【正文】 1 設計任務 設計要求 塑件外表無痕，采用一般精度進行設計； 未注尺寸公差取 MT5 級精度； 采用注射成型 ,大批量生產。 2 圖 21 工件圖 塑件的工藝性分析 使用性能、制件技術要求和生產要求 該塑件為 ABS 塑料旋鈕 ，使用范圍較廣。根據一般精度和大批量生產要求，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，是目前產量最大、應用最廣的工程塑料之一，其 力學性能和熱性能均好 、 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 耐疲勞和抗應力開裂 能力 、沖擊強度高 ； 耐酸堿等 抗 化學性腐蝕 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 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，對應模具相關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。 塑件表面質量分析 ①必須避免在塑件的分型面處出現毛邊； ②注意孔處不出現銳邊； 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。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數控制得較好的情況下 ，零件的成型要求可以得到保證。 塑件的結構工藝性分析 （ 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）從塑件結構看，該旋鈕模具應設置一個分型面。 確定成型方法 塑件采用注射成型法生產，為符合塑件外觀要求，初步采用側澆口，模具為單分型面雙型腔注射模。 3 （ 注射機的選擇） 注射機的選擇 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 計算塑件的質量 查有關資料得 ： ABS 材料 ρ=～ ， 根據塑件形狀及尺寸，采用一模兩腔的模具結構 。 塑件和澆注系統(tǒng)的質量 : W 總 = ρ（ V 塑件 +V 澆） = ≈ 注塑機的選擇 查相關手冊， 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 安裝模具的厚度應滿足 ： Hmin＜ H＜ Hmax 設計模具厚度 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。 注射機有關參數 表 XSZ60 型注射機的主要參數 標稱注射量 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 模具開模行程應滿足： SmSz 4 其中： Sz為最大開模行程，查注射機 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 型注射機模板最大安裝尺寸為330mm440mm，故能滿足模具安裝要求。 注塑機的參數校核 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，即所設計模具注射量滿足 XSZ60 最大注射量要求。 ② 注射機壓力的校核 P 機 ≥P塑 (22) P 機 ——注射機的最大注射壓力， 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 注射機的最大注射壓力 P 機 =122Mpa，可見XSZ60 注射機滿足 ABS 注射壓力的要求。 綜合驗證， XSZ60 型注射機完全能滿足此模具的注射要求 。 塑件的注射工藝參數的確定 根據情況， ABS 塑料的成型工藝參數可作如下選擇，在試模時可根據實際情況作適當的調整。 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 模具結構分析與設計 （ ABS 旋鈕塑件的結構設計） 分型面的選擇和確定 塑件的分型面應取在位于塑件截面尺寸最大的部位， 該塑件為旋紐，表面質量無特殊要求， 按塑件結構， 分型面選在塑件的端面 ,型芯設在動模，開模后塑件包在型芯上留在動模，符合分型面設計原則，保證制件的精度，簡化了模具結構。 型腔數目的確定 型腔數的確定有多種方法，本題采用注射機的注射量來確定它的數目。其公式如下： n2=(GC)/V （ 23） 式中： G——注射機的公稱注射量 /cm3 V——單個制品的體積 /cm3 C——澆道和澆口的總體積 /cm3 生產中每次實際注射量應為公稱注射量 G 的（ － ）倍，現取 進行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（ － 1）倍，現取 C＝ 進行計算。 n2=(GV)/V=()/= 由以上的計算可知，可采用一模兩腔的模具結構。 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要求，為使模具設計制造簡便， 綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結構的復雜程度等因素，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，塑件型腔設置應設計在模具的對稱中心方向上成型。 圖 23 推出機構的選擇 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，到進入模具型腔以前所流經的一段路程的總稱。它是由主流道、分流道、進料口、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 。 由于塑件的外行結構特點 ,推出機構應采用用推桿推出機構將塑件推出模外。每個制件同時由 4根推桿推出模外，其結構簡單，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，根據壓桿穩(wěn)定公式推導推桿直徑計算式為： 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，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 4 E——推桿材料 (T8A)的彈性模量 (MPa) 105 σc——推桿所受的壓應力 (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 將以上各數據代入 ① 式得： d= 圓整取 4mm 將以上各數據代入 ② 式進行校核： σc=4Qe/nπd2=≤σs=360 MPa 所以此推桿符合要求。 澆注系統(tǒng)的設計 用一模兩腔的成型方法，將澆注系統(tǒng)設在塑件中央孔處，采用側澆口的澆注形式，分流道截面為梯形，使得模具結構簡單，易于加工。 ① 主流道尺寸設計 主流道為圓錐形，上部直徑與注射機噴嘴配合，查表得知 XSZY125 型注射機的噴嘴孔直徑 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，可取 L＝ 50mm。 ② 分流道的形狀及尺寸 分流道在設計時應考慮盡量減小在流道內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，分流道的截面尺寸可根據制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長度由《模具設計與制造簡明手冊》第二版中 表 2－49 所示的經驗值來選定，經查取， 梯形的大邊寬為 L＝ 7mm，高度為 H=5mm，側面斜角為 100 分流道設置在分型面上。 圖 25 ④ 澆口設計 根據澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用 側面進料的搭接式澆口，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=,澆口長度可適當加長，取 l=3mm。 ⑤ 冷料穴的設計 采用倒堆形拉料桿 ,如圖 圖 26 模具工作零件的設計與計算 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