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【正文】 在確定型腔壁厚和底板厚度時(shí)，應(yīng)分別從強(qiáng)度和剛度兩個(gè)方面來(lái)計(jì)算，相互校核后取最大值。 本設(shè)計(jì)中的型腔屬于組合式矩形型腔。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 28 頁(yè) 共 46 頁(yè) 組合式矩形型腔的受力和變形情況如圖 所示， 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 ① 按剛度條件計(jì)算 根據(jù)參考資料中公式 58 得： 3111 ][32 ?EhhpllS ? 式中 S— 型腔的側(cè)壁厚度， mm； 1l — 型腔長(zhǎng)邊長(zhǎng)度， mm； p— 型腔內(nèi)單位平均壓力， MPa（ 20～ 50MPa）； h— 型腔深度， mm； E— 型腔材料的彈性模量， MPa； 1h— 型腔側(cè)壁總高， mm； [δ ]— 型腔許用變形量， mm。（ AS 材料選用在 ～ 之間） 取 1l =320mm， p=30MPa， h=24mm， E= 1110? MPa， 1h =60 mm， [δ ]= 代入上式的 S=68mm。 lllLhS2hH11圖 組合式矩形型腔受力變形示意圖 ② 按強(qiáng)度條件計(jì)算 根據(jù)參考資料 [1]中公式 59 得： 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 29 頁(yè) 共 46 頁(yè) 311 ][2 ?hphlS ? 式中 ][? — 型腔材料的許用應(yīng)力， MPa，對(duì)淬硬到 HRC53～ 58 的鋼材，取][? =～ 。 其余符號(hào)同上式 。 取 ][? =150MPa。 代入上式的 S=。 型腔底板厚度的計(jì)算 ① 按剛度條件計(jì)算 根據(jù)參考資料 [1]中公式 510 得： 3411 ][325 ?ElLpllH ? 式中 H— 底板厚度， mm； L— 模體支架間距， mm； l— 支撐板長(zhǎng)度， mm； 其余符號(hào)同上式。 取 1l =320mm， p=30MPa， E= 1110? MPa， l=550 mm， [δ ]=， L=184mm， 代入上式的 H=24m。 ② 按強(qiáng)度條件計(jì)算 根據(jù)參考資料 [1]中公式 511 得： ][43 1?l LplS ? 式中 L— 模體支架間距， mm； l— 支撐板長(zhǎng)度， mm； ][? — 型腔材料的許用應(yīng)力， MPa 其余符號(hào)同上式。 取 1l =320mm， L=184mm， p=30MPa， l=550 mm， [δ ]=， 代入上式的 S=69mm。 從以上的計(jì)算結(jié)果看，按剛度和強(qiáng)度分別計(jì)算的型腔壁厚基本那相等，取 S=70mm，2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 30 頁(yè) 共 46 頁(yè) H=24mm。 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件是塑料注塑模具的核心部分。 本套模具的成型零件包括 型腔 、 型芯及其嵌塊、 兩 個(gè)側(cè)抽芯 和 四個(gè)斜頂 。 由前面分析分型面的確定可知，成型零件總體上可分為 型腔（ 即圖 中分型面以上的部分 ） ， 型芯（ 即 圖 中分型面以下的部分 ） ，另外在 型芯 上必須 有四個(gè)斜頂和兩個(gè)滑塊 以便于 型芯 的加工 和產(chǎn)品的脫模 。每個(gè)制件左右兩邊都有側(cè)抽芯 機(jī)構(gòu)。 型腔 的設(shè)計(jì) 型腔 總體上就是一長(zhǎng)方體，底面是平的，其面積至少要能蓋住 兩 個(gè)型腔， 中間凸出來(lái)的是成型部位 ,由于有 兩 個(gè)型腔， 型腔 受的壓力較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)厚度需設(shè)計(jì)厚點(diǎn)，另外還要考慮到固定 上模腔 的螺絲孔的位置、運(yùn)水（冷卻水道）的布置、分流道孔、斜導(dǎo)柱從上模腔 穿過(guò)的斜孔以及 上模腔 固定到前?？蛑械墓潭ㄐ问降?。