動模墊板 19、動模板 17，用平行夾頭夾緊，并加工出10mm 復位桿孔，之后加工 11mm 深 87 孔，如圖 4.1.4 所示。圖 5.1.4 復位桿孔加工示意圖1推桿固定板 2.動模墊板 3.動模板18）將動模墊板 19、推桿固定板 25、推板 24、動模座板 22 用平行夾頭壓緊，加工出導柱孔 20mm。拆下動模墊板，加工導柱孔臺肩 27mm。19）將動模墊板 19 與推桿固定板 25 用平行夾頭夾緊后，加工出連接桿孔 25mm，拆下推桿固定板并在其上加出連接桿臺肩 37mm。20）在推板 24 與推板固定板 25 上配鉆出相應的螺紋孔。21）將動模座板 19、墊塊 27、動模墊板 19、動模板 17 用平行夾頭夾緊，加工出螺紋孔 16mm，拆下后分別在動模座板上加工螺孔臺肩、在動模板上加工螺紋。22）將導柱 33 壓入動模墊板 19。23）將復位桿 29 裝入推桿固定板 25 并套上彈簧 20。24）將襯套 11 壓入冷卻水套 12，然后將連接桿 26 通過推桿固定板 25 和動模墊板16 插入襯套 21，將連接桿 26 與推件型芯 5 用圓柱銷 7 連接。25）在動模板 17 中加入定位裝置 18 并與動模墊板 19 合攏，調(diào)整復位桿的位置。26）在推板中壓入導套，并用螺釘將其與推桿固定板緊固，注意調(diào)整各零件的位置。27）在動模座板 22 上裝入限位釘 23。28）將動模座板 22、墊塊 27、動模墊板 19、動模板 17 用螺釘 28 固定。29）將滑塊 16 放在動模板 17 上，用導軌壓塊 32 壓緊并用螺釘固定，注意滑塊的運動靈活。 3230）將彎銷 13 插入滑塊，將動模和定模緩慢靠攏，到動定模完好合攏時，將彎銷固定在定模板 1 上。31）裝配完后進行試模，合格后打標記并交驗入庫。5.2 模具的開合動作分析1) 拉出凝料。開模時，開始滑塊有 5mm 的空行程，這一過程中滑塊與動模板不發(fā)生相對運動，塑件依靠小窗這一結構將凝料從流道中拉出。2) 側抽芯過程。滑塊經(jīng)歷 5mm 的空行程后，開始與彎銷的斜面接觸，在彎銷的作用下，滑塊開始向兩側運動，經(jīng)歷 17.37mm 的開模行程后完成側抽芯動作。3) 推出塑件。完成側抽芯后，動模繼續(xù)運動一段距離，在注射機頂桿的作用下，推板通過連接桿作用到推件型芯，使整個塑件平穩(wěn)的脫離型芯。至此，可以取下塑件。4) 合模。合模過程是以上開模運動的逆過程，首先是動模向定模側運動，推出機構復位，之后在彎銷的作用下，滑塊復位，最后鎖緊方可進行下一次注射。5.3 試模試模是模具生產(chǎn)的最后階段，此時模具要經(jīng)受正常工作條件的考驗。試模時可能發(fā)現(xiàn)各種各樣的產(chǎn)品缺陷，要經(jīng)具體的分析改進注塑條件以求獲得滿意的質量。如果生產(chǎn)由于產(chǎn)品設計或模具設計、制造的問題而產(chǎn)生問題，且不能由注塑條件的調(diào)整加以解決就必須修整模具或提交有關人員解決。試模的一般過程是：先將擦干凈的模具按常規(guī)安裝到注射機上，然后調(diào)整合模、開模和頂出，在空載情況下合模開模來回活動幾下，若沒發(fā)現(xiàn)模具有異常或不靈活等問題，就開始試打樣件。