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加熱器外殼注塑模具設(shè)計(jì) 摘 要根據(jù)塑料加熱器外殼的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用 HTF110XB 型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說(shuō)明書(shū)，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：加熱器外殼；一模二腔；側(cè)澆口進(jìn)料；注塑模具IAbstractAccording to the requirements of plastic heater shell, understand the use of plastic parts, analysis of plastic parts of the process, size accuracy and other technical requirements, consider plastic parts size. This mold adopts the first mock exam two cavity, side gate, injection machine adopts HTF110XB model, set up the cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Attach the manual, systematically use the simple text, concise schematic diagram and calculation to analyze the plastic parts, so as to make a reasonable injection mold design.Keywords: heater shell; the first mock exam two cavity; side gate feeding; injection moldII目 錄摘 要 ..............................................................................................................................................IAbstract...........................................................................................................................................II第一章 前言 .....................................................................................................................................11.1 課題背景 ...........................................................................................................................11.2 課題分析 ...........................................................................................................................2第二章 塑件分析 .............................................................................................................................32.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 ...................................................................................................32.2 塑件材料的確定 ...............................................................................................................42.3 塑件材料的性能分析 .......................................................................................................52.3.1 基本特性 ................................................................................................................52.2.1 基本特性 ................................................................................................................52.2.2 成型性能 ................................................................................................................62.2.3 主要用途 ................................................................................................................7第三章 成型布局及注塑機(jī)選擇 .....................................................................................................83.1 進(jìn)膠方式選擇 ...................................................................................................................83.2 型腔的布局及成型尺寸 ...................................................................................................83.3 估算塑件體積質(zhì)量 .........................................................................................................103.4 注塑機(jī)的選擇和校核 .....................................................................................................103.4.1 注射膠量的計(jì)算 ..................................................................................................103.4.2 鎖模力的計(jì)算 ......................................................................................................103.4.3 注塑機(jī)選擇確定 .................................................................................................11表 HTFHTF110XB 注塑機(jī)參數(shù) ..................................................................................12第四章 注塑模具設(shè)計(jì) ...................................................................................................134.1 模架的選用 .....................................................................................................................134.1.1 模架基本類型 ......................................................................................................134.1.2 模架的選擇 ..........................................................................................................133.10 