053-海尔洗衣机把手塑料注射模设计

053-海尔洗衣机把手塑料注射模设计,053,海尔,洗衣机,把手,塑料,注射,设计 毕业设计（论文）中期报告 题目：海尔洗衣机把手塑料注射模设计 1 设计（论文）进展 1.1 设计以完成的内容 （1） 对于在开题报告答辩中，老师对我所画塑件的三维和二维图提出了一些问题，我进行修改和完善，并通过了指导老师的检查；完善了开题报告的内容和格式。 （2）塑件实体分析 a 结构分析。该塑件是一塑料洗衣机把手，塑件壁厚差别较大，生产批量中等，材料苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物（ABS），成型工艺性能很好，可以注射成型。从其形状上看，外形较复杂，侧壁具有凹槽结构，下部具有斜孔结构。 b 尺寸精度分析。该零件的尺寸精度比较低一般为5级，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 c 表面质量分析。 该塑件要求外观无明显缺陷，表面粗糙度为，塑毛刺，内部无粗糙度要求，容易实现。 （3）塑件原材料的分析 a 基本性能： ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 b 成型特点：ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060度，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080度。ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 （4）型腔数的确定 模具设计中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构；根据生产批量及难易程度确定型腔数目为一模两腔。 （5）浇注系统的设计 浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，在不通向型腔的分流道末端设置冷料井。浇注系统分为两大类，制品与固化的浇注系统一同从模具中取出的浇注系统称之为冷流道浇注系统。通过加热装置保持流道中树脂为熔融状态的称之为热流道浇注系统。 浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小 （6）侧向分型与抽芯机构的设计 （7）模具成型零件的设计 （8）导向与推出机构的设计 （9）装配草图的完成，如图1所示。 图1 装配图 2 存在的问题和解决方法 2.1 存在问题 a 相关计算的知识不是很熟悉 b 三维作图软件掌握的不到位 c 在侧向分型与抽芯机构与导向与推出机构存在问题 2.2 解决方法 好好看看相关方面的书籍，掌握三维作图，遇到困难多与老师同学交流。 3 后期工作安排 在剩余的时间里，要进行装配图的完善、计算和编写说明书。具体安排如下： 第4周：在中期答辩中存在的问题，进行修改和完善，还有外文翻译中的一些错误进行改正； 第5—6周：完善二维装配图和三维图（包括各个小部件）并准备进行计算； 第7—12周：计算塑件的体积和重量（包含初选注塑机的型号）、塑件注射工艺参数的确定、注塑机有关参数的校核等； 第13—15周：整理装配图及零件图；并编写毕业设计论文，准备毕业答辩 指导教师签字： 年 月 日 注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 毕业设计(论文)开题报告 题目：海尔洗衣机把手塑料注射模设计 1毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1 题目背景 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。 1.2 研究意义 本设计题目涉及目标均为工程实际零件，通过对塑件的实体测绘，完成基本参数的采集，然后运用《塑料模具设计》《塑料成型工艺》等知识，指导学生利用Pro/E、UG等软件完成模具结构的设计，并进行相关的校核计算，完成包括选材、热处理、制造工艺规程、可行性分析等工作。 本次毕业设计（洗衣机把手注射模设计）是对我大学四年所学的无论是基础知识还是专业知识都是一次全面的检查和考核，同时也是培养我解决具体问题的一种能力和一次深入再学习的过程。通过毕业设计，能使我综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习。 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 1.3 国内外相关研究情况 在现代制造业中对模具的基本要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的共有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在指尖上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具业提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为加深理论研究、高效率、自动化、大型、超小型及高精度、革新模具制造工艺、标准化等。 2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 本课题研究的主要内容 本设计要求学生以工程实际零件——海尔洗衣机把手，二维图如图1所示，三维图如图2所示，该塑件为复杂件，侧向分布有侧凹，必须用侧抽芯机构完成，设计难度较大，需要学生综合运用所学知识完成模具结构设计。 撰写论文，要求符合本科论文的格式要求、语言简洁、流畅、层次分明。整个毕业设计过程的技术工作要严谨、灵活、工作要有主动性、计算方法、计算结果、结论要正确。 图1 海尔洗衣机把手 图2 海尔洗衣机把手 2.2拟采用的研究方案 方案一：（1）分型面的确定：模具设计中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。（2）型腔数目的确定：一模一腔。（3）浇注系统的设计：浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道，采用半圆形。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，采用点浇口，位置在模具边缘。采用半圆形。在不通向型腔的分流道末端设置冷料穴。（4）侧向分型与抽芯机构的设计：选用机动测抽芯，斜导柱与滑块抽芯分型。 方案二：（1）分型面的确定：模具设计中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。（2）型腔数目的确定：一模二腔。（3）浇注系统的设计：浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道，采用半圆形。