保險座塑料注塑模具設(shè)計

保險座塑料注塑模具設(shè)計,保險,塑料,注塑,模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)中期報告 題目：保險座塑料注塑模具設(shè)計 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2013年 3 月 20 日 本次設(shè)計的塑料件為一保險座，產(chǎn)品特點為：塑件的尺寸較小。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時需考慮凹模凸模的合理安排，及塑件側(cè)面的小孔抽芯機(jī)構(gòu)。 零件CAD圖 塑件三維圖 1.設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 1.1在開題的基礎(chǔ)上進(jìn)行了更詳細(xì)的計算和設(shè)計，已優(yōu)化了結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)一步的完成了模具裝配草圖的繪制。 1.2通過計算塑料件的體積及查閱相關(guān)模具設(shè)計手冊完成了注塑機(jī)的選擇。 1.3確定主流道的形式和尺寸。其澆口套的尺寸如圖所示。 澆口套形式與尺寸 1.4確定模腔數(shù)量及其排列方式、澆口形式。 圓形端蓋外形尺寸不大，為了我降低注射成本，根據(jù)所選注塑機(jī)的注射量，采用雙型腔的模具。側(cè)澆口 側(cè)澆口結(jié)構(gòu)形式 1.5計算并校核型腔部分的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)保險座的高度確定型腔板的側(cè)壁厚度，型芯固定板的厚度。并確動模板、頂出板，支塊厚度及其模具安裝方法。 1.6完成了對模具工作部分尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計計算。 1.7完成了模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計。比如：導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉料桿、復(fù)位桿、頂 桿、滑塊等等。 1.8初步繪制保險座的模具裝配圖如圖所示。 模具裝配圖 1.9繪制了部分零件圖。 2.存在問題及解決措施 2.1 數(shù)據(jù)未進(jìn)行校對。 解決措施：校對數(shù)據(jù)并修改裝配圖尺寸 3.后期工作安排 3.1完善模具結(jié)構(gòu)裝配圖，并完成所有零件圖的繪制工作。 3.2完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制。 3.3對所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計說明書，所有資料提請指導(dǎo)教師檢查，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 4 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：保險座塑料注塑模具設(shè)計 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2012年 12 月 25日 6 1.畢業(yè)設(shè)計（論文）題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況 1.1課題研究背景和意義 塑料注射模具的設(shè)計是在當(dāng)今大部分塑料制品生產(chǎn)中的第一個環(huán)節(jié)，各行各業(yè)，各種產(chǎn)品幾乎都要用到注射模生產(chǎn)的塑料零配件，因此掌握塑料注射模的設(shè)計技能是機(jī)械設(shè)計工程師的基本要求之一。[5] 通過塑料制品的注塑模具設(shè)計，能夠熟悉和掌握塑料制品設(shè)計全過程，能夠根據(jù)不同塑料材料的性能，塑料結(jié)構(gòu)特點，選擇適當(dāng)?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)，并掌握模具主要零件的強(qiáng)度計算及主要零件的尺寸確定，掌握材料的選擇，通過該設(shè)計，應(yīng)能檢查外語翻譯及理解能力，能熟練運用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計和繪圖。通過設(shè)計后，能夠完全獨立完成中等難度以上塑料注射模具設(shè)計，并能在選材，結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。[1] 1.2國內(nèi)外研究情況 目前，歐洲模具業(yè)已越來越感受到來自中國同行所帶來的影響和壓力，預(yù)計到2018年，中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一?！睋?jù)相關(guān)研究部門調(diào)查得知，歐洲模具設(shè)計和生產(chǎn)的時間要分別比中國快44%和61%左右，但中國模具設(shè)計和生產(chǎn)的成本卻只有歐洲同行的91%，因為中國的勞動力成本低廉，對部分國外客戶有著很強(qiáng)的吸引力。同時，歐洲及世界各國之間的模具競爭也相應(yīng)加劇，像德國近兩年半內(nèi)的模具整體價格就下降了25%左右。據(jù)統(tǒng)計,前些年全球58%的模具是由德國等西歐國家生產(chǎn)，中國等亞洲國家的比例只占到1%，但今后東歐國家的模具將會有較大幅度的增長，而亞洲國家的生產(chǎn)比例將提高至22%左右。[3]這位教授高興地說,鑒于中國廉價勞動力成本的優(yōu)勢和整體經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的良好勢頭，中國模具發(fā)展的前景將十分廣闊。[2] 2．本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題研究的主要內(nèi)容：? 2.1.1分析塑料的材料、形狀、結(jié)構(gòu)對注塑成型的影響。 2.1.2進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括注塑機(jī)的選型，分型面得確定，澆口形式等。 2.1.3完成有關(guān)成型零件工作尺寸的計算。成型型腔壁厚計算。冷卻水道面積計算等。 2.1.4生產(chǎn)批量10萬件。 2.1.5完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制。 2.1.6論文撰寫符合管理規(guī)范手冊要求。 2.2擬采用的研究方案及方法： 保險座CAD圖 根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單外部結(jié)構(gòu)比較單一，抽芯機(jī)構(gòu)比較難的特點，為提高生產(chǎn)效率，模具結(jié)構(gòu)采用一模兩腔。 方案一：采用活動鑲塊和斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)抽芯，澆注系統(tǒng)采用兩板式點澆口； 方案二：采用哈佛塊，斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)抽芯，澆注系統(tǒng)選用側(cè)澆口； 綜上比較，選擇第二種方法比較合適。 