讀卡器蓋注塑模具設(shè)計【一模八腔】【說明書+CAD+三維】
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目錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 注塑模具概述 1
1.1.1注塑模具設(shè)計的特點 1
1.1.2 注塑模具的組成 1
1.1.3 注塑模具的分類 2
1.2本次選題的意義 2
第2章 讀卡器蓋注塑模具設(shè)計 4
2.1 讀卡器蓋模型分析 4
2.1.1讀卡器蓋結(jié)構(gòu)分析 4
2.1.2讀卡器蓋工藝分析 5
2.2 分析原材料工藝特性和成型性能 6
2.3 讀卡器蓋注射工藝性能 6
第3章 注射機(jī)選擇 8
3.1 選擇注射機(jī)，定型腔數(shù)目 8
3.1.1 根據(jù)計算，粗略估算制品體積 8
3.1.2 初定注射機(jī) 8
3.1.3 選擇確定注射機(jī) 8
第4章 成型零件設(shè)計 10
4.1 選擇模具的結(jié)構(gòu)類型 10
4.1 分型面的選擇 11
4.2 澆注系統(tǒng)類型 11
4.2.1澆注系統(tǒng)的功能 11
4.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 12
4.4.1流道設(shè)計 12
4.4.2 澆口設(shè)計 14
4.5 冷料穴的設(shè)計 14
4.6型腔零部件設(shè)計（型芯型腔設(shè)計） 15
4.6.1凹模及凸模各部分尺寸計算： 15
4.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計 17
4.7.1冷卻工藝的設(shè)計 17
4.7.2冷卻水管道直徑及數(shù)目的確定 17
第5章 模具零件設(shè)計 19
5.1推出系統(tǒng)設(shè)計 19
5.2模架各裝配零件設(shè)計 21
5.2.1復(fù)位桿設(shè)計 21
5.2.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 21
5.2.3排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
5.2.4其他零件設(shè)計 23
第6章 校核 24
6.1最大注塑量校核 24
6.2開模行程校核 24
6.3流動比校核 24
6.4最大注射壓力校核 25
6.5鎖模力校核 25
6.6安裝部分尺寸校核 25
結(jié) 束 語 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
摘 要
讀卡器是當(dāng)今社會日常中必不可少的工具。讀卡器產(chǎn)品的外殼造型很多，市面上不斷出現(xiàn)著各種款式，我們選用這一款讀卡器外殼（材料ABS）進(jìn)行模具設(shè)計。我們通過分析和研究，參照有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，選定材料和有關(guān)技術(shù)參數(shù)，設(shè)計出這款讀卡器外殼的模具。畢業(yè)設(shè)計論文主要包括兩部分內(nèi)容：第一部分為注塑模具的工作原理及有關(guān)的應(yīng)用、有關(guān)的設(shè)計原則，以及產(chǎn)品的有關(guān)介紹。第二部分為模具的設(shè)計計算：模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，注射機(jī)的選擇等。
關(guān)鍵詞 讀卡器,外殼，ABS，注射模具
I
ABSTRACT
Reader is a daily tool, which is necessary in today’s society. The shell of Reader products is continuous updating following on the market requirement. We choose this shell shape of the Reader to mold design. Through the analysis and research, and consult involved technical literature, then choose the material and involved technical parameter, designed this style of Reader shell shape mold.The design project is divided into two parts. The first part is about the working theory and application of a plastic injection mould, the principle of designing and the introduction of the production about plastic mould. The second part is about the designing and calculation of the mould. It including: the selecting of the injection machine, the structure designing of the plastic mould and the inject system of mould.
KEY WORDS Reader ;shells; ABS; injection mold
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
第1章 緒 論
1.1 注塑模具概述
塑料的注射成型過程，是借助螺桿或柱塞的推動，將已塑化的塑料熔體以一定的壓力和速率注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定性后的開模而獲得制品。
1.1.1注塑模具設(shè)計的特點
