杯蓋注射模具

1 制品的工藝分析1.1制品(某型口杯蓋)分析1.1.1見其零件圖 1.1.2塑料名稱:聚乙烯(PE)1.1.3色調(diào) 淡綠色 不透明 1.1.4生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批大量1.1.5制品的工藝性及結(jié)構(gòu)分析1.1.5.1結(jié)構(gòu)分析 該制品為一口杯蓋,表面有一階梯,小階梯的外圓面有突起,這就增大了成型的難度,兩外圓面分別在兩個型腔成型,必須保證同軸度, 所以在模具設(shè)計和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工藝，以保證傳動精度。1.1.5.2成型工藝分析1.1.5.2.1精度等級 采用一般精度6級1.1.5.2.2脫模斜度 因本設(shè)計中采用的是瓣合模，所以不需要考慮脫模，也就是說脫模斜度為零度1.2材料的性能分析聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的，聚乙烯的原料來源充足，而且聚乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，耐化學(xué)腐蝕性能，耐低溫性能和良好的加工流動性，因此PE及其制品生產(chǎn)非常迅速.1.2.1注射成形過程對PE的色澤、細度和均勻度等進行檢驗。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。1.2.2PE的注射工藝參數(shù)注射機：注塞式噴嘴形式:直通式噴嘴溫度:230 240料筒溫度（）： 前段 250 280 中段 - 后段 240 260模具溫度（）：80 100注射壓力（）：80 130保壓力（）：40 50成形時間（ s ）：注射 0 5 保壓時間 20 50 冷卻時間 20 50成形周期 50 140 1.2.3PE的使用性能耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,輻照改性.可用玻璃纖維增強其熔點,剛性,硬度和強度較高,吸水性小,有突出的電氣性能和良好的耐輻射性.高壓聚乙烯柔軟性,伸長率,沖擊強度和透明性較好,超高分子量聚乙烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨,用冷壓燒結(jié)成型.1.2.4PE的主要性能指標 PE的主要性能指標密度g/cm³0.95彈性模量MPa0.840.95×10³比容cm³/g1.031.06彎曲強度MPa208400吸水率%（24h）小于0.01抗拉屈服強度MPa220390收縮率%1.53.0熔點°C105137 2擬訂模具的結(jié)構(gòu)形式2.1確定型腔數(shù)量及排列方式當(dāng)塑料制件的設(shè)計已經(jīng)完成，并選定所用塑料后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。與多型腔模相比，單型腔模具有以下優(yōu)點：2.1.1塑料制件的形狀與尺寸精度始終一致；2.1.2工藝參數(shù)易于控制；2.1.3模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計制造、維修大為簡化。一般來說，精度要求高的小型制品和中大型制品優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對于精度要求不高的小型制品（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。由以上分析初步定為一模兩腔, 見圖。 2.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定2.2.1多型腔單分型面模具：制品外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此結(jié)構(gòu)。2.2.2多型腔多分型面模具：制品外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般的小型制品，可采用此結(jié)構(gòu)。該制品外觀質(zhì)量要求較高，分析該制品樣品所采用的澆口位置、分型面位置、推出機構(gòu)的痕跡，可知澆口為一般側(cè)澆口，并可初步擬定采用兩型腔雙分型面的模具結(jié)構(gòu)形式，其中雙分型面為：水平、垂直分型面。 3注塑機型號的確定 注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設(shè)計注射模是應(yīng)該詳細了解注射機的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出符合求的模具。 注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)制品的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)型式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計人員應(yīng)對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注塑機，倘若用戶已提供了注射機的型號和規(guī)格，設(shè)計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整。3.1注射機的選用原則：3.1.1計算塑件及澆道凝料的總?cè)萘浚w積或重量）應(yīng)小于注射機額定容量（體積或容量）的0.8倍；3.1.2模具成型時需用的注射壓力應(yīng)小于所選用注射機的最大注射壓力；3.1.3模具型腔注射時所產(chǎn)生的壓力必須要小于注射機的鎖模力；3.1.4模具的閉模高度應(yīng)在注射機最大，最小閉合高度之間；3.1.5模具脫模取出朔件所需的距離應(yīng)小于所選注射機的開模行程；3.1.6模具的外形尺寸及安裝尺寸必須與所選注射機模板適應(yīng)，既模具最大外形尺寸安裝時應(yīng)不受拉桿間距的影響，模具安裝用的定位環(huán)尺寸應(yīng)與機床定位孔直徑相配合；模具的模板各安裝孔應(yīng)與注射機固定模板的安裝孔相對應(yīng)、機床噴嘴孔徑和球面半徑應(yīng)與模具進料孔相對應(yīng)，注射機的開模行程應(yīng)滿足脫件條件。