迷你小鬧鐘電池蓋-美的遙控器電池盒后蓋注塑模具設計-抽芯塑料注射模1模4腔含12張CAD圖及三維,迷你,鬧鐘,電池,遙控器,盒后蓋,注塑,模具設計,塑料,注射,12,十二,cad,三維 I摘要通過電池盒蓋設計，了解注塑模具架構的過程和原理，根據電池盒蓋的結構對制件進行了工藝分析，提出合理的注射成型條件和成型工藝；對塑件的表面精度和表面質量進行了討論；通過對電池盒蓋的設計，對模架進行了確定，并設計了導向和定位機構；闡述模具澆注系統(tǒng)和脫模機構的設計方法；詳細介紹了凹、凸模，型腔、型芯的結構設計；同時也對排氣設計進行了討論，并且對溫度調節(jié)系統(tǒng)進行了檢驗和計算，還介紹了模具的功能結構等等；所設計的模具結構使制件可以可靠穩(wěn)定的頂出，降低模具的復雜程度和制造成本。關鍵詞：注塑模，頂出機構，結構設計，溫度調節(jié)，脫模機構IIAbstractThrough the design of the battery cover, the process and principle of the injection mould structure are understood. According to the structure of the battery cover, the process analysis of the parts is carried out, and the reasonable injection molding conditions and process are put forward. The surface accuracy and quality of the plastic parts are discussed. Through the design of the battery cover, the mould frame is determined, and the guiding and positioning mechanism is designed. The design methods of pouring system and demoulding mechanism are introduced in detail; the structural design of concave, punch, cavity and core are introduced in detail; the exhaust design is also discussed, and the temperature regulating system is checked and calculated, and the functional structure of the die is also introduced; the designed die structure enables the parts to eject reliably and steadily, and reduces the complexity of the die and the manufacturing process. Ben.Key words: injection mould, ejection mechanism, structural design, temperature regulation, demoulding mechanismIII目錄摘要 .IAbstractII第 1 章 緒論 11.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 .11.1.1 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 11.1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21.2 世界五大塑料生產國的產能狀況 .2第 2 章 注塑件的設計 32.1 功能設計 .32.2 材料選擇 .32.3 結構設計 .42.3.1 對塑件的修改說明 52.3.2 壁厚 52.3.3 脫模斜度 62.3.4 加強肋 62.3.5 圓角 62.4 塑件的尺寸精度及表面質量 .72.4.1 尺寸精度 72.4.2 塑件的表面質量 7第 3 章 注塑成型的準備 83.1 注塑成型工藝簡介 .83.2 注塑成型工藝條件 .8第 4 章 模具設計 104.1 塑料配方說明 .104.2 分型面的確定 .104.3 型腔數目的確定 .104.4 澆口確定 .114.5 模具材料的選擇 .114.5.1 成型零件材料選用 114.5.2 注射模用鋼種 12IV4.6 澆注系統(tǒng)設計 .124.6.1 主流道 124.6.2 分流道 124.6.3 冷料穴 134.6.4 澆口 134.6.5 剪切速率的校核 144.7 模架的確定 .144.7.1 型腔壁厚和底版厚度計算 144.7.2 模架的選用 164.8 導向與定位機構 .174.9 頂出系統(tǒng)設計 .184.9.1 推桿脫模機構 184.9.2 推板厚度的計算 194.10 成型零件工作尺寸的計算 .204.11 排氣設計 .224.12 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 .234.12.1 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 234.12.2 冷卻系統(tǒng)設計： 23參考文獻 32致謝 34附錄 351第 1 章 緒論1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.1.1 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀自 20 世紀 80 年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。