塑料注射模能一次性地成型，形狀復(fù)雜，尺寸精確，或帶嵌件的塑料制件。注塑件的生產(chǎn)中，通常以最終的塑料制品的質(zhì)量來評價模具的設(shè)計和制造質(zhì)量。
注塑件質(zhì)量，包括表觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。從塑件的形狀和尺寸精度來衡量表觀質(zhì)量，包括注塑件的表面粗糙度和表觀缺陷狀況。常見的表觀缺陷有：凹陷、氣孔、無光澤、發(fā)白、銀紋、剝層、暗斑紋、燒焦、翹曲、溢料飛邊及可見融合度縫等。內(nèi)在質(zhì)量也就是性質(zhì)質(zhì)量，包括熔合縫強(qiáng)度、殘余應(yīng)力、取向、密度、收縮等。
作為先進(jìn)的模具，須在使用壽命期限內(nèi)保證制品質(zhì)量，并要有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這就要求模具動作可靠，自動化程度高，熱交換效率好，成型周期短。其次，合理選用模具材料，恰當(dāng)確定模具制造精度，簡化模具加工工藝，降低模具的制造成本亦十分重要。
此外，注塑模具設(shè)計中，必須充分考慮到以下三個特點：
（1） 塑料熔體大多數(shù)屬于假塑性液體，能“剪切變稀”。它的流動性依賴于物料品種、剪切速率、溫度和壓力。因此須按其流變來設(shè)計澆注系統(tǒng)，并校驗型腔壓力及鎖模力。
（2） 視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。應(yīng)在正確估算模具型腔壓力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。為保證模具的閉合、成型、開模、脫模和側(cè)抽芯的可靠進(jìn)行，模具零件和塑件的剛度與強(qiáng)度等力學(xué)問題必須充分考慮。
（3） 在整個成型周期中，塑件-模具-環(huán)境組成了一個動態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。將塑件和金屬模的傳熱學(xué)應(yīng)用于模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計，以確保制品質(zhì)量和最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實現(xiàn)。
盡管注射模具的設(shè)計和制造的技術(shù)難度較高。但由于注射成型方法有其它塑料成型方法無法取代和比擬的有點，已引起人們普遍關(guān)注。注射模具設(shè)計理論及方法，以經(jīng)歷了從經(jīng)驗設(shè)計到理論設(shè)計的過程。
1.1.2 注塑模具的組成
下列以注射塑料模具為例，介紹塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。
注塑模具的組成包括以下幾個部分：
（1） 模具型腔
模具型腔是成型注塑件形狀的主要零件，它是由凸模和凹模組成的，一般分為三種。
1) 整體式：采用自制模架或非標(biāo)準(zhǔn)模架，將凸模直接做在A版上，而將凹模直接坐在B版上。但是這種A版和B版所選用的鋼材必須滿足成型的要求，而且一般凸模加工困難，鋼材消耗多。
2) 整體嵌入式：這種模具一般采用標(biāo)準(zhǔn)模架，所以此形式應(yīng)用廣泛。它是將凸凹模做成鑲塊，安裝在標(biāo)準(zhǔn)模架的A，B板上。
3) 拼鑲式型腔：對于復(fù)雜的模具型腔，為簡化加工，凸凹模都采用拼裝的形式。
（2） 分型面
分開模具取出制品（注塑件）或分開模具取出澆注系統(tǒng)、既可以接觸又可以分開的面叫做分型面。分型面通常是平面，也有斜面或階梯面。
一般的注塑模至少有一個分型面。分型面的選擇對塑件的質(zhì)量有直接的影響，因此要認(rèn)真考慮分型面的位置。
（3） 澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口、冷料穴，是指模具澆口套和注塑機(jī)噴嘴處到型腔位置的流道。
（4） 冷卻系統(tǒng)
在工作中為了使制品冷卻，一般采用冷卻水道模具。
（5） 排氣系統(tǒng)
排氣系統(tǒng)在注塑成型中排除型腔中的氣體。排氣系統(tǒng)是模具設(shè)計中的一個重要部分，但一般情況下可以利用模具零件的配合間隙排氣，而無須特意設(shè)計排氣系統(tǒng)。
（6） 脫模機(jī)構(gòu)
脫模是在開模時使制品和澆注系統(tǒng)和模具相脫離。一般有3種方式：頂出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫出機(jī)構(gòu)和側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
1.1.3 注塑模具的分類
注射機(jī)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)所使用的注射機(jī)的不同可分為立式注射模、直角式注射模和臥式注射模。
（1）立式注射模：豎直安裝在立式注射機(jī)上，澆口自上而下注射。其優(yōu)點是注射方向與開模方向一致，放置活動型芯和嵌件較方便。缺點是塑件頂出后必須手工取出，不易實現(xiàn)自動化。立式注射模多用于小型塑件的成型。
（2） 直角式注射模：平臥安裝在直角式注射機(jī)上，澆口自上而下，但垂直與開模方向，
（3） 臥式注射模：安裝在臥式注射機(jī)上，是注射成型中最常用的
1.2本次選題的意義
讀卡器是人們經(jīng)常用來下載存儲有關(guān)文件和資料的一種高科技類產(chǎn)品，讀卡器的外殼造型很多，我們用這一款外形美觀的讀卡器上殼進(jìn)行模具設(shè)計。由于市場的特殊性，有備讀卡器外殼產(chǎn)品外形的過時，模具設(shè)計使用期限為10萬次，批量生產(chǎn)。
讀卡器的外殼分很多種，在此只詳細(xì)介紹塑料外殼的模具設(shè)計，讀卡器外殼是采用注塑模具設(shè)計方法來實現(xiàn)的。不僅僅是讀卡器外殼，手機(jī)外殼，鼠標(biāo)殼等等都是采用此種辦法.
