汽車通風(fēng)窗殼體注塑模具設(shè)計(jì)

1前言

隨著注射成型技術(shù)的不斷發(fā)展，塑料制品已經(jīng)深入到日常生活中的每—個角落。由于塑料件具有重量輕，生產(chǎn)方便，價格便宜，放大到成人用品，小到兒童玩具，幾乎全部采用塑料件生產(chǎn)。塑料件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的具體要求來進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.1國內(nèi)外模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢模具生產(chǎn)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品成本質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國塑模技術(shù)近幾年取得很大發(fā)展。大型塑料模已可生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電塑殼模具，6千克容量洗衣機(jī)全套塑模及汽車保險杠[4]。精密注射模方面，已能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具[4]。汽輔成型技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在日本有名模具生產(chǎn)企業(yè)，如東芝機(jī)械、富士TACHNICA，三精密、名古屋金型和三貴金型株式會社等及我國廣州，東莞，深圳等地已使用一些先進(jìn)模具生產(chǎn)與制造技術(shù)[5]。如用PRO/E或UG進(jìn)行產(chǎn)品的3D造型和分模，使用MASTERCAM或者CIMATRON來做刀路，用日本的FANUC系統(tǒng)或臺灣的加工中心進(jìn)行模具型腔和型芯的加工，用高速加工中心做銅電極[6]，用三坐標(biāo)測量儀來檢驗(yàn)[7]。未來塑料模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵耗＞逤AD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展[8]進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，模具基本上全部采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造。用戶設(shè)計(jì)的零件圖形從互聯(lián)網(wǎng)輸出，先進(jìn)塑件分析，再進(jìn)行三維模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時根據(jù)用戶的設(shè)備條件和成型工藝，協(xié)商討論確定模具方案。CAD結(jié)束之后，使用moldflow軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析(CAE)，該軟件可以模擬注射過程，并在計(jì)算機(jī)顯示器上用不同的顏色顯示出注射時物料流動速度、溫度、壓力變化，由此判斷模具設(shè)計(jì)的合理性[9]。由于采用CAE技術(shù)大大減少了制造過程中模具的修整和試模的工作量。設(shè)計(jì)的模具確定之后，使用CAM軟件為CNC機(jī)床或加工中心編制加工用的數(shù)控程序。數(shù)控程序編制好后，可先在計(jì)算機(jī)上模擬加工過程，以檢驗(yàn)數(shù)控程序的正確性。在確認(rèn)數(shù)控程序沒有問題時，可通過與廠內(nèi)局域網(wǎng)連接的直接數(shù)控(DNC)計(jì)算機(jī)將數(shù)控程序傳送至選定的CNC機(jī)床或加工中心，在毛坯準(zhǔn)備和裝卡完畢之后，便可以進(jìn)行加工[9]。因此模具企業(yè)應(yīng)大力普及、廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，逐步走向模具軟件功能集成化，模具設(shè)計(jì)分析制造的三維化，模具軟件應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化，同時還應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成[10]。

(2)發(fā)展中的模具先進(jìn)制造技術(shù)塑料模具制造中對于一些復(fù)雜的型腔，需采用先進(jìn)的制造技術(shù)，如高速數(shù)控、加工三坐標(biāo)測量機(jī)，電火花，線切割等，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗和靈活生產(chǎn)。高速數(shù)控加工采用先進(jìn)的CAD/CAM集成設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)，進(jìn)行圖形交互的自動數(shù)控編程，這種方法速度快、精度高、直觀、使用簡便和便于檢查[11]。一般高速數(shù)控切削的主軸轉(zhuǎn)速比普通數(shù)控切削轉(zhuǎn)速高1～10倍。高速數(shù)控切削的另一個內(nèi)涵是采用高的進(jìn)給速度。