模架選用 ........................................................................................................................133.10.1 確定模具的基本類型 ........................................................................................133.10.2 模架的選擇 ........................................................................................................134.1.3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................154.2 成型澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .....................................................................................................164.2.1 主流道設(shè)計(jì) ..........................................................................................................164.2.2 分流道的設(shè)計(jì) ......................................................................................................174.2.3 澆口的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................174.2.4 冷料穴的設(shè)計(jì) ......................................................................................................184.3 分型面的設(shè)計(jì) .................................................................................................................184.4 成型零部件的設(shè)計(jì) .........................................................................................................194.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu) ..................................................................................................194.4.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 ..............................................................................21III4.4.3 凹模寬度尺寸的計(jì)算 .........................................................................................224.4.4 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算 .........................................................................................224.4.5 凹模高度尺寸的計(jì)算 .........................................................................................224.4.6 凸模寬度尺寸的計(jì)算 .........................................................................................224.4.7 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算 .................................................................................................234.7.8 凸模高度尺寸的計(jì)算 .........................................................................................234.4.9 模具強(qiáng)度與剛度校核 ..........................................................................................234.6 脫模及推出機(jī)構(gòu) .............................................................................................................234.6.1 脫模力 ..................................................................................................................23.4.6.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .......................................................................................................243.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選擇 .................................................................................................243.6.2 頂針推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................................................................253.6.1 脫模力的計(jì)算 .....................................................................................................254.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................................................................................274.7.1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) ..........................................................................................274.7.2 冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置 ......................................................................284.7.3 冷卻水道的計(jì)算 ..................................................................................................294.8 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................................304.9 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 .................................................................30結(jié)語(yǔ) .................................................................................................................................................32致謝 .................................................................................................................................................33附圖(2D/3D)裝配圖 .......................................................................................................................34參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................................350第一章 前言1.1 課題背景模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機(jī)、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來(lái)這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的要求越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。