車窗外罩注射模具設(shè)計-塑料注塑模側(cè)抽芯1模2腔含proe三維及16張CAD圖帶開題報告.zip,車窗,外罩,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,模側(cè)抽芯,proe,三維,16,CAD,開題,報告 外罩注射模具設(shè)計 摘 要 本文設(shè)計的是外罩注射模具，塑件的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，采用一模兩腔，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀，在設(shè)計時采用側(cè)向抽芯機構(gòu)，這也會是本次設(shè)計的難點指出。本設(shè)計詳細描述了外罩注射模具的設(shè)計過程。其中包括對材料的分析，如何選擇分型面以及對分型面的設(shè)計，分析塑件的材料性能，包括尺寸、重量等方面的計算和對塑件的工藝分析，根據(jù)塑件的要求選擇參數(shù)合理的注射機，并且對注射機的選用進行校核，抽拔力、抽芯距的計算，澆口套的設(shè)計等模具各個零部件的設(shè)計與選擇，必要時有相關(guān)方面的計算。使用Pro/E軟件畫出各零件3D圖，最后裝配并且生成裝配圖，減少了繪圖時間，減輕了工作效率。 關(guān)鍵詞：注射模具 側(cè)向抽芯 外罩 I Graduation Design of Injection Mould for the cover Abstract This article is designed to cover the mold, plastic parts of the structure is relatively simple, using a mold two cavity, according to the shape of plastic parts, in the design of the use of lateral core pulling mechanism, which will be the design of the difficulties pointed out. This design describes in detail the design process of the housing injection mold. Including the analysis of the material, how to choose the parting surface and the design of the sub-surface, analysis of plastic material properties, including size, weight and other aspects of the calculation and analysis of plastic parts, according to the requirements of plastic parts selection parameters Reasonable injection machine, and the selection of the injection machine to check, pull the force, the calculation of the core distance, the design of the gate sets of mold parts and components of the design and selection, if necessary, the relevant aspects of the calculation. Use Pro / E software to draw the parts of the 3D map, and finally assembled and generate assembly drawings, reducing the drawing time, reducing the efficiency. Key words: Injection mold Side core-pulling Cover II 目 錄 摘要 ————————————————————————————————Ⅰ Abstract———————————————————————————————Ⅱ 目錄 ————————————————————————————————Ⅲ 圖清單 ———————————————————————————————Ⅴ 表清單 ———————————————————————————————Ⅴ 1 緒論 ———————————————————————————————1 1.1 模具和模具工業(yè)————————————————————————1 1.2 塑料成型的重要地位——————————————————————1 1.3 注射模具的發(fā)展及前景—————————————————————2 2 注射件的結(jié)構(gòu)及工藝特性———————————————————————3 2.1 材料性能———————————————————————————3 2.2 斜度—————————————————————————————4 2.3 壁厚—————————————————————————————4 2.4 圓角—————————————————————————————5 2.5 塑件的工藝特性————————————————————————5 3 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計————————————————————7 3.1 分型面的設(shè)計—————————————————————————7 3.2 型腔數(shù)的確定—————————————————————————8 3.3 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計———————————————————————8 4 注射機的選擇 ———————————————————————————12 4.1 塑件體積和質(zhì)量的計算 ————————————————————12 