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1、仲恺农业工程学院毕 业 设 计打印机右底盘模具设计姓名罗玉成院（系）机电工程学院专业班级机械设计制造及其自动化 151 班学号201520824125指导教师王毅吴阳佑（校外）职称教授工程师论文答辩日期2019 年 5 月 15 日仲恺农业工程学院教务处制Printer Tray Base Right Mold DesignLuo YuchengCollege of Computational ScienceZhongkai University ofAgriculture and EngineeringGuangzhou,ChinaSupervisor:Prof.Wang YiProf.Wu
2、 Yangyou（Extramural Tutor）学生承诺书学生承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成 果。除了文中已用特别标志加以标记的引述内容之外，本论文不含有任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本文研究做出过重要贡献的个人或集体，均已在文中 以明确的方式标明。若在毕业论文的各项检查、评比中被发现有抄袭、剽窃或其他的违规行为，本人愿按学校有关规定接受处理，并承担相应的法律责任。学生（签名）：年月日摘摘要要近年来，塑料制品已经充斥社会生活的各个角落，从电子产品、生活用品到汽车配件、工业器材，都能看到他们的身影。毫不夸张地说，1872 年开创
3、塑料工业以来，时至今日，塑料工业已经成为左右世界发展的最重要的工业体系之一，而其中注塑模具是发展最为繁盛的种类。因此，了解塑料的种类，了解塑胶产品的生产工艺，了解注塑模具的设计是很有必要的。本文将以打印机的右底盘作为切入点，进而了解如今的注塑模具行业。本文将介绍常见的塑料类型，不同类型塑料的不同的特质；介绍注塑成型的基本原理；详细介绍塑胶产品的前期处理、2D 排位、注塑模具的全 3D 设计，其中包括模具结构的初步设计与工作原理、拔模、尺寸公差控制、分模、行位结构设计、模胚的选型、顶出机构设计、冷却系统设计、胶口设计、以及其它标准件的选型等；详细介绍热流道的相关知识。既要做到结构合理，也要保证塑
4、胶产品的质量，还要兼顾经济性。通过本文的论述与设计过程，相信可以塑造一个对于注塑行业的初步认识，了解注塑模具设计的某些细节问题，了解各个模具结构与原理，熟练使用 UG、CAD 等设计软件，大大提高设计的工作效率。关键词：塑料注塑模具模具结构模具零件2D 与 3D 设计AbstractIn recent year,Plastic products have filled every corner of our life,fromelectronic products,daily necessities,auto parts,industrial equipment,where we cansee
5、.It is no exaggeration to say that since the beginning of the plastics industry in1872,the plastics industry has become one of the most important industrial systemsthat have influenced the development of the world.And one of the injection mold isthe most prosperous development of the type,so underst
6、and the type of plastic,plasticproducts to understand the production process,injection mold design is verynecessary.To understand todays injection mold industry by this article that the right chassisof the printer.The types of comm1on plastics and the characteristics of different typesare introduced