由于模具的使用特點(diǎn)，決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其他行業(yè)。模具設(shè)計(jì)要考慮的要點(diǎn)如下:a．塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn)。b．塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成型時(shí)充模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。對(duì)于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性能等。目前，我國(guó)的模具制造技術(shù)已從過(guò)去只能制造簡(jiǎn)單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具。在塑料模具方面，能設(shè)計(jì)制造汽車保險(xiǎn)杠及1整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)技術(shù)對(duì)塑料注塑過(guò)程進(jìn)行流動(dòng)分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。采用 CAE 技術(shù)，可以完全代替試模,模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。某些國(guó)外電加工機(jī)床具有內(nèi)容豐富、實(shí)用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微細(xì)加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測(cè)和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)、三維掃描測(cè)量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)模具制造能力的提高也起到了很大作用。特別是模具成型零件方面的軟件等，這些技術(shù)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，進(jìn)而將數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計(jì)與制造連成一體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。1.2 課題分析本課題內(nèi)容是對(duì)加熱器外殼進(jìn)行測(cè)繪?；谏a(chǎn)實(shí)踐之上的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機(jī)構(gòu)設(shè)置、注塑機(jī)臺(tái)選擇及注塑工藝分析等。根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，本模具采用一模二腔布局，側(cè)潛入式澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用HTF110XB 型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算分析，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。選擇合理的加工方法。模具方案確定后進(jìn)行工藝分析。根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。2第二章 塑件分析2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。本次設(shè)計(jì)取加熱器上蓋來(lái)做模具設(shè)計(jì)。其零件外形如圖所示。具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。3產(chǎn)品 2D/3D 視圖塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT5 級(jí)精度，未注采用 MT8 級(jí)精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為 Ra 0.02～1.25 之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑m?件的 1/2，即 Ra 0.01～0.63 。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為 Ra0.8 ，內(nèi)部為 Ra1.2m?。m?2.2 塑件材料的確定 塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽纾⒃诔尚凸袒蟊３制浼鹊眯螤疃话l(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能。4此產(chǎn)品壁厚均勻，ABS 性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對(duì)于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。2.3 塑件材料的性能分析2.3.1 基本特性2.2.1 基本特性丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（簡(jiǎn)稱：ABS）是日常生活中最常用的高分子材料之一，丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物抗多種有機(jī)溶劑，抗多種酸堿腐蝕，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性環(huán)境中丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物會(huì)被氧化。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物在薄膜狀態(tài)下可以被認(rèn)為是透明的，但是在塊狀存在的時(shí)候由于其內(nèi)部存在大量的晶體，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的光散射而不透明。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物結(jié)晶的程度受到其枝鏈的個(gè)數(shù)的影響，枝鏈越多，越難以結(jié)晶。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的晶體融化溫度也受到枝鏈個(gè)數(shù)的影響，分布于從 90 攝氏度到 130 攝氏度的范圍，枝鏈越多融化溫度越低。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物單晶通?？梢酝ㄟ^(guò)把高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物在 130 攝氏度以上的環(huán)境中溶于二甲苯中制備。丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物有:高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS, High Density Polyethylene）又稱低壓丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，因?yàn)樵诘蛪合律a(chǎn)，含有較多長(zhǎng)鏈，因此密度高。主要用于制造各種注塑、吹塑和擠出成型制品。