塑料儀表盒面板注塑模設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

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1、 目錄 前言 1 1.塑件成型工藝性分析 2 1.1 塑料材料 2 1.1.1 材質(zhì) 2 1.1.2 工藝參數(shù) 2 1.1.3 成型性能 2 1.1.4 制件要求 2 2塑件成型方案及模具設(shè)計 4 2.1分型面的選擇 4 2.1.1 主分型面的選擇 4 2.1.2 側(cè)分型面的選擇 5 2.2 型腔數(shù)的確定 5 2.3注射機及模架的選用 6 2.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 6 2.4.1 澆注系統(tǒng)類型和位置的選擇 6 2.4.2 主流道的設(shè)計 8 2.4.3 分流道的設(shè)計 9 2.4.4 冷料井的設(shè)計 9 2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 2.5.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計 10 2.5.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 2.5.3 型腔及型芯材質(zhì)的選擇 11 2.5.4 重要成型零件的工作尺寸計算 11 2.5.5 模具型腔的側(cè)壁和底板厚度計算 13 2.6 排氣方式 16 2.7側(cè)向分型與抽心機構(gòu)的設(shè)計 17 2.7.1抽芯距的確定 17 2.7.2 抽芯力的計算 17 2.7.3 斜導(dǎo)柱設(shè)計 18 2.7.4 滑塊的設(shè)計 21 2.8 脫模機構(gòu)的選擇 23 2.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 25 3 注射機參數(shù)的校核 28 3.1 注射量的校核 28 3.2鎖模力校核 28 3.3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 29 3.4 開模行程和塑

3、件推出距離的校核 29 結(jié)語 30 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 附錄 34 II 前言 目前，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。 近年來，中國塑料工業(yè)年均增長速度達(dá)到10%以上，塑料制品年產(chǎn)量位居世界第二。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴大，

4、如：家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個設(shè)計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬件。工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。 30 1.塑件成型工藝性分析 1.1 塑料材料 1.1.1 材質(zhì) ABS阻燃材料（以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物ABS為基體樹脂，通過添加高效阻燃材料的復(fù)合體系，黑色）。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 1.1.2 工藝參數(shù) ①.成型收縮

5、率：0.4％－0.8％，該制件取收縮率為0.6％; ②.干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件為80~90C下最少干燥2小時； ③.成型溫度：前段180-200℃ ，中段165-180℃ ，后段150-170℃ ，噴嘴170-180℃ ； ④.模具溫度：40~90℃ ； ⑤.注射壓力：60~100MPa； ⑥.注射速度：中高速度。 1.1.3 成型性能 該材料具有保持ABS樹脂的韌性，并具有優(yōu)良的綜合性能。如良好的沖擊性，尺寸穩(wěn)定性好、流動性高、成型加工性好、加工性良好的電絕緣性能和耐環(huán)境應(yīng)力開裂，同時具有耐滲出、耐熱性高等特點。 1.1.

6、4 制件要求 ①.面板表面粗糙度不得大于Ra0.8； ②.工件壁厚20.1mm,未標(biāo)注的圓角R0.5； ③.精度要求:與配件相配合部分的尺寸精度要求較高，裝配后無松動，相配件外輪廓形狀應(yīng)吻合，過渡平順。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第158頁表8.5-59 由塑件材料ABS的未注公差尺寸得，塑件精度取MT5。 ④拔模斜度：拔模斜度是為了便于脫模，防止塑件表面在脫模是劃傷，擦毛，在設(shè)計塑件表面沿脫模方向應(yīng)具有合理的脫模斜度。塑件的脫模斜度大小跟塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件的壁厚和幾何形狀有關(guān)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第42頁表3-5得塑件材料ABS的型腔脫模斜度40’～1020’、型芯脫模斜度35’

7、 ～1。。本設(shè)計中選擇脫模斜度為1。 ⑤.結(jié)構(gòu)特點：產(chǎn)品外型尺寸為15780.631（單位毫米）； 體積v=3.0459529e+04立方毫米； 密度ρ=1.05克/立方毫米； 質(zhì)量m=31.9825克； 總結(jié)：產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)多、形狀較復(fù)雜。 產(chǎn)品三維圖如圖1.1所示： 圖1-1 產(chǎn)品三維圖 2塑件成型方案及模具設(shè)計 2.1分型面的選擇 定模和動模相接觸的面稱為分型面，分型面的形狀有平面、斜面、階梯面和曲面等。結(jié)合分析塑件的形狀，可知分型面為曲面，而為了有利于脫模，設(shè)置分型面時應(yīng)使塑件留在動模的一側(cè)。模具

8、設(shè)計中,分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。 為保證制件能順利地從型腔中脫出且便于模具加工，應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。，一般應(yīng)考慮以下幾種因素： ①.分型面必須開設(shè)在制件斷面輪廓最大的地方。 ②.分型面處不可避免地會在塑件上留下溢料痕跡，故分型面最好不要選擇在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。 ③從制件的推出裝置考慮，分型時要盡可能地使制件留在動模。 ④為保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好把要求同心的部分放在分型面的同一側(cè)。 ⑤有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動側(cè)向分型抽芯時，一般將抽芯或分型距離較長的一邊放在動定模開模的方

