【正文】 9 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 5） 合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證 不與其他模具零件相干涉。 綜上所述，本套模具的推出機(jī)構(gòu)形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置，根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)的推桿位置如圖310 所示： 圖 310 頂桿 位置 示意圖 推桿的數(shù)量為每個型腔 4 根，總共 8 根。推桿的直徑為 Φ 2，其與推桿孔之間采用 H7/f6 間隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊 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。推桿的材料中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 40 采用 T8 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 54HRC～ 58HRC，工作端配合部分懂得表 面粗糙度為 Ra= m? 。 圖 311 推桿示意圖 脫模力的計(jì)算 脫模力是從動模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動阻力。本設(shè)計(jì)主要計(jì)算由型芯包緊力形成的脫模阻力。 當(dāng)開始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算，亦即無視脫模斜度（ a=0） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8t E S l f/(1m)(1+f) （ kN） 式中， Q— 脫 模最大阻力（ kN） t— 塑件的平均壁厚（ cm） E— 塑料的彈性模量（ N/2） 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 41 S— 塑料毛坯成型收縮率（ mm/mm） l— 包容凸模長度（ cm） f— 塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m— 泊松比，一般取 ~ 查表得， S=， E=105N/cm2 已知， t?， l=， f= Q=8105(1 )(1+)=N 660 .5 1 0 1 0 1 2 4 0 .8 3 7 1 0 7 4 4 5 .0 2F f F f P A N?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?正阻 F阻 摩擦阻力（ N） f 摩擦系數(shù)，一般取 ～ ，本設(shè)計(jì)取 F正 因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（ N） P 塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取 8～ 12MPa,本設(shè)計(jì)取10MPa A 塑件包緊型芯的側(cè)面積（ ㎜ ^2） 模具溫度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定向、成型周期和塑件質(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 ； 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 42 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(shí)，型芯和型腔溫度差過大，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。 一般注射模具內(nèi)的塑料熔體溫度為 200℃ 左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在 60℃ 以下。所以熱塑性塑 料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性較好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有機(jī)玻璃等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，則模具可利用自然冷卻而不設(shè)冷卻系統(tǒng)。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用 1） 縮短成型周期提高生產(chǎn)效率；據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時(shí)間約占整個注射循環(huán)周期的 2/3，因此，縮短成型周期中的冷卻時(shí)間是提高 生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 2） 改善成型性能模具必須保持合適的溫度，使塑料熔體具有良好的流動性，以改善成型性能。 3） 減少塑件變形、提高塑件的精度；合適的冷卻系統(tǒng)是模具各部分溫度保持均勻，使塑件各處冷卻速度一致，減少塑件的變形，同時(shí)溫度恒定能減少塑件成型收縮率的波動，從而提高了塑件的尺寸和形狀精度。 4） 改善塑件表面質(zhì)量；模具溫度過低會使塑件輪廓不清晰，產(chǎn)生明顯熔合紋。提高模具溫度可改善塑件表面形態(tài)，降低塑件表面粗糙中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 43 度值。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 1） 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； 2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； 3） 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí) ，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，壁厚處應(yīng)強(qiáng)化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小，但也不應(yīng)小于 10 ㎜； 4） 澆口處加強(qiáng)冷卻。一般在注射成型時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此要加強(qiáng)澆口處的冷卻； 5） 應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。如果進(jìn)水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進(jìn)水與出水溫度差不大于 5℃ ； 6） 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 ； 7） 合理確定冷卻水管接 頭位置。為不影響操作，進(jìn)出口水管接頭通常設(shè)在注射機(jī)背面的模具同一側(cè)； 8） 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)要通盤考慮； 9） 冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運(yùn)過程中造成損壞。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 44 簡單的計(jì)算 通常對于中小型模具以及對塑料制品要求不太嚴(yán)格時(shí)，一般可忽略空氣對流、輻射以及與注射機(jī)接觸傳走的熱量，同時(shí)也忽略高溫噴嘴頭向模具的接觸傳給型腔的熱。所謂簡單計(jì)算就是以塑料熔體釋放出的熱量 Q1 為總熱量，全部由冷卻介質(zhì)傳走。所以本設(shè)計(jì)屬中小型模具，采用簡單計(jì)算方法。具體的計(jì)算如下 ： 塑料傳給模具的熱量： ? ?112Q n m C T T? ? ? ?（ kJ/h） 式中 1Q — 單位時(shí)間內(nèi)塑料傳給模具的熱量（ kJ/h） n— 每小時(shí)的注射次數(shù)，取 n=50 m— 每次注射的塑料量（ kg） C— 塑料的比熱容（ J/kg C ）， C=1047 J/kg C 1T — 熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（ C ） 2T — 制品脫模溫度（ C ） ? ? 51 5 0 0 .0 2 1 0 4 7 1 8 0 6 0 1 .2 7 1 0Q ? ? ? ? ? ? ? (kJ/h) 冷卻時(shí)所需要的冷卻水量： ? ?1 1 3 4M Q T T???