29
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
第2章 讀卡器蓋注塑模具設(shè)計
2.1 讀卡器蓋模型分析
2.1.1讀卡器蓋結(jié)構(gòu)分析
該塑件外觀要求精度較高，尺寸較小，外形對稱，采用直接澆口，單分型面注射模，便于自動化生產(chǎn)。
首先確定以下參數(shù)：
1．尺寸精度 塑件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。由于我們要設(shè)計的零件的工作環(huán)境對精度要求很高，我們可以根據(jù)工程塑料模塑件尺寸公差國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14486-93）查找ABS的公差等級為MT3。
2．脫模斜度 脫模斜度大小與塑件的形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。ABS常用脫模斜度見表2-1，由于脫模過程中最難的地方在于型腔，因此我們?nèi)⌒颓幻撃Ｐ睘?°，型芯的脫模斜度為40′，其余所有需要脫模斜度的地方均取40′。
選材： ABS
具體工藝參數(shù)如下：
密度： （取1.10）
熔點：
吸水率（%）：
收縮率（%）： （平均值取0.5%）
模具溫度： （取60℃）
料筒溫度：150~200℃
噴嘴溫度：170~180℃
表2-1 脫模斜度
塑件材料
斜度
型腔
型芯
ABS
40′～1°20′取1°
35′～1°取40′
3．壁厚和圓角 塑件壁厚力求各處均勻，以免產(chǎn)生不均勻收縮等成形缺陷。塑件轉(zhuǎn)角處一般采用圓角過渡，其半徑為塑件壁厚的1/4～3/4范圍內(nèi)較合理。
2.1.2讀卡器蓋工藝分析
對于薄殼塑件加工成形的質(zhì)量來說,主要表現(xiàn)在塑件的翹曲變形、表面縮痕、流痕等問題上,對于這些問題,合理地設(shè)置工藝參數(shù)起著決定性的作用。在成形過程中,產(chǎn)生翹曲變形是由于塑件的不均勻收縮,而翹曲變形產(chǎn)生的原因可歸結(jié)為以下幾點:
(1) 澆口位置不合理。澆注口的位置在中間就會產(chǎn)生應(yīng)力不均勻。
(2) 冷卻不均勻。模具本身溫度場的不均勻分布;塑件厚度方向的不均勻溫度分布。
(3) 塑件收縮不均勻。塑件厚度變化的影響;冷卻系統(tǒng)的布置和參數(shù)影響;保壓壓力的差異(例如澆口處過度保壓,遠(yuǎn)離澆口處卻保壓不足) 。
(4) 分子定向不同。流動方向和垂直于流動方向的纖維配向性差異,造成不同的收縮率。圖1所示產(chǎn)品為盒蓋,在澆注時應(yīng)控制成形溫度,料溫低趨向性明顯,尤其是低溫高壓時更明顯,模具溫度低于50℃以下塑件無光澤,易產(chǎn)生熔接痕、流痕, 90℃以上時易發(fā)生翹曲變形[3];模具澆注系統(tǒng)應(yīng)細(xì)長,進(jìn)料口截面宜小,塑件壁厚應(yīng)均勻,避免缺口、尖角,以防止應(yīng)力集中。
讀卡器蓋圖紙如下：
圖2-1
2.2 分析原材料工藝特性和成型性能
此次模具設(shè)計所要加工的塑料制品零件為讀卡器蓋，選用的材料是高抗沖性ABS，主要技術(shù)指標(biāo)列表2-2：
表2-2 高抗沖ABS塑料的主要技術(shù)指標(biāo)
項目
指標(biāo)
密度
1.1g/cm3
拉伸強(qiáng)度
2900MPa
彈性模量
2900MPa
熔體流動速率(MFR)
≤0.3g/min230℃/2.16㎏
線膨脹系數(shù)
1.5×10-41/K
熱傳導(dǎo)率
熔點
225℃
泊松比
0.39
比熱（C）
工藝特性：ABS無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。
成型性能：
在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大
易吸水，成型加壓前應(yīng)進(jìn)行干燥處理
易產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力
2.3 讀卡器蓋注射工藝性能
讀卡器蓋注射成型工藝參數(shù)見表2-3：
表2-3 讀卡器蓋注射成型工藝參數(shù)
注射機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30～60
噴 嘴
形式
直通式
模具溫度/℃
50～70
溫度
220～240
注射壓力/MPa
70～90
料筒溫度
/℃
前段
200～210
保壓力/MPa
50～70
中段
210～230
注射時間/s
3～5
后段
180～200
保壓時間/s
15～30
冷卻時間/s
15～30
成型周期/s
40～70
注射成型工藝過程見圖2-2：注射裝置準(zhǔn)備裝料
原料預(yù)處理
裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射
清理模具、涂脫模劑 合模 注射 保壓
脫模 冷卻
制品后處理
圖2-2 注射成型工藝過程
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
第3章 注射機(jī)選擇
3.1 選擇注射機(jī)，定型腔數(shù)目
3.1.1 根據(jù)計算，粗略估算制品體積
計算單個塑件體積Vn=11.546cm3 , 為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)生產(chǎn)批量﹑成型時模具手里均衡因素，擬取型腔數(shù)n=2。
3.1.2 初定注射機(jī)
流道塑料估算為單個塑件的60%,澆注系統(tǒng)凝料Vj=Vn*60%=6.9cm3，根據(jù)《塑料成型加工與模具》[4]中公式（7-1）得n≤(0.8Vg-Vj)/Vn
式中 n---每臺模具允許型腔數(shù)
Vj---澆注系統(tǒng)凝料量
Vg---注射機(jī)最大注射量
Vn---單個塑件的容積
按注射機(jī)最大注射量 Vg≥（nVn+Vj）/0.8=(2×11.546+6.9)/0.8=37.49cm3，所以注射機(jī)最大注射量最少為37.49cm3，根據(jù)《模具設(shè)計與加工速查手冊》[5]中初選注射機(jī)為XS-ZY-250。
校核型腔數(shù)目：N=(Km0-m流)/mi
式中： N——型腔數(shù)
m0——注射劑規(guī)定的最大注射量m0=100cm3
m流——模具澆注系統(tǒng)中凝料質(zhì)量；
mi——每個制品的質(zhì)量。
K——ABS塑料熔體密度。
帶入數(shù)值：得N≈46.實際上不可能做那么多型腔，取N=2.
