【正文】 gn.Key words: mechanical design。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，越來越普遍地采用塑料成型。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。模具設(shè)計(jì)要考慮的要點(diǎn)如下:a．塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn)。使模具零件符合制造工藝的要求。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)技術(shù)對(duì)塑料注塑過程進(jìn)行流動(dòng)分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測(cè)和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，本模具采用一模四腔布局，側(cè)入式澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用 TOSHIBA EC40Y型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算分析，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。3 / 362 塑件分析 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。m?m? 塑件材料的確定 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性。此產(chǎn)品壁厚均勻，ABS 性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對(duì)于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。ABS 價(jià)格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對(duì) ABS 幾乎沒有影響， ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液。ABS 的熱變形溫度為 93 118℃，制品經(jīng)退火c?130~處理后還可提高 10℃左右。 要 求 塑 件 精 度 高 時(shí) ， 模 具 溫 度 可 控制 在 50 60℃ ， 要 求 塑 件 光 澤 和 耐 熱 時(shí) ， 模 具 溫 度 應(yīng) 控 制 在 60 80℃ 。6 / 363 成型布局及注塑機(jī)選擇 進(jìn)膠方式選擇注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。要做到這一點(diǎn)必須使1)流程(包括分支流程)為最短；2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端；3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個(gè)型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。塑件的高度為 3mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加 2040mm，因此得出成型型腔總體厚度為 45mm。校核公式為： mn%8021??式中： 型腔數(shù)量n 單個(gè)塑件的重量（g）1m 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）2本設(shè)計(jì)中：n=4 g =5 g ?12mm≥（+5）/ 即 m≥因而預(yù)選注塑機(jī)額定注塑量最少為 以上 鎖模力的計(jì)算選用注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開而產(chǎn)生溢料。 注塑機(jī)選擇確定綜合考慮以上因素，選定注射機(jī)為 TOSHIBA EC40Y。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，以此分析計(jì)算：模架的長(zhǎng) L=型腔長(zhǎng)度（100）+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚 180mm?模架的寬 W=型腔寬度（70）+導(dǎo)向桿的直徑+模板壁厚 150mm?根據(jù)成型型腔的尺寸，在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后，還需要考慮其它螺絲導(dǎo)柱等零件對(duì)模架尺寸的影響，在設(shè)計(jì)中避免干涉。 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開合模時(shí)，保證公母模之間一定的方向和位置。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時(shí)，則用兩個(gè)直徑不同的導(dǎo)柱，或用兩個(gè)直徑相同，但錯(cuò)開位置的導(dǎo)柱。 3. 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔（1） 無導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，直接開在模板上，模板較厚時(shí)，導(dǎo)向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。澆注系統(tǒng)組成：普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。 分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。 冷料穴的設(shè)計(jì)主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。它與推桿配用，開模時(shí)倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，如圖 6 所示。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零16 / 36部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔及型芯，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。模具的各種成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件均有強(qiáng)度、剛度的要求，足夠的強(qiáng)度才可以保證模具能正常工作。整體性強(qiáng)度主要針對(duì)型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個(gè)方面，實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整。從 作 用 位 置 分 為 下 模 行 位 、 上 模 行 位 、 斜 行 位 （ 斜 頂 ） 從 動(dòng) 力 來 分 ， 為 機(jī) 動(dòng) 側(cè) 向 行 位 機(jī) 構(gòu) 和 液 壓 （ 氣 壓 ） 側(cè) 向 行 位 機(jī) 構(gòu)18 / 36圖 7 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種。19 / 36楔緊角 β 應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角 α 大 2176。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動(dòng)側(cè)向型芯與推桿相碰撞，造成活動(dòng)側(cè)向型芯或推桿損壞。 ?導(dǎo)柱傾斜角 是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開模行程和斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度，而且對(duì)斜導(dǎo)柱的受力狀況有著重要影響。?本次設(shè)計(jì)取 =16176。S本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下：（5～10）mm=57mm2tantancos2sizdhdSL?????21 / 36圖 8 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 脫模及推出機(jī)構(gòu) 脫模力脫模力的產(chǎn)生范圍：①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。 初始脫模力，開始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。 c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。脫模機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。該塑件采用了 推桿，其分布情況如圖 9 所示，這些推桿的作用，使制品受推出力從而脫模。m06.~4.23 / 36 圖 9 推出機(jī)構(gòu) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對(duì)于任一個(gè)塑料制品，模具溫度波動(dòng)過大都是不利的。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為 左右，熔體固化成為塑件后，從 左右的C?20 C?60模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。c．塑件局部壁厚處，應(yīng)加設(shè)冷卻裝置。f．冷卻水道不應(yīng)穿過接縫部分，以防漏水。j．如果型芯太長(zhǎng)，冷卻水道無法開設(shè)，則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料，在型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻。本設(shè)計(jì)中型芯型腔各一組冷卻水回路, 此方式冷卻快速, 塑件冷卻均勻, 確保尺寸變形一致。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜。對(duì)于臥式注射機(jī)，其開模行程與模具厚度有關(guān)，對(duì)于單分型面注射模應(yīng)有：Smax＞ S= H1 + H2 + H3 + C式中 H1模具厚度 H2頂出行程H3 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度C – 安全距離本設(shè)計(jì)中 =570 =200 mm =27mm H3 =60mm C 取 100mmmaxS12總的開模距離需要 S=387mm 以上. 經(jīng)計(jì)算，符合要求。由于知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏，在設(shè)計(jì)過程中，零件加工精度的確定尚存在許多不足之處，在以后的工作、學(xué)習(xí)中還有待改進(jìn)。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了很多東西，對(duì)待設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)，工作態(tài)度的