設(shè)計(jì) 上 模仁的寬 160mm，厚 47 mm，長(zhǎng) 320mm。 最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下 圖 ，上面有兩條運(yùn)水，因此在 上 ?？蛏香@對(duì)應(yīng)兩條運(yùn)水的 四 個(gè)孔，也就是說(shuō)，長(zhǎng)型的水 嘴 穿過(guò)這四個(gè)孔，再通過(guò)螺紋牙，鎖緊到 型腔 上的。 具體 的尺寸數(shù)據(jù)見(jiàn)附件型腔零件圖 。 圖 型腔 三維結(jié)構(gòu)圖 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 31 頁(yè) 共 46 頁(yè) 型芯 的設(shè)計(jì) 其 三維結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，中間 的孔洞是嵌塊的安放部位 。左 、右面 要與圖 52所示的 左、右面對(duì)齊 ， 前、后面 要與圖 所示的 前、后面對(duì)齊 ，兩邊是側(cè)抽芯的嵌塊所在位置。 型芯 上開(kāi)的框也相應(yīng)變窄。兩條運(yùn)水直接做到模板上。這樣做可以節(jié)約一部分模仁材料。但是由于所有的成型零件都要經(jīng)過(guò)熱處理的，硬度達(dá)到 HRC48～ 52，而模板是沒(méi)有經(jīng)熱處理的。兩個(gè)高硬度的行位在模板上滑動(dòng)，時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)將行位下的模板金屬磨損掉，行位便會(huì)下降，其后果 不堪設(shè)想。所以 型芯 兩邊要延伸出來(lái)一部分為好。這樣便能保證 型腔、型芯能 長(zhǎng)期很好的吻合。 圖 型芯 三維結(jié)構(gòu)圖 后 型芯 的長(zhǎng)度方向的情況與總體尺寸如下圖 所示，其中兩條 冷卻 水道孔 直徑為φ 7mm，深度從底面上來(lái) 20mm。流道尺寸前面已論述，中間直徑為φ 8mm，兩邊為 5mm，中間的缺口為澆注系統(tǒng)安放位置。 下面將設(shè)計(jì) 型芯 上用于成型的型腔部分。 型芯 上要加工的成型型腔的部分較多。首先須在 型芯 上開(kāi)五個(gè)長(zhǎng)方形的通孔，用于配 合型芯上 的 嵌塊 。至于開(kāi)孔的路徑在產(chǎn)品圖2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè) 共 46 頁(yè) 中的具體位置如下圖 所示，此中間方形孔的大小也就 是 型芯 鑲塊的大小。 圖 型芯 冷卻水道布置圖 通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析計(jì)算完后，型芯最終就變成了圖 所示的樣子。最后要在后模仁上設(shè)計(jì)頂針孔的大小與位置， 斜頂 就是脫模推出機(jī)構(gòu)，即將塑件從后模上頂出。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 33 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 型芯 最終設(shè)計(jì) 結(jié)果 圖 下仁 嵌塊 的設(shè)計(jì) 型芯嵌塊 就是 嵌 在 型芯 的 嵌塊 孔中，再頂?shù)?上模腔 上，以形成絕緣架中間的孔的成型零件。 它的總體截面外形及尺寸前面已確定，如圖 所示。另外后模 嵌塊 在產(chǎn)品中的形狀與位置如下圖所示，簡(jiǎn)單的說(shuō)，塑件哪里是空的 嵌塊 就要到哪個(gè)位置。 嵌塊 上的結(jié)構(gòu) 基本上都是與成型有關(guān)的結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完后 嵌塊 就成了下圖所示的樣子。 同樣必須注意，下圖中特意標(biāo)出來(lái)的尺寸，在產(chǎn)品圖上是有公差要求的。 另外在 嵌塊 上還要設(shè)計(jì)出兩個(gè)臺(tái)階面與 型芯 配合，以定位在開(kāi)、合模過(guò)程中 嵌塊 的軸向定位要求。 圖 型芯 嵌塊 圖 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 34 頁(yè) 共 46 頁(yè) 成型零件的加工工藝 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完后，就要開(kāi)始零件的下材料和加工制作等。