沙灘鏟手柄注塑模具設(shè)計(jì)（帶CAD圖紙）
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摘 要
在本次的課題設(shè)計(jì)上，由于沙灘鏟手柄外形的特殊性，為了方便設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，選用了一模兩腔的方案，出于表面外觀要去的考慮，在進(jìn)料的選擇方式上用的是側(cè)澆口把ABS材料澆注到模仁內(nèi)。在注射機(jī)的選用方面，經(jīng)過(guò)悉心挑選和向有關(guān)工廠技術(shù)人員的請(qǐng)教之后，這里選用了海天100 1A的注射機(jī)。在設(shè)計(jì)和合理性方面，還增加了冷卻裝置的設(shè)計(jì)。在本課題的主要表達(dá)方式上，使用CAD和UG軟件繪制設(shè)計(jì)圖。加上簡(jiǎn)介的語(yǔ)言表述，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)算，這些工作讓手柄的設(shè)計(jì)更加合理化。在本課題上，主要介紹了手柄的選材，選用的模架類(lèi)型，整個(gè)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，側(cè)向抽芯的詳盡描述，排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。由CAD和UG繪制圖紙，使用合理的模具加工方式。由簡(jiǎn)明的示意圖和計(jì)算等分析塑件，作為設(shè)計(jì)的參照。在上述的工作中，讓我對(duì)于模具制造的認(rèn)識(shí)和以前有了很大的不同。不僅僅是在專(zhuān)業(yè)知識(shí)上更加的熟悉了，還體會(huì)到了工廠工作人員的辛苦，還感受到了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)在真正的生產(chǎn)中的重要性。
關(guān)鍵詞：
Abstract
On the topic of design, due to the particularity of the beach shovel handle shape, for the convenience of design and production, chose one module and two cavities of the scheme, for reasons of surface appearance to, on the choice of feeding way we use the side gate to ABS material pouring into cavities. In terms of the selection of injection machine, a carefully selected and ask about the factory technical personnel, I chose Haitian injection machine of 100 1 a. On the design and rationality, I also added the design of the cooling unit. On this topic the main expression, the use of CAD and UG software rendering design. With introduction of language expression, accurate data calculation, this work let us handle design more reasonable. On this topic, I mainly introduced the handle material selection, selection of die set type, the gating system design, detailed description of side core-pulling, the design of the exhaust system, etc. By CAD and UG drawings, using reasonable mould processing methods. By the simple schematic diagram and the calculation analysis of plastic parts, such as as a design reference. In the above work, I understanding of mould manufacturing and before had the very big difference. Is not only on the professional knowledge with more familiar, also realized the factory staff of hard, also felt the importance of practical experience in the real production.
Key words: The handle; Injection mold design; CAD drawing; UG drawing
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