7、.Understand the basic principles of injection molding;Was introducedin detail in the early period of the plastic products processing,2D position,full 3Ddesign of injection mold,including the preliminary design of die structure andworking principle,draft,dimensional tolerance control,parting,line str
8、ucture design,mold selection and design,design of cooling system,ejection device into the gatedesign,and other standard parts selection,etc.The relevant knowledge of hot runneris introduced in detail.To achieve a reasonable structure,but also to ensure the qualityof plastic products and economic.It
9、would have a preliminary understanding about the prospect of the injectionmold industry by this paper after discussion and the process of design.Known manya detail about the injection mold design,known some structure as well as principleabout injection mold.Skilled use of UG,CAD and other design sof
10、tware,greatlyimprove the design efficiency.Keywords:plastic;injection mold;mold structure;mold parts;2D and 3D designI目目录录1 前言.11.1 塑料的分类.11.2 热塑性塑料的特性.11.2.1 流动性.11.2.2 收缩性.11.2.3 流变性.21.3 我国塑料模具工业化发展现状及展望.22 打印机右底盘材料成型工艺参数及成型条件.42.1 注射成型的条件.43 打印机右底盘设计的结构工艺性要求.53.1 产品结构分析.53.1.1 壁厚.53.1.2 加强筋.63.1
11、.3 浇口.73.2 产品结构优化.73.2.1 脱模斜度分析.73.2.2 擦碰穿面.83.2.3 行位与斜顶.83.2.4 碰穿孔优化.83.2.5 装配尺寸优化.94 模仁尺寸设计.94.1 型腔数量及排列方式.104.2 模仁的大小.105 模架的选择.125.1A 板与 B 板尺寸确定.126 注塑机选择与校核.146.1 注塑机的选择.14II6.2 注射机参数校核.156.2.1 通过最大注射量校核型腔数.156.2.2 通过额定锁模力校核型腔数.156.2.3 注射量校核.156.2.4 锁模力校核.166.2.5 塑件在分型面上的投影面积校核.166.2.6 注射压力校核.1
12、66.2.7 模具厚度校核.166.2.8 开模行程校核.167 产品拔模处理与分型面设计.177.1 拔模角度的选择.177.2 分型面设计.178 侧向分型与抽芯机构的设计.188.1 侧向分型与抽芯结构的选型.198.2 抽芯力计算.198.3 斜导柱的设计.208.4 大滑块的制作.218.5 大滑座的设计.228.6 T 形压条与导滑块的设计.238.7 楔紧块的设计.248.8 滑块定位装置设计.248.9 耐磨块的设计.258.10 行位顶针设计.268.11 挤紧块设计.279 成型零件设计.279.1 成型零件结构设计.289.1.1 凹模结构设计.289.1.2 凸模与型芯