3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 3.1重點及難點： 本模具設(shè)計的塑料件形狀結(jié)構(gòu)較單一，其重點是設(shè)計出結(jié)構(gòu)合理的抽芯機(jī)構(gòu)，本課題的一個難點是考慮生產(chǎn)效率和成本設(shè)計一模多腔的行腔結(jié)構(gòu)。 3.2前期已開展工作： 3.2.1已初步查閱了資料，對注塑模具設(shè)計的流程有了一定的了解； 3.2.2已對保險座的結(jié)構(gòu)有了初步的了解，并繪制了CAD； 4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃 進(jìn)度安排： 第1周——查閱和收集資料，初步了解課題； 第2-3周——保險座的結(jié)構(gòu)分析與繪制，初步計劃設(shè)計方案，完成開題報告； 第4-6周——尺寸計算； 第7-9周——具體結(jié)構(gòu)和模具零件的繪制，翻譯外文文獻(xiàn)； 第10-11周——完成中期報告； 第12-14周——繪制零件圖及裝配圖； 第15-17周——對所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計說明書，撰寫畢業(yè)論文； 第18周——畢業(yè)答辯。 參考文獻(xiàn) [1]齊衛(wèi)東 塑料模具設(shè)計與制造[M] 北京:高等教育出版社 2005 [2]屈偉平 國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀從在問題及對策 工程機(jī)械 廣西桂林 2006.4 [3]屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M] 北京:高等教育出版社 2010 [4]李秦蕊 塑料模具設(shè)計 西北工業(yè)大學(xué)出版社1988年修訂本 [5]申開智 塑料成型模具[M]北京:中國輕工業(yè)出版社2006 [6]陳劍鶴 模具設(shè)計基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2003 [7]李秦蕊 塑料模具設(shè)計 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社2006 [8]張中元 塑料注射模具設(shè)計：入門到精通 北京：航空工業(yè)出版社1999.1 [9]孫錫紅我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議 電加工與模具 2010 [10]申開智 塑料成型模具 北京：中國輕工業(yè)出版社2002 [11]屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計 北京：國防工業(yè)出版社2008 [12]陳萬林 實用模具技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2000 [13]陳志剛 塑料模具設(shè)計 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2002 [14 ]付偉 陳碧龍 注塑模具設(shè)計：原則、要點及實例解析 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2010.7 [15]賈潤禮，程志遠(yuǎn). 實用注塑模設(shè)計手冊[M]. 中國輕工業(yè)出版社，2000. 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This paper mainly introduced the plastic injection mold insurance seat of design. First through analysis in the design of plastic parts, process characteristics and shape ,choose the proper mould design ,Second is the choice of injection, mcluding injection machine of primaries and injection machine related parameter respectively ,To determine the injection machine；Complete the die structure design again ,Enclose the choice and determination parting ,Cavity number of determining and cavity arrangement ，The design of gating system ,Molding parts structure design ,Core-pulling mechanism design, selection of launch institutions, cooling system design, standard formwork choice ,Finally calculated for molding parts size, determine the process parameters. Using this mold can guarantee plastics dimension appearance and surface requirements , And low cost, simple structure and easy to open mold, high efficiency, with strong practicability. KeyWords: Plastic injection mold; injection machine; Structure design 主要符號表 K 安全系數(shù) E 材料彈性模量 Smax 塑料的最大收縮率 P1 脫模阻力 Smin 塑料的最小收縮率 C 型芯成型部分?jǐn)嗝娴钠骄? P0 單位面積的包緊力 h 型芯被塑料包緊部分的長度 Δs 塑件公差 P0 單位面積的包緊力 D腔 型腔內(nèi)形尺寸 Φ 安全系數(shù) Qcp 塑料平均收縮率 S 頂頂出行程 ds 塑件外徑基本尺寸 1 富裕量 Ds 塑件內(nèi)形基本尺寸 2 頂出行程富裕量 h腔 凸模/型芯高度尺寸 α 傾斜角 Hs 塑件內(nèi)形深度基本尺寸 Q 抽拔阻力 P1 動模受的總壓力 P 斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 F 塑件的投影面積 ε 塑件收縮率 P 型腔壓力 f 摩擦系數(shù) K 修正系數(shù) μ 塑料泊桑比 B 動模墊板的寬度 L 支撐塊的跨距 I 目錄 1 緒論 1 1.1 前言 1 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1.2.1塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2我國塑料模具發(fā)展走勢 3 1.3本課題的設(shè)計內(nèi)容 5 2 模具方案的論證和選擇 6 2.1分型面的選擇 6 2.2分型面選擇原則 6 2.2.1分型面的分類 6 2.2.2分型面的選擇原則 7 2.2.3分型面的確定 7 3 注射機(jī)的選擇 8 3.1零件的材料及其注射工藝性 8 3.1.1 ABS的工藝條件 8 3.2型腔數(shù)目的確定及分布 8 3.3注塑機(jī)的選擇 9 3.4注射機(jī)參數(shù)校核 9 3.4.1最大注射量校核 9 3.4.2最大注射壓力的校核 9 3.4.3鎖模力的校核 9 3.4.4開模行程校核 10 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 11 4.1澆注系統(tǒng)的作用 11 4.2澆注系統(tǒng)的組成 11 4.2.1主流道部分設(shè)計 11 4.2.2冷料穴設(shè)計 12 4.2.3分流道設(shè)計 12 4.2.4澆口設(shè)計 13 5 成型零件工作尺寸的計算 14 5.1 影響塑件尺寸精度的因素 14 5.2模具成型零件的工作尺寸計算 14 5.2.1成形收縮率 15 5.2.2模具成形零件的制造誤差 15 5.2.3零件的磨損 15 5.2.4模具的配合間隙的誤差 15 5.3型腔和型芯尺寸計算 15 5.3.1型腔徑向尺寸計算 15 5.3.2型腔的深度尺寸 16 5.3.3型芯的徑向尺寸 16 5.3.4型芯的高度尺寸 16 5.3.5中心距尺寸計算 16 5.4動模板的強(qiáng)度校核 16 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 19 6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計原則 19 6.1.