3.1.3 選擇確定注射機(jī)
根據(jù)塑件外形尺寸和投影面積，查《實用模具技術(shù)手冊》[表14-4注射模具組合推薦尺寸，考慮到注塑機(jī)拉桿間距，初選注射機(jī)XS-ZY-250可行，具體參數(shù)如表3-1：
表3-1 XS-ZY-250注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
型號
XS-ZY-250
最大注射量/cm3或g
250
結(jié)構(gòu)形式
臥式
注射壓力/MPa
130
注射方式
螺桿式
鎖模力/KN
1800
螺桿直徑
Ф42
最大注射面積/cm2
500
模具最大厚度/mm
350
頂
出
中心頂出孔徑/mm
--
模具最小厚度/mm
250
兩側(cè)
頂出
孔徑/mm
Ф40
最大開模行程/mm
350
孔距/mm
280
噴
嘴
球半徑/mm
18
模板尺寸/mm
398x320
孔半徑/mm
Ф4
機(jī)器外形尺寸/mm
---
定位圈直徑/mm
Ф125
--
--
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
第4章 成型零件設(shè)計
4.1 選擇模具的結(jié)構(gòu)類型
查《模具設(shè)計與制造簡明手冊》，《實用模具技術(shù)手冊》根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和開模方式，選用模具為兩板模。采用整體嵌入式模具。初選模架為龍記（LKM）大水口模架，規(guī)格為3030，模架的參數(shù)如表4-1所示：
表4-1 模架參數(shù)
名 稱
參 數(shù)
型號
BI
規(guī)格
3030
動、定模座板高度
25mm
動模板高度
35mm
定模板高度
35mm
墊塊高度
80mm
推桿固定板高度
15mm
推板高度
20mm
模架圖如4-1：
圖4-1大水口模架
4.1 分型面的選擇
在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。也有采用開模方向一致的側(cè)向主分型面。分型面大都是平面，也有傾斜面，曲面或者臺階面。
分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及到模具結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時，應(yīng)遵循以下原則：
（1） 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處。否則，可能會無法脫模和加工型腔。無論塑件以何方位布置型腔，都應(yīng)將此作為首要原則。
（2） 盡可能的將塑件留在動模一側(cè)。因為在動模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu)簡單易行。
（3） 有利于保證塑件的尺寸精度。
（4） 有利用保證塑件的外觀質(zhì)量。分型面上的型腔壁面稍有間隙，熔體就會在塑件上產(chǎn)生飛邊。飛邊影響塑件的外觀質(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。
（5） 考慮滿足塑件的使用要求。注塑機(jī)在模塑過程中，有一些很難避免的工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上的飛邊以及頂桿與澆口痕跡。在分型面設(shè)計時，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。
（6） 盡量減少塑件在合模平面上的投影面積。以減小所需鎖模力。
（7） 長型芯應(yīng)置于開模方向。當(dāng)塑件在互相垂直方向都需設(shè)置型芯時，將較短的型芯置于側(cè)抽芯方向，有利于減小抽拔距。
（8） 有利于排氣。應(yīng)將分型面置于熔體充模流動的末端。
（9） 應(yīng)有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。
（10） 本次設(shè)計采用一次分型面 直接澆口凝料
4.2 澆注系統(tǒng)類型
澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射模具設(shè)計中最重要的問題之一。澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道。它具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能。對塑件質(zhì)量具有決定性的影響。它的設(shè)計合理與否，影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難以程度。
4.2.1澆注系統(tǒng)的功能
澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利地充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。因此要求充模過程快而有序，壓力損失小熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與制品分離或者切除。
一、 澆注系統(tǒng)的組成
（1) 主流道 指由注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口為止的一段流道。它是塑料熔體首先經(jīng)過的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一軸線。
（2) 分流道 指主流道末端至澆口的整個通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉(zhuǎn)向。多型腔注射模中分流道中為了分配物料，通常由一級分流道和二級分流道，甚至多級分流道組成。
（3) 澆口 指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內(nèi)，并有序地填滿型腔，且對補(bǔ)縮具有控制作用。
（4) 冷料井 通常設(shè)置在主流道和分流道拐彎處的末端。其功用是“捕捉”和貯存熔料前的冷料。冷料井也起拉勾凝料的作用。
二、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則
（1) 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應(yīng)有壓降、流量和溫度分布的均衡布置；
（2) 盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間；
（3) 澆口位置的選擇，應(yīng)避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補(bǔ)縮；
（4) 避免高壓熔體對型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移；
（5) 澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無損傷；
（6) 熔合縫位置須合理安排，必要時配置冷料井或溢料槽；
（7) 盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；
（8) 澆注系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到所需精度和粗糙度，其中澆口必須有IT8以上精度。
三、 澆注系統(tǒng)的布置
在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種，在本次設(shè)計過程中選取平衡式布置。設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點：
（1) 盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，確保塑件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定?