9、向上。 ⑥為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直且易于加工的分型面，且分型面的位置要有利于制品排氣、脫模。 2.1.1 主分型面的選擇 A-A分型面和B-B分型面如圖3.1所示： 圖2-1 分型面圖 ①.選在塑件最大輪廓面上——可選A-A或B-B； ②.便于充模排氣——可選A-A或B-B； ③.便于脫?！蛇xA-A； 綜合考慮：選A-A為主分型面。 2.1.2 側(cè)分型面的選擇 產(chǎn)品兩側(cè)的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示： 圖2-2 制件兩側(cè) 制件兩側(cè)的圓孔和倒扣通過滑塊的形式來抽取，在兩側(cè)建立次分型面。分型面如圖2.3所示： 圖2-3 側(cè)分型面 2.2 型腔數(shù)

10、的確定 本課題來自企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)課題，采用一模一腔注塑成型。 企業(yè)考慮的因素： ①.與之相配的儀表盒尺寸較大，采用的是一模一腔的結(jié)構(gòu)； ②.制件的生產(chǎn)批量不大。 2.3注射機及模架的選用 根據(jù)制件的質(zhì)量和注射機的理論注射量，初選注塑機型號為SZ-100/630。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]第7頁表2-1得注塑機的參數(shù)如下： 注塑機最大注塑量：75㎝2 鎖模力：630KN 注射速率：80g/s 塑化能力：11.8 g/s 注塑壓力：164.5Mpa 最小模厚：150mm 最大模厚：300mm 移模行程：27

11、0mm 噴嘴球半徑：15mm 噴嘴前端孔徑：3mm 注塑機定位孔直徑： Φ125mm 注塑機拉桿的間距：370320(mmmm) 選擇龍記標(biāo)準(zhǔn)模架2330，A板為35㎜，B板為50㎜。 2.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響， 故設(shè)計時要使型腔布置和澆口開始部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀 2.4.

12、1 澆注系統(tǒng)類型和位置的選擇 （一）.澆注系統(tǒng)類型的選擇 ①.由于選擇A-A分型面，根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點來考慮潛伏式澆口不可行； ②.若點澆口，為脫出流到凝料，模具需多開一次模，即采用三板式結(jié)構(gòu)，增加模具的復(fù)雜程度。同時考慮制件的結(jié)構(gòu)特點，點澆口不可行； ③.直澆口的優(yōu)點：壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型比較容易，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便；缺點：去除澆口困難，澆口痕跡明顯。應(yīng)此直澆口特別合適于大型、厚壁塑件和熔體粘度特別高的塑料品種的成型。由于制件為小制件，壁厚為2mm，且制件要求具備一定的美觀性，澆口痕跡不能太明顯。故不采用直澆口的形式。 ④.邊緣澆口（又名標(biāo)準(zhǔn)澆口、側(cè)澆口）的優(yōu)點是

13、便于機械加工，易保證加工精度，而且試模時澆口的尺寸容易修整，適于各種塑料品種，其最大的特點是可以分別調(diào)整充模的剪切速率和澆口封閉時間。同時澆口所產(chǎn)生的熔接痕不影響制件的美觀。 綜合考慮：采用側(cè)澆口的形式。 側(cè)澆口尺寸的設(shè)計： 圖2-4 側(cè)澆口 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]第62頁得： 澆口深度H經(jīng)驗計算公式如下： H=Kδ=0.62=1.2㎜ （2-1） 式中 δ——塑件厚度，㎜； K——材料系數(shù)，ABS為0.6。 澆口寬度經(jīng)驗公式： W=

14、 ㎜ （2-2） 式中 A——凹模邊型腔表面積，㎜2； K——材料系數(shù)，ABS為0.6。 （二）澆口位置的設(shè)計 ①.便于充模、排氣——頂部進(jìn)料； ②.由于ABS的流動性好，且制件的體積不大，可以考慮用兩個澆口同時進(jìn)料； 綜合考慮：采用頂部進(jìn)料的形式。 2.4.2 主流道的設(shè)計 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道。通常和注射機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模板上，而是將它單獨設(shè)計成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。 圖2-5

15、主流道設(shè)計 ①.為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè)計成圓錐形，錐角取4。，內(nèi)壁粗糙度Ra0.63。 ②.主流道大端呈圓角，其半徑取2㎜，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。 ③.為了使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道，應(yīng)使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，根據(jù)注射機噴嘴的尺寸可確定：凹坑半徑R=16㎜，小端直徑D=3.5㎜，凹坑深度取3㎜。 ④.由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分設(shè)計成可卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理。選用的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖2-6 澆口套 2.4.3

