【正文】 業(yè)不但要重視模具的開發(fā)，同時更重要的是重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。在社會主義市場經(jīng)濟中，像模具這樣依賴于特殊用戶、需單件生產(chǎn)的競爭性行業(yè)，現(xiàn)有的體制和經(jīng)營機制已凸顯出很多的矛盾。我國從2001年加入WTO后，塑料模具行業(yè)受到了巨大的挑戰(zhàn)，同時也帶來了巨大的機遇。由于塑料工業(yè)的快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展速度必將大于模具工業(yè)總體的發(fā)展速度。從技術(shù)上說，為了滿足用戶對模具制造的“精度高”、“交貨期短”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢也比較明顯：⑴在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。⑶高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用。⑸電火花銑削加工技術(shù)將得到快速發(fā)展。⑺熱流道技術(shù)將得到普遍推廣，以提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源。⑼模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。⑾模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。⒀虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。它是將塑料粉粒，通過注射機螺桿旋轉(zhuǎn)流進一定溫度的料筒內(nèi)，在90~100℃的溫度下變成液體狀態(tài)。塑料注射模能一次性地成型形狀復(fù)雜，尺寸精確，或帶有嵌件的塑料制件。這就要求模具動作可靠，自動化程度高，熱交換效率好，成型周期短。此外，在注塑模設(shè)計時，必須充分注意到以下特點[14]： ⑴塑料熔體大多屬于假塑體液體，能“剪切變稀”。 ⑶在整個成型過程之中，塑件制品、注塑模具和外界環(huán)境三者組成了一個動態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。注射充模時動模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)。定模安裝在注射機的固定模板上；動模則安裝在注射機的移動模板上。本課程設(shè)計為一塑料蓋。材料要求ABS,生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設(shè)計要求進行轉(zhuǎn)換。 塑料蓋塑件的外形尺寸不大，塑料的熔體流程也相對較短，塑件材料ABS有較好的硬度和尺寸穩(wěn)定性，且易于成型加工，故適合于注射成型。 ABS塑料的性能分析 ABS組成及特點ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體共聚而形成的。每種化學(xué)單體特性如下：丙烯腈熱穩(wěn)定性、強度、化學(xué)穩(wěn)定性及表面硬度都較高；丁二烯的抗沖擊特性、和堅韌性能比較好；苯乙烯易加工、光潔度及強度均很高。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)[15]。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度為93℃左右；耐氣候性差，在紫外線作用下容易變脆。⑵收縮率小,可制得精密塑料。 ⑷流動性中等,溶體粘度取決于剪切速率,因此設(shè)計注射模具時一般采用側(cè)澆口形式。⑹澆注系統(tǒng)的流動阻力小,澆口形式和位置應(yīng)合理分布,以減小熔接痕數(shù)量和防止產(chǎn)生熔接痕。 ABS的性能指標(biāo)屈服強度/MPa50密度/（） ~拉伸強度/MPa38摩擦系斷裂伸長率（%） 35體積電阻率/（Ω? m）拉伸彈性模量/GPa 熔點/℃130 ~160彎曲強度/GPa 80熱變形溫度/℃90~108彎曲彈性模量/GPa計算收縮率（%） ~熱導(dǎo)率/（W? m1） 比熱容/（J? kg1? K1）1470 ABS注射成型過程及工藝參數(shù) 注射成型過程 ⑴成型前的準(zhǔn)備：對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。%。 注射工藝參數(shù)可參考《實用模具設(shè)計手冊》P244表1210常用熱塑性塑料注射成型的主要工藝參數(shù)，得到ABS塑料的成型工藝參數(shù)如下：注射機類型：螺桿式；螺桿轉(zhuǎn)速：；預(yù)熱溫度：；預(yù)熱時間：；料筒溫度：前段 ，中段 ℃，后段 ；噴嘴形式：直通式；噴嘴溫度：；模具溫度：； 注射壓力：；保壓力：；注射時間：；保壓時間：；冷卻時間：；成型周期：。