（2) 型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，如圖
（3) 盡量使型腔排列緊湊一些，以減小模具的外形尺寸。
（4) 型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工較麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線和H形排列，從平衡的角度來看應(yīng)盡量選擇H形排列
4.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計
4.4.1流道設(shè)計
流道系統(tǒng)包括主流道、分流道及其結(jié)構(gòu)設(shè)計。在本次設(shè)計中，一模八腔
一、 主流道
側(cè)澆口主流道呈截錐體。主流道入口直徑為d,應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對準(zhǔn)，也使得主流道凝料能順利脫出。主流道入口的凹坑球面直徑為R，應(yīng)該大于注射劑噴嘴球頭半徑約2-3mm。否則可能會讓塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難，錐孔壁粗糙度Ra≤0.8μm。主流道錐角為2°~ 4°。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小錐角會使凝料脫模困難，充模時流動阻力大，比表面積增加，熱量損耗增加。流道的長度L，一般按模版厚度確定。但為減小充滿時減壓降和減少物料損耗，以短為好。
主流道要裝流道衫套，其直徑為16mm,從定模板貫穿到分型面，衫套頭部安裝止轉(zhuǎn)銷。衫套和型腔的配合為H7/n6。主流道衫套用定位圈固定在定模板板，定位圈直徑125mm，高15mm,埋入定模座板5mm。
二、 分流道
分流道的種類很多，如圓形，半圓形等等。但從壓力傳遞角度上考慮，要求有大的流道和截面面積。從散熱少考慮應(yīng)有小的比表面S。其中圓形截面最理想。在這里我們將選用一、二級分流道都為圓形流道，直徑為6mm,可以減小塑料熔體在流道中的摩擦力，在注射時沿壓力損失減小。二級分流道設(shè)置在兩相鄰的塑件之間，可以減小離模具中心最遠(yuǎn)的塑件的流道行程，使各型腔的壓力差不會太大，以減小塑件的內(nèi)部性能差異。
帶定位環(huán)的主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4-2所
圖4-2 帶定位環(huán)的主流道結(jié)構(gòu)
對于所選的臥式注塑機(jī)：熔融塑料首先流經(jīng)主流道，故它的大小直接影響塑料的流速及填充時間。主流道的斷面設(shè)計為圓形，這樣在有限的空間內(nèi)增大了截面積。
為了便于從主流道中拉出 澆注系統(tǒng)的凝料及熔體膨脹，主流道設(shè)計成帶錐度的圓柱，其錐度為取3°，過大會使流速減慢
主流道大端面呈圓角，其半徑常取取r=2mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力1
為確保塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑。
為保證 塑件成型良好， L（主流道長度）取最小，減少凝料
d1=4, ; 取d2=5
R1=18,R2=R1+=120，富裕量取2，取1.5mm；
L=L1+L2-h=25+35-3=57 即主流道長度；
則 D2=d2+2*l*tan1.5=5+2*57*0.0262=7.19mm
計算分流道直徑，根據(jù)主流道與分流道流量穩(wěn)定 設(shè)分流道直徑為d
則 ：，計算得分流道d1=5.30mm
4.4.2 澆口設(shè)計
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門，對塑件質(zhì)量具有決定性影響。因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵。
因塑件的體積和厚度都很小，澆口不能過大，否則成型時注射速度降低，熔體溫度下降，制品可能產(chǎn)生明顯的溶解痕和表面云層現(xiàn)象，成型后澆口痕會影響外觀，澆口凝固時間也會延長，且不易除去；澆口太小，熔體流動阻力大，壓力損失大，可能使塑件熔體升溫變質(zhì)。為了避免這些缺陷，選擇澆口的形式為矩形側(cè)澆口。矩形側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上，從塑件的邊緣進(jìn)料。側(cè)澆口的厚度決定著澆口的固化時間，在實踐中通常是再容許的范圍內(nèi)首先將側(cè)澆口的厚度加工得薄一些，在試模時再進(jìn)行修正，以調(diào)節(jié)澆口的固化時間。矩形側(cè)澆口廣泛應(yīng)用于中小塑件的多型腔注射模，其優(yōu)點是截面形狀簡單、易于加工、便于試模后修正，缺點是在塑件的外表面留有澆口痕跡。
矩形側(cè)澆口的大小由其厚度寬度和長度決定。確定側(cè)澆口厚度h（mm）和寬度b（mm）的經(jīng)驗公式如下：
h=nt
b=
式中t---塑件壁厚，mm
n---系數(shù)，與塑料品種有關(guān)
A---為塑料的外表面面積，mm2
根據(jù)上式若計算所得的b若大于分流道的直徑時，可采用扇形澆口。
一般側(cè)澆口的厚度為0.5~1.5mm，寬度為1.5~5.0mm，澆口長度為1.5~2.5mm。對于大型復(fù)雜的制件，側(cè)澆口的厚度為2.0~2.5mm（約為塑件厚度的0.7~0.8倍），寬度為7.0~10.0mm，澆口長度為2.0~3.0mm。
4.5 冷料穴的設(shè)計
由于本次設(shè)計采用推板脫模，故采用菌形頭的冷料穴。塑料進(jìn)入冷料穴后，緊包在拉料桿的菌形頭上，拉料桿的底部固定在動模邊的型芯固定板上，開模時將主流道凝料拉出定模，然后靠推板推頂塑件時，強(qiáng)行將其從拉料桿上刮下脫模，如圖4-3所示。
圖4-3 拉料桿的設(shè)計
4.6型腔零部件設(shè)計（型芯型腔設(shè)計）
4.6.1凹模及凸模各部分尺寸計算：
采用公差帶法 計算成型部件尺寸 公差帶法是使成型后的塑件尺寸均在規(guī)定的公差帶范圍內(nèi)，具體求法是先以在最大塑料收縮率時滿足塑件最小尺寸要求，設(shè)計出成型零件的工作尺寸，然后校核塑件可能出現(xiàn)的最大尺寸是否在其規(guī)定的公差帶范圍內(nèi)?；蛘叻粗醋钚∷芰鲜湛s率時滿足塑件最大尺寸要求，計算成型零件工作尺寸，然后校核塑件可能出現(xiàn)的最小尺寸是否在其公差帶范圍內(nèi)。