2 塑件分析 3
2.1 手柄分析和其技術(shù)條件 3
2.2 手柄材料的選定 3
2.3 選定ABS材料的性能分析 4
2.3.1 基本性能 4
2.3.2 ABS成型性 4
2.3.3 主要用途 4
3 手柄成型布局和注塑機(jī)選定 5
3.1 澆注方案 5
3.2 型腔整體的設(shè)計(jì)和成型尺寸的計(jì)算 5
3.3 預(yù)估手柄體積與質(zhì)量 6
3.4 注塑機(jī)的選擇 6
3.4.1 關(guān)于注射量的計(jì)算 6
3.4.2 關(guān)于鎖模力的計(jì)算 7
3.4.3 注塑機(jī)最終選擇確定 7
4 注塑模具設(shè)計(jì) 8
4.1 模架的選定 8
4.2 澆注系統(tǒng)方案 8
4.2.1 主流道設(shè)計(jì)方案 9
4.2.2 分流道的設(shè)計(jì)方案 9
4.2.3 澆口的設(shè)計(jì)方案 10
4.2.4 冷料穴的設(shè)計(jì)方案 10
4.3 有關(guān)分型面的設(shè)計(jì)方案 10
4.4 關(guān)于成型零部件的設(shè)計(jì)方案 11
4.4.1 部分零件的結(jié)構(gòu)分析 11
4.4.2 有關(guān)成型零件工作尺寸的計(jì)算 12
4.4.3 有關(guān)型腔計(jì)算 12
4.4.4 關(guān)于型芯大小的計(jì)算 13
4.4.5 基于型腔縱深和型芯的計(jì)算 13
4.4.6 基于模具強(qiáng)度與剛度的校核 13
4.5 脫模及推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14
4.5.1 脫模力 14
4.5.2 脫模機(jī)構(gòu) 14
4.6 關(guān)于側(cè)抽芯的選擇與設(shè)計(jì) 15
4.6.1類(lèi)型選擇。 15
4.6.2主要參數(shù)的確定 16
4.7 脫模機(jī)構(gòu)與推出機(jī)構(gòu)s 18
4.7.1脫模力 18
4.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
4.8.1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 19
4.8.2 冷卻水道在上下模仁附近的位置選擇 19
4.8.3 冷卻水道的相關(guān)計(jì)算 20
4.9 有關(guān)排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
4.10模具和注射機(jī)相關(guān)尺寸的校核 22
4.10.1 模具二維尺寸校核 22
4.10.2模具閉合高度的校核 22
4.10.3 關(guān)于開(kāi)模行程（S）校核 22
5 結(jié)論 23
參考文獻(xiàn) 24
III
1 緒論
1 緒 論
目前，大型模具制造技術(shù)精密，復(fù)雜，制造出來(lái)的產(chǎn)品結(jié)實(shí)耐用，使用時(shí)間很長(zhǎng)。在塑料模具的開(kāi)發(fā)上，這種獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的更為明顯。廣泛使用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了極大的提高，縮短了生產(chǎn)周期。隨著技術(shù)使用計(jì)算機(jī)輔助分析,可以取代測(cè)試過(guò)程,提供了一個(gè)完整的詳細(xì)的解決方案。在注射成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬,精確計(jì)算的熔融填料,填料和冷卻條件,同時(shí),計(jì)算產(chǎn)品,產(chǎn)品收縮和翹曲應(yīng)力分布,此處發(fā)現(xiàn),為了盡快改變?cè)O(shè)計(jì)而不是測(cè)試修理模具。然后通過(guò)模具制作過(guò)程。這不僅提高了注塑件的質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,也有重大突破。經(jīng)濟(jì)全球化,中國(guó)經(jīng)濟(jì)速展,中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展提供了良好的環(huán)境和機(jī)遇。模具制造轉(zhuǎn)移到中國(guó)。矩陣模型是廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備。60%取決于成型,和行業(yè)近年來(lái)的快速發(fā)展,要求越來(lái)越高的模具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的模具零件,其他處理方法。與一般塑料行業(yè)精密工程的快速發(fā)展,改善塑料制品的應(yīng)用范圍也越來(lái)越高,越來(lái)越多的廣泛使用的塑料成型。這種方法適用于所有的熱塑性和熱固性塑料,塑料制品很多比直接影響注塑模具注塑產(chǎn)品的主要工具,質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑工藝的生產(chǎn)力水平的一個(gè)方法,形成質(zhì)量、產(chǎn)量、成本和升級(jí)產(chǎn)品,也決定了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和速度。
