目 錄摘要 1關(guān)鍵詞 11緒論 21.1 畢業(yè)設(shè)計選題的背景、設(shè)計方法、目的和意義 21.2 設(shè)計選題的背景和設(shè)計方法 21.3 設(shè)計的目的和意義 22塑件工藝性及成型工藝條件 32.1 垃圾桶制品圖 32.2 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 33成型設(shè)備 53.1 成型設(shè)備的選擇 53.2 注塑機(jī)基本參數(shù)的校核 63.2.1注塑量的校核 63.2.2鎖模力的校核 63.2.3最大注塑壓力的校核 63.2.4注塑機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 63.2.5開模行程的校核 74模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 74.1 型腔數(shù)目的確定和排列方式 74.2 分型面的選擇 814.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 84.3.1主流道的設(shè)計 84.3.2澆口的設(shè)計 104.4 成型零部件的設(shè)計 104.4.1成型零部件工作尺寸的計算 104.4.2成型型腔壁厚的計算 134.5 脫模機(jī)構(gòu) 144.5.1脫模力的計算 144.5.2推出零件尺寸的確定 154.6 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 164.6.1側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 164.6.2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計要點 184.7 調(diào)溫系統(tǒng) 194.7.1調(diào)溫系統(tǒng)的重要性 194.7.2調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計 194.7.2.1單位時間型腔內(nèi)的總熱量 194.7.2.2通過自然冷卻所散發(fā)的熱量 194.7.2.3由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量 214.7.2.4計算冷卻回路有關(guān)參數(shù) 214.8 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 274.8.1成型部分的導(dǎo)向 274.8.2推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 274.9 排氣系統(tǒng) 285模具的安裝及調(diào)試 285.1 模具的安裝 285.1.1模具的裝配 285.2 模具的開合動作分析 315.3 試模 315.3.1試模時可能出現(xiàn)的問題和解決辦法 315.3.2試模時應(yīng)注意的事項 33結(jié)論 34致謝 35參考文獻(xiàn) 36垃圾桶注塑模具設(shè)計臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院模具0731宙霄摘要：本設(shè)計詳細(xì)地闡述了垃圾桶注塑模具的參數(shù)化設(shè)計過程，給出了注塑模具設(shè)計的一般步驟a在對產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和工藝分析的過程中，使用了MPA來模擬充型過程、分析成型過程中的參數(shù)變化、預(yù)測充型質(zhì)量和可能出現(xiàn)的缺陷。列出了注塑機(jī)選擇的主要依據(jù)，并對主要參數(shù)進(jìn)行了校核。在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，舉出了各部分設(shè)計時應(yīng)參照的原則，并結(jié)合本課題進(jìn)行了具體的分析a在分型面的選擇問題上，本設(shè)計列出了三種方案，通過分析比較，選擇了一種最佳方案。側(cè)抽芯主要參數(shù)的確定，參照了斜導(dǎo)柱的計算方法，指出了側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計要點。重點分析設(shè)計了調(diào)溫系統(tǒng)，說明了調(diào)溫系統(tǒng)對產(chǎn)品成型的重要性，詳細(xì)計算了進(jìn)、出模具的熱量，最終確定散熱面積、冷卻水道直徑，冷卻水道長度等工藝參數(shù)。在設(shè)計完結(jié)構(gòu)后，對模具的安裝進(jìn)行了大致的說明，對模具的開合動作做了必要的分析，對試模過程中可能出現(xiàn)的問題做了詳細(xì)的分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。關(guān)鍵詞：注塑模，模流分析，垃圾桶1緒論塑料是當(dāng)今極具活力的一門產(chǎn)業(yè)。塑料是現(xiàn)代主要的工業(yè)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于汽車、宇航、電子通信、儀器儀表、文體用品、化工、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑五金等各個領(lǐng)域。至2004年，我國塑料制件的年產(chǎn)量已突破2500[1]萬噸。展望21世紀(jì)，高分子合成材料將進(jìn)入質(zhì)的飛躍發(fā)展時期。我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之相配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和改革開放方針引導(dǎo)下，我國注塑模得到迅速發(fā)展，高效率、自動化、大型、微型、精密、無流道、氣體輔助、高壽命模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大?？傮w上來看注塑模具發(fā)展趨勢，注塑成型模具正加深理論研究，加速推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，擴(kuò)大研究各種特殊結(jié)構(gòu)注塑模具，全面推廣1.1畢業(yè)設(shè)計選題的背景、設(shè)計方法、目的和意義1.2.1設(shè)計選題的背景和設(shè)計方法本次設(shè)計的垃圾桶是一商品，在日常生活中它有很多的應(yīng)用。由于它的生產(chǎn)批量大，精度要求高，且材料為塑料PS，適合在塑料模具行業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)。