罩蓋注射模具的設(shè)計一、塑件的工藝型分析1.塑件的的成型工藝型分析塑件如圖1所示：名稱：罩蓋材料：ABS數(shù)量：大批量生產(chǎn)1.1塑件材料特性ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中導入了丙烯腈、丁二烯等異種單體厚成為的改性共聚物，也可以成為改性聚苯乙烯，具有聚苯乙烯更好的使用性能和工藝性能。ABS塑料是一種常用的具有良好的綜合力學性能的工程塑料。它具有良好的機械強度，提別是抗沖擊強度；具有一定的耐磨性、耐水性、耐寒性、耐油性、化學穩(wěn)定性等性能。一般為無定型料，不透明，無毒，無味，成型塑件的表面有較好的光澤。其缺點是耐熱性不高，并且耐氣候性較差，在紫外線的作用下易變硬發(fā)脆。1.2塑件材料成型性能使用ABS注射成型塑件是，由于熔體粘度高，所需要的注射成型壓力高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑件鷹采用較大的脫模斜度；另外熔體粘度高，使ABS塑件易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對流料的阻力。ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理。在正常成型條件下，ABS塑件的尺寸穩(wěn)定性較好。1.3塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度和表面質(zhì)量分析塑件結(jié)構(gòu)分析：塑件外形簡單，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求；無需側(cè)向分型與抽新機構(gòu)，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，可以采用整體式型腔和型芯。根據(jù)塑件的設(shè)計壁厚均勻的原則，塑件未注圓角設(shè)計為：外圓角R=1.5xt=1.5x2=3mm；內(nèi)圓角r=0.5x2=1mm；塑件未注明脫模斜度，因塑件較高，模具設(shè)計時需將脫模斜度的設(shè)計考慮在內(nèi)，型芯是以小端為基準，向擴大的方向去，型腔是以大端為基準向縮小的方向取。開模脫出塑件時，希望塑件留在有脫模裝置的動模一側(cè)，要求塑件留在型芯上，該塑件內(nèi)表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。塑件尺寸精度分析：該塑件尺寸精度沒有特殊要求，未注公差的尺寸為自由尺寸，可以按MT5查取，查《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》一書中表4-10知，該塑件主要尺寸公差標注為：000外形尺寸:650?0.74,50?0.64,15?0.38,Ф20?0.44+0.50.2；內(nèi)形尺寸：610，16+0表面質(zhì)量分析：該塑件要求外形美觀，表面無斑點、氣泡、和熔接痕。二.確定塑件成型工藝參數(shù)和初選成型設(shè)備2.1確定塑件成型工藝參數(shù)查《塑料模具設(shè)計》一書表2-1知ABS塑料的成型工藝參數(shù)為：密度1.03～1.07kg/dm3收縮率0.3～0.8預熱溫度80～85oC預熱時間2～3h料筒溫度后段150～170oC中段165～180oC前段180～200oC噴嘴溫度180～200oC模具溫度50～80oC注射壓力60～100Mpa成型時間注射時間20～90s保壓時間0～5s冷卻時間20～120s以上注射成型工藝參數(shù)可在試模時做適當調(diào)整。2.2成型設(shè)備的初步選擇計算塑件體積V=(652-612)x50+(612-лx162)x2+лx(202-162)x15=34902.55mm3計算塑件質(zhì)量W=ρv=34902.55x1.03x10?3=35.95kg根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，參考《沖壓與塑壓成型設(shè)備》一書表4-2，選取國產(chǎn)SZ系列螺桿式注射機：SZ-100/630三.模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計模具結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，型芯型腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計，推件裝置的設(shè)計，模具支承零件的設(shè)計，模架的選擇等內(nèi)容。3.1分型面的選擇根據(jù)塑件分型面選取原則：1）為了塑件脫模方便，分型面應選在塑件外形最大輪廓處。針對該罩蓋塑件，可以選取如圖所示的三種分型面。