MP4注塑模具设计与工艺分析.doc

毕业设计（论文） 题题 目目 MP4 底板注塑工艺及模具设计 学生姓名： 系 别： 材 料 工 程 系 专 业： 材料成型与控制工程 学 号： 班 级： 指导教师： 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文 中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：年月日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论 文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学 士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“” ） 作者签名：年月日 导师签名：年月日 摘要摘要 本文主要是关于 MP4 底板注塑工艺的分析及模具三维设计。首先，用 Moldflow 对 注塑工件进行结构和工艺分析，方案可行性的分析并确定合理的工艺方案。在此基础 上进行工艺参数的计算，模具结构的设计，压力机的选择，模具材料的选择以及标准 件的选用。最后得到一套车门内衬的注塑模具。 关键词：MP4 底板 注塑模 moldflow 三维设计 ABSTRACT This paper was mainly about technics analysis of MP4 bottom and three-dimensional design of injection mold. First, the structure of product and the injection technique scheme were analyzed with the assistance of moldflow, and the reasonable technical project was gotten. And then, calculations of parameters, design of the structure of injection mould, choice of machine, the choices of materials and the standard components were carried through. Finally, a set of practical injection mold was gained. Keywords: MP4 bottom injection mold moldflow three-dimensional design 目录目录 第一章零件介绍.1 1.1 基本信息.1 1.2 零件材料 .1 1.3 零件精度.3 1.4 脱模斜度.3 1.5 其他几何信息分析.3 第二章注塑设备.5 2.1 计算塑件的体积.5 2.2 注射压力.5 2.3 注射机型号的确定.5 第三章 成型工艺设计.7 3.1 分型面选择 .7 3.2 型腔布局方案.8 第四章 浇注系统.10 4.1 模拟软件 moldflow 的介绍.10 4.2 利用 moldflow 分析最佳浇口位置.12 4.4 浇注方式选择.14 4.5 上述方案的流模分析.16 4.6 浇注系统计算.19 第五章 成型零件设计.22 5.1 成型零件的材料选用.22 5.2 成型零件的结构设计.22 5.3 成型零件工作尺寸计算.23 5.4 计算和校核.26 第六章 抽芯机构设计.28 6.1 零件的侧孔分析.28 6.2 抽芯力与抽芯距计算.31 第七章 脱模系统.37 7.1 推出机构的计算.37 7.2 推杆材料.40 第八章 冷却系统设计.41 8.1 冷却时间计算.41 8.2 冷却水道布置.42 第九章 其它机构的选择与设计.43 9.1 模架的选择.43 9.2 合模导向机构设计.44 9.3 模具总装图 .44 第十章 注射机有关参数的校核.46 10.1 最大注射压力校核.46 10.2 锁模力校核.46 10.3 安装参数校核.46 10.4 开模行程校核.47 结束语.48 致谢.49 参考文献.50 第一章零件介绍第一章零件介绍 1.1 基本信息 名称：mp4 底板规格：125*75*8 生产批量：大批量生产 其三维视图如图 1.1 所示 图图 1.11.1 mp4mp4 三维视图三维视图 质量要求：要求外形美观，塑件不允许有飞边、毛刺、缩孔、气泡裂纹与划伤等缺 陷，表面粗糙度 01m，要求较高。 