空調(diào)機后蓋注射成型工藝與模具設(shè)計

PAGEPAGE34題目：空調(diào)機后蓋注射成型工藝與模具設(shè)計目錄摘要 11引言 22塑件工藝分析 32.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析 32.1.1塑件的尺寸精度分析 32.1.2塑件表面質(zhì)量分析 32.1.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 32.2塑件材料分析 42.3成型條件分析 52.4注射成型的工藝參數(shù) 53模具設(shè)計方案的確定 73.1計算制件的體積和質(zhì)量 73.2注射機的初選 73.3分型面的選擇 83.3.1分型面的形式 83.4確定型腔數(shù)目和排列方式 83.4.1型腔數(shù)目的確定 93.4.2型腔的排列方式 93.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計 103.5.1澆注系統(tǒng)的組成 103.6抽芯機構(gòu)的設(shè)計 143.6.1側(cè)向分型抽芯機構(gòu) 143.6.2滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計 143.7凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 153.8凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 163.9導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 173.10脫模機構(gòu)的設(shè)計 183.10.1脫模機構(gòu) 183.10.2脫模機構(gòu)的分類及選用 183.10.3脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 183.10.4空調(diào)機后蓋的脫模機構(gòu) 193.11溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 193.11.1冷卻系統(tǒng)設(shè)計 193.11.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 193.11.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 194模具設(shè)計的有關(guān)計算 214.1抽芯距的計算 214.2抽芯力的計算 214.3斜導(dǎo)柱的選擇 214.4冷卻時間的計算 214.5成型零件的工作尺寸計算 214.5.1.型腔尺寸計算 224.5.2型芯1尺寸計算 234.5.3型芯2尺寸計算 244.6型腔壁厚和底板厚度計算 254.7冷卻系統(tǒng)的計算 255注射機參數(shù)的校核 265.1注射壓力的校核 265.2鎖模力的校核 265.3開模行程與推出機構(gòu)的校核 266模架選用 287模具裝配圖繪制 297.1模具裝配圖繪制 297.2模具動作過程 308設(shè)計小結(jié) 31致謝 32參考文獻 33摘要塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本論文介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計，介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程度要求做了簡單說明。設(shè)計成型零部件以及設(shè)計合理的推出機構(gòu)。并分析和闡述了模具型芯零件及各標準件的選材、熱處理工藝，塑件的結(jié)構(gòu)要素，塑件的尺寸公差和精度的選擇，塑件的體積和質(zhì)量的計算方法對設(shè)計進行驗證主要是對注射機的相關(guān)重要參數(shù)進行驗證包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸等。在校驗合格后，進行成型零件加工工藝過程的制定，既要保證塑件的質(zhì)量，又要兼顧經(jīng)濟性。通過本設(shè)計可以對注塑模具有一個更進一步的認識，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理。關(guān)鍵詞：生產(chǎn)工藝注射模成型零件塑料模具分型面澆注系統(tǒng) 1引言塑料具有可塑性強，密度小，比強度高，化學(xué)穩(wěn)定性高，外觀多樣的特點，因而受到越來越多的廠家及人民的喜愛，塑料制品幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門及人民日常生活的各個領(lǐng)域?？照{(diào)機后蓋是日常生活中十分常見和常用的制品，選擇空調(diào)機后蓋是因為它的結(jié)構(gòu)包含了常見塑料模具的各個部分，能達到綜合訓(xùn)練自己設(shè)計水平的目的，能充分做到理論結(jié)合現(xiàn)實生活的實際情況，我們能做到同時站在生產(chǎn)方和使用者的角度來考慮產(chǎn)品的設(shè)計，可以結(jié)合自己對產(chǎn)品使用性能的一些需求來改進產(chǎn)品的設(shè)計方案，使產(chǎn)品模具設(shè)計更具實際意義。2塑件工藝分析2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析2.1.1塑件的尺寸精度分析此塑件有要求的尺寸精度級別為MT3或MT2級，其余的精度級別可按MT5級精度查公差值。2.1.2塑件表面質(zhì)量分析除了塑件一些特殊部位有較高的表面要求，其余的表面粗糙度為6.3ｕm。2.1.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析該塑件外形為鉤形，其高度較高而寬度較窄，在成型時可能出現(xiàn)填充不足的現(xiàn)象。