開關(guān)盒后蓋設(shè)計(jì)

1、<p>　　JIUJIANG UNIVERSITY</p><p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) </b></p><p>　　題 目 開關(guān)盒后蓋設(shè)計(jì) </p><p>　　英文題目 SWITCH BOX BACK COVER </p><p>　　院 系 機(jī)械與材料工程學(xué)院

2、</p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　年 級 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p&

3、gt;<p><b>　　二零一四年十二月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是開關(guān)盒后蓋的注塑模設(shè)計(jì)。根據(jù)塑件的工藝分析，考慮其表面質(zhì)量，采用點(diǎn)澆口雙分型面注塑模。塑件生產(chǎn)批量大，模具型腔采用一模四腔，自動(dòng)脫模，推出形式為推桿推出機(jī)構(gòu)。這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。</

4、p><p>　　【關(guān)鍵詞】：開關(guān)盒后蓋；注塑模；點(diǎn)澆口</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design is the switch box back cover injection mold design。 Based on the process analysis of the parts'

5、; structures and the quality of it’s surface, the injection with point gate and double parting surfaces has been used in this mould. Taking the mass production into consideration, one moule and four cavities has been des

6、igned and it is necessary that the mould can demould automatically. Puncher was used for pushing the part off. The structure designed in such way can ensure the reliable run</p><p>　　【 Key words】: Switch bo

7、x back cover；injection mould；point gate</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言··················&

8、#183;····································

9、;.</p><p>　　模具設(shè)計(jì)································

10、;··········</p><p>　　1.1零件材料選擇及性能····················

11、3;·······</p><p>　　1.2注塑機(jī)型號的確定·······················

12、3;······</p><p>　　1.3分型面及型腔布置························

13、3;···</p><p>　　1.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)····························

14、····· </p><p>　　1.4.1澆注位置模擬··························

15、;</p><p>　　1.4.2澆注系統(tǒng)的尺寸計(jì)算··························</p><p>　　1.5

16、鎖模力校核··································</p>

17、<p>　　1.6成型零件設(shè)計(jì)·································&

18、#183;··</p><p>　　1.6.1成型零件的材料選擇·························</p><

19、p>　　1.6.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·························</p><p>　　1.6.3 成型零件鋼材的選用··

20、;·························</p><p>　　1.6.4 成形零件工作尺寸的計(jì)算·····

21、;················</p><p>　　1.7 凹模及墊板的強(qiáng)度和剛度計(jì)算··············

22、;··········</p><p>　　1.8模架的選擇·····················&#

23、183;·················</p><p>　　1.9 標(biāo)準(zhǔn)件的選取·············

24、83;······················</p><p>　　1.9.1定位圈的選取········

25、83;······················</p><p>　　1.9.2 澆口套的選取········&

26、#183;···························</p><p>　　1.9.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)···

27、;··································</p><

28、;p>　　1.9.4導(dǎo)柱的選取·································

29、3;</p><p>　　圖2-12 導(dǎo)柱·······························&

30、#183;·····</p><p>　　1.10 推出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·························

31、·········</p><p>　　1.10.1 推出形式······················

32、·············</p><p>　　1.10.2 脫模力和推出距離·················&#

33、183;·········</p><p>　　1.10.3 推板的設(shè)計(jì)·····················&

34、#183;············</p><p>　　流程分析···················&#

35、183;·························</p><p>　　總結(jié)·······

36、;····································

37、83;·····</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………….</p><p>　　謝辭……………………………………………………………………………….</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　模具是利用其

38、特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的工具。對塑料模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度，外觀，物理性能等方面均達(dá)到要求的優(yōu)質(zhì)制品。以模具的使用角度，要求高效率、自動(dòng)化、操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，成本低廉。 </p><p>　　塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電

39、性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同向性、外觀質(zhì)表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。</p><p>　　在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模，合模和取制件過程中的手工勞動(dòng)，為此常采用自動(dòng)開合模和自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)。在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制件能自動(dòng)從模具上脫落。</p><p>　　另外，模具對塑料制品的成本也有相當(dāng)?shù)挠绊憽３喴?/p>