本設(shè)計中使用注塑模具來生產(chǎn)該產(chǎn)品，其原理是將粒狀塑料連續(xù)輸入到成型機(jī)的料筒中加熱熔融，然后由注塑桿推進(jìn)，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導(dǎo)入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。為了合理而快速的設(shè)計出模具，采用參數(shù)化設(shè)計，保證模具的各種數(shù)據(jù)上有緊密的量的聯(lián)系。整個設(shè)計過程包括工藝條件的分析、最佳方案的確定、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具二維和三維圖的繪制。使用MPA分析制件的成型工藝，使用PROE進(jìn)行三維建模并進(jìn)行參數(shù)化分析，通過CAD繪制各種零件圖，最后整理設(shè)計說明書，完成整個設(shè)計。1.2.2設(shè)計的目的和意義通過這次畢業(yè)設(shè)計，預(yù)期達(dá)到以下目的：51）加深對塑料的組成及性能的了解。2）了解塑料成型的基本原理，學(xué)會正確分析成型工藝對模具的要求。3）掌握一類成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計方法。4）具有初步分析、解決模具現(xiàn)場技術(shù)問題的能力。注塑成型是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)問，若想對它融會貫通，還需要長期的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。在畢業(yè)設(shè)計中，需要對大學(xué)三年以來學(xué)過的知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，即可以加深對已學(xué)知識的理解，又可以從中發(fā)現(xiàn)不足同時，也可以加強(qiáng)創(chuàng)新以及動手能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)獨立分析和解決問題的能力，因此，本次垃圾桶的設(shè)計有非常重要的現(xiàn)實意義。2塑件工藝性及成型工藝條件2.1塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，包括結(jié)構(gòu)分析、尺寸精度和表面質(zhì)量等。例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，看看估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。本塑件為圓形桶狀薄壁商品，壁厚均勻，有利于各部分同時冷卻，減緩內(nèi)應(yīng)力。將零件開口朝上放置，其底部有一個圓形凸起，上部有一個凸臺，并開有小窗，需要采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，桶比較深，要求較大的開模行程，但有足夠的斜度，可以順利脫模，經(jīng)模流分析，氣孔和熔結(jié)痕較少，且不在關(guān)鍵部位，充型質(zhì)量很高，可以保證表面質(zhì)量，塑件體積為107.95cm3。塑件不允許有裂紋、變形缺陷，精度等級為高精度。綜上，可以成型合格的塑料制件來。2.2塑件成型工藝條件分析成型本零件使用聚苯乙烯（S，該材料為熱塑性塑料，比重小，具有高的強(qiáng)度、6剛性、硬度，耐腐蝕、性耐熱性、電絕緣性優(yōu)良，可在100℃左右使用。該塑料為無定形高聚物，注塑時一般不需要進(jìn)行干燥。流動性好，它的流變特性是黏度對剪切速率的依賴性比溫度的依賴性大。因此，在注塑充模時，通過提高注塑壓力或注塑速度來增大熔體的流動性比通過提高溫度有利。其結(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度將有助于制件結(jié)晶度的增加，甚至能提前脫模。同時，聚苯乙烯質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的倒凹模時可強(qiáng)行脫模。表2.2.1PS的基本特性參數(shù)項目參數(shù)密度ρ（g/c）1.04～1.06壓縮比1.9～2.2）2.8～3.5泊松比0.32成型收縮率0.2～0.8%吸水率0.05%與鋼的磨擦因數(shù)0.12（資料來源：黃虹主編.《塑料成型加工與模具》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002，第302頁）表2.2.2推薦成型工藝塑料項目聚苯乙烯（PS）注塑機(jī)類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/r/n30～60噴嘴形式直通式溫度/oC160～170料筒溫度/oC前段170～190中段--后段140～160模具溫度/oC20～60注塑壓力/60～1007保壓力/30～40注塑時間/s0～3保壓時間/s15～40冷卻時間/s15～30成型周期/s40～90（資料來源：王孝培主編.《塑料成型工藝及模具簡明手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.6，第63頁）本設(shè)計中選擇注塑溫度為160oC。批量較大，成型周期取20s，即成型周期=注塑時間2s+冷卻時間9.3s+開合模時間8.7s。模溫低可以降低收縮率，減小熱應(yīng)力，防止變形，保證表面質(zhì)量，模溫高可以提高尺寸穩(wěn)定性，綜合考慮，取模溫30o經(jīng)模流分析，在以上工藝條件下，可以得到很好的充型質(zhì)量，并且壓力降、模流前端溫度、熔結(jié)痕位置、氣孔位置均在一個可以接受的程度。3成型設(shè)備3.1成型設(shè)備的選擇選注塑機(jī)考慮注塑容量、最大成型面積、閉合高度、模具體的截面尺寸、模具的頂出、定位環(huán)、澆品套以及成型工藝，現(xiàn)初步確定注塑型號為500，根據(jù)型腔尺寸選定模架型號為355355-58-1990，但A板改用150mm厚的板。表3.1.1注塑機(jī)基本參數(shù)螺桿直徑/5注塑容量/cm500注塑壓力/1040鎖模力/10kN350最大注塑面積/cm1000模具厚度/最大450最小300模板行程/7008噴嘴球半徑/18孔直徑/7.5定位孔直徑/0.061500推出中心孔徑/150兩側(cè)孔徑/24.5孔距/530（資料來源：黃虹主編.《塑料成型加工與模具》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002，第305頁）3.2注塑機(jī)基本參數(shù)的校核3.2.1注塑量的校核根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注塑機(jī)的最大注塑量是其額定注塑量的80%，按體積表示法，必g須gzjnV Vzj