選在分型面1時，型腔需設(shè)計成半合模；選擇分型面2時，部分型腔在定模側(cè)，另一部分在動模側(cè)；選擇分型面3時，型芯和型腔均在定模側(cè)。2）模具結(jié)構(gòu)簡單；選擇分型面1和2時，一定程度上使模具的結(jié)構(gòu)更為復雜復雜，而選擇分型面3時，模具結(jié)構(gòu)簡單，分型時塑件能留在動模側(cè)，降低了推出機構(gòu)的設(shè)計。3）確保塑件的尺寸精度和無損塑件的外觀。采用分型面1和2時，塑件成型時，在分型面處容易出現(xiàn)飛邊和毛刺，在塑件上留下分型面痕跡，影響塑件的外觀，同時難以保證塑件的尺寸精度。綜上所述，最終確定分型面選在塑件3處。圖2：分型面3.2確定型腔數(shù)目及型腔的排列該塑件為大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率，宜采用一模多腔，考慮到模具制造的復雜型，為了降低模具的制造周期，采用一模兩件，平衡式型腔布置，使模具尺寸較小，制造加工方便，降低模具制造成本，又不影響塑件的生產(chǎn)效率。型腔布置簡圖如圖所示：圖3：型腔布局3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴到型腔為止的塑料熔體的流動通道，澆注系統(tǒng)在模具設(shè)計中占有重要的地位，它的設(shè)計合理與否直接對制品的成型起到?jīng)Q定的作用。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括主流道、分流道、澆口和冷料穴的的設(shè)計。3.3.1主流道的設(shè)計和定位圈的選擇根據(jù)SZ-100/630型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸噴嘴球半徑：R0=SR15mm噴嘴孔直徑：d=Ф4mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=R0+(1～2)mm；d=d0+0.5mm取主流道球面半徑：R=17mm取主流到小端直徑：4.5mm為了便于將凝料從主流道中拔出，叫主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為2o。經(jīng)換算主流道大端直徑D=Ф10。同時為了是熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計r=3mm的圓弧過度。澆口套結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：未注倒角C1；材料：45鋼；局部熱處理：SR17球面硬度38～45HRC。圖4；澆口套的設(shè)計由于澆口套是根據(jù)標準澆口套進行的設(shè)計，因此定位圈可以直接選取標準件，選取的標準定位圈：100GB/T4169.18—20063.3.2分流道的設(shè)計考慮到圓形截面的分流道的比表面（流道表壁面積與容積的比值）最小，塑料熔體的熱量不易散發(fā)，雖流道主流小，但要開設(shè)在分型面的兩側(cè)，要使上下兩部分吻合，加工難度大。梯形截面分流道易加工，且熔體的熱量散發(fā)和流道阻力都不大，因此選用梯形分流道。分流道的截面尺寸如圖所示：圖5：梯形截面分流道3.3.3澆口的設(shè)計根據(jù)塑件外形，采用齊邊側(cè)澆口為宜，注射成型厚易去除且不影響塑件外觀。側(cè)澆口開設(shè)在分型面的型腔側(cè)，可以改變截面高度和寬度可以調(diào)整熔體充模是切變速率及凍結(jié)時間；在塑件的分子取向方面考慮，在塑件側(cè)向開澆口，分子取向沿著周向應力的方向，從而使應力開裂現(xiàn)象大為減??；每個塑件只有一個澆口，可以減少熔接痕，從而增加了熔接牢度。側(cè)澆口尺寸計算公式如下：13a=(～)s；410b=(5～8)a；c=2～4mm；式中:a——澆口厚度s——塑件厚度B——澆口寬度c——澆口長度計算并取值：a=0.5mmb=3mmc=2mm分流道和澆口的布局如下圖所示：圖6：分流道和澆口的設(shè)計3.4型芯、型腔的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定3.4.1型芯、型腔的結(jié)構(gòu)型芯、型腔可采用組合式和整體式，整體式型腔是直接在型腔板上加工，有較高的強度和剛度，但零件尺寸較大時加工和熱處理困難。整體式型芯結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件質(zhì)量好，但尺寸較大，消耗貴重模具鋼多，整體式結(jié)構(gòu)成型零件適用于中小型的模具。組合式型腔是有許多拼塊鑲嵌而成，機械加工和熱處理比較容易，能滿足大型件的成型需要。