許多不同種類(lèi)的注塑模具,其結(jié)構(gòu)和塑料品種、復(fù)雜性和塑料件注塑機(jī)器很多因素的影響,比如它的基本結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)最動(dòng)模型和固定模式。安在固定板固定模塊的注塑機(jī),動(dòng)模部分安裝在注塑機(jī)模板,在注塑機(jī)的注塑過(guò)程中夾緊系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)注塑模具和可移動(dòng)的部分是一個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)閉向?qū)АＭㄓ米⑺芰慵?、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)分離機(jī)制,啟動(dòng)機(jī)制、供暖和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和支撐部分。
模具的特點(diǎn),用于確定模具設(shè)等行業(yè)的區(qū)別。模具設(shè)計(jì)需要考慮以下的要點(diǎn)，塑料部件的物理力學(xué)性能,如強(qiáng)度、水吸收和對(duì)壓力的敏感性,不同種類(lèi)的塑料性能優(yōu)勢(shì),應(yīng)充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)在塑件的設(shè)計(jì),避免或彌補(bǔ)其缺點(diǎn)。塑料成型工藝,如流動(dòng)性、模具收縮差異。它的形狀應(yīng)有利于塑料零件成型,填寫(xiě),喂養(yǎng),熱塑性產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、均勻的冷卻或熱固性塑料,甚至治愈。尤是塑料模具的發(fā)展。計(jì)機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件廣泛用于模具設(shè)計(jì)過(guò)程已經(jīng)大大改,縮短生產(chǎn)周期。利用計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù),可以取代測(cè)試過(guò)程,提供了一完整和詳細(xì)的解決方案。在整個(gè)注射成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬準(zhǔn)確計(jì)算熔融包裝,包裝,和冷卻條件同時(shí),計(jì)算產(chǎn)品,產(chǎn)品收縮和翹曲應(yīng)分布,我們發(fā)現(xiàn)盡快,為了及時(shí)修改設(shè)計(jì),而是測(cè)試和修復(fù)模式。然后模擬通過(guò)，這不僅提高注塑的質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,但也有一個(gè)重大突破。經(jīng)濟(jì)全球化,中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展提了良好的環(huán)境和機(jī)遇。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸轉(zhuǎn)移到中國(guó)模具制造業(yè)?；灸Ｐ褪菑V泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備。
塑料模具設(shè)計(jì)和制造的汽車(chē)保險(xiǎn)杠,儀表盤(pán)的大型注塑。一些主要的制造商使用塑料模具計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)的基礎(chǔ)，CAE技術(shù)提供產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整的解決方案,在注塑模具制造工藝流程模擬分析預(yù)測(cè)熔體充填,保羅,包裝后,冷卻,和應(yīng)力分布,以及纖維取向分布和變形,和其他產(chǎn)品,因此,可以提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)修改部分和模具設(shè)計(jì),而不是等到然后嘗試重做模具。這不僅是傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法的突破,也減少甚至避免模具返工,提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本,有一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。一些外國(guó)EDM和豐富的內(nèi)容,實(shí)用和可靠的數(shù)據(jù)和專(zhuān)家系統(tǒng),深溝聯(lián)合的過(guò)程中模具加工、微加工、鏡面加工效率和質(zhì)量大大提高。一個(gè)新的控制系統(tǒng)來(lái)處理響應(yīng)的監(jiān)測(cè)和控制,提高深度控制大面積的精密機(jī)械加工。