0.8V

（3.1）3式中Vz——單個塑件容量，用測得107.95cm；3Vj——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量，40cm3；n——型腔數(shù)目，在型腔的數(shù)目和排列方式中確定為1；Vg——注塑機(jī)額定注塑量，250cm3。則1107.95 40

147.95

0.8

250

200，故注塑量符合要求。3.2.2鎖模力的校核為防止模具分型面被脹模力頂開，必須對模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。本設(shè)計中必須PAFm z （3.2）PAF式中F——注塑機(jī)額定鎖模力（；P——塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力，根據(jù)文獻(xiàn)[4]第138頁表4-1，取25 ；mz——制品在分型面上的垂直投影面積，經(jīng)計算得128.678

2cm。2

MPa9則3500000

25 12867.8

321695，故鎖模力符合要求。3.2.3最大注塑壓力的校核本設(shè)計中成型時的注塑壓力為60～100MPa，注塑機(jī)額定注塑壓力為，故注塑壓力符合成型要求。3.2.4注塑機(jī)安裝模具部分的尺寸校核定位環(huán)尺寸：定位環(huán)必須與定位孔呈間隙配合，便于模具安裝并使注流道中心線與注塑機(jī)噴嘴中心線重合，定位環(huán)的高度小型模具取定位孔深度應(yīng)大于定位環(huán)的高度。模具厚度：確定型腔尺寸后選定標(biāo)準(zhǔn)模架，查資料6得模架的閉合厚度為在注塑機(jī)允許的最大450mm、最小閉合厚度350mm之間。模具的長度與寬度：查資料6得模板長度為注塑機(jī)上。3.2.5開模行程的校核S開模行程應(yīng)小于或等于注塑機(jī)的模板行程，按下式校核SSmazS

S H H

(5~10)

（3.3）121式中Smax——注塑機(jī)最大開模行程，700mm；121S——模具所需開模距離，mm；'Sc——抽芯距，17.37'

mm；H1——塑件脫模距離，51mm；H2——包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度，183mm。S 51

183

17.37 10

261.37mm可見，開模行程滿足設(shè)計要求。104模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1型腔數(shù)目的確定和排列方式確定型腔的數(shù)目有四種方法：按注塑機(jī)的最大注塑量、注塑機(jī)的額定鎖模力、制品的精度要求以及加工的經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)在根據(jù)注塑機(jī)的最大注塑量來確定型腔數(shù)目nv0.8vvgjvngjvn （4.1）v式中 g——注塑機(jī)最大注塑量，cm3vj——澆注系統(tǒng)凝料量，cm3vn——單個塑件的體積，cm3查表2.1.1，vg=250cm3，設(shè)定vj=40cm3上面已算出vn=107.95cm30.8n則：

250107.95

40=1.48（個）所以，取n=1，即采用一模一腔形式。若為多型腔模具，則應(yīng)使各型腔的排列盡量緊湊和對稱，且盡量使用平衡進(jìn)料方式。本模具為一模1腔，布置在正中既可。4.2分型面的選擇模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸面通稱為分型面。通常按分型面的形狀，將分型面分為平面型、曲面型和階梯形三種。常把動定模分開的面稱為主分型面。選擇分型面的基本原則：①便于脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)；②不影響外觀；③保證尺寸精度；④有利于排氣；⑤便于模具零件加工；⑥考慮注塑機(jī)的11技術(shù)規(guī)格；⑦側(cè)向分型應(yīng)與主分型面協(xié)調(diào)。本設(shè)計中分型面可以有以下幾種方案：方案一：如圖4.2.1，分形面選在凸臺的下沿。經(jīng)模流分析，產(chǎn)生的氣孔和熔結(jié)痕主要集中在圖4.2.1所示A面上，且該面為料流未端，利于利用分型面排氣，且比較容易達(dá)到表面質(zhì)量，但是增加了側(cè)型芯的制造難度。4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成，其作用是使熔體順利而平衡的充模、壓實和保壓。4.3.1主流道的設(shè)計主流道與熔體接觸，應(yīng)選用較好的材料制造，還要進(jìn)行淬火處理，以提高硬度，常設(shè)計成澆口套，便于更換。為保證澆口套不被沖出定模，加定位環(huán)固定，同時也能讓澆口套與噴嘴對中定位。①主流道設(shè)計成錐形，PS流動性好，可取較小的錐角，本設(shè)計中取 =2?。內(nèi)壁表面粗糙度Ra=0.63m。②主流道半球形R2=+（1~2）mm，本設(shè)計=18mm，R2=18+1=19mm。小端直徑d2=d1+(0.5~1)mm，d1=7.5mm,d2=7.5+0.5=8mm,取0.5是為了獲得更小的截面積，從而有更大的充型速度，并且減小溫降和壓力降。凹坑深度取h=4mm.③大端過渡圓角半徑取r=2mm④主流道長度根據(jù)模板厚度確定，暫取L=55mm襯套和定模采用配合H7/m6,熱處理后硬度為55~60HRC。⑤定位環(huán)與注塑機(jī)定位孔采用配合。12圖4.3.1澆口套結(jié)構(gòu)示意圖 圖4.3.2澆口套安裝形式示意圖4.3.2澆口的設(shè)計本模具為單腔深腔模具，可以采用直接澆口。該澆口流通途徑短，壓力、能量損失小，易于加工，補(bǔ)縮作用強(qiáng)，有利于充型。為防止冷料進(jìn)入型腔，在澆口內(nèi)側(cè)開0.5倍壁厚的不明顯的冷料穴，主流道長度就盡量短，澆口直徑應(yīng)盡量小，一般。經(jīng)模流分析，如圖4.3.3，底部中心為最佳澆口位置。本設(shè)計中主流道即直接澆口，故應(yīng)兼顧兩部分的設(shè)計要求。將上步圖4.3.1中錐角改為最小角度，長度L也根據(jù)模板大小進(jìn)行修正。134.4成型零部件的設(shè)計4.4.1成型零部件工作尺寸的計算（1) 主型芯參數(shù)的確定①主型芯徑向尺寸主型芯徑向尺寸按以下公式計算：lm [ls

lsScp

x]0z

(4.2)式中l(wèi)m——型芯基本尺寸；ls——塑件內(nèi)形基本尺寸；Scp——塑料平均收縮率，0.6%；3x——修正系數(shù)，取4；——塑件尺寸公差；z——型芯制造公差，取l則主型芯大端徑向尺寸