因此，分型面應(yīng)該選在塑件制品截面積最大且最利于開模取出塑件的位置。同時 ，考慮到塑件和模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造成本費用等因素，初步將型腔定為一模二腔的結(jié)構(gòu)形式。這樣模具尺寸小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高塑件成本較低。澆注系統(tǒng)設(shè)計時流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。以上綜合分析可確定采用帶推件板的單分型面注射模。 注射機型號選擇由于采用一模兩腔式的注射成型方式，參考《實用模具技術(shù)手冊》P275,表144初步選用XSZ60型臥式注射機，其相關(guān)參數(shù)為：注射方式： 柱塞式柱塞直徑：38mm最大注射量：60g注射壓力：鎖模力：500KN最大注射面積：130cm3模具最大厚度：200mm模具最小厚度：70mm最大開模行程：180mm噴嘴球半徑：R1=12mm噴嘴孔半徑：d1=4mm定位圈直徑：55mm噴嘴移動距離：120mm模板尺寸：模架是模具的骨架，是連接模具個部分結(jié)構(gòu)的基本框架，對于塑料注射模這樣的通用模具，其模架一般有標(biāo)準(zhǔn)模具可選，可以在市場上直接購買。 決定模板尺寸的因素如下[8]： ⑴根據(jù)模腔的大小和布置方案，畫出型腔的視圖； ⑵根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，將冷卻管道加畫在型腔周圍； ⑶根據(jù)所選模架的類型，將導(dǎo)柱導(dǎo)套布置在合適的位置上； ⑷考慮側(cè)型芯機構(gòu)的大小來決定模架是否需要加大，即可確定模板的尺寸——長（Ｌ）和寬（Ｂ）。綜合塑件尺寸和側(cè)抽芯機構(gòu)等因素，確定定模板的尺寸為：250mmX250mm。 型腔的位置取中、對稱，以免注射時發(fā)生受力不均。 冷卻管道一般與型腔的距離在12~15mm。 在大中型注射模具中，支承柱是相當(dāng)重要的，他是為了防止模具型腔在注射力作用下產(chǎn)生翹曲變形，并可減少墊板厚度。 ⑷推桿、復(fù)位桿的位置。 選擇標(biāo)準(zhǔn)塑模模架 隨著人們對塑料制品需求量的不斷增加，塑料模具的標(biāo)準(zhǔn)化顯得更為重要。這樣的生產(chǎn)方式就要求盡可能縮短模具的生產(chǎn)周期，提高模具制造質(zhì)量，以提高經(jīng)濟效益。一個國家的標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，所制定的標(biāo)準(zhǔn)越適合生產(chǎn)實際，就表明這個國家的工業(yè)化程度越高。在模具設(shè)計過程中，設(shè)計人員根據(jù)塑件的尺寸、形狀、型腔布置、冷卻系統(tǒng)的布置及所選模具的結(jié)構(gòu)等方案，參考標(biāo)準(zhǔn)模架生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品目錄，來選擇合適形式和尺寸系列的標(biāo)準(zhǔn)模架以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)零件。由上面確定定模板的尺寸為：。因此，根據(jù)GB/T12555－2006《塑料注射模模架》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定組成模架的零件應(yīng)符合GB/～－2006《塑料注射模零件》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。： 模架4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 設(shè)計原則澆注系統(tǒng)是注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通道，正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)塑件產(chǎn)品和提高生產(chǎn)率極為重要。： 澆注系統(tǒng) 主流道下位于模具中心塑料熔體入口處，將熔體導(dǎo)入分流道中，在臥式注射機或立式注射機上主流道垂直于分型面，一般設(shè)計成圓錐狀，以便凝料的拔出和熔體的流動[14]。由于其與高溫熔體及注射機的噴嘴反復(fù)接觸，所以一般要求將其設(shè)計成可拆換的澆口套。