3.2有關(guān)制品的計算根據(jù)零件圖提供的樣品，便可以根據(jù)樣品測繪得出制品體積，同時也可以借助計算機輔助軟件(如：Pro/E軟件等)建立制品模型（對于沒有提供樣品的設(shè)計，也可以由所提供的制品圖樣建立模型），這樣既便于較精確的計算制品的各個參數(shù)，又更為直觀、形象。因條件所限,本設(shè)計是由測繪所的體積3.2.1制品的體積為：V1=36.99（cm³） 質(zhì)量為：m=0.95g/cm³36.99 cm³=35.15g 3.2.2初步估計澆注系統(tǒng)的體積約為塑件的0.7倍： V2=36.990.7 =24.605（cm³） 本設(shè)計中取V2=25（cm³） 3.2.3該模具一次注射共需塑料的體積約為： V0=2V1+ V2 =98.98（cm³） 3.3注射機型號的確定根據(jù)以上的計算初步選定型號為XSZY125的注射機。近年來我國引進注射機的機型很多，國內(nèi)注射機生產(chǎn)廠的新機型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準備。在設(shè)計模具時，最好查閱注射機生產(chǎn)廠家提供的“注射機使用說明書”上標明的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)以上的計算初步選定型號為XSZY125的注射機，其主要技術(shù)參數(shù)如下表： XSZY125注射機主要技術(shù)參數(shù)額定注射量（cm³）125螺桿(柱塞)直徑（mm）42注射壓力（MPa）150注射行程（mm）115注射時間(s)1.6鎖模力（kN）900最大成型面積（cm²）320最大開合模行程（mm）300模具最大厚度（mm）300模具最小厚度（mm）200合模方式液壓機械噴嘴球頭半徑（mm）SR12頂桿中心距（mm）230噴嘴孔徑（mm）43.4注射機及型腔數(shù)量的校核 3.4.1注射壓力的校核：該注射機的注射壓力為150MPa，PE的注射壓力為80130MPa，所以能夠滿足要求。3.4.2由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量n： 上式右邊=3.652 （符和要求） 式中K注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8 M注射機的額定塑化量（g/h或cm³/h） T成形周期 M2澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積（g或cm³） M1單個制品的質(zhì)量和體積（g或cm³） 3.4.3按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量n： =2.063 2.0637.32 （符合要求） 式中 Mn注射機允許的最大注射量（g或cm³）3.4.4按注射機的鎖模（合模）力的校核注射模從分型脹開的力（鎖模力）應(yīng)小于注射機的額定鎖模力，既FP（n A1+ A2）式子的右面為429932.8（符合要求）式中F注射機的額定鎖模力（N） A1單個制品在模具分型面上的投影面積（mm²） A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm²） p塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力（MPa），通常模腔內(nèi)的壓力為2040Mpa；成型一般制品為2434Mpa；精密制品為3944Mpa。本設(shè)計中取模腔內(nèi)的平均壓力為40Mpa n型腔個數(shù)3.4.5開模行程的校核：SmaxS=H1+H2+510上式右邊S=32+34+46+5 =117mm（符合要求） 式中Smax注射機最大開模行程（mm） H1推出距離（脫模距離）（mm） H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度（mm） 4 分型面位置確定 模具上用以取出制品和（或）澆注系統(tǒng)凝料的，可分離的接觸表面稱之為分型面。分型面的選擇不緊關(guān)系到塑件的正常成型和脫模具,而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本.在制品設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成形時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成形。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計是否合理，對制品質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。 分型面的選擇應(yīng)遵守如下原則：4.1分型面應(yīng)選擇在制品的最大截面處,無論塑件以何方位布置型腔,都應(yīng)將此作為首要原則；4.2有利于保證制品的外觀質(zhì)量,分型面上型腔壁面稍有間隙,熔體就會在塑件上產(chǎn)生飛邊；4.3盡可能使制品留在動模一側(cè),因為在動模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機構(gòu)簡便易行；4.4有利于保證制品的尺寸精度；4.5盡可能滿足制品的使用要求；4.6盡量減少制品在合模方向上的投影面積,以減小所需鎖模力；4.7長型芯應(yīng)置于開模方向,當(dāng)塑件在相互垂直方向都需設(shè)置型心時,將較短的型心設(shè)置在4側(cè)抽芯方向,有利于減小抽拔距離；4.8有利于排氣；4.9有利于簡化模具結(jié)構(gòu),應(yīng)盡量避免側(cè)向分型或抽芯；4.10在選擇非平面分型面時，應(yīng)有利于型腔加工和制品的脫模方便。 