【正文】 1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計要求 塑件外表無痕，采用一般精度進(jìn)行設(shè)計； 未注尺寸公差取 MT5 級精度； 采用注射成型 ,大批量生產(chǎn)。 2 圖 21 工件圖 塑件的工藝性分析 使用性能、制件技術(shù)要求和生產(chǎn)要求 該塑件為 ABS 塑料旋鈕 ，使用范圍較廣。根據(jù)一般精度和大批量生產(chǎn)要求，采用注射成型的成型方法。 塑件材料的特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成 ， 屬于熱塑性無定性塑料， 價格便宜，原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一，其 力學(xué)性能和熱性能均好 、 硬度高 、 表面易鍍金屬 、 流動性中等； 易加工、高光潔度及高強度 ，又有其 耐疲勞和抗應(yīng)力開裂 能力 、沖擊強度高 ； 耐酸堿等 抗 化學(xué)性腐蝕 性強，容易 加工成型 、 修飾容易 等優(yōu)點。其密度 ρ =～ ，溢邊值為 毫米左右， 吸濕小 ,不須充分干燥 ,且 不易分解 ,可用螺桿或柱塞式注射機(jī) 注射 成型 。 塑件尺寸精度分析 該零件的重要尺寸，如， φ36mm 的尺寸精度為 MT3 級，次重要尺寸 φ4mm的尺寸精度為 MT4 級，其它尺寸均無公差要求，一般可采用 MT5 級精度。 由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來看，厚度較為均勻。 塑件表面質(zhì)量分析 ①必須避免在塑件的分型面處出現(xiàn)毛邊； ②注意孔處不出現(xiàn)銳邊； ③表面粗糙度只有塑件外形要求較高 ,其它部位沒有較高粗糙度要求。 該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下 ，零件的成型要求可以得到保證。 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 （ 1）塑件厚度適中，壁厚較均勻，塑件成型性能良好； （ 2）塑件本身有一定的斜度，利于脫模； （ 3）從塑件結(jié)構(gòu)看，該旋鈕模具應(yīng)設(shè)置一個分型面。 確定成型方法 塑件采用注射成型法生產(chǎn)，為符合塑件外觀要求，初步采用側(cè)澆口，模具為單分型面雙型腔注射模。 3 （ 注射機(jī)的選擇） 注射機(jī)的選擇 塑件的體積計算 通過計算得到塑件的體積為： V 塑件 = 25953 = 11906mm3 澆注系統(tǒng)的體積計算 通過計算得到澆注系統(tǒng)的體積 : V 澆 = 2V 澆口 +V 主流道 +V 分流道 = 2++ = V 總 = V 塑件 +V 澆 =11906+ = mm3 計算塑件的質(zhì)量 查有關(guān)資料得 ： ABS 材料 ρ=～ ， 根據(jù)塑件形狀及尺寸，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu) 。 塑件和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 : W 總 = ρ（ V 塑件 +V 澆） = ≈ 注塑機(jī)的選擇 查相關(guān)手冊， ABS 的注射壓力 600～ 1000（ 105） pa，塑件 較簡單，取 P=70Mpa (1）塑件投影面積計算 A =πrr= ≈ （ 2）型腔壓力計算 P 腔 = 2/3P = Mpa （ 3）鎖模力計算 F = ≈104N 安裝模具的厚度應(yīng)滿足 ： Hmin＜ H＜ Hmax 設(shè)計模具厚度 H 總 =192mm 選 XSZ60 型，最大裝模高度 Hmax=200mm，最小裝模高度 Hmin=70mm H 總 =192mm介于二者之間，滿足模具厚度安裝要求。 注射機(jī)有關(guān)參數(shù) 表 XSZ60 型注射機(jī)的主要參數(shù) 標(biāo)稱注射量 60cm3 定位孔直徑 Φ55mm 最大開模行程 S′ 180mm 噴嘴球頭半徑 R12mm 最大裝模高度 Hmax 200mm 噴嘴孔直徑 Φ4mm 最小裝模高度 Hmin 70mm 螺桿直徑 /mm Φ38 模板最大安裝尺寸 330440mm 最大開模行程 180mm 模具開模行程校核 模具開模行程應(yīng)滿足： SmSz 4 其中： Sz為最大開模行程，查注射機(jī) XSZ60 型 Sz = 180mm， Sm為模具的開模行程； Sm = 塑件的高度 +澆注系統(tǒng)的高度 +頂件的頂出高度 +（ 510） mm = 28+55++7 = 可見 SmSz ， XSZ60 滿足其開模行程 模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為 200mm200mm ， XSZ60 型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為330mm440mm，故能滿足模具安裝要求。 