蓋板工藝分析與模具設(shè)計(jì),蓋板,工藝,分析,模具設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 蓋板工藝分析與模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱(chēng)： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱(chēng) 定稿日期： 年 月 日 摘 要 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提出了質(zhì)量好、制造精度高、研發(fā)周期短等越來(lái)越高的要求，能否適應(yīng)這種需求已成為模具生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。模具技術(shù)是融合機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)控制、數(shù)控技術(shù)等學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科。 本文中針對(duì)蓋板注射模具制定出合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。根據(jù)分析，設(shè)計(jì)了一套塑料注射模具，并對(duì)模具以及主要零件進(jìn)行了CAD繪圖。 關(guān)鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng) 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2塑料模現(xiàn)狀 1 1.3 模具產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì) 2 1.4 本課題的設(shè)計(jì)步驟 4 第2章 塑件的工藝分析 6 2.1塑件的工藝性分析 7 2.1.1塑件的原材料分析 7 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 7 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 8 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 8 2.2.2尺寸精度分析 8 2.2.3表面質(zhì)量分析 8 2.計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 8 第3章 注塑模設(shè)計(jì) 10 3.1 注射模具分型面的選擇 10 3.1.1 分型面的基本形式 10 3.1.2 分型面選擇的基本原則 10 3.1.3 分型面的選擇 10 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 10 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 11 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 12 3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 13 3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 16 3.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 16 3.3.1 型腔數(shù)目的確定 16 3.3.2 型腔的排列 18 第4章 成型零件和模體的設(shè)計(jì) 18 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4.3 成型零件的尺寸確定 20 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 第7章 排氣系統(tǒng) 25 第8章 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)校核 26 總結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 第1章 緒 論 1.1 概述 塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具。塑料模具對(duì)塑料制品的質(zhì)量和操作難易程度都有相當(dāng)?shù)挠绊懸虼艘竽＞咴谏a(chǎn)度，外觀，物理性能等各方面都滿足使用要求并要求其效率高，操作簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)合理，制造容易，成本低廉?，F(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少三項(xiàng)重要因素。尤其是塑料模具要實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求，制件使用要求和造型設(shè)計(jì)起著十分重要的作用。因此，對(duì)塑料模具生產(chǎn)也提出了越來(lái)越高的要求。因此促使模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。 模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，它的技術(shù)水平很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。隨著我國(guó)加入“WTO”步伐的日益加快?！叭胧馈睂?duì)我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢(shì)日益明顯，同時(shí)世界眾多知名公司不斷進(jìn)行構(gòu)調(diào)整，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的國(guó)際性進(jìn)一步現(xiàn)，該行業(yè)將經(jīng)受更大的沖擊，競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)更加激烈。在如此嚴(yán)峻的行業(yè)背景下，我國(guó)的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不斷的改革和創(chuàng)新使得我國(guó)模具水平有了較大的提高，大型，復(fù)雜，精密，高效和長(zhǎng)壽命模具有上了新的臺(tái)階。 塑料制品的成型是塑料成為具有實(shí)用價(jià)值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達(dá)40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個(gè)塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。 1.2塑料?，F(xiàn)狀 近年來(lái)我國(guó)塑料模具有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，大型，復(fù)雜，高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階，特別體現(xiàn)在高科技應(yīng)用的深度和廣度上，表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面： （1）廣泛應(yīng)用CAD/CAM/CAE，特別是加工方面，計(jì)算機(jī)造型，編程并由數(shù)控機(jī)床加工已是主要手段，CAE軟件也已得到廣泛應(yīng)用，提高了設(shè)計(jì)水平。 （2）熱流道技術(shù)的推廣應(yīng)用更上一層樓，內(nèi)熱式和外熱式流道裝置，自制熱噴咀和引進(jìn)熱噴咀都得到了應(yīng)用，有的已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 （3）氣體輔助注射技術(shù)已得到應(yīng)用，不少?gòu)S家均采用了此技術(shù)，例如熊貓公司開(kāi)發(fā)氣輔模具是時(shí)，采用了C -MOLD氣輔分析軟件使模具順利研制成功。 （4）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，現(xiàn)注射模較少采用45鋼，P20鋼得到廣泛應(yīng)用，大大提高了使用壽命和表面光潔度。 （5）抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，很多廠家已設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)新穎，脫模容易，具有創(chuàng)新意識(shí)的脫模機(jī)構(gòu)，并解決了很多以前脫模難的問(wèn)題但與發(fā)達(dá)國(guó)家。 （6）精密，復(fù)雜，大型，高壽命模具的制造水平有了很大提高。那些尺寸精度高，模具零件要求互換，塑件形狀復(fù)雜的模具由于采用了CAD三維技術(shù)計(jì)算機(jī)模擬注射成型，氣輔技術(shù)等先進(jìn)的方式，使模具達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)模具水平。模具的壽命也達(dá)到100萬(wàn)次或更高。 我國(guó)的模具工業(yè)在“九五”期間雖有較快發(fā)展，但相比一些發(fā)展較快的國(guó)家，我國(guó)仍存在相當(dāng)大的差距。據(jù)資料顯示，CAD，CAE的應(yīng)用，發(fā)達(dá)國(guó)家遠(yuǎn)高于中國(guó)，而中國(guó)大陸的應(yīng)用程度有遠(yuǎn)低于香港，臺(tái)灣。特別是FLOW軟件和COOL軟件，發(fā)達(dá)國(guó)家已普及而中國(guó)大陸才剛剛起步。差距之大，使人感慨。在模具標(biāo)準(zhǔn)零件及標(biāo)準(zhǔn)模架方面，發(fā)達(dá)國(guó)家已普及，并實(shí)現(xiàn)了商品化，而中國(guó)大陸已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)但尚未實(shí)現(xiàn)商品化。熱流道及熱管技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已大量使用，并形成了系列和標(biāo)準(zhǔn)。而我國(guó)大陸70年代開(kāi)始研究迄今尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)。 在發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)達(dá)地區(qū)塑料模具行業(yè)向小而專(zhuān)的方向發(fā)展；向技術(shù)密集方向發(fā)展；高技術(shù)與高技藝相結(jié)合；生產(chǎn)規(guī)模以小而專(zhuān)見(jiàn)長(zhǎng)；專(zhuān)業(yè)化與柔性化相結(jié)合。而在中國(guó)大陸則恰恰相反。獨(dú)立的模具工廠難以生存；多屬于勞動(dòng)密集型企業(yè)；有忽視高技藝的傾向；大而全居多；尚無(wú)專(zhuān)業(yè)化與柔性化相結(jié)合的規(guī)劃。而且大型，精密，復(fù)雜，長(zhǎng)壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出，高檔模具進(jìn)口的比例達(dá)40%以上，而有些模具已出現(xiàn)過(guò)剩。 1.3 模具產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì) 模具工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技命不斷取得新的進(jìn)展和突破，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn)品越來(lái)越向多品種，小批量，高質(zhì)量，低成本的方向發(fā)展，于是對(duì)制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備-模具的要求越來(lái)越苛刻，模具必然會(huì)有如下發(fā)展趨勢(shì)： 1.模具CAD/CAM/CAE技術(shù)將日益深入人心并發(fā)揮越來(lái)越重要的作用?；诰W(wǎng)絡(luò)的一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CAD/CAM/CAE將達(dá)到開(kāi)放性，兼容性和專(zhuān)業(yè)化的統(tǒng)一。CAD/CAM軟件在智能化，面向?qū)ο?，基于特征和面向制造方面將獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步。模具3D分析的重要性更加明確。國(guó)產(chǎn)軟件CAXA系統(tǒng)，HSC系統(tǒng)和Z-MOLO等軟件的功能和水平將不斷提高和完善。 2. 模具的精度將越來(lái)越高，并日趨大型化，現(xiàn)在模具精度已達(dá)2—3毫米，不久1毫米精度的模具將上市。隨著零件微化及精度要求的不斷提高，這就要求發(fā)展超精加工。另一方面，由于用模具成型的零件日益大型化以及由于高效率要求而發(fā)展的一模多腔，勢(shì)必要求模具隨之大型化。 3.隨著熱流道技術(shù)的日益推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高，由于熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)發(fā)展很快，比例也將逐漸提高。 4.隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。氣體輔助注射成型技術(shù)能改善塑件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量。具有注射壓力低，制品變形小，節(jié)約原料，提高制件生產(chǎn)率，從而大幅度降低成本等優(yōu)點(diǎn)。而高壓注射成型可減小樹(shù)脂收縮率，增大塑件尺寸的穩(wěn)定性，提高其精度。 5.快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)的前景十分廣闊，突出的表現(xiàn)在快速成型（RP）快速模具制造（RT）上。21世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)75%以上。模具的生產(chǎn)周期將越來(lái)越短，成本也將相應(yīng)降低。精度和壽命又能滿足生產(chǎn)上的使用要求RP+RT的研究成為國(guó)內(nèi)外RPM界十分關(guān)注并大力發(fā)生的領(lǐng)域之一，正大力向著快速模具制造（RTM）發(fā)展，一些新的快速成型方法相繼涌現(xiàn)，RPM是電腦，激光，光學(xué)掃描，先進(jìn)的新型材料，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助加工（CAM），數(shù)控（CNC）綜合應(yīng)用的高進(jìn)技術(shù)。利用它可以直接或間接的快速制模。快速制模技術(shù)為適應(yīng)市場(chǎng)的需求，必然呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)。 6.