對于該設(shè)計，在進行制品設(shè)計時已經(jīng)充分考慮了上述原則，從所提供樣品采用的分型面可知：第一分型面與開模方向垂直；進行模具設(shè)計時，在充分考慮上述原則的基礎(chǔ)上，可得出：第二分型面與制品推出方向平行。 5澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對制品質(zhì)量影響很大。他的作用是將塑料熔體順利地充滿到模具行腔深處,以獲得外形輪廓清晰,內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件.它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、分流道、冷料穴、澆口。5.1澆注系統(tǒng)設(shè)計原則5.1.1澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上,應(yīng)有壓降,流量和溫度的分布的均衡布置；5.1.2結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；5.1.3盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間；5.1.4澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，有利于排氣和補縮，且應(yīng)設(shè)在塑件較厚的部位，以使熔料從后斷面移入薄斷面，以利于補料；5.1.5避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生；5.1.6澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或者易于切除和整修；5.1.7熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計澆注系統(tǒng)時要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質(zhì)量的影響；5.1.8盡量減少因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量；5.1.9澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應(yīng)有IT8以上的精度要求；5.1.10設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施；5.1.11盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合應(yīng)使兩者的偏離距離盡可能小。5.2主流道的設(shè)計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。 5.2.1主流道尺寸 5.2.1.1主流道小端直徑d=注射機噴嘴直徑+0.51 =4+0.51 取d =5（mm） 這樣便于噴嘴和主流道能同軸對準,也能使的主流道凝料能順利脫出5.2.1.2主流道球面半徑 主流道入口的凹坑球面半徑R,應(yīng)該大于注射機噴嘴球頭半徑的23mm.反之,兩者 不能很好的貼合,會讓塑件熔體反噴,出現(xiàn)溢邊致使脫模困難. SR=注射機噴嘴球頭半徑+23 取SR=12+2=14（mm）5.2.1.3主流道長度L，一般按模板厚度確定，但為了減小充模時壓力降和減少物料損耗，以短為好，小模具控制在50之內(nèi)在出現(xiàn)過長流道時，可以將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴伸入模具。本設(shè)計中結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu) 取L=35（mm）5.2.1.4主流道大端直徑 D=d+2Ltg（半錐角為1° 2°，取=2°） 8 取D=8（mm） 5.2.2主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為5357HRC。由于該模具主流道較長，設(shè)計成分體式較宜。其定位圈的結(jié)構(gòu)尺寸插圖 5.2.3主流道襯套的固定 主流道襯套的固定 插圖，5.3冷料穴的設(shè)計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約1025mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成形性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔而影響制件質(zhì)量。5.3.1主流道冷料穴主流道冷料穴常設(shè)在主流道的末端，開模時應(yīng)將主流道中的冷凝料拉出,所以冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑.由于該模具具有垂直分型面即側(cè)向分型，冷料穴分別開在左右瓣合模上，開模時，將主流道中的凝料拉出來；側(cè)向分型時，冷料穴中的凝料會制動脫落。 Z形冷料穴 其中D為主流道大端直徑,該模具取d=D=8 (mm),插圖5.3.2分流道冷料穴 當(dāng)分流道較長時，可將分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以儲存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.52倍。該模具的分流道冷料穴與流道的截面形狀相同，直徑逐漸縮小的半圓形 插圖5.4分流道的設(shè)計在多型腔或單型腔多澆口時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，其作用是通過流道截面及方向變化，使熔料能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向注入型腔。