40、模具外，一般來說制模費(fèi)是十分昂貴的。一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上，壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件。當(dāng)批量生產(chǎn)不大時(shí)，模具費(fèi)用在制品成本中所占的比例將會很大，時(shí)應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理簡單的模具，以降低成本。</p><p>　　現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求。塑料制件使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要作用。高效的全自動(dòng)的設(shè)備也只有

41、裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量要求量很大，對塑料模具也提出了越來越高的要求，因此促使塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。 </p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡寫為CAD），是指利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析、修改和優(yōu)化。它終合計(jì)算機(jī)知識和工程設(shè)計(jì)知識的

42、成果，并隨計(jì)算機(jī)軟硬件的不斷提高而逐漸完善。本設(shè)計(jì)采用AUTOCAD進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)，使用UG軟件對產(chǎn)品進(jìn)行建模。</p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering，簡寫為CAE），是指利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析功能對產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行輔助模擬，用以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中的缺陷并及時(shí)加以優(yōu)化，這使得設(shè)計(jì)者減少了設(shè)計(jì)失誤，大大節(jié)約了時(shí)間和成本。本設(shè)計(jì)采用Moldflow對制品進(jìn)行模流分析。&

43、lt;/p><p><b>　　第一章</b></p><p>　　1.1零件材料選擇及性能</p><p>　　本注塑產(chǎn)品為開關(guān)盒后蓋，形狀和結(jié)構(gòu)其復(fù)雜程度一般，盒蓋截面為100*100mm正方形，高為50mm，中間25*25mm正方形，形狀如圖1所示。</p><p>　　由于制品大批量生產(chǎn)，本注塑模具采用一模兩腔的模式

44、。</p><p><b>　　圖1零件圖</b></p><p>　　本塑料制品使用ABS塑料成型，ABS是丙烯晴，丁二烯和苯乙烯三種單體的共聚物，ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)性的優(yōu)良性能，且價(jià)格便宜，原料易得。</p><p>　　ABS技術(shù)指標(biāo)如下:</p><p>　　密度(g/cm3):1.5&l

45、t;/p><p>　　比容(cm3/g):0.92</p><p>　　抗拉強(qiáng)度(Mpa):50</p><p>　　吸水率24h(%):0.3</p><p>　　熔點(diǎn)(℃):130-160</p><p>　　硬度(hb):9.7</p><p>　　拉伸彈性模量( Mpa ):2.5x103

46、</p><p>　　收縮率（%）:0.3-0.7</p><p>　　彎曲強(qiáng)度(Mpa):80</p><p>　　體積電阻率(Ω/cm):6.9x1016</p><p>　　沖擊強(qiáng)度kj/m2 (無缺口):261 (缺口):11</p><p>　　熱變形溫度(℃):(0.45mpa) 90-108</

47、p><p>　　2.2注射機(jī)型號的確定 </p><p>　?。?）選擇注射機(jī) </p><p><b>　　①注射壓力計(jì)算 </b></p><p>　　查表1.2-1，ABS采用螺桿式注塑機(jī)注射所需要的壓力為70～100MPa，零件結(jié)構(gòu)簡單壁厚均勻，初選P0=90Mpa,要求Pmax≥K'P0 </p

48、><p>　　式中 P max——注塑機(jī)的額定注射壓力；</p><p>　　K'——安全系數(shù)，常取K’=1.25~1.4，此處取1.3；</p><p>　　P0——成型時(shí)所需要注射壓力；</p><p>　　料溫取160~220℃。計(jì)算得到：P max≧117Mpa。</p><p><b>

49、;　?、谧⑸淙萘坑?jì)算 </b></p><p>　　首先進(jìn)行注射量的初步估算，通過UG建模后測量，得到塑件的體積約為 V塑≈22.41cm3 ，塑件的質(zhì)量根據(jù)m塑=ρV，查相關(guān)資料得到ABS的密度ρ=（1.01～1.08g）/cm3現(xiàn)取ρ=1.07g/cm3。 澆注系統(tǒng)的凝料在模具結(jié)構(gòu)沒有確定之前是無法確定的，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按塑件體積0.2～1倍來估算，取0.2倍計(jì)算。一模兩腔，因此，一

50、次注入模具型腔塑料熔體的總體積為： V總=2×V塑(1+0.2) =53.78cm3 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：</p><p>　　V公= V總/0.8 （1）</p><p>　　式中：V公 ——注射機(jī)公稱注射量。</p><p>　　V總——模具型腔內(nèi)熔體體積。</p><p

