安全帽的注塑模具设计及成型工艺-抽芯塑料注射模说明书.doc
安全帽的注塑模具设计及成型工艺-抽芯塑料注射模含9张CAD图带开题
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安全帽
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安全帽的注塑模具设计及成型工艺-抽芯塑料注射模含9张CAD图带开题,安全帽,注塑,模具设计,成型,工艺,塑料,注射,CAD,开题
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安全帽的注塑成型工艺及模具设计摘 要 这是一篇有关于安全帽的注塑加工成型的一篇论文，内容里面包括了有关制品材料的一个选择和材料性能的分析。里面还有注射机如何去选用，还有浇注系统是什么样的原理。在这次设计过程中，我们还涉及到了成型零件的冷却系统，和成型零件的抽芯机构。除此之外，还有关于模具型腔的CAD部分的一个制作，用到了国外一些比较先进的软件将其加工部分直接生成文本模式，方便读者更好的去理解安全帽的内部构造。在工业技术发展中，注射加工成型的好坏代表着国家塑料制品加工水平，同时也反映了模具设计和制造的水平。这一篇文章详细地介绍了安全帽注塑加工成型模具设计的整个过程。首先是通过对安全帽塑件的结构分析，再考虑到成型工艺的分析，从而就确定了塑件的分型面和浇口的内部结构。再进行模具零件相关方面的设计，比如有成型零件，脱模机构等等。同时在整个设计过程中，还要通过计算机辅助工具Pro/E进行辅助设计。重点阐述了如何去利用Pro/E软件，将注射成型中塑料熔体在型腔内充填模拟，通过对模拟结果的分析与评判，有效预防了原模具设计方案用于实际生产时可能出现的问题，以生产出合格的产品。关键词：安全帽；注塑模；CAD；Pro/EAbstractThis is an article on the injection molding of the helmet, which includes a selection of the products and the analysis of the properties of the material. There are also how to choose the injection machine, and what is the principle of gating system. In this design process, we also involved the cooling system of the molding parts and the core pulling mechanism of the molding parts. In addition, there is a production of the CAD part of the mold cavity, which uses some of the more advanced software abroad to generate text mode directly to facilitate the reader to understand the internal structure of the helmet better. In the development of industrial technology, the quality of injection molding represents the level of national plastic products processing, and also reflects the level of mold design and manufacture. This article introduces in detail the whole process of safety cap injection molding design. First, through the structural analysis of the plastic parts of the safety helmet, and then taking into account the analysis of the forming process, the internal structure of the parting surface and the gate of the plastic part is determined. Further design of mold parts related aspects, such