【導讀】的設計計算，注塑機、模架、標準件的選擇，對重要參數的校核等。脫模機構和冷卻系統(tǒng)等模具主要結構。正確計算成型零件尺寸、型腔布局合理、通過設計使學生熟練應用模具CAD/CAE和。模具設計等相關工作奠定良好的基礎。本文介紹了塑料防護罩殼的注塑模具設計過程。由于10mm的側孔所以采用側向抽芯機構，并因生產批量小。及重要零部件零件圖，對整個設計過程進行了詳細的說明。

　　

【正文】 常見的配合形式如下： 1)帶頭導柱與模板上導向孔配合； 27 2)帶頭導柱與直導套的配合； 3)帶頭導柱與帶頭導套的配合； 4)有肩導柱與直導套的配合； 5)有肩導柱與帶頭導套的配合； 6)導柱與導套分別固定在兩塊模板中的配合。 脫模機構的設計 注射模必須設有準確可靠的脫模機構，以便在每一循環(huán)中將塑件從型腔內或型芯上自動脫出模外，脫出塑件 的機構稱為脫模機構或推出機構。 脫模機構的設計要求 (1)結構優(yōu)化、運行可靠 機構要盡可能簡單，零件制造方便，容易配換。機構動作要準確可靠、運動靈活，機構本身具有足夠的剛度和強度，以抵抗脫模阻力。 (2)不影響塑件外觀，不造成塑件變形 推出件的位置應盡量設在塑件內部或隱蔽處，以免損壞塑件外觀，保證塑件在脫模過程中不擦傷、不變形。 (3)讓塑件留在動模 模具的結構應保證在開模過程中，塑件留在具有脫模裝置的半模 (即動模 )上。若因塑件幾何形狀，不能留在動模時，應考慮對塑件的外形進行修改；若實在不易處 理時，也可讓塑件留在定模內，在定模上設脫模裝置 [9]。 脫模機構的分類 脫模機構可按脫模動力來源分類，也可按模具結構分類。 (1)按動力來源分類 1)手動脫模 當模具分模后，用人工操作脫模機構脫出制件，多用于小型移動式模具。 2)液壓或機械脫模 注塑機設有推出油缸，開模時，在適當的時候和位置，油缸活塞推動模具模板運動，脫出塑件。 帶螺紋的塑件可用手動或機動來實現旋轉運動，脫出塑件。 28 3)氣動脫模 利用壓縮空氣的壓力將塑件直接從型腔中推出。 (2)按機構的結構特點分類 由于塑件形狀的不同，脫模機構可分為簡單脫模機構、順序脫模機構、雙脫模機構、二級脫模機構、澆注系統(tǒng)脫模機構以及帶螺紋塑件的脫模機構等。 推出機構的設計 (1)推桿推出機構 推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式。由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產中廣泛應用。 推桿的基本形狀如圖 318 所示。 圖 318 推桿的基本形狀 (2)推管推出機構 推管推出機構是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶孔塑件的一種特殊結構形式，其脫模運動方式和推桿相同。 推管的特點是：推管的整個周邊與塑件接觸，故塑件受力均勻，推出時平穩(wěn)可靠，制件不易變形，也不會在制件上留下明顯的接觸痕跡。推管需與復位桿配合使用，采用推管時，主型芯和凹?？梢酝瑫r設計在動模一側，有利于提高內外表面的同心度。 (3)推件板脫模機構 29 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出，推件板推出機構又稱頂板頂出機構，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 推件板的特點是：推出力大而均勻，運動平穩(wěn)，且不會在塑件表面留下推出痕跡，因此，應用十分普遍。但對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 本模具采用一模兩腔的模具結構。防護罩屬于深腔薄殼類零件，推出阻力大，故采用推件板推出機構。 推件板和型芯的配合形式 推件板與型芯采用錐面配臺一保證配合的緊密，防止塑件產生飛邊，推件板和型芯的配合精度為 H7/h7 或者 H8/h7。另外，錐面配合可以減少推件板在推件運動時與型芯之間的磨損 [9]。 推板與推件板的固定連接形式 推板與推件板之間采用 固定連接的形式，由于推出距離較大，如果單用螺釘連接效果不好，故采用推桿頭部通過螺釘與推件板連接的形式，以防推件板在推出過程中脫落。