4.2 選定注射機 —————————————————————————12 4.3 注射量的校核 ————————————————————————14 4.4 鎖模力校核 —————————————————————————14 4.5 開模行程校核 ————————————————————————14 5 成型零部件設(shè)計 ——————————————————————————15 5.1 型芯級型腔的設(shè)計 ——————————————————————15 5.2 工作尺寸計算 ————————————————————————16 5.3 型腔零件剛度和強度校核計算 —————————————————18 6 模具設(shè)計 —————————————————————————————21 6.1 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 ———————————————————————21 6.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計 ———————————————————————22 6.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計 —————————————————————24 6.4 冷卻裝置的設(shè)計 ———————————————————————29 7 模具裝配 —————————————————————————————33 7.1 模架的選取 —————————————————————————33 7.2 塑料模具裝配的技術(shù)要求 ———————————————————33 7.3 模具工作原理 ————————————————————————34 8 結(jié)論 ———————————————————————————————35 參考文獻 ——————————————————————————————36 致謝 ————————————————————————————————38 IV 圖清單 圖序號 圖名稱 頁碼 圖2-1 塑件圖 6 圖3-1 分型面的選取 8 圖3-2 外罩一模兩腔 9 圖3-3 澆口套與主流道設(shè)計圖 10 圖3-4 分流道橫截面 11 圖3-5 冷料穴與拉料桿 12 圖4-1 質(zhì)量分析 13 圖4-2 塑件3D圖 14 圖5-1 型腔設(shè)計 16 圖5-2 型芯設(shè)計 17 圖6-1 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 22 圖6-2 推桿與拉料桿 24 圖6-3 滑塊 26 圖6-4 導(dǎo)滑槽 27 圖6-5 楔緊塊 27 圖6-6 斜導(dǎo)柱及其傾斜角 30 圖6-7 型芯內(nèi)冷卻水道排列 31 圖6-8 型腔內(nèi)冷卻水道排列 32 圖7-1 模架示意圖 34 表清單 表序號 表名稱 頁碼 表2-1 PC材料性能參數(shù)表 4 表2-2 常用塑料的脫模斜度 5 表2-3 塑料制品精度等級的選用 7 表4-1 注射機XS-ZY-500的規(guī)格和性能 14 表6-1 推桿尺寸 23 V 1 緒論 1.1 模具和模具工業(yè) 這些年來模具行業(yè)在我國的發(fā)展十分快速，模具工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展中非常重要的一部分，從開始一直到到2000年左右，我國所使用的大部分零件都是由模具的形式來完成的。使用模具的形式做出來的零件產(chǎn)品其具有精度高、效率高、節(jié)省材料等的特點，是其他制造工業(yè)無法相比的。模具的發(fā)展主要是靠模具技術(shù)的進步，模具作為衡量一個國家的國民經(jīng)濟基礎(chǔ)，所以大多數(shù)國家在大力發(fā)展模具行業(yè)，無論是一些發(fā)達國家或者是發(fā)展中國家都積極使用更加先進的制作和設(shè)計技術(shù)。可以看出，在未來幾年中，模具將會不斷發(fā)展，在世界中的地位也會隨之水漲船高，將會發(fā)揮著越來越重要的作用。 使用塑料材質(zhì)進行制造的模具就叫做塑料成型模，是模具的一種，其是伴隨著石油行業(yè)發(fā)展而發(fā)展的一種新興行業(yè)。目前，塑料產(chǎn)品造我們生活中已經(jīng)隨處可見，在我們生活中也占據(jù)了越來越重要的地位。在世界上，塑料行業(yè)從20世紀中前期開始被研發(fā)，經(jīng)歷了十年進入到了發(fā)展階段，然后又花費了二十年左右的時間進入到了急速創(chuàng)新階段，最后便到了我們現(xiàn)在所在的的穩(wěn)定發(fā)展的時間段。而在我國，同樣也經(jīng)歷了這些發(fā)展階段。 1.2 塑料成型的重要地位 能夠使用塑料熔體生產(chǎn)制造出塑件產(chǎn)品的模具叫成型模，它也屬于型腔模，塑料模具屬于新時代的工業(yè)，它伴隨著石油的發(fā)展而產(chǎn)生。歷經(jīng)30多年，塑料制造出來的成品已經(jīng)隨處可見，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、電器、教育等方面塑料制品占有率及其的大，可以說是我們生活中不可缺少的部分。20世紀30年代塑料產(chǎn)品開始制作，經(jīng)過人們的不斷改善，幾個階段的發(fā)展基礎(chǔ)，如今還在穩(wěn)定持續(xù)增長階段，隨著人們生活水平的提高，需求也會日益增加，這就需要模具行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新?？傊＞叩脑O(shè)計、制造水平不論是現(xiàn)在還是將來都會越來越高。 人們生活水平的不斷提高，對塑料制品的使用要求也會不斷提升，這就需要在制作塑料制品時塑料制品的質(zhì)量、壽命等一系列參數(shù)要求有更好的保證，這些方面就需要模具工作者對模具的進一步設(shè)計完善，提高產(chǎn)量的同時保證塑件的質(zhì)量和使用壽命。人們的生活質(zhì)量越來越好，將會帶動模具工業(yè)技術(shù)的不斷加強，來滿足人們的需求，只有人們的生活水平提高，國民經(jīng)濟才會持續(xù)穩(wěn)定增長。 