（ kg） 式中 1M — 通過模具的冷卻水質(zhì)量（ kg） ? — 導(dǎo)熱系數(shù)（） 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 45 ? ?34TT? — 進(jìn)出水溫度差（ C ），不應(yīng)太大，取 3C 51 1. 27 10 10 55 3 39 .7M k g? ? ? ? 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速 v 與水管道直徑 d 的關(guān)系，確定模具冷卻水道的水道直徑 d 為： ? ? 13 214 1 0d M v??? ? ? （ mm） 式中 v— 管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取 ~，取 ?— 水的密度（ 3kgm ） ； ? ? 133 24 1 0 3 9 .7 1 .6 1 0 3 .2d m m?? ? ? ? ? ? 取冷卻水道的直徑 d=10mm； 冷卻管道總傳熱面積： 1A M R T? 式中 R— 冷卻管道壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)（ 2J m C? ） ? ?0 .8 0 .24187R f v d?? （ 2J m C? ） f— 與冷卻介質(zhì)有關(guān)的物理系數(shù)，為 20C 、f= T — 模溫與冷卻介質(zhì)之間的平均溫差， T =30C ? ? 54 1 8 7 6 .4 5 1 0 0 0 1 .6 8 .5 1 010R ? ? ?? ? ? 2J m C? 3 3253 9 . 7 1 0 0 . 1 5 1 08 . 5 1 0 3 0Am? ??? ? ??? ； 冷卻 孔道的孔數(shù)： An dL?? 式中 A— 冷卻裝置總的傳熱面積（2m） d— 冷卻水道管道直徑（ m） L— 冷卻管道長度（ m） 3 330 . 1 5 1 0A 0 . 0 1 91 0 1 0 2 5 0 1 0?? ?????? ? ? ? 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 46 由于塑件材料為 PC，其注射成型模具并無加熱要求。 模具排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利的排到模外。如果型 腔內(nèi)因各種原因所產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷，另外，氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此模具設(shè)計(jì)要考慮型腔排氣問題。 本次設(shè)計(jì)的模具，由于型腔尺寸較小，可以利用推桿、活動型芯以及活動鑲件的部位與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，排氣間隙取。 模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑料局部炭化燒焦，或使塑料產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： 1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴發(fā)而發(fā)生工傷事故： 2）最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出： 3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便 。 4） 開設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端； 5） 開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 47 熔接痕； 6） 若型腔最后充滿部位不在分型而上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時(shí)，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣； 7）高速注射薄壁型制件時(shí)，排氣槽設(shè)在澆口附近，課 使氣體連續(xù)派出； 若制作具有高深的型腔，那么在脫模時(shí)需要對模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因?yàn)橹谱鞅砻媾c型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時(shí)空氣無法進(jìn)入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入排氣系統(tǒng)。 4 模具總裝圖 圖 41 移動硬盤外殼裝配圖 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 48 圖 42 模具總裝圖俯視圖 結(jié) 論 本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)我的課題是基于 SolidWorks的小型移動硬盤外殼的模具設(shè)計(jì)，它 對我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí) 的模具設(shè)計(jì)方面的知識做了一個很好的總結(jié)和鞏固，也對平時(shí)所學(xué)習(xí)的比較零散的知識做到了系統(tǒng)化的運(yùn)用。也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)科內(nèi)的某些方面知識的欠缺，做到了很好的復(fù)習(xí)和理解。設(shè)計(jì)中用到了大量相關(guān)的知識，例如機(jī)械設(shè)計(jì)、工程制圖、聚合物材料、塑料成型機(jī)械、塑料成型模具、公差與配合等學(xué)科。通過在設(shè)計(jì)中查閱和復(fù)習(xí)其相關(guān)知識，我對部分已生疏的學(xué)科又得到了重新的鍛煉 ；此外還幫助我學(xué)習(xí)使用了 SolidWorks 這款三維制圖軟件，這款軟件對我們學(xué)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來說用途十分廣泛。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 49 本次設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的注塑模設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，利用 SolidWorks 軟件中的 IMold 模塊，完成了移動硬盤外殼注塑模的的設(shè)計(jì)工作。在這期間，充分認(rèn)識到三維設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，它是一種更直觀、更方便的設(shè)計(jì)工具，利用它可以是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，并可以計(jì)算機(jī)仿真，以便改進(jìn)模型在設(shè)計(jì)中存在的不足及紕漏。 根據(jù)設(shè)計(jì)完成的三維模型，利用該軟件強(qiáng)大的制圖功能生成其二維圖，經(jīng)修改后，完成二維圖的繪制，整個過程簡便又快捷。 本次設(shè)計(jì)主要包含以下內(nèi)容： 1） 搜集相關(guān)資料，分析塑件的成型工藝，對工件進(jìn)行工藝審核。 2） 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式。 3） 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算 4） 進(jìn)行模具的總體設(shè)計(jì) 5） 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6） 繪制模具總圖 在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的問題，特別是在澆口和流道的設(shè)計(jì)，成型零件的計(jì)算等方面，走了一些彎路，浪費(fèi)了不少時(shí)間。而在裝配圖的繪制中，對細(xì)節(jié)的反復(fù)修改較多。經(jīng)過很長時(shí)間的思考和查閱資料，請教指導(dǎo)老師，才完成了本套模具的設(shè)計(jì)過程。 由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)沒有做到聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)，在應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)，可能會遇到很多問題，在今后