/3。[114

114

0.006

3 00.34]4

0.343

14.94

00.11主型芯小端徑向尺寸

lm2

[91.6

91.6

0.006

3 00.3]4

0.33

=92.37

00.10②主型芯的軸向尺寸主型芯軸各尺寸按以下公式計算：hm [hs

hsScp

x']0Z

(4.3)式中hm——型芯基本尺寸；hs——塑件內(nèi)形基本尺寸；Scp——塑料平均收縮率，0.6%；2x'——修正系數(shù),3；14——塑件尺寸公差；z——型芯制造公差，取

/3。2 0hm則主型芯高度

[130

130

0.006

0.38]3

0.38331.03

00.13計算參數(shù)如圖4.4.1所示：（2) 型腔參數(shù)的確定①型腔徑向尺寸

圖 4.4.1 型芯主要尺寸計算示意圖Lm [Ls

LsScp

x]0

Z(4.4)Z式中Lm——型腔基本尺寸；Ls——塑件外形基本尺寸；Scp——塑料平均收縮率，0.6%；3x——修正系數(shù)，取4；——塑件尺寸公差；15z——型腔制造公差，取

/3。Lm1L則型腔大端尺寸為

[118

118

0.006

300.34]04

0.343

18.450

0.13Lm2L型腔小端尺寸為

[95.27

95.27

0.006

300.3]04

0.33

=95.620

0.10②型腔軸向尺寸型腔軸向尺寸按以下公式計算：HmssScp[HHmssScp

x']Z

(4.5)0式中Hm——型腔基本尺寸；Hs——塑件外形基本尺寸；0Scp——塑料平均收縮率，0.6%；2x'——修正系數(shù),3；——塑件尺寸公差；z——型芯制造公差，取

/3。Hm[130Hm

130

0.006

200.38]03

0.383

30.53

0.130計算尺寸示意如圖4.4.2所示：16圖 4.4.2 型腔主要尺寸計算示意圖4.4.2成型型腔壁厚的計算本設(shè)計為小型模具，成型零部件的強(qiáng)度問題比較突出，即應(yīng)力達(dá)到許用數(shù)值時，彈性變形量與其許用數(shù)值之間相差比較大，這種情況下只對成型零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核即可。型腔選用材料為T8。側(cè)壁厚度2pMt2pMtr1（4.6）式中tc——側(cè)壁厚度，m；r——凹模型腔內(nèi)孔的半徑，57.7mm；——材料的許用應(yīng)力，一般中碳鋼取200MPa；p——模腔壓力，25 。M MPatc 57.7t

1200200200200 2 25則型腔外輪廓半徑為67mm，可做為選擇模架的依據(jù)。底部厚度3pM3pMr42t（4.7）式中th——底部厚度，m；17r——凹模型腔內(nèi)孔的半徑，57.7mm；——材料的許用應(yīng)力，一般中碳鋼取200MPa；p——模腔壓力，25 。M MPa3 25 57.723 25 57.724 200th計算結(jié)果如圖4.4.3所示：圖 4.4.3 型腔壁厚主要尺寸示意圖4.5脫模機(jī)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計原則：①保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀；②盡量將塑件留在動模；③推出機(jī)構(gòu)運動要準(zhǔn)確、靈活、可靠，無卡死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)本身應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。因圓盒型較深，PS質(zhì)軟，且一模一腔，為不使塑件變形，可利用成型零件推出。4.5.1脫模力的計算本圓盒為薄壁制件（t/d=2/116=0.017<0.05）,所需脫模力按以下公式計算：2 ESLcos f tanF 1

0.1A21 K （4.8）2式中1——圓環(huán)形制品的壁厚，2mm；E——塑料的彈性模量，3000Mpa；S——塑料平均成型收縮率,0.6%；18L——制件對型芯的包容長度，128mm；——模具型芯的脫模斜度，5o；——塑料的泊松比，0.32；K2——無量綱系數(shù)，隨f和

而異，取1.0084；f——制件與型芯間的磨擦系數(shù)，0.12；2A——盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積，7076.63mm。2F 2 3.14 2 3000 0.006128 cos5 0.12 tan5

0.1

7076.63=2074.48N

1 0.32

1.00844.5.2推出零件尺寸的確定本設(shè)計使用成型零部件脫模，只需計算推桿即連接桿的尺寸。根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，可得推桿直徑（mm）的公式1/42LF2d KnE式中d——推桿的最小直徑，mm；

（4.9）K——安全系數(shù)，可取K

1.5；L——推桿的長度，244mm，F(xiàn)——脫模力，456312.32N；n——推桿數(shù)目，1；E——鋼材的彈性模量，3000Mpa；2d 1.52

244

2074.483000

1/4

=21.37mm,取25mm；推桿直徑確定后，按以下公式進(jìn)行強(qiáng)度校核4F[]2nd (4.10)2式中[]——推桿材料的許用應(yīng)力，200Mpa；19——推桿所受的應(yīng)力，Mpa；其它符號同前。24 2074.4823.14

25 =4.23Mpa<200Mpa，符合受力要求。4.6側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)圓盒的兩側(cè)開有對稱小窗，存在與開模方向垂直的分型，深度較大不能強(qiáng)制脫模，故需要側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)?？紤]到型腔較深，對型芯的包緊力較大，雖有較大斜度仍不能保證能順利脫模，故采用彎銷滯后側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，開模后有一段空行程，該機(jī)構(gòu)抗彎強(qiáng)度高，可使用較大的傾斜角，在開模行程相同的條件下，可以得開更大的抽芯距。4.6.1側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定①抽芯距S型芯從成型位置到不妨礙塑件脫模的位置所移動的距離叫抽芯距。一般抽芯距為側(cè)孔或側(cè)凹深S0加2～3mm的余量。S這里S0mm，則S 0 3)mm=2+2=4mmS②彎銷的傾角傾角 不僅決定開模行程和彎銷長度，對彎銷的受力狀況也會產(chǎn)生重要影響。本設(shè)計取傾角 20。③有效工作長度LSLsin