根據(jù)有關(guān)資料顯示，在我國塑料模具占模具總量的43%左右，這么龐大的數(shù)字，可見模具在我國人民使用方面的數(shù)量之多、地位之大。隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，塑件制品的應(yīng)用也會越加廣闊，模具行業(yè)也會日益增多，塑料模具對我國國民經(jīng)濟的硬性也虎隨之越來越明顯。 1.3 注射模具的發(fā)展及前景 到現(xiàn)在為止，我國模具的發(fā)展已經(jīng)有了很大的進步，但是與其他一些國家相比較還是有一定的差距，在模具精度、壽命方面的自主研發(fā)能力較差。需要在這些方面進行提高，就可以是整體的制造水平上升一個檔次。 一些2D、3D制圖軟件的推廣和使用，使模具能夠在設(shè)計制造中更加簡單化。CAD技術(shù)是我國模具發(fā)展中的重要組成部分，它是我國模具行業(yè)的一次革命。CAD技術(shù)不但是各個中小型企業(yè)容易接受的軟件，它還可以實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)庫，不論何時何地都可以實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)庫中的信息，同時，CAD的智能化程度也逐漸提升，降低了工人的工作時間，確保了產(chǎn)品的合理性。未來CAD技術(shù)還會持續(xù)提升。 塑料制品必然會成為我們生活中的易耗品，產(chǎn)品數(shù)量、種類將會達到不可想象的地步。傳統(tǒng)的制造方式已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)狀，目前為止塑料制件已經(jīng)應(yīng)用于航天、航空等部門，所以在未來塑料制件的發(fā)展前景相當廣闊。 在一些發(fā)達國家憑借著優(yōu)秀的技術(shù)和實力，在模具行業(yè)方面具有一定的優(yōu)勢，隨著各國的對外開放，我們國家的模具面對著巨大的挑戰(zhàn)，如果不創(chuàng)新改革模具，那么我國的一些優(yōu)勢將會被取代。所以，我們必須要在人才和技術(shù)方面不斷提高，積極學習引進外國先進的技術(shù)，提高我們的制造水平并且不斷完善改進，這樣，在國際市場中才有我們的一席之地。 2 注射件的結(jié)構(gòu)及工藝特性 2.1 材料性能 此塑件為PC PC俗稱聚碳酸酯，由于它的性能優(yōu)異，還有防彈膠的稱號。 　　是一種熱塑性材料 　?。?）具高強度的抗沖擊性； 　?。?）透明度高； 　?。?）吸水率低； 　?。?）具有良好的耐磨性 ； 　?。?）受溫度影響范圍小； 　　（6）應(yīng)用范圍廣。 表2-1 PC材料性能參數(shù)表 基 本 資 料 備 注 代 號 PC 1. 高透明度（僅僅PMMA——壓克力），非結(jié)晶體，耐熱性優(yōu)異。 2. 成型收縮率小（）高度的尺寸穩(wěn)定性，膠件精度高。 3. 抗沖擊強度高居熱塑料之冠，蠕變小，剛硬而有韌性。 4. 非常好的熱穩(wěn)定性，光潔度，抑制細菌性，阻燃性和抗污染性。 5. 耐疲勞強度差，耐磨性不好，對缺口敏感，而應(yīng)力開裂性差。 全 名 聚碳酸酯 收 縮 率 比 重 1.20 熔融溫度 成型模溫 成型壓力 流 長 比 結(jié) 晶 性 非結(jié)晶性 射 速 高速注射 本設(shè)計所使用材料PC,它有良好的透光性，其透光性與玻璃的透光性能不相上下；抗撞擊能力強，在遠距離運輸過程中不容易損壞；重量輕，在運輸、裝卸貨物時減輕了勞動力；最為主要的是PC屬于環(huán)保材料，使用PC可減少對環(huán)境的污染。 2.2 斜度 注射完成后塑件要有一定的時間在型芯內(nèi)進行冷卻，冷卻過程中由于其材料特性會使塑件產(chǎn)生一定的收縮，這個收縮過程會讓塑件緊緊地包在型芯上。所以，為了能夠讓成型零件的順利從型芯上取出，要在設(shè)計時順著模具的開模方向在塑件的內(nèi)表面加有一定的斜度，該斜度叫做脫模斜度。 本設(shè)計采用的塑料是PC，而PC在注射成型之后有較小的收縮率，并且塑件結(jié)構(gòu)形式簡單，包裹型芯的面積小，所以，為了保證壁厚一致的同時還要順利脫模，因此內(nèi)外表面斜度一樣就行，取脫模斜度為40′。 表2-2 常用塑料的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 型腔 型芯 聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、軟聚氯乙烯（SPVC）、聚酰胺（PA）、氯化聚醚（CPT） 硬聚氯乙烯（HPVC）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSU） 聚苯乙烯（PS）、有機玻璃（PMMA）、ABS、聚甲醛（POM） 熱固性塑料 2.3 壁厚 塑件壁厚的設(shè)計與制造塑件時所使用的材料密切相關(guān)，如果壁厚太小，則在注射過程中出現(xiàn)較大的阻力，難以成型。如果選用較大的壁厚雖然減小了注射過程中的阻力，但會造成塑料熔體的浪費，冷卻時間也會加長，還有可能產(chǎn)生真空包、凹陷的現(xiàn)象。所以在選擇壁厚時，要滿足塑件使用要求的情況下，盡量節(jié)約材料。 本設(shè)計中所使用的塑件壁厚進本一致，在注射完成后等待冷卻的那段時間不會出現(xiàn)真空包、開裂的現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)冷卻收縮不均勻的現(xiàn)象。該塑件在設(shè)計時內(nèi)外表面均設(shè)計有圓弧，使零件的強度更高。如果壁厚不均均勻就可能造成以上幾種現(xiàn)象。  圖2-1 塑件圖 2.4 圓角 本設(shè)計中使用的塑件在滿足使用要求的情況下，在其轉(zhuǎn)角處設(shè)計成圓弧的形式。使用圓弧形式不僅可以提高塑件的美觀程度，還提高了塑件的強度，不會使塑件在使用時出現(xiàn)容易開裂的現(xiàn)象，同時選用弧形設(shè)計在注射過程中不會使注射阻力過大，導(dǎo)致塑件填充不足。 