此次產(chǎn)品是在UG5.0的輔助下完成的，產(chǎn)品圖如圖2.1：a塑件俯視圖b塑件仰視圖圖2.1空調(diào)機后蓋塑件三維實體圖2.2塑件材料分析1、化學(xué)名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三種單體聚合而成的非結(jié)晶型的高聚物。2、ABS樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。3、ABS塑料——性能一般性能：ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。力學(xué)性能：ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。熱學(xué)性能：ABS的熱變形溫度為93～118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40～100℃的溫度范圍內(nèi)使用。電學(xué)性能：ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。環(huán)境性能：ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。成型性能：ABS塑料成型性較好。它的流動性較好，成型收縮率小；ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進行較長時間的干燥。ABS塑料可采用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型等方法制造塑料制品。4、ABS塑料的用途由于ABS塑料具有良好的綜合性能并易于成型，所以在機械、電器、輕工、飛機、造船以及日用品等工業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用，如電機外殼、電話機殼、汽車儀表盤、儀表殼、把手、管道、電池槽、及電視機、收錄機、洗衣機、計算機外殼等。2.3成型條件分析干燥處理：吸濕性強，通常需要干燥處理；分解溫度：≥250℃；模具溫度：50～80℃；注射壓力：可大到600～1000bar（1bar=0.1mpa，bar是國際組織壓力單位）；保壓壓力：可大到800bar；2.4注射成型的工藝參數(shù)注射機類型：螺桿式預(yù)熱和干燥t/℃:150～170165～180180～200噴嘴溫度t/℃:170～180模具溫度t/℃:50～80注射壓力P/MPa：60～100成型時間t/s:注射時間20～90高壓時間0～5冷卻時間20～120總周期50～220螺桿轉(zhuǎn)速n/(r·min-1):30后處理：方法紅外線燈、烘箱溫度t/℃70時間t/h2～43模具設(shè)計方案的確定3.1計算制件的體積和質(zhì)量注射模是安裝在注射機上的，因此在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機有關(guān)技術(shù)規(guī)范進行必要的了解，以便設(shè)計出符合要求的模具，同時選定合適的注射機型號。從模具設(shè)計角度考慮，需要了解注射機的主要技術(shù)規(guī)范。在設(shè)計模具時，最好查閱注射機生產(chǎn)廠家提供的有關(guān)“注射機使用說明書”上標明的技術(shù)規(guī)范，因為即使同意規(guī)格的注射機，生產(chǎn)廠家不同，其技術(shù)規(guī)格也略有差異。選用注射機時，通常是以某塑件（或模具）實際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號；為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應(yīng)該小于某注射機的公稱注射量，即：V實<V公式子中，V實——實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（cm3）由UG分析/體測量，可得空調(diào)機后蓋的體積為V=75381mm3，根據(jù)塑件形狀、材料及尺寸采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮到設(shè)計為2腔，加上澆注系統(tǒng)的冷凝料（V流=2VX20%），V總=V流+2V=181cm3。注射機最大注射量和制品的質(zhì)量或體積有直接關(guān)系，兩者必須相適應(yīng)，不然會影響制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，為了保證正常的注射成型，注射機的最大注射量應(yīng)稍大于制品的質(zhì)量或體積（包括流到凝料），通常注射機的實際注射量最好在注射機的最大注射量的80%以內(nèi)。3.2注射機的初選查閱塑料模設(shè)計手冊的國產(chǎn)注射機技術(shù)規(guī)范及特性，考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情況，可以選擇初選螺桿式注射機[2]：XS—ZY—250。基本參數(shù)如下：螺桿直徑（mm）：Ф50注射容量（cm3）：250注射壓力（公斤力/cm2）：1300鎖模力（t）：180最大注射面積（cm2）：500最大模具高度（mm）：350最小模具高度（mm）：250模板行程（mm）：350噴嘴球半徑（mm）：R18噴嘴孔直徑（mm）：Ф4定位孔直徑(mm)：Ф125+0.06頂出兩側(cè)孔徑（mm）：Ф40頂出兩側(cè)孔距（mm）：2803.3分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。3.3.1分型面的形式：分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，常見的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。