【導(dǎo)讀】本文介紹了摩托車燈罩的模具設(shè)計過程。本設(shè)計對塑件在模具中的位置和。優(yōu)化選取最合理的設(shè)計方案。對于塑件的側(cè)孔處理，采取了斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯脫模，構(gòu)設(shè)計，使得模具結(jié)構(gòu)緊湊。

　　

【正文】 大孔的結(jié) 構(gòu)設(shè)計 方案（一）： 采用側(cè)抽芯的方式，對這個φ 45的孔進(jìn)行側(cè)抽芯，因為是一模一腔結(jié)構(gòu)的模具，所以可以采用側(cè)抽芯的方式。但是如果采用側(cè)抽芯的話，就會增加模具的復(fù)雜程度和難度，使得模具的加工成本提高。 方案（二） 利用塑件的脫模斜度取消側(cè)抽芯的機(jī)構(gòu)，這樣的話就會降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和難度。 在考慮了各方面因素后，本人決定采用第二種方案。 28 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模具設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型 具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性 溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響 無論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 模具溫度的調(diào)節(jié)是指對模具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達(dá)到控制模溫的目的。對模具進(jìn)行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對模具溫 度的要求有關(guān)。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如聚乙烯、聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺等），因為成型工藝要求要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻，有時為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)的冷卻時間，也可用冷水控制模溫。對于粘度高、流動性差的的塑料（例如聚碳酸脂，聚砜、聚甲醛，聚苯醚和氟塑料等），為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，因此經(jīng)常需要對模具加熱。對于粘流溫度或熔點較低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具進(jìn)行冷卻；而對于高粘流溫度或高熔點的塑料，可用溫水控制模溫。對于熱固性塑料，模溫要求在150～ 200℃，必 須對模具加熱。流程長、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點雖不高，但成型面積很大時，為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響成型，可對模具采取適當(dāng)?shù)募訙卮胧?。對于大型模具，為了保證生產(chǎn)之前用較短的時間達(dá)到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對模具進(jìn)行預(yù)熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時?？梢圆辉O(shè)置冷卻裝置依靠自然冷卻。 設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置后，有時會給注射帶來一些問題，例如，采用冷水調(diào)節(jié)模具時，大氣中水分易凝聚在模型表壁，影響塑件表面質(zhì)量。而采用加熱措施 29 后，模內(nèi)一些間隙配合的零件可能由于膨脹而使間 隙減小或消失，從而造成卡死或無法工作，設(shè)計時應(yīng)予以注意。 模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系 模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系主要是由冷卻時間來體現(xiàn)的，塑件在模內(nèi)停留冷卻的時間與其傳遞給模具的熱量有如下關(guān)系： Q=h1A1Δθ t2 式中 Q—— 塑料傳給模具的熱量（ J）； h1—— 塑料對模型材料的傳熱系數(shù)（ W/（ ）） 。 A1—— 模腔的表面積； Δθ —— 模腔內(nèi)塑料與模腔表壁的溫度差（ 0C）； t2—— 塑件在模內(nèi)停留冷卻的時間（ s）。 如果塑料的品種、模具設(shè)計和成型工藝已定，那么 h A1 及 Q 也就基本確定。則有： t2∝ 1／ Δθ 上式說明，塑料在模具內(nèi)停留冷卻的時間 t2與溫差Δθ成反比關(guān)系，若要縮短塑件在模內(nèi)的停留冷卻時間以提高生產(chǎn)率，就必須在工藝條件允許的情況下盡量增大塑料與模腔的溫差。