分流道最理想的設(shè)計就是把流動樹脂在流道中的壓降降到最小。在多種常見截面當(dāng)中，圓形截面的壓降是最小的。5.4.1分流道的形狀及尺寸為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形、矩形、六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大、表面積小。因此可以用流道截面積與其周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率見表圓形矩形六角形半圓形梯形四方形效率見課本59面因為各種塑料的流動性有差異，所以可以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計分流道的直徑，也常用塑料的分流道直徑的推薦值，對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200克以下的塑件，可以用以下的經(jīng)驗公式確定分型面的直徑： 式中 B分流道直徑（mm） m流經(jīng)分流道的塑料量（g） L分流道的長度（mm） 根據(jù)公式計算得 修改=2.72（mm）（故不在適用范圍） 插圖計算結(jié)果不在給定的推薦值內(nèi)，在本設(shè)計中取12mm部分常用塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍塑料名稱分流道斷面尺寸mm塑料名稱分流道斷面尺寸mmABS、AS4.89.5聚苯乙烯3.510聚乙烯1.69.5軟聚氯乙烯3.510尼龍類1.69.5硬聚氯乙烯6.516聚甲醛3.510聚氨酯6.58.0聚丙烯510聚苯醚6.510丙烯酸塑料810聚砜6.5105.4.2分流道長度 長度應(yīng)盡量短，且少彎折 該模具分流道的長度為：140 5.4.3分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處取Ra=0.8m。 5.4.4分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分為平衡式與非平衡式兩種。不管有多少種布置形式，總的來說應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式5.4.5分流道與澆口部分的連接插圖 見課本63 5.5.5澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗計算根據(jù)模具的實際情況，再結(jié)合所提供經(jīng)驗值得 側(cè)澆口和點澆口的推薦尺寸制品壁厚/mm側(cè)澆口尺寸/mm點澆口的直徑d（mm）澆口長度l/mm深度h寬度w<0.800.501.00.81.31.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.41.03.0綜上得此點澆口尺寸： 6.脫模推出機構(gòu)的確定注射成形每一循環(huán)中，塑料制品必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu)，稱為脫模機構(gòu)，也常稱為推出機構(gòu)。脫模機構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個動作。既首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。 6.1脫模推出機構(gòu)的設(shè)計原則制品推出（頂出）是注射成形過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則：6.1.1.結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度，且推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)；6.1.2.保證制品不因推出而變形損壞； 6.1.3.機構(gòu)簡單動作可靠； 6.1.4.保證良好的制品外觀； 6.1.5盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。 6.2制品推出的基本方式 按模具中的推出零件分 6.2.1推桿推出：推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。6.2.2.塑件采用4根推桿推推板推出，推桿與推板采用螺栓連接。推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙（由于該套模具各制品的6根推桿分布比較緊湊，故采用單邊0.25mm的間隙），這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象此推桿與模板上的推桿孔采用H8/f7或H8/f8的間隙配合；推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙；工作端配合部分的表面粗糙度為Ra0.8，推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC50， 插圖 1。445 6.3帶螺紋塑件的脫模機構(gòu) 件強迫脫出。因本設(shè)計中，塑件所用的材料是聚乙烯，且精度等級要求的不高，所以比較適合強制脫模，在此其它脫模方式就不再一一介紹。插圖6.4脫模斜度的確定在注射模一般的設(shè)計中，為了使塑件成型后易于從模具型腔內(nèi)脫模，在垂直分型面的定模與動模型腔和型心工作面上，必須設(shè)計出脫模斜度。而本設(shè)計因為塑件的形狀尺寸特殊，采用的是瓣合模成型，所以在設(shè)計的過程中就不需要再考慮脫模斜度的問題。7 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計當(dāng)塑件上具有于開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都需要將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中取出，完成側(cè)向活動型心的抽出和復(fù)位的這種機構(gòu)就叫做抽芯機構(gòu)。