16、 分流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。 分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e與體積之比值稱為比表面積），塑料的溫度下降小，阻力亦小，流道的效率最高，缺點是需要同時在動模和頂模上切削加工，且要相互吻合，加工較困難。梯形斷面和U形斷面的分流道只切削加工在一個模板上，節(jié)省機械加工費用，且熱量損失和阻力損失僅大于圓形截面的分流道，故為長用形式。 由于本設(shè)計澆道只要在定模上切削加工，避開了圓形斷面分流道的缺點。從經(jīng)濟性和工廠的實際生產(chǎn)中考慮，本設(shè)計中選用的是圓形斷面分流道。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]

17、第59頁表3-3-1得： 根據(jù)表中的推薦直徑，選分流道的直徑為6㎜。 根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點及ABS材料的流動性較好的特點，綜合考慮，設(shè)計中采用兩個側(cè)澆口同時進(jìn)料的形式。結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 圖2-7 分流道 2.4.4 冷料井的設(shè)計 冷料井一般位于主流道對面的動模板上，其作用就是存放料流前端的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫，同時開模時又可將主流道中的凝料拉出。 本設(shè)計中采用冷料井底部帶推料桿的形式：由冷料穴和頂桿組成，在冷料穴的底部設(shè)有一頂桿，頂桿固定在固定板上，與頂出系統(tǒng)聯(lián)動，選直徑6㎜的拉料桿。這是在實際生產(chǎn)中最為常用的形式。結(jié)構(gòu)圖如下所示。

18、 圖2-8 拉料桿 2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.5.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是成型塑件外表面的部件。 整體式凹模的特點是牢固、不易變形。對于形狀簡單、容易制造、或形狀雖然比較復(fù)雜，但可以采用中心加工、數(shù)控機床、仿形機床或電加工等特殊方法加工的場合比較適宜。 整體嵌入式凹模：為了便于加工，保證型腔沿主分型面分開的兩半在合模時的對中性，常將小型型腔對應(yīng)的兩半做成整體嵌入式，兩嵌塊的外輪廓斷面尺寸相同，分別嵌入相互對應(yīng)的動定模模板的通孔內(nèi)為保證兩通孔的對中性良好，可將動定模配合后一道加工，當(dāng)機床精度高時也可分別加工。 結(jié)合制件的特點、分型面的位置及考慮到型腔

19、的材料與模架的材料不同的特點，經(jīng)比較選用整體嵌入式凹模。凹模與相對應(yīng)的動定模模板采用過渡配合的形式，外加四個螺釘鎖緊。 2.5.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯是用來成型內(nèi)表面的零件，有整體式和組合式之分。 由于本設(shè)計中的型芯形狀不復(fù)雜，且從節(jié)省貴重金屬的角度出發(fā)，選用組合式的型芯。 型芯的固定方式采用軸肩和固定板連接。對于圓形型芯，軸肩為圓臺；對于非圓形型芯，為了制造方便，則在型芯的一面做出個方形的軸肩結(jié)構(gòu)圖如下所示。 圖2-9 型芯 2.5.3 型腔及型芯材質(zhì)的選擇 塑料模成型零件是在溫度周期變化的狀態(tài)中工作，注射是模溫高達(dá)200℃以上，脫模時溫度

20、較底。成型時承受較高的壓力，合模時分型面反復(fù)碰撞，脫模時塑件與工作表面反復(fù)摩擦，同時成型是塑料中分解出Hcl、HF等氣體腐蝕模具表面。選擇合適的模具鋼在模具設(shè)計中是個重要的內(nèi)容。 從三個方面來考慮： （一）工作條件要求：材料應(yīng)具有良好的耐磨性、高溫性能和耐蝕性。制件的材料為阻燃ABS，形狀較簡單，且尺寸不大，精度也不高，可采用40Cr、55鋼、40CrMnMo、P20等。 （二）工藝性能要求：材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向?？蛇x用40Cr、T8A、P20等。 （三）經(jīng)濟性要求：在滿足使用性能的前提下，盡可能地

21、降低制造成本。 綜合考慮：P20鋼的純度高，具有良好的切削加工性能、焊接性，潔凈度高，具有良好的鏡面精加工性能，綜合性能好，且價格適中。所以選用P20材料。 2.5.4 重要成型零件的工作尺寸計算 由制件的收縮特性值6‰可得制件選用的一般精度的公差等級MT5，與之對應(yīng)的模具制造公差等級為IT11。由于在繪制裝配圖前，考慮到制件的收縮特性，已經(jīng)將制件按1.006倍進(jìn)行放大，所以在這里不須對每個尺寸進(jìn)行計算。在這里只對面板與儀表盒配合及重要的尺寸進(jìn)行計算。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]第118、119頁中的公式3-32、3-33、3-34、3-35、3-36得: （一）①凹模的工作尺寸計算：

22、 （2-3） 式中 ——塑料外形公稱尺寸； K——塑料的平均收縮率； Δ——塑件的尺寸公差； δz——模具的制造公差； L——凹模徑向的工作尺寸。 表2-1 凹模的工作尺寸計算 塑料外形公稱尺寸 凹模徑向的工作尺寸L L1=110.4 L2=

23、147.2 L3=150.3 L4=70.8 L5=73.8 L6=3.25 L8=24.85 L9=4.85 L10=85 L11=139.2 ②凹模的深度尺寸計算公式： （2-4） 式中 H塑——塑件高度方向的公稱尺寸； K——塑料的平均收縮率； Δ——塑件的尺寸公差； δz——模具的制造公差； H——凹模深度的工