13、结构设计.289.2 成型零件工作尺寸计算.29III9.2.1 塑件收缩率计算.299.2.2 型腔与型芯工作尺寸计算.3010 推出机构设计.3210.1 脱模力计算.3210.2 推杆推出机构设计.3210.3 斜顶设计.3411 冷却系统设计.3511.1 冷却装置基本结构形式选取.3511.2 冷却装置的理论计算.3511.3 冷却水路及零件设计.3612 热流道系统与浇口设计.3712.1 热流道板设计.3812.2 主流道设计.3812.3 主流道浇口套形式.3812.4 分流道设计.3912.5 喷嘴的选择.3912.6 电热元件的功率计算与选用。.4012.6.1 电热元件的
14、功率计算.4012.6.2 电热元件的选用.4112.6.3 喷嘴加热元件的选用.4112.7 温控箱的选用.4112.8 进胶设计.4213 总结.44参考文献.45附录.46致谢.4811前言塑料是一种高分子复合材料，其由合成树脂以及添加剂组成1。塑料种类之间之所以拥有不同的特性，就是因为拥有不同的添加剂类型与配比；而树脂则是两种添加剂间的粘合剂，起到融合成整体的作用。1.1塑料的分类塑料一般可以分为两种，热塑性材料与热固性材料。热塑性塑料在经过受热、充型、冷却后，塑件仍可以塑化，在一定程度下作为原材料重复加工，这是因为在加工时并未改变分子结构，常见的有 ABS、尼龙系列、POM、PC 等
15、；热固性塑料则不同，在加热过程中分子结构发生了不可逆变的改变，塑件一旦固化，便不可重新塑化，常见的有 UP、PF、EP 等。因为所做的案例用的是热塑性材料 ABS 与 PC，所以以下只探讨热塑性材料的特性。1.2热塑性塑料的特性热塑性塑料因其种类繁多且性质优异，正取代各种材料而广泛应用于我们生活中。热塑性塑料分为结晶形塑料和无定形塑料两种1，两种材料最大的区别就是是否有确定的熔点。大多结晶形塑料具有一定的透明度，如 POM；而无定形塑料一般是完全透明的，如 PC，但 ABS 除外。两种不同的热塑性材料在流动性、收缩性、流变性等方面有着较大的差别。1.2.1流动性塑料熔融状态下的流体流动的难易程
16、度决定了该种塑料所构成塑件的不同性质，例如收缩性、刚度、强度、耐磨性等2，且流动性的区别也影响了注射工艺。一般来说，结晶形塑料比无定形塑料流动性好，所以结晶形材料的注射时间会较短，不容易发生流道堵住的情况。1.2.2收缩性收缩率又称为缩水率，发生在塑件固化过程中，因为塑件在冷却成型后的体积会比熔融状态下的体积小，塑件尺寸会发生变化，因此在制作模具时会将模具腔体尺寸做大一个比率，这样来保证塑件冷却后尺寸正确。收缩率可以通过塑料种类以及塑件大小计算得出，也可以使用经验值。一般，结晶形塑料的收缩率在21.0%3.0%之间，无定形塑料的收缩率在 0.4%0.8%之间2。1.2.3流变性塑料的流变性是指
17、加工过程中，应力、形变、形变速率与粘度之间的关系2。与流变性相关的因素非常复杂，牵涉到塑料本身的性质、塑件的大小与结构、模具流道设计与胶口选择、成型环境等。据此，如果塑料熔融体的粘度受到温度的影响大，该种塑料为热敏性材料；如果塑料熔融体粘度受到剪切速率的影响大，该种塑料为剪敏性材料。1.3我国塑料模具工业化发展现状及展望随着我国工业体系的深入发展，塑料模具工业也朝着更复杂，更智能，更便捷的方向发展。特别是受到高分子材料工业的发展影响，多种多样的分子材料研发出来，而这些材料有具有各种各样的特性，由各种材料做成的塑料产品正逐渐替代生活中原有的物件，例如合金制品，木制品等，它们有着超越这些材料的性能
18、，以及生产的性价比。可以毫不夸张地说，现如今的生活已经被塑料“包围了”。受到电脑科技的影响也很大，近年来，模具的设计已经完全从实物方面脱离，向着无实物方向发展，通过电脑，可以将模具设计的全过程完整的模拟一遍，无论是前期分析与处理、还是模具零件 3 维建模、后期仿真验算，都可以在电脑上完成3。所以现在的模具设计与制造两个方面是逐渐分化的，就连工作的地方也是分开的。现如今用于设计模具的软件多种多样，其中二维软件利用最多的就是CAD，三维软件使用就很多，有 CAD 建模、UG4、甚至是 SolidWorks。使用这些软件进行 2D 排位、分模、拔模、做结构、调取模胚、调取标准件还可以进行模流分析、后
19、期仿真等5。塑料产品是一种货物，既然它是货物，那它就会受到经济活动的影响，特别是现在随着全球化的深入的今天。中国现在作为制造大国，其中就包括塑料产品的生产，塑料产品的出口也是处于年年增长的情况，不仅限于出口，因为塑料性价比与各种特性，它逐渐取代了其它材料。国内塑料制品的需求逐年增长，产生的经济总额也是保持着不错的增长6。但是随着风云变幻的国际格局，特别是中美贸易战，关税的提升使到我国的产品竞争力下降，进而也影响到了塑料产品的3出口。国内供给侧改革，虽然使塑料行业波动了一段时间，但是这也促进了塑料工业以供给结构性改革为主线，深化改革创新，积极调整结构，给塑料行业带来了新的方向与动力。总而言之，塑