2.5 塑件的工藝特性 2.5.1 尺寸精度 （1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是指注射完成后得到的塑件尺寸與實際要求的產(chǎn)品塑件尺寸的相符程度。影響塑件尺寸精度的原因有很多種，模具在注射完成后冷卻的收縮率影響其尺寸精度，模具在使用過程中的磨損情況也會影響塑件的尺寸精度。所以，在選擇時應(yīng)該盡量選用較低的精度等級，選用較低的精度等級不僅可以降低加工難度，而且還減少了制作成本。 塑料制品的等級選用見表2-3。 表 2-3 塑料制品精度等級的選用 類型 塑料品種 公差等級 高精度 一般精度 未注公差 1 聚碳酸酯 MT2 MT3 MT5 根據(jù)上表可知，PC的精度范圍。 （2）影響塑料制品尺寸精度的原因有以下幾個方面。 模具—— 模具在制造過程中的精度直接影響成型塑件的尺寸精度。 塑料材料—— 塑料在注射完成后的收縮情況將會影響塑件的尺寸精度。 成型工藝—— 成型后要對塑件進行一系列的處理，在處理的過程中有可能會對成型后的塑件產(chǎn)生一定影響，影響最終的尺寸精度。 2.5.2 塑件的表面粗糙度 塑件表面的粗糙度除了在注射時產(chǎn)生的凹陷、冷疤之外，還會受到模具內(nèi)零部件的表面粗糙度的影響，通常情況下，模具內(nèi)零部件的表面粗糙度要比注射時使用的塑件的表面粗糙度低，在模具的反復(fù)注射過程中，會對模具造成磨損，磨損的部位就是使其表面粗擦度增大，應(yīng)及時更換或者進行拋光。 本設(shè)計中的塑件的內(nèi)外表面要求沒有任何缺陷和雜質(zhì)，并且要求具有一定光滑性，所以塑件的表面粗糙度應(yīng)低。  3分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 分型面的設(shè)計 打開模具后，取出塑件看到的面稱為分型面，分型面的方向與合模是的方向一致。選擇合理的分型面非常重要，一旦選擇不合理，會影響塑件制品的質(zhì)量，還會是模具變得更加復(fù)雜，嚴重影響了塑料制品的產(chǎn)量。所以模具的基本結(jié)構(gòu)要根據(jù)分型面來設(shè)計。 （1）選取分型面時應(yīng)盡量留在動模部分，有利于開模； （2）選取分型面時應(yīng)保證塑件的外觀和尺寸不受影響； （3）選取分型面時應(yīng)保證有利于塑件的加工制造； （4）選取分型面時應(yīng)保證不影響側(cè)向抽芯； （5）選取分型面時應(yīng)盡量選在塑件的最大輪廓處，保證塑件的順利脫模； （6）選取分型面時應(yīng)保證在注射過程中有良好的排氣條件； （7）選取分型面時應(yīng)保證模具的結(jié)構(gòu)簡單，不會復(fù)雜化。 在設(shè)計中，分型面的選取在一定范圍內(nèi)決定了模具的結(jié)構(gòu)形式，所以根據(jù)以上分型面的選擇原則與本設(shè)計使用的零件結(jié)構(gòu)來確定分型面。 該制件為車窗外罩，表面無特殊要求，選取其底面為分型面，可以降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，同時降低模具的加工難度，還能節(jié)省加工成本，便于注射后的順利脫模。 圖3-1 分型面的選取 3.2 型腔數(shù)的確定 使用一模兩腔的形式可以提高該產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，適用于批量生產(chǎn)?？紤]到該塑件的形狀結(jié)構(gòu)，本設(shè)計將采用側(cè)向抽芯的方式。如圖4-2所示： 圖3-2 外罩一模兩腔 3.3 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計 模具頂部到模具型腔之間有一通道，該通道就是在注射過程中所使用的的通道，稱為澆注系統(tǒng)。在設(shè)計澆注系統(tǒng)使應(yīng)考慮到以下幾點： （1）首先要考慮到對塑件的成型后的質(zhì)量是否有影響； （2）其次要考慮到塑料熔體的流動距離。 3.3.1 主流道、分流道和澆口套設(shè)計 （1）主流道設(shè)計 塑料熔體進入模具后首先流經(jīng)的通道，這一通道稱為主流道。它的尺寸形狀大小會影響塑料注射的時間。為了增大塑料溶體的流動速度和便于凝料時間的縮短，同時有利于模具的拆裝，本設(shè)計中的主流道使用的形狀為錐形，錐角 ，取其角度值為 根據(jù)注射機注射時避免材料外溢，再根據(jù)本設(shè)計中所使用的材料性能，選取注射機的前部的噴嘴孔的直徑為 主流道小端直徑，這里取其值為0.5mm 所以主流道進口端直徑 D=3.5mm 相關(guān)資料顯示主流道的表面粗糙度R=0.8μm 主流道長度取值為L=91mm 球面配合高度計算其平均值取4mm 則澆口套總長度為mm （2）澆口套的設(shè)計 在注射過程中注射機與小直徑的主流道處會發(fā)生多次的接觸與碰撞，使主流道損壞，所以在設(shè)計時不會直接對小直徑的主流道進行注射。通常情況下會設(shè)計一個澆口套，澆口套用螺釘固定在定模座板上，將主流道放在澆口套內(nèi)部，可以保護主流道不易損壞，也便于主流道的拆卸和更換。 圖3-3 澆口套與主流道設(shè)計圖 （3）分流道的設(shè)計 分流道指的是主流道除了凝料部分的最末尾部分一直到澆口之間的那一段距離，分流道的作用是將注射機注射進來的塑料溶體分配到各個型腔內(nèi)，使得各型腔的溶體一樣多，能夠注射出完整的塑件。本設(shè)計中型腔數(shù)目較少，溶體流動時其中熱量和壓力的損失較少。本設(shè)計中根據(jù)型腔數(shù)目的確定采用圓形分流道，位置設(shè)在分型面的兩邊，這種分流道在注射過程中熱量損失較少 分流道總長度為28mm，圓形分流道可直接測出其尺寸大小。根據(jù)材料PC的性能選用橫截面直徑為5mm的分流道。  圖3-4 分流道橫截面 （4） 澆口的設(shè)計 澆口連接著分流道與型腔，關(guān)系著塑件是否能狗完全的注射成型。本次設(shè)計中采用的澆口類型是側(cè)澆口，這種澆口是最為普遍的澆口，適用于兩腔及其以上的模具中。這種澆口在注射成型后，容易去除塑件上的痕跡。 3.3.2 澆注系統(tǒng)的平衡 為了使塑件的成本降低，提高生產(chǎn)效率，一些塑件會采用一模兩腔或者多腔的形式。