24、作尺寸。 尺寸L7=8..8即高度方向公稱尺寸H7=8.8 則對應(yīng)凹模深度的工作尺寸H= = 尺寸L11=6.5即高度方向公稱尺寸H11=6.5 則對應(yīng)凹模深度的工作尺寸H=

25、 = （二）①凸模的工作尺寸計算 （2-5） 式中 l塑——塑件內(nèi)形徑向方向的公稱尺寸； K——塑料的平均收縮率； Δ——塑件的尺寸公差； δz——模具的制造公差； l——凸模徑向的工作尺寸。 尺寸L13=26.2即塑件內(nèi)形徑向方向公稱尺寸l=26.2 則對應(yīng)凸模徑向的工作尺寸l=

26、 = 尺寸L12=13.8即塑件內(nèi)形徑向方向公稱尺寸l=13.8 則對應(yīng)凸模徑向的工作尺寸l= = 2.5.5 模具型腔的側(cè)壁和底板厚度計算 塑料模型腔在成型過程中承受熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強度和剛度。如果凹模和底版厚度過小，強度和剛度不足，會產(chǎn)生過大的變形，形成飛邊，降低塑件精度并影響正常脫模，甚至?xí)l(fā)生塑性變形和破壞。 以下是通過強度和剛度的計算來確定凹模壁厚和底板厚度的計算。由于模具零件形狀教復(fù)雜，在計算中將其簡化為整體式的矩形凹模，括號

27、內(nèi)的尺寸為實際設(shè)計中的尺寸。 注射模型腔內(nèi)壁所受到的單位平均壓力根據(jù)塑件材料或塑件形狀不同而不同。一般來說，只有注射機及機筒壓力的25％～50％。 p=(25％～50％) =(25％～50％)164.5=41.25～82.25MPa。 （2-6） （一）側(cè)壁厚度計算 ①側(cè)壁厚度按剛度計算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第385頁公式9.4－36得： （2-7） 式中 S——凹模壁厚(mm

28、)； p——模腔壓力(MPa),一般為30～50 MPa，根據(jù)上面的計算所得，這里取p=50 MPa； E——模具材料的彈性模量（MPa），在一般工作溫度下，P20為預(yù)硬化塑料模具鋼，取； δ——成型零件的許用變形量(mm), 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]第124頁表3-37得，ABS材料的對應(yīng)的許用變形量δ=0.04～0.05mm,這里取0.05㎜； h——凹模型腔深度尺寸(mm)，h=16.1mm； c——由h/l而定的系數(shù)，根據(jù)h/l=0.1查參考文獻(xiàn)[3] 第124頁表3-38得c=0.93； ②側(cè)壁厚度按強度計算 根據(jù)參

29、考文獻(xiàn)[1]第385頁公式9.4－45b得： （2-8） 式中 S——凹模壁厚(mm)； p——模腔壓力(MPa),一般為30～50 MPa，根據(jù)上面的計算所得，這里取p=50 MPa； a——由l/h而定的系數(shù)，查表3-40參考文獻(xiàn)[2]； σ——模具材料的許用應(yīng)力（MPa），P20為預(yù)硬化塑料模具鋼，取

30、； 綜合考慮：S≥9.54㎜符合要求。經(jīng)比較，在設(shè)計過程中所設(shè)計的尺寸均符合要求。 （二）底板厚度計算 ①底板厚度按剛度計算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第385頁公式9.4－38得 （2-9） 式中 H——型腔底板厚度(mm)； ——由l/b而定的系數(shù)，根據(jù)l/b=151.1/74.24=2.04查參考文獻(xiàn)[3] 第124頁表3-39得=0.0277； p——模腔壓力(M

31、Pa),一般為30～50 MPa，根據(jù)上面的計算所得，這里取p=50 MPa； E——模具材料的彈性模量（MPa），在一般工作溫度下，P20為預(yù)硬化塑料模具鋼，?。? δ——成型零件的許用變形量(mm), 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]第124頁表3-37得，ABS材料的對應(yīng)的許用變形量δ=0.04～0.05mm,這里取0.05㎜； h——凹模型腔深度尺寸(mm)，h=16.1mm； ②底板厚度按強度計算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第385頁公式9.4－49得：

32、 （2-10） 式中 H——型腔底板厚度(mm)； ——由l/h而定的系數(shù)； b——矩形凹模型腔短邊長度（mm）。 p——模腔壓力(MPa),一般為30～50 MPa，根據(jù)上面的計算所得，這里取p=50 MPa； σ——模具材料的許用應(yīng)力（MPa），P20為預(yù)硬化塑料模具鋼，取； 綜合考慮：底板厚度H≥21.43符合要求。經(jīng)比較，在設(shè)計過程中所設(shè)計的尺寸均符合要求。 2.6 排氣方式 當(dāng)塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽等不能順利地推出，將在制品上形成氣孔、接縫、型腔不能完全充滿等弊病，同時還會因氣體壓縮