維持切削力不變，提高轉(zhuǎn)速就能夠提高切除率，減少切削時間；維持進(jìn)給速度在普通切削水平，提高轉(zhuǎn)速就能夠降低切削力，可以加工較細(xì)或較薄的模具零件。研制大功率高速主軸，功率≥100kW，轉(zhuǎn)速≥100000轉(zhuǎn)/min，是今后發(fā)展的方向[12]。(3)快速成型與制模技術(shù)最新發(fā)展快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度與壽命又能滿足生產(chǎn)上的使用要求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的一類制造模具的技術(shù)，概括起來，有以下幾種類別?？焖僭椭圃旒夹g(shù)簡稱RPM，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)[12]。美國、日本、英國、以色列、德國、中國都推出了自己的商業(yè)化產(chǎn)品，并逐漸形成了新型產(chǎn)業(yè)。已經(jīng)商業(yè)化的幾種典型快速成型工藝包括：激光立體光刻技術(shù)(SLA)[13]、疊層輪廓制造技術(shù)(LOM)、熔融沉積成型技術(shù)(FDM)、三維印刷成型技術(shù)(3D-P)、電弧噴涂成型制模技術(shù)[14]、電鑄成型技術(shù)、型腔表面精細(xì)花紋成型的蝕刻技術(shù)。(4)模具研磨拋光向自動化、智能化方面發(fā)展由于拋光對模具制造的重要性，拋光技術(shù)發(fā)展很快，目前對先進(jìn)的自動化、智能化拋光技術(shù)研究已取得很大進(jìn)展，主要有：電火花成型加工后的電解質(zhì)拋光、超聲波研磨和拋光、仿形自動拋光、數(shù)控拋光[15]。(5)模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用廣泛模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。我國模具商品化、標(biāo)準(zhǔn)化率均低于30%，而先進(jìn)國家均高于70%，每年我們要從國外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其費(fèi)用約占年模具進(jìn)口額的3%～8%。(6)重視企業(yè)員工培訓(xùn)，提高職工素質(zhì)在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此企業(yè)應(yīng)自己的職工培訓(xùn)計(jì)劃，培訓(xùn)內(nèi)容包括學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)產(chǎn)品的用途及國內(nèi)外發(fā)展情況、工人技術(shù)等級達(dá)標(biāo)等。要特別注重人才的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平[16]。1．2本設(shè)計(jì)的目的和意義利用所學(xué)過的知識，查閱相關(guān)資料進(jìn)行通風(fēng)窗殼體注射模具設(shè)計(jì)。要求所設(shè)計(jì)的模具整體結(jié)構(gòu)合理，開合模動作靈活、可靠。一模兩腔，采用側(cè)抽型機(jī)構(gòu)，在開模過程中完成側(cè)孔的脫模。圖紙干凈、整潔，且符合國家有關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)。2設(shè)計(jì)部分2．1塑件分析圖2.1所示為汽車通風(fēng)窗的塑料件。該圖用PRO/E和AutoCAD軟件繪制。用PRO/E軟可計(jì)算出,塑件的體積和質(zhì)量（如表2-1）所示。該塑件,用于把汽車內(nèi)部產(chǎn)生的熱、冷空氣傳到外界。所以要求塑件能在相對高或低的溫度下工作。且有一定的阻燃性、韌性、柔性。根據(jù)這些性能選用阻燃性ABS樹脂，密度為1.02g.cm-3。其中軸2-φ3mm，2-φ4mm將孔間隙配合。整個塑件的壁厚不均勻，最大壁厚約7mm，最小壁厚約1mm。該注塑件形狀比較復(fù)雜，但設(shè)計(jì)時,(1)脫模斜度。脫模斜度為了便于塑件的脫模，以免在脫模過程中擦傷制品表面，其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。要求,開模后塑件留在型芯上，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)小于外表面的脫模斜度。根據(jù)ABS的性能，脫模斜度取1o。

(2)外側(cè)抽芯。從圖2.1可以看出，軸2-φ3mm，2-φ4mm需側(cè)抽芯機(jī)構(gòu),才能成型，而該塑料件側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)在兩端，模具的抽芯距離在10mm以下，抽芯難度不算太大，因此用斜滑塊抽芯便可以，這樣既達(dá)到抽芯目的，又確保模具結(jié)構(gòu)緊湊且加工方便。(3)內(nèi)側(cè)抽芯。塑件內(nèi)孔5-φ3mm，6-φ2mm也要側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)才能成型且為自動抽芯。該側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)安裝在動模上，抽芯距離不大，但抽芯時需要同時向塑件中心移動。