目前，我國 17000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占 50℅（中國臺灣：40℅），塑料模具約占 33℅（中國臺灣：48℅），壓鑄模具約占 6℅（中國臺灣：5℅），其他各類模具約占 11（中國臺灣：7℅）。21.1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。但是與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具，提高對成型零件的大型化和精密化要求，使模具日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用。（3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術，實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期。1.2 世界五大塑料生產國的產能狀況美國塑料(原料)的產量多年來一直雄居各國之首。德國是世界最大的塑料(原料)生產國之一，中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，日本在很長的時期內都是僅次于美國的世界第 2 大塑料生產國。韓國塑料產量增長十分迅速。塑料產量位居世界前 10 名的國家和地區(qū)還有法國 660 萬噸、比利時 600 萬噸、中國臺灣 598 萬噸、加拿大 432 萬噸和意大利 385 萬噸(均為 2001 年產量)。3第 2 章 注塑件的設計2.1 功能設計功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標。該塑件承受外力的幾率不大；塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫度的要求降低；塑件是大批大量生產，這樣，就必須考慮生產成本和模具壽命；此外，塑料都會老化，還要考慮到材料的光氧化等問題。2.2 材料選擇通常,選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數據。對于本設計結構件來說，要考慮的主要是材料的力學性能，該塑件對材料的要求首先必須是透光性好，其次才是成型難易和經濟性問題，以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表 2.1 所示：表 2.1 材料的特性塑料名稱 聚苯乙烯 聚碳酸酯 有機玻璃拉伸強度/MPa 51.9 66~72 ——彎曲強度/MPa 110 95~113 ——斷裂伸長率/% 2 80~100 ——落球沖擊強度 J/m 16 422 ——洛氏硬度（M） 115 82 101氧指數（OI ） 18.1 24.9 17.3熱變形溫度/℃ 85 134 100維卡軟化點/℃ 105 153 120馬丁耐熱溫度/℃ —— 112 ——體積電阻率/ ·cm?10 ~1017192.1×10 1610 ~10145吸水率% 0.05 0.13 1.19透光度/% 88~92 93 93霧度% 3 0.9 0.9折射率 1.592 1.586 1.4924價格（元/噸） 1150~1230 33000~41000 19500~20700模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的特性比較，如表 2.2 所示。表 2.2 材料的性能和成型特性比較塑料品種 性 能 特 點 成 型 特 點模具設計注意事項 使用溫度 主要用途聚苯乙烯透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產生內應力，易開裂因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件—30℃~80℃裝飾制品，容器，泡沫塑料，日用品等有機玻璃透光率最好，質輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質脆易開裂，化學穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑流動性差，易產生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，以防分解收縮率取0.35℅〈80℃透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，電池盒蓋等聚碳酸酯透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產生殘余應力，甚至裂紋，質硬，易損模具，使用性能好盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉2?〈130℃脆化溫度為—100℃在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產品零件，光學零件等通過以上的對比，再考慮到經濟型，最終選定聚苯乙烯為塑件材料. 2.3 結構設計塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性.在塑料生產過程中,一5方面成型會對塑件的結構,形狀,尺寸精度等諸方面提出要求；另一方面,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產的難點,為模具設計和制造提供依據.2.3.1 對塑件的修改說明在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。電池盒蓋如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構中等復雜程度，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。圖（1）3D 視圖2.3.2 壁厚各種塑件,根據使用要求具有一定的厚度,以保證其力學強度。在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚,不僅可以節(jié)約原材料,而且使塑件在模具內冷卻或固化時間縮短,提高生產率;其次可避免因過厚產生的質量上的缺陷.