用途：电子类产品的外壳，常温下工作，使用寿命一般。 1.2 零件材料 该塑件所用塑料为 ABS，是家用电器、电工电子及汽车行业常用的一种热塑性工程塑 料，具有较好的韧性、刚性、抗冲击性、抗拉强度、很好的耐热、耐寒性能；具有较好 的化学稳定性；很易加工、染色。 其性能如下表 11 所示： 表表 1.11.1 ABSABS 性能参数性能参数 项目数值项目数值 密度 g/cm 1.02-1.16 弹性模量 MPa 1810 比容 cm/g 086-098 弯曲强度 MPa 80 吸水率%（24h） 02-04 硬度 HB 97R121 收缩率% 04-07 体积电阻率 cm 6910 点C 130-160 抗拉屈服强度 MPa 50 ABS 是无定性材料，分解温度为 270c，耐热性不是太好。长时间的高温作用会造 成讲解，交联和炭化。所以成型时应严格控制温度在允许范围内。对柱塞式料筒温度应 控制在 160230c，螺杆式料筒温度应控制在 160220c，喷嘴温度在 170180c 范围内。ABS 成型易取高料温、高模温，但料温过高易分解。对精度较高的塑件，模温宜 取 5060c。较高的模具温度，制品外表面能够达到较光洁，可以避免合模线和陷坑等 不良现象，减少制品变形，但收缩率较大。吸湿性强，含水量应小于 03%，必须充分干燥， 要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。一般用柱塞式注射机时料温为 180230，注射压力为 100140MPa，螺杆式注射机则取 160230，70100MPa 为宜。 ABS 注射成型工艺参数见下表 1.2,试模时,可根据实际情况作适当调整 表表 1.21.2 ABSABS 注射成型工艺参数注射成型工艺参数 工艺参数 规格工艺参数规格 温度 t/:80-95注射时间 0-5 预热和干燥 时间/h:4-5保压时间 15-30 后段 150-170 冷却时间 15-30 中段 165-180 成型时间/s 总周期 40-70 料筒温度 t/ 前段 180-200 螺杆转速 n/() 30-60 喷嘴温度 t/ 170-180 方法红外线灯烘箱 模具温度 t/ 50-80 温度 t/ 70 注射压力 p/Mpa 60-100 后处理 时间/h 2-4 1.3 零件精度 该零件较小，外形不复杂，精度要求不高，查参考文献得，该塑料件尺寸精度为 MT3 级，配合部位精度为 MT4，其他尺寸精度为 MT6，注射成型尺寸精度容易保证。 对应的模具精度为 IT11，材料为 ABS 基本尺寸在 250-500mm 的塑件的最小极限为 0.030mm，实用极限为 0080mm。 1.4 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱 出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。该塑件厚约 1mm，其脱模斜度查参考文献 有：塑件外表面 40-120，内表面 30-1。由于该塑件所用材料 ABS 流动性一般， 需提高注射压力，但压力过高则又使塑料制品开裂，所以塑件外形应放脱模斜度，一般 取大于或等于 2为宜。 1.5 其他几何信息分析 在分析成型方案前，对零件的基本情况计算和分析如图 1.2 所示，为后续方案做好 铺垫。 分析项目分析过程结果 壁厚 最大壁厚：272597mm 平均壁厚：0929959mm 面积 最大投影面积 8419.3366mm 体积：13370mm3 表面积：24482mm2 质量：14.7 克，约 15 克 截面 零件有三处较大拐角， 起伏明显 图图 1.21.2 第二章注塑设备第二章注塑设备 2.1 计算塑件的体积 塑件体积应为零件体积加浇注系统体积，一般情况下，浇注系统体积约占零件的 20%。一次总的注射量为 V 实=n(V 件+V 浇) （2.1） 式中 n模具型腔数目，取 n=1 V=V 件+V 浇=13370mm3+13370*20%=16044mm16cm V 实=n(V 件+V 浇) （2.2） 塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量 ,=20cm3 （2.3） 式中-塑件与浇注系统的体积()，-注射机注射容量() 2.2 注射压力 塑件在分型面上的投影面积 A8419MM2，查表得模具内型腔压强 P 模30106Pa F 机P 模A 面30106*8419*10-6252570N=252KN （2.4） 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力. 2.3 注射机型号的确定 根据塑件的原材料分析,查相关手册得知该塑件的原材料所需的注射压力为*， 再根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构,由以上数据,相关资料初选螺杆式注塑 机:XS-ZY-125 它的注射容量为 125,注塑压力为 116MPa,锁模力为 900KN,均满足以上 条件。 