51、>　　由此可得注射機(jī)公稱注射量： V公=53.78÷0.8=67.23 cm3 。公稱注射量大于67.23cm3。</p><p>　　由步驟①、②，查表2.9.3[1]，初選注射機(jī)型號為SZ-100/630。其主要技術(shù)要求參數(shù)見表1.1：</p><p>　　表1.1 注射機(jī)主要參數(shù)</p><p>　　2.3分型面及型腔布置</p>

52、<p><b>　　1.型腔分型面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　分型面的方向盡量采用與注射成型機(jī)開模方向垂直的方向。合理選擇分型面，有利于制品的質(zhì)量提高，工藝操作和模具的制造。因此，在模具設(shè)計(jì)過程中是一個(gè)不容忽視的問題，選擇分型面</p><p>　　一般根據(jù)以下的原則:</p><p>　　A.分型面的位置要不影響制品的精度和

53、外觀;</p><p>　　B.盡量簡單，避免采用復(fù)雜形狀，使模具制造增加困難;</p><p>　　C.要盡量有利于塑料制品的脫模和抽芯;</p><p>　　D．有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì);</p><p>　　E.盡可能與料流末端重合，以利于系統(tǒng)的排氣。</p><p>　　該盒蓋的表面質(zhì)量要求一般，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)

54、特點(diǎn)，便于消除毛刺飛邊，采用型腔完全在定模一側(cè)的模具結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式便于塑件的脫模，采用分型面的類型為單分型面。如圖2-1所示。 圖2-1 分型面</p><p>　　2.型腔數(shù)量及排列方式的確定 </p><p>　?。?）型腔數(shù)量的確定 該塑件為大批量生產(chǎn)，可采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件的尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小

55、關(guān)系，以及模具制造費(fèi)用和成本等因素，初步選定一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　（2）型腔排列形式的確定 多型腔模具最好采用平衡式分布，且要求緊湊，并且與澆口開設(shè)的部位對稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模兩腔，則可以采用直線對稱排列的方式，如圖2-2所示。 圖2-2 型腔布置 </p

56、><p>　　2.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 澆注位置模擬</p><p>　　使用Moldflow流體分析對兩種澆口位置的注塑效果進(jìn)行模擬，并進(jìn)行對比。</p><p>　　a位置的模擬結(jié)果如圖2-3:</p><p>　　圖2-3 澆口位置a模擬</p><p>　　a澆

57、注位置模擬結(jié)果中的氣穴、熔接痕可以知道，a位置澆注產(chǎn)生較多氣穴在澆口遠(yuǎn)離端，并且靠近澆口位置有明顯的熔接痕。a位置澆注，型腔充填壓力隨遠(yuǎn)離澆口而變小，層次明顯，會使得近端和遠(yuǎn)端的成型質(zhì)量不一致。</p><p>　　b位置的模擬結(jié)果如圖2-4：</p><p>　　圖2-4 澆口位置b模擬</p><p>　　b位置澆注成型的制品氣穴極少，且位于分型面位置易被排除，

58、縮痕細(xì)小且狹小。型腔各位置填充壓力基本均勻，成型質(zhì)量也好于a。所以，澆口位置選擇b種形式。</p><p>　　2.4.2 澆注系統(tǒng)的尺寸計(jì)算</p><p>　　主流道尺寸： 大端直徑D、小端直徑d與主流道長度L之間的關(guān)系式：</p><p>　　D=d+2L*tanα （2）</p>

59、;<p>　　其中α——主流道錐度，一般為2°~4°，現(xiàn)取α=3°；</p><p>　　D——主流道大端直徑；</p><p>　　d——主流道小端直徑；</p><p><b>　　L——主流道長度。</b></p><p>　　根據(jù)制品體積及表2.2-1[1]，可得熔體體

60、積流量q=60/1=60cm3 W/s；取主流道中熔體剪切速率γs=5×103s-1，由圖2.2-15 γs-q-Rn曲線關(guān)系可得Rn=5mm，故主流道大端直徑D=2Rn=10mm。小端直徑根據(jù)注射劑噴嘴口直徑d0=3.5mm，d=d0+（0.5~1），取d=4mm。由式 可知，L≈64mm。主流道各尺寸如表1.2：</p><p>　　表1.2 主流道尺寸</p><p&g