as molding parts, ejection mechanism and so on. At the same time, in the whole design process, computer aided tool Pro/E is also needed for aided design. The paper focuses on how to use Pro/E software to simulate the plastic melt filling in the injection molding. Through the analysis and evaluation of the simulation results, it effectively prevents the problems that may arise when the original mold design is used in actual production, so as to produce qualified products. Key Words: safety helmet；injection module；CAD/CAM；Pro/E目 录摘要.IIABSTRACTIII第一章 绪论1第二章 零件材料的选择及材料性能分析2第三章 注射机的选用及校核33.1注射机的选用33.2注射机有关工艺参数的校核4第四章 浇注系统设计74.1按制品特点选择浇注形式74.2浇口套的设计74.3定位圈的设计8第五章 成型零件的设计95.1型腔数的确定95.2成型零件的结构设计95.3分型面的确定11第六章 合模导向机构的设计166.1导柱直径的计算及选用166.2导套的选用17第七章 脱模机构的设计18第八章 排溢、引气系统的设计21第九章 冷却通道的理论计算22第十章 侧向分型与抽芯机构设计25第十一章 模腔三维造型CAD/CAM 27致 谢29参考文献30-III-第一章 绪论这是一篇有关于安全帽的注塑加工成型的一篇论文，内容里面包括了有关制品材料的一个选择和材料性能的分析在塑料制品的发展过程中，塑料模具设计成型工艺已经成为制造塑料制造品的主要方式之一，而且它的发展很大程度上决定了一个国家的经济水平。实际上，塑料产品在我们的生活中无处不在，比如塑料盘，塑料桶，垃圾袋，塑料泡沫，手机壳等等。塑料制品的发展慢慢的普遍到了人们的生活，为大家带来了很多的便利，下面我就给大家介绍一下安全帽的模具设计。安全帽主要是用来防止冲击物伤害头部的一种防护用品，它主要是由帽壳、帽衬、下脸颊带这几个部分组成。帽壳呈半球形，表面坚固、光滑并具有一定弹性，它能够去承受一些打击物的冲击，起到了一定的抗压和防护作用。在帽壳和帽衬之间会去保留一定的空间，目的是为了缓冲和分散瞬时间的冲击力，从而可以实现减轻对头部的直接伤害。在一些大大小小的施工单位，必须严格要求好员工佩戴安全帽，这样可以尽量的避免突如其来的伤害。在此，希望大家能够为了自己的安全着想，遵守安全法则，这样才能避免无法预料到的外来伤害。在这篇论文中，首先讲述了有关零件的选择以及材料性能的的分析，选好了材料后，再根据数据的计算分析，选择合适的注射机，紧接着就是对浇筑系统的设计，按照在制品的特点，选择合适的设计方案，并且确定好型腔图，把导套和导柱装上，然后设计一个排溢、引气系统，画出CAD三维图，转化为NC文本模式，这样的一整个工艺就这么加工完成了，下面会去详细的介绍每块内容。第二章 零件材料的选择及材料性能分析2.1 塑料制品的设计依据及选材依据安全帽、安全带、防护网，它在施工地段常常被称为安全防护的三大保护。在许多建筑工地，地处环境是比较复杂的，因而漏洞会比较多，在许多时候一些不注意的小细节，会出现小意外，佩戴安全帽，既可以防止落物，又可以防止碰撞。在很多事故案例中，安全帽在关键时候都会发挥比较大的作用。因此我们对安全帽的性能要求就很明确：要求硬度高,不破損,不擦傷。不过其使用要求也较高：外形美观漂亮，而且完全符合国标GB2811-89制作标准。经过-10+50，高低温及淋水处理后，冲击吸收性能，耐穿透性能，刚性强度，电绝缘性能，均能达到或超过安全使用要求。本设计帽壳所采用的是昂贵的日本进口超高抗冲ABS工程塑料，它的特点是弹性好，强度高，安全性能好。而且在成形时还可控制料温、模温及注射压力、注射速度等。我们在其中加宽帽沿，是为了使帽壳整体更坚固。帽壳前后还会有透气孔，佩戴起来通风，使人感觉舒适。ABS（Acrylonitrile/butadiene/styrene compolymer）也可称为改性聚苯乙烯，即在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体。