模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制模周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，因此模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日益廣泛，在今后的模具市場(chǎng)中必將成為一類(lèi)。十分活躍而又高速發(fā)展的產(chǎn)品。 7.三維掃描儀的多樣化和高速化將會(huì)使模具的逆向工程獲得發(fā)展，逆向工程技術(shù)已成為模具制造，信息傳遞的簡(jiǎn)便途徑，是模具CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。 8.高性能的模具鋼的用量也將以較快速度增長(zhǎng)，由于對(duì)模具鋼的要求越來(lái)越高，迫切需要研制出高強(qiáng)度，高硬度，高耐磨性愜意加工，熱處理變形小，導(dǎo)熱性優(yōu)良的制模材料，并廣泛的投入應(yīng)用。如各種導(dǎo)型材模具，PVC塑料等。 隨著以塑料鋼的進(jìn)一步發(fā)展，塑料模的比例將不斷提高，發(fā)展速度也將高于沖模。對(duì)模具的要求也將越來(lái)月高，高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步擴(kuò)大。 1.4 本課題的設(shè)計(jì)步驟 本設(shè)計(jì)要求使用CAD，PROE等軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行零件圖紙繪制，設(shè)計(jì)成型注射模具。 帶聯(lián)合頂出機(jī)構(gòu)對(duì)于注塑模的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，使用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法就能夠設(shè)計(jì)出合理簡(jiǎn)單有效的模具。 機(jī)構(gòu)的材料：ABS 根據(jù)選擇模具要一腔兩模，對(duì)于模具的基本方案是： （1）對(duì)于注塑機(jī)的選擇，由于機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量以及所給的各項(xiàng)要求，進(jìn)行綜合的考慮，采用臥式注塑機(jī)； （2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （a）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所給設(shè)計(jì)要求是一模兩腔，因此將型腔對(duì)稱(chēng)放置，使用圓錐型主流道，使用球型頭的拉料桿的冷料井。將分流道對(duì)稱(chēng)設(shè)置，分流道截面采用梯形截面，澆口采用潛伏式澆口，利用分型面或配合間隙排氣； （b）成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 陰模使用整體嵌入式，上下模板上均嵌入陰模。由于結(jié)構(gòu)的上下結(jié)構(gòu)特征，在上下模板均設(shè)計(jì)了型芯； （c）合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 使用導(dǎo)向柱四根，同時(shí)與導(dǎo)套配合，既能夠?qū)?，又能夠定位? （d）脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 使用推桿進(jìn)行脫模，同時(shí)在噴霧器嘴的下側(cè)使用一推環(huán)，雖然塑件有四處筋板，可使用使用四處推桿，但使用一推環(huán)可防止在推模時(shí)對(duì)塑件造成破壞； （3）零件圖的繪制 在對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本的設(shè)計(jì)后，首先要進(jìn)行三維圖以及零件圖的繪制，以為后一部的加工提供必要的尺寸及一些數(shù)據(jù)參數(shù)。 （4）對(duì)模具進(jìn)行模具的CAD設(shè)計(jì) 在對(duì)模具進(jìn)行基本設(shè)計(jì)之后，就要進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，在得到正確的數(shù)據(jù)后，利用CAD進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，通過(guò)進(jìn)行人機(jī)交互，即可得到簡(jiǎn)單又優(yōu)良的設(shè)計(jì)。在對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)完成之后，我們得到了模具的三維圖,并生成模具的裝配圖，同時(shí)生成我們所需要的所有零件的圖紙。 進(jìn)行以上的工作之后，還要進(jìn)行注射模具的制造工藝設(shè)計(jì),在完成所有的設(shè)計(jì)之后完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。 27 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是蓋板產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。 圖1 蓋板正面圖 圖2 蓋板背面圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑件的原材料分析 選擇材料：ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物 塑料分析：(１)、基本特性:ＡＢＳ是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ＡＢＳ具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ＡＢＳ有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ＡＢＳ堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS無(wú)毒、無(wú)味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.02~1.05/cm。ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類(lèi)對(duì)ABS幾乎無(wú)影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過(guò)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70度左右，熱變形溫度約為93度左右。耐氣侯性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。 （2）、主要用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤(pán)、水箱外殼、蓄電池、冷藏庫(kù)和冰霜襯里等。汽車(chē)工業(yè)上用ABS制造汽車(chē)擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車(chē)車(chē)身。ABS還可用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零部件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 （3）成型特點(diǎn):ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50~60度，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60~80度。 