儀表外殼模具設(shè)計(jì),儀表,外殼,模具設(shè)計(jì) 摘要 通模具按制造的產(chǎn)品分類，可以分為塑料模具（又分為注塑模具、鑄壓模具和吹塑模具）、沖壓模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等。其中，尤以注塑模具和沖壓模具用途廣、技術(shù)成熟、占據(jù)的比重大。過對(duì)電器支架工藝的正確分析，設(shè)計(jì)了一副一模一腔的塑料模具。詳細(xì)的敘述了模具成型零件包括型腔、型芯等設(shè)計(jì)，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算，澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，模架的選擇原則。并利用PRO/E中的Plastic Advisor(塑料顧問)對(duì)設(shè)計(jì)完成的塑料模具進(jìn)行了塑料流動(dòng)分析。 關(guān)鍵詞： 注塑模具；PRO/E；CAD Abstract Die by manufacturing the product category, can be divided into plastic molds (also divided into injection mold, pressure die casting and blow mould), stamping dies, die casting, rubber molds and mold, and other glass. Among them, especially injection molds and stamping die-use, technological maturity, which hold the majority. A set of mould with one module and one cavities had been designed through the correct analysis of the technology of a toy’S top crust in the graduate design．The design and machining technology process of its molding part including the concave moulding plate、the protrude moulding plate、the moveing mould plate、the fix mould plate、the moulding seat，the choice and calculation of technology parameters of the importent part，the design process of extrusion outfit，inject system and other makeup were specified in detail，mode-choice principles .The plastic material flow analysis was also done using Plastic Adivisor of Pro／E . Key words： injeetion mould；Pro／E；CAD 目錄 摘要 1 第一章 緒論 2 1.1 選題的依據(jù)及意義 3 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 3 第二章 儀表外殼工藝性分析 6 2.1 材料性能 6 2.2 成型特性和條件 6 2.3 結(jié)構(gòu)工藝性 7 2.4 零件體積及質(zhì)量估算 7 第三章 設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定 8 3.1 注塑機(jī)的確定 8 3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 3.3 分型面的選擇 12 3.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 3.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 第四章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 4.1 成型零件的設(shè)計(jì) 14 4.2 動(dòng)、定模的工作尺寸計(jì)算 14 4.3側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 19 4.4機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4.5注射模標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計(jì) 26 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32 第一章 緒論 1.1 選題的依據(jù)及意義 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅速發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在玩具產(chǎn)業(yè)中模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種玩具不可缺少的重要工藝裝備。特別是在塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，塑料模具的應(yīng)用及其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設(shè)計(jì)、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。而注塑模具已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段之一，且發(fā)展成為最有前景的模具之一。注射成型是當(dāng)今市場(chǎng)上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作為塑料模的一種，就具有很大的市場(chǎng)需求量。所以我選外殼儀表注塑模具設(shè)計(jì)作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。 本課題應(yīng)用性強(qiáng)，涉及的知識(shí)面與知識(shí)點(diǎn)較多，如注塑成型、模具設(shè)計(jì)、三維造型、運(yùn)動(dòng)仿真以及二維三維軟件的應(yīng)用。 