4=sin20

=11.67mm彎銷和滑塊孔之間的間隙 ，取0.5mm。工作原理見圖4.6.1。2020④彎曲力F

圖 4.6.1 彎銷工作原理示意圖Fc F彎曲力 cos

，式中Fc為抽芯阻力，即塑料對側(cè)型芯的包緊力。因Fc pA42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，收縮力越大，包緊力越大，p的取值越大，本設(shè)計取pMpa。424A——塑料制品包緊型芯的側(cè)面積，這里為1.494

10 m故Fc

9 1.49

10 =1341N1341Fcos20

=1427N⑤彎銷的截面尺寸b、h彎銷的截面形狀為矩形，寬為b，高為h。抽芯時，彎銷受有彎矩M的作用，其FL 1427M

0.01754最大值為

cos

cos20

Nm=26.6Nm由材料力學(xué)可知彎銷的彎曲應(yīng)力為[]M[]W WW （4.11）3式中M——彎銷的抗彎截面系數(shù)；3W[]——彎銷材料的彎曲許用應(yīng)力，對碳鋼可取13.7W

kN/cm

(137Mpa)；彎銷的截面為矩形，其截面系數(shù)為bh2W6

2h，本設(shè)計中取b=3 ，9FL9FL3[]Wcos3 1.37108 cos2091427 0.01316= =13.13mm，規(guī)整取14mm212則b=3

13.13

=8.75mm，此為不安裝螺釘而滿足強(qiáng)度要求時需要的最小尺寸，由于還需螺釘固定，螺釘選用M3系列的，故應(yīng)加上螺釘導(dǎo)致的缺孔的寬度，取12mm?？招谐倘?mm。'抽芯行程為Sc'

Lcos

13.16

cos20

=12.37mm。4.6.2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計要點彎銷常采用45鋼、T10A、T8A及20鋼滲碳淬火，熱處理硬度在55HRC以上，表面粗糙度Ra不大于0.8

m，彎銷與固定板采用H7/m6。滑塊采用組合式，便于加工、維修和更換，并能節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，滑塊常用45鋼或T8、T10制造，淬硬至40HRC以上，而型芯則要求用CrWMn、T8、T10或45鋼制造，硬度在50HRC以上。導(dǎo)滑塊槽應(yīng)使滑塊運動平衡可靠，二者之間上下、左右各有一對平面配合，配合取H7/f7，其余各面留有間隙。滑塊的導(dǎo)滑部分應(yīng)有足夠的長度，以免運動中發(fā)生偏斜，一般導(dǎo)滑部分長度應(yīng)大于滑塊寬度的2/3，否則滑塊在開始復(fù)位時容易發(fā)生傾斜。導(dǎo)滑槽應(yīng)有足夠的耐磨性，由T8、T10或45鋼制造，硬度在50HRC以上?；瑝K應(yīng)有定位和鎖緊裝置。鎖緊塊有于在模具閉合后鎖緊滑塊，承受成型時塑料熔體對滑塊的推力，以免彎銷彎曲變形；但開模時，又要求鎖緊塊迅速讓開，以免阻'礙彎銷驅(qū)動滑塊抽芯。故銷緊塊的楔角 應(yīng)大于傾斜角

'，一般取

(2~3)。設(shè)計結(jié)果如圖4.6.2所示：2222圖 4.6.2 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)示意圖1．彎銷 2.動模墊板 3.滑塊4.定位裝置4.7調(diào)溫系統(tǒng)4.7.1調(diào)溫系統(tǒng)的重要性模具溫度對塑料制件的質(zhì)量及生產(chǎn)效率有極大的影響：（1）改善成形性（2）成型收縮率（3）塑件變形（4）尺寸穩(wěn)定性（5）力學(xué)性能（6）外觀質(zhì)量4.7.2調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計4.7.2.1單位時間型腔內(nèi)的總熱量/h）Q

（4.12）式中N——每小時注塑次數(shù)；G——每次塑料的注塑量，kg；——單位熱流量，kJ/kg。本設(shè)計中成型周期為20s，N=3600/20=180次；每次塑料的注塑量包括塑件的質(zhì)量和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，本設(shè)計中塑件的質(zhì)量為113.3g，設(shè)澆注系統(tǒng)質(zhì)量為10g，則G=123.3g=0.1233kg。查文獻(xiàn)[1]第222頁圖10-2，取=160.8kJ/kg23Q80

0.1233

160.8=3568.7952kJ/h4.7.2.2通過自然冷卻所散發(fā)的熱量

Qd、Qf、Qt①由對流所散發(fā)的熱量d（kJ/h）360 4Qd 4.187(0.25

2M 300

)AM 2M e3

(4.13)式中M——模具平均溫度，本設(shè)計中為30C；——室溫，一般取20C；2——模具表面積，m；212

(4.14)式中1——模具的四個側(cè)表面積，即4 355

114

125

32 100

=526820mm252682m2；2——模具的兩個分型面表面積，為模板面積與塑件側(cè)面積之和的兩倍，即2 355

355

40000

=332050mm233205m2；——開模率；t t1 t2t

(4.15)式中t——注塑成型周期，20s；t1——注塑時間，2s；t2——制品冷卻時間，9.3s。20 2故20

9.3

435，360

0.52682

0.4354

0.33205671m2,Qd 4.187

(0.25

)30 300

0.671

30 203

=81.16kJ/h24②由幅射所散發(fā)的熱量Qf（kJ/h）Qf 20.81

4273 2M100

4273 e100

(4.16)2式中1——模具的四個側(cè)表面積，0.52682m；2——輻射率，本設(shè)計取0.80（資料1223）2M——模具平均溫度，本設(shè)計中為30C；e——室溫，一般取20C；Qf 20.8