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 1、注塑機(jī)類(lèi)型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MP 2、噴嘴形式 直通式 8、注射時(shí)間 3~5s 3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30~60 9、保壓時(shí)間 15~30s 4、噴嘴溫度 180~190C 10、模具溫度 50~70 5、成型溫度 C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時(shí)間 15~30s 6、注射壓力 70~90 MP 12、成型周期 40~70s 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在高度為40m中心凸臺(tái)上,一個(gè)帶有4×φ5mm的孔對(duì)稱(chēng)分布,因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為3mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒(méi)有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積：V=46.87cm 計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝50g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到) 采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。 第3章 注塑模設(shè)計(jì) 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開(kāi)模是塑料留在動(dòng)模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與注射機(jī)的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 根據(jù)對(duì)工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則。 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則[12]。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過(guò)渡以利于物流的流動(dòng)。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 主流道是熔融塑料由注射機(jī)噴嘴先經(jīng)過(guò)的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開(kāi)設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。主流道的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 （2）主流道尺寸 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，為了防止注射機(jī)噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料也可取得稍大一些，但過(guò)于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時(shí)，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。 定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。 注射機(jī)XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 mm，如圖3.2。 圖3.2 澆口套 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或主流道進(jìn)入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用，通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。 在注射過(guò)程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時(shí)，應(yīng)是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下： 分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長(zhǎng)度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。 在可能情況下，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過(guò)大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長(zhǎng)度盡量相等，以達(dá)到注射大時(shí)壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時(shí)均勻的充滿各個(gè)型腔。在有些情況下分流道長(zhǎng)度不能相等時(shí)，則應(yīng)在澆口處作必要的補(bǔ)救措施，如果分流道較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在其末端設(shè)置冷料穴，放置冷料和空氣進(jìn)入模腔[15]。 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應(yīng)盡量的小，但分流道的截面積過(guò)小會(huì)降低注射速度，使填充時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過(guò)大則增大冷卻時(shí)間應(yīng)比型腔中塑件的冷卻時(shí)間要短，才不影響注射時(shí)的效率。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。 分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應(yīng)采用軸對(duì)稱(chēng)或中心對(duì)稱(chēng)，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。 在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過(guò)渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動(dòng)。 當(dāng)分流道設(shè)在定模一側(cè)或分流道延伸較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在澆口附近或分流道的交叉處設(shè)置鉤料桿，以便于在開(kāi)模時(shí)在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。 分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動(dòng)小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。 在總體分布中，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。 蓋板注射模要求一模兩腔，在布局上選擇平衡式分流道。