注塑機(jī)的參數(shù)校核 ① 最大注射量 的校核計算 校核式： (～ )V 公 ≥V 總 (21) 其中： V 總 ＝ （ ～ )V 公 =（ ～ ） 60 ≈ 50cm3 可見滿足校核式，即所設(shè)計模具注射量滿足 XSZ60 最大注射量要求。 ② 注射機(jī)壓力的校核 P 機(jī) ≥P塑 (22) P 機(jī) ——注射機(jī)的最大注射壓力， Mpa 或 N/ cm3 P 塑 ——成型塑件所需的注射壓力， Mpa 或 N/ cm3 一般 ABS 取 100～ 120Mpa， XSZ60 注射機(jī)的最大注射壓力 P 機(jī) =122Mpa，可見XSZ60 注射機(jī)滿足 ABS 注射壓力的要求。 綜合驗證， XSZ60 型注射機(jī)完全能滿足此模具的注射要求 。 塑件的注射工藝參數(shù)的確定 根據(jù)情況， ABS 塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時可根據(jù)實際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫 度 t1 選用 190℃ 中段溫度 t2 選用 210℃ 前段溫度 t3 選用 230℃ 噴嘴溫度：選用 200℃ 注射壓力：選用 100MP 注射時間：選用 20s 保壓時間：選用 2s 保壓： 80MP 冷卻時間：選用 28s 總周期： 50s 5 模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 （ ABS 旋鈕塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計） 分型面的選擇和確定 塑件的分型面應(yīng)取在位于塑件截面尺寸最大的部位， 該塑件為旋紐，表面質(zhì)量無特殊要求， 按塑件結(jié)構(gòu)， 分型面選在塑件的端面 ,型芯設(shè)在動模，開模后塑件包在型芯上留在動模，符合分型面設(shè)計原則，保證制件的精度，簡化了模具結(jié)構(gòu)。 型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的注射量來確定它的數(shù)目。其公式如下： n2=(GC)/V （ 23） 式中： G——注射機(jī)的公稱注射量 /cm3 V——單個制品的體積 /cm3 C——澆道和澆口的總體積 /cm3 生產(chǎn)中每次實際注射量應(yīng)為公稱注射量 G 的（ － ）倍，現(xiàn)取 進(jìn)行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（ － 1）倍，現(xiàn)取 C＝ 進(jìn)行計算。 n2=(GV)/V=()/= 由以上的計算可知，可采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)。 型腔的排列 由于塑件的特殊 (屬于小型塑件且 塑件外表無痕 )要求 ,又要滿足大批量生產(chǎn)要求，為使模具設(shè)計制造簡便， 綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。 此模具可采用 一模兩腔 ，平衡布置，塑件型腔設(shè)置應(yīng)設(shè)計在模具的對稱中心方向上成型。 圖 23 推出機(jī)構(gòu)的選擇 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。它是由主流道、分流道、進(jìn)料口、冷料穴等組成，主流道為圓錐體，錐度為3℃，其直徑的決定主要取決于主流道的剪切速率 。 由于塑件的外行結(jié)構(gòu)特點 ,推出機(jī)構(gòu)應(yīng)采用用推桿推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。每個制件同時由 4根推桿推出模外，其結(jié)構(gòu)簡單，推出可靠。 