主流道尺寸如下:主流道小端直徑：；主流道錐角：；球面配合高度：；主流道球面半徑：；主流道長度：；主流道與分流道過度圓角：；主流道大端直徑：。為了簡化分流道結(jié)構(gòu)，以及便于計算澆注系統(tǒng)中的熔料量，分流道采用圓形的形式，根據(jù)《模具設(shè)計與加工速查手冊》表514分流道的尺寸確定來計算分流道尺寸如下：分流道長度：；分流道與澆口過度圓角：；分流直徑：。 主流道襯套設(shè)計 由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，所以只在小批量的注射生產(chǎn)中才將主流道在注射模具的定板上加工，大部分注射模中主流道部分常設(shè)計成可更換和可拆卸的主流道襯套，主流道襯套屬于注射模的通用件。根據(jù)實用模具技術(shù)手冊表2033注射模主流道推薦尺寸設(shè)計，： 澆口套 冷料穴的設(shè)計及計算冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔，影響制品的質(zhì)表面粗糙度。這種結(jié)構(gòu)既可作為冷料穴，又可在分型時起到將主流道的凝料從主流道襯套中拉出并隨動模一起移動。： 注射機參數(shù)的校核 ⑴最大注射量的校核。注射機可注射的最大注射量：根據(jù)澆注系統(tǒng)的尺寸計算澆注系統(tǒng)凝料的重量：因此，塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的質(zhì)量：由此可知滿足要求。 注射機的公稱注射壓力要大于塑件成型的壓力，即 P公≥P注，其中P公=122MPa，P注=100MPa,顯然滿足要求。 由于高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個很大的推力，理輪上這個力要小于注射機的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，即F鎖≥pA分，其中F鎖=500KN查《實用模具技術(shù)手冊》表145可得塑料ABS的型腔平均壓力；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和為，則，pA分=30MPa=F鎖=500KN；因此，鎖模力也符合要求。在注射模具設(shè)計中塑件的幾何形狀和尺寸決定了成型零件的機構(gòu)和尺寸，而成型零件包括凹模、凹模、鑲拼塊、成型桿和成型環(huán)等等。有前面的分析可知，模具的設(shè)計中應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸、精度等級等因素來確定模具的成型零件的工作尺寸及精度。 成型零件鋼材選用對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件必須具有足夠的強度、剛度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時還要考慮它的機械加工性能等，該塑件是大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的凹模的鋼材選用T8A。 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是成型制品外表面的成型零件。根據(jù)塑料蓋的結(jié)構(gòu)形式，這里采用整體式凹模。通常是整體式和組合式兩種。型芯的徑向尺寸計算如下：塑件的尺寸變化值：；塑件的最大收縮率：；塑件的最小收縮率：。 則，LM= [﹙1+S平﹚ls+xΔ]0。塑件成型零件的制造公差：。型芯的徑向尺寸：；塑件的平均收縮率：S平=（ Smax+Smin）/2=（8%+3%）/2=%；塑件的內(nèi)形最小尺寸： ls=；系數(shù)：x=；下偏差為：； 則，型芯的徑向尺寸： 合模導(dǎo)向機構(gòu)的作用為了保證保證注射模的準(zhǔn)確開模和合模，注射模具必須設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)。⑵導(dǎo)向作用 合模時模具的導(dǎo)向零件首先接觸，引導(dǎo)動、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯和型腔錯誤接觸而造成損壞。 注意事項[14]合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)時應(yīng)該注意以下的事項：⑴導(dǎo)柱應(yīng)該合理均勻的分布在模具分型面的四個角上，且導(dǎo)柱至模具的邊緣要有足夠的距離，以保證模具的強度。