1.分型面的選擇原則[1]：a）便于塑件脫模：Ⅰ、在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)Ⅱ、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯Ⅲ、應(yīng)合理安排塑件在型腔中方位；b）考慮和保證塑件的外觀不遭損壞c）盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d）有利于排氣e）盡量使模具進攻方便2.選擇曲線分型面分型面結(jié)構(gòu)如圖3.1：a分型面1b分型面2圖3.1分型面選擇圖3.4確定型腔數(shù)目和排列方式3.4.1型腔數(shù)目的確定為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種[3]：a）根據(jù)經(jīng)濟性能確定型腔數(shù)目；b）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目；c）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目；d）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。考慮到成本，根據(jù)a）其計算過程如下：設(shè)型腔數(shù)目為n，制品總件數(shù)為N，每一個型腔所需的模具費用為C1，與型腔無關(guān)的模具費用為C0，每小時注射制品成型的加工費用為y（元/h），成型周期為t（min），則：模具費用為XM=nC1+C0（元），注塑成型費用為Xs=N（yt/60）（元），總成型加工費用為X=XM+Xs，即X=N（yt/60n）+nC1+C0為使總的成型加工費用最少，即令dx/dn=0,則有：N（yt/60）(-1/n2)+C1=0所以n=(Nyt/60C1)1/23.4.2型腔的排列方式對于高精度制品，由于型腔模具難以使個型腔的成型條件均勻，故通常推薦型腔數(shù)目不超過4個，塑料件的精度為8級左右，以及模具制造成本、制造難度和生產(chǎn)效率的綜合考慮，型腔數(shù)目定為2腔，排布形式為矩形的平衡布局。其結(jié)構(gòu)如圖3.2：圖3.2型腔布局圖3.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.5.1澆注系統(tǒng)的組成圖3.3澆注系統(tǒng)的組成圖所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰地塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。在這里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如圖四所示：1.澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計A、主流道設(shè)計：主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其主要設(shè)計點為：（1）主流道圓錐角a=2°～6°，對流動性差的塑件可取3°～6°，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63ｕm。（2）主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。（3）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響熔體的順利充型。（4）對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用H9/h9間隙配合。（5）主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為52～56HRC。B、冷料穴的設(shè)計冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。冷料穴的形式有三種：一種是與推桿匹配的冷料穴；二是與拉料桿匹配的冷料穴；三是無拉料桿的冷料穴。這里選用與推出桿匹配的倒錐形冷料穴，其結(jié)構(gòu)如圖3.4：圖3.4冷料穴1—主流道襯套2—冷料穴3—動模板4—拉料桿C、分流道的設(shè)計分流道就是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)計分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點澆口時也要設(shè)置分流道。1.作用：使塑料熔體的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，并盡快地充滿型腔。2.分流道的設(shè)計原則（1）對于含有玻璃纖維等流動性較差的樹脂，流道截面要大一些。（2）流向改變的拐角處，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置冷料穴。（3）使塑件和澆道在分型面上的投影面積的幾何中心與鎖模力的中心重合。（4）保證熔體迅速而均勻地充滿型腔。（5）分流道的尺寸盡可能短，容易盡可能小。（6）要便于加工及刀具的選擇。①分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，這里就選用圓形分流道，如圖3.5。因為圓形截面分流道的效率是分流道中效率最高的，矩形截面的流道效率與圓形相當(dāng)，但面積卻比圓形流道多出27％，增加了射出廢料，而且會造成頂出力量增加的現(xiàn)象。固選圓形截面的分流道。圖3.5圓形流道②分流道的尺寸：因為各種塑料的流動性有差異，所以可以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計分流道的直徑，常用塑料的分流道直徑推薦值可查有關(guān)資料。