但是，如果模具沒有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，模內(nèi)的熱量就會伴隨著注射次數(shù)的增加而逐漸積累，使模溫升高，導(dǎo)致Δθ減小，從而生產(chǎn)效率隨著塑件在模具內(nèi)停留時間和成型周期的延長而下降，因此，模具內(nèi)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是非常必要的。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則與冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大； 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等； 澆口處加強(qiáng)冷卻； 冷卻水道出、入口溫差盡量??； 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置； 合理確定冷卻水接頭位置。 此外，冷卻水道的設(shè)計還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為 10 ㎜左右（不小于 8 ㎜）；冷卻水道的設(shè)計要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈 30 等等。 根據(jù)這些原則，和針對本塑件的特點和要求，本人設(shè)計了如圖 的型腔冷卻水道和圖 的型芯冷卻水道。型芯的進(jìn)水由孔 A 進(jìn)孔 B 處。 圖 冷卻水路圖 圖 凸模水路 31 第 三 章 工作尺寸的計算和注射機(jī)的校核 模架各零件的計算和選取 腔板尺寸的計算 在確定型腔壁厚和底板厚度時，應(yīng)分別從強(qiáng)度和剛度兩方面來計算，相互校核后取其大值。在型腔的機(jī)構(gòu)方式里已經(jīng)采取整體式型腔，所以型腔板的壁厚和底板厚按整體式圓形型腔來計算。 根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》，型腔的側(cè)壁厚和底板厚計算如下： 側(cè)壁厚度的計算 整體式圓形型腔的側(cè)壁可以看作是封閉的厚壁圓 筒，側(cè)壁在塑料熔體壓力作用下變形，由于側(cè)壁變形受到底板的約束，在一定高度 h2 范圍內(nèi)，其內(nèi)半徑增大量較小，愈接近底板約束愈大，側(cè)壁增大量愈小，可以近似地認(rèn)為底板處側(cè)壁內(nèi)半徑為零。當(dāng)側(cè)壁高到一定界限以上時，壁就不再受底板約束的影響 ,其半徑增大量與組合式型腔相同，故高于 h2 的整體式圓形型腔可按組合式圓形型腔作剛度和強(qiáng)度計算。 整體式圓形型腔內(nèi)半徑增大受底板約束的高度 h2，由式（ 551）有： h2=4 3)(2 rRr ? R—— 型腔外半徑（㎜）； r—— 型腔內(nèi)半徑（㎜）； h2—— 受約束高 度（㎜）。 根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中表 519 列舉的圓形型 32 圖 側(cè)壁示意圖 壁厚的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，和塑件的直徑為 150，故取型腔壁厚為 Rr=65mm， 則有： h2=4 3)(2 rRr ? =4 365150? = ㎜ h2=，因為塑件高為 95mm，故型腔高 H＞ h2， 因此不能用整體式圓形型腔來計算塑件的壁厚，需要按組合式型腔來計算壁厚。 按組合式型腔剛度條件計算 ，型腔側(cè)壁厚度計算，由式 （ 551）有： s 剛 =Rr=r（ 11/][/][1 ?????????rpErpE ） 式中 s—— 型腔側(cè)壁厚度（ mm）； R—— 型腔外半徑（ mm）； r—— 型腔內(nèi)半徑（ mm），取 r=75 ㎜； U—— 泊松比，碳鋼取 ； E—— 鋼的彈性模量，取 105MPa； P—— 型腔內(nèi)塑料熔體壓力（ MPa）；取 P=30MPa。 [δ ]—— 型腔允許變形量（ mm），由表 512有： ABS 取 [? ]=； 則有 s 剛 =Rr=r（ 11/][ /][1 ????? ?? ?? rpE rpE） = ㎜ 33 按強(qiáng)度條件，型腔側(cè)壁厚度計算由式 （ 548）有： s強(qiáng) =Rr=r( 12][ ][ ?? p? ?) 根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計》， 40Cr 只經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，可取 [σ ]=100MPa,則有： S 強(qiáng) =Rr=75 ( 1302100 100 ???) = 故有 S 強(qiáng) 〈 S 剛 ，所以按 S 剛 計算取數(shù)已經(jīng)符合要求。故取型腔的最小壁厚不應(yīng)小于 。 型腔的底板厚度 型腔的底板厚度按照整體式來計算， 按剛度條件， 根據(jù)式（ 555） 底板厚度為： h 剛 =][43?E pr= 543?? ??= 按強(qiáng)度條件， 根據(jù)式（ 556） 底板厚度為： h 強(qiáng) =r][?p=75 ?