其技术规格为： 1螺杆直径 42mm 2注射容量（理论）125cm3 3注射重量 114g 4注射压力 116MPa 5注射速率 72g/s 6塑化能力（PS）31g/s 7注射行程 300mm 8螺杆转速 16/28/48r/min 9料筒加热功率 10KW 10锁模力 1800KN 11拉杆内间距（水平 X 垂直）290X368mm 12允许最大模具厚度 300mm 13允许最小模具厚度 200mm 14移模行程 300mm 15模板最大开距 260mm 16油泵电机功率 185KW 17油箱容积 456L 18机器尺寸（长 X 宽 X 高）47X144X18m 19最小模具尺寸（长 X 宽）532X634mm 23定位圈直径 100mm 24喷嘴前端孔径 4mm 25喷嘴前端球面半径 R18 26螺杆与机箱径向间隙=003mm 27冷却系统效率：连续运转一小时，油温不超过 56 第三章第三章 成型工艺设计成型工艺设计 3.1 分型面选择 分型面是模具上下模座分开是的面，用以取出制品和浇注系统凝料的可分离的接触 表面。确定模具分型面时，必须对产品和该产品的模具进行综合分析。 塑件为底板,表面质量有一定要求，外表面需没有明显的斑点及熔接痕。在选 择分型面时,根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观以及成型后能够顺利取出制 件，并且为了塑件的脱模容易实现，塑件留动模,有利于排气，使型腔内总压力较大的方 向与分型面垂直等，选择大端底平面作为分型面较合适，如图 3.1 所示。 图图 3.13.1 分型面分型面 3.2 型腔布局方案 型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在模具设计中应加以综合 考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压 力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。 根据底板的尺寸，模具加工难易程度等综合考虑，设计的型腔布局有以下几 个方案。 表表 3.13.1 型腔布局方案比较型腔布局方案比较 方案优点缺点 一模一腔 模具设计制造较简单； 生产周期短，成本低； 生产零件质量好。 生产效率低 一模两腔 生产效率提高； 对称布局，充型均匀。 生产较为复杂 零件精度稍低 一模四腔 生产效率高； 单个零件所摊的成本较低 模具制造难度大； 生产零件精度低； 一腔损坏必须停工维修； 注射循环周期长。 考虑该零件抽芯机构较多避免发生干涉与浇口位置（下文有具体分析） ，选择一模一 腔布局。 第四章第四章 浇注系统浇注系统 浇注系统将注射机注射出的塑料熔体平稳均衡的引进型腔，将注射压力和保压力充 分传递到各个部位，获得组织致密、轮廓清晰，表面光洁的塑料制品。浇注系统的合理 与否，关系到分模的难度及充模的流动状态影响制品内在质量、外在美观、力学性能。 不同的浇注位置与浇口方案对产品的质量与模具的设计方法有重大影响，传统的注 塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常 需要几次试模，发现问题后再修改。这不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑 料制品和模具设计，势必增加生产成本，延长产品开发周期。而利用 CAE 技术，可以在 模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析。本章主要利用 moldflow 寻 找最佳浇口位子，结合零件实际情况，设计多套浇注方案，分别分析成型过程与零件质 量，初步选定最好方案。 4.1 模拟软件 moldflow 的介绍 AutodeskMoldflow 仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助验证和优化塑料零件、 注塑模具和注塑成型流程。