以下是 ABS 的壁厚推薦值:表 2.3 ABS 的壁厚推薦值最小壁厚 mm 小型件壁厚 mm 中型件壁厚 mm 大型件壁厚 mm60.75 1.25 1.6 3.2~5.4該塑件屬于中小型件，從圖上看,塑件邊緣的壁很厚，殼體取中型件壁厚 1.5,這樣使得整個塑件的壁厚是均勻的，但若減小邊緣壁厚，則對塑件的推出不利,而且有可能使電池不能安裝。邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。2.3.3 脫模斜度由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內,外表面都應具有合理的斜度.以下是 ABS 的脫模斜度推薦值:表 2.4 ABS 的脫模斜度推薦值制件外表面 制件內表面35′~1.35° 30′~1°塑件內表面在造型時就有弧度,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處,這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。2.3.4 加強肋塑件上適當設置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高融體流動性。在該塑件中的加強肋起到引導物料流動的作用同時又對電池進行定位，高度比分型面低 1mm，脫模斜度取 2 度，頂部倒圓角，低部倒角 R，寬度取 0.5T。通常加強肋的設計原則為高度低，寬度小，而數量多為好。2.3.5 圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應力集中的關系遵循 R/T 函數關系，當 R/T=0.6 以后應力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取 R1，較大值取到 R3。加強肋的圓角半徑值關系如表 2.5 所示。表 2.5 肋的圓角半徑值關系表7肋的高度/mm 6.5 6.5~13 13~19 ＞19圓角半徑 /mm 0.8~1.5 1.5~3.0 2.5~5.0 3~6.5塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉及，所以就不一一介紹。2.4 塑件的尺寸精度及表面質量2.4.1 尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應選擇高精度。根據精度等級選用表，ABS 的高精度為 2 級，一般精度為 3 級。根據塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在 100~120 范圍內，取 MT2B 級的公差數值為 0.52 mm，MT3B 級的公差數值為 0.78 mm。2.4.2 塑件的表面質量塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得 ABS 拋光后順紋路方向的表面粗糙度為 0.02μm，垂直紋路方向的表面粗糙度為 0.26μm。8第 3 章 注塑成型的準備3.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。物料準備、注塑過程、制件后處理3.2 注塑成型工藝條件（1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。ABS 料與溫度的經驗數據如表 3.1 所示。表 3.1 溫度的經驗數據料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃模具溫/℃ 熱變形溫度 /℃后段 中段 前段 1.82MPA 0.45MPA150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 ——（2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像 ABS 流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。根據生產經驗，背壓的使用范圍約為 3.4~27.5MPa。（3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，確定成型周期的經驗數值如表 3-2 所示。表 3.2 成型周期與壁厚關系9制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經過上面的經驗數據和推薦值，可以初步確定成型工藝參數，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數如表 3.3 所示。表 3.3 制品成型工藝參數初步確定特性 內容 特性 內容注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（r/min） 48噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度(℃) 150~210中段溫度(℃) 170~230 前段溫度(℃) 190~250注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80注射時間 s 1.5 保壓時間 s 5冷卻時間 s 20 其他時間 s 3成型周期 s 30 成型收縮(%) 0.6 干燥溫度(℃) 60~80 干燥時間(℃) 1~3最后，確定的后處理溫度為 70℃，保溫時間 2 小時。10第 4 章 模具設計4.1 塑料配方說明塑料配方設計是塑料制品成型加工中在加工設備和工藝參數確定之后所必須進行的重要環(huán)節(jié),設計水平的高低直接關系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣, 根據 ABS 的特性及使用性能要求,配方中應含有以下添加劑。