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1、1 緒 論 塑料模是塑料制品生產的基礎之深刻含意，正日益為人們理解和掌握，當塑件制品及其成型設備確定以后，影響塑件質量及生產效率的因素，模具約占80%，大型塑料模的設計技術與制造水平，?？蓸酥疽粋€國家工業(yè)化的發(fā)展程度。 近年來，我國塑料模具制造水平已有較大提高，無論是在數量上還是在質量，技術和能力等方面都有了很大的進步，但與國民經濟發(fā)展的需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔的塑料模具每年仍需大量進口，在總量供不應求的情況下，一些低檔塑料模具卻供大于求，市場競爭激烈，還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。 經過近幾年的發(fā)展，塑料模具的開

2、發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示一些新的發(fā)展趨勢，先綜合如下： （1）在模具的質量、交貨周期、價格、服務四要素中，已有越來越多的用戶將交貨周期放在首位，要求模具公司盡快交貨，這將成為一種趨勢。 （2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象之前進行開發(fā)（這需要在有較大把握和敢冒一定風險的情況下進行），變被動為主動，目前，電視機和顯示器外殼、空調器外殼、摩托車塑件等已采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也在嘗試，青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個概念，我還你一個產品”的站式服務模式以及浙江陶氏模具集團有限公司等主動開發(fā)的辦法已被越來越多的

3、企業(yè)所接受，這也是今后的一種發(fā)展趨向。 （3）隨著模具企業(yè)設計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉變?yōu)橹饕揽考夹g，從某種意義上說：“模具是一種工藝品”的概念已被“模具是一種高新技術產品”所代替，模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配”的概念所替代，模具正從長期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g，這不僅時一種生產手段的轉變，更重要的也是一種生產方式的轉變和觀念的上升。 （4）模具企業(yè)及其模具生產正在向信息化迅速發(fā)展，21世紀，信息越來越多，信息技術越來越先進發(fā)達，信息已于人們的生產和生活休戚相關，在信息社會中，作為一個高水平的現代模具企業(yè)，單單只是CAD/

4、CAM的應用已遠遠不夠。目前許多企業(yè)已經采用的CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等先進制造技術和虛擬網絡技術都是信息化的表現，向信息化方向發(fā)展這一趨勢已被行業(yè)所共識。 （5）隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向著更廣泛的領域個更高水平發(fā)展，現在，能把握機遇，開拓市場，不斷發(fā)現新的增長點的模具企業(yè)和能生產高技術含量模具企業(yè)的生產任務充足，利潤水平和職工收入都很高。 （6）發(fā)達工業(yè)國家的模具正加速向我國轉移，其表現方式為：一是遷廠，二是投資，三是采購，近年來這一趨向更加明顯，我國的模具企業(yè)應該抓住機遇，借用并學習國外先進的技術，加快自己的發(fā)展步伐。 綜合

5、我國的現實狀況，在當今的現實下，我們要認清楚自己的缺點，發(fā)現自己的不足，同時發(fā)揮自己具備的長處，使我國的模具事業(yè)在世界的領域取得更進一步的發(fā)展。 2注塑模具設計 名稱：罩 材料：灰色改性聚苯乙烯 生產批量：大批量 未注公差：按MT5級精度取 圖一 塑件圖 下面是制件的3D效果圖 圖二 塑件三維效果圖 圖三 塑件三維效果圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑料的性能 聚苯乙烯的化學性能良好，能耐堿，硫酸，磷酸，但不耐硝酸和氧化劑的

6、腐蝕，對水，乙醇，汽油，植物油以及各種鹽溶液也有足夠的耐腐蝕能力，但是耐熱性低，只能在不是太高的溫度下使用。透明性良好，透光率很高。本制件采用了改性聚苯乙烯，改性聚苯乙烯標寫為hips,克服了聚苯乙烯在注射成型時候的缺陷，如提高了其自身的耐熱性，降低了它的脆性，這樣制件在成型時就不容易出現微裂紋，大大擴大了聚苯乙烯的用途，使其更適用于塑料注塑成型生產。 2.1.2 塑件成型工藝參數的確定 查相關手冊得到改性聚苯乙烯塑件成型的工藝參數 融化溫度：180～280℃ 密度：1.05g/cm 收縮率：0.4％～0.7％ 預熱溫度：55～70℃ 預熱時間：1～2h 噴嘴及前料筒溫度：17