33、而產(chǎn)生高溫，引起流動前沿物料溫度過高，粘度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕。在設(shè)計型腔時必須充分地考慮排氣問題。 由于塑件為一般的小型塑件，且注射壓力為普通注射壓力，所以在這里是利用分型面或配合間隙排氣。主要是分型面排氣、推桿與推桿孔的配合間隙、型芯與型芯孔的配合間隙及滑塊的配合間隙等。 2.7側(cè)向分型與抽心機構(gòu)的設(shè)計 選用機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。機動式側(cè)向分型與分型與，抽芯機構(gòu)利用注射機的開模運動，并對其方向進(jìn)行變換后，可將模具制向分型或把側(cè)型芯從制品中抽出。本設(shè)計選用運用最廣泛的斜導(dǎo)柱式抽芯機構(gòu)。 2.7.1抽芯距的確定 抽芯距是指側(cè)型芯從成型位置抽到

34、不妨礙制品取出位置時，側(cè)型芯在抽拔方向所移動的距離。抽芯距通常比側(cè)孔或側(cè)凹的深度大2~3mm。 圖2-10 抽芯距 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第158頁得： S抽=S+2~3 （2-11） 式中 S抽——最小抽芯距，單位mm； S ——側(cè)凹的深度，單位mm。 由于S=8mm，所以取S抽=10mm 2.7.2 抽芯力的計算 將側(cè)型芯從制品中抽出所需的力叫抽芯力。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第129頁公式3－47得： F=PA(fcosΦ+sinΦ) （2-12

35、） 式中 p——塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，一般取8~12MPa,在這里取10 MPa； A——塑料制品包緊型芯的側(cè)面積，單位mm2； f ——摩擦系數(shù)，f=0.1~0.2，這里取0.18； F——抽芯力，單位N； Φ——脫模斜度，Φ=2。 圖2-11 收縮面積 由proe軟件計算得：A1=22.807 mm2； A2=25.7871 mm2； A3=84.283mm2； A4=342 mm2； A5=224.17 mm2； F=PA總(fcosΦ+sinΦ

36、) = P[2（A1 +A2）+ A3+ A4 +A5] (fcosΦ+sinΦ) =10747.65（0.18cos2。+sin2。） =1605.88N 2.7.3 斜導(dǎo)柱設(shè)計 常用的斜導(dǎo)柱截面有圓形和矩形。圓形截面加工方便，裝配容易，應(yīng)用較廣。其頭部可做成球形或錐臺形。矩形截面在相同截面積的條件下，具有較大的截面系數(shù)，能承受較大的彎矩，但是加工困難，裝配不便！ 由于本設(shè)計中彎矩不大，圓形截面的斜導(dǎo)柱已經(jīng)可以滿足要求，故選用圓形斜導(dǎo)柱，頭部采用錐臺形的形式。 在這里斜導(dǎo)柱的材料選用T8。由于經(jīng)常與滑塊摩擦，應(yīng)進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)55HRC。斜導(dǎo)柱與固定板之間用過渡配合H7/m

37、6。由于斜導(dǎo)柱在工作中主要起驅(qū)動滑塊作往復(fù)運動的作用，滑塊運動的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊間的配合精度保證，合模時滑塊的最終準(zhǔn)確位置由壓緊塊決定，因此，為了運動靈活，滑塊與斜導(dǎo)柱采用較松的間隙配合，在這里取單邊間隙為0.5㎜。 （一）斜導(dǎo)柱傾角α的確定 斜導(dǎo)柱傾角α是斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的一個主要參數(shù)，其大小與開模所需的力、抽芯力及開模行程有關(guān)，如下圖所示： 圖2-12 斜導(dǎo)柱 由于導(dǎo)柱與導(dǎo)滑孔間的摩擦力與導(dǎo)滑槽間的摩擦力相對抽芯力較小，在這里的計算中不考慮。 F，W=FW=F/cosɑ （2-13） Fk= F，W sinɑ=

38、Ftgɑ （2-14） 式中 F，W——斜導(dǎo)柱作用于滑塊的正壓力，單位N； F——抽芯力，單位N； Fk——抽出側(cè)型芯所需的開模力； ɑ——斜導(dǎo)柱傾角（。）。 可以看出，若α增大是要獲得相同的抽芯力F，則斜導(dǎo)柱所受的彎曲力FW增大，開模力Fk也增大，應(yīng)此希望ɑ值小，但是若抽芯力s一定時，ɑ值減小，將導(dǎo)致斜導(dǎo)柱工作部分長度L增大。 L=s/ sinɑ （2-15） H=scotɑ

39、 （2-16） 式中 L——斜導(dǎo)柱工作長度，單位mm; H——與抽芯距s對應(yīng)的開模行程，單位mm。 可以得到ɑ增大，H、L減小，有利于減小模具尺寸。 綜合考慮：取ɑ=15。。 可以得到：F，W = FW =F/cosɑ=1605.88/cos15。=1662.53N （二）斜導(dǎo)柱直徑的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第162頁公式3－5得： M= FWLW， （2-17） 式中 FW——斜導(dǎo)柱承受的最大彎曲力，單位N； LW，——斜導(dǎo)柱的彎曲力臂，單位m; M——斜導(dǎo)柱所承受的彎矩。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第