但對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑料，可用此經(jīng)驗公式確定其流道直徑[4]：D=0.265Xm1/2L1/4式中，m—流經(jīng)分流道的塑料量（g）；L—分流道長度（mm）；D—分流道直徑（mm）。對于黏度較大的塑料，可按上式算得的D值再乘以1.2～1.25的系數(shù)。這里取m=150x0.2=30g，L=10mm。固分流道尺寸為1.2D，即D1=1.2D=1.2x0.265x301/2x161/4=5（mm）?！郤=∏R2=3.14x5x5/4=19.6（mm2）③分流道的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類，這里我們選用的是平衡式的布置方法。④分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。D、澆口的設(shè)計：澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道截面積的3%～9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、點交口、潛伏式澆口、護耳澆口。而我們這里選用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口一般情況下，側(cè)澆口均開設(shè)在模具的分型面上，從制品側(cè)面邊緣進料，它能方便地調(diào)整澆口尺寸，控制剪切速率和澆口封閉時間，是被廣泛采用的一種澆口形式。側(cè)澆口適用于一模多件，能大大提高生產(chǎn)效率，去除澆口方便，但壓力損失大，保壓補縮作用比直接澆口小，殼形件排氣不便，易產(chǎn)生熔接痕，縮孔及氣孔等缺陷。其結(jié)構(gòu)如圖3.6：圖3.6側(cè)澆口澆口的截面一般只取分流道截面積的3％～9％，澆口的長度約為0.5mm～2mm，現(xiàn)在可算出我們需要的澆口面積S=5％×s=19.6x5％=0.98mm2。澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題，所以我們在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點：①澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。②澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮。③澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。④澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。⑤對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式，以避免型芯受沖擊變形。⑥澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。⑦不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。E、定位圈的選用1、作用主要是使注射噴嘴與模具的主流道準確對正、定位。定位圈與澆口套的關(guān)系見圖四，定位圈結(jié)構(gòu)如圖3.7：圖3.7定位圈2、定位圈基本尺寸D=Ф64mm，其余尺寸見圖八所示。 材料：45鋼3.6抽芯機構(gòu)的設(shè)計由于空調(diào)機后蓋的結(jié)構(gòu)特點，本次設(shè)計采用側(cè)向分型和內(nèi)部抽芯機構(gòu)。3.6.1側(cè)向分型抽芯機構(gòu)1）定義：在制品脫模前必須抽出側(cè)型芯，然后再從模具中推出制品，完成側(cè)型芯的抽出和復(fù)位的機構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。2）分類：按動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。常見的手動抽芯機構(gòu)有：螺紋抽芯機構(gòu)、齒輪齒條抽芯機構(gòu)、活動鑲塊抽芯機構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但操作麻煩，生產(chǎn)率低，適合小批量生產(chǎn)。機動抽芯機構(gòu)：斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)、斜滑塊分型與抽芯機構(gòu)、齒輪齒條抽芯機構(gòu)特點：具有較大的抽芯力和抽芯距，生產(chǎn)率高，操作方便，動作可靠。適合大批量生產(chǎn)。氣動或液壓側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)：特點：傳動平穩(wěn)，有較大抽芯力和抽芯距。考慮到塑件的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)設(shè)備條件的問題，采用機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。3.6.2滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計為了確保側(cè)型芯可靠地抽出和復(fù)位，保證滑塊在移動過程中平穩(wěn)、無上下竄動和卡死現(xiàn)象，導(dǎo)滑槽必須很好配合和導(dǎo)滑?；瑝K和導(dǎo)滑槽的配合一般采用H7/h7，滑塊用壓板來導(dǎo)滑。斜滑塊和壓板的結(jié)構(gòu)見圖3.8：a斜滑塊b壓板圖3.8斜滑塊和壓板3.7凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模又稱型腔，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，空調(diào)機后蓋屬于小型制件，從各方面分析我們可選用整體嵌入式凹模。