開模時，整個動模隨注射機動模板移動，當推板遇到注射機上的頂桿時不再移動，推桿也就頂住推件板不動，動模再移動，就將之間從型芯中脫出。 推出距離的確定 推出距離 L=A+(5~8)mm， A 為型芯的高度。計算得到推出距離約為 55mm。 復位機構 由于采用了推件板推出機構，所以該模具沒有設置復位機構。模具合模時，當推件板碰到定模板厚停止運動，帶動推出機構復位。 綜合以上分析，最終得到的防護罩推出機構如圖 319 30 圖 319 推出機構 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 加熱系統(tǒng) 塑件的材料為 ABS，且該模具的模溫為 50～ 80 C? ，所以不必設置加熱裝置。 冷卻系統(tǒng) 1 冷卻水體積的計算 查得 ABS 塑料的模具平均工作溫度為 60 C? ，用常溫 20C? 的水作為模具的冷卻介質，其出口溫度為 30 C? ，每次注射量 m=，注射周期 60s。帶入式 ）tt（C hnmV p 2160? ?? (39) 式中 V——所需要冷卻水的體積， m3/min； m——包括澆注系統(tǒng)在內的每次注入模具的塑料質量， kg； n——每小時注射的次數； Ρ——冷卻水使用狀態(tài)下的密度， kg/m3 Cp——冷卻水的比熱容， J/(kgC? )； 31 t1——冷卻水出口的溫度， C? ； t2——冷卻水入口的溫度， C? ； h? ——從熔融狀態(tài)的塑料進入型腔時的溫度到冷卻脫模為止，塑料所放出的熱量 (J/kg)(經查文獻 [6]得 ~) V ）2030（4 1 8 71 0 0 060 . 0 3 2 3 5??? ???? = ）min/m（1027 33?? 2 冷卻管道直徑的確定 根據冷卻水體積流量 V 得可初步確定冷卻管道直徑，可以看出生產該塑件所需要的冷卻水體積 V 很小，在設計是可以不考慮冷卻系統(tǒng)的設計。所以冷卻回路所需要的總表面積、冷卻回路的總長度等無需計算 [10]。 但為了降低冷卻時間，縮短成型周期，提高生產效率，可以在模板上設計幾根冷卻水管，以便于在生產中靈活調整和控制。初步確定冷卻水管的直徑為Φ10mm。 3 冷卻系統(tǒng)的結構 防護罩注射成型模具的冷卻分為兩部分，一部分為型腔冷卻，另一部分為型芯冷卻。 ① 型腔冷卻水道結構 型腔冷卻由定模板上的兩天 Φ10mm的冷卻水道完成，如圖 101 所示。 ② 型芯冷卻水道的結構 型芯冷卻如圖所示，在型芯內部開有 Φ16mm 的冷卻水孔，中間用隔水板隔開，冷卻水由支撐板上的 Φ10mm 冷卻水孔進入，沿著隔水板的一側上升到型芯的上部，翻過隔水板，流入另一側，在流回支撐板上的冷卻水孔內，然后繼續(xù)冷卻第二個型芯，最后又支撐板上的冷卻水孔流出模具。型芯與支撐板之間用密封圈密封。 圖 320 定模板冷卻水道 32 圖 321 型芯的冷卻 33 第 4章 注塑機的校核 最大鎖模力校核 注射機鎖模力 F 鎖的校核關系式應為： P Fq? (41) 式中 F——塑件加澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積； q——行腔內塑料熔體的單位面積壓力 (MPa)； P——注塑機額定鎖模力 (KN)。 根據批 Pro/e 面積測量的塑件于澆注系統(tǒng)的總投影面積為 20cm3， 根據《注塑模設計與生產應用》的 ABS 的熔體壓力為 300MPa。 代入數據得： 鎖F =20300=6KN () 該型號注射機的鎖模力為 2540KN＞ 6KN，所以符合要求。 注射壓力的校核 該型號注塑機的注塑壓力為 109MPa，符合要求。 模具厚度校核 由于注射機可安裝模具的厚度有一定限制，所以設計模具的閉合厚度 Hm必須在注射機允許安裝的最大模具厚度 Hmax 及最小模具厚度 Hmin 之間，即 m a xm in HHH m ?? (43) 代入數據得： Hm=30+20+70+20+30+30+100+25=325mm 因為 Hmin=165mm≤Hm=325mm≤Hmax=406mm，所以符合要求。 