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，采用点浇口，位置在模具边缘。采用半圆形。在不通向型腔的分流道末端设置冷料穴。（4）侧向分型与抽芯机构的设计：选用机动测抽芯，斜导柱与滑块抽芯分型。 方案三：（1）分型面的确定：模具设计中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。（2）型腔数目的确定：一模二腔。（3）浇注系统的设计：浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道，采用圆形。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，采用点浇口，位置在模具边缘。采用半圆形。在不通向型腔的分流道末端设置冷料穴。（4）侧向分型与抽芯机构的设计：选用机动测抽芯，斜导柱与滑块抽芯分型。 3研究方法或是措施（以最新版模具设计手册为依据； 用三维建模软件对零件进行建模；查阅图书、文献、期刊等资料。 2.4本课题的重点及难点 2.4.1 重点是： 绘制洗衣机把手的二维图，三维图以及装配图，分析计算模具的有关尺寸，型腔型芯的工作尺寸。 2.4.2 难点是： (1) 确定模具类型及结构，完成模具的结构草图的绘制； (2）对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算； （3）对模具典型零件需进行选材及热处理工艺路线分析； （4）编制模具中重要零件的制造工艺规程卡片； （5）对设计方案和设计结果进行经济分析和环保分析； （6）绘制模具零件图及装配图； （7）对模具结构进行三维剖析，输出模具开合结构图； 3. 完成本课题进度计划 1～2周：熟悉课题，完成关于塑料注射模的2000字文献综述，绘制塑件3D图，翻译外文资料 ； 3周：确定模具类型及结构，绘制模具结构草图，准备开题答辩； 4～9周：对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算，并运用Pro/E辅助设计完成部分模具零件，准备中期答辩 ； 10～14周：运用Pro/E或UG完成模具整体结构3D图，完成模具零件的选材、工艺规程的编制、装配图及零件图的 绘制等工作； 15～18周：对所有图纸进行校核，编写设计说明书，所有资料提请指导教师检查，准备毕业答辩。 参考文献 [1] 王树勋. 典型模具结构图册[M]．广州， 华南理工大学出版社, 2005，4． [2] 王广文. 塑料注射模具设计技巧与实例[M]. 北京：化学工业出社,2004，1. 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MA: Autodesk Co Ltd, 2009. 一、 指导教师意见 指导教师： 年 月 日 二、 所在系审查意见： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　系主管领导： 年 月 日 毕业设计（论文） 题目：海尔洗衣机把手塑料注射模设计 海尔洗衣机把手塑料注射模设计 摘 要 本设计为海尔洗衣机把手塑料件的注塑模的设计。设计了一副一模两腔的注塑模具。设计过程包括模具各个成型零件尺寸的计算，重要工艺参数的选择，以及推出机构、抽芯机构、分型机构、浇注系统、冷却系统等的计算。选择了主要零件的制造材料。 本模具设计最关键的一点就是设计已达到实际生产的要求在设计过程中，为了更清楚的表达模具的内部结构，因此附有大量的模具结构图和模具局部图，并通过通过cad软件画出它的二维图和零件图。 关键词：洗衣机把手；注射模具；抽芯机构；零件图 The Design of Injection Mold for The Handle of Haier Wasging Machine Abstract This design is the design of injection mold for the handle of haier wasging machine. Mold design process including the size of the various parts forming the calculation ,it is important to the choice of process parameters, as well as the introduction of institutions , core-pulling mechanism, the order sub-type institutions ,gating system, cooling system design and calculation. In order to facilitate the preparation of the main processing parts concave shape, the punch process. In the design process , in order to express the internal structure of mould clearly,there have a lot of mould structure and mould local charts ,hen through CAD software plot its 2d stereo and parts drawing. Key Words:The handle of washing machine;Injection mold;Core pulling mechanism;Parts drawing. II 主要符号表 n 型腔数量 V 塑件体积 F 注射机的额定锁模力 K 注射机最大注射量的利用系数 S1 侧孔深度 S 模具开模行程 Rn 主流道的平均当量截面半径 T 注射时间 Lm 模具型腔径向基本尺寸 塑料的平均收缩率 Cm 模具中心距基本尺寸 Cs 塑件中心距基本尺寸 hm 模具型芯高度基本尺寸 Hs 塑件孔或凹槽深度基本尺寸 修正系数 塑件外表面径向基本尺寸的公差 模具的制造公差 T 成型温度 T 平均脱模温度 T M 模具温度 塑料热扩散系数 m 单个塑件的质量 目 录 1 绪论 1 1.1前言 1 1.2国内外研究现状及发展方向 1 2 塑件分析 3 2.1 制品属性的计算 3 2.2尺寸精度 3 2.3塑件材料的选择和性能分析 3 2.3.1 材料的选择 3 2.3.2材料ABS性能 4 2.3.3 ABS注射成型工艺参数 5 3 模具总体方案设计 7 3.1 分型面位置的确定 7 3.2拟采用的研究方案 8 3.3 方案及型腔数量的确定 8 3.4 选择注塑机 9 4 浇注系统的设计 10 4.1 主流道 10 4.2 分流道与浇口 11 4.3 浇口系统的计算 12 4.3.1 