20、料行业作为现在衡量一个国家工业水平的重要指标，它的发展将会越来越好，越来越稳定，但是却不能失去了创新的弹性，要时刻贴合需求，提高质量与产量。其中最重要的就是拥抱前沿的科技，例如现在的全 3D 设计，以后的模具数字化设计与智能化制造7；还有就是为了方便设计，塑料模具设计乃至于其他模具设计，都应该进行整体设计的标准化8，无论是模具零件的标准化，就像之前螺丝，现在的撑头，限位块等结构件；甚至是设计过程的标准化，当设计过程公式化后，将会大大降低设计成本，也能减少犯错的机会。只要塑料工业能一直前进，属于它的黄金时代将不会过去，现在不会，以后也不会42打印机右底盘材料成型工艺参数及成型条件本产品所使用得材
21、料为 PC+ABS，为热塑性材料，兼顾了 PC 与 ABS 的优点，打印机右底盘的前期资料如表 2-1 所示，产品的成型方式是通过注射成型。表 2-1打印机右底盘资料名称佳能打印机右底盘塑料PC+ABS缩水率1.0045浇口形式两点侧进胶技术要求产品表面无缩痕、凹陷、段差等流道形式热流道2.1注射成型的条件对于一种特定的塑料产品，拥有明确且详细的注射成型条件是生产优质塑件的重要因素，而成型条件的选择与控制则直接影响了以上成型工艺参数。本次设计的打印机右底盘的成型条件如表 2-2。表 2-2打印机右底盘成型条件塑料ABS+PC注塑成型机类型螺杆式收缩率1.0045干燥温度80时间3h料筒温度后部
22、210254中部216260前部227274射嘴温度232274熔融体温度2322745模具温度4971螺杆转速50r/min保压（40%60%*注射压力）50MPa注射压力100MPa背压（塑化压力）6MPa成型时间充模时间3s保压时间40s冷却时间60s成型周期103s3打印机右底盘设计的结构工艺性要求在实际生产中，并非所有产品设计合理的产品在相关模具设计中是合理的。在模具设计过程中，产品结构不合理，会造成模具制造困难、产品变形等情况。产品结构主要包括以下几个方面：满足注塑工艺要求的产品结构；满足模具合理化设计要求的结构，满足产品装配要求的产品结构；满足表面要求的产品结构。因为产品表面无文
23、字、图案、浮雕、表面纹路等表面结构，所以不做这方面的结构工艺分析。3.1产品结构分析3.1.1壁厚产品壁厚应该均匀一致，一般在 16mm 范围内，最常用的壁厚值为 1.83mm。产品经过 UG 建模中的塑模部件验证功能，分析出壁厚如图 3-1，产品壁厚分布均匀，均处于 2.5mm 以下，大部分壁厚在 2.02.5 之间。经过测量，产品壁厚也大部分为 2.5mm。6图 3-1产品壁厚分析3.1.2加强筋因为塑胶件热胀冷缩现象非常明显，应该在确保塑胶产品的壁厚在一个合理范围中，且满足塑件应该具有的强度与刚度。在实际生产中就需要在产品相应的位置增加骨位，也就是加强筋。加强筋的设计要求为，骨位厚度不大
24、于 0.5t（t 为产品平均胶厚），一般骨位为 0.81.2mm，且当骨位深度高于 15mm 时，应该考虑在模具设计时将骨位部分的模仁镶起来。产品骨位如图 3-2，测量出产品骨位高度约等于 30mm，但是中间有阶梯的平台，所以骨位高度大约为 20mm；骨位厚度为 1.2mm。1.20.5t=0.5*2.5.所以胶件骨位设计合理。图 3-2产品骨位尺寸但是需要注意的是，该骨位在制作模仁时应该镶起来，方便加工与提高所生产产品精度。73.1.3浇口产品浇口的设置会影响到产品的成型质量，浇口的设置原则，应该满足以下原则。a.保证熔融料能到达型腔边缘，且流程最短b.先从壁厚较厚的地方进料，c.型腔内有小
25、型芯或小镶件，应该避免直接冲击，防止变形。d.浇口应该设置于易于清除的位置，且不影响产品外观，e.有利于型腔排气，能沿着分型面排气。产品进胶方式如图 3-3 所示。因为产品较大，使用侧进胶。为了使产品进胶均匀，不出现困气、烧焦等情况，所以从两个点进入型腔。图 3-3产品进胶方式3.2产品结构优化主要用过以下几个方面进行分析：脱模斜度、擦碰穿位、行为、斜顶。3.2.1脱模斜度分析在这个过程中，首先进行 UG 命令中的形状-斜率分析，斜率分析的范围是+0.1 到-0.1，因为在这个范围内，整个产品的面会大致被三个颜色紫色、蓝色、绿色填充，蓝色面为后模面；紫色面为前模面，绿色面则为直身面，需要做的就