電火花混粉加工技術(shù)應(yīng)用于有效地提高模具表面的質(zhì)量。逆向工程,快速模具制造技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的三維掃描測(cè)量技術(shù)和數(shù)控模具雕刻機(jī),提高模具制造的能力也發(fā)揮了重要作用。中國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于快速發(fā)展的階段,國(guó)際經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯,它提供了有利條件和機(jī)遇,中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展。一方面,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將繼續(xù)模具快速開(kāi)發(fā),模具制造,另一方面,逐步轉(zhuǎn)移到中國(guó)和跨國(guó)公司傾向于購(gòu)買(mǎi)我們的模具也很明顯。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)數(shù)字化發(fā)展。特別是軟件的組成部分,使用這些技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交換處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。
2
2 塑件分析
2 塑件分析
2.1 手柄分析和其技術(shù)條件
在這一個(gè)階段，首先要做的就是，對(duì)將要設(shè)計(jì)的沙灘鏟的注塑工藝的分析，這樣就可以清楚地知道這個(gè)手柄是什么結(jié)構(gòu)，尺寸，形狀和精度了。
下面就展示出它的形狀圖。
圖2.1手柄UG圖
有很多因素影響著手柄的精確性，所以，怎樣設(shè)計(jì)它和怎樣構(gòu)思它的形狀變得十分關(guān)鍵。大多金屬質(zhì)的材料有著很高的硬度，耐磨性等等。但是如果是塑料材質(zhì)的話(huà)，它的一些性能就和前者有很大的差別了。在對(duì)沙灘鏟進(jìn)行公差的計(jì)量的時(shí)候，是不可以和金屬的制品選用相同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的。我設(shè)計(jì)的鏟子，它的一些要求都是和我設(shè)計(jì)的裝配圖的一些要求產(chǎn)生的。圖中有標(biāo)注的采用MT5精度，沒(méi)有標(biāo)在上面的那么就采用MT8的精度要求。
沙灘鏟的外圍精致的程度，和我們所要求的表面粗糙度有著密切的關(guān)系。本沙灘鏟處理所需的表面粗糙度不少于Ra0.7um,Ra1.1um。
2.2 手柄材料的選定
塑料材料有很多種，他們的很多功能用途什么的都不大一樣，有一種ABS的塑料，和別的不同的地方，是這個(gè)塑料有比較好的耐用度，而且很便宜，我們的沙灘鏟子不是什么特別精密的儀器，用這種材料就可以了，畢竟對(duì)于量產(chǎn)的東西來(lái)說(shuō)，我們要考慮到它的經(jīng)濟(jì)性。
2.3 選定ABS材料的性能分析
2.3.1 基本性能
由之前所描述的，這一次選擇的ABS材料，還是有很多的長(zhǎng)處的，其中之一，就是它的熱塑性，這個(gè)在手柄的設(shè)計(jì)里非常重要，這一點(diǎn)上它的性能就比別的強(qiáng)。而且這里設(shè)計(jì)的是沙灘鏟，很有可能被作為兒童的玩具，ABS是沒(méi)有毒性的，而且沒(méi)什么異味，這樣就讓我的設(shè)想成為了實(shí)現(xiàn)的可能。再者，遇到一些極端的情形下，這個(gè)材料還有不錯(cuò)的強(qiáng)度，屬于物美價(jià)廉的那一類(lèi)。
2.3.2 ABS成型性
然而就像大家所熟知的那樣，人無(wú)完人，材料也是一樣，有著那么多優(yōu)點(diǎn)的ABS材料，對(duì)于這次手柄的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，最大的不足就是它的吸水性很強(qiáng)，在把材料從熱流道通道上下模仁的時(shí)候，就會(huì)有所謂的紋路在上面，對(duì)手柄外觀影響很大。這里所找到的比較好的解決方案，就是在做以上的步驟之前，讓ABS充足的干燥。盡量避免以上所擔(dān)心的問(wèn)題。然而ABS被選中的最大的原因，是因?yàn)樗尚偷乃俣仁值目欤诖笈康纳a(chǎn)時(shí)，很節(jié)約時(shí)間。
2.3.3 主要用途
ABS材料在生活中十分的常見(jiàn)，也許平時(shí)用的扳手，喝水的杯子，出租車(chē)的雨刷器，小朋友玩的玩具就是用它做的。在別的地方，向鋼琴的鍵盤(pán)，手機(jī)的殼子上，應(yīng)該都有ABS的影子。
23
3 手柄成型布局和注塑機(jī)選定
3 手柄成型布局和注塑機(jī)選定
3 手柄成型布局和注塑機(jī)選定
3.1 澆注方案
在這個(gè)手柄設(shè)計(jì)的澆注方案上，并不是憑空想象，這里的目的就一個(gè)，讓選用的ABS材料可以快速的到達(dá)模仁里面，并且要把整個(gè)模仁填滿(mǎn)，不可留有空余空間。所以說(shuō)，不管此處選擇的材料有多么好，多么貴，多稀有，如果在澆注這一塊沒(méi)有設(shè)計(jì)好的話(huà)，手柄的外觀就不會(huì)太好看，而且固話(huà)的速度也會(huì)受到影響，更重要的是它的強(qiáng)度也會(huì)變得很低，這次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，有流到，分流道，冷卻水道和放置冷卻液的槽。