该软件能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导， 通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造 性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件，AutodeskMoldflow 的几何图形支持可以帮助用户 在最终设计决策前试验假定方案。 塑料注射模 CAE 技术在最近几年发展十分迅速,从 20 世纪 60 年代的一维流动和冷却 分析到 70 年代的二维流动和冷却分析再到 90 年代的准三维流动和冷却分析,其应用范围 已扩展到保压分析、纤维分子取向和翘曲预测等领域并且取得了显著的成效。目前，美 国 Moldflow 公司的模拟软件 MF 在塑料注射成形 CAE 商品化软件中应用最广泛，且该软 件在世界上拥有较大的用户群。 Moldflow 软件已经能够较准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应 力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现 问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模 具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量、降低成本、 缩短了开发周期等，都有着重大的技术经济意义。塑料模具设计的 CAE 技术是发展的必 然趋势。 本文利用 MPI 对 mp4 底板模拟分析。MPI 工作路径如下： 导入模型 选择分析类型 体网格化 设置材料，工艺 参数 分否合格 格 工艺分析 翘曲 冷却 保压 下一步分析 是 流动 否 图图 4.14.1 MPIMPI 分析方法分析方法 MPI 是 MoldflowPlasticsInsight 的简称，是原 Moldflow 动态系列的升级产品，是 一个更为深入的制件和模具设计分析的软件集成体，它提供了强大的分析功能、可视化 功能和项目管理工具。这些工具使使用者可以进行深入的分析和优化。MPI 使用者可以对 制件的几何形状、材料的选择、模具设计及加工参数设置进行优化，从而获得高质量的 产品。MPI 能够模拟最广泛的热塑性塑料和热固性塑料注射成型中的制造工艺，就是 MPI 可以模拟热塑性塑料注射成型过程中的充填、保压以及冷却阶段，还能够预测出制品成 型后的缺陷，如短射、气穴、熔接痕、滞流、飞边、过保压、制品翘曲变形等。 4.2 利用 moldflow 分析最佳浇口位置 1、导入 stl 格式文件 前处理：首先把通过有限元网格，把连续的零件离散化。用有限个容易分析的单元 来描述复杂的对象，单元之间通过有限个节点进行连接。抽取零件的中性面，然后在中 性面上划分网格（三角形单元）网格少，分析速度快，计算效率高 图图 4.24.2 导入文件导入文件 2、体网格化 图图 4.34.3 MP4MP4 零件网格零件网格 从图 4-6 中的信息显示共有 23320 个网格，自由边、相交单元，重叠网格都为零， 网格的匹配率较达到标准，纵横比较大，但平均纵横比较小，总体来说分析结果较为可 靠。 3、工艺过程参数的设置 Injectionmoldingmachine（注塑机）默认设置为 Defaultinjectionmoldingmachine moldsurfacetemperature（模具表面温度）-设置为 60C。 Melttemperature（熔体温度）-设置为 210。C。 保压控制、填充控制保持默认函数设置 4、结果分析 Bestgatelocation 最佳浇口位置的图形显示如图 1-3 所示。 图图 4.44.4 最佳浇口位置最佳浇口位置 1 1 图图 4.54.5 最佳浇口位置最佳浇口位置 2 2 图中，蓝色区域浇口设置概率最大。最佳点在中间 A 处及一端 B 处。可在中间 A 位 置设置点浇口，或一端 B 位置设置侧浇口。 4.4 浇注方式选择 根据最佳浇口位置分析，并结合零件的实际情况，设计了如下三套方案。 方案一：中间位置点浇口 图图 4.64.6 方案一点浇口方案一点浇口 该方案为点浇口从零件中心注入。该浇注方案可以使模具设计成一模一腔或一模多 腔，浇注系统简单。点浇口尺寸较小，便于流道凝料与塑件分离，易自动脱模，浇口痕 迹小，塑件外观质量较好。浇口冻结快，减小了分子取向程度，减小残余应力。