然后通过加热后成为改性共聚物，相比聚苯乙烯它有更加优越的使用性能和工艺特性。其流动性中等，但随温度变化较大：当料件温度升高是流动性变强，可以利用成型时调节温度来控制流动性。模具设计主要值得就是料件的流动性，然后去选择合理的材料，最后得到想要的聚合物，其具体的成型条件如下表2-1所示：表2-1 ABS塑料成型条件适用注射机类型密度(g/cm)注射压力(MPa)螺杆转速(r/min)计算收缩率(%)模具温度(0C)预热吸水率24h(%)拉伸屈服强度(MPa)抗拉屈服强度(MPa)喷嘴温度(0C)螺杆柱塞式均可1.031.0760100300.30.85080温度0C时间/h0.31800501701808085232.2 塑件体积估算根据在制品尺寸要求，在 CAD制造工程师软件中画出零件实物图，然后单机工具选项查询它的零件属性，就可以得出在制品所需要的塑件体积为297285.996。2.3 塑件质量计算ABS的密度为1.031.07 g/cm 取=1.05 g/cm塑件质量M=V=1.05 g/cm297285.996 cm=311.85 g第三章 注塑机的选用3.1 注射机类型的选择3.1.1 从生产率考虑依本产品的生产纲领（大批量生产），为提高生产率，拟选用卧式注射机。其优点如下：开模后塑件按自重落下，便于实现自动化操作；螺杆式注射装置塑化能力大、均匀，注射压力可达70008000，压力损失小，塑件内压力、定向性小，减少变形和开裂倾向。3.1.2 从制品材料的成型条件从材料的角度分析，以及成型条件分析可以知道注射机类型为螺杆式或柱塞式两种方式均可适用。柱塞式注射机的结构相对简单，使用方便，通过利用料筒和活塞达到塑化与注射可以实现，但是在控制温度和压力一方面是比较难控制的。螺杆式注射成型机由一个螺杆和一个料筒组成。而塑料依靠螺杆在料筒内的转动而加热塑化，提高了注射成型质量，并可增大注射量，扩大了注射成型塑料的范围。因此就这两个选材，后者得到了广泛的应用。3.1.3 由制品体积计算注射机的最大注射量 设计模具时，应使成型制品每次所需注射量总量小于注射机的最大注射量。即式中： 塑件与浇注系统的体积（）； 注射机的注射量（）； 最大注射容量的利用系数。 而由上知为297285.996（合297.3，所以可得：/通过计算可得：371.6。从上面的计算内容可以看出，我们应该只能选择螺杆式注射机。根据本国目前的一个国情，初步考虑选用国产的XS-ZY-1000注射机这个型号。这个注射机，它的一个主要技术参数如下表3-1所示：表3-1：XS-ZY-1000型卧式注射机主要技术参数最大理论注射量（）注射方式最大开模行程注射速率（g/s）最大模具厚度（）螺杆直径（）最小模具厚度（）注射压力（Mpa）锁模力（KN）模具定位孔直径（mm）喷嘴球半径（）1000螺杆式7007070070300108004500150183.2注射机有关工艺参数的校核3.2.1注射压力的校核塑件成形所需的注射压力应小开或等于注射机的额定注射压力，其关系按下式校核式中 塑件成型所需的注射压力（Mpa） 所选注射机的额定注射压力（Mpa）已知 =60100(Mpa); =10800（Mpa）所以满足3.2.2 锁模力的校核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，其关系按下式校核：（）式中 安全系数，常取=1.11.2，这里取值1.1;熔融塑料在型腔内的平均压力（。根据经验，型腔内平均压力常取2040。这里取30；A塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积（cm）；注射机额定锁模力。 已知A 式中 a椭圆长半轴，取140mm; b椭圆短半轴，取130mm， 所以 A=即： F所选注射机的锁模力F=4500 1886.84 ,所以所选注射机满足锁模力要求。3.2.3 模具闭合厚度的校核模具闭合时的厚度在注射机，动、定模板的最在闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核：式中 注射机允许的最小模具厚度（mm）模具闭合厚度（mm）注射机允许的最大模具厚度(mm)已知= 300 mm，=700 mm，初步可设=式中 定模的高度，比制品高度高，初取为200mm； 推杆行程，比制品高度略高，初取为170mm； 动模不包括制品型腔部位的高度，初取为40； 其他厚度包括动定模板厚度、支承板厚度等，取为200mm。代入上述数据可得：=200+170+40+200=610(mm)所以模具闭合时的厚度能满足要求，即：=300=610=700（mm）3.2.4 开模行程校核：式中脱模距离（），这里为157.5；包括浇注系统在内的制品高度（），这里为190；注射机开模行程（即移动模板行程）（）。