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 19 6.1.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則: 19 6.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 19 6.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計 20 6.2.2導(dǎo)套的設(shè)計 20 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 21 7.1 基本考慮和要求 21 7.2 推出機(jī)構(gòu)的確定 21 7.3 推件板脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計的特點和基本原則 21 7.4 頂桿橫截面直徑校核 22 7.4.1脫模力的計算 22 7.4.2推桿直徑的校核 22 8 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 24 8.1 基本考慮和要求 24 8.1.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)具備的基本功能 24 8.2 抽芯機(jī)構(gòu)的概述 24 8.3斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計原則與確定 24 8.4 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計算 25 8.4.1抽芯距S 25 8.4.2斜導(dǎo)柱傾斜角的確定 25 8.4.3斜導(dǎo)柱直徑的確定 26 8.4.4斜導(dǎo)柱長度的計算 27 8.5 滑塊的設(shè)計 27 8.6 導(dǎo)滑槽的設(shè)計 28 8.7 滑塊定位裝置 28 8.7.1滑塊的作用和結(jié)構(gòu)形式 28 9 模具的材料 29 9.1 塑料模具用鋼的必要條件 29 9.2 選擇鋼材的條件 29 9.3 本模具材料的選擇 29 9.4 模具的淬火硬度 30 9.5 模具的表面粗糙度 30 9.6 熱處理的選擇 30 10 模具的可行性析 31 10.1其它結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計 31 10.2 本模具的特點 31 10.3 市場前景與經(jīng)濟(jì)效益分析 31 11 總結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 33 致謝 34 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 35 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 36 II 1 緒論 1緒論 1.1 前言 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力?，F(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，也是發(fā)展和實現(xiàn)少無切削技術(shù)不可缺少的工具。如汽車、拖拉機(jī)、電器、電機(jī)、儀器儀表、電子等行業(yè)有60%—80%的零件需用模具加工，輕工業(yè)制品的生產(chǎn)中應(yīng)用模具更多。螺釘、螺母、墊圈等標(biāo)準(zhǔn)零件，沒有模具就無法大量生產(chǎn)。并且推廣工程塑料、粉末冶金、橡膠、合金壓鑄、玻璃成型等工藝，全部需用模具來進(jìn)行。由此看來，模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及水平的高低，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展。也是衡量一個國家工藝水平的重要標(biāo)志之一[1]。 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放20多年來，我國(除港臺地區(qū)外，下同)的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，設(shè)計、制造加工能力和水平、產(chǎn)品檔次都有了很大的提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達(dá)200億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的60％左右，還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長壽命的模具還主要依靠進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，1997年進(jìn)口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。1997年中國模具工業(yè)協(xié)會對下屬的209家骨干企業(yè)（含產(chǎn)品廠的模具車間）的統(tǒng)計資料表明，其模具總產(chǎn)值13.7億元人民幣，進(jìn)口模具大約為336萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸[2]。 a.模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀:按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分[3]。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模約占10％，而世 0 界上發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上[4]。我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3～5um，有50個以上的級進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進(jìn)水平[5]。 我國的塑料成形模具設(shè)計，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達(dá)70％以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達(dá)到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達(dá)到了80年代中期至90年代初期的國際先進(jìn)水平[6]。 