通過本課題的設(shè)計(jì)，將會(huì)在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉（1）塑料件制品涉及及成型工藝的選擇（2）一般塑料件制品成型模具的設(shè)計(jì)能力（3）塑料制品質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力（4）掌握模具設(shè)計(jì)常用的商業(yè)軟件（proe4.0）及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合的能力（5）使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高（6）掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時(shí)提高自己的學(xué)習(xí)、思考、解決問題的能力，因?yàn)樽⑺苣＞邔?duì)我來說是一個(gè)新的領(lǐng)域。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 近年來我國(guó)的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。機(jī)密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進(jìn)展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外用于注塑模具方面的先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾種： （1）熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴出口到澆口的整個(gè)流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機(jī)后一般不需要打開流道取出凝料，再開機(jī)時(shí)只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機(jī)殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機(jī)芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個(gè)典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE） ；（3）溫度控制器；（4）輔助零件。 (2) 氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進(jìn)，推動(dòng)熔體充滿型腔并對(duì)熔體進(jìn)行保壓，當(dāng)氣體的壓力、注射時(shí)間合適的時(shí)候，則塑料會(huì)被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個(gè)中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時(shí)間與充人氣體的時(shí)間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計(jì)，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時(shí)間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個(gè)階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時(shí)間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 （3）共注射成形技術(shù) 它是使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上注射系統(tǒng)的注塑機(jī)，將不同品種或者不同色澤的塑料同時(shí)或者先后注射進(jìn)入同一模具內(nèi)的成形方法。國(guó)內(nèi)使用的多為雙色注塑機(jī)。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時(shí)，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度[1]。 （4） 反應(yīng)注射成形技術(shù) 它是將兩種或者兩種以上既有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)塑料（單體）同時(shí)以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進(jìn)行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為RIM。 在制造方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用上了一個(gè)新臺(tái)階，一些企業(yè)引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成形過程進(jìn)行分析。近年來我國(guó)自主開發(fā)的塑料膜CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等。 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應(yīng)用針對(duì)各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場(chǎng)多樣化和個(gè)性化，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期。這些是未來5～20年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 2.在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 3.推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 4.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 5.提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 6.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 34 第二章 儀表外殼工藝性分析 2.1 材料性能 材料為ABS，外觀為粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明但成型的塑料件有較好的光澤。