【文章內容簡介】 成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。本設計的模具采用的是一模兩腔的結構，考慮到加工的難易程度和材料的利用價值等因素，采用上下凹模加三個側抽芯的結構形式，見零件圖和裝配圖。 成型零部件工作尺寸的計算在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限制，即凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差為負；而孔心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進行計算。通過上述可知，%~%，查塑件的公差數(shù)值表，取其公差值△=，則dz=。下面進行各尺寸的計算。[1] （）式中 ——塑料收縮率波動誤差；——塑料的最大收縮率；——塑料的最小收縮率； ——塑件的基本尺寸。實際收縮率與計算收縮率會有差異，按照一般的要求，塑料收縮率波動誤差所引起的誤差應小于塑件公差的1/3。模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。成形零件的制造誤差包括加工偏差和裝配偏差。模具的制造精度越低，塑件尺寸精度也就越低，一般其制造公差取其塑件公差值的1/3~1/4，或取IT7~IT8級作為制造公差，組合式型芯的制造公差應根據(jù)尺寸鏈來確定。在此，我們取其塑件公差的1/3。模具成型零件的磨損主要是來自熔體的沖刷和制品脫模時的刮磨，其中被刮磨的型芯徑向表面的磨損最大。磨損的結果使型腔尺寸變大、型芯尺寸變小、磨損程度與塑料的品種和模具材料及熱處理有關。磨損量應根據(jù)塑件的生產、塑料的品種、模具的材料等因素來確定。對于生產批量小的，磨損量可以取小值甚至可以不考慮磨損量；而對于熱塑性塑料摩擦系數(shù)小，可取小值。對于中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6，對于大型塑件，應取其公差值的1/6以上，在此我們取=。模具成型零件裝配誤差以及的成型過程中成型零件配合間隙的變化，都會引起塑件尺寸的變化。模具使用過程中導柱與導套之間的間隙會逐漸變大，會引起制品徑向尺寸誤差的增加。模具分型面間隙的波動，也會引起制品深度尺寸誤差的變化。綜上所述，塑件在成型過程中產生的尺寸誤差應該是上述各種誤差的總和，即[1]： （）式中——塑件的成型誤差——模具成型零件的制造誤差——模具成型零件的磨損誤差——塑件的收縮率波動誤差——模具成型零件配合間隙變化誤差 ——模具配合誤差由此可見，塑件尺寸的誤差為累積誤差。在模具成型零件工作尺寸計算時，必須保證制品總的尺寸誤差大于制品尺寸允許的公差Δ，即。在一般情況下，收縮率的波動、模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要原因。需要說明的是，并不是塑件的任何尺寸都與以上幾個因素有關。計算模具成型零件最基本的公式為[1]： （）式中——模具成型零件在常溫下的實際尺寸；——塑件在常溫下的實際尺寸；——塑料的平均收縮率。從上述中可以查到ABS的最大收縮率和最小收縮率，由此可以計算出塑料的平均收縮率[1]： （） 型腔和型芯徑向尺寸的計算如前所述，塑件的基本尺寸LS是最大尺寸，其公差為負偏差。由于dz、dc與Δ的關系隨塑件的精度等級和尺寸大小的不同而變化，因此式中Δ前的系數(shù)x在塑料尺寸較大、精度等級較低時，dz和dc可以忽略不計，則x=；當塑件尺寸較小，精度等級較高時，dc可取Δ/dz可取Δ/3。在此，考慮到本次設計的塑件尺寸較小，精度級別較低。根據(jù)型腔徑向尺寸計算公式[1]： （）式中Lm——塑件外形最大尺寸，mm； ——%；△——塑件的尺寸公差，mm；δz——模具制造公差，取公差的1/3mm。根據(jù)塑件圖尺寸，按照零件技術要求，根據(jù)塑件及其模具公差等級間的對應關系，塑件公差等級為MT3時，對應的模具公差等級精度為IT9級，按照9級精度查《互換性與技術測量》中表1—8查找出各尺寸的公差值，需要計算的型腔尺寸有、、。根據(jù)上述公式（）計算出各徑向尺寸如下所示：=（1+）90－==（1+）60－==（1+）66－==（1+）44－==（1+）14－==（1+）32－=根據(jù)型芯徑向尺寸計算公式[1]： （）根據(jù)塑件圖可知，該塑件擁有三個相同長度的型芯，長度都為。因此，計算一個型芯的徑向尺寸即可。根據(jù)公式（）計算出型芯的徑向尺寸如下：=（1+）45+=（1）型腔深度尺寸計算在計算型腔深度尺寸時，由于型腔的底面磨損很小，所以可以不考慮磨損，由此推出：型腔深度公式[1]： （）其中修正系數(shù)X=1/2～2/3，即當塑件尺寸較大、精度要求低時取小值，反之取值。需要計算的型腔深度尺寸有、根據(jù)公式（），計算出型腔的徑向深度如下所示：=（1+）16－==（1+）22－==（1+）18－=（2）型芯高度尺寸計算根據(jù)塑件圖分析可知，該塑件有三個型芯，其型芯的高度都是，查表可得其公差值為，根據(jù)型芯高度計算公式[1]：=（1+）26+=螺紋塑件從模具中成型出來后，徑向和螺距尺寸都要縮小。為了使螺紋塑件與標準金屬螺紋較好的配合，提高成型后塑件螺紋的旋入性能，成型塑件的螺紋型芯或型環(huán)的徑向尺寸都應考慮收縮率的影響，即適當縮小螺紋型環(huán)的徑向尺寸和增大螺紋型芯的徑向尺寸。由于螺紋中徑是決定螺紋配合性質的最重要參數(shù)，所以計算模具螺紋大、總、小徑的尺寸，均以塑件螺紋中徑公差△中為依據(jù)。（1）螺紋型環(huán)大徑尺寸計算公式[1]： （）（2）螺紋型環(huán)中徑尺寸計算公式[1]： （）（3）螺紋型環(huán)小徑尺寸計算公式[1]： （）式中——螺紋型環(huán)大徑基本尺寸；——螺紋型環(huán)中徑基本尺寸；——螺紋型環(huán)小徑基本尺寸；——塑件外螺紋大徑基本尺寸；——塑件外螺紋中徑基本尺寸；——塑件外螺紋小徑基本尺寸； ——塑料平均收縮率?！