整體嵌入式凹模：由于是小件一模多腔式模具，一般是將每個型腔單獨加工后壓入定模中。這種結(jié)構(gòu)的型腔形狀、尺寸一致性好，更換方便。凹模的外形通常是用帶臺階的圓柱形，由臺階定位，以過渡配合嵌入定模板，然后用定模板座板將其固定。其結(jié)構(gòu)如圖3.9所示：圖3.9型腔圖3.8凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可分為整體式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸?！w裝配式凸模，它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示：a型芯1b型芯2 圖3.10型芯圖3.9導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)。導(dǎo)向機構(gòu)的作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)向機構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種，這里選取導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖11：我們在設(shè)計此機構(gòu)的同時還應(yīng)注意以下幾點：⑴導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度。⑵導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯（凸模）端面的高度高出6～8mm（圖3.11），以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。⑶導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強度。⑷為了使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)該倒角。⑸導(dǎo)柱的設(shè)置應(yīng)根據(jù)需要而決定裝配方式。⑹一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。⑺一般應(yīng)在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。⑻導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考準模架數(shù)據(jù)選取。 圖3.11導(dǎo)向機構(gòu)3.10脫模機構(gòu)的設(shè)計3.10.1脫模機構(gòu)在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。3.10.2脫模機構(gòu)的分類及選用脫模機構(gòu)的分類很多，采用的是混合分類中的一種：推桿一次脫模機構(gòu)，因為此機構(gòu)是最簡單、最為常用的一種，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點，在生產(chǎn)實踐中比較實用和直觀。所謂一次脫模就是指在脫模過程中，推桿就需要一次動作，就能完成塑件脫模的機構(gòu)。它通常包括推桿脫模機構(gòu)、推管脫模機構(gòu)、脫模板脫模機構(gòu)、推塊脫模機構(gòu)、多元聯(lián)合脫模機構(gòu)和氣動脫模機構(gòu)等。3.10.3脫模機構(gòu)的設(shè)計原則設(shè)計脫模機構(gòu)時，應(yīng)遵循以下原則：（1）結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度。（2）保證塑件不變形、不損壞。（3）保證塑件外觀良好。（4）盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。3.10.4空調(diào)機后蓋的脫模機構(gòu)由于空調(diào)機后蓋內(nèi)部型芯2對塑件有推動作用，在開模時，塑件向遠離型芯2的方向脫開，隨后，可以取出塑件。因此，在這副模具中可以利用型芯2抽芯作用的同時，使塑件順利脫模。3.11溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計3.11.1冷卻系統(tǒng)設(shè)計塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時，則模具可簡單進行冷卻；當(dāng)塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻，以達到很好冷卻定型并脫模。3.11.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則①.盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡②.冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。③.盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。④.澆口處加強冷卻。⑤.應(yīng)降低進水與出水的溫差。⑥.合理選擇冷卻水道的形式。⑦.合理確定冷卻水管接頭位置。⑧.冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。⑨.冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。3.11.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡單流道式。