0.52682

0.80

4273 30100

4273 20100

=92.82kJ/h③向注塑機(jī)工作臺所傳遞的熱量Qt（kJ/h）Qt h2AM3 2M e

(4.17)式中3——模具與工作臺接觸面積，400

355

2=284000mm2284m2；2h2——傳熱系數(shù)，普通鋼取h2=502kJm h C)2Qt 502

0.284

30 20

=1425.68kJ/h④脫模后塑件帶走的熱量Qz（kJ/h）Qz式中N——每小時注塑次數(shù)，180次；G——每次塑料的注塑量，0.1233kg；

Q2——單位熱流量，30

C時取20kJ/kg。Qz 180

0.1233

20=443.88kJ/kg4.7.2.3由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量

Q2（kJ/h）Q2 Q

Qd Qf

Qt Qz25=3568.7952

81.16

92.82

1425.68

443.88

=1525.2552kJ/hQ2應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻回路帶走，采用資料1式（10-41）的分配方案，Q2G

0.4Q2

0.4

1525.2552=610.10kJ/hQ2K

0.6Q2

0.6

1525.2552=915.18kJ/h4.7.2.4計算冷卻回路有關(guān)參數(shù)4.7.2.4.1凹模所需冷卻水管參數(shù)cqVc1

Q2Gout in

(4.18)式中Qin——冷卻水入口溫度，設(shè)定20C；Qout——冷卻水出口溫度，本設(shè)計要求精度較高，設(shè)定出口溫度為21

C（精度為3級時進(jìn)出口溫差應(yīng)小于2C；——冷卻水平均溫度時水的密度，998.2kg/m3；c1——冷卻水平均溫度時水的比熱容，4.187kJ/kg C；Vq——所需冷卻水的體積流量，m3/hV 610.10

1=2.43

103m3/minqV4.187

998.2

21 20 60則冷卻水的平均流速2q

2 2.43

103v V=61m/s15d2

15 3.14

0.0082將冷卻管道設(shè)計成螺旋形半圓水道，直徑d設(shè)為0.008m，則冷卻水流速應(yīng)是計算的一倍，即3.22m/s。凹模冷卻水道長度:模具熱阻按以下公式計算26Qplt2

(4.19)式中t——模具的熱傳導(dǎo)阻力，表現(xiàn)為溫差，C；Qpl——進(jìn)入模具的熔體的總熱含量，922.1；——水孔中心至型腔的距離，取9mm；2——型腔表面積，122783mm；2——模具材料的傳熱系數(shù)，查資料2P215表5-55，一般鋼材取5104Wmm

；

922.1t2 122783

95104

.35

107K可見，冷卻水管壁與型腔壁溫差幾乎為零，即整個型腔溫度可視為相等。則型腔散熱面積G 13360(1

Q2G0.0155M)(2M

5M)v

(4.20)2式中 G——型腔的散熱面積，m；25M——冷卻水平均溫度，20.5C；610.10 2G 13360

0.015

20.5)(300037m20.5)

，制件與型腔的接觸面積為0.047m2，與計算的散熱面積比較接近。則型芯冷卻水管長度L G = 3700 =179.96mm(0.5

d

(0.5

3.148凹模冷卻水道參數(shù)校核冷卻水流動狀態(tài)的校核校核公式為

Re

6000~10000

(4.21)27式中 ——水的運動黏度，查資料1P229圖10-8，取 .0

105m2/s則Re

3.22

0.008

25760

6000~100001.0

106故水的流動屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。冷卻回路壓降計算32 (L L)p e (4.22)3d23式中 ——水在

5M時的密度，993.2kg；Le——冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當(dāng)量長度，型腔中有一次90o轉(zhuǎn)彎，得Le

30d30

0.00824m321.0

106

993.2

3.22

(0.18

0.24)p =671.6Pa0.0082該壓力遠(yuǎn)小于一般自來水的壓力，故該方案可靠。圖 4.7.1 型腔三維圖284.7.2.4.2型芯所需冷卻水管參數(shù)cqVc1

Q2Kout in式中Qin——冷卻水入口溫度，設(shè)定20C；Qout——冷卻水出口溫度，本設(shè)計要求精度較高，設(shè)定出口溫度為21C；——冷卻水平均溫度時水的密度，998.2kg/m3；c1——冷卻水平均溫度時水的比熱容，4.187kJ/kg C；Vq——所需冷卻水的體積流量，m3/hV 915.18

1=3.65

103m3/minqV4.187

998.2

21 20 60將冷卻管道設(shè)計成螺旋形半圓水道，直徑d設(shè)為0.008m，則冷卻水的平均流速2q 2v V=

3.65

10342m/s15d2

15 3.14

0.0082半圓形水道流速應(yīng)為4.82m/s。型芯冷卻水道長度:與型腔設(shè)計時同理，整個型芯溫度可視為相等。則型腔散熱面積K 13360(1

Q2K0.0155M)(2M

5M)v2式中 K——型芯的散熱面積，m；25M——冷卻水平均溫度，20.5C；915.18 2G 13360

0.015

20.5)(300055m20.5)制件與型芯的接觸面積為0.048m2，與計算的散熱面積比較接近。則型芯冷卻水管長度29L K = 5500 =267.51mm(0.5

d

(0.5

3.148型芯冷卻水道參數(shù)校核冷卻水流動狀態(tài)的校核校核公式為

Re vd

6000~10000式中 ——水的運動黏度，查資料1P229圖10-8，取 .0

105m2/s則Re

4.82

0.008

38560

6000~100001.0

106故水的流動屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。冷卻回路壓降計算32 (L L)p e 3d23式中 ——水在