由于塑件的外表面是在型腔中成型，型腔的制造質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。由于此塑件 暖瓶底座 的材料的主要成分 丙烯腈 苯乙烯 共聚 物 （ AS） ，要求有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗沖擊強(qiáng)度高，少有 的集剛、韌于一體的材料，突出的沖擊強(qiáng)度，較高的彈性模量和尺寸穩(wěn)定性，透明性極好，著色性好，耐熱性也不錯(cuò)，抗蠕變和點(diǎn)絕緣性較好，耐蝕性、耐磨性良好。廠家的這種材料具有一定的腐蝕性，容易產(chǎn)生批鋒（飛邊），因此其成型零件的材料的各種性能要求相當(dāng)好，并且必須進(jìn)行熱處理，提高它們的硬度。本套模具的成型零件都采用一種牌號(hào)叫 CrWMn 工具鋼。它是一般模具鋼材中性能較好也是價(jià)格適中的一種，其主要成份和性能如下： 主要成份： % ???? 硅錳鎢鉻碳 出廠狀態(tài)： 800～ 830℃油淬 ，≥ HRC45 鋼材特 點(diǎn)： 高硬度、高耐磨性。 熱穩(wěn)定性良好。 良好強(qiáng)韌性。 較高的淬透性和熱處理變形小。 所有的成型零件的加工工藝大致可分為： a)訂材料、開(kāi)料， b)熱處理前的加工， c)熱處理后的加工， d)加工型腔等幾道工序。 訂材料、開(kāi)料 由前面模腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，上、下模腔都是一個(gè)長(zhǎng)方體。其設(shè)計(jì)尺寸都為 320160 47，而訂材料時(shí)的尺寸每邊必須大約留 3 ㎜的余量，訂料的尺寸為 323 163 50。材料到了后，就要進(jìn)行開(kāi)料既開(kāi)粗，開(kāi)粗的最終尺寸仍然單邊要留 20 絲的余量，因?yàn)椴牧蠠崽幚砗髸?huì)有少量變 形，余量是留給最后精磨的，即 。開(kāi)粗既用開(kāi)粗的銑床銑掉材料的表層，再到平面磨床上將材料粗磨成長(zhǎng)方體。 熱處理前的加工 這里所說(shuō)的熱處理，其作用就是要提高材料的硬度，淬硬到 HRC62～ 65。這種熱處理具體采用的是油淬，且這種熱處理后的材料變形量相當(dāng)小。反正只要告訴熱處理廠2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 35 頁(yè) 共 46 頁(yè) 材料要求的硬度就行了，熱處理完后他們會(huì)測(cè)試材料的硬度是否達(dá)到了要求。 由于熱處理后材料的硬度達(dá)到了 HRC62～ 65，普通的刀具再也加工不動(dòng)了。因此熱處理前加工一些粗加工和精度要求不高的地方，如螺絲孔 、運(yùn)水、流道等。 在前面圖 52 模腔最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖中的所有結(jié)構(gòu)，包括 6 個(gè) M10 的內(nèi)螺紋，兩條φ8 的運(yùn)水， 4 個(gè)運(yùn)水螺紋牙， 4 個(gè)斜導(dǎo)柱孔，這些都是熱處理前要加工的。其中的個(gè)斜導(dǎo)柱孔必須和前?？蜓b配好后，再一起鉆φ 20 ㎜大的斜孔，鉆好就要把斜導(dǎo)柱配進(jìn)去。它們的配合必須是緊配合，絕對(duì)不能有松動(dòng)，一有松動(dòng)，斜導(dǎo)柱十有八九會(huì)斷。 熱處理后的加工 型腔熱處理后，只要將它精磨到數(shù)，配一下框就行了。由于模板上開(kāi)的框在此之前已開(kāi)好，所以要將熱處理后的模腔的四周磨小，再配到模框中去。因?yàn)槟Ｇ皇瞧降模运鄬?duì)于模板 的位置精度可以不要求很高。 型腔的加工 型腔加工最常用的形式是電火花加工，電火花加工是機(jī)床的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖電流，在電極與工件的間隙距離間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，它逐漸將工件表面的多余留量腐蝕掉，從而形成與電極形狀相對(duì)應(yīng)的型腔，工作原理如圖 所示 。型腔 3和電極 1 以一定的間隙相對(duì)放置于絕緣的工作介質(zhì) 2（一般為煤油）中，并分別與直流電源的正負(fù)極相連接。