6 推桿工作 長度 L 工 = ；推桿總長度 L = 推桿推頂推件板時應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端自由的模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計算式為： D≥K[64Qe(μl) 2/nEπ3]1/4 （ 24） σc=4Qe/nπd2≤σs （ 25） 式中： d——推桿直徑 (mm) K——安全系數(shù)，查手冊取 K=2 2 Qe——脫模力 (N) 2826 μ——塑料 (T8A)材料的泊松比 l——推桿的長度 (mm) n——推桿根數(shù) 4 E——推桿材料 (T8A)的彈性模量 (MPa) 105 σc——推桿所受的壓應(yīng)力 (MPa) σs——推桿材料 (T8A)的屈服點 (MPa) 360 Qe= Qc + Qb=2πE s t h Kf /(1μ)+ 0=22103%2()=2826N Qc—克服塑件對型芯包緊的脫模阻力 (N) Qb—一端封閉殼體需克服的真空吸力 (N) 0 E—塑料的拉伸彈性模量 (N/mm 2) 2103 s—塑件平均成型收縮率 % t—塑件厚度 (mm) 2 h—型芯脫 模方向高度 (mm) Kf—脫模斜度修正系數(shù) 將以上各數(shù)據(jù)代入 ① 式得： d= 圓整取 4mm 將以上各數(shù)據(jù)代入 ② 式進(jìn)行校核： σc=4Qe/nπd2=≤σs=360 MPa 所以此推桿符合要求。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 用一模兩腔的成型方法，將澆注系統(tǒng)設(shè)在塑件中央孔處，采用側(cè)澆口的澆注形式，分流道截面為梯形，使得模具結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。 ① 主流道尺寸設(shè)計 主流道為圓錐形，上部直徑與注射機(jī)噴嘴配合，查表得知 XSZY125 型注射機(jī)的噴嘴孔直徑 d0=Φ噴嘴球半徑 R0=12， 模具澆口套主流道小端直徑為 d = d0+1 = 4+1 = 5mm 模具澆口套主流道球面半徑為 R = R0+（ 1～ 2） = 12+1 = 13m 7 將主流道設(shè)計成圓錐形 ,主流道的半錐角 α 通常為 1176。－ 2176。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的 錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用 176。主流道的長度 L 一般控制在 60mm之內(nèi)，可取 L＝ 50mm。 ② 分流道的形狀及尺寸 分流道在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高，但考慮到加工的方便性，可采用梯形的流道，其加工較容易，且熱損失和壓力損失均不大。 一般梯形大邊寬度在 5－ 10mm 范圍內(nèi)，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長度由《模具設(shè)計與制造簡明手冊》第二版中 表 2－49 所示的經(jīng)驗值來選定，經(jīng)查取， 梯形的大邊寬為 L＝ 7mm，高度為 H=5mm，側(cè)面斜角為 100 分流道設(shè)置在分型面上。 圖 25 ④ 澆口設(shè)計 根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用 側(cè)面進(jìn)料的搭接式澆口，其 優(yōu)點是截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正。 本塑件為小型塑件，一般深度 t=～(或取塑件壁厚的 1/3～ 2/3)，寬度 b=～ ,因此該澆口 t=,b=2mm,搭接部分的長度 l1=（ ～ ） +b/2=+1=,澆口長度可適當(dāng)加長，取 l=3mm。 ⑤ 冷料穴的設(shè)計 采用倒堆形拉料桿 ,如圖 圖 26 模具工作零件的設(shè)計與計算 型芯型腔采用組合式，這樣既有利于節(jié)省貴重金屬材料，又利于加工和排氣。如圖所示： 本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計算，已給出這 ABS 的成型收縮率為 ，模具的制造公差取 z=Δ/3。 表 型腔型芯工作尺寸的計算 類別 塑件尺寸 計算公式 模具尺8 寸 型 腔 計 算 型腔 Lm=(Ls+%3/4Δ)0+δz + + + 177。 Hm=(Hs+%2/3Δ)0+δz + 型 芯 計 算 主型芯 φ320+ lm=(ls+%+3/4Δ)0δz φ340