簡單流道式即通過在模具上直接打孔，并通過以冷卻水而進行冷卻，是生產(chǎn)中最常用的一種形式。其結(jié)構(gòu)如圖3.12：圖3.12冷卻系統(tǒng)管道4模具設(shè)計的有關(guān)計算4.1抽芯距的計算抽芯距是指側(cè)型芯從成型位置抽到不妨礙制品取出位置時，側(cè)型芯在抽拔方向移動的距離。抽芯距一般大于制品的側(cè)孔深度或凸臺高度2～3㎜[5]，即：S抽=h＋(2～3)㎜h:制品上側(cè)孔深度。所以，大型芯抽芯距S抽=32＋（2～3）㎜=34～35㎜4.2抽芯力的計算由于塑料制品對型芯的包緊力遠大于對型腔的包緊力，故本設(shè)計忽略了對型腔的包緊力。所以抽芯力等于脫模力，即：F抽=3.75x105N。4.3斜導(dǎo)柱的選擇斜導(dǎo)柱：α=25°；規(guī)格為φ20×152mm；抽芯距為34mm。4.4冷卻時間的計算在注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時的這一段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，這段冷卻時間一般約占整個注射生產(chǎn)周期的80%[6]。因為我們所需要的塑件比較薄，固用此公式：式中，a—塑料熱擴散系數(shù)（m2/s）；S—制品壁厚（mm）；現(xiàn)我們根據(jù)已知條件知道ABS的Ts=260℃，Tm=60℃，Te=100℃，而塑件的厚度為2mm：∴=10s4.5成型零件的工作尺寸計算現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸LS是最大尺寸，其公差按規(guī)定為負值“-Δ”；凹模的名義尺寸LM是最小尺寸，其公差按規(guī)定為正值“+δZ”現(xiàn)由公式可得：式中，“Δ”前的系數(shù)（此處為0.5）可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.75之間，ABS的收縮率S為0.005.制品偏差大則取小值，偏差小則取大值?；境叽鐬?20mm時，其Δ值為0.68；基本尺寸為70mm時，其Δ值為0.52,基本尺寸為15mm時Δ為0.24.（這里塑料件的精度取5級）固可由以上公式算出其尺寸：4.5.1.型腔尺寸計算a.徑向尺寸========b.高度尺寸 ========4.5.2型芯1尺寸計算a.徑向尺寸 ========b.高度尺寸====4.5.3型芯2尺寸計算a.徑向尺寸==========b.高度尺寸====4.6型腔壁厚和底板厚度計算在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力時，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算，尤其是對大型塑件。但這里的塑件較小，故不需要對型腔壁厚和底板厚度進行計算，大致得體即可。4.7冷卻系統(tǒng)的計算由塑料成型工藝及模具設(shè)計查閱[7]可得，ABS的單位質(zhì)量成型時放出的熱量為300KJ～400KJ/Kg。放出熱量為Q=60x1.05/1000x350KJ=22.05KJ其中，1/3的熱量被凹模帶走，2/3由型芯帶去。5注射機參數(shù)的校核5.1注射壓力的校核該項工作是校核所選注射機的公稱壓力P能否滿足塑件所成型時需要的注射壓力P0，其值一般為70～150MPa，P=1300公斤力/cm2。=130MPa>P0=70MPa，這里P0選70MPa，所以注射壓力滿足要求。5.2鎖模力的校核鎖模力是指注射機的鎖模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：F鎖≥F脹=A分XP型F鎖—注射機的額定鎖模力（N）；P分—模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.3～0.65倍，通常取20～40MPa。這里選P型=30MPa。A分—塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（mm2）由UG分析/面測量，可得投影面積為115cm2，澆注系統(tǒng)的投影面積不超過10cm2?！郌鎖≥F脹=A分XP型=（115+10）x30=3.75X105（N）而鎖模力為180t即1.764x106N，大于3.75x105，符合要求。5.3開模行程與推出機構(gòu)的校核開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用H表示，它必須小于注射機移動模板的最大行程S。由于注射機的鎖模機構(gòu)不同，開模行程可按以下兩種情況進行校核：一是開模行程與模具厚度無關(guān)；二是開模行程與模具厚度有關(guān)。這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)，且是但雙型面注射模具。1.當(dāng)開模行程與模具厚度無關(guān)時這種情況主要是指鎖模機構(gòu)為液壓—機械聯(lián)合作用的注射機，其模板行程是由連桿機構(gòu)的最大沖程決定的，而與模具厚度是無關(guān)的。對雙分型面注射模，所需開模行程H為：S機≥H=H1+H2+a+(5～10)mm式中，H1—塑件推出距離（mm）；H2—包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm）；S—注射機移動板最大行程（mm）；a—中間板與定模的分開距離（mm）；H—所需要開模行程（mm）。H=27+133+90+10=260≤S機=3502.推出機構(gòu)的校核各種型號注射機的推出裝置與最大推出距離各不同，設(shè)計模具時，推出機構(gòu)應(yīng)與注射機相適應(yīng)，具體可查資料。6模架選用模架選用選擇依據(jù)：根據(jù)型腔布局、澆注系統(tǒng)形式、成型零件結(jié)構(gòu)、側(cè)抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、