平衡式分流道的特點(diǎn)是：從主流道到各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、截面尺寸及其形狀完全相同，以保證各個(gè)型腔同時(shí)均勻進(jìn)料，同時(shí)注射完畢。分流道的截面形狀選擇半圓形截面，它的效率比圓形稍差，但加工起來(lái)比圓形截面要簡(jiǎn)單。 3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) （1）澆口的概念 澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好、高質(zhì)量地注射成形。 （2）澆口的作用 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類(lèi)。非限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對(duì)中大型筒類(lèi)、殼類(lèi)塑件型腔起引料和進(jìn)料后的施壓作用。限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下： 澆口通過(guò)截面積突然變化，使塑料熔體通過(guò)撓口的流速有突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對(duì)于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆口凝料的分離[16]。 （3）注射模澆口的類(lèi)型 單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口和爪形澆口。 （a）直接澆口 直接澆口叉稱(chēng)為主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模具。 特點(diǎn)是：流動(dòng)阻力小，流動(dòng)路程短及補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點(diǎn)；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機(jī)受力均勻；塑件翹曲變形、澆口截面大，去除澆口困難，去除后會(huì)留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。 （b）中心澆口 當(dāng)筒類(lèi)或殼類(lèi)塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時(shí)，內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在該孔處，同時(shí)在中心處設(shè)置分流錐，該澆口稱(chēng)為中心澆口，是直接澆口的一種特殊形式。它具有直接澆口的優(yōu)點(diǎn)，而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。 （c）側(cè)澆口 側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為(扁槽)，是限制性澆口。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上。 特點(diǎn)是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口容易，不留明顯痕跡。 側(cè)澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。 扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側(cè)澆口， 平縫澆口又稱(chēng)薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來(lái)成形面積較小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形澆口更困難，澆口在塑件上痕跡也更明顯。 （d）環(huán)形澆口 對(duì)型腔填充采用圓環(huán)形進(jìn)料形式的澆口稱(chēng)環(huán)形澆口。環(huán)形澆口的特點(diǎn)是進(jìn)料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動(dòng)狀態(tài)好．型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。 （e）輪輻式澆口 輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多。這類(lèi)澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛。多用于底部有大孔的圓筒形或殼形塑件。輪輻澆口的缺點(diǎn)是增加了熔接痕，會(huì)影響塑件的強(qiáng)度。 （f）潛伏式澆口 潛伏式澆口加工較困難，通常用電火花成形。型芯可用做分流錐，從而避免了塑件彎曲變形或同軸度差等成形缺陷。爪形澆口的缺點(diǎn)與輪輻式澆口類(lèi)似，主要適用于成形內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細(xì)長(zhǎng)管狀塑件。 澆口位置的選擇原則：盡量縮短流動(dòng)距離；避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件厚壁處；考慮分子定向的影響；減少熔接痕。 （4）澆注系統(tǒng)平衡設(shè)計(jì) （a）澆注系統(tǒng)的平衡概念 為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的結(jié)構(gòu)豫應(yīng)盡量采用型腔平衡式布置的形式。若根據(jù)某種需要澆注系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成型腔非平衡式布置形式，則需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸，使?jié)部诘牧髁考俺尚喂に嚄l件達(dá)到一致，這就是澆注系的平衡，亦稱(chēng)澆口的平衡。 （b）澆注系統(tǒng)的平衡計(jì)算方法 澆注平衡計(jì)算的思路是通過(guò)計(jì)算多型腔模具各個(gè)澆口的BGV(Balanced Gate Value)值來(lái)判斷或計(jì)算。澆口平衡時(shí)，BGV值應(yīng)符合下列要求：相同塑件的多型腔模具，各澆口計(jì)算出的BGV值必須相等；不同塑件的多型腔模具，各澆口計(jì)算出的BGV值必須與其塑件型腔的充填量成正比。 （5）澆口的選擇 本模具為一模兩腔，澆口為扁平形狀，可以大大的縮短冷卻時(shí)間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。澆口設(shè)置在塑件表面，澆口截面形狀簡(jiǎn)單，容易加工，且注射效率高。若采用潛伏式澆口，不但避免塑件側(cè)壁因修剪澆口而損傷，而且澆口能自動(dòng)切斷，模具結(jié)構(gòu)也不算太復(fù)雜，提高了經(jīng)濟(jì)效益。因此確定采用潛伏式澆口。 3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 冷料穴設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上。它的作用是用來(lái)儲(chǔ)存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時(shí)，如果它們進(jìn)入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進(jìn)入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。