26、是把位于前模的绿色面拔成紫色，位于后模的绿色面拔成蓝色。如图 3-4，正 Z轴方向上，所有的面应该都为紫色面或者绿色面，如果出现蓝色面，则为倒扣，是不合理的，说明前期摆正不合或产品本身不合理。反之，负 Z 方向上，应为蓝色面或绿色面。8图 3-4产品拔模分析经过形状-斜率分析后，可以发现产品并无脱模斜度不合理的区域，但是存在挺多绿色面（也就是直身面），故在后面需要根据分型线的走向，来进行直身面的拔模操作。3.2.2擦碰穿面产品的擦碰穿面如图 3-5，擦面应该有斜度，但是在本产品中，擦面所在位置的高度很小，且擦面的大小可以忽略不计，为了加工方便，在此处的擦面不做斜度。3.2.3行位与斜顶在上述脱
27、模分析步骤，可以发现一个问题，那就是在与 Z 轴垂直的方向上，也就是垂直于脱模方向的方向上有通孔；或者说在蓝色面与蓝色面之间有红色面，红色面与红色面之间有蓝色面。出现以上情况的位置就是倒扣，有倒扣的位置，就需要做结构，如行位、斜顶等。产品中有四个需要做结构的地方，两处斜顶与两处滑块。3.2.4碰穿孔优化本产品在滑块上排列有一行行位方向上的碰穿孔，原产品中的碰穿孔为方形孔，为了提高胶件生产精度和方便模具加工。把该处的方形孔四个角增加圆角处理，减少内应力，如图 3-6 所示。图 3-5产品擦碰穿面9图 3-6碰穿孔优化3.2.5装配尺寸优化在产品的原始尺寸图档中，可以看出，有的尺寸的上下偏差都为正
28、值或负值，如图 3-7。如果产品偏差均为负偏差或正偏差，而不先做尺寸优化就进行拔模，会很容易出现拔模后尺寸超出公差范围的情况，为了避免这种情况的出现，应该在公差范围内按照一定的经验公式进行尺寸的修改，修改的经验公式为合理尺寸=上极限尺寸-尺寸公差1/3，即 3.9975-0.0291/33.98。图 3-7产品部分公差4模仁尺寸设计在设计模具之前，我们需要知道产品的尺寸、体积重量等参数。通过 UG 软件测量，得知产品的体积约为 337cm3,而产品的密度为 1.11.3g/cm3，取 1.2g/cm3，则产品的重量约为 405g，产品的具体尺寸如图 4-1。图 4-1产品尺寸104.1型腔数量
29、及排列方式确定型腔数量是模具设计的第一步，由于型腔数量与许多参数有关联，例如注塑机的型号、塑件的精度、生产的条件。在注塑机的型号未知的情况下，我们可以通过以下的经验公式(4-1)来确认。?h(4-1)式中：L塑件的基本尺寸，经过测量为 240.57。?塑件的尺寸公差，因为产品为内饰件，要求精度不高，取 MT5、查询GB/T14486-1993，取值为 1.05。?单型腔模具注塑生产可能产生的尺寸误差百分比，如表 4-1，取?0.?%。表 4-1不同材料单型腔模具的尺寸误差塑料名称聚甲醛聚酰胺尼龙PC、ABS 等非结晶材料?0.?%?0.3%?0.3%?0.?%由下式结果可知，由于塑件尺寸过大，
30、导致无法通过经验公式来估算。也正因为塑件尺寸大，且塑件侧边还有一个大滑块，这将导致生产塑件的模胚 X 方向上的尺寸进一步加大，而注塑机的拉杆间距的大小是固定的且大于模架 X 轴方向上的尺寸才行。因此不应该增加型腔数量，这将造成模架过大，无注塑机可选的情况。故初定型腔数为一模一腔。?h?.0?0.?%?h0.?晦?h?.?4.2模仁的大小一般来说，模仁的大小由产品的大小决定，当然也跟产品一些特殊形状有关或与产品的排位有关，但是该产品并无特殊结构且排位为一出一。为了保证模仁的强度，应该在产品的边缘单边增加一段尺寸，如表 4-2。表 4-2模仁 XY 方向单边增加距离参考值XY 方向产品尺寸(mm)
31、单边增加距离(mm)1130050X 轴方向上，产品的最远处距离产品中心约为 120mm，则产品约为 240mm，但是因为 X 轴上的非操作侧有大滑块这一结构，应加大单边距离，故取 50mm，则模仁 X 方向上的尺寸就是 340mm。Y 轴方向上，产品最远处距离产品中心约为 250mm，但是因为 Y 轴方向上并无特殊结构，则单边加 50mm 足够，因此模仁 Y 方向上的尺寸就是 600mm。与 X、Y 轴方向上的尺寸不同，模仁在 Z 轴方向上分为前模仁与后模仁。而前模仁与后模仁对于尺寸要求也是不同的，后模仁要求的强度较高，这是因为后模仁要承受注塑压力，所以为了使后模仁在几十万次乃至上百万次生产