61、t;　　分流道的設(shè)計(jì)：分流道設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量減少熔體在流道上的壓力損失和盡量避免熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡。因此，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)以及型腔的分布，采用平衡式分流道布置。</p><p>　　分流道長度 分流道長度由兩腔之間的距離所決定，考慮到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，取分流道長度為20mm。</p><p>　　分流道截面形狀及尺寸 各分流道的體積流量qR=60/2=30cm

62、3/s，取分流道中熔體剪切速率γR=5.1×102s-1,由圖2.2-15得Rn=4.8mm。為使分流道易于加工和凝料便于推出，采用設(shè)在模具定模一側(cè)，截面為半圓形的分流道，取底邊圓弧半徑R=3mm。因此，分流道截面積為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　澆口設(shè)計(jì) 初步判斷本零件適合采用的澆口方式有幾種：1、點(diǎn)澆口；2、側(cè)澆口

63、；3潛伏式澆口。而點(diǎn)澆口和潛伏式澆口的模具不如側(cè)澆口結(jié)構(gòu)簡單，本塑件采用側(cè)澆口即可滿足要求。再根據(jù)型腔的分布排列形式以及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用矩形側(cè)澆口。</p><p>　　側(cè)澆口尺寸的確定 側(cè)澆口深度h和寬度W經(jīng)驗(yàn)公式如下：</p><p>　　h=nt （4）</p><p><b>　

64、?。?）</b></p><p>　　式中： h——中小制品常用h=0.5~2mm，約為制品最大壁厚的1/3~2/3；</p><p>　　t ——制品壁厚（mm)；</p><p>　　n ——塑料材料系數(shù)，由表2.2-2查，n=0.8；</p><p>　　A——型腔表面積（mm2)。</p><p>

65、　　計(jì)算得W≈2.2mm,h=1.6mm。</p><p>　　而側(cè)澆口長度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的情況下以短為好，一般選用L=0.5~0.75，此處取L=0.6mm。</p><p>　　對計(jì)算所得的側(cè)澆口截面尺寸進(jìn)行校核：γ=6q/（Wh2)=1.4× 104≧104S-1，符合要求。</p><p>　　所以側(cè)澆口的各尺寸如表1.3：</p>

66、<p>　　表1.3 側(cè)澆口尺寸</p><p>　　冷料井的設(shè)計(jì) 此澆注系統(tǒng)中的冷料穴位于主流道正對面的動(dòng)模板上，以收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。同時(shí)為了方便同時(shí)能去除每次注塑完成后的澆注系統(tǒng)凝料，在圓管形的冷料穴底部裝有一根Z形頭的拉料桿。冷料井的總高度為13.4mm，Z形部分的角度為20°，其長度為8mm。 </p><p>　　

67、主流道，分流道，澆口及冷料井的形狀尺寸如圖2-5：</p><p>　　圖2-5 澆注系統(tǒng)尺寸</p><p>　　2.5鎖模力校核 </p><p><b>　　型腔壓力估算</b></p><p><b>　　型腔壓力估算公式：</b></p><p>　　pC=p-

68、（△pP+△pQ_） （6）</p><p>　　式中 pC——型腔壓力；</p><p><b>　　P——注射壓力；</b></p><p>　　△pP——熔體流經(jīng)注射機(jī)噴嘴的壓力降；</p><p>　　△pQ——熔體流經(jīng)澆注系統(tǒng)的壓力降。</p><p&

69、gt;　　其中：△pP=△pE+△pN；△pQ=△pS+△pR+△pG。</p><p>　　螺桿頭與噴嘴入口區(qū)間熔體發(fā)生剪切流動(dòng)所引起的壓力降公式為： （7）</p><p>　　由選定注射機(jī)注射裝置的數(shù)據(jù)可知，RS=1.75cm，RN=0.2cm，查表得熔體流動(dòng)特性數(shù)據(jù)n=0.85，K’=1.85× 104，代

70、入得：△pE=15.23Mpa。</p><p>　　熔體流經(jīng)注射機(jī)嘴所產(chǎn)生的壓力降公式為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中RN=0.2cm，熔體流經(jīng)注射機(jī)噴嘴孔時(shí)流動(dòng)特性數(shù)據(jù)查表2.2-5得n=0.38，K’=3.79×104，代入得△pN=6.83Mpa。</p><p&g