球形拉料裝置由冷料穴、拉料桿組成，拉料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。 3.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 3.3.1 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)注射量及鎖模力計(jì)算，可確定盡可能多的型腔數(shù)，以提高生產(chǎn)率。其型腔在一模中的數(shù)目確定方法見(jiàn)表三： 序號(hào) 確定依據(jù) 確定方法 說(shuō)明 1 按塑件的經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù) 按總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)時(shí)的原材料費(fèi)用，僅考慮模具費(fèi)和成型加工費(fèi)。其型腔數(shù)量，可用下式計(jì)算： N= 式中 N——每副模具型腔數(shù)； P——計(jì)劃生產(chǎn)總件數(shù)； Y——單位小時(shí)模具加工費(fèi)用（元／h）； T——成型周期（min）； c——每個(gè)型腔模具加工費(fèi)用（元）； 單型腔模具比多型腔模具制造成本低、周期短，所以批量較少的塑件，不宜采用多型腔特別是形狀復(fù)雜、尺寸較大的、精度要求較高、小批量試生產(chǎn)的塑件應(yīng)選用單型腔模具比較經(jīng)濟(jì)。 2 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù) 塑件的每次注射量總和不能超過(guò)注射機(jī)最大額定注射量的80％，其計(jì)算方法是： N≤ 式中 N——每臺(tái)模具允許型腔數(shù)； V——注射機(jī)最大注射量； Vj——澆注系統(tǒng)凝料量； Vs——單個(gè)塑件的容積；或質(zhì)量（cm 3或g） 若每次注射量總和大于注射機(jī)額定注射量，則型腔數(shù)應(yīng)減小或采用單型腔； 3 按注射機(jī)額定鎖模力確定型腔數(shù) 按注射機(jī)額定鎖模力確定所需設(shè)型腔數(shù)，可以按下式核算： N≤ 式中 F——注射機(jī)額定鎖模力（KN）； P——塑料對(duì)型腔平均壓力（MPa）； A——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）； AZ——單個(gè)塑件在分型面上的投影面積（cm2）； 所確定的型腔個(gè)數(shù)總鎖模力不應(yīng)超過(guò)注射機(jī)額定鎖模力，否則合模時(shí)，模具難以合嚴(yán)，有溢料產(chǎn)生，應(yīng)減小型腔個(gè)數(shù)。 4 按制品精度要求確定型腔數(shù) 型腔數(shù)越多精度越低，從滿足精度要求出發(fā)型腔數(shù)可按下式確定： N≤2500-24 式中 L——塑件基本尺寸（mm）； δ——塑件尺寸公差（mm）； Δ——單腔時(shí)，塑件可能達(dá)到尺寸公差（mm），其中聚甲醛為±0.2％、PE、PP、PC、PVC為±0.05％ ； 1.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加一個(gè)型腔，其尺寸精度可降低4％。 2.一模一腔時(shí)，塑料公差聚甲醛為0.2％，尼龍66為0。3％，聚碳酸酯ABS，聚乙烯為0.05％。 3.對(duì)于高精度塑件，一模不能超過(guò)四腔。 表三 此塑件采用第二種方法確定型腔數(shù)目；按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)；根據(jù)公式： N≤ N≤≤5（取整） 最終確定采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式； 3.3.2 型腔的排列 型腔的布置采用對(duì)稱(chēng)分布，以防模具承受偏載而產(chǎn)生溢料。平衡性好，加工容易，使用比較廣泛。 第4章 成型零件和模體的設(shè)計(jì) 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過(guò)程中，型腔從合模到注射保證過(guò)程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來(lái)說(shuō)，型腔所承受的力大體有合模時(shí)的壓應(yīng)力、注射過(guò)程中塑料流動(dòng)的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開(kāi)模時(shí)的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過(guò)程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過(guò)程中產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計(jì)算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚S按下列公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚H按下面公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計(jì)算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計(jì)算尺寸的表述如下。 （a）型腔的徑向尺寸的計(jì)算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收縮率，S=0.02； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計(jì)算得型腔的徑向尺寸： （b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計(jì)算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計(jì)算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的計(jì)算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計(jì)算尺寸表達(dá)如下。 （a）型芯的徑向尺寸的計(jì)算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計(jì)算得型芯的徑向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的計(jì)算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選?。? 