32、中依然能在注塑压力的冲击下不变形，后模仁需要更大的尺寸，可以参考表 4-3 的经验值。表 4-3前后模仁 Z 方向增加距离参考值产品最高点到中心的距离(mm)前模仁顶增加尺寸（mm）2050产品最低点到中心的距离(mm)后模仁底增加尺寸（mm）2070总的来说，后模仁应该比前模仁厚 10-20mm，特别在有特别深的骨位时，前后模都应该在原有的尺寸上再加厚。+Z 方向上，产品最高点位距离产品中心约为 85mm，应该增加 40mm，取整12130mm。-Z 方向上，产品最低点距离产品中心约为 5mm，但是因为产品较大，所以将产品后模尺寸加大，厚度取到 80mm。由此可得，模仁的大小为 600X34
33、0X210，如图 4-2 所示。图 4-2模仁尺寸5模架的选择在实际生产中，为了简化模具设计与生产，将不同模具中许多相同的结构，如撑头，垃圾钉，支撑板，导柱、导套等组成了标准模架。标准模架的规格也有所不同，这是因为生产模架的公司不同，常用的标准模架有龙记模架、明利模架等。胶件的进胶方式是两点侧进胶，无前模滑块，或前模斜抽等前模结构，所以为了节约成本，选用大水口类型的模架，接下来，通过已知模仁的尺寸大小，得出模具长宽和 A、B 板的高度等实际值9。5.1A 板与 B 板尺寸确定由上述模仁尺寸可知A 板的开框深度为：130-0.5=129.5mm;B 板的开框深度为：80-0.5=79.5mm。在
34、实际加工中，使用机床开框时，由于刀具的原因很难加工成直角的形式，且直角容易形成应力集中，容易崩坏。所以一般开框时应该加工成圆角。开框圆13角的尺寸参考值如表 5-1。表 5-1开框圆角参考值框深（mm）圆角 R（mm）150135010016.51001502615032查上表 5-1 可得，A 板的开框圆角为 26mm，B 板的开框圆角为 16.5mm，为使 A、B 板圆角一致，故一起使用圆角 26mm。表 5-2A、B 板各尺寸经验关系值尺寸条件宽度顶针面板的宽度与模仁宽度在 510mm 之内长度框边距离回针距离15mmA 板高度A 板高度?等于框深+3040mmB 板高度B 板高度?等于
35、框深+3060mmA、B 板各尺寸都有一定的要求，如表 5-2 所示，且当 A、B 板上有侧向抽芯结构时，应该适当增加 A、B 板厚度，提高强度。模架各项尺寸参考值如下表5-3。表 5-3A、B 板各尺寸参考值?300604007050305060则，根据以上经验值可得。模具宽度：?=?+?=340+2*130=600mm14模具长度：?=?+?=600+2*100=800mmA 板高度：?=?+?=130+50=180mmB 板高度：?=?+?=80+70=150mm式中：?模仁宽度；?模仁边界与模架边界的宽度距离；为了保证侧向大滑块的强度与预留足够的位置放置斜导柱与做滑块运水。故取 130
36、；?模仁长度；?模仁边界与模架边界的长度距离；?母模仁的开框深度；?公模仁的开框深度；?A 板开框方向上的最小壁厚；?B 板开框方向上的最小壁厚。方铁高度=上下顶针板的高度+推出距离+限位柱的高度+580mm。上下顶针板的高度约为7080mm；推出高度为40mm，限位柱的高度为2530mm。则方铁高度150mm。则应该选取的模架为：CI-6080-A180-B160-C150。6注塑机选择与校核6.1注塑机的选择注塑机根据结构不同，可分为柱塞式以及螺杆式10。柱塞式注塑机不适用于流动性差且热敏性强的塑件产品，注射量小。而螺杆式注塑机注塑量大，注塑总体效果好。而根据其外形，又可细分为卧式、立式及
37、角式，其中卧式运用最广泛。故选择卧式螺杆式注塑机。因为选择的是工字模，模具真正的宽度不是 600mm，通过测量得出模具宽度为 700mm。因为模具装配在注塑机上的要求是拉杆间距必须大于模具宽度。注塑机的拉杆空间必须大于 700mm，据此，初选注塑机型号为 HTF450X-B11，该注塑机的参数如下表 6-1。表 6-1HTF450X-B 注射机技术规格型号HTF450X-B喷嘴球半径/mm15螺杆直径/mm80喷嘴孔直径/mm4螺杆长径比20定位圈直径/mm200理论容量/cm31860外形尺寸/m7.9?2.3?3.2注射容量/cm31693顶出行程/mm20015注射速率/g s?460顶
38、出力/kN110塑化能力/g s?58.7最大模厚/mm780注射压力/MPa156最小模厚/mm330螺杆转速/r min?0-160移模行程/mm740锁模力/kN4500拉杆内距/mm780?7806.2注射机参数校核6.2.1通过最大注射量校核型腔数?0.h?h?0?0.?h0?h0?3.0晦(6-1)式中：n型腔数；k注射机最大注射量利用系数，一般取 0.8；?注射机允许的最大注射量；?单个塑件的质量或体积；m?浇注系统所需塑料质量或体积，一般取塑件的 0.6 倍估算11；型腔数 n=1?3.07，合理。6.2.2通过额定锁模力校核型腔数?h?000003h.?0000?.?(6-2