料筒的塑料應符合要求并存放一定的量，由注射機加熱塑化，打樣件時注射量，注射壓力鎖模力通過試模確定最佳值，此時塑件應符合外形和表面質量達到產(chǎn)品設計要求。塑件在注射成型過程中模具動作靈活，操作正常，制品合格，試模工作即告結束。5.3.1 試模時可能出現(xiàn)的問題和解決辦法注射填充不足：產(chǎn)生原因：熔體流動阻力過大；型腔排氣不良；鎖模力不足。改進措失：正確的設計流道或分流道使其合理；合理的安排頂桿、鑲塊，利用間隙 33充分排氣調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。制品尺寸超差：產(chǎn)生原因：注射壓力過高，保壓時間過長；注射壓力偏低，保壓時間不足。 改進措失：提高模具溫度；降低注射壓力，縮短保壓時間；調(diào)整工藝參數(shù)。制品產(chǎn)生飛邊：產(chǎn)生原因：注射過量；鎖模力不足；模具局部配合不佳。 改進措失：調(diào)整工藝參數(shù)；加大鎖模力；省模。翹曲變形： 產(chǎn)生原因：物料帶有雜質灰塵，未干燥；排氣系統(tǒng)不佳；型腔表面粗糙度不高。改進措失：加大噴嘴、改變冷卻水道和推出桿的位置或延長保壓時間。表面質量差：產(chǎn)生原因：物料帶有雜質灰塵，未干燥；排氣系統(tǒng)不佳；型腔表面粗糙度不高等。改進措失：通過對物料的充分清潔干燥；改進排氣系統(tǒng)；研磨型腔表面等。制品粘模:產(chǎn)生原因：澆口尺寸太大，且位置不當、型腔的表面粗糙度太高了、脫模斜度太小或推出位置不恰當。改進措失：增加澆口尺寸、改正它的位置；拋光型腔的表面；增加脫模斜度；選擇合適的推出位置來達到要求。主流道粘模:產(chǎn)生原因：主流道襯套的表面粗糙度太高、主流道脫模斜度太小、噴嘴的孔徑大于主流道的直徑、主流道襯套的弧度與噴嘴的弧度不吻合。改進措失：減低主流道粗糙度、增加主流道的斜度、減小噴嘴直徑、使噴嘴和主流道的尺寸相同并對準。氣泡:產(chǎn)生原因：原料含水分、溶劑或易揮發(fā)物、塑料溫度太高或受熱時間太長，已降解或分解、注射壓力太大、注射螺桿退回太早、模具溫度太低、注射速度太快、在機筒加料端混入空氣等。改進措失：干燥原料、降低成型溫度，或拆機換新料、降低注射壓力、延長退回時間或增加預塑時間、提高模溫、降低注射速度、適當增加背壓排氣，或對空注射。凹痕：產(chǎn)生原因：流道澆口太小、制品太厚或薄厚懸殊太大、澆口位置不適當、注射及保 34壓時間太短、加料量不夠、機筒溫度太高、注射壓力太小、注射速度太低。改進措失：增加流道澆口尺寸、改進制件工藝設計使制件薄厚相差小、澆口開在制件的厚壁處改進澆口位置、延長注射及保壓時間、增加裝料量、降低機筒溫度、提高注射壓力、提高注射溫度等。熔接痕：產(chǎn)生原因：塑料溫度太低、脫模劑過量、模具溫度太低、注射壓力太小、模具排氣不良等。改進措失：提高機筒噴嘴及模具溫度、減少澆口或改變澆口位置、采用霧化脫模劑減少用量、提高注射速度、提高模溫、提高注射壓力、增加模具排氣孔等。5.3.1 試模時應注意的事項試模過程中應做詳細的記錄并將結果填入試模記錄卡，注明模具是否合格。如需返修，則應提出相應的返修意見，在記錄卡中應摘錄成型工藝條件及操作注意點，著明產(chǎn)品的缺陷，最好能附上加工出來的制品，以供參考。試模后，將模具清理干凈，涂上防銹油，然后入庫或返修。