= 因為 h 強(qiáng) h 剛，所以按強(qiáng)度條件計算的結(jié)果來確定底板的厚度，取底板厚度為 h底 =25mm。因為型心還要與型腔咬合，故選取型腔底板厚為 30mm。 型腔板的最小尺寸計算 型腔板高度 : h 凹 =h塑 +h底 =30+95=125mm 34 型腔板長： L=150+60 2=270mm 型腔板寬： L=150+60 2=270mm 因此 因此，初步確定型腔板的尺寸為： 270 270 125 ㎜。 型芯固定板尺寸的計算 根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中型芯板厚度的選取，則有： h=31 h 塑 式中 h—— 型芯板的厚度（㎜）； h 塑 —— 塑件的高度（㎜）； h 塑 =95 ㎜。 則有 h=31 h 塑 =31 95= 圓整后初步選取型芯固定板厚度為： h=32mm。 模架各板尺寸的選取與校核 根據(jù)型腔板的外形尺寸和型心固定板的厚度，參照《中國模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫》表 注射模中小型模架組合尺寸，選取 355 L 中派生型 A2型號標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸。其圖和尺寸數(shù)據(jù)如圖 所示。 模架各板尺寸的選取 參照《 模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫》中表 注射模中、型模架組合尺寸，和型腔型芯板厚的尺寸；本人設(shè)計模架各板的尺寸如下 35 圖 標(biāo)準(zhǔn)模架樣式 表 模架尺寸 定模板 450 415 32 推桿固定板 450 225 20 型腔板 450 355 125 推件板 450 225 25 型芯固定板 450 355 32 模腳 450 100 120 型芯支承板 450 355 50 對模架各板的校核 （ 1）定模板厚度的校核 由圖 可見導(dǎo)柱的基本直徑為φ 32，根據(jù)第二章 第四節(jié)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 36 設(shè)計中選取的導(dǎo)柱形式為圖 b 的形式，根據(jù)《 模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫》中表 選導(dǎo) 柱的肩長為 40 ㎜，所以定模板初取的厚度不符合，故模板的厚度改為 50 ㎜。 （ 2）型芯支承板的校核 根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中式 545有： h=][32 )(543?EBLpb 式中 h—— 型芯支承板厚度（㎜）； p—— 型芯受到的壓力（ MPa）；取 p=30MPa； b—— 型芯的直徑（㎜）； b=150 ㎜； L—— 兩模腳間的距離（㎜）；取 L=229； E—— 鋼的彈性模量； B—— 支承板的長度；取 B=450； [δ ]—— 型腔允許變形量（ mm）。 則有 h=][32 )(543?EBLpb= 229150305 543???? ???= ㎜ 因為 ﹥ 50 mm，所以應(yīng)該在其中間加一個支承柱，則有 h=][32)2(5 43?EBLpb =)2229(150305543??????? = 因為 mm﹤ ，所以取 mm 已經(jīng)符合要求，但要在中間加一個支承柱。 型芯固定板的厚度校核 （ 3）型芯固定板厚度的校核 型芯固定板厚度 的校核與定模板厚度的校核一樣，所以型芯固定板取 32㎜不合適要改為 50㎜。 37 （ 4）模腳高度的校核 因為塑件需要推出 30 ㎜，所以模腳至少為 30+20+25=75 ㎜，所以選取 120㎜已經(jīng)符合要求。 校核后模架各板的尺寸如下： 定模板 450 415 50 推桿固定板 450 225 20 型腔板 450 355 125 推件板 450 225 25 型芯固定板 450 355 32 模腳 450 100 120 型芯支承板 450 355 50 注射機(jī)的校核 選取的注射機(jī)型號為 XS－ ZY－ 500，其主要參數(shù)在第一章 第四節(jié)里有。 校核鎖模力： 模具所需的最大鎖模力應(yīng)該小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力，其關(guān)系按下《模具 設(shè)計與制造簡明手冊》中式 256 校核 P 腔 F≤ P 鎖 式中 P 腔 —— 模具型腔壓力，取 30MPa； P 鎖 —— 注射機(jī)額定鎖模力（ N）； F—— 塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 （ cm2）； 則有： P 腔 F =30 752=≤ P 鎖 =3500kN 所以鎖模力符合要求。 38 校核注射壓力 塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射 機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按《模具 設(shè)計與制造簡明手冊》中式 257 校核 P 成≤ P 注 式中 P 成 —— 塑件成形所需的注射壓力（ MPa），根據(jù)《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中表 236，和塑件材料為