這種模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)想抽芯分型與塑件的推出同步進行。7.1側(cè)向抽芯機構(gòu)的分類及特點側(cè)向抽芯機構(gòu)按其動力來源可分手動、機動、氣動或液壓三大類。7.1.1手動側(cè)抽芯：這種模具結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊場合下應(yīng)用，如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)。7.1.2機動側(cè)抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側(cè)向抽芯機構(gòu)改變運動方向，將活動零件抽出。機動側(cè)抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)生產(chǎn)制動化，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。機動側(cè)抽芯機構(gòu)形式主要有：斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯、斜彎銷側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯、齒輪齒條側(cè)抽芯以及彈簧側(cè)抽芯。7.1.3液壓或氣動抽芯：在模具上配置專門的油缸或氣缸，通過活塞的往復(fù)運動來進行側(cè)向抽芯。這類機構(gòu)的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制，常在大型注射機中使用。7.2脫模阻力的計算 脫模力是指將塑件從型心上脫出時所需克服的阻力。它是設(shè)計脫模機構(gòu)的重要依據(jù)之一。脫模阻力的計算式與抽拔力相同，由于影響脫模力的因素很多，例如塑件的壁厚、塑件包容截面形狀的大小、塑件的性能、成型的工藝參數(shù)等，如要全面考慮這些因素較困難，在生產(chǎn)過程中只要考慮主要因素，因此可按簡化公式計算： Q=Ahq（cosa-sina） =105.600（KN）式中 Q抽拔力（N）A 側(cè)型心被包緊的截面周長（cm）；h成型部分深度（cm）；q單位面積積壓力，一般取8001200（N/ mm²）；摩擦系數(shù)，取0.10.2；a脫模斜度。因為本設(shè)計中采用的是瓣合模，所以脫模斜度是零度。7.2抽拔距的確定抽拔距：型心從成形位置抽至不妨礙塑件脫模位置所移動的距離稱為抽拔距。當(dāng)原材料確定時，抽拔力的大小與模具的結(jié)構(gòu)和塑件的形狀有密切的關(guān)系。一般抽拔距等于成形側(cè)孔或側(cè)凹的深度加上23mm。在結(jié)構(gòu)比較特殊時，當(dāng)成形的塑件是圓形的線圈骨架時，其抽拔距按以下公式計算：S=約為18計算結(jié)果根據(jù)計算結(jié)果和塑件的形狀分析本設(shè)計中采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)7.3斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu) 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)是最常用的一種側(cè)抽芯機構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、安全可靠等特點，斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的常見的幾種形式：斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動模；斜導(dǎo)柱在動模，滑塊在定模；斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模；斜導(dǎo)柱和滑塊同在動模；本設(shè)計中采用的是斜導(dǎo)柱在動模，滑塊在定模的那種。7.4斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的設(shè)計要點7.4.1斜導(dǎo)柱和滑塊孔的配合間隙應(yīng)有0.51mm的間隙，以保證開模瞬間使塑件松動，并使鎖緊楔先脫離滑塊，避免干涉抽芯動作。7.4.2斜導(dǎo)柱的傾角a一般取15°25°，而鎖緊楔的楔角應(yīng)大于a，一般為a+（23）°。7.4.3活動型心可以與滑塊做成一體，也可以將活動型心安裝在滑塊上成組合式，其連接必須牢固可靠。7.4.4滑塊在導(dǎo)滑槽中活動必須平穩(wěn)順利，不得發(fā)生卡死或跳動現(xiàn)象。7.4.5為防止滑塊在成性過程中受力而移動，需用鎖緊楔鎖緊。7.4.6為使滑塊在抽芯完畢，停留在規(guī)定位置上，必須用定位裝置。7.4.7斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動模的結(jié)構(gòu)，必須考慮滑塊復(fù)位時與推出機構(gòu)發(fā)生干涉的現(xiàn)象。7.5開模行程及斜導(dǎo)柱的長度的計算7.5.1開模行程的計算開模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開合距離，它必須小于注射機移動模板的最大行程，由于注射機的鎖模機構(gòu)不同，開模行程有不同的計算方式：7.5.1.1對單分型面注射模，所需開模行程H為：SH=H1+H2+（510）mm 式中， H1塑件推出距離（也可以作凸模高度）（mm）；H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm）；S注射機移動板最大行程（mm）；H所需開模行程（mm）。