6.1 机动侧向分型与抽芯机构

机动侧向分型与抽芯是利用注射机的开模力，通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需要人工操作，抽拔力较大，具有灵活，方便，生产效率高，容易实现全自动操作，无需另外添置设备等优点，在生产中被广泛采用。

机动抽芯按结构形式可分为斜销，弹簧，弯销，斜导槽，斜滑块，楔块，齿轮条等多种抽芯形式。

本设计采用的是斜销侧向分型抽芯机构。

6.2 斜销侧向分型抽芯机构主要参数

6.2.1 抽芯距

型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距，用表示。一般抽芯距等于侧向孔或侧凹深度加上23余量，即：

                  （6-1）

式中 —抽芯距（）；

—侧向孔或侧凹深度（）。

而所以

6.2.2 斜销的倾角

斜销的倾角是决定斜销抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了开模行程和斜销长度，而且对斜销的受力状况有着重要的影响。决定倾斜角的大小时，应从抽芯距，开模行程和斜销受力几个方面综合考虑。实际生产中，一般取～，不宜超过。选。

6.2.3 抽芯力的计算

抽芯力的计算跟脱模力的计算是一样的，计算的公式为

                （6-2）

式中 —抽芯力（）；

—单位面积塑件对型芯的正压力（），一般取p＝（4.84～11.76）；

—塑件包紧型芯的侧面积（）；

—塑件与模体钢材的摩擦系数，一般取0.1～0.3；

—脱模斜度。

计算得：             

6.2.4 圆形斜导柱直径的确定

图6-1  导柱直径计算

计算公式（字母对应的尺寸如图6-1所示）

                       （6-3）

式中 —斜导柱直径（）；

—抽拔力（）；

—受力点到斜导柱固定板平面的距离（）；

—抽拔角；

—斜导柱钢材许用弯曲应力（）碳素钢；

     （6-4）

计算如下：

取。

6.2.5 斜导柱的总长度计算

图6-2  导柱长度计算

导柱长度计算公式为（字母对应的尺寸如图6-2所示）

     （6-5）

式中 —斜导柱的总长度（）；

—斜导柱台肩直径（）；

—斜导柱抽拔角；

—斜导柱固定板厚度（）；

—斜导柱与侧滑块斜孔的配合间隙（）；

—抽芯距（），实际距离加24。

计算如下：

取的长度为40。

7.1 推杆脱模机构

采用圆柱型推杆

优点：由于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，易于保证其互换性，并且易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易于卡滞等。

推杆结构形式如图7-1（a）所示；推杆的固定形式如图7-1（b）。

（a）                             (b)

图7-1  推杆结构形式

7.2 推杆尺寸计算及校核

7.2.1 推杆直径计算

推杆直径计算公式为：

                 （7-1）

式中 —圆形推杆直径（）；

—推杆长度系数， 0.7；

—推杆长度（）；

—推杆数量；

—钢材抗拉弹性模量（）；

—脱模力（）。

计算如下：

取标准值推杆直径。

7.2.2 推杆应力校核

推杆应力校核公式为：

                      （7-2）

式中 —推杆应力（）；

—脱模力（）；

—推杆数量；

—圆形推杆直径（）；

—推杆钢材的屈服极限强度（）。

一般中碳钢；合金中碳钢

计算如下：

7.3 推杆脱模机构布局

推杆的布局如图7-2所示

图7-2  推杆的布局

8.1冷却系统设计

模具的冷却是将注塑成型过程中产生的、并传导给模具的热量尽可能迅速、并最大程度地导出，以使塑件以较快的速度冷却固化。因此，冷却的效果直接决定着塑件的质量和注塑效果。