熔体通 过浇口时产生大量摩擦热，使熔体温度升高，黏度降低，有利于薄壁件的成型。在 ABS 材料中广泛应用。但采用三板模结构顺序分型，使浇口凝料脱出，模具结构复杂。 方案二：零件一端侧浇口 图图 4.74.7 方案二侧浇口方案二侧浇口 侧浇口从零件一端浇入。但侧浇口加工容易，修正方便，可以通过改变浇口尺寸调 节熔体进入型腔的剪切速率及浇口冻结时间，浇口位置选择较灵活，但易形成熔接痕缩 孔缺陷。且模具只能设计成一模多腔，否则主流道不在模具的中心。 方案三：零件孔内侧浇口 图图 4.84.8 方案三内侧浇口方案三内侧浇口 该方案两侧浇口从零件中间孔注入，除有上述侧浇口优点之外，零件的充填时间缩 短，充型方向也发生改变。浇口位置不在模具中心，模具也只能设计成一模多腔。 4.5 上述方案的流模分析 （1）填充分析 bulktemperature 表表 4.14.1 填充分析填充分析 序号显示分析结论 方 案 一 能够完全填 充型腔，填 充时间 112s，凝固 温度较均匀 较好 方案二 浇注位置在 零件一端， 流动距离较 长，凝料绕 过方孔先填 充四周，流 至方孔处时 已凝固 较差 方案三 浇注时间 1118s，完全 充型，除边 界处外，凝 固温度较均 匀 较好 结论：方案二可行性差。零件有两处较大起伏，从一端设置侧浇口，流动距离过长， 压力损失较大，故造成如图所示的冷隔缺陷。在两起伏处塑料熔体流动速率和分子取向 改变较大，易形成缺陷。另外，在保压过程中，也会使靠近浇口一端压力过大产生内应 力，远离浇口一端的保压力不足而发生翘曲变形。故排除方案二。 (2)压力分布 表表 4.24.2 压力分析压力分析 序号显示分析结论 方 案 一 压力随着离 浇口距离变 化而变化， 将零件大致 分为三区域， 压力差为 80MPa 一般 方 案 三 浇口处压力 较大，零件 四周压力降 低。压力差 74MPa 一般 结论：两方案的充型后压力分布大致相同，将零件分为三块压力区域，但压力差不 大。 (3)熔接痕 weldline 分析 表表 4.34.3 熔接痕分析熔接痕分析 序号显示分析结论 方 案 一 熔接痕分布 在零件起伏 较大、孔密 集的转折处 一般 方 案 三 熔接痕分布 在底板平面 上 较好 两方案都有一定的熔接痕，但纵向熔接痕都不多，方案一中凝料在起伏处改变了流 动方向，且受到型腔壁的阻挡而流速降低，故而熔接痕，其位置孔分布较集中，凝固时 易产生较大应力，脱模时对型芯包紧力较大，而熔接痕的强度低，零件易受损。方案三 的熔接痕分布在受力较小的平面，较好。 （4）体翘曲变形分析 表表 4.44.4 体翘曲分析体翘曲分析 序号显示分析结论 零件边缘翘 曲较大 一般 浇注处及边 缘翘曲较大 一般 两零件的最大翘曲变形都在 08mm 左右，变形情况一般。 综合以上分析，并考虑模具的设计复杂程度，选择方案一作为最终浇注方案。型腔 布局一模一腔，点浇口充型，两次分型。 4.6 浇注系统计算 4.6.1 主流道计算 由于采用点浇口进料，浇注系统有三部分构成：主流道、引导锥、浇口。 主流道位于模具中心塑料熔体入口处，垂直于模具分型面,它将注塑机喷嘴注出的塑 料熔体导入型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注塑模 中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。结构如图 4.9 所示。 出口端直径经验公式 D= （4.1） 2/1 K/V4 85 . 2 5 . 214 . 3 /%12037.134 式中 V 为流经主流道熔体的体积； K 材料系数，ABS 取 25 为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需 将主流道设计成圆锥形，具有 24的锥角，内壁有 Ra08 以下的表面粗糙度，抛光时 沿轴向进行，热处理后硬度（48HRC52HRC） 。材料采用碳素工具钢。 图图 4.94.9 主流道尺寸主流道尺寸 4.6.2 主流道衬套的固定 将定位圈和衬套设计成分体式，如图 4.10 所示。为套模具采用的定位圈固定形式 100mm，内径 20mm。 图图 4.104.10 固定方式固定方式 4.6.3 浇口的计算 浇口截面积形状设计为圆形两种，浇口长度约为 052mm 左右。点浇口直径尺寸按 经验公式 （4.2） 4 AnKd d浇口直径（mm） n塑料系数，由塑料性质决定，ABS 取 n=07） k系数，塑件壁厚的函数， A塑件的外表面积； t塑件平均壁厚（mm） 经计算得 =006=0685 （4.2） 42 )08 . 