40、129頁得： LW，=(H/2+Z/ sinɑ)/ cosɑ （2-18） =（37.32/2+0.5/sin15。）/cos15。 =21.32mm 式中 Z——斜導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔的單邊間隙 M= FWLW， （2-19） =1662.5321.3210-3 =35.45Pa 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第162頁公式3－54得：

41、 d= ㎜ （2-20） 在本設(shè)計中取d=14 mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第162頁得： 斜導(dǎo)柱為圓形截面是的斷面系數(shù)為： W=πd3/32=0.1 d3 （2-21） =0.1（1410-3）3 =2.74410-7mm 3 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]第162頁公式3－53得： δW=M

42、/W （2-22） =35.45/2.74410-7 =129.19 Mpa＜[δ]=137.2 Mpa 式中 [δ]——斜導(dǎo)柱材料的許用彎曲應(yīng)力，斜導(dǎo)柱的材料選用的是碳鋼，[δ] =137.2 Mpa； δW——斜導(dǎo)柱受到彎曲所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，單位Mpa; d——斜導(dǎo)柱的直徑，單位㎜; 所以當(dāng)d=14 mm時，可以完成抽芯工作。 （三）斜導(dǎo)柱長度的確定 L=L1+L2+L3+L4

43、 （2-23） =Dtgɑ/2+δ/cosɑ+s/sinɑ+5~10（取8） =19tg15。/2+35/ cos15。+10/ sin15。+8 =85.94㎜（取86㎜） 圖2-13斜導(dǎo)柱長度 2.7.4 滑塊的設(shè)計 （一）側(cè)型芯與滑塊的聯(lián)接形式 圖2-14 抽芯位置 滑塊分整體式和組合式兩種。于A1與A2部分的成型，采用的是組合式滑塊。，型芯穿過滑塊，通過緊定螺釘將型芯和滑塊固定在一起。這樣可以節(jié)省鋼材，且加

44、工方便。結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖2-15 側(cè)型芯的固定形式 對于A3部分的成型，采用的是整體式滑塊。 （二）滑槽的設(shè)計 對導(dǎo)滑槽與滑塊的配合要求是運動平穩(wěn)，不宜過分松動，也不宜過緊。燕尾槽精度較高，但制造比較困難，在這里不采用。本設(shè)計中采用的是T型導(dǎo)滑槽，由于本制件精度要求不高，且制件為小制件，所以選用整體式的結(jié)構(gòu)。 圖2-16整體式結(jié)構(gòu) 滑槽對滑塊的導(dǎo)滑部位采用間隙配合，配合特性采用H8/g7，其它各處均留有間隙。在這里取滑塊的滑動部分和滑槽導(dǎo)滑面的表面粗糙度Ra為Ra1.6。 （三）楔緊塊的設(shè)計 在制品注射成型過程中，滑塊在抽芯方

45、向受到塑料較大的推力作用，這個里通過滑塊傳遞給導(dǎo)柱，而斜導(dǎo)柱為細(xì)長桿，受力后容易變形，因此必須設(shè)置楔緊塊使滑塊不致產(chǎn)生位移，從而保證制品的精度和斜導(dǎo)柱。 由于楔緊塊的位置定模板的邊緣，為了減小應(yīng)力集中，所以將楔緊塊的邊緣做成圓角的形式。為了避免擦傷和變形，楔緊塊應(yīng)有足夠的表面硬度，將楔緊塊熱處理HRC53。 圖2-17 楔緊塊 （四）滑塊定位裝置 滑塊定位裝置用于保證開模后滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置上，是合模時斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地進(jìn)入滑塊上的斜導(dǎo)孔內(nèi)，不致?lián)p壞模具。 彈簧止動銷和彈簧鋼球定位在中小型模具中廣泛應(yīng)用。但是鋼球代替止動銷，不但結(jié)構(gòu)簡單，且將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，壽命

46、較長。設(shè)計中選用的是彈簧鋼球定位裝置，到位后鋼球落入凹槽內(nèi)，起到止動的效果。如下圖所示： 圖2-18 滑塊定位 2.8 脫模機構(gòu)的選擇 在注射成型的每一個循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出。脫出塑件的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。 對脫模機構(gòu)的要求： ①.結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運行可靠。 ②.不影響塑件外觀，不造成塑件變形破壞。 ③.讓塑件留在動模：根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點及分型面的位置，不需經(jīng)過計算，可以判斷制件在開模過程中始終留在動模上。 根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點及經(jīng)濟性，選用應(yīng)用最廣泛、最簡單的推桿脫模機構(gòu)。其所具有的優(yōu)點：推桿加工簡單、安裝方便、維修容易、使用壽命長、脫模效果好等特點