b.模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀:我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計與制造模具方面，無論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計算機(jī)制式（IBM微機(jī)及其兼容機(jī)、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國才剛起步[7,8]。計算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具業(yè)務(wù)設(shè)備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設(shè)備簡陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具業(yè)務(wù)設(shè)備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識面寬、知識結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識老化，知識結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計、制造的技術(shù)水平難以提高。 c.模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀:近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具業(yè)務(wù)的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應(yīng)上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。模具業(yè)務(wù)的輔助材料和專用技術(shù)近年來雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。我國的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差[9,10]。 1.2.2我國塑料模具發(fā)展走勢 a.模具軟件功能集成化:模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實現(xiàn)最佳效益的目的[11,12]。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計高級渲染、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等[13,14]。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等[16]。 b.模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢:隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標(biāo)測量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm×3250mm三坐標(biāo)測量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現(xiàn)了從測量實物→建立數(shù)學(xué)模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動反應(yīng)快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術(shù)。銑削加工是型腔模具業(yè)務(wù)的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點。因而在模具業(yè)務(wù)中日益受到重視。 c.模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速:模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。 d.模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同:在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。 1.3本課題的設(shè)計內(nèi)容 論文的任務(wù)如下： a.分析塑料的材料、形狀、結(jié)構(gòu)對注塑成型的影響，完成保險座的塑件結(jié)構(gòu)的繪制，如圖1.1和1.2所示。 圖1.1塑件零件三維圖 圖1.2塑件零件二維圖 b.進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括注塑機(jī)的選型，分型面得確定，澆口形式的選擇等； c.完成有關(guān)成型零件工作尺寸的計算。成型型腔壁厚計算；冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。 33 2 模具方案的論證和選擇 2模具方案的論證和選擇 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)分析，可選擇以下兩個方案，兩個方案的比較： 方案一：采用直澆口式直澆口又稱中心澆口、主流道型澆口或非限制性澆口，塑料熔體直接由主流道進(jìn)入型腔，因而具有流動阻力小、流料速度快及補(bǔ)縮時間長的特點，但注射壓力直接作用在塑件上容易在進(jìn)料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導(dǎo)致塑件翹曲變形，澆口痕跡和較明顯，并且較難清除，這類澆口大多數(shù)用于注射成型大型厚壁長流程深型腔的塑件以及一些高粘度塑料。而本設(shè)計的塑件體積小，型腔不深，壁厚較薄，所以不宜采用直澆口。 方案二：采用側(cè)澆口式側(cè)澆口又稱邊緣澆口。塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多位矩形狹縫，調(diào)整截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活的選擇進(jìn)料位置。本設(shè)計可以在塑件側(cè)面采用側(cè)澆口，并且側(cè)處外觀質(zhì)量要求不高，即使有一定的澆口痕跡對塑件的外觀也不影響，所以采用側(cè)澆口。 綜合考慮到塑件的外觀和結(jié)構(gòu)上的要求，采用側(cè)澆口比較合適，所以選擇方案二。 2.1分型面的選擇 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面成為模具的分型面，本例為側(cè)澆口，應(yīng)該用兩版式結(jié)構(gòu)。選擇單分型面。 2.2分型面選擇原則 分型面是動、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。 2.2.1分型面的分類 實際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況： a.型腔完全在動模一側(cè)； b.型腔完全在定模一側(cè)； c.型腔各有一部分在動定、模中。 