【導(dǎo)讀】技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模兩件，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采。附上說明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡要的文字，簡明的。示意圖和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；模具設(shè)計；AutoCAD繪制二維圖；Pro/E繪制3D圖，

　　

【正文】 2 凸模的計算 本設(shè)計中零件結(jié)構(gòu)較為簡單， 深度不大，但經(jīng)過對塑件實(shí)體的仔細(xì)觀察研究發(fā)現(xiàn)，塑件采用的是整體式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護(hù)，型芯與動模板的配合可采用 6P/7H 。 圖 型芯 3D 圖 螺紋型環(huán)的結(jié) 構(gòu)設(shè)計 螺紋型芯和螺紋型環(huán)是分別用來成型塑件上內(nèi)螺紋和外螺紋的活動鑲件。另外，螺紋型芯和螺紋型環(huán)還可以用來固定帶螺紋孔和螺桿的嵌件。本設(shè)計塑件只有 2 個外螺紋，使用螺紋型環(huán)。螺紋型環(huán)用于成型塑件外螺紋或固定帶有外螺紋的金屬嵌件。實(shí)際上為一個活動的螺母鑲件，在模具閉合前裝入凹模套內(nèi)，成型后隨塑件一起脫模，在模外卸下，其結(jié)構(gòu)有整體式和組合式兩類。整體式螺紋精度高，但拆裝稍費(fèi)時間；組合式由兩半瓣螺紋拼合而成，成型后塑件外螺紋上留下難以修整的拼合縫。本設(shè)計塑件外螺紋精度要求不高，這里采用組合式螺紋型環(huán)，兩半瓣中間用十 字槽沉頭螺釘固定在定模型腔板和動模型腔板上。 成型工作零件的計算 (1)型腔徑向尺寸 23 ? ?? ? z m LsS c pL ?? ??? 431 () LS=， 取 Scp=%， Δ=， δz = 計算得 LM= ? mm= ? mm LS=, 計算得 LM= ? mm= mm LS=, 計算得 LM = ? mm= ? mm (2)型腔深度尺寸 ? ?? ? z δscpm /HSH ??? ?431 () HS =15mm 計算得 Hm= .02300? mm=15 .06700? mm HS =13mm 計算得 Hm= .02300? mm= mm HS = 計算得 Hm= .023100? mm=13 mm (3)螺紋環(huán)形工作尺寸計算 大徑 ScpM DSD 中大大 ?? ???????????? ? () DM 大 1= .03500? = .?? mm DM 大 2= .?? mm 中徑 中中中中 ?? ?????????? SCPM DSD () DM 中 1=15 .?? mm DM 中 2=22 .?? mm 小徑 中中小小 ?? ????????? ScpM DSD () DM 小 1=14 .?? mm DM 小 2=21 .03500? mm 螺距尺寸 ? ?? ? 111 ?? ???? TS c pT sM () TM1=2 .? mm TM2=1 .?? mm DM 大 、 DM 中 、 DM 小 —螺紋型環(huán)大徑、中徑、小徑基本尺寸 (mm)； DM 大 、 DS 中 、 DM 小 —塑件螺紋的大徑、中徑、小徑基本尺寸 (mm)； δ 中 —螺紋型環(huán)中徑制造公差，一般取 Δ 中 /4， δ 中 =； Δ 中 —塑件螺紋中徑制造公差 (mm)， Δ 中 =； TM—螺紋型環(huán)的螺距基本尺寸 (mm)； TS—塑件螺距基本尺寸 (mm)； δ1—螺紋型環(huán)的螺距制造公差 (mm)， δ1=。 向機(jī)構(gòu)設(shè)計 每套塑料模具都要設(shè)有 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在模具工作時，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以維持動模 24 與定模的正確合模，合模后保持型腔的正確形狀。同時，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動模按順序合模，防止型芯在合模過程中損壞，并能承受一定的側(cè)向力。對于采用三板式結(jié)構(gòu)的模具，導(dǎo)柱可承受卸料板和定模型腔板的重載荷作用。一般導(dǎo)向分為動、定模之間的導(dǎo)向，推板的導(dǎo)向， 推件板的導(dǎo)向。一般導(dǎo)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，會直接影響塑件的精度，因此對精度要求較高的塑件必須另行設(shè)計精密導(dǎo)向定位裝置。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，只要按模架規(guī) 格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則須由設(shè)計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。此處設(shè)計精度要求較高，塑件壁厚較薄，在模具中要設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)向。 