中密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MDABS, Medium Density Polyethylene）低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（LDABS, Low Density Polyethylene)用高壓法（147.17—196.2MPa）生產(chǎn)，支鏈較多，強(qiáng)度低，多用來(lái)生產(chǎn)薄膜制5品。線性低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（LLDABS, Linear Low Density Polyethylene）等多種產(chǎn)品。高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物通常使用Ziegler-Natta（齊格勒-納塔催化劑）聚合法制造，其特點(diǎn)是分子鏈上沒(méi)有支鏈，因此分子鏈排布規(guī)整，具有較高的密度。該過(guò)程在管式或釜式低壓反應(yīng)器中以乙烯為原料，用氧或有機(jī)過(guò)氧化物為引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)。高密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物屬環(huán)保材質(zhì)，加熱達(dá)到熔點(diǎn)，即可回收再利用。須知塑膠原料可大分為兩大類：“熱塑性塑膠”（Thermoplastic ）及 “熱固性塑膠”（Thermosetting），“熱固性塑膠” 是加熱到一定溫度后變成固化狀態(tài)，即使繼續(xù)加熱也無(wú)法改變其狀態(tài)，因此，有環(huán)保問(wèn)題的產(chǎn)品是“ 熱固性塑膠 ”的產(chǎn)品（如輪胎），并非是 “熱塑性塑膠”的產(chǎn)品（如：夾板），所以并非所有“塑膠” 皆不環(huán)保。低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物通常使用高溫高壓下的自由基聚合生成，由于在反應(yīng)過(guò)程中的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，在分子鏈上生出許多支鏈。這些支鏈妨礙了分子鏈的整齊排布，因此密度較低。線性低密度丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物是通過(guò)在丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的主鏈上共聚一些具有短支鏈的共聚物生成的。2.2.2 成型性能ABS 易 吸 水 ， 使 成 型 塑 件 表 面 出 現(xiàn) 斑 痕 、 云 紋 等 缺 陷 。 因 此 ， 成 型 加 工 前應(yīng) 進(jìn) 行 干 燥 處 理 ； ABS 在 升 溫 時(shí) 黏 度 增 高 ， 黏 度 對(duì) 剪 切 速 率 的 依 賴 性 很 強(qiáng) ，因 此 模 具 設(shè) 計(jì) 中 大 都 采 用 潛 伏 式 澆 口 形 式 ， 成 型 壓 力 較 高 ， 塑 件 上 的 脫 模 斜度 宜 稍 大 ； 易 產(chǎn) 生 熔 接 痕 ， 模 具 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 該 注 意 盡 量 減 小 澆 注 系 統(tǒng) 對(duì) 料 流 的阻 力 ； 在 正 常 的 成 型 條 件 下 ， 壁 厚 、 熔 料 溫 度 對(duì) 收 縮 率 影 響 及 小 。 要 求 塑 件精 度 高 時(shí) ， 模 具 溫 度 可 控 制 在 50 60℃ ， 要 求 塑 件 光 澤 和 耐 熱 時(shí) ， 模 具 溫 度~應(yīng) 控 制 在 60 80℃ 。 ABS 比 熱 容 低 ， 塑 化 效 率 高 ， 凝 固 也 快 ， 故 成 型 周 期 短 。~62.2.3 主要用途ABS 料在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造高溫電氣制品、風(fēng)筒殼、火牛殼、電工用具、電機(jī)殼、工具箱、奶瓶、冷飲機(jī)殼、照相機(jī)零件、安全帽、齒輪、食品盤子、醫(yī)療器材、導(dǎo)管、發(fā)夾、吹風(fēng)筒、理發(fā)用品、鞋跟、纖維增強(qiáng)后可作結(jié)構(gòu)更強(qiáng)的工程零件、CD 碟。第三章 成型注塑機(jī)的選擇7第三章 成型布局及注塑機(jī)選擇3.1 進(jìn)膠方式選擇注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。常向的澆口形式有直接澆口，側(cè)澆口，點(diǎn)式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。澆口的位置選擇原則：澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1. 熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使1)流程(包括分支流程)為最短；2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端；3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體由于本設(shè)計(jì)中塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口在產(chǎn)品端面處，成形后切除澆口, 零件組裝時(shí)澆口被遮擋起來(lái)。3.2 型腔的布局及成型尺寸因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模二腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。8型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的布局應(yīng)該是每個(gè)產(chǎn)品在成型過(guò)程中的分得所需的壓力形同,以保證熔融狀態(tài)的塑料體能投均勻地、快的、充填每個(gè)型腔室,保證每個(gè)型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量、外觀均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計(jì)算確定，需考量成形封閉結(jié)合面大小，太大造成模具尺寸過(guò)大，成本浪費(fèi)，太小易導(dǎo)致成型時(shí)溢料飛邊，甚至型腔變形。因模具是一模二腔，考量排布可得型腔長(zhǎng)至少為 300mm，寬至少為 170mm。塑件的高度為 30mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加 20-40mm，因此得出成型型腔總體厚度至少需要 110mm，因考慮成本，現(xiàn)采用模架一體式，尺寸為 300X450。型腔布局如圖。第三章 成型注塑機(jī)的選擇9型腔布局3.3 估算塑件體積質(zhì)量本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測(cè)量，在 UG 軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測(cè)得塑件的體積為 32.41 ，ABS 的密度為 1.05 ，3cm3/cmg即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為 34.031g。3.4 注塑機(jī)的選擇和校核3.4.1 注射膠量的計(jì)算模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的 80%以內(nèi)。校核公式為： mn%8021??式中： --型腔數(shù)量--單個(gè)塑件的重量（g）1--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（ g）2本設(shè)計(jì)中：n=2 34.031g =7.5432g ?1m2m≥（2x34.031+7.5432）/0.8 即 m≥94.5065g因而預(yù)選注塑機(jī)額定注塑量最少為 95g 以上3.4.2 鎖模力的計(jì)算選用注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開(kāi)模力，不然模具分型面要分開(kāi)而產(chǎn)生溢料。塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。成型投影面積 =2An??21式中 n --型腔數(shù)目--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積1A10--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2An=2 =5162.42 =356.925 12mA2m本設(shè)計(jì)中 =2x5162.42+356.925=10681.7652n?鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計(jì)算公式確定： 10P??