2.2.2分型面的選擇原則 分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計模具結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條： a.脫出塑件方便； b.模具結(jié)構(gòu)簡單； c.型腔排氣順利； d.確保塑件質(zhì)量； e.無損塑件外觀； d.合理利用設(shè)備。 2.2.3分型面的確定 鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在塑件的上表面。本例應(yīng)該用如圖2.1示分型面。 圖2.1分型面的結(jié)構(gòu) 3 注射機(jī)的選擇 3注射機(jī)的選擇 3.1零件的材料及其注射工藝性 此零件的材料是ABS。中文名稱：丙烯腈—丁二烯—苯乙烯。 3.1.1 ABS的工藝條件 a.流動性：ABS流動性能較好。 b.壓力影響：壓力增加則塑料熔體受剪作用力增大，熔體的表觀粘度下降，因而其流動性增大。 c.模具溫度：50~80℃。6mm以下壁厚的塑件應(yīng)使用較高的模具溫度，6mm以上壁厚的塑件使用較低的模具溫度，塑件冷卻溫度應(yīng)當(dāng)均勻以減小收縮率的差異。對于最優(yōu)的加工周期時間，冷卻腔道直徑應(yīng)不小于8mm，并且距模具表面的距離應(yīng)在1.3d之內(nèi)（這里“d”是冷卻腔道的直徑）。 d.注射壓力：100~140MPa。 e. 注射速度：建議使用高速注射。 f. 注意事項：在選擇澆注系統(tǒng)進(jìn)料口位置、形式，頂出力過大或機(jī)械加工時塑料表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失），脫模斜度宜取2℃以上 表3.1 ABS注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿式 模具溫度（oC） 60~70 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30~60 注射壓力(MPa) 70~90 噴嘴形式 直通式 保壓力(MPa) 50~70 噴嘴溫度（oC） 180~190 注射時間(s) 3~5 料桶前段溫度（oC） 200~210 保壓時間(s) 15~30 料桶中段溫度（oC） 210~230 冷卻時間(s) 15~30 料桶后段溫度（oC） 180~200 成型周期(s) 40~70 3.2型腔數(shù)目的確定及分布 由于塑件尺寸較小，單個塑件體積為12.37㎝3，且結(jié)構(gòu)較簡單，有二個側(cè)抽機(jī)構(gòu)。所以設(shè)計時可以確定腔數(shù)為雙型腔。 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對稱排列及復(fù)合排列等。本設(shè)計模具型腔在模板上的排列方式采用直線排列。 3.3注塑機(jī)的選擇 根據(jù)塑件體積為12.37㎝3，并且塑件大小69×30×20mm,又因為模具為雙型腔以及澆注系統(tǒng)在內(nèi)，選擇注射機(jī)為XS-ZY-125，為螺桿式。 XS-ZY-125的技術(shù)規(guī)范 額定注射量(cm3) 125 最大成型面積(cm2) 320 螺桿直徑(㎜) 42 最大開（合）模行程(㎜) 300 注射壓力(Mpa) 119 模具最大厚度(㎜) 300 注射行程(㎜) 300 模具最小厚度(㎜) 200 動定模固定板尺寸(㎜) 420×450 瑣模力(kN) 900 噴嘴孔直徑(㎜) 4 噴嘴圓弧半徑(㎜) 12 定位圈直徑（mm） 100 兩側(cè)頂出孔徑（mm） 22 兩側(cè)頂出孔距（mm） 230 3.4注射機(jī)參數(shù)校核 3.4.1最大注射量校核 塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的質(zhì)量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的80%，注射機(jī)多以公稱容量來表示，可采用下式校核： Gmax=cpG(3.1) 式中Gmax為注射機(jī)可注射的最大注射量（g）； c為料筒溫度下塑料的體積膨脹率的校正系數(shù)，對于結(jié)晶形塑料，c0.85；對于非結(jié)晶形塑料，c0.93； P為所用塑料在常溫下的密度（g/cm3），p=1.02 g/cm3； G為注射機(jī)的公稱注射量(g)，G=125g。 ∴G=0.93×1.02×125=118.6g 則M≤80％G，故所選注塑機(jī)的最大注射量符合要求。 3.4.2最大注射壓力的校核 注射壓力是指在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強(qiáng)，注射壓力過低會導(dǎo)致型腔壓力不足，熔體不能順利充滿型腔；反之，注射壓力過大，不僅會造成制品溢料，甚至系統(tǒng)過載。螺式注射機(jī)ABS注射壓力一般是60～100MPa，取80Mpa。注射機(jī)注射壓力為119 MPa，滿足要求。 3.4.3鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)在工作過程中對模具所能施加的最大夾緊力。在選用注射機(jī)時，要對其合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核。 （3.2） 式中P為單個塑件在模具分型面上的投影面積； A2 為澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積； N 為型腔數(shù)量； p 為塑料熔體對型腔的成型壓力； F 為鎖模力。 根據(jù)經(jīng)驗取模腔平均壓力P為30 Mpa，因為是兩腔總壓力為60 Mpa。通過計算可知塑件在分型面上的投影面積為A=69×12+32×4mm2=1232mm2 。 計算鎖模力為F =pA=60×106×1232=73920N<900000 N，所以滿足鎖模力的要求。 3.4.4開模行程校核 所選注射機(jī)的最大開模行程為350㎜，模具結(jié)構(gòu)為斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的單分型面注射模，其開模距為： (3.3) 式中H1 為脫模距離（㎜），為55㎜； H2 為包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（㎜），為30㎜； a為定模板離開澆口板的距離（㎜），為10㎜； 所以，開模行程大概為95㎜<350㎜，滿足要求。 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.1澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。對澆注系統(tǒng)設(shè)計的具體要求是：對模腔的填充迅速有序；可同時充滿各個型腔；熱量和壓力損失較?。槐M可能消耗較少的塑料；能夠使型腔順利排氣；澆注道凝料容易與塑料分離或切除；不會使冷料進(jìn)入型腔；澆口痕跡對塑料外觀影響很小。 4.2澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。 4.2.1主流道部分設(shè)計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具的一段過渡的流動長度，因此它的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使塑料熔體的溫度降和壓力降最小，主流道垂直于分型面。 主流道長度一般按模板厚度確定，但為減小充模時的壓力降和減小物料損耗，中小模具控制在80㎜以內(nèi)，在出現(xiàn)過長主流道時，可將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴深入模具。