剪切速率的校核 12 4.3.2 主流道剪切速率校核 12 4.3.3浇口剪切速率的校核 12 5 成型零件的工作尺寸计算 13 5.1 型腔和型芯工作尺寸计算 13 5.1.1 型芯尺寸计算 14 5.1.2型腔尺寸计算 15 5.2 型腔壁厚、支撑板厚度的确定 15 5.2.1凹模型腔侧壁厚度计算 17 5.2.2凹模底板厚度计算 17 6 注塑机的校核 18 6.1 最大注塑量的校核 18 6.2 锁模力的校核 18 6.3 塑化能力的校核 18 6.4 喷嘴尺寸校核 18 6.5 定位圈尺寸校核 19 6.6 模具外形尺寸校核 20 6.7 模具厚度校核 20 6.8 模具安装尺寸校核 20 6.9 开模行程的校核 20 7 抽芯系统设计 20 7.1 侧向分型与抽芯机构的分类 21 7.2 侧向分型与抽芯机构的设计 21 7.2.1 相关计算 21 7.2.2 楔紧块设计 22 7.2.3斜导柱设计 23 8 脱模推出机构的设计 26 8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。 26 8.2 脱模力的计算 26 8.3 推杆设计 26 8.4顶杆直径 27 8.5推杆固定板和推杆板设计 28 9 排气系统设计和温度调节系统设计 29 9.1排气系统设计 29 9.2 温度调节系统设计 29 9.3 对温度调节系统的要求 29 9.4 冷却系统设计 29 9.4.1 设计原则 29 9.4.2 冷却时间的确定 30 9.4.3冷却管道直径的确定 30 9.4.4 冷却回路所需的总表面积 31 9.4.5 冷却回路的总长度 31 9.4.6 冷却水道的结构 31 10 模架及标准件的选用 32 10.1 模架的选用 32 10.2 标准件的选用 32 11 导向与定位机构 34 12 模具装配图和工作过程 35 12.1主要工作 35 12.2装配图 35 12.3模具的工作过程 36 结 论 37 参考文献 38 致 谢 39 毕业设计（论文）知识产权声明 40 毕业设计（论文）独创性声明 41 V 1 绪论 1.1前言 本次毕业设计（海尔洗衣机把手塑料注射模设计）是对我大学四年所学的基础知识和专业知识一次全面的检查和考核，同时也是培养我解决具体问题的一种能力和一次深入再学习的过程。通过毕业设计，能使我综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习。 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 1.2国内外研究现状及发展方向 在现代制造业中对模具的基本要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的共有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 塑料是以合成树脂为基础的、在一定的温度和压力下能塑化流动成型并在冷却后能保持其既定形状的一大类可塑性材料。现在塑料在我们的生活中已得到越来越大的应用。 目前，塑料的注射成型这一方式已经普遍应用于塑料加工领域。注塑有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制品，生产效率高、能实现自动化生产，对原材料的适应性强等一系列的优越性。因此，注塑是一种先进的、经济的成型技术，发展迅速。当然注塑也有设备复杂、投资大，设备的维修与保养较难，工艺控制难度较大等方面的局限性。 模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而塑料模具又在整个模具工业中的一枝独秀，发展十分迅速。注塑模具更是具有更大的发展前途和应用前景。塑料制件中有许多的小制件，模具相应的也有许多的中小型的模具。设计中小型模具也成为许多院校学生毕业设计的首选，这对学生将来毕业走向社会有着很大的帮助，也会提高我国模具设计专业人才的水平，对我们国家的经济发展有着巨大的影响。 采用塑料注射成型工艺是成型塑料制品的一种重要方法。其基本工艺路线为塑料原材料经注射机熔融塑化并注入模具，在模具中固化后脱模成为制品。目前采用的注射成型工艺生产的塑料制品产量，约占塑料制品总量的20%～30%。注射工艺在注射制品成型中起着极其重要的作用，因此，如何提高塑料制品的表面质量、内在质量、成型精度 1 和成型效率，成为发挥注塑成型工艺优越性，扩大注塑制品应用的首要问题。 注塑模具结构由浇注系统、冷却系统、脱模机构、排气机构等构成，而浇注系统是决定模具质量的关键因素之一，其构造方式则成为模具设计的核心部分。脱模机构是设计的难点之一，其脱模机构复杂程度视成型制品复杂程度而定。浇注系统分为两大类，固化后的浇注系统和制品一同从模具中取出的浇注系统称之为冷流道浇注系统；而在模具内通过加热装置，保持流道内的树脂为熔融状态的称之为热流道浇注系统。塑件上有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹，塑件不能直接脱模，必须将成型侧孔或侧凹的零件在塑件脱模前先抽出，然后再脱出塑件。完成侧抽芯和复位的机构称为侧向分型与抽芯机构现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具业提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为加深理论研究、高效率、自动化、大型、超小型及高精度、革新模具制造工艺、标准化等。 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 2 塑件分析 2.1 制品属性的计算 该制件形状比较简单,都是由平面构成：二维图如图2.1 图2.1 塑件图 计算塑件重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=0.9g/cm³，成型收缩率：6% ，成型温度：180～200℃。 计算塑件的体积：V=49.82cm³（通过软件计算） 计算塑件重量：W=Vρ＝49.82cm³×0.9g/cm³=44.84g 考虑到塑件结构复杂，需求量大，固采用一模2件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有的设备等情况，初步选用注射机为SZ-300/60。 2.2尺寸精度 由于塑件未标注公差，查（《塑料成型模具》P7表2-1-1、2-1-2）取MT3。 2.3塑件材料的选择和性能分析 2.3.1 材料的选择 I 塑料成型原料的选取应从加工性能、力学性能、热性能、物理性能等多方面因素考虑来选取合适的塑料进行生产，本次设计材料的选择是根据材料特性进行选择的。 根据塑料受热后表现的性能和加入各种辅助料成分的不同可分为热固性材料和热塑性材料，通过比较分析可以看出热固性塑料主要用于压塑、挤塑成型，而热塑性塑料还适合注塑成型，本次设计为注塑设计，所以采用热塑性塑料。 