它無毒無味，易燃燒、無自熄性，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)定性和電氣性能。制品表面光滑美觀，ABS為熱塑性塑料，密度1.08~1.2g/cm3，抗拉強(qiáng)度30～50MPa，抗彎強(qiáng)度41～79MPa，拉伸彈性模量1587～2277MPa，彎曲彈性模量1380～2690MPa，ABS的成型收縮率為0.4％~0.9％。常取0.5％，該材料綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性也較好，并具有良好的耐寒性。是目前產(chǎn)量最大、運(yùn)用最廣泛的一種塑料。 圖2-1為儀表外殼立體圖 2.2 成型特性和條件 1）其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型前必須充分預(yù)熱干燥，其含水量應(yīng)小于0.3%。對(duì)于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應(yīng)該進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。 2）流動(dòng)性中等，溢邊值0.04mm。 3）塑料的加熱溫度對(duì)塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度為250℃）。成型時(shí)宜采用較高的加熱溫度（模溫50~80℃）和較高的注射壓力（柱塞式壓力機(jī)：料溫180~230℃，注射壓力100~140MPa；螺桿式注射機(jī)：溫度160~220℃，注射壓力70~100 MPa。） ABS塑料的成型工藝參數(shù)如下表 ABS塑料的成型工藝參數(shù) 參數(shù) 取值范圍 選取數(shù)值 密度ρ 1.08-1.2g/cm3 1.1g/cm3 收縮率S 0.4%～0.9% 0.5% 溫度/℃ 噴嘴 180-190 180 料筒 210-230 220 模具 50-70 60 壓力MPa 注射 70-100 80 保壓 50-70 60 時(shí)間/S 注射 3-5 3 保壓 20-25 20 冷卻 15-30 25 總計(jì) 38-60 48 表2-1 2.3 結(jié)構(gòu)工藝性 零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚0.8mm，借助Moldflow軟件分析可知注塑成型時(shí)不會(huì)發(fā)生填充不足現(xiàn)象。塑件為殼體類制件,外表面為可見光亮面,上表面有兩個(gè)通孔，側(cè)表面也有兩個(gè)通孔，內(nèi)有凹面和斜面，總體尺寸不大，零件最長(zhǎng)處為55.38mm，最寬處為46.2mm，最薄處為1mm。該制件雖小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還有兩個(gè)側(cè)抽芯，制造精度要求稍高,綜上考慮，采用一模一腔。 2.4 零件體積及質(zhì)量估算 根據(jù)pro/e軟件的相關(guān)功能可計(jì)算出單個(gè)塑件的體積V=7.02cm3 質(zhì)量M=7.72g（ABS的密度取1.1g/cm3）澆注系統(tǒng)的冷凝料體積V=0.35cm3由于是一模一腔則其總體積V總=V塑+V冷=7.02cm3+0.35cm3=7.37cm3 總質(zhì)量M=7.37×1.1g/cm3=8.107g 第三章 設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定 3.1 注塑機(jī)的確定 根據(jù)上面計(jì)算所需塑料的總體積查表可以選擇注射機(jī)的型號(hào)為：XS-ZS-22 注射容量為：20 cm3 注射壓力為：115 Mpa 合模力為：250 KN 最大成型面積為：90 cm2 模具最大厚度為：220 mm 模具最小厚度為：60 mm 最大開（合）模行程：160 mm 動(dòng)定模固定板拉桿尺寸為：250×280 mm 噴嘴的孔直徑為：2mm 噴嘴球半徑為： 12mm 定位圈的直徑為： 75mm 注射機(jī)的參數(shù)校核： 1）、最大注射量的校核 注射機(jī)的額定注射量為20cm3 塑件體積：7.02cm3每次成型一個(gè)塑件 澆道凝料為0.35cm3 實(shí)際注射量＝7.02cm3+0.35cm3=7.37cm3< 20 X 80% =16cm3 2） 、注射壓力的校核 ABS塑料的注射壓力為70～90MPa, 取80MPa; XS-ZS-22注射機(jī)的注射壓力為115MPa 注射機(jī)的注射壓力滿足要求。 3） 、鎖模力的校核 （nA1+A2）p≦Fn n——型腔數(shù)量 A1——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 P——型腔壓力 7.68c㎡×30=230.4KN<250KN 鎖模力滿足要求 4） 、最大注射成型面積的校核 XS-ZS-22注射機(jī)的最大注射成型面積為 90； 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為7.68; 注射時(shí)模具的成型面積＝7.68<90 最大注射成型面積滿足要求。 5) 、開模行程的校核 該模具具有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，應(yīng)考慮其側(cè)向抽芯所需的開模行程，如果Hc≤H1+H2時(shí)，Hc對(duì)開模行程沒有影響，用s≥H1+H2+（5-10）mm。當(dāng)Hc>H1+H2時(shí)，可用Hc代替前述校核公式中的H1+H2進(jìn)行校核。 Hc：為完成側(cè)向抽芯所需的開模行程 H1：推出機(jī)構(gòu)的推出行程 H2：塑件的高度 Hc=32.25mm>H1+H2=18mm+12mm=30mm 則Hc+（5-10）mm=（37.25-42.25）mm+00.07=46.19+00.07mm D3=〈〔1+Sc〕d2－xΔ〉 =<(1+0.005)36.48-0.5x0.26>+00.065mm=36.53+00.065mm 2、型腔深度尺寸按以下公式計(jì)算： Hm1=（H1+H1Sc+XΔ) =(5.85+5.85x0.005+0.5x0.14）+00.035=5.95+00.035mm Hm2=（H2+H2Sc+XΔ) =（2.43+2.43x0.005+0.5x0.12）+00.03mm=2.45+00.03mm （2）1、型芯的尺寸按以下公式計(jì)算 D1=〈〔1+Sc〕d1+xΔ〉 =<(1+0.005)39.56+0.5x0.26>-00.065mm=39.89-00.065mm D2=〈〔1+Sc〕d2+xΔ〉 =<(1+0.005)15.38+0.5x0.20>-00.005mm=15.56-00.005mm 2、型芯高度尺寸計(jì)算公式： =<(1+0.005)12.45+0.5x0.18>-00.045mm=12.60-00.045mm 3、中心距尺寸計(jì)算公式 Cm= =<（1+0.005）16.64>0.2/2mm=16.720.1mm 4.2.4 表面粗糙度的設(shè)計(jì) 塑料制件的表面粗糙度主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。