這種多腔的形式，要使塑料熔體能同時達到各個型腔內(nèi)且分布均勻，所以就要使有多個分流道的模具中，分流道形狀大小相同，即要布局均勻，一些特殊塑件的成型不能保證分流道的均勻，就需要調(diào)節(jié)澆口的截面吃尊，這種調(diào)節(jié)方式叫做澆口的平衡。 澆口的平衡是根據(jù)計算多個型腔的澆口的BGV值,各個型腔內(nèi)BGV值相同時，就可以達到澆口的平衡 澆口的BGV值為 （3-1） 式中 Ag——澆口的截面積mm2; Lg——澆口的長度mm; Lr——分流道的長度mm。 在通常的兩腔或者多腔的澆注系統(tǒng)內(nèi)，大多數(shù)澆口的形狀類型選用圓形或者矩形的形狀。 3.3.3 冷料穴及拉料桿 冷料穴也是構(gòu)成澆注系統(tǒng)的重要組成部分之一。冷料穴的作用是避免注射機剛開始注射到模具達不到要求的塑料熔體進入型腔內(nèi)部，影響注射的速度和塑件成型后的質(zhì)量。本設(shè)計中冷料穴設(shè)計在分流道靠下方的地方，并且以主流道在同一軸線上，同時在此處設(shè)計有拉出凝料的拉料桿，是為了便于在注射結(jié)束冷卻后，模具開模時將注射過程中的冷料拉出模具之外。如果使用的模具型腔數(shù)目較多，是分流道加長的話，還需在分流道的末尾部分設(shè)計冷料穴，否則將無法完成塑件的成型。 本設(shè)計中拉料桿的形狀使用Z字形的形狀，這種形狀的拉料桿結(jié)構(gòu)簡單，開模時可以順便將冷料推出模外。 圖3-5 冷料穴和拉料桿 3.3.4 排氣方式 為了能夠使塑件能夠順利成型，必須要將型腔內(nèi)空氣或者塑料熔體散發(fā)出來的氣體排出模具外部，如果內(nèi)部氣體不進行排出就會造成注射時的不完整，產(chǎn)生氣泡、凹陷等現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)模具脹開的情況。因此在設(shè)計時要有排氣系統(tǒng)，在設(shè)計排氣系統(tǒng)時，還應(yīng)該考慮到注射過程中塑料熔體不外溢。 本設(shè)計中使用的塑件屬于小型制件，可以利用模具之間的間隙進行排氣。不設(shè)計專門的排氣系統(tǒng)，這樣不僅可以使模具的結(jié)構(gòu)形式簡單，還節(jié)省制作是的材料。需要注意的是各個配合之間的間隙不得超過0.04mm  4 注射機的選擇 4.1 塑件體積和質(zhì)量的計算 該塑件的材料為PC，該材料的密度為，取其平均值為1.21 ，收縮率為，取其平均值為。 使用Pro/E軟件對塑件的三維模型進行分析可得： 塑件體積為V=7.7 密度=1.21 g/cm3 該塑件質(zhì)量為： 由公式 澆注系統(tǒng)的體積為V=12 圖4-1 質(zhì)量分析 4.2 選定注射機 由于本設(shè)計采用一模兩腔的形式，所以，根據(jù)以上計算得到塑件的總質(zhì)量=18.8g，體積=1.54×104 mm 3 圖4-2 塑件3D圖 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選用臥式注射機，其規(guī)格和性能見表3-1 表4-1 注射機XS-ZY-500的規(guī)格和性能 機器外形尺寸/mm 額定注射量/ 螺桿直徑/mm 注射壓力/MPA 注射行程/mm 注射方式 鎖模力/kN 6500×1300×2000 500 65 145 200 螺桿式 3500 最大成型面積/ 最大開合模行程/mm 模具最大厚度/mm 模具最小厚度/mm 噴嘴圓弧半徑/mm 噴嘴孔直徑/mm 頂出形式 1000 500 450 300 18 3、5、6、8 中心液壓頂出，兩側(cè)頂桿機械頂出 動定模固定板尺寸/mm 拉桿空間/mm 合模方式 液壓泵 電動機功率/kW 螺桿驅(qū)動功率/kW 加熱功率/kW 流量 壓力 700×850 540×440 兩次動作液壓式 200,25 6.5 22 7.5 14 4.3 注射量的校核 注射機的注射量是指注射機在不裝配模具的情況下對空注射，柱塞到達最大行程時所注射的塑料熔體的體積。在注射時應(yīng)注意要注射的塑件熔體不能大于注射機的額定注射量，即 （4-1） 式中 n——型腔數(shù)目； m——塑件的體積； ——系統(tǒng)的凝量； ——注射機的注射量； K——注射量利用系數(shù)，取0.8。 根據(jù)計算符合要求。 4.4 鎖模力校核 在注射過程中，模具內(nèi)部會出現(xiàn)一定的壓力，當這個壓力較大時會使模具脹開，稱為脹模力。因此，注射機必須要有一定的鎖模力，是為了在注射的時候?qū)⒛＞哝i緊，能夠保避免注射過程中塑料外溢，保證塑料的質(zhì)量。只有注射機的鎖模力不小于脹模力，這樣在注射時就不會出現(xiàn)塑料外溢，甚至出現(xiàn)模具脹開等現(xiàn)象。 則 （4-2） 116×（2×5500＋75）=1284700<3500000N 式中， ——鎖模力； ——塑件投影面積之和； P——注射機壓力的80%； 4.5 開模行程校核 為了能夠使塑件在注射成型后從模具中順利脫離出來，塑件的脫模距離要盡量大，但是不得大于注射機的開模距離。 （4-3） 200≥115+40+10 200≥165 滿足要求。 式中 S——注射機移模行程200mm； H——推出距離40mm； H——流道凝料與塑件高度115mm。  5 成型零部件設(shè)計 成型零件是組成模具內(nèi)型腔所有零部件的總稱，這種零部件的形狀尺寸決定了注射完成后塑料制件的形狀尺寸。它的作用是用來確定注射完成后塑料制件的形狀尺寸，當模具在使用時，由于成型零件需要與從注射機進入的塑料熔體直接接觸，還要接觸塑料熔體的高溫環(huán)境，同時還有注射過程中的壓力，在脫模時與塑料制件的摩擦，合模時與其模具自身零部件的摩擦。因此，成型零部件在設(shè)計時需要有固定的幾何形狀，尺寸精度要求不僅要高，而且表面粗糙度也要低，除此之外，成型零部件還要具有高強度，良好的耐磨性。 在設(shè)計成型零件時，要結(jié)合塑料制件跟方面的性能，還要根據(jù)分型面和澆口的位置等各方面因素來判斷其總體結(jié)構(gòu)。成型零件的尺寸指的是用來直接確定塑料制件的形狀大小和尺寸大小，其中包括模具內(nèi)型腔、型芯等的各零部件尺寸。 5.1 型腔及型芯的設(shè)計 （1）型腔的設(shè)計 型腔又可以稱為凹模。