热塑性塑料还分为很多种，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，为了选到合适的塑件材料，通过对塑件的分析和查阅有关资料可选择ABS和聚乙烯。以下是两者的对比： （1） 特性:ABS具有较大的机械强度和良好的综合性能；而聚乙烯结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底。 （2） 工艺特点:ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热。原料控制水分在0.3%以下；聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关。定型后塑件在强的收缩牵引作用下，可令制件变形和翘曲。 （3） 温度:ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解；聚乙烯的注射温度一般在120～310℃之间，温度超过300℃时，收缩率会明显增大。 （4） 速度及压力:ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右。并需要调配好保压压力和保压时间；聚乙烯的注射压力一般选择在68.6～137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶程度高。 （5）具温度: ABS的模具温度相对较高，一般调节在75～85℃；由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在40～80℃之间。 经以上两种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用ABS材料。由于材料的吸湿性强，含水量应小于0.3% ，所以原料应充分干燥。 2.3.2材料ABS性能 a. 物理性能 ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS)，这三者的比例为20：30：50(熔点为175℃)。只要改变其三者的比例、化合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种，如把丁二烯的成份增加，则其冲击强度会得到提高，但是硬度和 流动性就会降低，强度和耐热性变会减少。 ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。 b. 成型性能 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。 ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%~0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。 c. ABS的主要性能指标 密度ρ=1.05 g/cm3； 收缩率0.4～0.8%，取值0.6%. d. ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良； 消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。 2.3.3 ABS注射成型工艺参数 注射机成型工艺参数如下： （1） 注射机：螺杆式 （2） 螺杆转速（r/min）：30~60（选30） （3） 预热和干燥：温度（°C） 80~85 时间 (h) 2~3 （4） 密度（g/ cm³）:1.02~1.05 （5） 材料收缩率（℅）：0.3~0.8 （6） 料筒温度（°C）：后段 150~157 中段 165~180 前段 180~200 （7） 喷嘴温度（°C）：170~180 （8） 模具温度（°C）：50~80 （9） 注射压力（MPa）：70~100 （10） 成形时间（s）：注射时间 20~90 高压时间 0~5 冷却时间 20~120 总周期 50~220 （11） 适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 （12） 后处理：方法 红外线灯 烘箱 温度（°C） 70 时间（h） 2~4 6 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） I I 3 模具总体方案设计 当塑件的结构和所用的材料满足成型工艺的要求后，就需要考虑塑件的分型面位置，确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产，这样就初步确定模具的结构形式，为后续的设计计算提供依据。 3.1 分型面位置的确定 模具上用来取出塑件和（或）浇注系统可分离和接触的表面称为分型面。 分型面的选择应注意以下几点： （1）分型面应选在塑件的最大截面处； （2）不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件； （3）有利于保证塑件的精度要求； （4）有利于模具加工，特别是型腔的加工； （5）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置； （6）便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边； （7）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积，以减少所需锁模力； （8）便于嵌件的安装； 分析零件特点后，选择分模面如图3.1所示： 图3.1 分模面 13 3.2拟采用的研究方案 方案一：（1）型腔数目的确定：一模一腔。（2）浇注系统的设计：浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道，分流道采用半圆形。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，采用点浇口，位置在模具边缘。在不通向型腔的分流道末端设置冷料穴。（3）侧向分型与抽芯机构的设计：选用机动测抽芯，斜导柱与滑块抽芯分型。 方案二：（1）型腔数目的确定：一模四腔。（2）浇注系统的设计：浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道，分流道采用半圆形。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，采用点浇口，位置在模具边缘。在不通向型腔的分流道末端设置冷料穴。（3）侧向分型与抽芯机构的设计：选用机动测抽芯，斜导柱与滑块抽芯分型。 方案三：（1）型腔数目的确定：一模二腔。（2）浇注系统的设计：浇注系统由浇道（主流道）、分流道、浇口组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道，分流道采用圆形。