47、。但是，它與塑件接觸面積一般比較小，設(shè)計不當(dāng)易引起應(yīng)力集中 因 而頂穿塑件或使塑件變形。應(yīng)此，合理的布置頂桿的位置是設(shè)計中的難點。 （一）推桿數(shù)量及位置的確定 ①.推桿的推出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方，側(cè)壁是阻力較大的地方。 ②.推桿不宜在塑件最薄處，以免塑件變形或損壞。 ③.推桿端面應(yīng)和型腔在同一平面上，或比型腔的平面高出0.05～0.1㎜，否則會影響制件的外觀和使用。 ④.考慮到制件為面板式，且制件的形狀較復(fù)雜，設(shè)計中采用了兩種不同的圓形推桿和一種扁推桿。 在制件四個邊角的位置（A1、A2、A3、A4），由于空間太小，同時又考慮到在推出過程中處于危險的位置，所以在四個角

48、的位置加設(shè)四根直徑為3㎜的圓形推桿。在A5、A6處由于該部制件的深度比較深，在推出過程中可能造成制件的損壞，為了保證順利的推出，分別在這兩個位置加設(shè)扁推桿。 圖2-19 危險面 推桿數(shù)量和位置分布如下圖所示： 圖2-20 定桿布置 （二）推桿復(fù)位裝置 選用最常見的復(fù)位桿來完成復(fù)位動作。為了使推出制件過程中更加平穩(wěn)，在這里選用四根復(fù)位桿，與復(fù)位桿頭部接觸的頂模板應(yīng)淬火。為了避免復(fù)位過程中，復(fù)位桿和頂模板的過度接觸或碰撞，則采用彈簧復(fù)位的方法。在推桿固定板與動模板之間加設(shè)矩形彈簧，起到先復(fù)位的作

49、用。如左圖所示。 圖2-21 矩形彈簧 2.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射成型中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。熱塑性塑料在注射成型過程中，根據(jù)其品種不同，對模溫的要求也有所不同。對于要求模溫較底的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS等，由于模具不斷地被注入的熔融塑料加熱，模具溫度升高，靠模具自身的散熱不能使模具保持較低的溫度，必須加設(shè)冷卻裝置。對于要求模具溫度較高的塑料，如聚甲醛、聚砜、聚苯

50、醚等，成型的塑料容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和表面缺陷，故宜采用較高的模溫。因此必須設(shè)置加熱裝置。 由于本產(chǎn)品的材料為阻燃ABS，所要求的模具溫度50～80℃，模具溫度較低，所以不必另外設(shè)置加熱裝置，但是必須加設(shè)冷卻裝置。 （一）冷卻裝置的形式大體上可以分為三類： ①溝道式冷卻 直接在模具或模板上鉆孔或銑槽，通入冷水冷卻，這種冷卻方式用得多。 ②管道式冷卻 模具或模板上鉆孔或銑槽，在孔或槽內(nèi)嵌入銅管。 ③導(dǎo)熱桿式冷卻 在型芯內(nèi)插入金屬桿導(dǎo)熱，一般適用細(xì)長型芯的冷卻。 設(shè)計中選用較為常用的溝道式冷卻，以鉆孔的形式加工冷卻水道?？紤]到冷卻效果，同時為了便于加工，水道的

51、直徑取8㎜。 （二）冷卻水道的布置 ①在允許的條件下，冷卻水道距型腔壁不宜太遠(yuǎn)或太近，以免影響冷卻效果和模具強度，其距離一般為冷卻孔直徑的1～2倍。由于選用水道的直徑為8㎜，所以距離為15㎜。 ②冷卻水管的數(shù)量愈多，對塑件的冷卻也就愈均勻。結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，產(chǎn)品為面板式結(jié)構(gòu)，則需對面板上下面進(jìn)行冷卻。由于模具型腔結(jié)構(gòu)為整體嵌入式，則可分別在動定模鑲塊上各開設(shè)兩個冷卻水道。如下圖所示。 圖2-22 水道布置1 ③由于模具需連續(xù)性工作，熔融塑料的不斷加入，澆口套及附近的工件所受的溫度一直都很高，為了提高模具的壽命急更好的的工作， 則在澆口套附近開設(shè)兩個水道。

52、如下圖所示。 圖2-23 水道布置2 ④.由于模具型腔選用的是整體式嵌入，要防止冷卻水道的冷卻水的外泄，則選用水嘴的螺紋部分應(yīng)足夠長，可直接與嵌入的動定模鑲塊連接，水嘴與水管連接必須密封。如下圖所示。 圖2-24 水道連接3 3 注射機參數(shù)的校核 3.1 注射量的校核 注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量的80%。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第39頁公式3-2-2得： M,=0.85Mso

53、 （3-1） 式中 M,——實際注射量，單位g; Mso——最大注射量，單位g. 由于阻燃ABS的密度與聚苯乙烯的密度較接近，所以可直接通過體積的比較來校核。 通過PROE軟件計算可得： V澆道=2.14㎝3 V產(chǎn)品=30.46㎝3 V總= V澆道+ V產(chǎn)品=30.46+2.14=32.60㎝3 注射機的最大注射量V=75㎝3 則實際注射機的最大注射量V實際=V0.85=750.85=63.75㎝3 經(jīng)比較可得： V實際＞V總 所以在注射量要求上，注