0 05 . 0 (Atd 4 170001 其结构如图所示。 图图 4.114.11 点浇口尺寸点浇口尺寸 第五章第五章 成型零件设计成型零件设计 注射模具的成形零件系指构成型腔的模具零件，包括凹模、型芯等。凹模用以形成 制品外表面，型芯用以形成制品的内表面。它们直接与高温高压的塑料接触，作为高压 容器，并且脱模时反复与塑件摩擦，要求成型零件有较高硬度、耐磨性。其内部尺寸、 强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。 5.1 成型零件的材料选用 成型零件材料选用要求如下：（1）机械加工性能良好：（2）抛光性能优良：（3） 耐磨性和抗疲劳性能好：注塑模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变 的应力作用。 （4）具有耐腐性能。 。这里选用 45 钢，有较好的综合性能。 这里选用模仁设计尺寸为型腔部分 175*125*30，型芯部分 175*125*25，而订材料时 的尺寸每边约留 3的余量，热处理后硬度 HRC4852。 5.2 成型零件的结构设计 凹模是成型塑件外表面的成型零件。凸凹模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式 和组合式。为了改善型腔型芯零件的加工性，减少热处理变形，节约模具贵重钢材，这 里选择嵌入式组合方式，采用矩形整体式型腔。如图所示。型腔型芯与固定板的配合方 式为过渡配合。 图图 5.15.1 上模上模 图图 5.2 下模下模 5.3 成型零件工作尺寸计算 成型零件的工作尺寸，是成型零件上直接用来成型塑料制品的那部分尺寸，要保证 所成型塑料制品的尺寸。影响塑料制品尺寸和公差的因素包括模具的制造误差及模具的 磨损；塑料成型收缩率的偏差及波动；溢料飞边厚度及其波动；模具在成型设备上的安 装调整误差、成型方法及成型工艺的影响等。 按极限尺寸法计算成型零件的工作尺寸，使成型后的塑件尺寸在规定的公差带范围 内。 查表得，ABS 材料的收缩率 S 为 03%08%，且制件精度为 MT3。可知： =00055 (5.1) 2 008 . 0 003 . 0 2 minmax SS Scp 5.3.1 型腔尺寸计算： 塑件外表面长度尺寸为mm，最大宽度mm，塑件外形高度尺 0 0.16- 0 1S 124L 0 0.14- 0 2S 74L 寸为 mm (5.2) 0 .140 0 S 3 . 9H 根据公式 (5.3) z Z SCP LS 00M x)1(L (5.4) z Z SCP HS 00M x)1(H 式中 x修正系数，由于塑件精度为 MT3，且塑件尺寸较小故取 x=075 及 x=2/3 制造公差，由于塑件精度为 MT3，且塑件尺寸较小故取= z z 3 型腔长度尺寸 =mm (5.5) 05 . 0 001M 16 . 0 75 . 0 124)0055 . 0 1(L Z 05 . 0 0 56.124 型腔宽度尺寸 =mm (5.6) 05 . 0 002M 14 . 0 75 . 0 74)0055 . 0 1(L Z 05 . 0 0 302.74 型腔深度尺寸 =mm (5.7) Z 0M H 04 . 0 0 14 . 0 3 2 3 . 9)0055 . 0 1( 04 . 0 0 25 . 9 图图 5.35.3 型腔尺寸图型腔尺寸图 5.3.2 型芯尺寸计算 长宽尺寸为mm，mm，深度尺寸为mm， 120 001S 119A 080 003S 2 . 69A 0.12 001S 7 . 2B 根据公式 (5.8) z Z SCP AS 0 0 M x)1(A z (5.9) z Z SCP S 0 0 M xB)1(B z 式中 x修正系数，由于塑件精度为 MT3，且塑件尺寸较小故取 x=075 及 x=2/3 制造公差，由于塑件精度为 MT3，且塑件尺寸较小故取= z z 3 型芯长度尺寸 mm (5.10) 0 0.04- 0 -1M 0.1257 . 0119)0055 . 0 1(A Z 0 0.04- 74.119 型芯宽度尺寸 mm (5.11) 0 0.03- 0 -3M 0.085.70 2 . 69)0055. 01(A Z 0 0.03- 64.69 型芯深度尺寸 =mm (5.12) 0 0.04- 0 -1M 0.12 3 2 7 . 2)0055 . 0 1(B Z 0 0.04- 79 . 