因此所設(shè)計(jì)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu),需在脫出塑件時同時實(shí)現(xiàn)抽芯。表2.1塑件及澆注系統(tǒng)體積和質(zhì)量名稱密度ρ/g.cm-3體積V/cm6質(zhì)量M/g塑件1.0231．4832．11澆注系統(tǒng)1.022．42．44圖2.1塑件2．2塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)本設(shè)計(jì)所選用的材料為ABS。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。這就賦于ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。另外，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)。這就可以在產(chǎn)品計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。由于ABS綜合性能比較好，因此，它的應(yīng)用比較廣泛汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱，大強(qiáng)度工具（頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，食品加工機(jī)，割草機(jī)等），電話機(jī)殼體，打字機(jī)鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。阻燃性ABS的主要性能參數(shù)見2.2塑料性能阻燃性ABS成型收縮率ε/%0.4~0.7密度ρ/g.cm-31.02～1.06熔點(diǎn)T/℃130～160導(dǎo)熱系數(shù)/w.m-1.k-1×10-213.8～31.2比熱容/J.kg-1.K-11255～1674線膨脹系數(shù)/℃.10-55.8～8.6屈服強(qiáng)度/MPa50拉伸強(qiáng)度/MPa38拉伸彈性模量E/GPa1.8彎曲彈性模量/GPa1.4泊松比μ0.3鋼材之間的摩擦因數(shù)f0.4熱量焓Δi/kJ.kg-13002．3注塑機(jī)型號的確定注射機(jī)的型號從小到大都有。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。至于應(yīng)該選那種類型的注射機(jī)應(yīng)根據(jù)所用塑料的加工性能，所需注射量和具體的模具而定。根據(jù)表2.2所列出的，ABS的注塑工藝條件及塑件和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量。初步確定選用，全液壓式JPH120A型注塑機(jī)。它的主要技術(shù)參數(shù)見表2.3表2.3全液壓式JPH120A型注塑項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)理論注射容量/cm3155模板行程/mm540理論注射質(zhì)g145拉桿內(nèi)間距/mm410×360螺桿直徑/mm38模板最大開距/mm700理論注射壓力/MPa200模板最大厚度/mm210塑化能力/g·s-138模板最小厚度/mm160注射速度/g·s-172噴嘴球半徑/mm10鎖模力/kN1200模具定位環(huán)直徑/mm125注塑機(jī)參數(shù)校核選擇合適的注塑機(jī)是注塑加工正常進(jìn)行的前提，選擇注塑機(jī)要以下列參數(shù)校核為依據(jù)。最大注射量校核注塑模一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注塑機(jī)理論注射量的10%～80%之間；既能保證制品質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選在50%～80%之間為好。所以，選用注塑機(jī)的最大注射量應(yīng)（2-1）式中：—注塑機(jī)的最大注塑量，g；—塑件質(zhì)量，g,該產(chǎn)品=32.11g；—澆注系統(tǒng)質(zhì)量，g，該產(chǎn)品=2.44g。故（2-2）此處選定的注塑機(jī)注塑量為145g鎖模力校核鎖合模力為注射機(jī)鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注塑機(jī)的鎖（合）模力，必須大于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。即：（2-3）式中：—熔融塑料在型腔內(nèi)壓力(約28MPa)；—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和8600mm2；—注塑機(jī)的額定鎖模力，kN。故kN選定的注塑機(jī)為1200kN，滿足要求。模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相適合：模具長×寬〈拉拉桿面積；模具的長×寬為350×350(mm×mm)〈注塑機(jī)拉桿間距410×360(mm×mm)，故滿足要求。模具閉合高度校核：模具實(shí)際厚度=210mm；注塑機(jī)最小閉合厚度=160mm；即，故滿足要求。(4)開模行程的校核開模取出塑件所需的開模距離必須小于，注塑機(jī)的最大開模行程。