7、0～220℃ 料筒中段溫度：200～260℃ 料筒后段溫度：160～250℃ 模具溫度：60～80℃ 注射壓力：40～70Mpa 注射時間：0～3s 保壓時間：15～40s 冷卻時間：15～30s 成型時間：40～90s 塑件成型后應該在紅外線燈或者鼓風箱內，于70℃恒溫處理2～4h. 2.2模具結構方案及模架的選擇 2.2.1 模具的基本結構 塑件采用注射成型生產，采用側澆口注射系統(tǒng)形式，模具選用兩板式注射模具結構， 2.2.1.1 確定型腔數目及布置 本塑件形狀簡單，生產批量為大批量，所以最好采用多腔模注射模具，經過分析各種情況，決定采用一模兩腔，平衡式的型腔布

8、置形式，這樣模具結構尺寸較小，制造加工較為方便，生產效率高，生產成本較低，型腔布置如下圖所示： 圖四 型腔布置圖 2.2.1.2 選擇分型面 塑件分型面的選擇應該保證塑件質量要求，本實例中分型面的位置如下圖所示，圖a的分型面選在制件的中部，結果會使塑件表面留下分型面的痕跡，影響塑件表面的質量，這種分型面也會增加模具的制造難度。圖b所示的分型面選擇在塑件的下端面，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內成型，塑件外表面成型光滑，保證了塑件的表面質量，也使得脫模方便. 因此在

9、選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇： a) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。 b) 保證塑件的精度要求。 c) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 d) 滿足塑件的外觀質量要求。 e) 便于模具加工制造。 f) 對成型面積的影響。 g) 對排氣效果的影響。 h) 對側向抽芯的影響。 綜合各種情況，選擇圖b所示的分型面位置。 圖五 (a) 圖五 (b) 2.2.1.3

10、確定澆注系統(tǒng) 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 塑件采用側澆口形式，側澆口一般開在分型面上，塑料熔體從側面充型，起截面形狀多為矩形狹縫，改變截面寬度和高度可以調整熔融塑料充模時的切變速率及澆口上的凍結時間，在側澆口進入或者連接型腔的部位，應成圓

11、角以防劈裂，側澆口的優(yōu)點是可以根據制件的形狀特點靈活的選擇澆口的位置，而不像其它澆口那樣位置經常受到限制。 側澆口計算的經驗公式如下： b=(0.6～0.9)/30 t=(0.6～0.9) 式中：b—側澆口寬度 mm A— 塑件的外側表面積 mm t—側澆口厚度mm —澆口處塑件壁厚mm 本塑件屬于中小型塑件，厚度t=0.5mm,澆口長度l=2mm,分流道截面采用半圓形截面流，主流道為圓錐形，上端直徑與注射機噴嘴相互配合，下端直徑為8 圖六 分流道形狀與尺寸

12、 圖七 主流道及側澆口尺寸 澆口位置的選擇 模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： 1) 盡量縮短流動距離。 2) 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 3) 必須盡量減少熔接痕。 4) 應有利于型腔中氣體排出。 5) 考慮分子定向影響。 6) 避免產生噴射和蠕動。 7) 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 8)

13、注意對外觀質量的影響 這里我們選在制件的側面?？梢苑奖氵M料。 2.2.1.4成型零件結構設計 凹模采用整體嵌入式，嵌入的凹模，用低碳合金鋼，滲碳淬火后拋光，為了防止嵌入件的松動，要用防脫螺釘鎖緊。凹模上要鑲上兩個臺階形小凸模，用螺紋固定方法緊固在型腔底部. 大凸模采用整體嵌入式，加工好后鑲在凸模固定板上，也用緊固螺釘固定防止松動，兩個小凸模分開加工，一端加工成螺紋形式與型腔底部的螺紋孔配合，加工好后將2個小凸模旋入型腔底部加工好的螺紋孔中。采用這種結構的凸模，凹模在損壞后可以更換新的，而不需要更換整套模具，提高了模具的壽命，另外采用整體式凸凹模結構牢固，塑件成型質量好，模具制造簡單。