導(dǎo)柱設(shè)計 導(dǎo)柱主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是帶頭直通式導(dǎo)柱，一般用于簡單模具。小批量生產(chǎn)時一般不需要導(dǎo)套，導(dǎo)柱直接與模板導(dǎo)向孔配合；而在大多數(shù)情況下，導(dǎo)柱需要與導(dǎo)套配合。另一種是有肩導(dǎo)柱。小型模具采用帶頭直通式導(dǎo)柱，大型模具采用有肩導(dǎo)柱。所有的導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，心部要堅韌，因此導(dǎo)柱的材料大多采用低碳鋼 (20 鋼 )滲碳淬火，或用碳素工具鋼 (T T10)淬火處理，硬度為 50～ 55HRC。 另外，導(dǎo)柱的端部常設(shè)計成錐形或半球形，便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)套。 本設(shè)計采用有肩導(dǎo)柱，且不加油槽；導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架選定，導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 。 導(dǎo)套設(shè)計 導(dǎo)套有直導(dǎo)套、 I 型帶頭導(dǎo)套和 II 型帶頭導(dǎo)套。為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角 R。導(dǎo)向孔最好打通，否則，導(dǎo)柱進(jìn)入未打通的導(dǎo)柱孔時，孔內(nèi)空氣無法逸出，而產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱的進(jìn)入造成阻力。導(dǎo)套可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣可以改善摩擦，以防止 導(dǎo)柱或?qū)妆焕? 此處設(shè)計導(dǎo)套采用帶頭導(dǎo)套 (I 型 )，如圖 所示。 25 圖 帶頭導(dǎo)套 導(dǎo)柱導(dǎo)套配置形式和固定方法 (1)配置與配合 此處設(shè)計導(dǎo)柱設(shè)在定模一側(cè)，這種結(jié)構(gòu)便于順利脫模取出塑件，同時可以防止導(dǎo)柱上的油污弄臟塑件。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間要經(jīng)常相對滑動，選取 F8/h7 的間隙配合。導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模板之間的定 位選取 H7/k6 的過渡配合。導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合長度取配合直徑的 ～ 2 倍，其余部分?jǐn)U孔，以減小摩擦，降低加工難度。 (2)固定方法 本設(shè)計導(dǎo)柱、導(dǎo)套都依靠臺階來固定 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 排氣是注射模設(shè)計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展， 對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán)格。 在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體， 26 塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運(yùn)動間隙排氣等。 由于本次設(shè)計中模具尺寸不大，本設(shè)計中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過 程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。 塑件推出方式有推桿、推件板、氣壓推出等方式。推桿是一種常用塑件推出方式，常用推桿形式有圓形、矩形和半圓形等；推件板適用于輪廓封閉且周長較長的塑件，推出部分的形狀根據(jù)塑件的形狀而定；氣壓推出方式適用于大型深型腔制品。該模具的推出機(jī)構(gòu)形式普遍，全部采用推桿推出。 推桿的截面形狀 由于塑件的幾何形狀及凹模型芯結(jié)構(gòu)不同，所以設(shè)置在凹模、型芯上的推桿橫截面形狀也不盡相同，常見的推桿橫截 面形狀為圓形、方形、半圓形等，設(shè)計模具時，為了便于推桿和推桿孔的加工，應(yīng)盡可能采用圓形橫截面的推桿。但是在某些不宜采用圓形推桿或推桿直接成型塑件某一形狀時，可采用其他橫截面形狀的推桿。此處設(shè)計采用圓形橫截面形狀。 推桿的結(jié)構(gòu)形式 [5] 如圖 所示。材料選用 4Cr5MoSiV1， 直通式推桿的橫截面尺寸不應(yīng)過小，以免影響強(qiáng)度和剛度。細(xì)長型推桿可將后部加粗成階梯形推桿。此處選擇直通式推桿。 27 圖 推桿結(jié)構(gòu)形式 推桿的尺寸、數(shù)量和布置 推桿直徑：可 由歐拉公式簡化得 ? ? 42 ?????? EnFLkd 脫 mm () 式中， d 是推桿直徑 (mm)； L—推桿長度 (mm)， L=120mm； F 脫 —塑件的脫模力 (N)； E—推桿材料的彈性模量 (210000MPa)； n—推桿數(shù)量， n=3； k 是安全系數(shù)，取 k=。 