本設(shè)計(jì)所選的注塑機(jī)為全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式：mm（2-4）因?yàn)?700-（210-160）=650mm=75+30+10=115故滿足要求。式中：—推出距離，mm；—包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；—注塑機(jī)最大開模行程，mm。2.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)布置如圖2.4所示圖2.4澆注系統(tǒng)確定型腔數(shù)量及布置該新產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，且要求模具有較高的生產(chǎn)效率。因此我們設(shè)計(jì)的模具為多型腔的模具?？紤]到模具成型零件和側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計(jì)，模具的型腔排列方式如圖2.5所示：圖2.5型腔布置確定分型面的位置模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面。在制品設(shè)計(jì)時，必須要考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：(1)分型面應(yīng)選在，塑件外形最大輪廓處。(2)便于塑件順利脫模，盡量,使塑件開模時留在動模一邊。(3)保證塑件的精度要求。(4)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。(5)便于模具加工制造。(6)對成型面積的影響。(7)對排氣效果的影響。(8)對側(cè)向抽芯的影響。其中最重要的是第(5)、第(2)和第(8)點(diǎn)。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面工易于加工的分型面。具體形式見圖2.6。圖2.6分型面位置2.4.3主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理。本設(shè)計(jì)選用主流道襯套材料為T8A55HRC—60HRC淬火加低溫回火。主流道襯套設(shè)計(jì)有以下幾個要點(diǎn)(1)為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為2°～4°對流動性差的塑料，也可取3°～6°過大會造成流速減慢，易成渦流。(2)為了使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)人主流道而不滋出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)噴嘴緊密對接，主流道對接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑：R＝r+(0.5～1)mm（2-5）式中：r—注塑機(jī)噴嘴球頭半徑。根據(jù)上式，本設(shè)計(jì)主流道襯套半球形凹坑半徑為：R＝12+1=13mm其小端直徑：D=d+(0.5～1)mm（2-6）式中：d—注塑機(jī)噴嘴口直徑。根據(jù)上式，本設(shè)計(jì)襯套小端直徑為：D=2+1=3mm主流道、分流道、澆口、冷料井、排氣楷的形式、部位與尺寸以及流長比的校核等(3)澆口套可用定位環(huán)固定在定模板上。澆口套與定模板的配合可采用H7/m6，與定位環(huán)的配合可采用H9/f8，如圖2.7所示。圖2.7主流道襯套冷流井設(shè)計(jì)在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10－25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進(jìn)入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如圖2.8中所示。分流道設(shè)計(jì)為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等。本設(shè)計(jì)采用半圓形分流道，（如圖2.9）所示。圓形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般按其經(jīng)驗(yàn)可確定其截面尺寸：圖2.8冷流井如圖2.9分流道2.4.6(1)澆口位置選擇模具設(shè)計(jì)時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置,對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：(1)盡量縮短流動距離。(2)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。(3)必須盡量減少熔接痕。(4)應(yīng)有利于型腔中氣體排出。(5)考慮分子定向影響。(6)避免產(chǎn)生噴射和蠕動。(7)澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。(8)注意對外觀質(zhì)量的影響。根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項(xiàng)原則，每個型腔設(shè)計(jì)一個進(jìn)澆點(diǎn)如圖2.10中所示。