塑料制件的表面粗糙度Ra一般為1.6-0.2um，該產(chǎn)品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需那么高。一般取Ra1.6,在機(jī)床上加工就可以直接投入使用，不需要經(jīng)過其它的特殊加工。考慮模具的修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取大值。而型腔則取大值，型腔的表面粗糙將決定產(chǎn)品的外觀，因此型腔的表面粗糙度則要求較高，一般取Ra0.8～0.4。在本次設(shè)計(jì)中，型腔取Ra0.8。 4.3側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 4.3.1斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 1、 活動(dòng)型芯一般比較小、應(yīng)牢固裝在滑塊上，防止抽芯時(shí)松動(dòng)滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強(qiáng)度與剛度; 2、 滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動(dòng)要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動(dòng)等現(xiàn)象； 3、 滑塊限位裝置要可靠、保證開模后滑塊停止在一定的位置上而不仁義滑動(dòng)； 4、 鎖模塊要能承受注射時(shí)的傾向壓力，應(yīng)選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊與模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ1應(yīng)大于傾斜角α，一般取θ1-α>2-3°，否者斜導(dǎo)柱無法帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)； 5、 滑塊完成抽芯運(yùn)動(dòng)后，仍停留在導(dǎo)滑糟內(nèi)，劉在導(dǎo)滑糟內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊全長(zhǎng)的三分之二，否者，滑塊在開始復(fù)位時(shí)容易傾斜而損壞模具； 6、 防止滑塊和推出機(jī)構(gòu)復(fù)位時(shí)的相互干涉，盡量不使推桿與活動(dòng)型芯水平投影重合； 7、 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)向抽芯，最好采取定向定距拉緊裝置。 4.3.2抽芯機(jī)構(gòu)的確定 由于該模具的抽芯方向與開模方向垂直，抽芯力不大，故采用斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 圖4-1 4.3.3斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計(jì)算 4.3.3.1抽芯距 側(cè)向抽芯距一般比塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大2-3mm，用公式表示為 s=s'+（2-3） s－抽芯距，mm s'－塑件上側(cè)凹、側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度，mm。 s=3.9+(2-3)mm=5.9-6.9mm 4.3.3.2斜導(dǎo)柱直徑的確定 a、 抽拔力 在斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算之前，應(yīng)該對(duì)斜導(dǎo)柱的受力情況進(jìn)行分析，計(jì)算出斜導(dǎo)柱所受的彎曲力F F=Ahq（ucosα-sinα） F－最大脫模力(N); A－活動(dòng)型芯被塑件包緊斷面形狀周長(zhǎng)（mm）； h－成型部分深度（mm）； q－單位面積擠壓力一般取8-12N； u－摩擦系數(shù)0.1~0.2； α－脫模斜度（°） 所以F=Ahq（ucosα-sinα） = 3.14x1.65x3.96x0.1x12N =24.62N 有模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查出斜導(dǎo)柱的直徑為6mm，所以此模具斜導(dǎo)柱直徑選用6mm 4.3.3.3斜導(dǎo)柱傾斜角α的確定 通過受力與理論分析計(jì)算可知，斜導(dǎo)柱的傾斜角α取22°33'比較理想，一般在設(shè)計(jì)時(shí)取α≤25°，最常用的是12°≤α≤22°；在確定斜導(dǎo)柱角時(shí)，通常抽芯距長(zhǎng)時(shí)α可取大些，抽心距短時(shí)，α可適當(dāng)取小些；抽芯力大時(shí)α可取小些，抽芯力小時(shí)α可取大些。對(duì)于該模具，由于抽芯力不大，綜合考慮斜導(dǎo)柱的傾斜角取α=20° 4.3.3.4斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算 在側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開模方向垂直時(shí)，可以推出斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度L與抽芯距s及傾斜角α有關(guān)，即 L=s/sinα=5.97/sin20°=17.46mm 4.3.4滑塊的設(shè)計(jì) 滑塊是斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)中的可動(dòng)零件，滑塊與側(cè)型芯可做整體式的，也可以做成組合式的，由于該塑件的側(cè)孔小，故選擇滑塊與側(cè)型芯組合式的。