塑件外形:40*20*4.75 塑件為一般精度要求取MT3級精度
可知 ABS Smax=0.7% ，Smin=0.4%，取Scp=0.5%
屬于凹模尺寸 型腔徑向尺寸 計算：
由公式
Ls1=40時 ，查的△=0.36 ，Ls2=20時，查△==0.26，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.1和0.084，得
Lm1=39.9600.1；Lm2=19.8800.084
驗算：
磨損誤差據(jù)公式(Smax-Smin)Ls++δc≤?驗算以上尺寸均合格
型腔深度尺寸Hs=4mm，
查得△=0.14，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.0.048，得Hm=3.96800.048
據(jù)公式驗算合格 （當(dāng)塑件精度取MT3級，制造精度取IT10級驗算不合格，通過提高制造精度后，驗算合格）。
2.計算型芯徑向尺寸：
內(nèi)型尺寸：
徑向尺寸由公式
，
當(dāng)ls=36時，查的△=0.32，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.1，則lm=36.572-0.10
驗算( Smax-Smin)ls++δc≤?只需使δc<0.112
當(dāng)ls=16時，查得△=0.22，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.07，lm=16.332-0.70
， 驗算同上。
當(dāng)ls=12，查得△=0.2，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.07, lm=12.284-0.70，
驗算同上。
當(dāng)ls=19時，查得△=0.26，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.084，lm=19.393-0.0840，驗算同上。
當(dāng)ls=39時，，查得△=0.32，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.1，lm=39.593-0.10，驗算同上。
當(dāng)ls=30，查得△=0.26，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.1, lm=30.49-0.10，
驗算同上。
當(dāng)ls=1.5時，查得△=0.12，對應(yīng)制造精度IT10級，查得=0.04，lm=1.6280-0.04，驗算同上。
當(dāng)ls=20時，查得△=0.26，對應(yīng)制造精度IT10級，查得=0.084，lm=20.40-0.084驗算同上。
圓柱4*Φ1，在型芯上體現(xiàn)為孔
查得△=0.12，對應(yīng)制造精度IT10級，查的=0.04, lm=1.124-0.040， 驗算同上。
型芯高度尺寸 采用修磨型芯端部法
，當(dāng)hs=2.25mm，查的?=0.12，對應(yīng)制造精度IT10級，查的，計算得hm=2.378mm；驗算：略。
其他尺寸：
塑件上Φ1圓柱， 劃分分型面時歸為型芯在型芯上是圓孔深度度是hs=3mm，
計算得hm=2.972-0.040。
4.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計
4.7.1冷卻工藝的設(shè)計
設(shè)置塑件的成型工藝：
注射時間為5s，開模時間5s，保壓時間25s，冷卻時間25s，成型周期為60s；
模具溫度：65℃，熔體溫度：225℃；
設(shè)入口水溫為20℃，出口水溫為20.3℃。
4.7.2冷卻水管道直徑及數(shù)目的確定
1.計算塑件在固化時每小時釋放熱量Q
查表得ABS單位熱流量
W=60*20.24*1.1*10-3=1.34kg/h
Q=WQ1
計算得Ｑ=4.69*102kJ/h
2.求冷卻水的體積流量
qv=WＱ1∕?c(?1-?2)=4.69*102/[60*103*4.187*(20.3-20)]=6.22*10-3m3/min
3.求冷卻水管道直徑
查表為使冷卻水處于湍流狀態(tài)應(yīng)選冷卻水管道直徑d=10mm；
4求冷卻水在管道內(nèi)的流速
v=4*qv/πd2=4*6.22*10-3/[3.14*(10/1000)2*60]=1.32滿足要求。
5求冷卻水管道壁與冷卻介質(zhì)的傳熱膜系數(shù)
查表水溫為20℃時），為與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)（可查表）
計算得h=5.04*104kJ/（m3*h*℃）。
6求冷卻管道總傳熱面積A
A=60WＱ/h??=60*4.96*102/60/(5.04*104*[65-(20.3+20)/2])=0.00021m2
7求模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道孔數(shù)
N=A/πdl=0.00021/[3.14*(10/1000)*(300./1000)]=0.02
根據(jù)計算不用開設(shè)冷卻水道，靠模具的自降溫即可達(dá)到冷卻效果。
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
第5章 模具零件設(shè)計
5.1推出系統(tǒng)設(shè)計
采用頂桿推動推件板推出塑件
頂桿材料 T8A 熱處理 HRC54-58
計算 塑件脫模阻力
計算脫模阻力時因考慮以下因素：
1由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值應(yīng)由實驗確定。
2由大氣壓力造成的阻力
3由塑件的黏附力造成的脫模阻力
4推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動摩擦阻力
其中1,2兩項起決定作用本次設(shè)計只考慮1,2兩項
塑件厚度t=2mm，d為直徑
d=2r=（a+b）/π=(40+20)/3.14=19.108mm
則t/d=0.105>0.05即為厚壁制件，且塑件為矩環(huán)形橫截面
將該制件脫模阻力分三部分計算為考慮塑件整體 但不考慮塑件內(nèi)部無螺紋盲孔結(jié)構(gòu)，為只考慮塑件內(nèi)部單個無螺紋盲孔結(jié)構(gòu)脫模阻力.