14、 2.2.1.5確定推出方式 推出機構的設計原則 1） 機構盡量簡單可靠，推出機構的運動要準確、可靠、靈活、無卡死現象，機構本身要有足夠的剛度和強度。 2） 保證制品不因推出而變形損壞，這是對推出機構最基本的要求。 3） 推出力的分布要盡量靠近型芯（因型芯處包緊力最大），且推出面積應該盡可能大，以防零件被推壞。 4） 推出脫模行程應該恰當合理，保證制品可靠脫模， 5） 若推出部位需要設在塑件使用或裝配的基準面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般使推桿與塑件接觸部位處凹進塑件0.1mm左右，而推桿端面則應高于基準面，否則塑件表面會出現凸起影響基準面的平整和外觀。 由于塑件表面積較大，

15、對塑件內壁又沒有特殊的要求，因此采用推桿推出方式，用推桿推出的優(yōu)點是推出阻力小。為防止塑件在推出時出現微變形，可以適當的增加推桿數量，使得推出力均勻，平穩(wěn)，推出可靠。推桿采用軸肩墊板連接，推桿與固定板間應留一定間隙，裝配時推桿軸線可做少許移動，以保證推桿與型芯固定板上的推桿孔之間的同心度，鉆孔時采用配加工的方法。推桿與推桿孔間為滑動配合，一般選H7/f6的間隙配合，其配合間隙有排氣作用，但不應大于塑料的排氣間隙，以防漏料，配合長度一般為推桿直徑的2～3倍。復位裝置采用復位桿復位。 2.2.1.6 確定排氣方式 不需特別設計復雜的排氣方式，利用分型面間隙和推桿間隙排氣即可。 2.2.1.7

16、確定模具溫度調節(jié)系統(tǒng) 在注射模具中溫度系統(tǒng)調節(jié)的目的，是通過控制模具溫度，是注射成型具有良好的制品質量和生產效率，注射模具溫度的調節(jié)是采用加熱和冷卻的方式來實現的，模具加熱的方法有蒸汽加熱，熱油熱水加熱及電加熱等，最常用的是電加熱法。冷卻方法則采用溫水冷卻，冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等，最常用的是溫水冷卻。 注射成型時，模具應保持合適的溫度，方能使成型正常進行，在保證成型的情況下，要盡量使模具溫度保持在允許低溫的狀態(tài)，以縮短成型周期?？刂颇＞邷囟纫彩欠€(wěn)定制品形狀尺寸精度的主要方法之一，因為模溫變化會使塑料的收縮率有較大的波動，模腔形狀尺寸所控制的尺寸就得不到保證。如果模具溫度控制不適當，就會

17、造成制品應力增加和集中，從而影響制品的使用性能，另外塑件上常出現冷料斑，光澤不良，熔料流痕等缺陷，對模具溫度進行合理的調節(jié)，可以有效防止此類缺陷的產生。 聚苯乙烯屬于粘度低，流動性好的塑料，只需對模具用溫水進行冷卻，并通過調 節(jié)水的流量來控制模具溫度，下圖是凹模的冷卻回路圖 圖八 凹模冷卻回路形式 圖九 凹模冷卻回路效果圖 2.2.2 模具結構方案 采用兩板式注射模具，動定模分型面的打開距離應該大于20mm,以便推出塑件。 2.2.3 選擇標準模架 選用

18、組合形式為直澆口基本型A型的標準模架。模具的外形尺寸為350mm300mm250mm,結構如下圖： 圖十 模架圖 1— 動模座板；2—墊板；3—推桿固定板；4—復位桿；5—支撐板； 6—導柱；7—導套；8—定模座板；9—內六角螺釘；10—定模板； 11—動模板；12--內六角螺釘；13—推板；14—內六角螺釘。 2.3選擇成型設備并校核有關參數： 2.3.1注射機的選用 選用SZ-250／1250型臥式注射機，其有關參數為： 理論注射量：270cm 注射壓力：160Mpa 鎖模力：1250KN 裝模高度：15