其結(jié)構(gòu)如 圖4-2 4.3.5導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊是沿著導(dǎo)滑槽移動(dòng)的，故對(duì)導(dǎo)滑槽提出如下要求： a、 滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)； b、 為了不使滑塊在運(yùn)動(dòng)中不產(chǎn)生偏斜，其滑動(dòng)部分要有足夠的長(zhǎng)度，一般為滑塊寬度的一半以上； c、 滑塊在完成抽拔動(dòng)作后，仍留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，其留下部分的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊長(zhǎng)度的三分之二，否則，滑塊在復(fù)位時(shí)容易發(fā)生偏斜，甚至損壞模具； d、 滑塊與導(dǎo)滑槽間應(yīng)上、下與左、右各有一對(duì)平面呈動(dòng)配合，配合精度可選H7/g6或H7/h7，其余各面均應(yīng)留有間隙； e、 導(dǎo)滑槽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度（HRC52~56）。 基于以上要求，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-3 4.3.6滑塊定位裝置和鎖緊元件 鎖緊元件為了防止注射時(shí)運(yùn)動(dòng)元件受到側(cè)向壓力而產(chǎn)生位移所設(shè)置的零件，如下圖楔緊塊。限位元件為了使運(yùn)動(dòng)元件在側(cè)向分型或側(cè)向抽芯結(jié)束后停留在所要求的位置上，以保證合模時(shí)傳動(dòng)元件能順利使其復(fù)位，必須設(shè)置運(yùn)動(dòng)元件在側(cè)向分型或側(cè)向抽芯結(jié)束時(shí)的限位元件，如下圖彈簧拉桿擋塊機(jī)構(gòu)。 圖4-4 4.4機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向等三大元件組成。在注射模設(shè)計(jì)和注射生產(chǎn)中，最簡(jiǎn)單、使用最為廣泛的是推桿、推管和推件板推出機(jī)構(gòu)。在該模具設(shè)計(jì)中使用推桿和推件板聯(lián)合作用將塑件推出，其結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖4-5 圖4-7 推桿采用T8A碳素工具鋼，淬火處理硬度50-55HRC,表面粗糙度Ra0.8。 該設(shè)計(jì)中采用推件板推出機(jī)構(gòu)，推桿端面與推件板接觸，可起到復(fù)位作用，故在推件板推出機(jī)構(gòu)中不必再另行設(shè)置復(fù)位桿。 4.4.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套，主要作用是在動(dòng)模與定模合模時(shí)保證型芯與型腔的精確定位，以便合模后保持模具型腔的正確形狀；合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按順序閉合，防止損壞凹凸、模。導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，與防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具，一般采用2到4根導(dǎo)柱。在該設(shè)計(jì)中采用4根導(dǎo)柱。 加工4個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔時(shí)，應(yīng)將定模板、定模板合在一起，一次性加工出來，以保證孔的同心度，然后再在定模板，動(dòng)模板上加工沉頭孔。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料均選用碳素工具鋼T8經(jīng)淬火處理（硬度為50～55HRC），表面粗糙度Ra為0.8um。如下圖4-8、4-9所示 4.4.3拉料桿的設(shè)計(jì) 拉料桿的作用主要是在開模時(shí)打開分型面。為塑件的頂出作好準(zhǔn)備。本設(shè)計(jì)中，采用z字形拉料桿，工作時(shí)依靠z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套，推出時(shí)，推出機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉料桿將主流道凝料推出模外，推出后由于鉤子的方向性而不能自動(dòng)脫落，需人工取出。拉料桿的直徑選為6mm，長(zhǎng)度由模板的厚度和開模行程的大小決定，選為128mm，拉桿的材料選用碳素工具鋼T8A淬火處理50～55HRC。如下圖所示： 圖4-10 4.5注射模標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計(jì) 4.5.1 模架設(shè)計(jì) 選用標(biāo)準(zhǔn)模架應(yīng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容： 1) 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)； 2) 確定模架的長(zhǎng)度和寬度； 3) 確定模架的厚度，并使之與注射機(jī)要求的最大、最小模具厚度適應(yīng)。 4) 設(shè)計(jì)動(dòng)定模板和座板。 本設(shè)計(jì)中選取標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)為S1520， 其結(jié)構(gòu)示意圖所示： 該模架的的參數(shù)為：150 mm x 200 mm 圖4-11 4.5.2定模座板設(shè)計(jì) 定模座板設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 200mm x 20mm， 材料為45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)圖如 圖4-12 4.5.3動(dòng)模座板設(shè)計(jì) 動(dòng)模座板設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 200mm x 20mm，材料為45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)圖如 圖4-13 4.5.4墊塊設(shè)計(jì) 墊塊設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 28mm x 50mm ， 材料為45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)圖 圖4-14 4.5.5推桿固定板設(shè)計(jì) 推桿固定板的設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 90mm x 13mm ，材料為45鋼，設(shè)計(jì)圖 圖4-15 4.5.6推板的設(shè)計(jì) 推板的設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 900mm x 20mm ，材料為45鋼，設(shè)計(jì)圖如圖 圖4-16 4.5.7動(dòng)模板的設(shè)計(jì) 動(dòng)模板設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 150mm x 45mm 材料為45鋼。