脫模阻力F=2(a+b)ESL(f-tanφ)/(1+μ+K1)+0.1A
其中為無量綱數(shù)，隨和而異；值可從表中選取
為壁厚與直徑比
為矩環(huán)形塑件的平均壁厚
a，b為矩形型芯的斷面尺寸，mm
S為塑料平均成型收縮率；
E為塑料的彈性模量；
L為塑件與型芯的包容長度，mm；
為塑件與型芯之間的摩擦因數(shù)，
模具型芯的脫模斜度
為塑料的泊松比
A為盲孔塑件型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，，通孔制件的A=0；
取，
，，，,制件為通孔 取A=0，
，計算得, K1=5.91,，計算得F=58.06N
計算共4個高，Φ1圓柱。有孔的計算：
計算公式
λ=r/δ1=0.5/2.25=0.22計算得K1=0.177查得
估算得F2=15*4=60N
F總=(58.06+60)*8=944.48
考慮塑件其他細(xì)小結(jié)構(gòu)因素，取富余量20%
則 F總=1.2*944.48=1132.9
推桿直徑為d（mm）
推桿如圖5-1所示
圖5-1 推桿的設(shè)計
頂桿長度L=90+35+45=170
取頂桿直徑d=9mm，安全系數(shù)K=1.5，
則所需頂桿數(shù)量
計算得n=1.48取n=2
因設(shè)計為一模兩腔頂出時每個塑件需一個頂桿所以設(shè)計為2個頂桿。
5.2模架各裝配零件設(shè)計
5.2.1復(fù)位桿設(shè)計
本模架推板采用復(fù)位桿復(fù)位
復(fù)位桿設(shè)計如圖5-2所示
圖5-2 復(fù)位桿設(shè)計
L為復(fù)位桿長度L=90+45+35+15=185mm
d=20mm，D=25mm，H=4mm
5.2.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)套按模板尺寸進(jìn)行選擇:
查的模板外形尺寸>300~400
導(dǎo)柱：
選導(dǎo)柱直徑d=25~30mm，取d=30mm，采用A型導(dǎo)柱正裝，
對應(yīng)導(dǎo)套d=42mm
如下圖所示
選擇A型導(dǎo)柱正裝,導(dǎo)柱如圖5-3所示
圖5-3 導(dǎo)柱的設(shè)計
其尺寸參數(shù)為：D=35mm，d=30mm，根據(jù)開模行程設(shè)計L=40，帶肩高度S=8mm，導(dǎo)柱配合部分粗糙度取0.4，其余去3.2。
材料T8A
技術(shù)要求：
熱處理
對應(yīng)導(dǎo)柱導(dǎo)套選用A型導(dǎo)套如圖5-4所示
圖5-4 導(dǎo)套的設(shè)計
D=47mm，d=30mm，S=8mm，d2=42mm，L=35mm
材料T8A
技術(shù)要求：
熱處理
導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合精度：導(dǎo)柱尾部通常應(yīng)埋入模板內(nèi)，固定部分按 過渡配合。
5.2.3排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計
本模具采用 分型面 及頂桿與凸模配合間隙排氣
不另外開設(shè)排氣槽。
5.2.4其他零件設(shè)計
對于大，中型模具，為了方便模具在制造，裝配，安裝，裝模生產(chǎn)和儲運(yùn)，通常在模具上開設(shè)一定尺寸的吊裝螺紋孔，以便安裝吊環(huán)。小型模具可不進(jìn)行吊裝設(shè)計，但有時根據(jù)需要，也可設(shè)計吊裝螺紋孔。
吊裝螺孔通常在動模板，動模墊板，動模固定板，定模固定板，定模板，墊塊，頂出板等上均需開設(shè)。一般?？孜恢迷谀＞哐b于注射機(jī)上時，模板上下端面的中央。若在一個端面上需開設(shè)兩個螺紋孔，則在端面上沿中心對稱開設(shè)。另外，在尺寸較大，且較沉的型芯或凸模，凹模等鑲塊上的適當(dāng)位置，也需開設(shè)吊裝螺孔，螺孔尺寸的大小要保證吊環(huán)的強(qiáng)度足夠，并能使吊環(huán)的螺牙全部利用，即要保證螺紋有一定的深度。
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
第6章 校核
6.1最大注塑量校核
在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量之和，應(yīng)在注塑機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。
其中澆注系統(tǒng)容量：
VJ=V主+V1+V2+V3
V主=（π*（5/2）2+π*（7.5/2）2）*56.88=1.8cm3
V1=π*(5.3033/2)2*98.91=2.18cm3
V2=π*（3.7499/2）2*111.8*2=2.47cm3
V3=π*(2.6516/2)2*24*4=0.53cm3
Vj=1.8+2.18+2.47+0.53=6.98cm3
塑件體積：Vn=2.354cm3
則nVn+Vj=8*2.354+6.98=25.812≤0.8*V額=0.8*250=200cm3 所以滿足最大注射量校核條件。
6.2開模行程校核
開模如圖6-1所示
圖6-1 開模
設(shè)計開模行程為：S=主流道長+冷料+塑件高度+安全距離=25+35+15+4.75+5=84.75mm<350mm,滿足要求。
6.3流動比校核
計算流動比：
=97.957
滿足校核。
6.4最大注射壓力校核