5M時的密度，993.2kg；Le——冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當(dāng)量長度，型腔中有一次90o轉(zhuǎn)彎，得Le

30d30

0.00824m321.0

106

993.2

4.82

(0.27

0.24)p =1220.74Pa0.0082該壓力遠(yuǎn)小于一般自來水的壓力，故該方案可靠。30圖 4.7.2 型芯冷卻回路三維圖冷卻水道的布置如圖4.7.3所示，其中為兩股不同的水流：圖圖 4.7.2 型芯冷卻回路三維圖1.定模板 2.動模板 3.動模墊板4.8導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間的準(zhǔn)確對合，起定位和導(dǎo)向作用。主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面導(dǎo)向兩種形式，其設(shè)計基本要求是導(dǎo)向精確，定位準(zhǔn)確，并具有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。4.8.1成型部分的導(dǎo)向本設(shè)計中塑件的尺寸較大，成型壓力會使型芯和型腔偏移，且型腔較深，精度要求較高，故采用錐面定位。此種設(shè)計還可以提高模具的剛性。具體結(jié)構(gòu)見圖4.8.1，其中錐角取22o，高度大于兩錐面均進(jìn)行淬火處理。31圖4.8.1 圓錐面定位結(jié)構(gòu)示意圖4.8.2推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向為保證連接桿的準(zhǔn)確推出與復(fù)位，同時也為了使復(fù)位桿的運動不至于偏離預(yù)定路徑，本設(shè)計中采用了四根導(dǎo)柱來保證推出機(jī)構(gòu)的運動精確，其安裝形式如圖4.8.2所示。圖4.8.圖4.8.2 推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)向示意圖1.動模墊板 2.推桿固定板3.推板4.動模座板5.導(dǎo)柱6.導(dǎo)套4.9排氣系統(tǒng)型腔得澆注系統(tǒng)產(chǎn)生的氣泡常分布在與澆口對應(yīng)的位置；熔體中水分蒸發(fā)產(chǎn)生的氣泡呈不規(guī)則分布；熔體分解產(chǎn)生的氣泡主要分布在厚壁部分?？蓳?jù)此判斷氣泡來源。排氣方式很多：32①利用分型面排氣；②利用型芯與模板的配合間隙排氣；③利用推桿或側(cè)型芯的間隙排氣；④開設(shè)排氣槽。經(jīng)模流分析，本塑件中氣泡主要產(chǎn)生有分型面上，如圖2.3.7，故可利用分型面排氣，若還不足，則加大側(cè)型芯運動間隙來排氣。5模具的安裝及調(diào)試5.1模具的安裝5.1.1模具的裝配1）按圖紙要求檢驗各裝配零件。2）加工定模板1的外形以定模板1的一大面為基準(zhǔn)，用插床精加工四周（四邊保持垂直度）。3）鏜線切割用穿線孔按精插后的外形求得型腔的實際中心尺寸L和（如圖5.1.3鉗工畫線銑制平臺尺寸φ10（鏜孔用，鏜制穿線孔φ10。3333圖5.1.3 鏜穿線孔中心示意圖4）以穿線孔φ10mm為基準(zhǔn)，線切割型腔安裝孔φ134mm。加工臺肩尺寸φ深5）在型腔上裝上密封圈9，并將型腔8壓入定模板。型腔壓入模板一小部分時，用百分表校正其位置，當(dāng)調(diào)整位置正確后，再將型腔全部壓入模板。6）在定模板1和型腔8上加工限位釘孔并壓入圓柱銷10。7）將主流道襯套6壓入型腔8。8）在動模座板1上加工出定位環(huán)孔以及主流道襯套孔。9）將定位環(huán)4與定模座板2用平行夾頭夾緊，加工螺釘孔。然后分別在定位環(huán)4上加工沉孔、在定模座板2上加工螺紋。10）將定模座板2與定模板1用平行夾頭夾緊，加工螺紋孔，之后分別在定模板1上加工螺紋、在定模座板2上加工沉孔。11）將定模板1、定模座板2、定位環(huán)4用螺釘緊固。12）同步驟1上找出實際中心位置，并線切割出型芯安裝孔φ134mm與臺肩φ13）在冷卻水套上裝入密封圈。14）同步驟5，裝入型芯3、冷卻水套12。15）配鉆出型芯3與動模板17、型芯3與冷卻水套12的防轉(zhuǎn)銷孔并壓入防轉(zhuǎn)銷。16）將動模板17與4個導(dǎo)軌壓塊用平行夾頭夾緊并在相應(yīng)位置鉆出螺紋孔，之后分別加工出沉孔與螺紋。17）將推桿固定板25、動模墊板19、動模板17，用平行夾頭夾緊，并加工出φ10mm復(fù)位桿孔，之后加工φ87孔，如圖4.1.4所示。3434圖5.1.4 復(fù)位桿孔加工示意圖1．推桿固定板 2.動模墊板 3.動模板18）將動模墊板19、推桿固定板25、推板24、動模座板22用平行夾頭壓緊，加工出導(dǎo)柱孔φ20mm。