如圖 圖4-17 4.5.8定模扳的設(shè)計(jì) 動(dòng)模板設(shè)計(jì)尺寸為：200mm x 150mm x 25mm 材料為45鋼。如圖 圖4-18 4.6模具的整體設(shè)計(jì) 模具的整體設(shè)計(jì)圖如圖4-19所示： 圖4-19 模具由以下部份組成：成型零部件，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，澆注系統(tǒng)，推出機(jī)構(gòu)，加熱和冷卻系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，要保證生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，各組成部份都應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。 為了保證塑件的質(zhì)量與模具的壽命要求，各組成部分應(yīng)滿足以下技術(shù)要求： 成型部位及分型面：型面粗糙度及尺寸形狀，型腔與型空間尺寸，脫模斜度必須達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；分型面光滑平整，棱邊清晰；鑲件組合等符合質(zhì)量要求，固定結(jié)合部分配合嚴(yán)密，不得有間隙；凹凸模組合后應(yīng)保持間隙一致，塑件同一表面由上下模或兩半模成型時(shí)錯(cuò)位應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。 頂出系統(tǒng)：頂出時(shí)動(dòng)作靈活輕松，頂出行程滿足要求，各頂出件無晃動(dòng)，竄動(dòng)；頂出桿等在塑件上殘留的痕跡應(yīng)在塑件要求范圍內(nèi)(一般允許高出型面0.1mm)；復(fù)位可靠正確，復(fù)位桿卅復(fù)位系統(tǒng)裝配正確，一般應(yīng)低于型面0.02～0.05mm。 側(cè)向分型與側(cè)抽機(jī)構(gòu)：抽芯力足夠大，抽芯距足夠長(zhǎng) 導(dǎo)向系統(tǒng)：導(dǎo)柱，導(dǎo)套垂直度為100mm:0.02mm，導(dǎo)套內(nèi)外孔同軸度0.01mm；滑動(dòng)靈活，無松動(dòng)及吸死現(xiàn)象；保證導(dǎo)向部位和各零件相對(duì)位置；導(dǎo)柱，導(dǎo)套軸線對(duì)模板垂直度公差為100mm:0.02mm。 澆注系統(tǒng)：主澆道，分澆道，進(jìn)料口的尺寸、形狀、糙度等均應(yīng)符合要求；流道平直，圓滑連接，無死角，縫隙，坑；澆口套的主流道，加工粗糙度，加工痕跡應(yīng)有利于塑料流動(dòng)及澆注系統(tǒng)脫模；不得有與注射橫噴嘴R吻合的側(cè)坑，進(jìn)料端口孔不得有影響脫模的倒錐。 模具各零部件的加工應(yīng)保證精度要求，導(dǎo)柱、導(dǎo)套應(yīng)保證同軸度要求；加工導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔時(shí)應(yīng)同時(shí)加工，以保證同軸度要求，其它有同軸度要求的孔都采用同時(shí)加工的方法。 模具在裝配時(shí)應(yīng)保證各零件的準(zhǔn)確位置精度，模具上、下平面的平行度誤差不大于0.05mm；相鄰零件或相鄰單元之間的配合與連接均需按裝配工藝確定的裝配基準(zhǔn)進(jìn)行定位與固定，以保證其間的配合精度和位置精度。 參考文獻(xiàn) [1] 盧頌峰. 機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2001 [2] 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [3] 申樹義、高濟(jì). 塑料模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [4] 王樹勛、鄧庾厚. 典型注塑模具結(jié)構(gòu)手冊(cè).北京：中南工業(yè)大學(xué)出版社，2004 [5] 馮炳亮. 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002 [6] 廖念釗. 互換性與技術(shù)測(cè)量.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1994 [7] 唐深玉. 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[21]齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京理工大學(xué)出版社，2008 致謝 在此設(shè)計(jì)過程中，要特別感謝我的導(dǎo)師楊紅飛的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝他的諒解與包容。同時(shí)也感謝蔡老師的細(xì)心指導(dǎo)，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在學(xué)習(xí)中，老師從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)修改都給予了細(xì)致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見和建議，老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這個(gè)設(shè)計(jì)是在老師的精心指導(dǎo)和大力支持下才完成的。 感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識(shí)的沉淀，我沒有這么大的動(dòng)力和信心完成這個(gè)設(shè)計(jì)。感恩之余，誠(chéng)懇地請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)多加批評(píng)指正，使我及時(shí)完善我的設(shè)計(jì)。 本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！