调节模具温度的主要目的是：缩短成型周期；提高塑件质量。

模具的冷却主要采用的是循环水冷却方式，而此次设计中采用的冷却方式就是采用的循环水冷却方式。

8.2 冷却管道的直径计算

已知条件：

塑件材料为ABS；

塑件的成型周期根据经验方法得壁厚6的制件成型周期为45；

成型周期内塑件的质量为=14.51；

水的密度为。

8.2.1 求塑件在固化时每小时释放的热量

塑件的产量计算公式为：

                     （8-1）

式中 —塑件的产量（）；

—成型周期内塑件的质量（）；

—每小时成型次数（）。

计算如下：

查表8－1得ABS的单位热流量

表8-1 常用塑料熔体的单位热流量

所以总热流量为：

                      （8-2）

式中 —总热流量（）；

—塑件的产量（）；

—单位热流量（）。

计算如下：

8.2.2 求冷却水的体积流量

冷却水的体积流量公式为：

                     （8-3）

式中 —冷却水的体积流量（）；

—总热流量（）；

—水的密度（）；

—冷却介质的比热容()；

—模温与冷却介质温度之间的平均温差()。

计算如下：

8.2.3 求冷却水的管道直径

查表8-2，为了使冷却水处于湍流状态，取d=8mm。

表8-2 冷却水的稳定湍流速度与流量

8.3 冷却管道的孔数计算

8.3.1 求冷却水在管道内的流速

冷却水在管道内的流速公式为：

                      （8-4）

式中 —冷却水在管道内的流速（）；

—冷却水的体积流量（）；

—冷却水道直径（）。

计算如下：

8.3.2 求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数

查表8-3，取=6.48（水温为时）

表8-3 不同水温下的值

由公式：

                   （8-5）

式中 —冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数；

—冷却介质的比热容()；

—水的密度()；

—冷却水在管道内的流速()；

—冷却水道直径（）。

计算如下：

8.3.3 求冷却管道中的传热面积

由公式：

                       （8-6）

式中 —冷却管道中的传热面积（）；

—塑件的产量（）；

—单位热流量（）；

—冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数；

—模温与冷却介质温度之间的平均温差()。

计算如下：

8.3.4 求模具上应开设的冷却管道的孔数

由公式：

                        （8-7）

式中 —冷却管道中的传热面积()；

—圆周率；

—冷却水道直径（）；

—冷却管道长度（）。

计算如下：

所以模具上开设的管道孔数为4。

三、后期拟完成的研究工作及进度安排

1、注射模具的温度调节系统的设计

2、塑料模具部装图的绘制

3、零件图的绘制

①凹模嵌板的绘制；

②凸模嵌板的绘制；

4、撰写毕业设计论文。

四、存在的困难与问题

无

五、日程安排

11月27日————12月11日 模具部件装配图的绘制；

12月12日————12月20日 模具零件图的绘制；

12月21日———— 1月01日   撰写毕业设计论文与准备答辩；

1月01日———— 1月08日   毕业答辩；

六、如期完成全部论文工作的可能性

根据日程和时间的安排，可以按时完成毕业设计。

毕业设计（论文）中期报告

一、论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行

1.1 目前的论文工作已按照开题报告预定的内容及进度进行了安排

二、目前已完成的研究工作及成果

2.1 塑件模型建立

2.1.1 模型3D图

模型绘制3D图采用PTC公司的产品Pro/ENGINEER Wildfire 3.0,最终绘制出来的3D结构图2-1所示:

图2-1 塑件模型3D图

2.1.2 塑件2D图及其技术条件

模型2D图绘制采用Autodesk公司的产品AutoCAD2006, 最终绘制出来的2D结构图2-2所示:

图2-2 塑件模型2D图

1.塑件精度等级及尺寸公差

塑件采用的精度等级为5级精度，部分尺寸的公差标注如图2-2所示。

2.塑件的表面质量

该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取。

2.2 塑件参数设计

2.2.1 材料选择

通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等。该塑件为一般的零件,属于圆盘类,没有特别的要求,根据以上的依据,选择材料ABS为塑料件的材料。

ABS塑料
    化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
    英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene
    比重:1.05 成型收缩率:0.4～0.7％
    成型温度：200～240 干燥条件：80～90 2
    特点：
    (1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。

(2)与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。

(3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。

(4)流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
    成型特性：
    (1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80～90,3h。

(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270)。对精度较高的塑件,模温宜取50～60,对高光泽。耐热塑件,模温宜取60～80。

(3)如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
    (4)如成形耐热级或阻燃级材料，生产3～7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
    ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。

ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。
    ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。

用途: 适于制作一般的机械零件，磨耐磨零件，盘体，车配件，日用品，管材及文具等。

2.2.2 塑件收缩率

根据以上选用的材料为ABS，查相关资料可知，ABS的收缩率为0.004～0.007，由公式（2-1）求出ABS平均收缩率：

                 （2-1）

式中 —塑料的平均收缩率；

—塑料的最大收缩率；

—塑件的最小收缩率。

计算如下：

2.2.3 塑件的壁厚

一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，查阅相关的资料，查得ABS制品的壁厚通常为1、1.2、1.5、2、2.5、3、6。