鑒于上面考慮到的因素，要做到如下：
1.ABS進(jìn)入熱流道里面，會(huì)有一定的能量可以讓它充滿(mǎn)模仁，這里要努力做到減少這種能量的消耗。所以要求能把這個(gè)路程設(shè)計(jì)的多短就多短。
2與此同時(shí)，還要計(jì)算好它的能量損失，盡量讓材料到達(dá)模仁最里面的時(shí)間差不多長(zhǎng)。所以打算盡量避免在薄的地方注射材料。
3上面說(shuō)過(guò)，注塑時(shí)不能留有空間，所以此處需想辦法設(shè)計(jì)排氣的方法，將空氣從模仁中趕出去。
沙灘鏟手柄兒童使用者會(huì)很多，所以為了讓它更安全，這里要把手柄表面處理光滑一點(diǎn)。這讓設(shè)計(jì)不得不用側(cè)澆口了，原因很簡(jiǎn)單，這樣做因?yàn)樗谑直囊欢?，在固?huà)之后就被人工切掉了，在安鏟子的時(shí)候又被別的部件擋起來(lái)，這樣就符合了原意。
3.2 型腔整體的設(shè)計(jì)和成型尺寸的計(jì)算
由于手柄尺寸較小，為了更加經(jīng)濟(jì)，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，決定使用一套模具成型兩個(gè)不一樣的產(chǎn)品來(lái)生產(chǎn)加工。為了保證溶體能夠使型腔充滿(mǎn)從而讓塑件更加穩(wěn)定，這里將型腔和主流道間的距離做到最短，并且使用平衡流道。
這個(gè)地方的設(shè)計(jì)上，用到了所謂的一模兩腔的設(shè)計(jì)，這讓手柄生產(chǎn)效率提高了很多，而且也很符合現(xiàn)在的設(shè)計(jì)思路。在型腔的一些具體尺寸上，大致把它的長(zhǎng)度設(shè)為360mm，寬度160mm，高度50mm。材料主要都流到這里面。加上其他別的部件的厚度，這里型腔的總體大概有120mm厚。具體的設(shè)計(jì)看下圖。
圖3.1手柄模仁
3.3 預(yù)估手柄體積與質(zhì)量
這次設(shè)計(jì)的手柄，在它的體積的測(cè)量上下足了功夫，因?yàn)檫@不同于一些規(guī)則的物件，這讓測(cè)量變得不是那么方便?？间浽偃?，因?yàn)樵诖笕龝r(shí)學(xué)過(guò)3D繪圖，所以打算用3D的測(cè)量方法來(lái)測(cè)。結(jié)果是手柄的體積為34.54cm 3，熱流道的體積是2.71cm3，材料的密度是1.04g/ cm3。有了這些數(shù)據(jù)，再運(yùn)用初中所學(xué)的知識(shí)，就能算出手柄和流到的總質(zhì)量了。
3.4 注塑機(jī)的選擇
3.4.1 關(guān)于注射量的計(jì)算
在沙灘鏟手柄的設(shè)計(jì)中，規(guī)定了模仁的容量不能有選用海天注塑機(jī)注射量的82%，所以要用下面的式子來(lái)審查：
（3-1）
3.4.2 關(guān)于鎖模力的計(jì)算
在澆注ABS材料讓手柄成型的過(guò)程中，還有一個(gè)很重要的力需要研究，那就是鎖模力。在這個(gè)過(guò)程中，要求模仁不能有材料從里面流出，這樣帶來(lái)的壞處之前有提到過(guò)。所以，這個(gè)力不能比所取料的時(shí)候模仁里的開(kāi)模力小，為了讓這個(gè)力盡可能大一點(diǎn)，防止意外，我們可以把手柄在分型面上的垂直映射面盡量的大。在這個(gè)計(jì)算里，n是代表手柄的數(shù)量。
（3-2）
（3-3）
得出預(yù)選注塑機(jī)額定注
3.4.3 注塑機(jī)最終選擇確定
下面是所選用的機(jī)器的幾個(gè)主要數(shù)據(jù)，機(jī)器型號(hào)為海天100.1A。
理論注射容量（cm3） :131
注射重量PS（g） ：119
注射壓力（MPA） ：206
注射行程(mm) : 144
鎖模力（KN） ：1100
移模行程（mm） ：340
4 注塑模具設(shè)計(jì)
4 注塑模具設(shè)計(jì)
4.1 模架的選定
由本課題沙灘鏟手柄的設(shè)計(jì)需求，這里選擇CI?？?，如圖所示：
圖4.1結(jié)構(gòu)圖
4.2 澆注系統(tǒng)方案
由于手柄兒童使用者會(huì)很多，所以為了讓它更安全，此處要把手柄表面處理光滑一點(diǎn)。這讓設(shè)計(jì)方面不得不用側(cè)澆口了，原因很簡(jiǎn)單，這樣做因?yàn)樗谑直囊欢耍诠淘?huà)之后就被切掉了，安鏟子的又被別的部件擋起來(lái)，這樣就符合了我的原意。既然如此，此處選用的是側(cè)澆注方案。下圖是設(shè)計(jì)的系統(tǒng)圖：
。
圖4.2澆注圖
4.2.1 主流道設(shè)計(jì)方案
在流道的設(shè)計(jì)上，首先介紹一下所使用的注射機(jī)的一些數(shù)據(jù)，主要是它的噴嘴數(shù)據(jù)。
這次設(shè)計(jì)的注塑流道里面，各個(gè)端口出的流道大小差距很大，但是起碼要保證中等大小和小面積流道處的半徑要比4cm大，配合上主要是為了使凝料可以夠順利拔出。
4.2.2 分流道的設(shè)計(jì)方案
