【正文】 基準面上，對不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進塑 件 ；否則塑件會出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。 脫模機構(gòu)通常包括四種：推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、推塊推出機構(gòu)、聯(lián)合推出機構(gòu)及其他特殊推出機構(gòu)、本制品為薄壁的容器塑件，故采用推桿推出機構(gòu)。其中推桿推出機構(gòu)具有脫模力大而均勻，運動平穩(wěn)，無明顯的推出痕跡等特點，且本制品為薄壁容器器件，故采用推桿推出機構(gòu)。 頂桿多用 T8A、 T10A 材料，頭部猝火硬度達 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra值小于 ， 頂桿 和頂桿孔呈 H8/f8 配合。 脫模力的計算 將塑件從包緊的型芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力。脫模力主要是由于塑件收縮包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力，而對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時，大氣壓力也是脫模阻力的一大組成部分。 28 由下圖進行塑件脫模時的型芯受力分析，根據(jù)平衡原理，可列出平衡方程： 0xF?? 得： s i n c o stbF F F???? 式中 bF — 塑件對型芯的包緊力； N F — 脫模時型芯所受的摩擦阻力； N tF — 脫模力； N ? — 型芯的脫模斜度。 圖 81 塑件脫模時的型芯受力分析 又 bFF? ? 于是 ? ?c o s s i ntbFF ?? ? ? ? 而包緊力為包容型芯的面積與單位上包緊力之積，即： bF Ap? 由此可得： ? ?c o s s i ntF A p?? ? ? ? 式中 :? — 塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為 ～ ； A— 塑件包容型芯的面積 (Pro/e 建模分析 )； mm2 p — 塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下模外冷卻的塑件p 約為 ～ 107Pa；模內(nèi)冷卻的塑件約取 ～ 107Pa。 由于 A=( 通過 Pro/e 軟件分析 ) ，取 ?? cos 1?? 10p??Pa,故 ? KN 由上式可以看出：脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積的增加而增加，隨脫年產(chǎn) 500 萬件電話機上殼塑料模具設(shè)計 29 模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構(gòu)本身運動時的摩擦 阻力、塑料與鋼材間的粘附力 、大氣壓力及成型工作條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較 困難，而且也只能是個近似值。 推出零件尺寸的確定 在推出機構(gòu)中，推件板的 厚度和推桿的直徑是推出機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。而推件板的厚度和推桿的直徑是靠推件板和推桿的強度和剛度的校核來確定的。 推件板的 厚度 13 FtLEB???? ???? 式中： t— 推件板厚度 ； mm L0— 推件板長度方向上兩推桿的最大距離； mm F— 脫模力； N E— 模具鋼的彈性模量；一般取 10 Mpa? ? — 推件板中心所允許的最大變形量，一般取塑件在被推出方向上的尺寸公差的 115 10? ； mm B— 推件板的寬度； mm 由 于 L0=100mm， F=， E= 10 Mpa? ， ? =， B=500mm 得到 t=28mm 推桿直徑 12 4LFdKnE??? ???? 式中： K— 安全系數(shù)；取值 2 L— 推桿長度； mm n— 推桿數(shù)目 d— 推桿直徑； mm 由于推桿長度不相等，所以取平均值 L=150mm， n=4 得到 d= 30 第九章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷卻時間占注射成型周期的約 80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求有盡 相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)。性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。 ①低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 ②模具溫度均勻、冷卻 時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 ③ 對結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 ④隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度得提高，塑件的耐應(yīng)力開裂降低，因此降低模具溫度是有利的，但對于高粘度的無定形聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。 ⑤提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量、 在注射成型過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 200℃左右，而從模 具中取出塑件的溫度約為 60℃，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 因電話機上殼機座使用的塑料是 ABS，要求模溫高，若模具溫度過低則會影響塑料的流動性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。 