拆下動模墊板，加工導(dǎo)柱孔臺肩φ19）將動模墊板19與推桿固定板25用平行夾頭夾緊后，加工出連接桿孔φ拆下推桿固定板并在其上加出連接桿臺肩φ20）在推板24與推板固定板25上配鉆出相應(yīng)的螺紋孔。21）將動模座板19、墊塊27、動模墊板19、動模板17用平行夾頭夾緊，加工出螺紋孔φ16mm，拆下后分別在動模座板上加工螺孔臺肩、在動模板上加工螺紋。22）將導(dǎo)柱33壓入動模墊板19。23）將復(fù)位桿29裝入推桿固定板25并套上彈簧20。24）將襯套11壓入冷卻水套12，然后將連接桿26通過推桿固定板25和動模墊板16插入襯套21，將連接桿26與推件型芯5用圓柱銷7連接。25）在動模板17中加入定位裝置18并與動模墊板19合攏，調(diào)整復(fù)位桿的位置。26）在推板中壓入導(dǎo)套，并用螺釘將其與推桿固定板緊固，注意調(diào)整各零件的位置。27）在動模座板22上裝入限位釘23。28）將動模座板22、墊塊27、動模墊板19、動模板17用螺釘28固定。29）將滑塊16放在動模板17上，用導(dǎo)軌壓塊32壓緊并用螺釘固定，注意滑塊的運動靈活。30）將彎銷13插入滑塊，將動模和定模緩慢靠攏，到動定模完好合攏時，將彎銷固定在定模板1上。31）裝配完后進(jìn)行試模，合格后打標(biāo)記并交驗入庫。355.2模具的開合動作分析1)拉出凝料。開模時，開始滑塊有5mm的空行程，這一過程中滑塊與動模板不發(fā)生相對運動，塑件依靠小窗這一結(jié)構(gòu)將凝料從流道中拉出。2)側(cè)抽芯過程?；瑝K經(jīng)歷5mm的空行程后，開始與彎銷的斜面接觸，在彎銷的作用下，滑塊開始向兩側(cè)運動，經(jīng)歷17.37mm的開模行程后完成側(cè)抽芯動作。3)推出塑件。完成側(cè)抽芯后，動模繼續(xù)運動一段距離，在注塑機(jī)頂桿的作用下，推板通過連接桿作用到推件型芯，使整個塑件平穩(wěn)的脫離型芯。至此，可以取下塑件。4)合模。合模過程是以上開模運動的逆過程，首先是動模向定模側(cè)運動，推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，之后在彎銷的作用下，滑塊復(fù)位，最后鎖緊方可進(jìn)行下一次注塑。5.3試模試模是模具生產(chǎn)的最后階段，此時模具要經(jīng)受正常工作條件的考驗。試模時可能發(fā)現(xiàn)各種各樣的產(chǎn)品缺陷，要經(jīng)具體的分析改進(jìn)注塑條件以求獲得滿意的質(zhì)量。如果生產(chǎn)由于產(chǎn)品設(shè)計或模具設(shè)計、制造的問題而產(chǎn)生問題，且不能由注塑條件的調(diào)整加以解決就必須修整模具或提交有關(guān)人員解決。試模的一般過程是：先將擦干凈的模具按常規(guī)安裝到注塑機(jī)上，然后調(diào)整合模、開模和頂出，在空載情況下合模開模來回活動幾下，若沒發(fā)現(xiàn)模具有異常或不靈活等問題，就開始試打樣件。料筒的塑料應(yīng)符合要求并存放一定的量，由注塑機(jī)加熱塑化，打樣件時注塑量，注塑壓力鎖模力通過試模確定最佳值，此時塑件應(yīng)符合外形和表面質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計要求。塑件在注塑成型過程中模具動作靈活，操作正常，制品合格，試模工作即告結(jié)束。5.3.1試模時可能出現(xiàn)的問題和解決辦法注塑填充不足：產(chǎn)生原因：熔體流動阻力過大；型腔排氣不良；鎖模力不足。改進(jìn)措失：正確的設(shè)計流道或分流道使其合理；合理的安排頂桿、鑲塊，利用間隙充分排氣調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。36制品尺寸超差：產(chǎn)生原因：注塑壓力過高，保壓時間過長；注塑壓力偏低，保壓時間不足。改進(jìn)措失：提高模具溫度；降低注塑壓力，縮短保壓時間；調(diào)整工藝參數(shù)。制品產(chǎn)生飛邊：產(chǎn)生原因：注塑過量；鎖模力不足；模具局部配合不佳。改進(jìn)措失：調(diào)整工藝參數(shù)；加大鎖模力；省模。翹曲變形：產(chǎn)生原因：物料帶有雜質(zhì)灰塵，未干燥；排氣系統(tǒng)不佳；型腔表面粗糙度不高。改進(jìn)措失：加大噴嘴、改變冷卻水道和推出桿的位置或延長保壓時間。表面質(zhì)量差：產(chǎn)生原因：物料帶有雜質(zhì)灰塵，未干燥；排氣系統(tǒng)不佳；型腔表面粗糙度不高等。改進(jìn)措失：通過對物料的充分清潔干燥；改進(jìn)排氣系統(tǒng)；研磨型腔表面等。制品粘模:產(chǎn)生原因：澆口尺寸太大，且位置不當(dāng)、型腔的表面粗糙度太高了、脫模斜度太小或推出位置不恰當(dāng)。改進(jìn)措失：增加澆口尺寸、改正它的位置；拋光型腔的表面；增加脫模斜度；選擇合適的推出位置來達(dá)到要求。主流道粘模:產(chǎn)生原因：主流道襯套的表面粗糙度太高、主流道脫模斜度太小、噴嘴的孔徑大于主流道的直徑、主流道襯套的