在這次手柄的設(shè)計(jì)上，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)小的流道和中等大小的流道的材料，在上面的表面固話(huà)速度很快，但是內(nèi)里還是在熔化的狀態(tài)下，這個(gè)無(wú)法避免。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，要有意把這些地方弄得粗糙些，從一定意義上減緩ABS材料的流動(dòng)速度，爭(zhēng)取讓液體材料內(nèi)外冷卻時(shí)間一致。布局如圖:
圖4.3布局圖
4.2.3 澆口的設(shè)計(jì)方案
上面反復(fù)陳述了使用側(cè)澆口的很多利好之處，這里不再多贅述。像這次設(shè)計(jì)的手柄，屬于較小的模具，而這樣的物件比較適合用這種澆注設(shè)計(jì)，這次依然按常理出牌。將其放在分型面之上。由于這次手柄花紋設(shè)計(jì)的特殊性，流道的界面形狀很多都是長(zhǎng)方形的，所以在這里設(shè)計(jì)它的寬是6.2mm，在深度上，暫且設(shè)計(jì)為1mm。已經(jīng)夠用。
4.2.4 冷料穴的設(shè)計(jì)方案
冷料穴通常設(shè)在動(dòng)模板上，冷料穴標(biāo)稱(chēng)直徑可以和主流道的直徑相同或稍大，此處取6mm。道口的方式有很多種，但其他的目的很單一，就是為了讓它取走模腔里的手柄，結(jié)果我分析查找資料，和請(qǐng)教模具專(zhuān)業(yè)的實(shí)習(xí)同學(xué)，他們建議使用Z倒錐型，這樣的效果最好，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)預(yù)想。并且還和這次所設(shè)計(jì)的頂針桿所契合。在取料過(guò)程上，脫模機(jī)給底部墊板壓力，帶動(dòng)頂針桿將手柄頂出。如圖:
圖4.4頂針桿
4.3 有關(guān)分型面的設(shè)計(jì)方案
作為本次沙灘鏟的重要設(shè)計(jì)部分，對(duì)于它的設(shè)計(jì)考慮了很多方案，也有較多的想法，不過(guò)還是要以這幾個(gè)方面來(lái)定，是手柄的設(shè)計(jì)更具工藝性和實(shí)用性。主要是：在絕大數(shù)模具設(shè)計(jì)里，應(yīng)該放在外輪廓的地方。在設(shè)計(jì)時(shí)，要把它和下模仁用內(nèi)六角螺栓固定在一起。把四個(gè)頂針桿設(shè)計(jì)的要隱蔽，盡量設(shè)計(jì)在澆注系統(tǒng)的里面。如果可以的話(huà)，要讓澆道口人性化設(shè)計(jì)，可以使手柄方便取出。加快制作模具的速度，這樣就能提高生產(chǎn)的效率。
由于用內(nèi)六角螺絲讓分型面和下模仁固定在了一起，所以這里用平面型分型面就可以了，當(dāng)取件的時(shí)候，它和下模仁在一個(gè)方向。如圖:
圖4.5分型面
4.4 關(guān)于成型零部件的設(shè)計(jì)方案
作為本次沙灘鏟手柄的造型方面，這里主要借助型腔來(lái)讓手柄成型。除了型腔，還含有型芯，型環(huán)和鑲塊等部分，都對(duì)手柄的造型有著重要的影響。這些組件在多次手柄的制作中，受到了各種力的作用和多次的消耗，很容易受損，這就要求再綜合各方面因素考慮，設(shè)計(jì)合理的布局，讓整個(gè)制作流程合理化，一遍給予其足夠的強(qiáng)度和較長(zhǎng)的使用壽命。故要精準(zhǔn)的計(jì)算他們的公差配合還有重要尺寸的數(shù)據(jù)。
4.4.1 部分零件的結(jié)構(gòu)分析
由于上面的幾點(diǎn)要求，在手柄設(shè)計(jì)上用嵌入式型，最主要的就是基于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以很容易的看出他很堅(jiān)固牢靠，這樣可以減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命，符合本次的設(shè)計(jì)觀念。而且這樣還降低了成本，市面上這種型芯很常見(jiàn)，就算出了故障保修起來(lái)也不是很困難。而且方便保養(yǎng)。
圖4.6上模仁
圖4.7下模仁
4.4.2 有關(guān)成型零件工作尺寸的計(jì)算
在手柄固話(huà)成型之后，需將其取出，但是考慮到熱脹冷縮的特殊性，手柄的體積會(huì)有一定變化，此處主要為縮小，所選用的ABS材料，在查詢(xún)過(guò)后，得知它的收縮率大約是0.6%。在計(jì)算冷卻后的手柄個(gè)數(shù)據(jù)上，用到了一下公式來(lái)測(cè)手柄尺寸。用于冷卻部件，或任何其它原因之后，以減少或更小的尺寸，所以收縮率是塑料的固有特性，ABS材料選平均減少0.5％，計(jì)算成型件工作尺寸計(jì)算公式為：
V1 = V2+0.006V2
工廠中出模的體積
V2一般情況下的體積
4.4.3 有關(guān)型腔計(jì)算
（4-1）
（4-2）
4.4.4 關(guān)于型芯大小的計(jì)算
Lm-模具型芯長(zhǎng)
4.4.5 基于型腔縱深和型芯的計(jì)算
4.4.6 基于模具強(qiáng)度與剛度的校核
本設(shè)計(jì)中強(qiáng)度計(jì)算使用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法校核,目的是選擇出最為不利的受力結(jié)構(gòu)形式，這樣使得安全系數(shù)盡可能最大化，其次對(duì)模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，以提高注塑模具的強(qiáng)度。從而保證模具可以正常的使用。