為了節(jié)省制作過程的材料，不使用價格過高的材料，本設(shè)計使用整體嵌入式的形式，這樣，不僅保證了材料的成本，還有利于模具的拆裝、維護、更換等更加方便。同時也能提高型腔的使用壽命。 圖5-1 型腔設(shè)計 (2）型芯的設(shè)計 根據(jù)型腔的設(shè)計，型芯與型腔要匹配，所以型芯設(shè)結(jié)構(gòu)形式與型腔相同，都選用給整體嵌入式。 圖5-2 型芯設(shè)計 5.2 工作尺寸計算 (1)型腔工作尺寸的計算 其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取最小尺寸，尺寸公差取正偏差。 徑向尺寸計算公式： （5-1） 深度尺寸計算公式： （5-2） 式中 ——型腔最大尺寸mm； ——塑件外形最大尺寸mm； ——塑件收縮率0.005； ——塑件的尺寸公差mm； ——模具制造公差，取塑件尺寸公差的1/3-1/4； ——塑件高度方向的最大尺寸mm； ——型腔高度方向的最大尺寸mm。 型腔長度尺寸計算為： 型腔深度尺寸計算為： 型腔寬度尺寸計算為： （2）型芯的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于被包容尺寸，盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 徑向尺寸計算公式： （5-3） 高度尺寸計算公式： （5-4） 式中 ——型芯最大尺寸mm； ——塑件內(nèi)表面最大尺寸mm； ——塑件的尺寸公差mm； ——塑件高度方向最大尺寸mm； ——型芯高度方向最大尺寸mm。 型芯長度尺寸計算為： 型芯寬度尺寸計算為： 型芯高度尺寸計算為： （3）中心距尺寸的計算 在塑件上，在凹槽與凸臺之間會有一條中心線，這條中心線叫做中心距。中心距的公差均為雙向的并且是等值的，在計算時不考慮其磨損的情況，因此，在計算時均取其平均值。 （5-5) 對該公式標注公差后，可得: (5-6) 式中 ——模具中心距尺寸mm； ——塑件中心距尺寸mm。 所以 5.3 型腔零件剛度和強度校核計算 1、型腔側(cè)壁和底板厚度計算 (1矩形型腔側(cè)壁厚度計算 ①按剛度條件計算。在注射過程中，塑料熔體會對模具內(nèi)部產(chǎn)生壓力，使模具的側(cè)壁受力變形，側(cè)壁變形之后會與底面出現(xiàn)縫隙，縫隙如果過于大，將會有塑料熔體外溢的現(xiàn)象，嚴重的影響了塑件的外形和尺寸精度。假設(shè)模具的側(cè)壁的各邊是受力均勻的，那么其側(cè)壁的中心為受力的最大地方，其值為： （5-7） 設(shè)允許的最大變形量為，其厚壁按剛度可按以下公式計算： （5-8） 式中：s——矩形型腔側(cè)壁厚度； p——型腔內(nèi)熔體的壓力； ——承受熔體壓力的側(cè)高度； l——型腔側(cè)壁長邊長； E——； H——型腔側(cè)壁總高度； ——允許變形量； ②按強度計算。假設(shè)矩形型腔側(cè)壁的各邊受力都相同，都回受到拉應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的聯(lián)合作用。彎曲應(yīng)力的最大值 （5-9） 則相應(yīng)的拉應(yīng)力為 （5-10） 式中 b——型腔側(cè)壁短邊長； 總應(yīng)力應(yīng)小于模具材料許用應(yīng)力，即 （5-11） 其中的值比較小，可以忽略不計，這樣就是剛度計算公式更加簡單。所以其按強度的計算公式為 （5-12） 當p=50MPa時，,mm，MPa時，側(cè)壁邊長l剛度計算與強度計算尺寸分界為55.2mm。即當mm時， 側(cè)壁厚度為 所以側(cè)壁厚度需大于38.56mm。 （2）型腔底板厚度計算 ①按剛度條件計算：為了便于計算，假定型腔邊長l和支腳間距L相等，底板看做受力均勻的支梁，其最大受力出在底板中心，則此處發(fā)生的形變最大。按剛度計算 （5-13） 式中 h——底板厚度mm； B——底板總寬mm； L——雙支腳間距mm； 應(yīng)使，按剛度條件計算，底板厚度為 （5-14） ②按剛度條件計算：假設(shè)簡支梁受力最大處也在板中間，按強度條件計算，底板厚度為 （5-15） 當p=50MPa，b/B=3/25，mm，時，強度與剛度計算的尺寸分界尺寸L=184mm，即當時，底板厚度 所以，底板厚度必須大于19.48mm。 6模具設(shè)計 6.1 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)由導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及導(dǎo)向孔組成。在設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)時要均勻分布在模具周圍，導(dǎo)向機構(gòu)主要是用來準確對合定模部分與動模部分，防止模具內(nèi)部零部件不能準確對合，發(fā)生碰撞摩擦等現(xiàn)象，影響各零部件的使用壽命，影響塑件成型的形狀。 本設(shè)計中使用四個導(dǎo)向機構(gòu)，結(jié)構(gòu)樣式相同，便于生產(chǎn)制造和安裝，分布在模具四周。 ①導(dǎo)向機構(gòu)具有定位的作用，防止在合模時造成動模板、定模板錯位，影響型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就保障了在合模之后型腔的精度。 ②導(dǎo)向機構(gòu)具有導(dǎo)向的作用，在合模過程中，用來引導(dǎo)動模部分與定模部分的正確閉合，防止內(nèi)部零件先接觸，從而損壞模具。 ③導(dǎo)向機構(gòu)能夠承受一定的側(cè)向壓力，注射過程中塑料熔體會對型腔側(cè)壁造成壓力，在壓力過大時需要導(dǎo)柱來承受一部分壓力。 本設(shè)計中導(dǎo)套選用直導(dǎo)套，導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間采用過渡配合，與模板之間也采用過渡配合。導(dǎo)套的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。