分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口，采用点浇口，位置在模具边缘。在不通向型腔的分流道末端设置冷料穴。（3）侧向分型与抽芯机构的设计：选用机动测抽芯，斜导柱与滑块抽芯分型。 3.3 方案及型腔数量的确定 考虑到塑件比较大，因此型腔形似选择一模2腔，如图3.2所示，采用方案3。一模2腔与多型腔相比，具有以下优点： （1）塑件的形状和尺寸精度始终一致； （2）工艺参数易于控制； （3）模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化； （4）一模一腔效率太低。 图3.2 一模两腔 3.4 选择注塑机 塑件的体积:V=49.82cm3 塑件的质量：M=1.0549.82=44.84g 流道凝料=0.6cm3 ； 根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则确定注塑机为国产注射机SZ-300/60，其主要技术参数如下表所示。 表3-1 注射机参数 型号 SZ-300/60 螺杆直径（mm） Φ35 注射容量（cm3或g） 300` 注射压力（N/cm3） 150 锁模力 （KN） 600 最大注射面积（cm2） 14.05 模具厚度（mm） 150～550 模板行程（mm） 300 喷嘴球半径（mm） 10 喷嘴孔直径（mm） 4 喷嘴伸出量（mm） 20 顶出行程（mm） 80 外形尺寸（m * m * m） 3.9 1.3 1.8 4 浇注系统的设计 浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。 在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，流道及浇口位置的选择应遵循以下原则。 （1）流道应尽量少弯折，表面粗糙度为R0.8~1.6 。 （2）应考虑到模具是一模2件还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。 （3）单型腔模具投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会照成注射时模具的受力不均。 （4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。 （5）一腔多模时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。 （6）在设计浇口时避免塑料熔体直接冲击直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位。 （7）在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短填充时间。 （8）能顺利的引导塑件熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现，使型腔内的气体顺利排出模外。 （9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。 （10）若是主流道型浇口，因主流到处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。 （11）浇口的位置应保证塑料熔体顺利地流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位。 （12）尽量避免使塑件产生熔接痕，或使其熔接痕产生在塑件不重要的部位。 4.1 主流道 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道（或浇口）的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。 本次设计的主流道衬套如图4.1所示，其主要参数：锥角=6°；内表面粗糙度Ra=0.63 ；小端直径D=d+(0.5~1)mm=8.5mm；主流道衬套始端的球面半径R=R+(1~2)mm=20mm；取主流道长度l=58mm；材料为碳素工具钢T8A。 其中；d=6mm是注塑机的喷嘴口直径，R=18mm是注塑机的喷嘴球半径。 图4.1 主流道 4.2 分流道与浇口 这种交口的特性: 它在单型腔模具中，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失少，进料速度快，成型比较容易，，传递压力好，保压补缩作用强，模具结构简单紧凑，制造方便。圆环形浇口中间的锥形型芯起分流作用，进料均匀，在整个圆周上取得大致相同的流速，空气也容易顺序排除，无熔接缝。 图4.2 浇口形状和位置 4.3 浇口系统的计算 4.3.1 剪切速率的校核 生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10s、浇口的剪切速率R=10~10s时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示： R= 式中 q——体积流量（cm/s）；R——浇注系统断面当量半径（cm）。 4.3.2 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （cm/s） T注射时间：T=2.5（s）； R主流道的平均当量截面半径：R==0.538（CM） d 主流道小端直径 ， d=0.63 （cm）； d主流道大端直径，d=1.2（cm） R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S 5×10＜1.47×10＜5×10 (满足条件) 4.3.3浇口剪切速率的校核 R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S 其中：浇口面积S=/4×(D22-D12),当量面积S=R 所以R=7mm。 单从计算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊，为一模2件，无分流道，压力损失少，进料速度快，成型比较容易，，传递压力好，所以浇口的剪切速率是合适的。 从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。 5 成型零件的工作尺寸计算 5 成型零件的工作尺寸计算 模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括凹模、型芯、镶块、成形杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用，料流的冲刷，脱模时与塑件间发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的强度、刚度和表面硬度。 