7.5.1.2對雙分型面注射模，開模行程為：SH=H1+H2+a+（510）mm 式中，a中間板與定模的分開距離（mm）。7.5.1.3根據(jù)以上情況和對塑件的分析得： SH=H1+H2+（510）mm =32+34+（510）mm 初步定為72mm7.5.2斜導(dǎo)柱長度的計算根據(jù)以上的要求，取斜導(dǎo)柱的傾角為22°，故斜導(dǎo)柱用于抽芯的有效長度為L=18/sina 約為51.5綜合以后的考慮初步確定其總長為70mm插圖 8 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配形式。8.1.1.6一般導(dǎo)柱的滑動部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分的配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。8.1.1.7除了動模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。8.1.1.8導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具的大小而決定，也可參考標準模架的數(shù)據(jù)。8.1.2本設(shè)計中導(dǎo)柱的設(shè)計對以上各個條件的綜合考慮，本設(shè)計中采用了四根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱對稱布置。該模具導(dǎo)柱安裝在動模固定板上，因塑件的尺寸不大所以就沒有設(shè)置導(dǎo)套，這無論是從加工的角度，還是從經(jīng)濟的角度都是比較合理的。一個合理的導(dǎo)柱應(yīng)該使整套模具在合模時，保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導(dǎo)致模具損壞.當(dāng)動定模板采用合并加工時，也可確保同軸度要求。插圖導(dǎo)柱示意圖9. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑料質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模。模具溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當(dāng)模具溫度不均勻時，型心和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。所以在模具中需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使在工作過程中達到理想的溫度，才能產(chǎn)出塑件的所需的要求。注射模設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成形具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。所以必須用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行控制。通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種。對模具是加熱還是冷卻需要根據(jù)塑料的品種，塑件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸大小，生產(chǎn)率及塑料成形工藝對模具的要求等來定。9.1加熱系統(tǒng) 熱澆道模具以及成形熱固性塑料模具到需設(shè)加熱系統(tǒng)。對大多數(shù)熱塑性塑料，當(dāng)成形溫度80ºC以上時，模具應(yīng)設(shè)加熱系統(tǒng)。由于該套模具的模溫要求無需設(shè)置加熱裝置。9.2冷卻系統(tǒng) 一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為200ºC左右，而制品固化后從模具型腔中取出時其溫度在60ºC以下。熱塑性塑料在注射成形后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模，提高塑件的定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 G每次注射的塑料量（包括澆注系統(tǒng)，kg） G=94.90510-3（kg） n每小時的注射次數(shù) H焓塑料從熔融狀態(tài)進入型腔的溫度到塑料冷卻后的脫模溫度焓之差（J/kg） =4.2105 （J/kg） 其中 Cs塑料的比熱容，PE的Cs=2554 若考慮塑料的溶解潛熱，則每千克塑料所放出的總熱量為： 在不考慮其它熱量損失時，可認為塑料所放出的熱量等于冷卻介質(zhì)帶走的熱量，由 =12.24（kg/h） 式中 W每小時所需冷卻介質(zhì)的質(zhì)量（kg/h） t2冷卻介質(zhì)的出口溫（K） t3冷卻介質(zhì)的入口溫度（K） c冷卻介質(zhì)的比熱容由以上計算得冷卻水的體積流量為 =0.2210-3（m3/min） 由表523得，該模具的冷卻管道直徑8mm，冷卻水最低流速為v=1.66（m/s） 冷卻水道的長度為=840（mm）9.2.3.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻的效果越均勻。 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件的壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。 澆口處加強冷卻，一般在注射成型時，澆口附近的溫度最高。 應(yīng)降低進水與出水的溫差，如果進水與出水的溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻。 合理選擇冷卻水道的形式，對于收縮大的塑件應(yīng)沿收縮方向開設(shè)冷卻水孔。 合理確定冷卻水管接頭位置。 