芗菁y中徑公差，由于目前我國尚無專門的塑件螺紋公差標準，故可參照金屬螺紋公差標準中精度最低者選用，其值可查表GB/T 197—1981；——螺紋型環(huán)中徑制造公差，其值可取/5或查表[1]本塑件圖擁有一個M36的外螺紋，通過查表GB/T 193—2003可知，，并通過查《塑料成型工藝與模具設計（第二版）》可知其制造公差，由此進行如下計算：=（1+）36－= =（1+）－= =（1+）－=6 模架的確定和標準件的選用設計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小及注射機型號的選用等因素。一般導向分為動、定模之間的導向，推板的導向，推件板的導向。一般導向裝置由于受加工精度的限制或使用一段時間之后，其配合精度降低，會直接影響制品的精度，因此對精度要求較高的制品必須另行設計精密導向定位裝置。當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。選用標準模架的程序和要點有如下幾個方面：（1）模架厚度H和注射機的閉合距離L 對于不同型號的注射機，不同結構形式的索寞機構具有不同的閉合距離。模架厚度和閉合距離的關系為：Lmin≦H≦Lmax（2）開模行程與定、動模分開的間距與退出塑件所需行程之間的尺寸關系 設計時須計算確定，在取出塑件時的注射機開模行程應大于取出塑件所需的定、動模分開的間距，而模具頂出塑件距離須小于頂出液壓缸的額定頂出行程。（3）選用的模架在注射機上的安裝 安裝時需注意：模架外形尺寸不應受注射機拉桿的間距影響；定位孔徑與定位環(huán)尺寸需配合良好；注射機頂出桿孔的位置和頂出行程是否合適：噴嘴孔徑和球面半徑是否與模具的澆口套孔徑和凹球面尺寸相配合；模架安裝孔的位置和孔徑與注射機的移動模板及固定模板上的相應螺孔相配。（4）選用模架應符合塑件及其成型工藝的技術要求 為保證塑件質量和模具的使用性能及可靠性，需對模架組合零件的力學性能，特別是它們的強度和剛度進行準確地校核及計算，以確定動、定模板及支承板的長、寬、厚度尺寸，從而正確地選定模架的規(guī)格。注塑模模架國家標準有兩個，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為BL≤560mm900mm；后者的模板尺寸BL為（630mm630mm）～（1250mm2000mm）。因此，該設計按GB/T12556——1990來選取。根據(jù)塑件型腔及各方面的布置，本設計采用的是A2型，模具大小為450450mm的標準模架。標準模架如圖8所示：圖61 標準模架示意圖7 導向機構的設計合模導向機構是保證動、定模或上下模合模時，正確地定位和導向零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。導向機構的作用主要有以下三點：（1）定位作用；（2）導向作用；（3）承受一定的側向壓力。 導柱的設計（1）導柱形狀導柱結構形式有帶頭導柱和有肩導柱，導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。（2）導柱長度導柱異向部分的長度應比凸模端面的高度高出8～12mm，以免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進去型腔的情況。（3）導柱材料導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理）或者TT10鋼（經(jīng)淬火處理），硬度為50～55HRC。導柱固定部分的表面粗糙度為Ra=～。（4）配合精度導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合，導柱的導向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。 導套的設計導套與安裝在另一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導向精度的圓套零件。導套常用的結構形式有兩種：直導套（GB/—1984）、帶頭導套（GB/—1984）。這里采用帶頭導套（I型）。導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內剩余空氣。8 推出機構設計注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機構稱為推出機構（脫模機構）。推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定制品的質量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時應遵循下列原則：（1）推出機構應盡量設置在動模一側，由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。（2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。（3）機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。（4）良好的塑件外觀推出塑件的位置應盡量設在塑件內部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。（5）合模時的正確復位，設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機構的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構。 脫模力的計算脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。它是設計脫模機構的重要依據(jù)之一。對于在實際中各類形狀的殼類塑件的脫模力，我們將其簡化為圓筒形或矩形進行近似計算。其計算方法有簡單估算法和分析計算法，下面本設計采用簡單估算法對該模具的脫模力進行計算。脫模力由兩部分組成，由參考文獻[11] （）式中——制品對型芯包緊的脫模阻力（N）；——封閉殼體脫模需克服的真空吸力（N），=，——為型芯的橫截面積（mm2）。圓柱型芯產生的脫模阻力：