71、t;　　熔體流經(jīng)主流道及其分支與轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的壓力降： </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　查圖2.2-48[1]可知，R1=0.36cm，R2=0.28cm，L=5cm，所以LS=de=（0.36+0.28）/2=0.32cm，熔體流動(dòng)特性數(shù)據(jù)取n=0.38，K'=3.19×104，代入得△pS=19.2Mpa。<

72、/p><p>　　由于分流道無分支，所以熔體流經(jīng)第一分流道及改向的壓力降△pR=0。</p><p>　　熔體經(jīng)流澆口的壓力降公式為：</p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　式中：RG=0.016cm，LG=0.06cm，熔體流動(dòng)特性數(shù)據(jù)查表2.2-6c得n=0.38,K'=5.1

73、5;104,代入得：△pG=7.26Mpa。</p><p>　　將上述結(jié)構(gòu)代入到式中得pC=150-（15.23+6.83+19.2+7.26）=101.48Mpa。</p><p><b>　?。?）鎖模力計(jì)算</b></p><p>　　由鎖模力的校核公式： </p><p>　　F鎖≥KA總pC

74、 （11）式中 F鎖——注塑機(jī)的額定鎖模力；</p><p>　　K——安全系數(shù)，通常取1.1~1.2。此處取K=1.1；</p><p>　　pC ——型腔的平均計(jì)算壓力；</p><p>　　A總——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的總投影面積。&

75、lt;/p><p>　　其中，KA總pC=1.1×（110×63）×101.48≈773KN，而注射機(jī)的額定鎖模力為F鎖=630KN。因此，若采用注射機(jī)最大注射壓力成型制品，則不能滿足要求。但按ABS塑料的加工特性，并結(jié)合該制品輪廓復(fù)雜程度一般，而且為側(cè)澆口進(jìn)料，可將型腔壓力調(diào)低到40~50Mpa即可，于是，注射機(jī)的注射壓力可調(diào)低至95Mpa。此時(shí)，型腔壓力為 pC =[95-（△pP+

76、△pQ_）]=46.48Mpa。此時(shí)KA總pC=354.3<630KN。故當(dāng)注射壓力調(diào)到95Mpa時(shí)，該制品成形滿足鎖模要求。 其他安裝尺寸的校核要等到模架選定之后才可以進(jìn)行。</p><p><b>　　2.6成型零件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.6.1成型零件的材料選擇</p><p>　　本塑件是ABS材料，且為大批

77、量生產(chǎn)，所以對于型腔表面要求高硬度和耐磨損，適宜采用P20作為凹模板和型芯的材料。</p><p>　　2.6.2成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模成型塑件外表面，而塑件的外表面成型質(zhì)量相對內(nèi)表面要高，根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析，其外形比較簡單，可采用整體式凹模。</p><p>　　凸模型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯結(jié)構(gòu)也比較簡單，但是，由于型芯對材

78、料的要求更高，所以為了節(jié)約成本，采用鑲嵌式型芯。</p><p>　　2.6.3 成型零件鋼材的選用</p><p>　　成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性以及良好的抗疲勞性能，同時(shí)也要考慮到機(jī)械加工性能和拋光性能。本設(shè)計(jì)中的塑件為大批量生產(chǎn)，型芯和型腔以及推板采用P20，模具制造中不必?zé)崽幚?，保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度。而且拋光性好，適用于ABS注塑件中小型注射模成型零件的生產(chǎn)

79、。</p><p>　　2.6.4 成形零件工作尺寸的計(jì)算</p><p>　　制品尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計(jì)算有很大關(guān)系。成型零件工件尺寸的計(jì)算內(nèi)容包括:型腔和型芯的徑向尺寸(含矩形的長和寬)、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的計(jì)算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準(zhǔn)計(jì)算。</p><p>　　注塑模具型腔板的設(shè)計(jì)</p&

80、gt;<p>　?。?）凹模的形式 </p><p>　　整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對較高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼?？p痕跡，適用于形狀較為簡單的中、小型模具。</p><p><b>　　型芯型腔尺寸計(jì)算</b></p><p>　　型芯型腔的制造公差等級為IT7。</p>