此部分主要是計(jì)算出各個(gè)薄壁能承受的最大應(yīng)力，在實(shí)際使用中，要盡可能的把它們控制在計(jì)算出的應(yīng)力之內(nèi)，以確保安全和延長(zhǎng)本模具的使用壽命。
4.5 脫模及推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.5.1 脫模力
對(duì)于手柄固化過(guò)程中，ABS要在克服壓力，如大氣壓力的情況下與上下模仁分離出來(lái)，因?yàn)檫@次的手柄中沒(méi)有大多數(shù)會(huì)有的通孔的影響，在脫離的這個(gè)過(guò)程里，主要的作用力是包緊力，產(chǎn)生這種力的很大一部分原因是因?yàn)樵谑直鋮s過(guò)程中，它的體積會(huì)發(fā)生改變，這里是縮小。當(dāng)然脫模力還可能因?yàn)槭直谥谱鬟^(guò)程中和型腔間產(chǎn)生摩擦，從而增大力的大小。同時(shí)，還要想到選用的材料的粘附力，如果它過(guò)大的話(huà)，也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成較大的影響。
影響因素：
1在開(kāi)模的時(shí)候，不能過(guò)于密閉，這樣才能將大氣壓力從模仁內(nèi)降到最低。
2減少各模仁內(nèi)部的摩擦力
3要準(zhǔn)確的計(jì)算出材料的縮小體積，這樣就能在手柄成型中算出它的包緊力。
4.5.2 脫模機(jī)構(gòu)
沙灘鏟手柄主要作為兒童的玩具的要求來(lái)制造，出于這方面的原因，看的出來(lái)這次的手柄不需要太過(guò)緊密，只要保證足夠的安全性能就可以了。然而在這里可以選擇的推出機(jī)構(gòu)有很多，綜合考慮下，決定用最簡(jiǎn)單的方法推出已經(jīng)成型的手柄，在這邊，就用用的最多最常見(jiàn)的推桿把手柄從模仁內(nèi)推出就可以了。
由于上述的原因，把推桿設(shè)置為半徑是3.5mm的頂針，用它吧手柄頂出來(lái)。在這個(gè)地方，把頂針桿和推桿孔均采用了基軸制，以此避免產(chǎn)生飛邊，其配合間隙小于溢料間隙，ABS塑料的溢料間隙為0.04—0.06mm。
圖4.8頂針桿分布
4.6 關(guān)于側(cè)抽芯的選擇與設(shè)計(jì)
4.6.1類(lèi)型選擇。
按照動(dòng)力來(lái)分類(lèi)：機(jī)動(dòng)與液壓側(cè)向行位機(jī)構(gòu)。
此處選第一類(lèi)。
圖4.9機(jī)構(gòu)選擇
通過(guò)咨詢(xún)和請(qǐng)教工廠的實(shí)際安裝人員，其在生產(chǎn)的過(guò)程里，大多數(shù)都會(huì)選擇使用行位壓板去固定側(cè)抽芯中的滑塊，這么做可以讓滑塊的轉(zhuǎn)向更加合理的控制，并且還能安全的固定好它。
在手柄設(shè)計(jì)中，它和滑塊的設(shè)計(jì)師相對(duì)的，出于多次生產(chǎn)和提高效率方面的原因分析，這里把它們間和配合定為H9/f7的間隙配合，以確保他們可以順利，通暢的進(jìn)行左右移動(dòng)。在它的材質(zhì)上，選用強(qiáng)度，硬度方面都比較好的45號(hào)鋼來(lái)作為塊的主材質(zhì)。在制作上，還要求他進(jìn)行回火處理，這樣在使用中他就能在表面的硬度上比別的材料有了明顯的優(yōu)勢(shì)了。
出于方便物件的導(dǎo)向方面來(lái)考慮，這里用了側(cè)抽型芯的方法，所以這里的楔塊要把它設(shè)計(jì)比套住的倒角大一些，一般多3°到4°就可以了。
在手柄的模具設(shè)計(jì)上，這里大多都用內(nèi)六角螺絲來(lái)對(duì)本課題所相關(guān)的重要部件進(jìn)行固定，這樣可以提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。這些部件的不同的位置選擇，決定了他們?cè)谠O(shè)計(jì)上的作用也不一樣了。
1）使用內(nèi)六角螺絲，把設(shè)計(jì)中的斜導(dǎo)柱和下模仁固定在一起，把滑塊和上模仁組成在一起。關(guān)于在模板中的傾斜的導(dǎo)向柱和滑塊上的動(dòng)態(tài)模板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
2）由上面所述提及的，還有可能是把兩者都用內(nèi)六角螺栓固定在一起，都放在上模仁上面。
3）由上面所述提及的，還有可能是把兩者都用內(nèi)六角螺栓固定在一起，都放在下模仁上面。
這里用第一種方案。
4.6.2主要參數(shù)的確定
1.側(cè)抽芯距S的計(jì)算
（4-3）
2.導(dǎo)柱傾斜角度的選定
角的選定在這次的課題中關(guān)涉到了很多的因素去考慮。它不但影響了整個(gè)手柄的開(kāi)模形成，還會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的傾斜導(dǎo)柱有著很大的制約，決定了它的長(zhǎng)短。在其他方面，還影響了導(dǎo)柱所受到的各種應(yīng)力。所以，從這幾個(gè)方面綜合考量之后，通常把它的范圍定在10°到30°以?xún)?nèi)，從手柄的結(jié)構(gòu)來(lái)考量的話(huà)，在這里把定在18°上。
3.斜向?qū)е睆?