2 图图 5.45.4 型芯尺寸型芯尺寸 5.4 计算和校核 在注射成型过程中，型腔所受的力有塑料熔体的压力、合模时的压力、开模时的拉 力等，其中最主要的是塑料熔体的压力。在塑料熔体压力作用下，型腔将产生内应力及 变形。因此，模具型腔应该有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版厚度不够，当型 腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致过大的塑性变形， 甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢 料间隙。因此，必须对型腔的强度和刚度进行一定的校核计算。 5.4.1 侧壁厚度校核 1）按刚度条件计算 (5.13) 3 1 4 S E cph 式中 S 为型腔壁厚 E模具材料的弹性模量，MPa，碳刚为 21MPa 5 10 P型腔压力，MPa，由前面所知为 30MPa 刚度条件，即允许变形量，ABS 的值为 0045 型腔深度尺寸，925mm h c常数，由 L/h 之值决定，可由表 3-24 查得：c=093 所以=27800mm 3 1 5 4 .045010.12 25 . 9 3093 . 0 S 2）按强度条件计算 当 h/L1041 时，取公式 (5.14) 3 1 )1 (3 S Wp h 式中 p型腔压力，MPa，由前面所知为 30MPa 模具材料的许用应力，MPa，已知为 245Mpa 系数，由表 3-25 查得为 0254 W 短边/长边之比值，为 065 所以=542mm (5.15) 3 1 245 )65 . 0 254 . 0 1 (303 2 . 7S 而设计的型腔厚度为 20mm,远大于校核要求。 5.4.2 底板厚度校核 （1）按刚度条件计算 (5.16) 3 1 4 b h）（ ， E pC 式中E为模具材料的弹性模量，MPa，碳刚为21MPa 5 10 式中 p 为型腔压力，MPa，由前面所知为 30MPa 为刚度条件，即允许变形量，ABS 的值为 0045 为由 L/b 之值决定的常数，可由表 3-26 查得，=0024 ， C ， C 所以 =469mm (5.17) 3 1 5 4 045 . 0 101 . 2 2 . 1930024 . 0 h）（ （2）按强度条件计算 (5.18) 2 1 2) 1( 2 bh）（ p 式中 p 为型腔压力，MPa，由前面所知为 30MPa 为模具材料的许用应力，MPa，已知为 245Mpa 为短边/长边之比值，为 065 所以=398mm (5.19) 2 1 2) 65. 01 (2452 30 2 . 91h）（ 所以取h值必须大于469mm，设计底板厚度为10mm，大于校核要求。 第六章第六章 抽芯机构设计抽芯机构设计 6.1 零件的侧孔分析 该塑件有侧孔、侧凹与侧突起，所以成形结构中必须带有侧向抽芯机构。以便在脱 模之前脱出侧向成型零件。 该零件侧面有四个孔，内面有两个突起，两个凹孔，如图 6.1 所示。预估计要设计 四个外抽芯和四个内抽芯机构。 图图 6.16.1 零件外侧孔零件外侧孔 图图 6.26.2 零件内侧孔零件内侧孔 分析 2 号侧孔，只能设计在分型面上面，因此需要在分型前抽芯。在动模上的型芯 带着制件使滑块带动侧芯从制件抽出前，型腔与定模版应先脱开，由固定在定模版上的 斜导柱先抽出侧型芯滑块，动模才能带着型芯打开分型面，脱离型腔。否则，抽芯与分 型过程可能发生干涉或制件留在定模版难以取出。所以选用三板模顺序分型，保证侧抽 芯动作先于推出脱模动作。由于抽芯距和抽芯力不大，采用弹簧螺钉式定距分型拉紧机 构完成上述定模先分型功能。型腔与定模版的脱开距离必须大于斜导柱能使侧型芯全部 从制件抽出的距离。 分析 1 号侧孔，孔形状规则，面积也较小，内凹浅，所需抽拔力不大，采用硬橡胶 作为驱动力抽芯，抽芯机构简单，加工方便。 分析 4 号和 3 号侧孔相隔较近，抽芯距基本一致，4 号孔太小，单独对其设计抽芯机 构与 3 号孔的位置发生冲突。可以设计大滑块加工两个抽芯头同时对 4 号 3 号孔侧抽芯。 采用斜导柱侧抽芯。 分析 1 号和 4 号内侧突起，2 号 3 号凹孔，它们尺寸较小，抽芯距在 1mm 左右，这些 凹孔突起周围有圆柱，限制了抽芯机构的活动范围。如果设计滑块，需要在动模设计斜 导柱与楔紧块，并且在狭小的位置布置运动，极有可能与推出机构和冷却水道干涉。相 对于内滑块抽芯，斜推杆结构较简单，又起到推出制品的作用，运动平稳，正好适用于 这类较浅侧凹抽芯。 