81、<p>　　型芯徑向名義尺寸計(jì)算式：</p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　型腔徑向名義尺寸計(jì)算式：</p><p><b>　?。?3）</b></p><p><b>　　型芯高度計(jì)算式：</b></p><p&g

82、t;<b>　?。?4）</b></p><p><b>　　型腔深度計(jì)算式：</b></p><p><b>　　（15）</b></p><p>　　式中：Scp——塑料成形收縮率；</p><p>　　D——制品的名義尺寸；</p><p><

83、;b>　　Δ——制品公差；</b></p><p>　　Δm——模具制造公差，?。?lt;/p><p>　　x——修正系數(shù)，此處取x=2/3；</p><p>　　所以，型芯的主要尺寸：，，，，。如圖2-6所示：</p><p><b>　　圖2-6 型芯尺寸</b></p><p>

84、;　　型腔的主要尺寸：，，，，，。如圖2-7所示：</p><p><b>　　圖2-7 型腔尺寸</b></p><p>　　2.7 凹模及墊板的強(qiáng)度和剛度計(jì)算</p><p>　　在成型零件中，凹模和動(dòng)模墊板是構(gòu)成型腔的主要受力構(gòu)件，所以必須對其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。</p><p><b>　?。?）底

85、板厚度計(jì)算</b></p><p><b>　　剛度條件計(jì)算式 ：</b></p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　式中 ； </p><p><b>　　強(qiáng)度條件計(jì)算式：</b></p><p>

86、<b>　　（17）</b></p><p>　?。?）整體式矩形凹模側(cè)壁厚度計(jì)算</p><p><b>　　剛度條件計(jì)算式：</b></p><p><b>　?。?8） </b></p><p>　　式中 ，Φ1 =0.6；</p><p&

87、gt;　　強(qiáng)度條件計(jì)算式 ： 由于 <0.41，凹模側(cè)壁厚度的剛度條件計(jì)算式為</p><p><b>　?。?9）</b></p><p>　　以上各式中，通用的數(shù)據(jù)有：</p><p>　　δp——注塑模剛度計(jì)算的許用變形量。查表2.4-12，δp=25i2 ，i2=0.46W1/5+0.001W，此處W=。</p>

88、<p>　　p——型腔最大壓力，p=46MPa；</p><p>　　——型腔長邊，=110mm；</p><p>　　b——型腔短邊，b=63mm；</p><p>　　h——型腔深度，h=18mm；</p><p>　　E——彈性模量，此處E=2.07×105 MPa。</p><p>　　將

89、數(shù)值代入到各式中，得到：</p><p>　　底板厚度：滿足剛度條件的底板厚度為T1=5.8mm；達(dá)到強(qiáng)度條件的底板厚度為T2=26.9mm；所以凹模底板厚度T＞27mm。</p><p>　　凹模側(cè)壁厚度：滿足剛度條件的凹模側(cè)壁厚度為S1=1.3mm；達(dá)到強(qiáng)度條件的凹模側(cè)壁厚度為S2=18.8mm。所以凹模側(cè)壁厚度S＞19mm。</p><p><b>

90、　　2.8模架的選擇</b></p><p>　　標(biāo)注模架的選擇首先考慮模具結(jié)構(gòu)形式，從以上的分析，此模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)可以采用型腔板推出塑件。澆注系統(tǒng)則為平衡對稱式，澆口采用側(cè)澆口。澆注系統(tǒng)布置如上圖所示。</p><p>　　其次，根據(jù)計(jì)算得到的型腔板周邊尺寸和滿足剛度和強(qiáng)度條件的底板和側(cè)壁的最小尺寸，查表1.5-25[1]，確定模架

91、型號為A2-250355-35-Z1 GB/T 12556-1990,即為基本型A2型模架，模板B×L為250×355，規(guī)格編號為35，帶頭導(dǎo)柱反裝。各板結(jié)構(gòu)如圖2-8：</p><p><b>　　圖2-8 模架 </b></p><p>　　部分尺寸如下： </p><p>　　動(dòng)模底板 315×35

92、5×25</p><p>　　墊塊 250×355×80</p><p>　　動(dòng)模板 250×355×32 </p><p>　　型腔板 250×355×50</p><p>　　定模底板 315×355×25</p