本題取L為55㎜。主流道襯套如圖4.1所示： 圖4.1 澆口套 各部分尺寸如下： d1——注射機(jī)噴嘴孔直徑為 d1=4㎜； R1——噴嘴圓弧半徑為 R1=12㎜； d——主流道小短直徑 d=4+1=5㎜； R——主流道球面半徑 R=12/2+2=16㎜； Ra——表面粗糙度 Ra≦0.8um； a——主流道錐角 =6°； L——主流道長度 L=55㎜； r——主流道出口端圓角 r=6.5㎜； h——球面配合高度 h=3㎜； D——主流道大端直徑 D=8㎜； 4.2.2冷料穴設(shè)計 冷料穴是用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般開設(shè)在主流到對面的動模板上（亦即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。 本設(shè)計中，冷料穴和分流道均開設(shè)在中間板上，主流道的大端直徑D為8㎜，所以冷料穴的直徑可以取9㎜，深度可以取10㎜。 4.2.3分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也許設(shè)置分流道。 分流道的截面形狀常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、六角形和U字型等。為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D為截面大端寬度。當(dāng)分型面為平面時，可采用圓形或六角形截面的分流道；當(dāng)截面不是平面時，常采用梯形或半圓形截面的流道。塑料熔體在流道中流動時，表層冷凝凍結(jié)，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實現(xiàn)這一點，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)。因此要求所設(shè)計的分流道能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失和熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 4.2.4澆口設(shè)計 澆口又稱進(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)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。通常用的有側(cè)澆口，點澆口等。 本設(shè)計澆口采用側(cè)澆口，共取2個澆口，模具結(jié)構(gòu)采用單分型面。 側(cè)澆口的截面為半圓形。直徑d一般在0.8～2.0㎜范圍內(nèi)選取，常用的直徑是0.8～1.5㎜。根據(jù)《簡明模具設(shè)計手冊》第1版，為ABS推薦的點澆口尺寸，在壁厚為1.5～3㎜之間直徑為0.9～1.8㎜，此處取1.5㎜。如圖4.2所示： 圖4.2澆口分流道形式 5 成型零件工作尺寸的計算 5成型零件工作尺寸的計算 設(shè)計模具時應(yīng)該對成型零件的結(jié)構(gòu)形式、計算尺寸、強(qiáng)度校核給以足夠的重視。 5.1 影響塑件尺寸精度的因素 a. 模具成型零件尺寸精度的因素模具成型零件的加工精度直接影響塑件的尺寸精度。實踐表明，因模具成型零件的加工而造成的誤差約占塑料塑件成型誤差的三分之一。通常模具的制造精度等級為3～4級即可。 b.模具成型零件的磨損量模具在使用過程中，由于料流的流動，塑料塑件的脫模，都會使模具成型零件受到磨損。模具成型零件的不均勻磨損、銹蝕、使其表明光潔度降低，而從新研磨拋光也會造成模具成型零件的磨損，其中以塑料塑件的脫模對模具成型零件的磨損最大。因此通常認(rèn)為凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損，與脫模方向平行的面才加以考慮。磨損量隨著生產(chǎn)批量的增加而增大。計算模具成型零件工作尺寸時，對于模具生產(chǎn)批量較小的模具取小值，甚至可以不考慮其磨損量。 c. 毛邊厚度對塑件塑件尺寸精度的影響在敞開式和半閉合式壓模中，沿塑料塑件型腔周圍設(shè)有擠壓邊，把在該擠壓邊框上形成的塑料層叫毛邊。毛邊的厚度與加入的壓制材料的數(shù)量及壓制比壓有關(guān)。 利用注射模成型塑料塑件時，同樣也會產(chǎn)生毛邊。由于分型面上有渣滓，或者鎖模力不夠大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能緊密貼合也會形成毛邊. d. 成型工藝條件的控制及操作技術(shù)對塑料塑件尺寸精度的影響成型工藝條件包括料筒溫度、注射壓力、保壓時間、模具溫度、每次注射量、注射速度、冷卻時間、成型周期、原料的預(yù)熱及干燥等，對其進(jìn)行正確的控制和管理，有利于獲得穩(wěn)定的尺寸，質(zhì)量優(yōu)異的塑料塑件，并對經(jīng)濟(jì)價值也有大的影響。各種工藝條件是互相關(guān)聯(lián)的，僅對一個工藝因素進(jìn)行正確地控制，并不容易提高塑件的質(zhì)量，必須進(jìn)行全面地正確的控制。 5.2模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應(yīng)的成型零 部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面: 5.2.1成形收縮率 在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為: δs=(Smax-Smin)Ls（5.1） 式中δs為件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）； Smax為塑料的最大收縮率（%）； Smin為塑料的最小收縮率（%）； Ls為塑件尺寸（mm）。 一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差1/3以內(nèi)。 5.2.2模具成形零件的制造誤差 實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 5.2.3零件的磨損 模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6。 5.2.4模具的配合間隙的誤差 模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。 綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計時進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)行逐步修訂。 通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進(jìn)行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算。 5.3型腔和型芯尺寸計算 5.3.1型腔徑向尺寸計算 （5.2） 式中Dm為型腔的最小基本尺寸 D為塑件的最大基本尺寸； Scp為注塑件塑料的平均收縮率； Δ為塑件的尺寸公差； x為系數(shù),x=3/4； △M為模具制造公差,按IT9級公差選取而精度要求不高的塑件按（1/3-1/6）Δ選取。因為該塑件精度要求不高，所以按（1/4）Δ選取。 5.3.2型腔的深度尺寸 （5.3） 式中Hm為型腔深度的最小基本尺寸； H為塑件的最大基本尺寸； X為系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 5.3.3型芯的徑向尺寸 （5.4） 式中dm為型芯的最大基本尺寸； D為塑件的最小基本尺寸； X為系數(shù)，x=2/3； 其余符號同上。 