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮。 冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。9.2.4冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式簡單流道式：即通過在模具上直接大孔，并通以冷卻水而進行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的形式。水道直徑為8mm，在兩瓣合模上、下各布置一根，左右對稱布置。螺旋式：其特點是使冷卻水在模具中產(chǎn)生螺旋狀回路，冷卻效果較好，但制造較麻煩，所以現(xiàn)場一般不采用。隔片導(dǎo)流式：用于多型芯的冷卻水道。噴流式：是在型心中間裝有一個噴水管，用于長型心的冷卻形式。導(dǎo)熱桿及導(dǎo)熱型心式：在型心上鑲有導(dǎo)熱性好的合金，冷卻水與合金的全部或尾部接觸，一提高冷卻效率。綜上，該模具塑料釋放的總熱量不大，只在模具型腔周圍開設(shè)冷卻水道即可，均采用簡單流道式。10.模架的確定和標準件的選用以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計模架。在學(xué)校作設(shè)計時，模架部分要自行設(shè)計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。模板周界尺寸使用括號內(nèi)的尺寸時，原組合零件的規(guī)定尺寸允許增減。模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結(jié)合標準模架，可選用標準模架180×L，其中L取250mm，可符合要求。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。 兩模板之間應(yīng)有分模隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 10.1定模座板（250250，厚30mm）主流道襯套與固定孔為H7/m6過渡配合）注射機的模具安裝厚度要求。 結(jié)構(gòu)型式：可以是平行墊塊、也可以是拐角墊塊（該模具采用平行墊塊）。墊塊一般用中碳鋼制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨鑄鐵等。墊塊的高度計算： h墊塊=h限釘+h頂墊+h頂固+s頂+ =54mm式中 頂出行程的富裕量，一般為36mm，以免頂出板頂?shù)絼幽|板10.6動模座板（250250，厚25mm） 其注射機頂桿孔為ø40mm；其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/m6配合。10.7瓣合模（180250，厚33mm） 其導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱為H7/m6過渡配合。10.8推板（78196，厚5mm）在此模具中不是平常說的完全意義的推板，而是直接和推桿固定的一塊薄板11 成形零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構(gòu)成這個型腔的零件叫做成型零件。注射模的成形零件包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型心、型環(huán)或成形桿等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復(fù)與塑件摩檫，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時要考慮零件的加工性和模具的制造成本。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成形桿用以形成制品的局部細節(jié)。模具的成形零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，塑料模具型腔在成形過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低制品尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。11.1定模（凹模）的設(shè)計由于該制品是在比較普通的口杯蓋上多出兩個對稱的凸起，用以裝掛環(huán)，使口杯便于攜帶。如果光憑經(jīng)驗，看完塑件的第一反映就是這個設(shè)計不怎么難?？墒亲屑毞治鲆幌滤慕Y(jié)構(gòu)便知道需要兩個分型面才能完成零件的注塑。且還有內(nèi)螺紋，增加了脫模的難度。綜合各種因素得，采用瓣合模。故需要動、定模部分同時設(shè)置型芯。因塑件尺寸不大，出于經(jīng)濟的考慮把凹模做成整體式。見圖。型芯12mm。 若定模部分采用單一的圓柱型芯，則瓣合模上的型腔或者此圓柱型芯幾乎無法加工。所以采用組合型芯，即在單一的圓柱型芯上通過配合套上一個開有8個槽的圓筒形型芯。1.圓柱型芯如圖10-1（1）采用臺肩固定的形式，上底面用定模座板壓緊。 （2）尺寸計算（制品尺寸ds=ø100+0.20 hs=180+0.24 ds=ø70+0.20 hs=80+0.20） =10+0.22+0.27(mm) 式中塑料的平均收縮率，PA66為1.5% 圖10-1 圓柱型芯模型 x取值范圍為0.5，0.75，該處均取0.6 制品的尺寸公差 模具成形零件制造誤差（其它誤差忽略）, 當(dāng)尺寸小于50mm時，=1/4；當(dāng)制品尺寸大于50mm時，=1/5 dM=(1+)ds+x0- =7+0.175+0.225(mm) hM=(1+)hs+x0-=18+0.354+0.414(mm) hM=(1+)hs+x0- =8+0.19+0.24(mm)（3）加工工藝序號名稱加工內(nèi)容設(shè)備1下料準備ø16×46mm的圓鋼坯料2車削平端面，打中心孔車床C61363車削粗車大頭外圓及端面（至ø15mm）車床C61364車削粗車小頭外圓及端面（至ø11、ø8mm）車床C61365車削精車小頭外圓及端面（至ø10.4、ø7.4mm）車床C61366鉆孔鉆ø5的孔，深度為2mm車床C61367車削精車大頭端面及外圓（至ø14.4mm）車床C61368熱處理淬火，表面硬度達5458HRC9磨削精磨小頭兩外圓ø10.4、ø7.4至圖紙要求MQ1350A10最后檢驗（4）數(shù)控程序： 圖10-3 N01 G92 X30 Z70 N02 G00 G42 X7 Z60 S31 M03 T11 M08 F40 N05 G01 G91 Z-12 N08 G01 X3 N10 G01 Z-33 N12 G01 X4 N14 G01 Z-5 N16 G01 X16 N18 G00 G90 X30 Z70 M02 2.