93、><p>　　由模架的尺寸可以計(jì)算出模具閉合高度H=90+A+B+C=252 mm。模架材料為45號鋼。</p><p>　　2.9 標(biāo)準(zhǔn)件的選取</p><p>　　2.9.1定位圈的選取</p><p>　　定位圈與注射機(jī)定模固定板上的定位孔之間采取比較松動(dòng)的間隙配合，配合公差為H11/h11。定位圈與定位孔的配合長度取5mm。查表3-2,1

94、[2]，選取的標(biāo)注定位圈為100 GB/T 4169.19—2006，材料為45號鋼，其尺寸如圖2-9：</p><p><b>　　圖2-9 定位圈</b></p><p>　　2.9.2 澆口套的選取</p><p>　　主流道澆口套為標(biāo)準(zhǔn)件，可選購，不必加工，減少成本。主流道小段入口跟注射機(jī)的噴嘴反復(fù)接觸，容易磨損，所以對材料的要求比較嚴(yán)

95、格。定位圈和澆口套不整體加工，以方便更換澆口套。查表3-22[2]，選取的標(biāo)準(zhǔn)澆口套為20×50 GB/T 4169.19—2006，材料為碳素工具鋼T8A，熱處理淬火表面硬度50~55HRC，其尺寸如圖2-10： 圖2-10 澆口套</p><p>　　2.9.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) </p><p>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用是保證在模具閉合后，動(dòng)、定

96、模板位置準(zhǔn)確；在模具裝配過程中也起了定位的作用，合模時(shí)候，引導(dǎo)動(dòng)、定模板準(zhǔn)確閉合，能夠承受一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。為了使模具在使用、維修時(shí)的拆裝過程中不會發(fā)生動(dòng)、定模認(rèn)錯(cuò)方向，導(dǎo)柱的布置采</p><p>　　取3根直徑相同的導(dǎo)柱不對稱布置，示意如圖2-11： 圖2-11 導(dǎo)柱導(dǎo)套布置</p><p>　　2.9.3.1導(dǎo)柱的選取 </p>

97、<p>　　導(dǎo)柱采用的是標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱。 導(dǎo)柱的前端做成倒圓角，以便導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)孔 導(dǎo)柱的數(shù)量為4個(gè)，均勻分布在模具周圍，其余的要求要根據(jù)具體的情況而定，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料均采用T8A。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式見模具的裝配圖。導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面的高度高出8～12mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向之前凸模先進(jìn)入型腔，相碰而損壞。查表3-4[2]，選取導(dǎo)柱：25×70×20GB/T 4196.4—2006 ，材料為

98、T10A，其尺寸如圖2-12所示：</p><p><b>　　圖2-12 導(dǎo)柱</b></p><p>　　2.9.3.2導(dǎo)套的選取 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套查表3-3[2]，帶頭導(dǎo)套為 25×110GB/T 4196.4—2006。材料為T10

99、A，其尺寸如圖2-13：</p><p><b>　　圖2-13 導(dǎo)套</b></p><p>　　2.10 推出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.10.1 推出形式</p><p>　　制品的截面形狀為矩形環(huán)，考慮到要保持推出力的平穩(wěn)，并且不在制品上留推出痕跡，適宜采用推板頂出機(jī)構(gòu)。推板與推桿采用螺紋連接，并且推板與

100、型芯固定板有斜面配合，以達(dá)到不使用復(fù)位桿就能精準(zhǔn)復(fù)位的效果。</p><p>　　2.10.2 脫模力和推出距離</p><p>　?。?）脫模力的計(jì)算公式為：</p><p>　　Qe=Qc+Qb （20）</p><p

101、>　　式中 Qc——制品對型芯包緊的脫模阻力；</p><p>　　Qb——使封閉殼體脫模需克服的真空吸力，Qb=0.1Ab，這里0.1的單位為MPa,Ab 為型芯的橫截面面積。由于不是封閉殼體，其值為0。</p><p>　　由于> 10為薄壁制品，所以脫模阻力計(jì)算式為： </p>&

102、lt;p><b>　?。?1）</b></p><p>　　式中 E——塑料的拉伸彈性模量，查表2.6-1知，E=1.95×103MPa;</p><p>　　ε——塑料的平均成型收縮率，查表2.6-1知ε=0.5；</p><p>　　μ——塑料的泊松比，其值為μ=0.3；</p><p>　　h——