19、0～550mm 最大開模行程：360mm 噴嘴圓弧半徑：15mm 噴嘴孔直徑：4mm 拉料桿間距：415415 2.3.2 注射機有關參數的校核 2.3.2.1模具閉合高度的確定和校核 模具閉合高度的確定。根據標準模架各模板尺寸及模具設計的其它零件尺寸 定模座板 H=25mm 型腔固定板 H=50mm 型芯固定板 H=35mm 支撐板 H=45mm 墊板 H=70mm 動模座板 H=25mm 模具的閉合高度：H= H+ H+ H+ H+ H+ H =25mm+50mm+35mm+45mm+70mm+25mm

20、 =250mm 所選用注射機的裝模高度為150～550mm，可以知道，設計的模具與注射機在高度上不存在沖突。 2.3.2.2模具安裝部分校核 該模具外形尺寸為350mm300mm250mm，SZ-250／1250型臥式注射機模板的最大安裝尺寸為415415，故可以滿足模具的安裝要求，SZ-250／1250型臥式注射機所允許模具最小厚度為H=165mm,最大厚度H=406mm，模具的閉合高度滿足 H≤H≤H 2.3.2.3開模行程的校核 SZ-250／1250型臥式注射機最大開模行程為S=360mm,而模具閉合高度H=250mm，而制件高度為h=7

21、mm，所以開模行程足夠。 另外經校核，注射機最大注射量，注射壓力，鎖模力等參數均滿足使用要求，故可用。 2.4模具設計的有關計算 取灰色改性聚苯乙烯的收縮率為0.5﹪，取=1／3，塑件未注公差按MT5級精度公差選取，因而各尺寸為： 62 ，43 ，59 ，40 ，3 ，5.5 ，7 ， 2 ，5 ，5.5, R1.5, R2, R4， R3. 圖十一 型腔 小型芯 圖十二 型芯 成型零件工作尺寸的計算 2.4.1 型腔內形尺寸 D= L= =6

22、1.82 L= =42.79 R= =2.88 2.4.2 型芯外形尺寸 d= d= =3.15 r= =1.64 r= =2.14 r= =4.18 d= =5.69 l= =59.79 l= =40.57 2.4.3 型腔深度尺寸 H= H= =6.85 2.4.4 型芯高度尺寸 h= h= =2.14 h= =5.19 h= =5.69 2.4.5 中心尺寸 b=/2 b=0.1/6 =52.260.02 2.5模具總裝配圖

23、 圖十三 模具總裝配圖 1.內六角螺栓； 2.動模座板； 3.墊板； 4.推桿固定板； 5.拉料桿； 6.支撐板 7.復位桿； 8.型芯固定板； 9.型腔固定板； 10.定模座板； 11. 內六角螺栓； 12.定位環(huán)； 13.澆口套； 14.內六角螺栓；15. 內六角螺栓； 16.導套； 17.型腔；18.小型芯； 19.冷卻水道； 20型芯； 21.導柱； 22. 內六角螺栓；23.推桿； 24. 內六角螺栓； 25.推板. 3工 藝 加 工 小型芯

24、加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 棒料 2 鍛造 長15mm，兩端為4.5，中間為7的臺階軸 3 熱處理 退火 4 車 兩端車至3.5，中段為6的軸，兩端部分一端長5mm，另一端長6mm，中間部分長3mm 5 淬火 淬火硬度為50～55HRC 6 粗磨 兩端磨至3，3.1，中間部分為5.6，其中3.1一端長5.3mm，3一端長5mm，中間部分為2.2mm 7 攻絲 將3，長度為5mm的一端攻為M3的螺紋 8

25、 精磨 將3.1磨至3，5.6磨至5，各段長度均達到圖紙的要求 型腔板加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 棒料 2 鍛造 105mm85mm30mm 3 熱處理 退火 4 銑 銑六面尺寸至103mm83mm28mm，銑出型腔為60mm40mm，四周圓角為R2 5 粗磨 磨六平面，尺寸為101mm81mm26mm，磨型腔至61mm42mm，四周圓角為R2.5 6 鉗工劃線 以上下平面及一對相互垂直的側面為基準劃中心線 7 鉆