圓筒形型芯見圖10-4 （1）采用臺肩固定形式，上底面用定模座板壓緊。 （2）尺寸計算（制品尺寸 Ds=ø12.5-0.220 hs=90+0.20） DM=(1+) Ds- x0+=12.5+0.055+0.11(mm) hM=(1+)hs+x0- =9+0.205+0.255(mm) 圖10-4 圓筒型芯模型（3）加工工藝序號工序名稱加工內(nèi)容及要求設(shè)備1下料圓鋼 ø25x32mm作坯料2車削車端面，打中心孔車床C61363車削粗車大頭外圓及端面（至ø23mm）車床C61364車削粗車小頭外圓及端面（至ø17mm）車床C61365鉆孔先預(yù)鉆，后分別鉆ø8、ø14mm的孔車床C61366車削精車小頭外圓及端面（ø16.4mm）車床C61367車削精車大頭端面車床C61368擴孔擴孔至ø9.5mm車床C61369鉸孔鉸孔至ø10H7車床C613610銑削粗銑8個槽銑床11銑削精銑8個槽銑床12車削加心軸倒角1x30º車床C613613熱處理淬火、表面硬度為5458HRC14磨削加心軸粗磨各外圓至圖紙要求外圓磨床15鉗工研磨型芯各表面，達到表面粗糙度要求二、動模部分的型芯與型腔 1.齒輪型腔 （1）采用4個型腔為整體式，再通過沉頭螺釘緊固在動模固定板上。 （2）尺寸計算（制品尺寸Ds=ø14-0.220 Ds= ø17.6-0.240 Hs=3-0.160） DM=(1+) Ds- x0+ =14+0.072+0.127(mm) DM=(1+) Ds- x0+ =17.6+0.12+0.18(mm) HM=(1+) Hs- x 0+ =3-0.051-0.011(mm) （3）加工工藝 動模固定板上齒輪型腔安裝槽的加工：按齒輪型腔的外形尺寸銑出安裝槽，尺寸可略大于齒輪型腔尺寸（即除了槽的底面，其它精度要求不高），但上面所鉆、攻的4個M3的螺紋孔必須以中心線為基準準確定位。方案一： 序號工序名稱加工內(nèi)容及要求設(shè)備1下料2鍛造鍛坯料至尺寸厚5、寬35、長180mm3劃線劃線、打樣沖，4個沉頭孔的中心鉗工臺4鉆孔鉆4個沉頭孔鉆床5銑削以孔定位銑出型腔的外形銑床6刨削精刨上下面使厚度為3.4mm刨床7插齒插齒插齒機8熱處理淬火，表面硬度達5458HRC9磨削粗磨底面，使厚為3.2mm平面磨床10磨削精磨上表面，使厚度達圖紙要求平面磨床11珩齒珩齒珩齒機方案二：對齒輪型腔采用線切割加工：選用DK7716A機床； 該機床的主要參數(shù)為：工作臺行程：200x160mm 最大切割厚度為50mm 最大切割速度大于30mm²/min 控制器：單板機 加工精度：0.015mm，Ra=1.252.5m 走絲速度：快進 電極絲材料：鉬，直徑為ø0.150.4mm。 由于表面粗糙度達不到要求，需再進行電解拋光。2.動模部分型芯見圖10-5 （1）該型芯通過動模固定板上的安裝孔，用六角螺母及彈簧墊圈固定在模板上。 （2）尺寸計算（制品尺寸da=ø50+0.18 db=ø70+0.20 dc=ø110+0.22 ha=60+0.18 hb=40+0.18 hc=20+0.16 hd=1.50+0.16) 圖10-5 動模部分型芯模型 dM=(1+)da+x0-=5+0.138+0.183(mm) dM=(1+)db+x0-=7+0.175+0.225(mm)hM=(1+)hc+x0- =2+0.086+0.126(mm)hM=(1+)hd+x0-=1.5+0.0785+0.1185(mm) （3）加工工藝序號名稱加工內(nèi)容設(shè)備1下料準備ø13x30mm的熱扎圓鋼胚料2車削平端面，打中心孔車床C6303車削粗車一頭外圓及端面（至ø6mm，長為12mm）車床C6304車削粗車另一頭外圓及端面（至ø7、ø9、ø12mm，長分別為7.5、4、3.5mm）車床C6305車削粗車錐面ø12- ø9，長為2mm車床C6306車削精車此頭外圓分別至ø5.4、ø7.4、ø11.4mm，長分別為7.5、4、2mm并倒角車床C61407車削精車錐面ø11.4- ø7.4mm，長為1.5mm車床C61408車削精車另一頭外圓至ø4mm，長16mm，并倒角車床C61409攻螺紋車螺紋M4mm，長為10mm車床C614010鉆孔將此型芯與動模固定板裝配緊后，配鉆ø2H7的孔，均布6個鉆床11熱處理淬火、表面硬度達5458HRC12磨削精磨一頭外圓至圖紙要求外圓磨床13磨削精磨另一頭外圓及錐面達圖紙要求外圓磨床14最后檢驗（4） 數(shù)控程序: 圖16N01 G92 X30 Z50N02 G00 G42 X0 Z30.5 F15 S31 M03 T11 M08N03 G01 G91 X4 Z-2N04 G01 Z-16N05 G01 X7N06 G01 X-4 Z-1.5N07 G01 Z-4NN19 G00 G42 X3.4N20 G33 Z30N21 G01 X30 N22 G00 X30 Z50 M05 T30 M09N23 G00 Z10 S23 M03 T22 M08N24 G01 X0 N25 G01 X30N26 G00 X30 Z50 T20 M09N27 M02三、斜滑塊（瓣合模型腔） 圖10-6 瓣合模 圖10-6為瓣合模上部分，主要成形制品的插銷部 圖10-7 瓣合模圖10-7為瓣合模下部分，主要成形制品下半部分（除齒輪外）。瓣合模為左右兩瓣，每瓣有上下兩塊，它們通過6個M8的內(nèi)六角螺釘連接在一起。斜滑塊的加工工藝：坯料計算：鍛造余量a及極限偏差為7±2mm；鍛造精度等級F級；坯料總體積V=1080000 mm3。 序號名稱