5.3.4型芯的高度尺寸 （5.5） 式中hm為型芯高度的最大尺寸； H為塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； X為系數(shù),x=2/3； 其余符號同上。 5.3.5中心距尺寸計算 （5.6） 式中Lm為模具的中心距基本尺寸； L為塑件中心距的基本尺寸； 5.4動模板的強(qiáng)度校核 動模墊板由于受到成型壓力的作用而發(fā)生變形，若此變形過大，就會導(dǎo)致塑件的壁厚發(fā)生變化，還會發(fā)生溢料現(xiàn)象，因此必須將其最大變形量限制到0.1～0.2mm以下。計算公式如下： p=K2P1Bh2，P1=F×P（5.7） 式中P1為動模受的總壓力，MPa； F為塑件及澆注系統(tǒng)在動模上的投影面積，cm2； P為型腔壓力一般取25～45MPa； K為修正系數(shù)，取0.6～0.75，此處取為0.7； B為動模墊板的寬度,mm； L為支撐塊的跨距，mm。 經(jīng)計算得，在動模上的總投影面積約為27.71cm2，則兩個型腔所受的壓力為3400MPa，動模墊板所受應(yīng)力為13.62MPa，小于材料的許用應(yīng)力[p]=1250MPa。 表5.1 成型零件工作尺寸的計算 塑件 尺寸 塑件尺寸公差 △ 塑件 等級 模具尺寸公差 （1/4）Δ 公式 系數(shù) x 模具尺寸計算結(jié)果 66 0.38 4 0.063 （5.2） 0.75 33.5 0.26 4 0.065 （5.2） 0.75 62 0.32 4 0.080 （5.2） 0.75 29.5 0.24 4 0.060 （5.2） 0.75 64 0.32 4 0.080 （5.2） 0.75 31.5 0.26 4 0.065 （5.2） 0.75 2 0.12 4 0.030 （5.3） 0.67 10 0.18 4 0.045 （5.3） 0.67 6 0.16 4 0.040 （5.3） 0.67 4 0.14 4 0.035 （5.4） 0.67 5 0.14 4 0.035 （5.4） 0.67 5 0.14 4 0.035 （3） 0.67 4 0.14 4 0.035 （3） 0.67 5 0.16 4 0.040 （3） 0.67 8 0.16 4 0.040 （3） 0.67 3 0.14 4 0.035 （3） 0.67 4 0.14 4 0.035 （5.4） 0.67 2 0.12 4 0.030 （5.5） 0.67 10 0.18 4 0.045 （5.5） 0.67 6 0.16 4 0.040 （5.5） 0.67 61.8 0.38 4 0.095 （5.6） — 62.14±0.19 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計原則 6.1.1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模與定模合模時正確定位和導(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。其具體作用有以下幾點： a.定位作用:導(dǎo)向裝置直接保證動、定模合模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同時在模具裝配過程中便于裝配和調(diào)整。 b.導(dǎo)向作用:合模時引導(dǎo)動模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)向力。 c.承載作用:塑料熔體在充模過程中，或由于成型設(shè)備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，因而在成型過程中需要導(dǎo)向裝置能承受一定的單向側(cè)壓力，以保證模具的正常工作，采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y(jié)構(gòu)時，導(dǎo)柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。 d.保持運動平穩(wěn)作用:對于大、中型模具的脫模機(jī)構(gòu)，有保持機(jī)構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。 e.錐面定位機(jī)構(gòu)作用對于薄壁、精密注塑模，大型、深型腔注塑模和生產(chǎn)批量大的注塑模，僅用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是不完善的，還必須在動、定模之間增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)，以滿足精密定位和同軸度的要求。 6.1.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則: 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形； 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度； 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性； 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 6.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合。 6.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺階式導(dǎo)柱。對于大型模具，若導(dǎo)柱承受模板的重量，導(dǎo)柱的直徑可用下式校驗： d=(64WL3/3Eπδ)1/4（6.1） 式中W為一根導(dǎo)柱承受的模板重力（N）； L為模板中心距導(dǎo)柱根部距離（mm）； E為材料彈性模量。 在導(dǎo)柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導(dǎo)柱采用不加油槽的單節(jié)式導(dǎo)柱 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選用直徑為26mm長度為120mm的導(dǎo)柱。其示意圖如圖6.1： 圖6.1導(dǎo)柱 6.2.2導(dǎo)套的設(shè)計 由于導(dǎo)柱已選定，且該模具較小，所以由機(jī)械設(shè)計手冊可查的與之相配的導(dǎo)套為。型導(dǎo)套，其內(nèi)徑為20mm，長度為60mm。其示意圖6.2如下： 圖6.2導(dǎo)套 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 7脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 7.1 基本考慮和要求 對脫模機(jī)構(gòu)的基本要求是； a.運動靈活順暢，無卡剎和過分磨損現(xiàn)象； b. 接觸塑件的配合間隙無溢料現(xiàn)象； c. 具有足夠的強(qiáng)度、剛度，工作穩(wěn)定可靠； d. 對塑件頂推力分布均勻合理，不會引起塑件變形或?qū)⑺芗斄眩? e. 對塑件外觀無明顯損害； f. 有利于將塑件和澆注道凝料帶向動模部分； g. 容易制造和裝配。 7.2 推出機(jī)構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機(jī)構(gòu)，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動模上，選擇推件板頂出形式， 7.3 推件板脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計的特點和基本原則 推件板推出的特點推出力大而均勻，運動平穩(wěn)，且不會再塑件表面留下推出痕跡，它適用于各種薄壁容器、筒形制品以及帶一個過多個孔的塑件。 