導(dǎo)柱采用臺階式導(dǎo)柱，氣目的是為了潤滑過程中加油，還有集塵的作用，提高了到住的使用壽命。導(dǎo)柱、導(dǎo)套如圖6-1所示： 圖6-1 導(dǎo)柱和導(dǎo)套圖 6.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計 6.2.1 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則 將塑件頂出的機構(gòu)成為頂出機構(gòu)，屬于在完成注射后開模的一個環(huán)節(jié)，頂出機構(gòu)將決定著取出塑件后塑件形狀與實際要求的形狀的差異，所以說，推出機構(gòu)十分重要，應(yīng)遵循以下幾點： （1）頂出機構(gòu)的動作要準確可靠，結(jié)構(gòu)形式簡單。 （2）確保在動作過程中塑件不變形，所以，頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件壁較為厚的地方，防止塑件變形。 （3）最為主要的頂出機構(gòu)要設(shè)計合理，在完成動作后，合模過程能夠正確復(fù)位。 （4）頂出機構(gòu)要設(shè)計在定模部分，如果在凍膜部分，在使用時不方便，而且還要將模具復(fù)雜化。 6.2.2 脫模機構(gòu) （1）推桿的選取 查GB/T 4169《塑料注射模零件》中第 1 部分：推桿，可知 ①推桿不允許有中心孔。 ②推桿選擇位置時還得考慮推桿本身材質(zhì)，避免推桿彎曲。 ③推桿的材料使用T8A，熱處理硬度在50HRC左右/，工作端配合處表面的粗糙度u=0.4um。 ④推桿推出時要注意塑件受力平衡。 ⑤推桿選擇數(shù)量時還要注意本身的硬度。根據(jù)推桿尺寸表6-1 表6-1 推桿尺寸 選取L=200mm.D=5mm，=10mm的推桿。標記為：5×200 GB/T 4169.1—200× 采用推桿脫模是一種常見的脫模機構(gòu)，這種脫模機構(gòu)它的結(jié)構(gòu)形式簡單，制造方式方便，便于安裝，制作成本不高。本設(shè)計中，采用數(shù)量為5圓形推桿，直徑為5mm，并且這5根推桿的頂端部分與塑件內(nèi)表面的弧度相符合，為了避免在推出過程中，劃傷塑件內(nèi)表面，使塑件不美觀。 推桿與拉料桿分布如圖6-2所示： 圖6-2 推桿與拉料桿 （2）頂出力的計算 塑件成型后的一段時間，會在型腔內(nèi)進行冷缺，冷卻過程中會出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象，對型芯產(chǎn)生包緊力，推出機構(gòu)推出的過程中要克服這個包緊力對型芯產(chǎn)生的摩擦力。所以在設(shè)計時要有一定的脫模斜度，可以減小包緊力。塑件在剛開始脫模時所受到的脫模力是最大的，隨后，只有模具對其的摩擦力。 計算公式為： （6-1） 式中 A——塑件包絡(luò)型芯的面積； p——塑件對型芯單位面積上的包緊力，此次塑件為模內(nèi)冷卻，p取MPa； ——塑件對型芯的包緊力； ——脫模斜度； ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，取0.2； 由于該塑件為齒輪，不需要考慮大氣壓力的作用。 通過ProE軟件分析，得知塑件包絡(luò)型芯的面積為7036，所以包緊力為 推桿直徑計算公式為 （6-2） 式中 d——推桿直徑mm； ——推桿長度系數(shù)，取0.7； l——推桿長度； n——推桿數(shù)量； E——推桿材料彈性模量（鋼）； Q——總推模力； 所以推桿直徑取5mm。 （3）脫模力的計算 計算公式為： （6-3） 式中 K——查《塑料成型加工與模具》表8-3得1.0035； ——矩形制件的平均厚度3mm； E——塑料的彈性模量1800； S——塑料收縮率0.005； L——塑件對型芯的包容深度27mm； ——模具型芯的脫模斜度1°； ——塑件與型芯的摩擦因數(shù)0.21； ——塑料的泊松比0.4。 =1122.75N 頂出力滿足要求。 6.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計 6.3.1 滑塊的設(shè)計 設(shè)計滑塊時應(yīng)盡量避免滑塊夾線，如果不能避免，夾線位置應(yīng)該應(yīng)該在膠件不明顯的位置，并且夾線長度要盡量短。在大量生產(chǎn)的前提下，應(yīng)該保證滑塊不與模具磨損是起披鋒。 圖6-3 滑塊 本設(shè)計中滑塊采用45鋼，硬度要求40HRC。 6.3.2 導(dǎo)滑槽的設(shè)計 斜導(dǎo)柱在做側(cè)向抽芯運動時，側(cè)滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)按照一定的方向往復(fù)運動。導(dǎo)滑槽與滑塊間采用間隙配合， 配合精度為H8/f8。導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑部分應(yīng)當十分耐磨，需要用耐磨材料制造，同時為了減少磨損，可在導(dǎo)滑平面上加工出帶油槽的滑動面，而減少摩擦力， 降低損耗。導(dǎo)滑槽是為滑塊導(dǎo)向的機構(gòu)，滑塊做完抽芯動作后，應(yīng)繼續(xù)留在導(dǎo)滑槽內(nèi)。 圖6-4 導(dǎo)滑槽 6.3.3 楔緊塊的設(shè)計 開模后，滑塊必須要停留在剛離開斜導(dǎo)柱時的那個位置，是為了再次合模是斜導(dǎo)柱準確回到原來的位置。所以，必須有滑塊的定位裝置，以保證開模、合模時的準確性，這個定位裝置叫做楔緊塊。在本設(shè)計采用楔緊塊定于模板內(nèi)的形式，制造裝配簡潔，同時提高了楔緊的強度。楔緊塊的升角選取8°，其厚度應(yīng)大于5mm，便于熱處理時不發(fā)生形變。材料采用45鋼。 圖6-5 楔緊塊 6.3.4 抽芯力的確定 由于塑件注射完成后會包緊在型芯上，也會由于塑料熔體具有粘附性，粘附在型腔的側(cè)壁上，因此在開模過程中必然會收到相應(yīng)的阻力，這個阻力叫做抽心力。 對抽芯力的影響有諸多因素，大致有以下幾個方面： (1) 塑料熔體進入型腔內(nèi)，對其側(cè)壁的接觸面積越大，則開模時抽芯力越大。 (2) 塑件壁厚越厚，在收縮時產(chǎn)生的收縮率越大，這樣，對型芯的包緊力也就越大，抽芯力也就越大。 (3) 減小表面粗糙度，增大脫模斜度，在一定程度上可以減小抽芯力。 (4) 由于塑料種類的不同，其收縮率也不同，對抽芯力也有影響。 (5) 不同粘性的塑料，注射完成后對型芯的包緊力也不同，粘性越大的塑料對開模時的抽芯力影響越大。 (6) 為了減小抽芯力，可以在模具表面涂刷材料，減小塑料制件與模具的粘附性。還可以適當?shù)慕o模具進行加溫處理，使塑料制件保持在一定的收縮率范圍之內(nèi)。 (7) 在注射過程中，由于塑料熔體溫度過高，會在一定程度上影響模具型腔內(nèi)的零件，使模具內(nèi)零部件發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，也會影響抽芯力的大小。 6.3.5 抽芯距的確定 在開模過程中，能夠咱塑件成型后順利取出并且不會影響脫模情況下，滑塊所移動的距離稱為抽芯距。抽芯距要比塑件側(cè)壁上的凸臺大，這里為了能夠使塑件順利脫模，取3mm。 用公式表示為： （6-4） 式中 ——側(cè)向凸臺高度mm； S ——抽芯距mm。 =40mm 6.3.6 斜導(dǎo)柱的設(shè)計 斜導(dǎo)柱與模具的開模方向有一夾角，這個夾角就稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角，斜導(dǎo)柱的傾斜角影響著斜導(dǎo)柱在抽芯過程中的工作效率。斜導(dǎo)柱傾斜角的大小對斜導(dǎo)柱的實際工作中的有效長度，抽芯距等會有直接影響，斜導(dǎo)柱的傾斜角還會影響它自身的受力狀況。 在設(shè)計斜導(dǎo)柱時，要根據(jù)抽芯距來設(shè)計，當抽芯距大時，斜導(dǎo)柱的傾斜角要盡量小，當抽芯距小時，斜導(dǎo)柱的傾斜角要盡量大，從斜導(dǎo)柱本身的受力情況來分析，要盡量取小一點的傾斜角。 斜導(dǎo)柱的傾斜角指的是斜導(dǎo)柱與開合模方向的夾角，它的取值非常重要，傾斜角的大小決定著斜導(dǎo)柱的工作長度、抽芯距，同時也可以決定斜導(dǎo)柱的受力大小。本次設(shè)計中的側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開合模方向垂直，斜導(dǎo)柱的傾斜角最常用的是，本設(shè)計取15°。 6.3.7斜導(dǎo)柱直徑的計算 （1） 斜導(dǎo)柱受力分析 設(shè)計斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機構(gòu)時，要合理選擇斜導(dǎo)柱的直徑，選擇時先要對斜導(dǎo)柱直徑的大小進行計算，還要對計算得到的斜導(dǎo)柱直徑進行剛度校核。 用以下公式計算斜導(dǎo)柱的彎曲力： （6-5） 式中 斜導(dǎo)柱的傾角，取15°； 斜導(dǎo)柱所受彎曲力。 帶入數(shù)據(jù)得， =1329.29N （2） 斜導(dǎo)柱直徑計算 斜導(dǎo)柱的直徑計算公式為： （6-6） 式中 斜導(dǎo)柱的許用彎曲應(yīng)力。 側(cè)型芯滑塊受到脫模力的作用線與斜導(dǎo)柱中心線交點到 斜導(dǎo)柱固定板的距離，它的大小視模具設(shè)計而定，并不等于滑塊高度的一半。 帶入數(shù)據(jù)得， （3）斜導(dǎo)柱長度計算 因為本次設(shè)計中采用的是側(cè)型芯滑塊與開合模方向垂直的情況，所以計算斜導(dǎo)柱長度可按下式計算： （6-7） 式中 側(cè)向抽芯距； 帶入數(shù)據(jù)得， =154.55 圖6-6 斜導(dǎo)柱及其傾斜角 6.4 冷卻裝置的設(shè)計 6.4.1 溫度調(diào)節(jié)的重要性 模具的溫度一般是指模具內(nèi)型芯、型腔接觸塑料的表面的溫度。模具的溫度對塑件的注射有一定的影響，為了使塑件成型后有良好的質(zhì)量，也為了提高生產(chǎn)力，所以要控制模具的溫度。 模具溫度對塑件的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1） 模具溫度過低時，會阻礙塑料熔體的流動性，使塑料熔體還未充滿型腔是就出現(xiàn)冷料現(xiàn)象，使塑料制件不完整。 （2） 模具溫度過高時，雖然在注射過程中可以很好的使塑料熔體充滿型腔，但是塑件可能不能冷卻到理想形態(tài)，在脫模時或者在脫模后引起塑件變形。 （3） 模具溫度過高時，還會使塑料熔體的粘性變大，不利于脫模。 （4） 根據(jù)塑件的材料特性，控制模具內(nèi)型芯、型腔的溫度，可以在一定范圍內(nèi)控制塑件成型后的收縮率波動，提高塑件的尺寸精度。 控制模具的溫度，其目的是為了能夠讓塑件有良好的質(zhì)量保證和尺寸精度理想，提高塑件的生產(chǎn)效率。在特定情況下，不僅要對模具進行加熱，還要對其進行冷卻，用來達到生產(chǎn)塑件的目的。 6.4.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)在塑件注射時也起著很大的作用，如果不能將注射過程中產(chǎn)生的熱量帶走，就不能使塑件穩(wěn)定成型。冷卻系統(tǒng)可以很好的維持模具內(nèi)的熱平衡，不至于塑件內(nèi)部應(yīng)沒有冷卻系統(tǒng)而產(chǎn)生的應(yīng)力使塑件裂開。 為了使冷卻系統(tǒng)可以達到良好的效果，在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時應(yīng)注意： （1） 應(yīng)設(shè)計盡量多的冷卻水道，冷卻水道的數(shù)量越多模具內(nèi)型腔表面溫度分布越均勻，可以防止塑件收縮不均勻而產(chǎn)生應(yīng)力。 （2） 冷卻水道主要是控制模具內(nèi)型芯型腔的溫度，因此，在設(shè)計冷卻水道時，要盡量靠近型芯型腔。 （3） 冷卻水道進水口與出水口的溫度不能相差過高，隨著冷卻水的流過，水溫也會逐漸變高。溫度相差過大就會使模具內(nèi)溫度不平衡。這就需要減小冷卻水道的長度，或者是改變其排列的方式。 （4） 在注射是過程中，塑料熔體剛進入主流道的溫度是最高的，隨著與主流道的流經(jīng)，溫度越來越低。所以在布置冷卻水道時應(yīng)加強對澆口處的冷卻。 （5） 在布置冷卻水道時