【導讀】1塑件成型工藝性分析································································································1. 零件結構特征、塑料的性能、技術要求及結構工藝性的分析······································5

　　

【正文】 Ra≤。要求鋼材硬度在 HRC35～ 40 為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質，無疵斑和針點。 3） 耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產的使用壽命期限。 4） 具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。 我國鋼鐵冶金行業(yè)標準 YB/T094—1997 推薦的塑料模具鋼的用途 見表 25 表 25 塑料鋼主要性能 鋼號 特性和用途 SM45 價格低廉、機械加工性能好，用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具 SM50 硬度比 SM45 高，用于性能要求一般的塑料模具 SM55 淬透性好、強度比 SM50 好，用于較大型的、性能要求一般的塑料模具 SM1CrNi3 塑性好，用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作 SM45 鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學成分與高強中碳優(yōu)質結構鋼 ——45鋼相近，但鋼的潔凈度更高，碳含量的波動范圍更窄，力學性能更穩(wěn)定。 SM45 鋼經正火或調質處理后，具有一定的硬度、強度和耐磨性，而且價格便宜，切削加工性能好，適宜制造形狀簡單的小型塑料模具或精度要求不高、使用壽命不需很長的模具等。 綜上所述，再根據本塑件 ——手機外殼 ，為日常用品，其生產批量中等，本設計的成型零件的材料取 SM45 鋼。 成型零件工作尺寸計算 制品 尺寸能否達到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大關系。成型零件工件尺寸的計算內容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長和寬）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的計算方法很多，現以塑料的平均收縮率為基準計算 。 （ 1） 型腔內徑尺寸計算 z)43DQ(DD M ????? （ mm） 式中 ，MD— 型腔內徑尺寸（ mm） D—制品的最大尺寸 （ mm） Q—塑料的平均收縮率（ %）， ABS的平均收縮率為 % ?— 制品公差 43— 系數，可隨制品精度變化，一般取 ~ z?— 模具的制造公差 ， 一般取z?=61~4 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度上的最大尺寸分別為 1D=102mm 2D=45mm 根據塑件的要求?。??= 2?=，則 M1=（ 82＋ 82 ）?=?mm M2D=(42+42 ) 25.=?mm （ 2） 型芯徑向尺寸計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內徑尺寸所決定的，與型腔徑 向尺寸的計算原理一樣，分長、寬兩部分計算： z)43DQ(Dd M ?????(mm) 式中 ，Md—型芯外徑尺寸 (mm) 1D—制品內徑最小尺寸 (mm) 其余符號含義同型腔計算公式。 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度的最小尺寸分別為 1D=81mm 2D=40mm 由上可知 ，1? = 2?=，則 MD=（ 81＋ 81 ）=mm 2=（ 40+40 ）=mm （ 3） 型腔深度尺寸計算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定，設制品名義高度尺寸為最大尺寸，公差 ?負偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差 +z?。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量c?，在計算中取 3/??t? ，加上制造偏差有： （ mm） 式中MH—型腔的深度尺寸（ mm） 1—制品高度最大尺寸（ mm） 由零件圖上可知，1H =5mm， 可得 ， ? =，因此 MH=（ 5+5）?=?mm （ 4） 型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定，設制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+ ?，型芯高度設計為最大尺寸，其公差為負偏差 z?。根據有關的經驗公式： Mh=（1H+ Q+ ?32 ）z?（ mm） 式中 —型芯高度尺寸 （ mm） 1—制品深度最小尺寸 （ mm） 由零件圖中可得，1H=4mm，查表 115得， ?= MH=（ 4＋ 4 + ? ）=mm z ) ( ? ? ? ? ? ? 3 2 Q h h H 1 1 M （ 5） 型腔壁厚與底板厚度計算 注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好、強度大和結構輕巧、操作簡便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應有足夠的強度、剛度。否則可能會因為剛度不足而產生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素： （ 1）使型腔不發(fā)生溢料， ABS不溢料的最大間隙為 。 （ 2）保證制品的順利脫模，為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。 （ 3）保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。 按整體式的凹模計算側壁厚度： 31???????? ?? 11yEcphhb（ mm） 式中 ， b—凹模側壁理論厚度（ mm） h—凹模型腔的深度 （ mm） p—凹模型腔內熔體壓力（ Mpa） 1y—凹模長邊側壁的允許彈性變形量（ mm），一般塑件1y= c= 1?= E=105Mpa b=315 ?????? ??? ??? 5= 取壁厚大于 10mm就能能滿足要求。 底板厚度計算 ， 根據公式 312 ?????????21Eyplc?（ mm） 由ll21 =， 1c=102，2y=，則 318.??????????????4030102542?= 取實際底板厚度大于 10mm就能滿足要求。 