本次设计中，塑件的壁厚为6。

2.2.4 塑件的拔模斜度

拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。

在设计时，可以参考一些资料来确定塑件的脱模斜度，一般以塑件的材料为选择依据，而ABS塑料的脱模斜度为，本设计选择的脱模斜度为。

2.2.5 分型面的设计

选择分型面是为了便于塑件的脱模和简化模具结构，该塑件因为壁薄故应采用点浇口形式进料，采用点浇口时，为了能取出流道凝料，应使用三板式双分型面模具。

2.2.6 确定型腔数量以及排列方式

本次模具设计采用的是一模两腔，型腔的分布如图2-3所示：

图2-3 型腔分布图

3.1 注塑设备选择

选取注射机型号为，具体参数如表3-1：

表3-1 注塑机参数

3.2 注塑机重要参数校核

3.2.1 注塑容量校核

注塑机标准规定，以容量计算时，必须使得在一个注塑成型周期内所需的注塑塑料熔体的容量在注塑机额定注塑量的80％内，也就是

                        （3-1）

式中 —注塑机最大注塑容量（）；

—成型塑件与浇注系统体积的总和（）；

为最大注塑容量的利用系数。

计算如下：

                      （3-2）

式中 —成型塑件的体积，乘以2是因为本次的模具是一模两腔；

—浇注系统中主流道，分流道，浇口，冷料穴的体积和。

所以，

注           （3-3）

而注塑机的注塑容量为60，所以注塑机的注塑容量符合要求。

3.2.2 锁模力校核

当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注塑机轴向的很大的推力，其大小等于制件与浇注系统在份型面上的垂直投影之和乘与型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应该小于注塑机额定的锁模力，否则在注塑成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。

型腔内塑料熔体的推力()可按下式计算

                       （3-4）

式中 —型腔内塑料熔体沿注塑机轴向的推力（）；

—塑料与浇注系统在分型面上的投影面积（）；

—压力损耗系数，取0.4；

—注塑压力。

计算如下：

=1844.96

=180

也就是型腔内的塑料熔体沿注塑机轴向的推力为133，而注塑机的锁模力为400，所以注塑机的锁模力符合要求。

3.2.3 开模行程校核

模具开模后为了能取出塑胶件，要求有足够的开模距离，本次模具使用的注塑机的开模行程是给定的，不受模具厚度的影响，当模具的厚度变化时，可由其调模装置调整。只要使得注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离就符合注塑的要求。

即：

                         （3-5）

式中 —注塑机最大开模距离（）；

—模具所需的开模距离（）。

也就是，所以注塑机的锁模力符合要求。

3.3 模架选择

根据型腔排列的方式以及初步确定的壁厚，选择模架A4型，系列，其结构以及一些重要尺寸如图3-1、3-2所示：

图3-1  模架尺寸1    　           图3-2  模架尺寸2

4.1 主流道设计

4.1.1 浇口套设计

为了便于浇注凝料从主流道取出,主流道采用的圆锥孔；浇口套与注塑机喷嘴嘴头的接触球面必须吻合。注塑机的喷嘴是球面,其半径SR是固定的,为了浇口套端面的凹球面与注塑机的端凸球面接触良好,一般取半径：

                  （4-1）

式中 —主流道入口凹坑球面半径（）；

—喷嘴球半径（）。

在此次设计中，所以；而浇口套的圆锥孔的小端直径d应该大于喷嘴内孔直径：

                  （4-2）

由注塑机的参数可以看到，所以，浇口套的端面凹球深度。

浇口套的尺寸如图4-1所示

图4-1  浇口套尺寸

4.1.2 浇口套的固定形式

本次设计中，浇口套与注塑机定位孔采用过盈配合。

4.2 分流道设计

4.2.1 分流道的形状

分流道的截面形状常用的有圆形，梯形，和矩形, 其中圆形截面的分流道效率最高,也就是分流道流过相同的塑料流量,其分流道的内表面积最小。这样可以减少注塑过程中散热面积,即熔料的温度降低最小，同时使得摩擦力变小，减少压力损失。其缺点就是制造起来比较麻烦,因为它必须将分流道分设在模板的两侧,在对合时容易产生错口现象。当分型面为平面时候,常采用圆形截面流到,本次设计中,分型面非平面，采用圆形截面分流道加工困难，故采用效率较高的梯形截面分流道。