填充劑、增韌劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑、著色劑、抗菌劑。4.2 分型面的確定根據分型面的選擇原則：（1）便于塑件脫模；（2）在開模時盡量使塑件留在動模；（3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。結合該產品的結構,分型面確定在塑件的最大投影面積上.如圖 4.1 所示。圖 4.1 分型面的位置4.3 型腔數目的確定注塑模的型腔數目,在型腔數目的確定時主要考慮以下幾個有關因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產效益；11（4）模具制造難度?？紤]到該塑件是一般日用品,查手冊得塑件的經濟精度推薦 4 級,這個產品是兩個殼件的組合,所以初定為一模四腔最合理.排列形式如圖 4.2 所示。圖 4.2 型腔的排布形式4.4 澆口確定ABS 料的流動性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡化模局結構,確定使用側澆口。4.5 模具材料的選擇正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質量。選擇模具材料時，需要根據模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。4.5.1 成型零件材料選用12成型零件材料選用的要求如下：（1） 、機械加工性能良好（2） 、拋光性能良好注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面， ，要求鋼材硬度mRa?05.?35～40HRC 為宜，過硬表面會使拋光困難。（3） 、耐磨性和抗疲勞性能好（4） 、具有耐腐蝕性能4.5.2 注射模用鋼種熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設計中，采用718H 的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對 718H 鋼材進行分析。型芯和型腔由于采用了該預硬型塑料模具鋼，且電池盒蓋為廉價大量產品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇 718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬硬度達到 48-52HRC4.6 澆注系統(tǒng)設計4.6.1 主流道主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關： 主要參數： 錐角 α=2°；內表面粗糙度 Ra=0.63μm；小端直徑 D=d+(0.5~1)mm；半徑 R2=R1+(1~2)mm；材料 T8A；由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。4.6.2 分流道分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為 5mm。134.6.3 冷料穴冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，冷料穴的尺寸宜稍大于或等于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑，這里取 5MM 冷料穴的尺寸如圖 4.3 所示：圖 4.3 冷料穴的尺寸4.6.4 澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大。本模采用側澆口，并且應該形狀簡單，便于加工，而且尺寸精度容易保證；試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改；能相對獨立地控制填充速度及封閉時間；對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。(1) 側澆口深度尺寸 H 的確定H=nt =0.6×1.5=0.9mm n 塑料系數 ABS 料取 0.6；t 塑件在澆口位置處的壁厚 t=1.5 mm。(2) 側澆口寬度尺寸 W 的確定W= （4-1 ）30AnA 型腔一側的表面積: A=V/t ；V 澆注體積 ：V=53.9×10 mm ； t 取平均壁厚 =3.3mm 取 2mm。 3 256.1?澆口尺寸如圖 4-3 所示。寬為 2，深為 0.5。144.6.5 剪切速率的校核生產實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5×10 ~5×10 S 、澆口231?的剪切速率 R=10 ~10 S 時，所成型的塑件質量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推451?薦的剪切速率值作為計算依據，可用以下經驗公式表示：R= （4-2）3.nvRq?式中：q ——體積流量（ CM /S）；vR ——澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（CM）。3n（1）主流道剪切速率校核：R 主 = =2.63×10 S3.nvq?31?（2）分流道剪切速率的校核R 分 1= =1.05×10 S3.nvq?31?因為當量半徑和第一級，相同所以，R = R /2 5×10 S2分 1分 ?21?（3）澆口剪切速率的校核R 澆 = =1.42×10 S3.nvq?41?從以上的計算結果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。4.7 模架的確定4.7.1 型腔壁厚和底版厚度計算根據大型模具按剛度條件設計，按強度校核；小型模具按強度條件設計，按剛度校核原則：模具結構形式如圖 4.4 所示：15圖 4.4 模具結構形式側壁厚度計算公式：S≧( ) （4-3 ）][4?Ecph31=65 mm式中：C—與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比 h/L 有關的系數，查表 C=1； —1 p—型腔壓力， 取 30MP ；pa——型腔深度， =40；hhE——模具材料的彈性模量（MP ），E 取 2.1×10 ；a5[ ]——剛度條件，即允許變形量(mm)，取[ ]=0.04。? ?