組合式型腔可以節(jié)省模具鋼，修理更換方便且便于排氣。該塑件長寬高均為65mm，屬于中小型尺寸，采用整體式型芯,考慮到塑件較高，而澆口開在分型面上，容易使塑件上部排氣不暢，因此采用組合型腔，采用拼鑲件縫隙來排氣。型腔板材料采用根據(jù)《模具材料》一書表5-16（塑料模具材料的選用），差的ABS塑料所適用的模具有40Cr、SM1、3Cr2Mo等,該模具型腔板選用3Cr2Mo，屬于預硬型模具鋼，一般在出廠時已經(jīng)處于預硬狀態(tài)，硬度約為30～40HRC，無需進行預硬熱處理，便可直接進行成形切削加工，以保證較高的模具制造精度。型芯亦采用3Cr2Mo來制造，型芯加工后需化學熱處理電鍍Ni-P,化學鍍層熱處理后硬度達到1100HV，相當于55-72HRC,模具鍍膜后，耐腐蝕性強，表面光潔，光亮，使用壽命一般提高3倍以上，可以滿足塑件的連續(xù)大批量生產(chǎn)。型芯、型腔最終的結(jié)構(gòu)和設(shè)計尺寸如圖7和圖8所示：圖7：型腔板的設(shè)計圖8：型芯的設(shè)計3.4.2型芯、型腔工作尺寸的計算成型零部件中與塑件接觸并決定制品幾何形狀的各處尺寸稱為工作尺寸，對工作尺寸進行準確計算，是成型零部件設(shè)計過程中一項非常重要的工作。針對該塑件模具的工作尺寸位置標注如圖7所示：具有脫模斜度的型芯、型腔工作尺寸計算公式如下：型腔內(nèi)形尺寸：型芯外形尺寸：式中+δzDM=[D+DS-Δ/2-δz]0δzDM'=[D-K]+0dM=[d+dS+Δ/2+δz]0?δzdM'=[dM+K]0?δzDM——型腔內(nèi)形大端尺寸；DM'——型腔內(nèi)形小端尺寸；mmdM——型芯外形小端尺寸；dM'——型腔外形大端尺寸；mm圖7：型芯和型腔的脫模斜度K——脫模斜度，mm；D——制品外形的基本尺寸；mm脫模斜度取在制品公差范圍,K=(～)Δδz——成型零件的制造偏差，mm1δz=(1～)ΔΔ——制品公差S——塑件的平均收縮率，S=(0.3%+0.8%)/2=0.55%+0.19+0.19型腔內(nèi)形尺寸的計算：D=[65+65X0.55%-0.74/2-0.74/4/2]0=64.800mmD1=[64.80-0.74X0.3]+0.190+0.19=64.580mm+0.110+0.11=19.840mmD2=[20+20X0.55%-0.44/2-0.44/4/2]D3=[19.84-0.44X0.3]+0.110+0.11=19.70mm0型芯外形尺寸的計算：d=[61+61X0.55%+0.5/2+0.5/4/2]0?0.13=61.65?0.13mmd1=[61.65+0.3X0.5]0?0.13=61.800?0.13mm0d2=[16+16X0.55%+0.2/2+0.2/4/2]0=16.21?0.05?0.05mmd3=[16.21+0.3X0.2]0?0.05=16.270?0.05mm3.4.3型腔壁厚的確定成型零部件的壁厚計算一般常用計算法和查表法，但計算比較復雜且繁瑣，而計算結(jié)果卻與經(jīng)驗數(shù)據(jù)比較接近，因此，在進行模具設(shè)計時，一般采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)或查有關(guān)表格。該模具型腔的壁厚采用查經(jīng)驗數(shù)據(jù)表的方式來確定，經(jīng)查《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》一書，矩形型腔的壁厚經(jīng)驗數(shù)據(jù)表7-3查的型腔壁厚經(jīng)驗值為35～42mm，因此該模具型腔側(cè)壁厚取值S=40mm；初步計算型腔板的尺寸W=65+35+35=135mm；L=65+65+50+35+35=250mm；型腔底壁承受壓力較小，取h=15mm，型腔板厚H=65+15=80mm,考慮到模板上還要設(shè)置拉板脫模結(jié)構(gòu)，因此選取較大的模板，選取標準模板A200x300x100GB/T4169.8-2006。3.5排氣槽的設(shè)計排氣槽的位置和大小的選定，主要依靠經(jīng)驗。通常將排氣槽先開在明顯的部位，經(jīng)過試模后再修改或增加，根據(jù)排氣槽基本的設(shè)計原則，該模具的排氣槽開設(shè)在凹模一面，使模具的制造和清模方便。根據(jù)經(jīng)驗知排氣槽寬度b可取1.5-6mm，此處去b=5mm，其厚度t經(jīng)查《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》一書表7-1，ABS塑料排氣槽厚度宜≤0.03mm，此處選取t=0.02mm，排氣槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸如下圖所示：圖8：排氣槽的設(shè)計3.6塑件脫模機構(gòu)的確定與設(shè)計3.6.1塑件脫模方式的確定采用拉桿脫模機構(gòu)。