另外，為了是在模具裝配和合模的過程中不將方向弄錯，導(dǎo)柱常采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或者不等直徑導(dǎo)柱對稱布置；⑵導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面高度高出，避免在定位錯誤時型芯進入凹模型腔是產(chǎn)出碰撞而損壞；⑶導(dǎo)柱設(shè)置在動模一側(cè)可以起到保護型芯和塑件脫模時，支承推件板的作用，而設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用。⑷導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分的配合用H7/f7，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分的配合均用H8/s7。根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)模具為系列，可查表值導(dǎo)柱的直徑為Φ20mm。其具體的尺寸按照《實用模具技術(shù)手冊》表209帶頭導(dǎo)柱尺寸系列（GB/—1984）來選用。其結(jié)構(gòu)尺寸如： 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 為了便于導(dǎo)套的定位，采用帶頭的導(dǎo)套Ⅰ型。標(biāo)記為：導(dǎo)套Φ20x30（Ⅰ）GB/—1984,材料選用T8A。本設(shè)計采用一次推出機構(gòu)便能滿足要求，推出機構(gòu)的設(shè)計計算如下： 脫模力的計算的計算脫模力主要是由于塑件收縮包緊型芯產(chǎn)生的塑件與型芯之間的摩擦力，對于某些有盲孔的殼體類塑件，必要時要把大氣壓力的作用考慮在內(nèi)，本設(shè)計由于結(jié)構(gòu)比較簡單，故可不考慮大氣壓的作用，由公式：；由上述分析可知，脫模力受很多因素的影響，其大小隨塑件包容型芯面積的增大而增大，隨脫模斜度的增大而減小，因此要考慮到所有因素的作用是比較困難的，故只能對脫模力的大小進行近似估算。在設(shè)計模具時，為了是塑件成型后易于從模具型腔內(nèi)脫模而設(shè)計的。對于塑料ABS其型芯的脫模斜度為。根據(jù)塑料蓋的尺寸，用數(shù)學(xué)積分的方法計算得面積。一般情況下，模外冷卻的塑件約取,而模內(nèi)冷卻的塑件約取為。由此可初略估計計算塑件脫模力： 推出零件尺寸的確定在推出機構(gòu)的設(shè)計中，計算推件板的厚度和推桿的直徑是關(guān)鍵。其計算公式如下： ； 其中，；推桿的長度L。根據(jù)模架的基本結(jié)構(gòu)及型芯的尺寸估算得： ；鎖模力F。一般取為E = 105 MPa；由此估算推桿直徑： 推桿的具體結(jié)構(gòu)形式按照《實用模具技術(shù)手冊》表2018 A型國標(biāo)推桿尺寸系列選取，： 推桿 推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位的設(shè)計為了使推出機構(gòu)在推出過程中能正確、靈活、平穩(wěn)的移動，設(shè)計推出機構(gòu)必須附加設(shè)置導(dǎo)向裝置；而在每次合模后，推出機構(gòu)要準(zhǔn)確無誤的回到原來的位置，組成完整的型腔，這就要求設(shè)置復(fù)位裝置[8]。該模具用于大批量生產(chǎn)，應(yīng)有導(dǎo)套和導(dǎo)柱相配，以提高支承剛性和延長了導(dǎo)向的壽命。⑵推出機構(gòu)的復(fù)位裝置。其結(jié)構(gòu)形式見裝配圖。同時，還可對推出機構(gòu)起到支承和調(diào)整作用。分析本設(shè)計的產(chǎn)品塑料蓋，可知塑件的側(cè)壁帶有凹槽，對于這類零件的成型，需設(shè)計科側(cè)向移動的模具結(jié)構(gòu)。 抽芯距與抽芯力的計算⑴抽芯距的計算。S應(yīng)該比塑件的側(cè)向凹槽的高度大2~3 mm。S1 = [﹙D/2﹚2 + （d/2）2 ]1/2其中 D為塑件的最大直徑，此處；D為塑件的最小直徑，此處；因此有：；取 ⑵抽芯力的計算。其估算公式如下：；側(cè)型芯成型部分的截面平均周長；側(cè)型芯成型部分的高度；塑件對型芯單位面積上的包緊力p 。 塑料對模具鋼的摩擦系數(shù)；側(cè)型芯的脫模斜度α。；因此有： 能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)向分型和側(cè)抽芯的機構(gòu)有多種類型，根據(jù)計算，本模具側(cè)抽芯力不大，因此采用生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。： 側(cè)抽芯機構(gòu)⑴斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機構(gòu)有三個要點：①側(cè)滑塊的平穩(wěn)導(dǎo)滑；②注射時側(cè)型芯的牢固鎖緊；③側(cè)抽芯結(jié)束時滑塊要定位可靠。 斜導(dǎo)柱