推件板由模具的推桿推動向前運動，將塑件從型芯上脫下，推件板脫模機(jī)構(gòu)無須另設(shè)復(fù)位桿，合模時推件板被壓回原位，推桿和推板也相應(yīng)復(fù)位。推件板向前平移時需要有可靠的支撐，所以在推件板上設(shè)置四個導(dǎo)向孔與模具四根導(dǎo)柱配合，并在導(dǎo)柱上滑動，在設(shè)計導(dǎo)柱長度時推出距離 推桿的直徑不宜過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能承受一定的推力。一般推桿直徑為2.5～15mm。如示意圖圖7.1所示： 圖7.1頂桿 7.4 頂桿橫截面直徑校核 由于該塑件的底面與推桿完全接觸，所以直徑為d=6mm。以下要對其許用應(yīng)力進(jìn)行校核。 7.4.1脫模力的計算 脫模力Qe=Qc+Qb（7.1） 式中Qc為阻力； Qb為真空吸力，Qb=0.1Ab，Ab為型芯橫截面積； Qb=0.12070=207N; Qc=（7.2） 式中E為拉伸彈性模量，E=1.95GPa=1950MPa； 為塑料的平均成型收縮率，=0.5%； 為泊松比，=0.3； t為制品壁厚，t=2mm； h為脫模方向高度，h=40mm； kf為系數(shù)，kf==0.412； 為脫模斜度，=1°； f為靜摩擦系數(shù)，f=0.45。 所以Qe=Qc+Qb=3673+207=3880N 7.4.2推桿直徑的校核 頂桿的受力狀態(tài)可簡化為“一端固定、一端鉸支”的壓桿穩(wěn)定性力學(xué)模型，由歐拉公式簡化為： d=Φ（L2Q/nE）1/4（7.3） 式中d為頂桿直徑，mm； Φ為安全系數(shù)，范圍在1.4～1.8之間，此處取1.5； L為頂桿長度,L=172 mm； Q為脫模力，N； n為頂桿根數(shù)，n=6； E為頂桿材料的彈性模量（MPa）該材料為1.95×103。 由于d=6 mm，對推桿進(jìn)行強(qiáng)度校核如下： σ=4Q/nπd2≤[σ]（7.4） 式中為頂桿所受的應(yīng)力，MPa； []為頂桿材料的許用應(yīng)力，MPa。 由上式得出=3472.3N/cm3<[]=8500N/cm2，所以推桿滿足強(qiáng)度要求。 8 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 8側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 8.1 基本考慮和要求 8.1.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)具備的基本功能 a. 能夠保證不引起塑料變形的情況下準(zhǔn)確的抽芯和分型； b. 運動靈活、動作可靠，無過分磨損現(xiàn)象； c. 具有必要的強(qiáng)度和剛度； d. 配合間隙和拼縫線不溢料。 e. 要求相結(jié)合，可以保證塑件必要的尺寸精度。 f. 要求相結(jié)合，可以保證模具具有較長的工作壽命。 8.2 抽芯機(jī)構(gòu)的概述 當(dāng)塑件具有與開模方向不同的內(nèi)側(cè)孔、外側(cè)孔或側(cè)凹穴時，除極少情況可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹穴的零件做成可動的機(jī)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后再從型腔中和型芯上脫出塑件。完成側(cè)向活動型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)就叫側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。此類模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側(cè)向分型或抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯分型與塑件的推出同時進(jìn)行。側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)按其動力來源分為手動、機(jī)動、氣動或液壓三類。其中機(jī)動側(cè)向分型抽芯是指開模時，依靠注塑機(jī)的開模動力，通過側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)改變運動方向，將活動零件抽出。機(jī)動抽芯具有操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的優(yōu)點，雖然模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但仍在生產(chǎn)中廣為采用。機(jī)動抽芯按結(jié)構(gòu)形式主要有：斜導(dǎo)柱分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條分型抽芯、彈簧分型抽芯等不同形式。 8.3斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計原則與確定 活動型芯一般比較小，應(yīng)牢固裝在滑塊上，防止在抽芯時松動滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強(qiáng)度和剛度； 滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動等現(xiàn)象； 滑塊限位裝置要可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動； 鎖模塊要能承受注射時的側(cè)向壓力，應(yīng)選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ1應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角θ，一般取θ1-θ>2°～3°，否則斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊運動。 滑塊完成抽芯運動后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于滑塊全長的2/3，否則，滑塊在開始復(fù)位時容易傾斜而損壞模具。 防止滑塊和推出機(jī)構(gòu)復(fù)位時的相互干涉，盡量不使推桿和活動型芯水平投影重合。 滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。 由于該模具比較簡單，抽芯力不大，故采用斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 8.4 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計算 8.4.1抽芯距S 抽芯距指型芯從成型位置抽至不妨礙脫模的位置時，型芯或滑塊在抽芯方向所移動的距離。 由《塑料模具設(shè)計》查的抽芯距的計算公式為： S=（2R-2r）/2+(2～3) (8.1) 式中 R為塑件的大圓盤半徑（mm）； r為塑件軸的外圓半徑（mm）。 所以 S=（2R-2r）/2+(2～3)=（42-38）/2+(2～3)mm=45（mm） 8.4.2斜導(dǎo)柱傾斜角的確定 決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個重要參數(shù)，它不僅決定了抽芯距離和斜導(dǎo)柱的長度，更重要的是它