（4-4）
=17.26mm
4.總長(zhǎng)LZ的計(jì)算
（5～10）mm=138.76mm
圖4.9側(cè)抽芯
4.7 脫模機(jī)構(gòu)與推出機(jī)構(gòu)s
4.7.1脫模力
對(duì)于在手柄固化過(guò)程中，ABS要在克服壓力，如大氣壓力的情況下與上下模仁分離出來(lái)，因?yàn)檫@次的手柄中沒(méi)有大多數(shù)會(huì)有的通孔的影響，在脫離的這個(gè)過(guò)程里，主要的作用力是包緊力，產(chǎn)生這種力的很大一部分原因是因?yàn)樵谑直鋮s過(guò)程中，它的體積會(huì)發(fā)生改變，這里是縮小。當(dāng)然脫模力還可能因?yàn)槭直谥谱鬟^(guò)程中和型腔間產(chǎn)生摩擦，從而增大力的大小。同時(shí)，還要想到此處選用的材料的粘附力，如果它過(guò)大的話(huà)，也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成較大的影響。
具體的影響因素有3種，一是在開(kāi)模的時(shí)候，不能過(guò)于密閉，這樣才能將大氣壓力從模仁內(nèi)降到最低。二是減少各模仁內(nèi)部的摩擦力最后是要準(zhǔn)確的計(jì)算出材料的縮小體積，這樣就能在手柄成型中算出它的包緊力。
4.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
通常注塑至模具內(nèi)的材料溫度約為200℃，固化之后，在約60℃的模具中進(jìn)行脫模，通過(guò)在模具內(nèi)注入冷水降低溫度，帶去熱量。對(duì)于溫度不大于80℃的塑料注件，僅需設(shè)置冷系統(tǒng)。
4.8.1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
a．為保證塑件均勻冷卻，需增加冷卻水孔的數(shù)量。
b．冷卻水孔與型腔表面各處應(yīng)保持一致距離（使孔的排列與型腔形狀一致）。
c．水道不可接近塑料熔接痕部分，防止熔接不牢，從而低強(qiáng)度。
d．為了防漏水需避免穿過(guò)接縫。
e．水道內(nèi)部避免存水。
4.8.2 冷卻水道在上下模仁附近的位置選擇
本次沙灘鏟手柄的課題上，在模具的大致設(shè)計(jì)中沒(méi)有什么特別復(fù)雜或者是特別的地方，所以在水道的要求上也不是那么的嚴(yán)格。在這種情況下，給予了設(shè)計(jì)上很大的自由選擇的空間。此處可以在動(dòng)模板和定模板上設(shè)置。
由于沒(méi)有什么客觀上的約束條件，這并不意味著在水道的設(shè)計(jì)上可以隨意，要盡量把它設(shè)計(jì)在模仁附近，盡量做到材料在模腔內(nèi)可以均勻，穩(wěn)定的冷卻。這可以顯得此處設(shè)計(jì)更具有工藝性。所以要把水道在模仁的四周排布，還要再設(shè)置冷卻回路，這樣手柄設(shè)計(jì)的可行性就大大提高了。下圖是水路布置圖：
圖4.11冷卻水道分布
4.8.3 冷卻水道的相關(guān)計(jì)算
（4-6）
4.9 有關(guān)排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在一開(kāi)始的設(shè)想中，只考慮到排除的是周?chē)h(huán)境中的空氣，但是在詳細(xì)詢(xún)問(wèn)工廠師傅和模具實(shí)習(xí)的同學(xué)后發(fā)現(xiàn)，還要考慮所選用的材料—ABS內(nèi)部的水分，因?yàn)樽⑺艿臅r(shí)候溫度很大，里面的水分會(huì)變?yōu)樗魵猓瑯邮乖O(shè)計(jì)中需要考慮的影響手柄成型外觀的氣體。除此之外，還要考慮高溫下材料的揮發(fā)產(chǎn)生的氣體。因?yàn)槌瞿Ｑb置上設(shè)有頂針桿，所以在這里打算使用頂針桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行排氣。這樣簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，而且減少了生產(chǎn)手柄模具的成本。
最后還需要注意的是，在頂針桿運(yùn)動(dòng)排氣時(shí)，不能把材料弄出來(lái)，這都是需要計(jì)算和實(shí)際實(shí)施的關(guān)鍵。
4.10模具和注射機(jī)相關(guān)尺寸的校核
4.10.1 模具二維尺寸校核
這里的尺寸不能比注塑機(jī)的最大行程距離大，所以把他設(shè)計(jì)為間距為合適的大小，為460 X 460，300 X 400。單位為mm。
4.10.2模具閉合高度的校核
4.10.3 關(guān)于開(kāi)模行程（S）校核 （4-7）
5 總結(jié)
5 總結(jié)
5 結(jié)論
這次的沙灘鏟手柄的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)模具專(zhuān)業(yè)的很多知識(shí)有了更多的了解。首先對(duì)手柄進(jìn)行了明確的工藝上的構(gòu)思，有了大概的思維框架。并隨之進(jìn)行了每個(gè)分塊的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)的整個(gè)模具系統(tǒng)通過(guò)實(shí)際的考量，完全可以滿(mǎn)足實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)。而且還設(shè)計(jì)了很多人性化的部分，這樣保證了設(shè)備可以安全的運(yùn)行，在后期的維修保養(yǎng)中，也不會(huì)太困難。再生產(chǎn)上，模具的固話(huà)時(shí)間很短，而且可以使用較長(zhǎng)時(shí)間，堅(jiān)固耐用。
通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)整個(gè)沙灘鏟手柄的設(shè)計(jì)從頭至尾有了明確的了解。對(duì)其中的原理也領(lǐng)悟了很多。但是由于學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)有限，和實(shí)踐時(shí)間不是很長(zhǎng)，設(shè)計(jì)一定還存在著不足的地方。在以后的工作里，還需要不斷的充實(shí)自己，讓自己成為一名合格的機(jī)械工程師。
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