(2)澆口選用從圖2.10中可看出，我們采用的是邊緣澆口。澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗(yàn)值。邊緣澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體,從型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這燈澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。圖2.10澆口2.5成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。2.5.1型腔是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中型腔的磨損會使包容尺寸逐漸增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具體計(jì)算公式如下：型腔徑向尺寸計(jì)算公式：（2-7）型腔深度尺寸計(jì)算公式：（2-8）式中：―塑件徑向公稱尺寸，mm；―塑件徑向公稱尺寸，mm；―塑件高度尺寸，mm；―型腔高度尺寸，mm；―塑料的平均收縮率%；―塑件公差值，mm；―零件的制造公差，mm；取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6,這里取1/6。型腔長：=[95×(1+0.004)-(3/4)×0.35]0.35×1/6=95+0.05型腔寬：=[52×(1+0.004)-(3/4)×0.35]0.35×1/6=52+0.05型腔高：(1)=[6×(1+0.004)-(3/4)×0.12]0.12×1/6=6+0.01(2)=[10×(1+0.004)-(3/4)×0.22]0.22×1/6=10+0.032.5型芯是成型塑件內(nèi)表面的模具零件，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過程中型芯的磨損會使被包容尺寸逐漸減小。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時，包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。具體計(jì)算公式如下：型芯徑向尺寸計(jì)算公式：（2-9）型芯深度尺寸計(jì)算公式：（2-10）式中：―塑件徑向公稱尺寸，mm；―塑件徑向公稱尺寸，mm；―塑件高度尺寸，mm；―型腔高度尺寸，mm；―塑料的平均收縮率%)；―塑件公差值，mm；―零件的制造公差，mm；取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6,這里取1/6。由表查得=0.004型芯長：=[91×(1+0.004)+(3/4)×0.35]-0.35×1/6=91-0.05型芯寬：=[39×(1+0.004)+(3/4)×0.22]-0.22×1/6=45-0.05型芯高：=[15×(1+0.004)+(3/4)×0.12]-0.12×1/6=15-0.022.5.3本設(shè)計(jì)，型腔為矩形，采用整體式鑲?cè)攵０逯?。材料?5號鋼。（1）利用剛度公式計(jì)算（2-11）(2)利用強(qiáng)度公式計(jì)算（2-12）剛度和強(qiáng)度的比較，采用優(yōu)先制，先滿足強(qiáng)度要求，型腔的側(cè)壁厚度應(yīng)大于18mm2.5.4(1)利用剛度公式計(jì)算（2-13）(2)利用強(qiáng)度公式計(jì)算（2-14）剛度和強(qiáng)度的比較，采用優(yōu)先制，先滿足剛度要求，型腔底板厚度應(yīng)大于2.6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，塑件的內(nèi)部有冊凹孔，需在脫模時同時脫出凹孔。所以，在設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時，采用頂桿推動斜滑塊，通過斜滑塊把塑件頂出。具體的組合形式見圖2.11。脫模力的計(jì)算：本塑件的平均厚度t=4mm,內(nèi)孔直徑約為D=47mm，t/D≈4/47>1/20圖2.11脫模裝置（2-15）式中：——塑料的拉伸模量,MPa；——塑料成型平均收縮率%；——塑件包容型芯的長度，mm；——塑料的泊松比，——脫模斜度（塑件側(cè)面與脫模方向之夾角）°；——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)；——塑件再與開模方向垂直的平面上的投影面積，cm2；——矩形型腔的短邊長度，mm；——矩形型腔的長邊長度，mm；——由和決定的無因次數(shù)，可由式（2-16計(jì)算（2-16）——由（=r/t）和ф決定的無因次數(shù)，可由式（2-17）（2-17）式中：——型芯大小端的平均直徑，mm；——塑件的平均厚度，mm；已知：,由表查得：因?yàn)樗芗撞坑型?，所?0B項(xiàng)為0。即：N本設(shè)計(jì)，通過頂桿推動斜滑塊，靠斜滑塊把塑件頂出，同時脫出內(nèi)側(cè)凹孔。國此，在設(shè)計(jì)時頂桿的位置一定要合理分配平衡，在頂出時保證滑塊平穩(wěn)運(yùn)動。本設(shè)計(jì)中，采用了8根頂桿，每兩根頂桿作用于一個斜滑塊，同時還設(shè)了四根導(dǎo)柱，以保證推板的平穩(wěn)運(yùn)動。這樣便可保證滑塊的受力均勻?