斜推杆有整体式和二段式，这里因为所需设计尺寸较小，抽芯力不大，故设计二段 式斜推杆，如表 6.1 所示推杆长度减小，不易变形，提高寿命。 表表 6.16.1 各侧孔分析各侧孔分析 侧孔 序号 分析图抽芯方式 理论抽 芯距 实际抽芯距 1.1 橡胶弹力抽芯 1.54 1.2 斜导柱侧抽芯 弹簧螺钉式定 距分型 三板模顺序分 型 8.8914 1.3 1.4 3 号、4 号整 体抽芯 斜导柱侧抽芯 2.9 2.1 斜推杆抽芯 0.82.3 2.2 斜推杆抽芯 0.82.3 2.3 斜推杆抽芯 0.5 2.3 6.2 抽芯力与抽芯距计算 6.2.1 斜导柱侧抽芯 下面以 2 号孔作为详细示例，其他抽芯机构尺寸按同理计算。 抽芯力可以近似按照脱模力的方法计算，根据公式： (6.1) A K fESl 1 . 0 1 tancost 8 F 2 2 (6.2)cossin1 2 fK 式中 F 为所需脱模力， t 为环形制品的壁厚 S 是塑料的平均收缩率， E 塑料的弹性模量取 1800MPa； 是型芯的脱模斜度， 是塑件的泊松比， A 型芯在脱模方向的投影面积 f 制品与型芯件的摩擦因子取 021 计算得 (6.3) KN5 . 22472 1tan1sin0.211 tan1-0.21cos16 . 16 . 01800929. 08 F 设计导柱有效开模距 H 是 30mm,零件要求侧抽芯距是 889 斜导柱的倾角 计算公式 (6.4) S/Htan tan=S/H=889/30=0296,通常情况下，实际抽芯距比要求抽芯距大 3-4mm，这里 取 25，抽芯距为 S=Htan=30*tan25=13.98 mm (6.5) 斜导柱长度为 = (6.6) 4cos/2/tansin/LL 2321s hdSLLL 斜导柱直径计算公式 (6.7) 3 1 . 0 w wwL F d 式中侧抽芯时斜导柱所受弯曲力=27KN w F25cos/FwF 斜导柱的弯曲力臂 w L 为材料许用弯曲应力取 600 w 计算得 (6.8) 15 600*1 . 0 90*2700 1 . 0 3 3 w wwL F d 采用矩形槽导滑，滑块与导滑槽间上下、左右应各有一对平面是间隙配合，配合精 度可选 H7/f8，其余各面应留有 05mm1mm 的间隙，导滑槽硬度应达到 52HRC56HRC。 楔紧块的楔角 a必须大于斜导柱的斜角 a,这样当模具打开开始抽芯时,楔紧块才能 为滑块的移动让位,否则,斜导柱无法带动滑块抽芯一般取 a=a+(23)。这里取 27。 c、滑块定位装置的设计 为了保证斜导柱在和模中再次准确可靠地进入滑块的斜孔内,必须使滑块在开模停留在抽 芯的终止位置,且不可任意滑动,因此,滑块必须设置定位装置常用的定位装置有定距螺钉、 弹簧、挡块组合和活动定位钉(或钢球)、弹簧、螺塞组合等的定位装置 由塑件的外形,模具的四方均有侧抽,所以四周都必须采用滑块定位装置,且采用定距螺钉、 弹簧、挡块的组合定位装置其结构如下: 侧抽芯结构如图所示 图图 6.36.3 2 2 号孔侧抽芯尺寸号孔侧抽芯尺寸 3 号孔和 4 号孔作为一个整体，其基本尺寸如图 6.4 所示 图图 6.46.4 3 3 号号 4 4 号孔的侧抽芯尺号孔的侧抽芯尺寸 6.2.2 橡胶弹力抽芯 1 号孔的橡胶弹力抽芯机构由压缩的橡胶提供抽芯力。当型腔与定模分开时，楔紧块 脱离滑块，滑块在橡胶弹力作用下抽芯。理论抽芯距 15mm，设计抽芯距离 4mm，保证足 够的安全距离。其结构如图 6.5 所示。 图图 6.56.5 弹力抽芯尺寸弹力抽芯尺寸 6.2.3 斜推杆抽芯 抽芯距：斜推杆的设计零件中内抽芯的抽芯距小于 1mm,设计制件推出距离 H=15mm,tan=s/H，=3.8，取 =10，抽芯距 S=tan10*15=2.3mm 图图 6.66.6 1 1 号内孔的斜推杆内抽芯尺寸号内孔的斜推杆内抽芯尺寸 图图 6.76.7 2 2 号号 3 3 号内孔的斜推杆尺寸号内孔的斜推杆尺寸 图图 6.86.8 4 4 号内孔与凸台斜推杆内抽芯号内孔与凸台斜推杆内抽芯 斜推杆的复位：号斜推杆无碰撞面，将斜推杆向外做大 5-8mm，合模时，有另一边的 型腔推回复位。斜推杆的挂抬起定位作用，以免注射时受熔料压射而移动。 第七章第七章 脱模系统脱模系统 脱模系统是模具进料产品成型后，产品脱离模具的系统，其主要是有顶杆，和推出 脱模机构组成。其中推出脱模机构的选用要考虑很多因素，其选用直接影响到产品的质 量的精度。 设计推出脱模机构，必须根据制品的形状，复杂程度和注塑机推出机构形式选取。 采用何种不同类型的推出脱模机构，其选用原则如下：