39、)式中：F注射机的额定锁模力；?单个塑件在模具分型面上的投影面积9；?浇注系统在模具分型面上的投影面积，因为本模具的浇注系统为两点侧进胶，在分型面上仅有冷料井和进胶口的投影可忽略不计；P塑料熔体对型腔的平均成型压力，查表取 34.2。型腔数 n=1?1.1，合理。6.2.3注射量校核塑件体积大小小于最大注射量是塑料熔融体能充满腔体的必要条件，校核计算如式(6-3)。?h0%?(6-3)?h0?0.?h0?hh?0.h?h?0?hhh式中：m注射机的最大注射量，h0%额定注射量9。模内熔融体总量为 648 小于 1488，合理。166.2.4锁模力校核为了可靠的锁紧模具，不在成型时间段发生漏胶的
40、现象，应该使熔融料体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在出模方向上投影面积之和的乘积必须小于额定锁模力10，其校核计算如式(6-4)。?t?(6-4)?0000?3h.?h?0h000 t?h?00000锁模力大小合理。6.2.5塑件在分型面上的投影面积校核注射机允许的最大成型面积应当大于分型面在出模方向上的投影面积，校核计算如式(6-5)，不然会出现漏胶，无法完全合上模具的情况。?t?(6-5)?0000?0000 t hh0000式中：A注射机的最大成型面积。塑件在分型面上的投影面积合理。6.2.6注射压力校核注射力的校核非常复杂，与很多因素有关。通常通过下式(6-6)进行估算。?公?0(6
41、-6)式中：?公公称注射压力，156MPa；?0该产品所要求的注射压力，100MPa。注射压力大小合理。6.2.7模具厚度校核在生产中，生产塑件的模具厚度?应该位于注射机的最大模厚?max及最小模厚?min之间，如式(6-7)。模具实际厚度约为 700mm；注射机最大模厚为 780mm；最小模厚为 330mm。?t?(6-7)故模具厚度合理。6.2.8开模行程校核已知本产品的分型面为阶梯状，只有一个分型面，则校核计算如式(6-8)。?（?0）mm(6-8)17?00?h0?90?（?0）式中：?max开模行程，200mm；?制品脱模行程，40mm；?制品高度（包括与制品相连的浇注系统凝料），取
42、 90mm。注射机的开模行程合理。7产品拔模处理与分型面设计为了产品易于出模，每个原始产品都应进行拔模处理。一般来说，应该先进行分型面的制作，再进行拔模处理，但是因为该产品为打印机产品，且在前期分析中已经得知分型线的大致走向，为了防止段差的产生，应该在拔模后处理好段差问题，再进行分型面的制作。7.1拔模角度的选择应该注意拔模一定是减胶拔模，就是说拔模后，该处的壁厚要减小，整个产品的质量要减轻。且拔模角度的选择应该是以单边减胶 0.1mm 为准，首先在产品面上测量出绿色面的竖直高度，然后通过该高度与 0.1mm 的两条边作为垂直边构成一个三角形，斜边与高度边的夹角就是拔模角度，如图 7-1 所示
43、。应该去掉相应拔模面上的圆角后才进行拔模操作，因为不去圆角就会出现无法拔模或者拔模后出现倒扣的情况，造成无法出模或产品受损的情况。图 7-1产品拔模角度计算7.2分型面设计在打印机产品中，分型线旁边的后模面与前模面之间应该有一定范围的段差，。这是因为在分型线两边进行拔模后，后模面会出现往外突出的情况，虽不18影响产品的出模，但是会影响外观面的美观程度，所以都需要对后模面进行偏置处理。打印机类的产品允许后模偏置的极限为 0.2mm，在这里只需要偏置 0.05mm即可。偏置后的产品，从正面看将不会再有段差，因为段差转移到了后面，这样大大地提升了产品的美观。如图 7-2 所示图 7-2段差处理产品经
44、过拔模与段差处理后，分型线就已经出来了，根据分型线，我们可以拉伸出一个阶梯式的平面，如图 7-3 所示。图 7-3分型面8侧向分型与抽芯机构的设计198.1侧向分型与抽芯结构的选型在实际生产中，使用比较多的是机动、液动或气动两种种类的侧抽芯结构12。而且液动或气动侧向分型与抽芯结构，通常要求注塑机要带有抽芯液压缸或气动缸，应用于需要较大抽拔力的结构中，且成本高。而机动抽芯分型与抽芯结构，利用注塑机本身的开模力作为动力，通过拨杆或斜导柱推动侧向成型零件，应用最为广泛。所以选择机动侧向分型与抽芯机构，如图 8-1 所示。图 8-1机动侧向分型与抽芯机构8.2抽芯力计算抽芯力就是塑件在滑块结构在脱模