；瑝K與型芯間配合部位的表面要光滑，且為間隙配合，防止漏料。同時，頂桿與動模墊板配合部分要有一定長度的間隙配合，其長度應(yīng)大于頂桿的頂出距離。頂桿的布置情況見圖2.12,頂桿的形狀見圖2.13。2.7側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在塑件的前后方向上，有兩個孔和兩個軸，所需的側(cè)抽深度為8mm。在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)加上一定的安全距離，作為實(shí)際的抽拔距離，所以，側(cè)抽芯距離設(shè)為12mm，抽芯形式，在塑件的內(nèi)部左右方向上各有4個凹孔，所需的側(cè)抽深度為1mm，抽芯形式采用斜滑塊。圖2.12頂桿布置圖2.13頂桿斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱的抽芯距為=12mm，傾斜角=20°。具體形式見圖抽拔力的計(jì)算：把端面視為圓筒形，可按下式計(jì)算抽拔阻力：（2-18）圖2.15斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)式中：——塑料的拉伸模量，MPa；——塑料成型平均收縮率，%；——塑件包容型芯的長度，mm；——塑料的泊松比；——脫模斜度（塑件側(cè)面與脫模方向之夾角）；——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)；——塑件再與開模方向垂直的平面上的投影面積，cm2；——塑件的平均厚度；——由和決定的無因次數(shù)，可由式（2-19）（2-19）——由（=r/t）和ф決定的無因次數(shù)，可由式（2-20）（2-20）式中：——型芯大小端的平均直徑，mm；——塑件的平均厚度，mm。已知：L，由表查得：因?yàn)樗芗撞坑型祝?0B項(xiàng)為0。即：N開模行程計(jì)算：（2-21）式中：——抽芯距，mm,取=12mm；——傾斜角，取=20°。=12×=37斜導(dǎo)柱長度的計(jì)算：（2-22）===3.57+35.7+2.27+38.8+5=85mm斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算：（2-23）式中：——斜導(dǎo)柱直徑，mm；——無量綱系數(shù),取1.2256；——抽拔阻力，N；——抽芯距，mm；——材料的許用應(yīng)力N/mm2,取155。代入數(shù)值得：=5mm所用斜導(dǎo)柱直徑d=14mm,滿足要求。斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，塑件內(nèi)側(cè)凹孔，用斜滑塊抽芯。在分型后，動模頂桿將四個斜滑塊推出模套。斜滑塊沿著型芯上斜向?qū)Щ鄣幕瑒舆^程中，使側(cè)芯脫出塑件，同時把塑件頂出，然后手工取出塑件。具體形式見圖2.16。導(dǎo)滑槽采用T形導(dǎo)滑槽,見圖2.17，滑塊與導(dǎo)滑槽間采用間隙配合，以防止漏料。斜滑塊的傾斜角取8°.圖2.16斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)圖2.17滑塊與導(dǎo)滑槽組合2.8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用主要有：(1)合模時保證動定模正確的位置，以便合模扣保持模具型腔的正確形式。(2)合模時引導(dǎo)動定模正確閉合，防止損壞凹凸模。(3)導(dǎo)柱在工作中承受一定的工作壓力。本設(shè)計(jì)所采用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)柱導(dǎo)向。導(dǎo)柱設(shè)計(jì)為了便于工作于加工，本設(shè)計(jì)所采用的導(dǎo)柱為有肩導(dǎo)柱，四根，對稱分布。采用凸臺固定，且與動模板間用過渡配合。具體尺寸見圖2.1。圖導(dǎo)柱導(dǎo)套設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用直導(dǎo)套，材料為T8A，通過熱處理達(dá)到HRC50～55，且硬度應(yīng)小于導(dǎo)柱的硬度。固定方式為：軸向用凸臺固定，徑向與定模板間用過渡配合。具體形式見圖2.19。圖2.19導(dǎo)套2.9模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于塑件與型芯的接觸部分相對較少，且型芯裝有斜滑塊，因此只在型腔上開冷卻水孔。具體形式見圖2.20圖2.20冷卻系統(tǒng)用22℃的常溫水作冷卻介質(zhì)，模具出水溫度26℃，進(jìn)出平均溫度t=24℃。要求模具溫度50℃，模具與冷卻水的平均溫度差△由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可冷卻水管的長度1(1)計(jì)算冷卻時間：（2-22）式中：——制品的壁厚，mm；——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)，mm2/s；——塑料注塑溫度，℃；——模具型腔壁溫，℃；——塑件脫模時平均溫度，℃；代入數(shù)值，得：（2-23）=58s（2）計(jì)算每小時注射次數(shù)：N=1/t×0.75×3600（2-24）=1/58×0.75×3600=46（3）每小時注射量為:由表2.1得=6.6×10-2kg=46×6.6×10-2=