5.1 型腔和型芯工作尺寸计算 经查得ABS的收缩率S=0.6%；塑件未注尺寸公差，所以按MT3公差选取 （1）若磨损后尺寸增大，则计算公式为 （2）若磨损后尺寸减小，则计算公式为 （3）若磨损后尺寸减小，则计算公式为 I 式中 5.1.1 型芯尺寸计算： 5.1.2型腔尺寸计算： 5.2 型腔壁厚、支撑板厚度的确定 塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔和侧壁厚度过薄可能因强度不够而产生塑料变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。 型腔壁厚、支撑板厚度的确定从理论上讲是通过力学的强度及刚度公式进行计算的。由于注塑成型受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度的影响，所以理论计算并不能完全真实的反映结果。通常在模具设计中，型腔及支撑板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。经验数据表如下： 表5 壁厚S的经验数据 型腔压力/MPa 型腔侧壁厚度S/mm <29(压塑) 0．14L+12 <49（压塑） 0．16L+15 <49（注塑） 0．20L+17 表6 支撑板h厚度的经验数据 b/mm b=L/m b=1.5L/mm b=2L/mm <102 (0.12-0.6.1)b (0.10-0.11)b 0.08b ＞102-300 (0.6.1-0.15)b (0.11-0.12)b (0.08-0.09)b 模具设计时上表查到得数据只是作为验证性的数据。选择标准模架后，需要结合塑件具体尺寸来验证型腔壁厚和支撑板厚度的合理性。 5.2.1凹模型腔侧壁厚度计算 凹模型腔为组合式型腔，按强度条件计算公式进行计算 S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 式中各参数分别为： p=50Mpa(选定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1=28[(160/160-2×50)1/2]-1≈16.8mm 一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔侧壁厚度为17mm。 5.2.2凹模底板厚度计算 按强度条件计算，型腔底板厚为： p=50 Mpa r=28mm [σ]=160MPa h≥{1.22pr2/[σ]}1/2≥{1.22×50×282/160}1/2≥17.3mm 一般在加工时为了加工方便，我们通常会取整数，所以凹模型腔底板厚度为18mm。 18 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 6 注塑机的校核 6.1 最大注塑量的校核 为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%~75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%~80%。 V =2xV+0.6V= 129.532cm； 满足要求。 6.2 锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力： F＞K A·P ＞1.2×1/4×3.14×1122×25×10 ＞295.42kN 因此锁模力满足要求。 式中 :F注塑机额定锁模力：1600kN； K安全系数，取K=1.2； 6.3 塑化能力的校核 由初定的成型周期为60秒计算，实际要求的塑化能力= 即：217.6/60=3.63（g/s），远小于注塑机的塑化能力22.2（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。 6.4 喷嘴尺寸校核 在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大1～2 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.5～1 mm，如图6.1所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。 21 图6.1 喷嘴与浇口套尺寸关系 由于本次选择的注塑机喷嘴球半径为7mm，喷嘴口直径6mm。 6.5 定位圈尺寸校核 模具安装在注塑机上必须使模具中心线与料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm~10mm，对大型模具为10mm~15mm。此外，对中小型模具一般只在定位模板上设置定位圈，对大型模具可在动、定模板上同时设置定位圈。本次设计的模具只在定模板上设置定位圈，定位孔直径为100mm，定位圈的高度为10mm。定位圈形式如下图6.2所示： 图6.2 定位圈 6.6 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。模具外形尺寸设计为350×500mm，满足要求。 6.7 模具厚度校核 模具厚度必须满足下式： H H H 150mm376mm550mm 式中：H——所设计的模具厚度 376 mm； H——注塑机所允许的最小模具厚度150 mm；H——注塑机所允许的最大模具厚度550 mm； 6.8 模具安装尺寸校核 注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。 该模具外形尺寸为350×500属中，小型模具，所以采用压板固定法。 6.9 开模行程的校核 注射机开模行程是有限的，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要满足下式[7]： 式中: —模具开模行程； —推出距离(脱模距离，H1=60mm) —塑件高度；(H2=27mm) 则=60+27+5~10=97mm<500mm故满足要求。 其余6个参数如注射量，最大注射压力等都符合要求，本文不再做具体计算。 7 抽芯系统设计 侧向分型与抽芯机构用来成形制品侧壁的内外侧孔和凹槽，该类机构活动零件多，动作复杂，为保证该机构能可靠，灵活和高效地工作，它们应具有以下基本功能： （1） 在保证不引起塑件变形的情况下准确的抽芯和分型； （2）运动灵活，动作可靠； （3）具有必要的强度和刚度； （4）配合间隙和拼缝线不溢料； 这样既保证塑件必要的尺寸精度，又可以保证模具具有较长的工作寿命。此外，侧向分型和抽芯机构结构比较复杂，设计时应充分考虑制造和装配的难易程度。 7.1 侧向分型与抽芯机构的分类 侧向分型与抽芯机构类型很多，按动力来源可分为三种： a. 