已知所选注射机最大开模行程=700,故而可知157.5+190+5.5353（）,能满足要求。液压机械式锁模机构的最大开模行程由连杆机构的最大行程决定。而与模具厚度无关。第四章 浇注系统的设计4.1 按制品特点选择浇注形式简单的说下浇注系统的一个形成过程，它的形成是在熔融下，从注射机喷嘴处注入高温熔融物质，在经过型腔出来，这个过程直接决定了一个材料质量加工的好坏，这是注射设计中十分重要的一个组成部分。在做在制品中添加这样一个环节是为了使塑料平稳、有序地填充到型腔中，从而获得组织致密、外形清晰、美观的制品，并且它还能把压力充分地传递到各个部位。根据安全帽的结构特点，为此拟定除了直接浇口类型。直接浇口系统是直接和主流道经过连接的，然后由主流道处开始进料。因为这个浇口的尺寸是比较大的，所以导致了熔体压力的进料快，损失小，流动阻力小，这个是的的确确是适用于很多塑料的。因为流程比较短，压力传递好，所以熔体从上端流向分型面（底端），是有利于排气和消除熔接痕。根据直浇口的特点（加工薄壁塑件时，浇注在制品根部的直径最多等于塑件壁厚的两倍）确定注在制品根部直径为。把主流道左边设计成带凸台的圆盘，让它的高度定义为5到10mm，这里是取值为8mm，并且我们要把注射机的一端固定和定位孔的间隙完美的配合好。在图形的右边我们尝试取35mm，这个凹坑取值为4mm。半锥角，这里取。主流道大端处应呈圆角，其半径常取，这里取2mm。已知注射机相关参数如下：注射机固定模板的定位孔半径R=75mm,机床喷嘴孔径，喷嘴圆弧半径，那么浇口套主要尺寸可计算得：,。如附图图4-1注射机。在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度L要尽量短，否则将会使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型通常主流道长度L可小于或等于60mm。图4-1 注射机4.2 浇口套的设计关于浇口套的设计，主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材（如T8A等）单独加工和热处理（硬度为5357HRC），或用45，50，55等钢表面淬火（55HRC）。其主要作用是：第一,使模具安装时进入定位孔方便而在注塑机很好地定位，与注塑机喷嘴孔吻合，并能经受塑料的反压力，不致被推出模具；第二,作为浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地到达型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。4.3 定位圈的设计 其直径D为与注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔走私确定。直径D一般比注射机定位孔直径小0.1以便于安装。定位圈一般采用45或Q235钢。用两个以上的M6-M8的内六角螺钉固定在模板上。第五章 成型零件的设计5.1 型腔数的确定型腔数的确定是根据在制件的几何形状，材料以及注射类型还有生产批量，通过经验图从而确定型腔数为单腔；为避免出现飞边，要求注射压力以及锁模力作用在主流道中心。5.2 成型零件的结构设计5.2.1 凹模（型腔）结构设计凹模结构设计是成形塑件外形的主要部件，结构会随塑件的形状和模具的加工方法而变化。这次设计中的制品形状比较简单，成完全整体凹模，其特点是强度、刚度好，结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件相关质量会较好。5.2.2 凸模（型芯）结构设计凸模结构设计是成型塑件内形的成型零件，结构会随成型塑件上孔的成型零件，两者并无严格的区别。这次设计中的制品形状特点：四周均布有4个方孔，两侧有48个小孔。故而应设计成完全整体式凸模+局部镶拼嵌入，即在大凸模上又局部镶拼嵌入了小凸模。48个小孔的型芯与模板的连接方式见下图示。5.3分型面的确定从在制品的形状角度出发，确定分型面。主要是从以下四个方面来进行考虑的：为了确保塑件表面：分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位以及塑件外观的要求，而且分型面处所产生的飞边应容易修整加工。 为了考虑锁模力：尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。模具的分型面尺寸在保证一定的型腔不溢料边距的情况下，应尽可能减小分荆需接触面积，从而可以增加分型面的接触应力，防止溢料，并简化分型面的加工。为了考虑模板间距：该塑件的高度为160mm，而底 图5.3-1 分型面面椭圆尺寸为280mm260mm。