4.2.2 分流道的布局

本次模具设计为一模两腔，分流道的布局对塑料件的成型影响也较大的，由于前面已经将型腔的布局确定，设计分流道的布局既要跟型腔的布局协调，同时还应该注意一些分流道布局的设计要点：

分流道和型腔的分布原则是排列紧凑，间距合理，应该采用轴对称或者中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。

最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心重合；在可能的情况下,分流道的长度尽可能的缩短,以减少压力损失,避免模体压力过大的影响成本。

在多型腔模具中,各型腔的分流道长度应该尽量相等,以达到注塑时压力传递的平衡。

分流道的布局如图4-2,分流道长度短,对称分布。

图4-2  分流道布局

4.2.3 分流道的长度

根据分流道的布局,大概的可以测量出分流道的长度总长；

4.3 浇口设计

本次设计采用的浇口为点浇口,其优点是浇口位置能灵活地确定，浇口附近变形小，多型腔时采用点浇口容易平衡浇注系统，对于投影面积大的塑件或易变形的塑件，采用多个点浇口能够取得理想的效果，适用一模多腔的模具。

4.3.1 点浇口的尺寸

根据经验的数据,一般的点浇口直径常为0.5～1.8,这里选1；浇口的长度常为0.5～2，这里选2。

4.3.2 浇口位置的选择

本次设计浇口位置的选择如图4-3所示：

图4-3  浇口位置示意图

4.4 冷料穴和钩料脱模装置

采用拉杆式钩料装置：由冷料穴和拉料杆组成，在冷料穴的底部设有一拉料杆，拉料杆固定在型腔板上，一次分型依靠拉料杆抽出主流道凝料。

其基本形状如图4-4所示，采用带球形头的冷料穴，其中冷料穴的直径要比主流道的稍大，主流道末端的半径大约为5，所以冷料穴的直径设为6，此处的拉料杆直径为4。

图4-4  拉料杆形状示意图

5.1 型腔的设计

采用整体式型腔，也就是由整块材料加工而成的型腔。

整体式型腔的优点是，强度和刚度相对较高，且不易变形，对塑件的上表面不会产生拼模缝的痕迹，缺点为切削量大，模具成本高，同时给热处理和表面处理带来一定的困难。

型腔的外形尺寸为：。

5.2 型芯的设计

本次设计塑件中共有三个孔，两个的直孔和一个阶梯孔，故需要两个直型芯和一个阶梯型芯成型。型芯的径向和高度尺寸计算如下：

5.2.1 型芯的径向尺寸

型芯径向尺寸计算公式：

                 （5-1）

式中 —型芯径向基本尺寸（）；

—塑件内形尺寸（）；

—塑料的平均收缩率；

—修正系数，取3/4；

—塑件的公差（）；

—型芯制造公差，取/3（）。

大型芯径向尺寸计算如下：

小型芯径向尺寸计算如下：

5.2.2 型芯的高度尺寸

型芯高度尺寸计算公式：

                 （5-2）

式中 —型芯高度基本尺寸（）；

—塑件高度基本尺寸（）；

—塑料的平均收缩率；

—修正系数，取2/3；

—塑件的公差（）；

—型芯制造公差，取/3（）。

阶梯型芯高度尺寸计算如下：

型芯尺寸如图5-1、5-2所示：

图5-1  阶梯型芯尺寸                   图5-2  直型芯尺寸

5.3 镶件的设计

镶件位置放在定模板上，其尺寸形状如图5-3所示：

图5-3  镶件形状及尺寸

5.4 加工工艺方案制订

塑料模具的加工方法大体上可以分为切削机床加工、钳加工和特殊加工三大类。切削机床加工是指采用不同的切削机床，如车床、铣床、磨床等进行粗加工或精加工等。钳加工是指采用锉、铲、研等手工措施去除切削机床所预留的加工余量，将模具半成品加工成符合蓝图的要求尺寸，形状以及表面粗糙度的合格零件，并通过组装总装成符合要求的模具。当模具零件使用普通机床或人工的传统的方法很难加工或者耗时很大时，则往往采用特殊加工的方法，如电火花，线切割以及等。

5.4.1 型腔加工工艺方案

表5-1 型腔的加工工艺方案

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