103、型芯脫模方向高度；</p><p>　　Kf——脫模斜度修正系數(shù)，其計(jì)算式為，β為型芯的脫模斜度，f為制品與鋼材表面之間的摩擦系數(shù)，由表2.6-1查得其值為0.45。</p><p>　　將上述值帶入式得Qe=162N，由于是一模兩腔，總的脫模阻力為Q總=324N，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注射機(jī)的推出力。</p><p>　?。?）塑件推出距離計(jì)算 </p><

104、p>　　推出距離h的計(jì)算公式為：</p><p>　　s＞h+3 （22）</p><p>　　式中 s——推出距離；</p><p>　　h——成型部分高度,這里為18mm；</p><p>　　計(jì)算得推出距離為25mm。</p><p>　　2.

105、10.3 推板的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，本塑件的脫模采用推板脫模。同時(shí)考慮到脫模力不大，而且為了更換零件方便。所以采取推板嵌入B板的形式，并且推桿末端與推板用螺紋連接，為了達(dá)到平穩(wěn)推出的效果，使用兩根推桿斜對稱布置。如圖2-14所示：</p><p><b>　　圖2-14 推板</b></p><p>　　3 模流

106、分析（CAE）</p><p>　　根據(jù)以上經(jīng)過計(jì)算和校正的尺寸及工藝參數(shù)，通過在UG軟件中建模導(dǎo)入Moldflow6.0軟件中，對開關(guān)盒上蓋的注塑成型進(jìn)行完整的模擬，通過給出的推薦成型條件如表1.4：</p><p>　　表1.4 Moldflow推薦成型參數(shù)</p><p>　　重點(diǎn)參考模擬結(jié)果中的充填區(qū)域，充填時(shí)間充填時(shí)的壓力，熔接痕，氣穴，縮痕指數(shù)和推薦螺桿

107、速度。模擬過后的各個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)果如下：</p><p><b>　　·</b></p><p><b>　　圖3-1 充填時(shí)間</b></p><p>　　充填時(shí)間的模擬可以為每次注射的時(shí)間提供基本數(shù)據(jù)以保證充分的注射時(shí)間，可以看到填充時(shí)間為1.792秒。</p><p><b>　

108、　圖3-2 縮痕</b></p><p>　　縮痕指數(shù)值越小，則出現(xiàn)縮痕的可能性越小，從圖中可以看出制品部分的縮痕指數(shù)小于1%，說明縮痕可能性非常小。</p><p>　　圖3-3 推薦螺桿速度</p><p>　　推薦的螺桿速度圖給出的是合理的螺桿速度行程圖，為注射機(jī)的調(diào)試提供參數(shù)依據(jù)。</p><p>　　圖3-4 充填結(jié)束時(shí)

109、的體積溫度</p><p>　　從充填結(jié)束時(shí)的體積溫度模擬圖中可以看出，制品的最高溫度達(dá)到232.2℃，低于ABS塑料最大熔體溫度，不會產(chǎn)生燒痕。</p><p>　　從氣穴模擬圖中可以看出，有少量的狹小氣穴存在于制品的底部周邊，這是比較容易排氣的位置，說明對制品內(nèi)部的質(zhì)量不會產(chǎn)生很大影響。解決方法是充分干燥ABS原料，并且適當(dāng)加大注射機(jī)的壓力。在一般情況中是不會影響制品的外觀和使用效果的

110、。</p><p>　　圖3-8 壁上剪切應(yīng)力</p><p>　　剪切應(yīng)力各處都小于0.28MPa，沒有超過材料的許可值。</p><p><b>　　圖3-9 剪切速率</b></p><p>　　圖中表示制品各處的剪切速率低于材料的許可值12000S-1。</p><p><b>

111、　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]中國模具工程大典編委會.《中國模具工程大典——第三卷》.電子工業(yè)出版社.</p><p>　　[2] 楊占堯.《塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件及設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊》(第1版).化學(xué)工業(yè)出版社; </p><p>　　[3]周良德、朱思芳等.《現(xiàn)代工程圖學(xué)》（第2版）.湖南科學(xué)技術(shù)出版社.</p><p