故选择高度方向可将模板间距减小到最小。排溢：主要是为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端重合。综合以上四点，根据制品的形状，应选用单分型面，以制品的最大端面作为分型面。所示图形如图5.3-1所示。5.4 成型零件工作尺寸的计算制品尺寸能否达到图纸尺寸要求与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大的关系。成型零件工作尺寸的计算有很多，这里以塑件平均收缩率为基准的计算方法计算成型零件的工作尺寸。计算模具成型零件最基本的公式为：式中模具成型零件在室温（20） 时的尺寸（）；塑料制品在室温时的尺寸（）；塑料的平均收缩率，对于ABS为0.5%0.8%，这里取0.6%5.4.1 型腔内径尺寸的计算模具的开腔内径尺寸是由制品的外径尺寸所决定。设制品的外径名义尺寸为D是最大尺寸，其公差为负偏差（如非应进行转换）。制品的平均径向尺寸取（D。考虑到收缩率，其收缩量为（D。设型腔内径名义尺寸为最小尺寸，其公差为正偏差，则其平均值为+。考虑到型腔工作过程中最大磨损量，取平均值为，则有：+（D+（D对于中小型制品，可取，代入上式，得：+（D+（D对上式化简可得：D+D因为与其它各项相比很小，可略去，加上制造偏差，则得模具型腔内径计算公式为：（D+D）（）式中 型腔的内径尺寸（）；D制品的最大尺寸（）；制品公差，这里取0.48；塑料的平均收缩率（%），这里取0.6%；3/4系数，可随制品精度变化。一般取0.50.8之间。若制品偏差大则取小值，若制品偏差小则取大值。这里取0.6；模具制造公差，一般取（1/61/4）。这里取0.2。由上式易得：制品总长： （280+2800.60.48）281.4（）；椭圆短轴长：（205+2050.60.48）205.9（）；椭圆长轴长：（226+2260.60.48）227.1（）。同理可得如下计算公式，推导过程从略。5.4.2 型腔深度尺寸的计算（凹模深度计算）式中型腔深度尺寸（）；制品高度最大尺寸（）。其余参数同上。代入各数据可得：（160+160）160.6（）。5.4.3 型芯径向尺寸的计算（凸模径向尺寸）（）式中型芯外径尺寸（）；制品内径最小尺寸（）。代入各数据可得：椭圆短轴长：（200+200201.5（）；椭圆短轴长：（221+221222.6（）。5.4.4 型芯高度尺寸的计算式中型芯高度尺寸（）；制品深度最小尺寸（）。代入各数据可行：（157.5+157.5158.8（）。 5.5 侧壁的理论宽度计算（1）按刚度计算A 求系数c:C= 式中 c系数；h凹模型腔的深度（cm）；凹模型腔的宽度（cm）；注：计算c时，先确定h，的值，然后单击h/文本框，再单击c文本框自动通过曲线图计算出系数c。 因为h=15.75 cm, =22.6 cm。代入可求得c=0.1315B 求系数= 式中 系数； 凹模型腔短边长度（cm）； 凹模型腔长边长度（cm）；注：计算时，先确定，的值，然后单击/文本框，再单击文本框自动调用曲线图计算出系数。 因为=21.6cm;=22.6cm.。代入可求得= 0.6053.C 求凹模侧壁的理论宽度b=h式中 b凹模侧壁的理论宽度（cm）； h凹模型腔的深度（cm）； p凹模型腔内的熔体压力（MPa）； y凹模长边侧壁的允许弹性变形量（cm）； 一般塑件 y=0.005； 精密塑件 y塑件壁厚的成形收缩量； 尼龙塑件 y=0.00250.003；c系数系数E钢材的抗拉弹性模量，一般中碳钢E=2.1 MPa； 预硬化塑料模具钢 E=2.2因为h=15.75cm,p=30MPa,y=0.005cm。代入可求得： b=7.14cm=71.4mm（2）按强度计算式中 凹模型腔内孔半径，为110mm； 材料许用应力，为320； 其余参数同上。代入计算可得：b=12.03mm。所以应取71.4mm。5.5.2 型腔的理论底部厚度计算A 按刚度计算各参数同上。代入可得：h=41.25mm。B按强度计算各参数同上。代入可得：h=29.17mm。所以应取h=41.25mm，但是由于型腔还有定模固定板支承，故其不会悬空，因而可不必取这么厚尺寸，与定模固定板联结总尺寸大于41.25mm即可。5.6 模具钢的选择5.6.1 选择模具钢的原则A塑件的生产批量模具是高效率的生产工具。每一付模具的使用寿命，直接关系到制件的成本。而每一种产品的预计产量，又因市场需求而定。在考虑设计模具时，除了每模的型腔娄之外，就要考虑其使用寿命。最理想的情况是当模具寿命终了时，该产品正好退出市场。但这实际很难推断，因为市场需求是变化莫测的。批量小，则对钢材的要求可以低些；而批量大时，必须选择优质钢材，以延长使用寿命而避免重复制做模具。