底板厚度計算公式：hs≧（ ） （4-4 ）][421?EpLc31=25 mm16式中： ——由底板短邊與長邊邊長之比 L1/L2決定的系數，查表 =0.026；1c 1c——型腔壓力， 取 30MP ；ppa——底版短邊長度 (mm)， =300；2L2E——模具材料的彈性模量（MP ），E 取 2.1×10 ；5[ ]——剛度條件，即允許變形量(mm)，取[ ]=0.04。? ?4.7.2 模架的選用該設計采用龍記標準模架。（1）模仁尺寸的確定考慮冷卻因素，因為經過模仁的冷卻系統(tǒng)比經過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，該設計取模仁的大小為 170x190mm。（2）凸、凹模尺寸的確定考慮到導柱和導套、螺釘、冷卻水孔等對模架強度、剛度的削弱作用，在本設計中，在長度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為 55 mm，在寬度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為 65 mm，所以凸、凹模尺寸為 300X300 mm。（3）模具高度尺寸的確定各塊板的厚度已經標準化，所需要的只是選擇，厚度的選擇需要滿足關系：H－h(huán)1－h(huán)2－h(huán)3－h(huán)＞0式中：H——C 板高度；h1——擋銷高度；h2——推板厚度；h3 推桿固定板厚度；h——推出距離；如圖 4.5 所示：17圖 4.5 模架圖最終，確定模具尺寸為 300X300 mm，A 板厚度 70 mm，B 板厚度 80 mm，C 板厚度100.4.8 導向與定位機構設計導柱和導套需要注意的事項有：（1）合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的 1/3 處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。（2）導柱工作部分長度應比型芯端面高出 6~8 mm，以確保其導向與引導作用。（3）導柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，導柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導套外徑的配合精度采取 H7/k6。配合長度通常取配合直徑的 1.5~2 倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。（4）導柱可以設置在動?；蚨?，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。184.9 頂出系統(tǒng)設計4.9.1 推桿脫模機構（1）推桿尺寸計算：本設計采用的是推管和推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿或推管做出初步的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為：d=k( ) = 4.91 mm （4-7 ）nEFL脫241式中：d—推桿直徑；n—推桿的數量，n 取 20；L—推桿長度（參考模架尺寸，估取 L=150）；E—推桿材料的彈性模量，取 E=2.1×10 MP ；5ak—安全系數，取 k=1.5；F —總的脫模力，F(xiàn) =33324（N）；脫 脫實際推桿尺寸直徑為 5 mm，（2）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。（3）推出機構的導向：當推桿較細或推桿數量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機構中設置導向零件，一般稱為推板導柱。（4）推出機構的復位：本設計采用彈簧復位機構，彈簧復位機構是一種最簡單的復位方式。推出時彈簧被壓縮，而合模時彈簧的回力就將推出機構復位。（5）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質一般為 H8/f7 或 H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標準。配合長度一般為直徑的 1.5~2 倍，至少大于 15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對于固定板是浮動的，如圖 4.8 所示：19圖 4.8 推桿的安裝圖4.9.2 推板厚度的計算H 0.54L（ ） （4-9 ） ?][?BEF脫 31＝10.71 mm式中：L—推桿對推板的作用間距，參考模架取 L 取 300mm ；B—推板寬度，B=180 mm；[ ]模板中心允許的最大變形量，[ ]=0.065 mm，[ ]取 1/8 塑件推出方???向上的尺寸公差推出方向上的尺寸公差；=0.52 mm。?模具推板的厚度為 20mm，從計算結果看，滿足強度要求。204.10 成型零件工作尺寸的計算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對尺寸的要求比較高，但由于該塑件不是規(guī)則的圓柱形，如圖 4.10 所示：圖 4.10 塑件基本尺寸本設計采用平均值法對成型零件工作尺寸進行計算凹、凸模工作尺寸的計算如下：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。在模具設計時要根據塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。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。