總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進行溫度調(diào)節(jié)。 年產(chǎn) 500 萬件電話機上殼塑料模具設(shè)計 31 確定冷卻水路 的 分布 模具上大部分熱量是通過型腔和型芯的冷卻移走的，但仍有一部分熱量會傳遞到支撐型腔和型芯的模板上，這些熱量如 果不能及時散失，也會影響制品的成型周期。 （ 1）流道系統(tǒng)的冷卻設(shè)計 由于冷流道隨制品一起頂出（一般模具流道的凝固層厚度達 50%60%即可頂出），而一般冷流道較厚，其附近的熱量較為集中，若不能及時冷卻將影響整個周期，所以冷流道周圍必須單獨設(shè)計一組水路進行冷卻。 （ 2）模板的冷卻設(shè)計 由于模板用來支撐和固定型腔和型芯，容納流道系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)等機構(gòu)，如果模板之間存在溫差，可能 會影響導(dǎo)向機構(gòu)、頂出機構(gòu)、鎖模機構(gòu)的定位，加快這些部件的磨損。 ①制件所需冷卻時間的計算： 制件的冷卻時間加上開模 取制件等輔助時間就是該塑件的成型周期，冷卻時間 t 通常占成型周期的 75%左右。 每秒鐘注塑次數(shù)大約為 1 t?? 每秒注入塑料量為 39。m Nm? ，（ m — 每次注塑量， kg/次）。 塑料制品在固化時每秒釋放的熱量為 1 39。Q m q Nmq?? 式中 q — 單位質(zhì)量塑料熔體在成型過程中放出的熱量， kJ/kg 冷卻介質(zhì)質(zhì)量的計算 1260 ( )pNm hV C t t?? ?? 式中： V — 所需冷卻水的體積 (m3/min)； m — 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的每次注入模具的塑料質(zhì)量 (kg)； N — 每小時注射的次數(shù)； ? — 冷卻水在使用狀態(tài)下的密度，取 ； 32 PC — 冷卻水的比熱容，取 (kg K)； 1t — 冷卻水出口溫度，取 28℃； 2t — 冷卻水入口溫度，取 22℃； h? — 從熔融狀態(tài)的塑料進入型腔時的溫度到塑料冷卻脫模為止，塑料所放出的熱焓量 (J/kg)。 h? 值見表 91 表 91 常用塑料在凝固時所放出的熱含量 塑料 h? /() ABS ～ 由此可取 ABS 的 h? =冷卻時間 22 14 CmmTTst g T T???????? ????????? 式中 S — 制品最大壁厚，取 ； g — 塑料熱擴散系數(shù)，取 ，見表 92； mT — 模具溫度，取 70℃； cT — 塑料注射溫度，取 170℃； 1T — 塑料熱變形溫度，取 100℃。 所以 2214 1. 5 4 17 0 70 . 14 0. 08 3. 14 10 0 70CmmTTstsg T T?? ????? ? ? ???? ? ????? ????? ? ????????? 表 92 塑料熱擴散系數(shù) 塑料 g/(mm2/s) ABS 3331 0 . 7 5 6 0 3 6 1 . 6 2 1 8 1 . 4 6 1 01 2 . 1 19 . 7 6 1 0 / m in9 9 7 . 6 4 . 1 7 4 6Vm??? ? ? ? ?? ? ??? 表 93 冷卻管道的直徑與流速的關(guān)系 (Re=104， 10℃ ) 年產(chǎn) 500 萬件電話機上殼塑料模具設(shè)計 33 冷卻管道直徑 d/mm 最低流速 v /(m/s) 冷卻水體積流量 /(m3/min) ?310? 冷卻水流速 3224 4 9 . 7 6 1 0 0 . 9 2 /6 0 6 0 3 . 1 4 0 . 0 1 5V msd? ????? ? ? ② 冷卻管道的總傳熱面積及數(shù)目計算 ： 由冷卻定律，冷卻水從模具中帶走熱量 outQt???? 2ou t inm cp m ttt t t t ?? ? ? ? ? 28 2270 452t ?? ? ? ?℃ 式中 tm— 模具溫度，取 70℃； cpt— 冷卻水的平均溫度，取 25℃； t? — 模具與冷卻水的平均溫度差 (℃ )； ?— 冷卻水的管壁傳熱系數(shù)； （ KJ/m2*h*℃） ?— 管道的有效冷卻面積 (m2)。 以 25cpt ? ℃查《實用模具技術(shù)手冊》 得 0 ? 表 94 0A 與平均水溫的關(guān)系 平均水溫 cpt /℃ 25 0A 值 長徑比 L/d50 的細長冷卻管道，載熱模具管壁對冷卻水的傳熱系數(shù) ? ? ? ?? ?0 . 8 0 . 80 29 9 7 . 6 0 . 9 23 . 6 3 . 6 7 . 9 3 1 5 5 5 1 . 6 21 . 5 1 0vAd???? ? ? ????2/ (m h )KJ ℃ 31 0 .7 5 3 6 0 0 3 6 1 .6 2 1 8 1 .4 6 1 0 1 4 6 1 3 .3 0 /1 2 .1 1outQ Nm h KJ h?? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 ? — 載熱模具管壁對冷卻水的傳熱系數(shù)； ?r — 冷卻水在使用狀態(tài)下的密度，取 ； v — 冷卻水流速，取 ； ?? — 冷卻水物理性質(zhì)參量的函數(shù)，取 ； 34 d — 管徑，取 15mm。 故， mt? ? ? ??? 由 dL??? ，得 0. 01 44 0. 30 573. 14 0. 01 5Lmd??? ? ?? p 由于模具尺寸的限制，每根水路的長度由模具尺寸決定，設(shè)每條水路的長度 100l mm? ，則冷卻水路的條數(shù) l??，取整為 4。 故，取長 100mm 孔徑 8mm 的圓管道 4 根。 位置 根據(jù)制品壁厚及形狀，對于中等以上制品水路直徑設(shè) 計一般選用：?10?16mm。若需要設(shè)計點冷，通常點冷水路直徑為與其相連的直通水路直徑的 倍左右。 水路距制品壁不能太遠，但也不能太近，一般不能小于水路直徑的 2倍。