開模行程的校核 單分型面注射模 34 )10~5(21 ??? HHH (44) 式中 H——注射機動模板的開模行程 (mm)； H1——塑件頂出距離 (mm)； H2——包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 (mm)。 測得， 1H 大約為 50mm， 2H 為 70mm。該模具開模行程為 10mm。 代入數據得： H =260mm＞ 50+70+10=130 mm 所以符合要求。 35 結 論 通過近三個月的設計，提高了我分析問題解決問題的能力。 無論在專業(yè)知識上還是在實際應用上，我都取得長足的進步。更重要的是在著個過程中，提高了我的自學能力。這對我走向社會后繼續(xù)學習打下了重要的基礎。 在設計過程中，首先通過對塑件進行工藝分析，設定幾種工藝方案。通過比較確定合理的一種。 在優(yōu)化澆道口的擺放位置后，通過分析確定不需要排氣裝置。根據分析結果為注塑模具設計提供了許多重要的數據，并且還可以預測注塑模具設計結果可能產生的各類缺陷。通過 pro/e 進行模具的三維設計。 經過一個多月的繪圖軟件的操作，我現在已經能熟練運用 pro/e 和 CAD的普通功能，并通過對注射模具的設 計，掌握了注射模的設計思路和設計方法，對于常見的注塑模具比較熟悉。 但是在設計過程中遇到了許多問題，如三維軟件的使用，由于是在設計開始階段才接觸軟件，因此許多操作還不了解。剛開始時的分模，澆口的形式和位置等遇到了問題，但是通過請教老師和同學，這些問題都基本得到了解決。 通過這三個多月的畢業(yè)設計，我一邊學習一邊鞏固一邊進步，特別是在和同學的互相交流中，通過資料的查取，我學到了很多東西，注射模具的設計水平也更上了一個臺階。 36 致 謝 在畢業(yè)設計完成之際，首先，我要感謝我的導師臧建所老師的悉心指導和講解。臧老師 平時工作繁忙，但在我畢業(yè)設計的每一階段，從選題到裝配圖的修改，都認真地幫我進行了指導。我設計的課題比較復雜，根據我的制件，應該選雙分型面模具結構，這是我之前沒有遇到的，臧老師仔細地為我講解雙分型面的結構特征和開模順序，直到我理解了為止。臧老師嚴謹、一絲不茍的工作作風和淵博的知識水平讓我無比佩服。在我今后的學習和工作中，我要以臧老師為學習的榜樣。在此，向臧老師表示誠摯的謝意。然后，我要感謝答辯小組老師對學生的指導和教誨，我會更加努力，達到自己所定的目標，爭取早日對社會進一點綿薄之力。最后，我要感謝畢業(yè)設計小組 的各位同學對我的幫助，讓我能夠順利地完成我的畢業(yè)設計。 再次由衷地感謝老師和同學對我的幫助！ 37 參考文獻 1 申開智．塑料成型模具 [M]．北京：中國輕工業(yè)出本社， 20xx： 2336． 2 齊衛(wèi)東．塑料模具設計與制造 [M]．北京：高等教出版社， 20xx： 4560． 3 楊占堯．塑料模具標準件及設計應用手冊 [M]．北京：化工工業(yè)出版社， 20xx： 70150． 4 葛正浩． Pro/ENGINEER Wildfire 注塑模具 [M]．北京：化工工業(yè)出版社， 20xx： 7595． 5 祁紅志．模具制造工藝 [M]．北京：化工工業(yè)出版社， 20xx： 150200． 6 張維合．注塑模具設計實用教程 [M]．北京：化工工業(yè)出版社， 20xx： 50200． 7 石世銚．注射模具設計與制造 300 問 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx:4685． 8 張維合．注塑模具設計實用手冊 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx： 5563． 9 劉朝福．塑料模具設計 [M]．北京：清華大學出版社， 20xx： 3940． 10 楊予勇．塑料成型工藝與模具設計 [M]．北京：國防工業(yè)出版社， 20xx： 6079． 11 李德群，肖祥芷 .模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢 [J]. 模具工業(yè)， 20xx： 8698． 12 邱建新，李發(fā)根，李國祿 .模具工業(yè)發(fā)展趨勢綜述 [J]. 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