26、孔 鉆兩個2深5的孔 8 淬火 熱處理的硬度為40～45HRC 9 粗磨 磨六平面至100mm80mm25mm，型腔為61mm42mm，圓角為R2.7 10 精磨 精磨型腔至61.5mm42.5mm，圓角為R2.8 11 拋光 至設計圖紙要求 4設 計 總 結 經過20多天的時間，畢業(yè)設計終于畫上了句號。在自己的努力和指導老師的指導下，我很認真的完成了這次設計任務，在設計的過程中難免出現一些紕漏以及不恰當的方案，但是對我的學習和工作還是起到了很大的幫助，通過這次畢業(yè)設計，我對模具設計有了更深一步的了

27、解，通過查找課本和借閱相關資料，使我的知識面有了更大的擴展，具體的感受如下： 1、學到了產品設計的方法，產品設計過程是創(chuàng)造性勞動的過程，產品的設計應按科學程序進行，一般包括課題調研、擬定設計方案，總體設計，零部件設計、技術資料整理、產品試制、改進設計等過程，一個產品須經過多次改進，才能完善和成熟。 2、提高了綜合應用各門知識的能力。本次課程設計不僅僅單純的運用了沖壓模具的相關知識，同時還涉及模具制造和模具材料等相關學科，幾乎把所學的專業(yè)課程知識全部覆蓋，通過本次課程設計我不僅重溫了所有相關的專業(yè)課程，還提高了綜合應用各門課程的能力。 3、鞏固了計算機繪圖能力。以前用CAD繪圖，僅僅是知道

28、主要指令的操作，通過這次繪圖大量的圖樣，更加熟悉了機械制圖中常用指令的操作方法，用簡便快速方法畫出完整正確的零件圖樣。 4、提高了收集資料和查閱手冊的能力。收集資料是做課程設計的前期準備工作，資料是否全面、可靠，關系到整個課程設計的進程。查閱手冊是設計過程中隨時要做的事情。只有廣泛收集有用的資料才能設計出比較好的產品。 5、培養(yǎng)了嚴謹的科學作風?？茖W工作來不得半點虛假，在設計過程中每一個結構、零件、材料、尺寸、公差都反映在圖紙上，每一個錯誤都會造成經濟損失，因此，在設計過程中必須要有高度的責任心，要有嚴肅認真的工作態(tài)度。 6.在設計模具時，運用了UG模具設計軟件。是當今世界上先進的，也是

29、最流行的模具設計軟件之一，在許多國家許多大公司都得到了廣泛的運用，覆蓋了從概念設計，功能分析，工程分析，加工制造，到產品發(fā)布的全過程，在模具，航空，汽車，機械，電氣電子等各工業(yè)領域的應用非常普遍，特別是模具行業(yè)，從造型，到模具的設計，再到輸出圖紙，一氣呵成，大大減小了模具設計者的勞動量，提高了效率，使模具向著更精密方向發(fā)展。 這樣的設計加深了我對模具結構的認識，深化了學過的知識，對塑料模具的實際生產有了深刻的認識，通過查閱大量的資料，又豐富了自己的模具，塑料，國標，繪圖等各方面的知識，對自己即將從事的模具方面工作有很大的幫助。

30、 參 考 文 獻 [1]許發(fā)樾主編.實用模具設計與制造手冊.機械工業(yè)出版社 2004.9 [2]許發(fā)樾主編.模具標準應用手冊工程.機械工業(yè)出版社 2001.6 [3]寇世瑤主編.機械制圖.高等教育出版社.2004.7 [4]瞿金平、黃漢雄主編.塑料工業(yè)手冊.北京：化學工業(yè)出版社 2001.6 [5]楊占堯主編.塑料注射模結構與設計.北京：清華大學出版社 2004.9 [6]賈潤禮、程志遠主編.實用注射模設計手冊.北京：中國輕工業(yè)出版社2001 [7]徐慧民 模具制造工藝學 北京：北京理工大學出版社，2007 [8]孫鳳琴 沖壓與塑料設備 北京：機械工業(yè)出版社，1997 [9]吳兆祥，高楓 模具材料及表面處理 北京：高等教育出版社 2002 24