腔鎖式中 —鎖模力，kN；P鎖—型腔壓力，MPa ；腔A —成型投影面積，mm 2；一般的注塑注塑機(jī)在經(jīng)過(guò)模具噴嘴時(shí)候的壓力大概為 60～80MPa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時(shí)型腔壓力通常為 20-40MPa，這里取 30MPa。計(jì)算： ×A/1000=30×10681.765/1000=320.45 kN (取整P腔350kN)得出預(yù)選注塑機(jī)額定注塑壓力為 350 kN 以上。3.4.3 注塑機(jī)選擇確定綜合考慮以上因素，選定注射機(jī)為 HTF110XB。其相關(guān)性能符合成型方案要求，以下相關(guān)參數(shù)：型號(hào)參數(shù) 單位 110×1A 110×1B 110×1C螺桿直徑 mm 34 36 40理論注射容量 cm3 131 147 181注射重量 PS g 119 134 165注射壓力 Mpa 206 183 149注射行程 mm 144螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~215料筒加熱功率 KW 5.7鎖模力 KN 1100拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 400×400第三章 成型注塑機(jī)的選擇11允許最大模具厚度 mm 410允許最小模具厚度 mm 160移模行程 mm 340移模開(kāi)距(最大) mm 750液壓頂出行程 mm 100液壓頂出力 KN 33液壓頂出桿數(shù)量 PC 5油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 13油箱容積 l 210機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高) m 4.7×1.3×1.85機(jī)器重量 t 3.4最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬) mm 280×280表 HTFHTF110XB 注塑機(jī)參數(shù)12第四章 注塑模具設(shè)計(jì)4.1 模架的選用4.1.1 模架基本類型注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動(dòng)成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動(dòng)卸螺紋的注射模、熱流道注射模。4.1.2 模架的選擇3.10 模架選用3.10.1 確定模具的基本類型注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動(dòng)成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動(dòng)卸螺紋的注射模、熱流道注射模。3.10.2 模架的選擇根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由 GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇 CI 型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：13CI 型模架圖CI 型模具定模采用頂板和定模板，動(dòng)模采用動(dòng)模板、上下頂針板、模腳、底板，又叫兩板模，大水口模架，適合潛伏式澆口，側(cè)入式澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過(guò)考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。把型腔排列成一模二腔可得長(zhǎng)為 300mm，寬為 170mm，模架的長(zhǎng) L=300+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚 450mm?模架的寬 W=170+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚 300mm根據(jù)制品的尺寸，在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后，還需要考慮其它螺絲導(dǎo)柱等零件對(duì)模架尺寸的影響，在設(shè)計(jì)中避免干涉。在設(shè)計(jì)中，如果有斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，還需要考慮側(cè)抽芯對(duì)模具設(shè)計(jì)中模架外形尺寸的影響。綜合考慮本設(shè)計(jì)選用 W L=300x450 的模架。塑件的高度為 30mm，塑件的?大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加 20-1440mm。綜合考慮強(qiáng)度要求，定模板厚度取 100mm, 動(dòng)模板的厚度取 100mm。考慮推桿的頂出行程要求，支撐板取 100mm 以滿足頂出要求。綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為：CI-3045-A100-B100-C100。4.1.3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開(kāi)合模時(shí)，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)（1） 導(dǎo)向零件（主要是導(dǎo)柱和導(dǎo)套）應(yīng)該盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)模架已設(shè)計(jì)好的尺寸，這樣有利于保證質(zhì)量和減少設(shè)計(jì)周期，導(dǎo)柱、導(dǎo)套到模具側(cè)壁必須要有足夠的距離，必須滿足模具的強(qiáng)度要求，防止因模板變形而引起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)失效。（2） 現(xiàn)在根據(jù)模具的型號(hào)，一套模具正常需要二到四根導(dǎo)柱。由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。（3） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在分型面處應(yīng)有承屑槽（4） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行（5） 合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進(jìn)入模腔，損壞成型零件。2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)（1） 有單節(jié)與臺(tái)階式之分15導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面 6…8mm（2） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有倒圓角處理（3） 固定方式凸臺(tái)形式固定在模板上（4） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套需要熱處理來(lái)增加硬度、剛度、耐磨性。3. 導(dǎo)套和導(dǎo)套孔（1） 無(wú)導(dǎo)套的導(dǎo)套孔，直接開(kāi)在模板上?，F(xiàn)在常規(guī)設(shè)計(jì)師導(dǎo)套孔直接開(kāi)在定模板上、然后在鑲嵌一個(gè)有托導(dǎo)套上去。（2） 導(dǎo)套有有托式、臺(tái)階式、凸臺(tái)式（3） 在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角 r。一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動(dòng)模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對(duì)合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用.4.2 成型澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)按照澆口形式可以分為大水口澆注系統(tǒng)和細(xì)水口澆注系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。澆注系統(tǒng)組成：普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道5－澆口 6－型腔 7－冷料穴4.2.1 主流道設(shè)計(jì)所選用 HTF110XB 型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下：噴嘴前段孔徑 d0=3mm噴嘴圓弧半徑 R0=10mm為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小段直徑 d 應(yīng)稍大于噴嘴直徑。