B塑件的尺寸精度塑件的尺寸精度，有50%取决于模具。而模具的制造精度及耐磨损性能又决定制件的合格率。对于要求高精度（SJ137278的3、4级精度）以及超高精度（SJ137278的1、2级精度）的塑件，既使产量极低，也应选用优质模具钢。C制件的复杂程度制件越复杂，型腔的加工就越难，因而必须选用切削性能好的钢材。制件复杂程度高，表现在制件图样上的尺寸数目多，加工部位多。因而加工的应力变形必须考虑。D 制件的体积大小制件越大，型腔的切削量也越大。用大吃刀量切削时，切削应力也大。因而对于大制件的模具最好选用易切钢。制件小时，型腔体积小，所用的刀具（主要是铣刀）强度低，切削量很小。选择钢材时应选用质地均匀，合金碳化物分布细而均称的钢材。小模具多先作预硬化处理后加工，要考虑加工的可能性。E制件的光观要求塑件如为外观装饰件，则表面的质量好坏能很大程度上影响产品的销售，凡对塑件外观有严格要求的塑件，最好选用真空熔炼或电渣熔炼钢，以达到最好的型腔抛光效果。5.6.2 本设计模具钢的选择基于上述各个原则并逐次考虑之，结合制件为大批量生产、塑件尺寸精度要求较高、制件形状相对简单、体积较大以及制件要求外观比较光滑等特点，从经济性、加工性等方面进行综合考虑，本设计决定选用3Cr2Mo(P20)模具钢。3Cr2Mo(P20)属预硬化钢，为我国引进美国通用的塑料模具钢，预硬化后硬度HRC3638。用于中、小型热塑性塑料注射模。真空熔炼的品种可以抛光成镜面光泽。抗拉强度约为1330。第六章 合模导向机构的设计6.1 导柱直径的计算及选用有关注射模的导向机构，设计主要有导柱导套导向和锥面定位这两种类型。其中导柱导套导向机构主要是用于动模和定模的开合模导向以及脱模机构的运动导向。因为 生产批量大，采用导柱与导套配合的导向类型。另外一种就是导柱固定孔直径与导套固定孔直径相等，便于两孔同时加工，确保同轴度，导柱采用带储油槽阶梯形，其带油槽便于润滑，使用寿命长。因导柱需承受动模的重量，则其直径应先用下式进行估算：式中 每根导柱承受的模板重力（）； 模板重心距导柱根部的距离（）； 材料的弹性模量，。而：=式中 模具钢的的密度，对于合金钢=； 动模的近似体积（）； 重力加速度，。而=其中为上半球半径，为100mm, 、分别为下半部分近似圆柱体底圆半径和高，其值分别为106mm和60mm, 分别为动模不参与成型部分长方体支承的长、宽和高，其值分别为560mm,430mm和40mm，分别为动模中空腔圆柱体的底圆半径和高，其值分别为20mm和132mm。代入以上各数据可得：=11605004=11605.004cm ,则=224.6（）所以 =44.6()由1表5-3选有肩导柱（GB4169.5-84），其其主要参数如下：(单位：)材料为20钢，渗碳0.50.8mm厚淬硬到HRC56-60。6.2 导套的选用 图6-2A 导套 图6-2B 导柱由导柱的尺寸查标准GB4169.3-84，得导套的尺寸，选用带头导套I型， 其具体参数如下：(单位：)导套A：导套B：第七章 脱模机构的设计7.1 结构形式设计为了取节约成本，在这次设计的那个里面，采用了一种特殊的方式，就是把注射机的液压定出装置机构，主要是为了提高它的一个生产率，当它的生产率提高了，生产量就会大幅度的提升，从而能够有效地去降低它的成本。在这次脱膜结构的设计中，采用的就是这种机械脱模，把注射机的液压顶出装置机构，然后在模具开模之后，让这个磨具就从这个里面脱落，从而实现了装置在这个注射机顶杆的驱动下完成整个脱模动作，从而是其实现了这个功能。7.2 顶杆布置形式顶杆的设计是放在脱模主力打的部分，主要是便于顶杆的阻力大能够让其脱落，在这个型芯的内部结构中，应该注意的问题是：要尽量的去靠近侧壁而且还要分布均匀，这样的好处是避免塑料局部发生裂纹的产生。关于顶杆与型芯顶杆孔，一般情况下，它的一个比例为：H8/H7，配合的长度是顶杆直径的2倍，而且顶杆的侧壁一般是在3毫米以上配合的顶杆直径至少不少于15mm。7.3 脱模力的计算经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运行时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。由t/D=2.5/226=1/90.41/20(塑件壁厚与其内孔直径之比)，所以应按薄壁塑件来计算脱模力：式中 脱模力（）； 塑料的拉伸模量，为2000； 塑料成型的平均收缩率,为0.6%； 塑件的壁厚,为2.5； 被包型芯的长度，为157.5； 脱模斜度（）,一般为12,这里取1； 塑料与钢材之间的摩擦系数，为0.3； 塑料的泊松比，对于ABS为0.35； 由和决定的无因次系数，约等于1。 塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（），当塑件底部有通孔时，10视为零。这里=所以可得： =11981.37.4 推杆长度计算推杆总长度：式中 凸模的总高度，为188；动模垫板的厚度，为80；顶出行程，为175；顶杆固定板的厚度，为20富裕量，一般为（0.050.1），这里取0.08;顶出行程富裕量，一般为36，这里取4，以免顶出板直接顶到动模垫板。代入上述各数据，可得推杆总长度：=467.08 ,取468。7.5 推杆强度计算与应力校核7.5.1 圆形推杆直径式中 圆形推杆直径（cm）； 推杆长度系数0.7; 推杆长度，为46.8cm; 推杆数量,定为4根； 推杆材料的弹性模量（），钢 =； 总脱模力，为11981.3N。代入各数据可得圆形推杆直径：=0.64cm=6.4mm。因推杆比较长，应适当增大其直径以提高其刚度。由1表5-10选择推杆尺寸（GB4169.184）如下（单位：）：因推杆需参与成型，故应做成异型推杆，经上述标准修补而成。7.5.2 推杆应力校核式中 推杆应力（）； 推杆钢材的屈服强度，对于45钢，=32000。所以 =（）,能保证推杆的正常工作。7.6 推板厚度计算式中 H推板厚度（cm）；L推杆间距，为9.6cm；Q总脱模力，为11981.3N；E钢材的弹性模量，对于45钢为E=2.110N/cmB推板宽度，为36cm；y推板允许最大变形量，为0.005cm。代入以上各数据，可算得：H=7.615cm=76.15mm，取80mm。第8章 排溢、引气系统的设计8.1 排溢设计模具在高温过程中，会填充熔融的塑料，除了在这个型腔系统中，在填充过程中除了将原有的空气排进去以外，还会有塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，在高速注射成型时，考虑到了排气是很重要的，所以在塑料充填的同时，必须将气体排出模外，可以采用开设排气槽等办法否则，被压缩的气体所产生的高温，引起塑件局部碳化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起塑件强度降低，甚至阻碍塑料填充等。为了使这些气体从型腔中及时排出，可以采用开设排气槽等办法。8.2 引气设计本设计制品为深腔壳形塑件,注射成型后,整个型腔由塑料填满,型腔内气体被挤出,此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空。当塑件脱模时，由于受到大气压力的作用造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，影响塑件质量。本设计中，除了四根顶杆的间隙可以引气之外，在动模也有四个镶块（用螺钉联结）,其间隙可作引气之用。第9章 冷却系统的设计一般注射到模具内的塑料温度为200C左右,而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在600C以下。热塑性颜料在注射成型后,必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽快传给模具,以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模,提高塑件定型质量和生产效率。冷却介质采用冷却水,这是因为水的热容量大,传热系数大,成本低,且低于室温的水也容易取得.用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道,利用循环水将热量带走,维持恒温。9.1 冷却通道的理论计算9.1.1 热量计算模具的热量是由辐射传热、对流散热、向模板的传热和与注射喷嘴的传热等很多因素综合作用的结果。要精确计算是十分困难的。现仅考虑冷却介质在管内强制对流的散热，而忽略其它传热因素。假设由熔融塑料放出的热量全部付给模具，其热量为 (J/h)式中 每小时注射次数（次/小时）； 每次注射的塑料质量（千克/次）； 塑料的比热容（J/kg0C）,查表8-26可得ABS的比热容是1047（J/kg0C）； 熔融塑料进入模腔的温度（0C）； 制品脱模温度（0C）。每小时注射次数与注射周期有关，而注射周期（每两次闭模的时间间隔）包括：式中 充模时间，查表5-49得=6.8s; 升压及保压时间，=,当壁厚s=2.5mm时，代入可得=4.5s; 冷却时间，对于ABS塑料，查表5-51得壁厚为2.5mm时=13.7s； 其余时间，包括脱模取件及开闭模时间。这一段时间基本上与模内塑件的冷却无甚关系。因而时间不能固定，与人为因素有关系，所以计算冷却系统时，可不考虑。