脈沖發(fā)生器 5 由限流電阻 R 和電容器 C 組成。它是利用電容器的充電和放電，把電源直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖電流。當(dāng)通入 100～ 250V 的直流電后，通過(guò)限流電阻 R 使電容器 C 充電和放電，于是電容器兩端的電壓由零按指數(shù)曲線逐漸增高，工件與工作電極之間的電壓也同步升高。這時(shí)工件與工作電極在工作介質(zhì)的作用下，電阻很大，成絕緣狀態(tài)。當(dāng)電壓升高到等于該間隙的擊穿電壓時(shí)，該間隙被擊穿而產(chǎn)生火花放電。電容器將所存儲(chǔ)的能量瞬時(shí)在工件與電極之間放出，形成脈沖電源。由于放電時(shí)間很短，所以能量高度集中，放電區(qū)的電流密度很大溫度也很高，一般高大 1000℃左右，由此引起型腔表面的熔化或汽化。這樣，在電、熱和流體動(dòng)力的綜合作用下，熔化或汽化了的金屬微粒被拋入工作液中冷卻后，形成球狀小顆粒 ，工件表面和電極被腐蝕成密麻的小凹坑。這時(shí)型腔 3 與電極 1 之間的電阻迅速減少到幾乎為零。電容器的能量瞬間釋放完畢，電壓也迅速降至接近于零。工作介質(zhì)使間隙區(qū)域恢復(fù)到絕緣狀態(tài)，從而切斷間隙電流。此后電容器再次充電、放電周而復(fù)始。由于若干次放電的積累和工作電極的逐漸下降，金屬表面被不斷的腐蝕。這樣，電極的輪廓形狀便可復(fù)制在工件上，而2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 36 頁(yè) 共 46 頁(yè) 達(dá)到成型型腔的目的。 12345RC+圖 電火花加工原理 1電極； 2工作介質(zhì)； 3型腔板； 4槽； 5脈沖發(fā)生器 電極一般用純銅（ 紫銅）或石墨等材料制成。純銅電極使用于小型腔或高精度型腔的加工，石墨電極適用于各種型腔的加工。 用電火花的方法加工型腔有如下優(yōu)點(diǎn)： 加工的范圍廣。只要能制作電極，就可以采用電加工； 在電腐蝕過(guò)程中，自然形成脫模斜度，有利于塑件脫模； 電加工的型腔表面形成一層電化層，提高型腔的表面硬度； 電火花加工是無(wú)切削力的加工，即無(wú)反作用力，所以對(duì)帶有窄槽、加強(qiáng)筋的成型零件，只要采用簡(jiǎn)單的電極，即可對(duì)較為復(fù)雜的形狀進(jìn)行加工，使加工簡(jiǎn)單化。 采用電火花加工型腔應(yīng)注意以下問(wèn)題。 為了節(jié)約電火花加工時(shí)間，在待加工的部位采用通用 機(jī)床去除多余的部分，只留出適量、均勻的電火花的加工余量。一般加工余量為單邊 。對(duì)尺寸較小、深度2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 37 頁(yè) 共 46 頁(yè) 較淺或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的型腔，亦可直接進(jìn)行電火花加工。 電火花加工前，應(yīng)確定和修整型腔板的基準(zhǔn)面，并按 x、 y、 z 方向的各基準(zhǔn)面找正定位。 電極的制造精度應(yīng)高于型腔精度的 12 級(jí)，電極的制造公差應(yīng)取型腔制造公差的1/31/2。 對(duì)精度要求較高或深度較大的型腔，應(yīng)采取二次或多次電加工的工作程序，分別加工出粗工作電極和精加工電極。在電加工中電極也有一定的損耗。但各個(gè)部分的損耗是不相同的，角部位的損耗大于邊部位的 損耗，而邊部位的損耗又大于端面的損耗。因此在粗加工中，電極損耗的不均衡，引起型腔各部位尺寸和形狀的誤差。采用精加工電極進(jìn)行修正，提高型腔的尺寸精度和表面粗糙度。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 38 頁(yè) 共 46 頁(yè) 6 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)側(cè)面 (不與分型面平行的面 )帶有凹穴、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)的塑件時(shí)，在成型后凹穴、凸臺(tái)的成型零件將阻礙塑件從模內(nèi)頂出，必須在頂出前將凹穴、凸臺(tái)的成型零件先行退出。 圖 制件其中一端需要側(cè)抽芯的凹穴