根據(jù)塑件的特點，模具型腔開設(shè)在定模一側(cè)，開模后，塑件留在動模側(cè)的型芯上，其推件方式可以采用推桿、推板和拉板推出，考慮到塑件較深，對型芯的抱緊力較大，單獨采用推桿時，可能損壞塑件，或留下明顯的缺陷；當選用推板推出時，推出距離較大，在標準模架中需選取較大的模架，增加了模具的復雜性和制造成本；針對該塑件采用拉桿脫模機構(gòu)較為合理，將脫模長度取在拉桿上，增大了開模行程，容易實現(xiàn)塑件的脫模。像推件板一樣，不會在塑件上留下頂出痕跡，塑件外觀較好；同時省去了推桿及其固定板，簡化了模具結(jié)構(gòu)，減小了模具高度。3.6.2塑件脫模機構(gòu)的設(shè)計該模具采用伸縮性定距拉桿拉動的拉板脫模機構(gòu)，由拉桿（M8x80的螺栓）、螺母(M8)、定距拉桿和拉板組成，拉動零件的兩端分別與動，定模相連，并在模具上開設(shè)拉桿的讓位孔。模具打開時動定模后退，這些零件拉動拉板將塑件從主型芯上脫下，為了使塑件及冷料穴中的凝料完全拉出，拉桿脫模機構(gòu)的伸出距離的總和須大于塑件的脫模距離，該脫模機構(gòu)的裝配關(guān)系如圖9所示，其中脫模距離可以通過螺母來適當調(diào)節(jié)。模具澆注系統(tǒng)凝料高度l=127mm,脫模機構(gòu)的脫模機構(gòu)的脫模距離為L=87+30+13=130mm，大于塑件和凝料的高度，能夠使塑件順利的脫模。圖9：拉桿拉動拉板脫模機構(gòu)伸縮性拉桿與定模板的配合為間隙配合，采用間隙配合H9，外表面粗糙度要求求不高，采用精車即可；內(nèi)孔可以通過在普通機床上進行鉆孔，由于內(nèi)孔不與拉桿進行配合，粗糙度不要求，粗糙度容易達到。圖中線性尺寸78和70的公差按一般公差中的m（中等級）標注，由《互換性與測量技術(shù)》一書中表3-7差得偏差為±0.3mm。材料選用強度較高的45鋼，熱處理硬度為28～32HRC,其結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計如圖所示：圖10：伸縮性拉桿3.6模架的選擇根據(jù)以上所設(shè)計的模具的結(jié)構(gòu)，由于采用直澆口和拉板，經(jīng)查《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》選取標準直澆口B型模架。使用的拉板脫模結(jié)構(gòu)，拉桿設(shè)置在定模側(cè)，對墊塊的高度沒有要求，為降低模具閉合高度，此處選用了較低的墊塊。所選模架的標記為：2030-100x40x60GB/T12555-2006。3.7導柱、導套的選擇由于塑件要進行大批量生產(chǎn)，因此需采用帶肩導柱；當導柱因某種原因撓曲時，容易從模板上卸下更換，為了保證模具的導向精度，需采用導套。在標準模架中選用的導柱直徑為Ф20mm，根據(jù)導柱的設(shè)計原則知：導柱長度尺寸應能保證位于動定模兩側(cè)的型腔和型芯閉合前導柱已經(jīng)進入導孔中的長度不小于導柱的直徑。如圖11所示：圖11：導柱長度的確定導柱長度取值：L=125+25=150，查《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》一書標準帶肩導柱表8-2，選取導柱標記為：20x150x40GB/T4169.36-2006。根據(jù)所設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)，需分別為拉板和定模板選取導套，拉板中設(shè)置直導套，定模板中設(shè)置帶頭導套，由于導套安裝孔和導柱的安裝孔相同，為保證兩者有較高的同軸度，將導套孔和導柱安裝孔一次加工而成。所選取的導套標記為：直導套：20x20GB/T4169.2-2006帶肩導套：20x100GB/T4169.3-20063.8拉料桿的設(shè)計由于該模具采用了脫件板脫模機構(gòu)，不能采用Z型拉料桿拉出主流道凝料的形式，需采用端頭為球形的拉料桿。球形拉料桿球頭和細頸部分伸到冷料穴內(nèi)，被凝料包圍，動，定模打開時將主流到凝料拉向動模一側(cè)，頂出行程中，拉板將塑件從主型芯上脫下的同時，也將主流道凝料從球頭上脫下。值得注意的是球形拉料桿應安裝在型芯固定板上，而不是頂桿固定板上。球形拉料桿的結(jié)構(gòu)和設(shè)計尺寸如圖12所示：材料選用T10,熱處理硬度為HYPERLINK"/retype/zoom/6af5acc7aa00b52acfc7ca3f?pn=10&x=0&y=218&raww=269&rawh=148&o=png_6_1_0_297_820_303_167_892.949_1262.85&type=pic&aimh=148&md5sum=a2b11ead0eeb017426cf12cc7d4fd51f&