代入上述数据可计算得： 所以可得每小时注射次数为：，查可得其余各项值如下：=316.3千克/每次，=1900C ，=550C。所以可得：6437868.98（J/h）9.1.2 冷却水量和管径的计算冷却时所需要的冷却水量:式中 通过模具的冷却水质量（）； 出水温度（0C），这时定为400C； 进水温度（0C），这里定为室温200C； 导热系数（J/0C），查表8-26可得ABS的导热系数为1055 J/0C。 代入各数据可得：=（）根据冷却水处于湍流状态下的流速与水管道直径的关系，确定模具模具冷却水管道直径。因为 故有 式中 通过模具的冷却水质量（）； 管道内冷却水的流速，一般取0.82.5m/s,这里取1.5m/s； 水的密度，10。所以可得：=，这时取=15。第10章 侧向分型与抽芯机构设计10.1 侧向分型与抽芯机构的选用为了把生产量提高，我们选用机动侧向分型和抽芯机构，主要通过把模力作为一个动力的源泉，通过斜导槽和滚筒等零件，让力作用于侧向成型零件而把活动型芯从塑料制品中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。因制品两侧有小孔，模具上成型该处的型芯必须制成可侧向移动的活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。10.2 抽心距的计算抽芯距是指侧型芯从成型位置抽到不妨碍塑件取出位置时，侧型芯在抽拨方向所移动的距离。抽芯距一般应大于塑件的侧孔深度23mm。+（23 ）()式中 抽芯距（）； 塑件侧孔深度，为2.5。所以可得：=2.5+2.5=5()。10.3 抽芯机构各尺寸的确定式中 斜导槽的工作长度（）；抽芯距，由上知=5；斜导槽的倾斜角，实践证明取22最为理想；与抽芯距对应的开模距（）。代入上述各数据可得：=13，=12。10.4 抽芯力及抽芯所需开模力的计算 10.4.1 抽芯力的计算式中 抽芯力（）；侧型芯成型部分的截面平均周长，为5；侧型芯成型部分的高度，为2.5；塑件对侧型芯的收缩应力（包紧力），其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件=（0.81.2）,取1。代入以上各数据可得：=20.32。两侧共有48个小孔，故其总需抽芯力为：10.4.2 抽芯所需开模力的计算式中 侧抽芯时斜导槽所受的弯曲力（）； 侧抽芯时的脱模力，=（）； 侧抽芯时所需的开模力（）。所以可得： =530，=400。由计算可知抽芯时所需的开模力并不大，斜导槽所受的弯曲力也很少。故而斜导槽的尺寸可按模具的结构取一合理值即可。10.5 型芯结构布置设计及选材型芯结构布置如附图5所示。组成斜导槽的零件对硬度和耐磨性都有一定的要求，一般情况下。常用材料为45钢。为了便于加工和防止热变形，常常调质至2832HRC后铣削成形。盖板的材料用T8钢，要求硬C50。斜导槽与滑块配合部分的表图10-5 型芯第十一章 模腔三维造型CAD/CAM11.1 构建零件实体造型安全帽的实体构成很简单，可以把帽体看成一个椭圆形，让它的长半轴设计为113mm，短半轴设计为108mm的半椭圆，再加上一个高度为60的圆台空腔。在帽子的顶部有3个强肋，为了整体上呈现一个曲面型。使用CAXA制造工程师构建零件实体主要过程如下:旋转增料完成帽腔(只有外腔,内腔有待抽壳完成)部分 ,同样采用旋转增料工具生成帽檐部分,只是此时草图绘制的平面须与前面作草图的平面垂直,同时使用截剪命令得到帽舌形状。然后新建两个平面,通过拉伸增料在此二新建平面完成帽顶三条加强肋。同理可得到帽侧身的六块加强板肋。最后再应用拉伸除料可得到帽前后的通孔。直至此,安全帽实体就基本上完成构建了。如图11.1-A，图11.1-B所示。图11.1-A：安全帽背面 图11.1-B：安全帽正面11.2 模腔分模分型面取在零件的最大截面处。首先应将侧孔用曲面挡住。然后在CAXA制造工程师中应用“型腔”命令并取X轴正负方向型腔壁厚均为150，Y轴正负方向型腔壁厚分别取为135、145，Z轴正负方向型腔壁厚分别取为45，40。最后在其中一侧面绘制一个草图（沿着帽的底边投影线），应用“分模”命令，分别选取开模方向即可得上下型腔。如附图11.2-A，图11.2-B所示。图11.2-A：模腔凹模 图11.2-B：型腔凸模11.3 模腔模拟加工本设计主要对凹模进行铣削仿真加工。零件的加工一般分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段进行。由于本设计零件表面及尺寸均要求不高，故这里只进行粗加工和精加工两部分。
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