54、射機符合要求。 3.2鎖模力校核 鎖模力是注射機鎖模裝置施加于模具的最大夾緊力。鎖模力的作用在于平衡和克服模腔壓力產(chǎn)生的使模具沿分型面張開的力，保持模具緊密鎖和，防止溢料。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第41頁公式3-2-9得： p=kp. （3-2） 式中 p——模具型腔及流道內(nèi)塑料熔體平均壓力，單位Mpa; p.——注塑機料筒內(nèi)螺桿或柱塞施于塑料熔體的壓力，單位Mpa; K——損壞系數(shù)。 取p=

55、50Mpa。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第41頁公式3-2-10得： F=0.1 pA=0.15077.98=289.90KN （3-3） 式中 F——注塑機的額定鎖模力，單位KN； A——產(chǎn)品家上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，單位cm2， 由軟件PROE計算得面積為77.98 cm2. 經(jīng)比較得：F＜F注射機=630KN 所以在鎖模力要求方面，注射機符合要求。 3.3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 ①模具閉和高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合。 即模具長寬＜拉桿面積。 模具長寬為300280

56、(mmmm)＜注塑機拉桿間距370320(mmmm)， 故滿足要求 ②模具閉和厚度校核 模具閉和厚度H模=260mm 注塑機：最大模具厚度H大=300mm 最小模具厚度H小=150mm 可以得出H?。糎模＜H大 所以模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸要求方面，注射機也符合要求。 3.4 開模行程和塑件推出距離的校核 注射機的開模行程是有限制的，取出產(chǎn)品所需要的開模距離必須小于注射機的最大開模距離。 由于選用的注射機是肘桿式鎖模機構(gòu)。所以選用的是注射機最大開模行程與模厚無關(guān)的校核。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]第42頁公式3-2-12得： S≥H1+H2+5～10

57、 （3-4） ≥28+84.26+10 ≥122.26㎜ 式中 H1——塑件脫模距離，單位㎜， 這里取H1=28㎜； H2——塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，單位㎜， 這里H2=84.26㎜； S——注射機最大開模行程，單位㎜， 注射機的移模行程為270㎜。 所以在開模行程和塑件推出距離的要求方面，注射機也符合要求。 結(jié)語 通過對塑料儀表盒面板成型模具的設(shè)計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特

58、點及設(shè)計計算方法，對獨立設(shè)計模具具有了一次較深入的鍛煉。 在設(shè)計的整個過程中，主要用到了AUTOCAD及PROE軟件。在這過程中，熟悉了PROE軟件創(chuàng)建分型面及抽取體積塊等模具設(shè)計部分，通過繪制完整的模具裝配圖及成型零件圖，進(jìn)一部熟悉了AUTOCAD的基本操作，同時對PCCAD及燕秀工具箱的使用有了初步的認(rèn)識。在寫論文中主要是運用Word軟件及幻燈片的制作，在這過程中自學(xué)了兩個軟件的基本操作。 在整個設(shè)計過程中，指導(dǎo)老師許艷華，給了我許多新的獨到的觀點，給了我很大的啟發(fā)。尤其根據(jù)模具加工的便捷性，來進(jìn)行設(shè)計，同時又滿足要求，這樣更符合實際生產(chǎn)。 閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 致謝 經(jīng)過半

59、年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師許艷華。在畢業(yè)設(shè)計中給我的各個方面的細(xì)心指導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計后期的工作中，工作量加大，許老師不僅要審核我的圖紙，還要修改論文中不足的地方。再次向許老師致以衷心的感謝和崇高的敬意! 其次要感謝同是許艷華老師指導(dǎo)下的五位同組的同學(xué)和宿舍的同學(xué)，在設(shè)計過程中，我們都將自己的難點拿出來共同探討，不僅很好的將問題解決，增加了自己的專業(yè)知識 ，而且互相都受到了鼓舞，更好的完成任務(wù)。 最后感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；感謝閩南理工學(xué)院四年來對我的大力栽培；感謝父母對我二十多年來辛勤的養(yǎng)育！

60、 參考文獻(xiàn) [1] 中國機械工程學(xué)會 中國模具設(shè)計大典編委會.《中國模具設(shè)計大典 第2卷 輕工模具設(shè)計》.江西科學(xué)技術(shù)出版社.2002. [2] 王孝培.《塑料成型工藝及模具設(shè)計簡明手冊》.機械工業(yè)出版社.2006. [3] 程志遠(yuǎn)主編.《實用塑料模具技術(shù)手冊》. 中國輕工業(yè)出版社.2000. [4] 申開智.《塑料成型模具》（第二版）.中國輕工業(yè)出版社.2002. [5] 唐志玉.《塑料模具設(shè)計師指南》.國防工業(yè)出版社.1999. [6] 鄒紀(jì)強.《塑料模具典型結(jié)構(gòu)圖冊》.模具制造雜志社編輯出版 [7] 蔣繼宏 王效岳.《注

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