根據(jù)公式計算結(jié)果及實踐經(jīng)驗，一般水路距制品壁的距離為水路直徑的 23倍，水路間距為水路直徑的 35倍較好。 （ 1）設(shè)置水路時應(yīng)考慮制品的形狀，對熱量分布較多的位置應(yīng)重點設(shè)計。一般對于小的型芯可以采用 噴泉式冷卻 、導(dǎo)熱針等。 （ 2）水路中冷卻水的流動方向與熔體流動方向應(yīng)一致，以便最大效率地帶走熱量，同時有利于熔體的充模（流動末端模溫過低不利于熔體充模）。 （ 3）對于大中型復(fù)雜模具，應(yīng)以每個澆口為中心分區(qū)域冷卻。 （ 4）為了保證型腔、型芯溫度分布均勻，制品冷卻均勻，型腔、型芯水路的走向應(yīng)一致；型腔、型芯的溫度差應(yīng)控制在 10℃以內(nèi)。 （ 5）為減小冷卻水的壓力損失，模具外圍連接冷卻水管的尺寸一定要大于或等于模具內(nèi)水路的尺寸。 （ 6）冷卻水路盡可能設(shè)計在與塑料熔體接觸的模具零件中。 根據(jù)以上分析， 動模和定模上分別 建立冷卻系統(tǒng)水道 孔徑 8mm， 長度 100mm 的圓管道 4根 。 年產(chǎn) 500 萬件電話機上殼塑料模具設(shè)計 35 對于大多數(shù)的熱塑性塑料，當塑料的成型工藝要求模具的溫度在 80℃以上時，模具必須設(shè)置加熱裝置。此設(shè)計選用的原料是 ABS，其要求模具溫度 70℃，因此不需要設(shè)置加熱裝置。 36 第十章 模具的裝配 模具的裝配順序 ①確定裝配基準 ②裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈。 ③調(diào)整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于 80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產(chǎn)生飛邊。 ④在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調(diào)整時檢查。 ⑤組裝導(dǎo)向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象。 ⑥組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動作靈活緊固所連接螺釘、裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進入系統(tǒng)中。 ⑦試模：試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。 ⑧模具的維護。 模具裝配注意事項 裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質(zhì)量、壽命和各部分的功 能。模具裝配過程是按照模具技術(shù)要求和相互間的關(guān)系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。 在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)，模具的裝配精度包括相關(guān)零件的位置精度，相關(guān)的運動精度，配合精度及接觸只有各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。 塑料模的裝配基準分布分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺定模，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模內(nèi)，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證 壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，最后安裝動模和定模上的其它零件，另一 種是已有導(dǎo)柱導(dǎo)套的塑料模架 。 年產(chǎn) 500 萬件電話機上殼塑料模具設(shè)計 37 澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為，因為該處受噴嘴壓力的影響，在注射時發(fā)生變形，有時在動模中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在分模面上 澆口套周圍出現(xiàn)塑料飛邊，就是由于沒有間隙的原因。為了有效的防止飛邊，可以接近塑件的有相對位移的面上挫一個三角形的槽，由于空氣的壓力的緣故可以更好的防止飛邊。 圖 101 模具裝配主視圖 圖 102 模具裝配左視圖 38 總 結(jié) 通過對電話機上殼機座塑料模具的設(shè)計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一步的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，對獨立設(shè)計模具具有了一次新的鍛煉。 在設(shè)計過程中充分利用了各種可以利用方式，同時在反復(fù)的思考中不斷深化各種理論知識的理解，在設(shè)計的后一階段充分利用 Pro/E 軟件就是一例，新的工具的利用很大地提高了工作效率。 以計算機為手段，專用模具分析設(shè)計軟件為工具設(shè)計模具。軟件可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中模架尺寸，金屬材料數(shù)據(jù)庫及加工參數(shù)，通過幾何造型及圖形變換可得到模板及型腔 與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計。 Pro/E 軟件技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計方式的革命，大大提高了設(shè)計效率，尤其是系列化或類似注射模具設(shè)計的效率更為提高。 總之，通過這次課程設(shè)計 使我更好的具有了發(fā)現(xiàn)問題并 解決問題的能力。