由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經驗決定） ，這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。塑件經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21為 0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：A=B+0.005B式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸B — 塑件在常溫下實際尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/3～1/4，或取 IT7～8 級作為模具制造公差。在此取 IT8 級，型芯工作尺寸公差取 IT7 級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數值見圖紙。此塑件未注上下偏差，所以以下公差都是查表所得。a 凹模寬度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：相應的塑件制造公差 ，LM1=[(1хS CP)]+LS1+X1ХP 1]00.22=[(1+0.005)]X48.8+0.6Х0.7] 00.22=490.22mm式中， 是塑件的平均收縮率，高密度聚乙烯的收縮率為 0.004%~0.026%,所以平cpS均收縮率 0.005； 、 是系數， 一般在 0.5~0.8 之間，此處取 ；1x2x 6.021?x分別是塑件上相應尺寸的公差（下同） ； 是塑件上相應尺寸制造公差對21?、 21z?、于中小型零件取 （下同） 。??6z?b 凹模長度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：L S1=40±0.6=40-1.20MM，相應的塑件制造公差 Δ 3=1.2MMLM1=[(1+SCP)+LS1+X3ХP 1]00.2=[(1+0.005)X40+0.5х1.2] 00.2=40.200.2MM式中， 是系數，一般在 0.5~0.8 之間，此處取 。21x、 6.,5.21?xc 凹模高度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：H S1=8.3±0.2=8.3-0.40MM，相應的塑件制造公差 0.4mm2=8.3+0.05=8.3-0.10MM,應的塑件制造公差 0.1mmHM1=[(1+SCP)+HS1+X1ХP 1]=[(1+0.005)X8.3+0.7х0.4] 00.067=8.600.067MM式中， 是系數，一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。21x、 5.,7.21?xd 凸模寬度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：L S=40±0.35=4000.7MM，相應的塑件制造公差 0.7mmLM=[(1+SCP)+LS+XХP]= [(1+0.005)X48.8+0.6х0.7] 0.1170 =490.1170 MM22式中， 是系數，一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 6.0?xe 凸模長度的計算塑件尺寸的轉換 LS=40±0.51=4001.02MM：，相應的塑件制造公差 1.02mmLM=[(1+SCP)+LS+XХP]= [(1+0.005)X40+0.65х1.02] -0.170 =40.20.170 MM式中， 是系數，知一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 65.?xf 凸模高度尺寸的計算塑件尺寸的轉換 HS=8.3±0.2=19.80O.4MM，相應的塑件制造公差 0.4mmHM=[(1+SCP)+H S+XХP]= [(1+0.005)X8.3+0.6х0.4] -0.170 =8.60.0670 MM式中， 是系數，可知一般在 0.5~0.7 之間，此處取 。x 6.?x4.11 排氣設計在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產生的高溫灼傷制件，使之產生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。ABS 料推薦的排氣槽深度為 0.02。排氣設計原則如下：通常，選擇排氣槽的開設位置時，應遵循以下原則：（1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故；（2）最好開設在分型面上，如果產生飛邊易隨塑件脫出；（3）最好設在凹模上，以便于模具加工和清模方便；（4）開設在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端；（5）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕；（6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結的多孔金屬塊，以供排氣；（7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 234.12 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，縮短成型周期，可以提高成型效率。ABS 推薦的成型溫度為 170~280℃，模具溫度為 20~70℃ 。4.12.1 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求（1）根據塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式。