推桿數(shù)目：每個塑件 3 根，一模兩腔，因此推桿數(shù)目總共 6 根。 推桿布置：一般原則 (1)推桿必須布置在需要排氣的區(qū)域，這些區(qū)域不依靠分型面排氣； (2)推桿應(yīng)布置在制品最低點(diǎn)處； (3)推桿可按需要置于或靠近制品拐角處； (4)推桿應(yīng)盡可能的對稱，均勻地分布在制品上； (5)推桿應(yīng)布置在肋與肋或壁與肋的相交點(diǎn)上。 推桿的固定與配合形式 固定形式：推桿在固定板中 的形式如圖 所示。本設(shè)計塑件左右兩側(cè)的推桿采用沉孔固定推桿，如圖 所示。 28 圖 推桿固定形式 配合形式：推桿端面應(yīng)和塑件成型表面在同一平面或比塑件成型表面高出～ 1mm， 且不應(yīng)有軸向竄動。否則會影響塑件使用。推桿與推桿孔有一段配合長度為推桿直徑 3～ 5 倍的間隙配合 H7/e8，防止塑料熔體溢出，其余部分均為擴(kuò)孔。 擴(kuò)孔的直徑比推桿大 。 推桿穿過的孔要保證垂直度，保證推桿能順暢地推出和返回。 推出機(jī)構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、套管推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機(jī)構(gòu)等。 本設(shè)計中采用機(jī)動推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模。 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝 要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為 200176。C 左右，熔體固化成為塑件后，從 60176。C 左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低 29 模溫 (一般小于 80176。C )的塑料，如本設(shè)計中的聚苯乙烯 ABS，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則 設(shè)計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當(dāng)而有效率的冷卻。冷卻孔道應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方 便加工與組裝。設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，模具設(shè)計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計參數(shù)：冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在凸模塊與凹模塊內(nèi)，設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應(yīng)維持為冷卻孔道直徑的 1~2 倍，冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持 3~5 倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm，在此取 8mm。 模架的選用 確定模具的基本 類型 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下：單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。 模架的選擇 根 據(jù) 對 塑 件 的 綜合 分 析 ， 確定 該 模 具是 單 分 型 面的 模 具 ， 由GB/《塑料注射模中小型模架》可選擇 CI 型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： 30 圖 模架選擇 CI 型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合 側(cè)澆口，潛伏式澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。 根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，經(jīng)過計算可以知道該模具是一模二腔的模具，而型腔之間的距離在3035mm 之間。 把型腔排列成一模二腔可側(cè)得長為 200mm， 寬為 160mm。 模架的寬 W=160+復(fù)位桿的直徑 +型腔壁厚 ? 350mm 模架的長 L=200+復(fù)位桿的直徑 +螺釘?shù)闹睆?+型腔壁厚 ? 400mm。 根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對模架尺寸的影響，在設(shè)計中避免干涉。 在此設(shè)計中，由于有斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，還需要考慮側(cè)抽芯對模具設(shè)計中模架外形尺寸的影響。 所以就取 BL=270300 的模架，塑件的厚度為 ， 塑件的全部膠位動、定模各留一半，該模具型腔結(jié)構(gòu)簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加 3050mm， B 板的厚度取 10mm， 滿足 強(qiáng)度要求， A 板為 70mm， C 板為 80mm