d=d0+（0.5~1）=3.5mm16主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角@通常為 2~4°，主流道角度過(guò)大時(shí)，容易卷入空氣而產(chǎn)品氣泡，主流道角度過(guò)小時(shí)，會(huì)使充填過(guò)程的壓力損耗率增大，所以本次設(shè)計(jì)的主流道傾斜角度為 1°，主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。這里取主流道球面半徑 R11mm，經(jīng)測(cè)量主流道長(zhǎng)度 L 取 139.5mm。4.2.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能短，折彎少，盡量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量損失與壓力損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取 Ra 為 1.6 m，本設(shè)計(jì)選擇矩形截面的分流道，d=5mm，采用流道布局如圖所示：流道布局4.2.3 澆口的設(shè)計(jì)側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般開(kāi)設(shè)在產(chǎn)品側(cè)面上，一般塑料熔體從外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形。側(cè)澆口的大小為 4x1.174.2.4 冷料穴的設(shè)計(jì)主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問(wèn)題必須在沒(méi)塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來(lái)。冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為 5mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的倒扣形式有多種，這里采用 Z 倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開(kāi)模時(shí)倒錐形的冷料穴通過(guò)內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。如圖：拉料針4.3 分型面的設(shè)計(jì)將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；182）使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上；3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；6）使塑件易于脫模。綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，如圖所示。分型面的選擇4.4 成型零部件的設(shè)計(jì)模具閉合時(shí)用來(lái)填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過(guò)程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的沖擊和摩擦作用，長(zhǎng)期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。4.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。型腔是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、19使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔及型芯，如圖所示。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來(lái)的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過(guò)模具加工起來(lái)比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。針對(duì)型芯和型腔的工藝分析如下：形同點(diǎn)：型芯和型腔均需要加工成型區(qū)域，流道，澆口為位置，冷卻水路，固定用的螺絲孔。不同點(diǎn)：型芯需要加工頂針孔，勾料針孔，型腔則需要加工澆口襯套孔型腔 3D 圖20型芯 3D 圖4.4.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算成型零部件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，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開(kāi)零部件的工作尺寸。塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定 ABS 材料的平均收縮率為 0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：A=B+0.005B21式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸4.4.3 凹模寬度尺寸的計(jì)算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：L S1=80±0.05=80.52-0.70MM,相應(yīng)的塑件制造公差，LM1=[(1хS CP) +LS1+ X1ХP 1]00.22=[(1Х0.005) +80+ 0.6Х0.7] 00.21z?2z 1z?2z2=80.5200.22mm式中， 是塑件的平均收縮率，ABS 的收縮率為 1%~2%,所以平均收縮率cpS； 、 是系數(shù)， 一般在 0.5~0.8 之間，此05.264.???cp 1x2x處取 ； 分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）； 是.01x21?、 21、 z?塑件上相應(yīng)尺寸制造公差對(duì)于中小型零件取 （下同）。??61z?4.4.4 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：L S1=100±0.05=100.551.20MM，相應(yīng)的塑件制造公差Δ 3=1.2MMLM1=[(1+SCP) +LS1+ X3ХP 1]00.2=[(1+0.005) +100+ 0.5х1.2] 00.2=1z?2z 1z?2z100.5500.2MM式中， 是系數(shù)，一般在 0.5~0.8 之間，此處取 。21x、 6.,5.021?x4.4.5 凹模高度尺寸的計(jì)算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：H S1=30±0.05=20.1-0.040MM，相應(yīng)的塑件制造公差 0.1mmHM1=[(1+SCP) +HS1+ X1ХP 1]=[(1+0.005) +30+ 0.7х0.4] 00.067=30.100.067MM1z?2z 1z?2z式中， 是系數(shù)，一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x、 5.,7.21?x4.4.6 凸模寬度尺寸的計(jì)算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換：L S=74±0.05=74.2300.7MM，相應(yīng)的塑件制造公差 0.7mm22LM=[(1+SCP) +LS+ XХP]= [(1+0.005) +74+ 0.6х0.7] 0.1170 1z?2z 1z?2z=74.23.1170 MM式中， 是系數(shù)，一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 6.0?x4.4.7 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 LS=104±0.05=406.5301.02MM：，相應(yīng)的塑件制造公差1.02mmLM=[(1+SCP) +LS+ XХP]= [(1+0.005) +104+ 0.65х1.02] -0.170 1z?2z 1z?2z=104.53-0.170 MM式中， 是系數(shù)，知一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 65.0?x4.7.8 凸模高度尺寸的計(jì)算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 HS=27±0.02=18.090O.4MM，相應(yīng)的塑件制造公差 o.4mmHM=[(1+SCP) +H S+ XХP]= [(1+0.005) +27+ 0.6х0.4] -0.170 1z?2z 1z?2z=27.09.0670 MM式中， 是系數(shù)，可知一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 6.0?x4.4.9 模具強(qiáng)度與剛度校核普通意義上的模具強(qiáng)度包括模具的強(qiáng)度、