机动侧抽芯借助注塑机的开模力或顶出力进行模具的侧向分型与抽芯，该机构经济性好，实用性强，效率高，动作可靠，故应用最广泛。 机动抽芯按结构形式可分为下列几种： （1）内分型抽芯分型抽芯； （2）弹簧分型抽芯； （3）斜滑块分型抽芯； （4）弯销分型抽芯； （5）齿轮齿条分型抽芯； （6）其他形式抽芯机构； 其中尤以内分型抽芯机构最为常用。 b. 液压侧抽芯借助液压装置进行模具的侧向分型与抽芯及其复位，特点是抽拔距离长，但动作灵活，常在大型注塑模具中使用。 c. 手动侧抽芯采用手动侧抽芯的模具结构简单，其效率低，劳动强度大，抽拔力有限，只在特殊情况下使用。 7.2 侧向分型与抽芯机构的设计 本设计采用侧分型内抽芯机构，滑块，侧型芯，压紧块及滑块定位装置等组成，其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。故其应用较广，特别是 38 在抽芯距离较短和抽拔力不太大的情况下更为适用。内抽芯机构主要由开模力通过内作用于滑块上的分力驱动其朝一定的方向运动。 7.2.1 相关计算 计算抽拔力： 式中Q抽拔力（N）； u塑料对金属的摩擦系数，u=0.3； C型芯成型部分断面的平均周长（mm）； h型芯被塑料包紧部分的长度（mm）； P0塑料对型芯单位面积的包紧力（kg/cm2）；一般取P0=80～120kg/cm2。 代入数据得：Q=698(N) 计算抽芯距：S=S1+2～3mm 式中S抽芯距（mm） S1取出塑件的最小尺寸（mm） 抽芯倾角:内抽芯的倾角越小，内受力状况越好,由于抽芯距大，因此取倾斜角a=18°。 直径：根据抽拔力Q和倾斜角a由表查得内直径d=12mm。 长度: 其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。滑块上斜道孔之间可以采用较松的间隙配合H11/b11。 导滑槽设计驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求： （1）滑块在导滑槽内运动要平稳，无上下窜动和卡紧现象； （2）滑块与导滑槽间应上，下与左，右各有一对平面呈过度配合，配合精度可选H7/e6，其余各面均应留有间隙； （3）导滑槽应有足够的硬度（HRC52～HRC56）。 7.2.2 楔紧块设计： 楔紧块（锁紧块）的作用:（1）注射时，型腔里的塑料熔体以很高的压力作用在侧型芯上，特别是当侧型芯的面积较大时，将产生一个很大的侧推力。这个力通过滑块传给内，会使内产生弯曲变形。因为计算内直径时只考虑了抽拔力的影响并未将这个侧推力的影响估计在内，因此必须另加闭锁装置即压紧块来承受这个侧推力。（2）由于内与滑块的配合间隙较大，故合模后靠内不能保证滑块的精确位置。侧型芯的准确位置要靠精确加工的压紧块来保证。 设计要点：压紧块的斜角应略大于内的倾斜角，一般a大于内倾斜角2～ 3度。滑块设计滑块分为整体式和组合式，本设计采用的是整体式，即在滑块上直接制出側向型芯,整体式结构简单,配合精度高(如图7.1所示). 图7.1 侧抽芯设计示意图 7.2.3斜导柱设计 设计要点：斜滑块的导向斜角一般取18 o。斜滑块的推出高度必须小于导滑槽总长的2/3，斜滑块在导滑槽内的活动必须顺利。内抽芯斜滑块的端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下低于型芯端面0.05～0.10㎜。 斜导柱尺寸的确定：斜导柱的形状如图7.2所示:其工作端的端部设计成半球形。 图7.2 斜导柱 材料选用45碳素工具钢,热处理要求硬度HRC55,表面粗糙度Ra0.8nm,斜导柱与固定板之间采用过渡配合7/k6,滑块上斜导柱之间采用间隙配合，在 两者之间保留0.5mm间隙。 斜导柱倾斜角度的确定：a为倾斜角L=s/sin(a)经查资料得 a取18o比较理想。 斜导柱的长度计算：其工作长度Lz=s×cos()/sin(a) 为滑动定向模一侧的倾角因=0o所以L=s/sin(a)=6.5/sin(18 o)=21mm Lz 斜导柱的总长度(mm)；d1 斜导柱固定部分大端直径(12mm)；h 斜导柱固定板厚度(20mm)；d 斜导柱工作部分直径(16mm)；S 抽芯距(5mm)。 =30/2×tan(18o)+20/cos(0o)+30/sin(18o) 80mm 斜导柱安装固定部分长度斜导柱固定部分的直径斜导柱固定部板的厚度(20mm)a 斜导柱的倾角 斜导柱受力分析与强度计算：受力分析如图7.3所示： 图7.3 斜导柱的受力分析 在图中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小与FC相等，方向相反，方向相反，Fk是开模力，它通过导滑槽施加于滑块F是斜导柱通过斜导柱孔施加于滑块正压力，其大小与斜导柱受的弯曲力Fw相等，F1是斜导柱与滑块间的摩擦力，F2是滑块与导滑槽间的摩擦力。另外斜导柱与滑块，滑块与导滑模之间的摩擦系数为0.5。 则 则 式中F1=，F2= 因摩擦力太小所以可以省略即() 所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N 由Fc斜导柱的倾斜角在有关资料中可查到最大弯曲力Fw=1000kN 然后根据Fw和Hw=20mm以及可以查出斜导柱直径d=12mm。 8 脱模推出机构的设计 在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。 8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。 （1）推出机构应尽量设置在动模一侧。 （2）保证塑件不因推出而变形损坏。 （3）机构简单、动作可靠。 （4）推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。 （5）合模时能正确复位。 8.2 脱模力的计算 脱模力计算公式 Fc=10×fc×α×E×（Tf-Tj）×t×h 式中 ： fc——脱模系数，即在脱模温度下塑件与型芯表面之间的静摩擦因数，它受塑件熔体经高压在钢表面固化中粘附的影响； α——塑料的现行膨胀系数（1/℃）; E——在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量（MPa）； Tf——塑料的软化温度（℃）； Tj——脱模时塑件温度（℃）； t——塑件的厚度（mm）； h——型芯脱模方向的高度（mm）。 脱模力计算中物理参量的准确确定是困难的，各参数随着温度而变化，脱模力的准确计算式很困难的它与塑料的拉伸弹性模量、热膨胀系数、模具温度、保压压力、冷却时间、开模时型腔压力以及推杆速度等工艺条件有关。 8.3 推杆设计 在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。 （1）推出机构应尽量设置在动模一侧。 （2）保证塑件不因推出而变形损坏。 （3）机构简单、动作可靠。 （4）推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。 （5）合模时能正确复位。 8.4顶杆直径 根据压杆稳定公式计算出顶杆直径。 d=φ[L2F/nE]1/4 mm 式中： φ—安全系数，常取φ=1.5； L—顶杆的长度m； n—顶杆数目。 代入数据得：d=6mm。 顶杆直径的强度校核公式 σ=4F/nπd2≤[σ] 式中： [σ]—顶杆材料的许用应力Mpa； σ—顶杆反受的应力Mpa。 代入数据得: σ=814.34/(6×3.14×42)=8.10Mpa<[σ] 所以，顶杆强度符合要求。 推杆顶出机构如图8.1所示，圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工，而且很容易保证其配合精度，容易保证其互换性，并且容易更换，而且它还具有滑动阻力小，不容易卡滞等优点。 图8.1 推杆推出图 8.5推杆固定板和推杆板设计 推杆固定板如（图8.2所示）是把顶杆定位加固定在上面。推杆与固定顶板通常采用径向单边0.5mm的间隙，推杆台阶与沉孔轴向间隙0.03mm~0.05mm。这样能再多推杆的情况下，不因个板上推杆孔间距地加工误差而引起的轴线不一致而发生卡死现象。推杆板（如图8.3所示）是推推杆固定板将塑件顶出。 图8.2 推杆固定板 图8.3 推杆板 9 排气系统设计和温度调节系统设计 9.1排气系统设计 塑料注塑模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑料受热而产生的气体，尤其在高速注射成型产生的气体更多，排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种。 （1）利用排气槽。 （2）利用型芯、镶件、推甘等的配合间隙；利用分型面上的间隙。 （3）对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，需设进气装置。 （4）本书设计的模具不是大型模具，并且分型面位于熔体流动末端，可直接利用分型面间隙排气，不必专门设置排气槽和进气槽。 9.2 温度调节系统设计 模具成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形大，并且还容易造成溢料和粘膜；模具温度过低，则熔体流动性差，塑料轮廓不清晰，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷；当模具温度不均匀时，型芯和型腔温差过大，塑料收缩不均匀，导致塑料翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述，模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。ABS推荐的成型温度为160-220℃，模具温度为40~80℃ 。 9.3 对温度调节系统的要求 （1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式； （2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； （3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好； （4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉； （5）从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。 9.4 冷却系统设计 9.4.1 设计原则 （1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； （2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好； （3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.5~3.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.8~1.5B。最小不要小于10。 （4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳； （5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5℃ （6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。 （7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。 9.4.2 冷却时间的确定 在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3s，开模时间3s，顶出时间2s，冷却时间30s，保压时间20s，总周期为60s。 其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算： t=[·] =62/(3.142×0.07)[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（s） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料热扩散系数(mm/s)，=0.07； T——成型温度160-220℃，T取200℃； T——平均脱模温度，T取80℃； T——模具温度40~80℃，T取50℃。 由计算结果得冷却时间需要73 s，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体，使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取30s即可。 1) 冷却水体积流量 查表3-4-1成型ABS塑料的模具平均工作温度为60℃，用常温20℃的水作为模具冷却介质，若出口温度25℃，每次注射质量为0.0323kg，注射周期为60s。 在《塑料成型工艺与模具设计》中表3-4-2，取ABS注射成型固化时单位质量放出热量取∆h=3.5×105J/kg。代入公式： 9.4.3冷却管道直径的确定 根据冷却水体积流量V查表3-4-3可初步确定设计冷却水道直径为4mm符合要，冷却水速度v=1.66m/s。 9.4.4 冷却回路所需的总表面积 与冷却水温度有关的物理系数Φ=7.5(刘彦国主编的《塑料成型工艺与模具设计》表3-4-4)，冷却水的表面传热系数为： 查表3-4-1成型PP塑料时模具温度应在40℃~80℃，因此模具成型表面的平均温度按40℃计算。则冷却回路所需总表面积： 9.4.5 冷却回路的总长度 冷却回路总长度可用下式计算： 计算结果可以看出，由于生产塑件所需冷却水体积流量很小，但生产任务为大批