成型零件強度、剛度的校核 本設計屬中小型 、鑲拼式 塑料模具，所以型腔壁厚按強度條件計算，按剛度條件校核 。 根據《模具材料應用手冊 》得本設計所使用的模具材料為 SM50，其相關參數如 表 26 表 26 SM50 主要參數 材料名稱 b? /MPa s? /MPa ? （ %） ka /Jcm2 SM50 630 315 14 35 對側壁的厚度校核 首先按強度條件對塑件的壁厚進行計算 ? ? 63365 0 1 0 2 4 . 6 5 1 05 0 . 6 2 9 . 7 32 2 8 0 1 0 2 0 8 . 3 3 1 0Pht l m mH ? ??? ? ?? ? ? ?? ? ? ?強 按 剛度條件對塑見的壁厚進行校核 ? ? 46 3 34 339350 10 5 10 2 10 32 32 200 10 80 10 mmEH ????? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?剛 各參數介紹如下： l ——塑件的長度，本次計算按塑件為長方體進行計算，取 l = ㎜ P ——模腔的壓力，一般取 30～ 50MPa，本次取大值 P =30MPa h ——塑件 的高度，取 h = ㎜ ??? ——模具材料的許用應力 ? ? 375 2 0 8 .3 31 .8ss M P an?? ? ? ? E ——材料的彈性模量，取 E =200109Pa ? ——成型零件的許用變形量 模架的確定和標準件的選用 成型零件確定之后，便根 據所定內容設計模架。在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產現場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。 在設計模具時，應盡可能地選用標準模架和標準件，因為標準件有很大一部分已經商品化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。 設計模具時，開始 就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且，模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應有分模間隙，即在裝配、調試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 本設計充分利用 Pro/E 的外掛模塊 ，可以很便捷的選用標準模架，盡量達到生產中的水平，提高生產率，使我們的畢業(yè)設計更接近實際生產中的技術水平。 本設計要求采用一出 二 的型腔設置，根據成型零件 的尺寸，以及側抽芯的尺寸最終確定本設計選用的模架為 futbaba_2P 的 SB—Type 模架，其尺寸為 400400，模架的安裝高度 320mm。 模具的具體形式如圖 26 圖 26 合模導向機構的設計 合模導向零件機構的作用 1） 定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。 2） 導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履?準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3） 承受一定的側向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力很大，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構。 4） 保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 5） 承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 導向機構的設計 設計導柱、導套時還應注意： 1） 導柱應合理地均布在模 具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度； 2） 導柱的長度應比型芯端面的高度高出 6～ 8mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； 3） 導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度，常采用 20低碳鋼經滲碳 ～ ㎜，淬火 48～ 55HRC，也可采用 T8A碳素工具鋼，經淬火處理； 4） 為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角； 5） 導柱設在動模一側可 以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此 ， 根據需要而決定裝配方式； 6） 一般導柱滑動 部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分配合按 H7/k6,導套的外徑的配合按 H7/k6； 綜上所述，本設計采用 Pro/E 的 中自動導入標準模架，選用的導柱、導套也相應采用標準值，具體數據如下： 導柱的設計 見表 27 表 27 導柱設計 導柱 類型 總長度 /㎜ 直徑 /㎜ SPN 180 35 導套的設計 見表 28 表 28 導套設計 導套 類型 總長度 /㎜ 直徑 /㎜ GBA 42 36 脫模推出機構的設計 塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。 推出機構的組成 推出機構主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件等組成。推出機構中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。 推出機構的分類 推出機構可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣動推出機構。手動推出機構是模具開模后，由人工操縱的推出機構塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側的情況；機動推出機構利用注射機開模動作驅動模具上的推出機構，實現塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機構是依靠設置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機構還可以根據推出零件的類別分類，可分為推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、成型推桿（塊）推出機構、多無綜合推出機構等。另外，也可根據模具的結構來分類。 推出機構的設計原則 1） 推出機構應晝調協(xié)在動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在 注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。 2） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 3） 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。 4） 良好的塑件 外觀 推出塑件的位置應盡量設置在塑件內部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。 5） 合模時的正確復位 設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模具零件相干涉。 綜上所述，本套模具的推出機構形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置，根據以上原則，本設計的推桿位置如圖 27 所示： 推桿的數量為每個型腔 4 根，總共 8 根。推桿的直徑為 4? ，其與推桿孔之間采用 H8/f8 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)生卡死現象。推桿的材料采用 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 27 推桿形式見圖 28 圖 28 脫模力的計算 脫模力是從動模一側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、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。本設計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。 當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強度應按此時計算，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） 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 m—泊松比 ， 一般取 ~ 查表得 ， S=， E=105N/cm2 已知 ， t ?， l=， f= Q=810 ()(1+) = 660. 5 10 10 12 40 .8 37 10 74 45 .0 2F f F f P A N?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?正阻 F阻 摩擦阻力（ N） f 摩擦系數，一般取 ～ ，本設計取 F正 因塑件收縮對型芯產生的正壓力（ N） P 塑件對型芯產生的單位正壓力，一般取 8～ 12MPa,本設計取 10MPa A 塑件包緊型芯的側面積（㎜ 2） 合模導向機構的設計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構，其作用有： 定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。 導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 承受一定的側向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。 如果 側壓力很大，不能 單靠導柱來承擔， 則 需增設錐面定位機構。 保持機構運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構，導向機構有使機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 導向機構的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種。 在設計設計導柱、導套時應注意： 導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度； 導柱的長度應比型芯端面的高度高出 6～ 8mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； 導柱和導套應有足夠的強度 和耐磨度，常采用 20低碳鋼經滲碳 ～ ㎜，淬火 48～ 55HRC，也可采用 T8A碳素工具鋼，經淬火處理。 為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角； 導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此可根據需要而決定裝配方式； 一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分配合按 H7/k6,導套的外徑的配合按 H7/k6； 除了動、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構 的正常運動 導柱的直徑應根據模具大小而決定。當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。 側向分型與抽芯機構的設計 完成側向型芯的抽出和復位的機構叫做側向抽芯機構，當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側壁有凸凹形狀時，除極少數情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹的零件做成可活動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。這種模具脫出塑件的運動有兩種情況 ：一是開模時優(yōu)先完成側向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側向抽芯分型與塑件的推出同步進行。 側向抽芯機構的分類及特點 側向抽芯機構按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。 手動側抽芯：該種模具結構簡單、生產效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊場合下應用，如試制新產品或小批量生產等。 機動側抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側向抽芯機構改變運動方向，將活動零件抽出。機動側抽芯操作方便、生產效率高、便于實現生產自動化，但模具結構復雜。 機動側抽芯結構形式主要有：斜導柱側抽 芯、斜彎銷側抽芯、斜滑塊側抽芯、齒輪齒條側抽芯以及彈簧側抽芯等。 液壓或氣動側抽芯：在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過活塞的往復運動來進行側向抽芯。這類機構的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制，常在大型注射模中使用。 本模具的側抽芯設計