（2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量。（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好。（4）溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉。從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產率。4.12.2 冷卻系統(tǒng)設計：（1）冷卻時間的確定在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數據取值，以便對以后的計算作出估算；根據前面的資料，取閉模時間 3S，開模時間 3S，頂出時間 2S，冷卻時間 20.5S，保壓時間 10S，總周期為 40S。其中，保壓時間的確定有經驗公式可遵循：T 保 =0.3（S+2S ） S 塑件平均壁厚，S 取 3mm2=6.3（S）若根據前面的資料，ABS 的保壓時間在 15~40S 之間，計算的結果顯然是不符合的，但根據實際生產資料表明，以經驗公式的計算值為依據會更好，這是取保壓時間為 10S的原因。冷卻時間，依塑料種類，塑件壁厚而異，參照經驗推薦值，制件平均壁厚取3mm，對應經驗冷卻時間 t=20.5 S，取 t =20.5 S。冷（2）塑料熔體釋放的熱量24Q1=nG C (t －t ) （4-18 ）S10=1337.76 KJ/h式中:n—每小時注射次：n=90 （次）；G 每次的注射量(KG)G=73.95×10 ；3?Cs—塑料的比熱容(KJ/KG·)，Cs=1.34；t 熔融塑料進入型腔的溫度，t =210℃；1 1t 塑件脫模溫度，t =60℃ 。00（3）高溫噴嘴向模具的接觸傳熱Q2=3.6A (t －t ) （4-19 ）Z??12=101.28 KJ/h式中:Az—注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積（m ），Az=1256×10 m ；26?2金屬傳熱系數 =140(W/ m ℃)；??2?t2—模具平均溫度 t2=50 ℃；t1—熔融塑料進入型腔的溫度 t1=210℃。Az=4 R =1256×10 m?26?2R 注塑機噴嘴球半徑，R=10 mm （4）注射模通過自然冷卻傳導走的熱量①對流傳熱：Q對 =h ?A ( t －t ) （4-20 ）1m234=160KJ/h式中：h 1—傳熱系數（KJ/ m ? h?℃），h 1=5.35；2Am—兩個分型面和四個側面的面積，A m =0.321；t2—模具平均溫度，t 2=50℃；t3—室溫，t 3=20℃。h =4.187(0.25+ )= 5.3513062?t25Am=（A m1）+ (A m2) ? n = 0.29 kAm1=2BL=0.22 m 2Am2=4BH =0.16m ；B 模具寬度 B=270mm； L 模具長度 L=400mm開模率 n = =0.45 kt）冷注 ??(②輻射散發(fā)的熱量Q輻 =20.8 A ? [( ) －( ) ] （4-21 ）2m?10732t41073t?4=105.3 KJ/h 式中： —輻射率，一般表面 =0.8~0.9；??A m2=0.16； ③工作臺散發(fā)的熱量Q 臺 =h ?A 接 ( t －t )h （4-22 ）2232=1927.68 KJ/h式中：傳熱系數；h 2=502KJ/(m h ℃)；2AA 接 模具與工作臺的接觸面積 m ，A 接 =0.12；A 接 =bl =0.128模具與工作臺接觸寬度 b=320mm；模具與工作臺接觸長度 l=400mm。從計算的結果看，工作臺散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，也就是模具不需要冷卻系統(tǒng)就能很好的達到冷卻效果，這顯然不符合實際，說明了 Q 的計算結果錯臺誤，或者是前面的某些地方取值不合理。從 Q 對 和 Q 輻 的計算來看，三者的值應該相差不大，但有關 Q 臺 的計算參考資料很少，因為簡單的計算是以塑料熔體釋放出的熱量Q1為總熱量，全部由冷卻介質帶走，根據實際情況，這些熱量應分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實驗表明，約 1/3 的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：Q冷 =（Q 1+ Q2）－（ Q對 + Q輻 + Q臺 ） （4-23 ）26因為現(xiàn)在無法得到 Q 的正確值，所以計算以簡單計算原則，取 Q = Q 。臺 總 1（5）冷卻系統(tǒng)的計算①每次需要的注射量 G=84.75×10 （KG）3?②確定生產周期 t=40（S）③塑料單位熱流量 Q =280~350；取 Q =300（KJ/h）ss④每小時的注射次數 n=90 ⑤每小時的注射量 90 × 84.75×10 = 7.63 （KG） 3?⑥型腔內發(fā)出的總熱量Q凹 = n G Qs=2289（KJ/h） 從計算結果看，Q 凹 Q1，因為 Q1涉及的因素較多，所以應該要取 Q 凹 來計算，那?么，(t －t )的值就要重新確定，約為 224℃，根據 T 成型溫度 200~250℃ ；T E10 S脫模溫度 60~100℃；T 模具溫度 40~60；要達到(t －t )=224℃是達不到的，根M10據 Q 凹 = n G Q ，n G 確定后不變，Qs 為常量，所以我們要提高成型溫度 T 才可能達s S到 Q 凹 的熱量。Ts=224+60=284℃這顯然超出了表所給的取值范圍，但如果不這樣取值則顯得自相矛盾。（6）凹模冷卻系統(tǒng)的計算①體積流量的計算Q凹 =40% Q總 =915.6 (KJ/h)q = （4-24） v60)T-(C1?進出 凹?= 0.73×10 (m /min)3?式中： —水的密度 10 KG/m ；?3C —水的比熱容 4.187×10 J/KG ℃；1 3AT 出 —水管出口溫度，T 出 取 25℃；T 進 —水管入口溫度，T 進 取 20℃。②冷卻水管的平均流速：