根據(jù)《塑料成型加工與模具》，查的型號為XS-ZY-250的最大注射壓力為130Mpa，查的ABS 注射工藝參數(shù)中 注射壓力范圍在70~120Mpa，小于注射機(jī)最大注射壓力，滿足要求。
6.5鎖模力校核
根據(jù)公式
T推=A*P平均=A*P=A*k*P0
式中A—塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積,mm2;
P平均—型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力,Mpa;
P型腔內(nèi)塑料熔體的壓力,Mpa;
P0注射壓力,Mpa;
k壓力損耗系數(shù),隨塑料品種 注射機(jī)形式 噴嘴阻力 流道阻力等因素的變化在0.2~0.4范圍內(nèi)取。
計算得A=2204mm2
取k=0.2，則T推=2204*0.2*130=34791.2N=57.30kN
注射機(jī)的額定鎖模力T合=1800kN，
T合>T推，鎖模力校核滿足條件。
6.6安裝部分尺寸校核
1）模具厚度
XS-ZY-250注射機(jī)的最大裝模厚度為350mm，最小為250mm。
該設(shè)計的模具厚度為270mm滿足校核要求。
（備注：模厚指注射機(jī)模板閉合后達(dá)到規(guī)定的鎖模力時動模座板與定模座板間的最大與最小距離）
2）模具的長度與寬度
此次設(shè)計模具的寬度與長度取350*300，在XS-ZY-250注射機(jī)的最大模板范圍398*320范圍之內(nèi)，所以滿足校核。
3）定位環(huán)
定位環(huán)高出模具10mm，直徑取125mm。
有所選的注射機(jī)為小型的注射機(jī)定位環(huán)的高度一般取8~10mm，其規(guī)定的定位孔直徑為125mm，則滿足校核。
4）主流道入口尺寸
所設(shè)計的模具的澆口套的球面直徑為20mm，澆口的入口直徑尺寸為5mm。
所選用的注射機(jī)噴嘴的球面半徑為18mm，澆口的孔直徑為4mm，由主流道襯套設(shè)計原則校核滿足要求。
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
結(jié) 束 語
在歷經(jīng)四個月之久的準(zhǔn)備之后，終于完成了《讀卡器蓋的注射模具設(shè)計》畢業(yè)設(shè)計，在設(shè)計過程當(dāng)中，我遇到了很多困難和障礙，但也學(xué)習(xí)到了許多新的知識，同時對模具設(shè)計也有了更深刻的體驗。我深深感受到了理論聯(lián)系實際的重要性，深刻體會到模具設(shè)計理論基礎(chǔ)知識的重要性，以及模具設(shè)計的靈活性和嚴(yán)格性。
但經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我對大學(xué)四年所學(xué)到的知識也進(jìn)行了一次更全面、更系統(tǒng)的回顧和總結(jié)，同時也對自己獨(dú)立思考和解決問題的能力進(jìn)行了一次很好的鍛煉，使我真正懂得了模具設(shè)計所需要準(zhǔn)備的工作和需要掌握的重要知識，同時也認(rèn)識到模具設(shè)計工作所需要的靈活性。
致 謝
致 謝
在做畢業(yè)設(shè)計的這些日子，讓我永遠(yuǎn)也不會忘記。這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，有互相幫助的同學(xué)，感謝他們對我的幫助和關(guān)心。
這次畢業(yè)設(shè)計給我提供了一個學(xué)習(xí)塑料模具設(shè)計及制造相關(guān)知識的機(jī)會，進(jìn)一步拓寬了我的知識面，同時也給了我一個溫習(xí)以前所學(xué)知識的機(jī)會，使我進(jìn)一步鞏固了機(jī)械設(shè)計的基礎(chǔ)知識。通過這次設(shè)計，我學(xué)到了許多繪圖技巧，對Auto CAD的用運(yùn)更加熟練,對模具的應(yīng)用有了比較深入的了解。
首先感謝指導(dǎo)老師。在他的指導(dǎo)下我基本上完成了本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計任務(wù)，在此，要對他的細(xì)心幫助和指導(dǎo)表示我由衷的感謝。在這段時間里，我從他的身上不僅學(xué)到了許多的專業(yè)知識，更感受到了他工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人。此外，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí)。
非常感謝我的同學(xué)，在設(shè)計中他們的支持給了我極大的幫助，使我在設(shè)計過程中遇到的困難輕松解決，并耐心的幫助我解決了許多實際問題，使我有了很大的收獲。他們在整個設(shè)計過程中提出了許多建設(shè)性的問題，并給我解決了一些專業(yè)性問題，使我受益匪淺。
同時也感謝材料學(xué)院給我這次設(shè)計學(xué)習(xí)的機(jī)會，使我進(jìn)一步擴(kuò)展了知識面，了解了更多的知識。在以后的學(xué)習(xí)工作中我將以加倍的努力作為對給予我?guī)椭睦蠋熂巴瑢W(xué)的回報。
讀卡器蓋的注射模具設(shè)計
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