45、时产生的包紧力与滑块在运动时的摩擦力的加和，对于滑块面平整的塑件，包紧力也会较小。对于滑块的抽芯力，可通过下式(8-1)计算。?t?(8-1)式中：?抽芯力；c滑块结构部分的截面平均周长；h滑块结构部分高度；?侧型芯的脱模斜度或倾斜角；p塑件对滑块结构的包紧力，一般模内冷却的塑件，p=（0.81.2）?0晦Pa；模外冷却的塑件，p=（2.43.9）?0晦Pa10；熔融状态下的塑料对钢的摩擦系数，一般=0.150.212。该处结构有 60 个小槽孔，其中每个小槽孔周长 c 约为 24mm、块所包结构的周长约为 855mm、侧型芯高度 h 均为 2.33mm、模内包紧力 p 取值 1.0?0晦Pa
46、即为 10MPa、擦系数取 0.2、向脱模斜度?为 1，则抽芯力的计算如下。?0?h?.33?0 0.?t?6592（N）?h?.33?0 0.?t?3638（N）208.3斜导柱的设计滑块的运动是通过注射机，在前后模开模时通过斜导拨动整个行位，从而实现滑块往侧向移动，滑块面与塑件的完全脱离，如图 8-2 所示。图 8-2抽芯结构样式扣位行程约等于 2.5mm，则行程 S=T+23=2.5+235mm。但是由于模具脱模行程有 40mm，如果取滑块行程为 5mm，则斜导柱的角度过小，如图 8-3。如果取这这样角度，会使滑座的高度过高，进而削薄 A 板的厚度，且角度过小，也会使斜导柱受力加大，难以
47、推动滑块与滑座。所以应该增大行程来增大斜导柱的角度，又因为滑座的高度较大，如果取的行程过大，斜导柱的角度过大，则斜导柱深入滑座的高度将不够，会造成斜导柱推力不够或推力不匀等问题。则取行程为 8mm，取滑座的斜面=15，斜导柱的角度为 13。由于滑座较大，则应该选取的斜导柱也应该相应的增加尺寸，斜导柱相关设计尺寸如图 8-4。且滑座横向的尺寸较大，则应该考虑使用两根斜导柱。A 板较厚，为使加工方便，使用镶拼式的斜导柱固定方法，这样斜导柱的锁紧块还能充当模仁的挤紧块。图 8-3斜导柱斜度理论值21图 8-4斜导柱尺寸样式已知总抽芯力为 10230N，查表得出，最大弯矩力为 11kN。通过已知的最大
48、弯矩力，顶出高度?为 40mm，可以查出斜导柱直径为 25mm。且行位宽度为370，为使在推动滑块时受力均匀、运动平稳、增大推动力，所以选择使用两根直径为 25mm 的斜导柱对称排列来推动行位运动。为了方便装配，需要在斜导柱的杯头处磨掉斜导柱斜度的平面，斜导柱的材料用 T10A 碳素钢13。如图 8-5所示。图 8-5斜导柱尺寸8.4大滑块的制作由于滑块尺寸较大，采用镶滑座与滑块，用镙丝拉紧，滑座与滑块分开加工，可以采用不同的钢料并方便改模。如图 8-6，因为滑块与滑座是的连接是通过滑座的左侧由螺丝锁紧滑块，从而实现滑块固定，但是这样的固定方式有一个问题，那就是滑块虽然通过螺丝实现了在 X 轴
49、向上的定位，但是滑块 Y 轴、Z 轴方22向上的定位并没有，这在实际生产中是不允许的，因为滑块的轻微运动就会使生产的胶件变形。为了避免出现这种情况，就需要在滑块的尾部增加一个突起的块，也称“冬菇头”，嵌入与滑座贴合的面，这样就能起到定位的效果，该处定位的尺寸为：2705512。滑块所包住的面应该不到骨位的最高处，而是在最高处往下一段距离，预留一段骨位在前模上是为了保证在滑块脱模时，不会产生粘模的情况。滑块不需要进行取整操作，因为我们无法保证产品的结构是整数，且滑块的胶位面一般都是由EDM 进行加工的，加工能达到很高的精度，只需要在设计时注意留一对相互垂直的直升面作为基准来作为加工时的基准进行取
50、数就行了。为了使滑块运动顺畅，应该在运动方向上做斜度，单边 35，在这里因为滑块较大，故单边增加 1即可。滑块面上并没有需要另外镶起来的骨位或圆孔，但是，为了不让粘模的情况发生，需要增加行位顶针，如图 8-7。滑块的尺寸大致为 3706570，采用45 钢作为原材料。图 8-7滑块8.5大滑座的设计与滑块不同，为了易于加工，滑座需要相对模具中心取整。滑座在前模的深度应该大于滑块的深度，这样才能更好的限制滑块的运动，滑座深入后模 30mm来保证滑座的强度。为了增加滑座的寿命，应该在滑座与 A 板铲机面上加上耐磨块；滑座 Z 向的定位通过 T 形压条来锁紧；由于滑块与滑座的尺寸较大，故图 8-6滑