根據(jù)公式計(jì)算得型芯的高度尺寸： 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu)的分類(lèi)：按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)可分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、啟動(dòng)頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類(lèi)可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成形的每個(gè)周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在注射機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來(lái)完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類(lèi) 手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 塑件留在動(dòng)模,塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位,動(dòng)作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （a）推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因?yàn)橥茥U的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類(lèi)或箱類(lèi)塑件。 （b）推管推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu)是用來(lái)推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動(dòng)方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機(jī)構(gòu) 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機(jī)構(gòu)義稱(chēng)頂板頂出機(jī)構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點(diǎn)：推件板推出的特點(diǎn)是頂出力均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且推出力大。但是對(duì)于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動(dòng)嵌件及凹模推出機(jī)構(gòu) 有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)脫模時(shí)，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問(wèn)題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，因此，在一般情況下開(kāi)模時(shí)，盡量設(shè)計(jì)使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮。 在實(shí)踐中如果出現(xiàn)塑件并沒(méi)有留在動(dòng)模側(cè)的情況時(shí)，可設(shè)法增加動(dòng)默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開(kāi)設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動(dòng)模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時(shí)可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問(wèn)題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過(guò)程中的變形和損傷。 頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 塑料在生產(chǎn)過(guò)程中由于需要對(duì)熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算： 設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g：Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J 求冷卻水的體積流量V V=WQ1/Pc1(T1－T2) =140cm3 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：變形尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時(shí)間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。在冷卻水冷卻過(guò)程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在此我選擇湍流。 如表五： 冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量v /（m/s） 流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4×10 表五 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開(kāi)排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于蓋板注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開(kāi)設(shè)排氣槽。 第8章 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)校核 1、模具閉合高度的確定 根據(jù)支承與固定零件中提供的數(shù)據(jù)確定：定模座板H1=25mm ，上固定板H2=20mm 下固定板H3=25mm支承板H4=32mm動(dòng)模座板H5=25mm，墊塊H6=50mm H=H1+H2+H3H+H4+H5+H6+H7 =25+20+25+32+25+50=177mm 2、 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為340㎜×255㎜，XS—Z—125型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為500㎜×500㎜；故能滿足模具的安裝要求。 經(jīng)驗(yàn)證，XS—Z—250型注射機(jī)能夠滿足使用要求，故可以采用 總結(jié) 總結(jié) 通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)從CAD造型設(shè)計(jì)；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；模具成型零件CAD造型設(shè)計(jì)；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。 在設(shè)計(jì)期間，我學(xué)習(xí)并運(yùn)用CAD對(duì)頂出機(jī)構(gòu)的注射模的所有零件進(jìn)行了造型設(shè)計(jì)和對(duì)所有零件進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)。提高了我對(duì)CAD的運(yùn)用能力和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力，為以后我的工作奠定了基礎(chǔ)。 總之，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)各項(xiàng)知識(shí)的學(xué)習(xí)深度，更培養(yǎng)了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，教會(huì)我怎樣才能按步驟有條不紊地進(jìn)行工作。這些為我走上工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 申長(zhǎng)雨，陳靜波等. 塑料型材擠初模具 CAE 技術(shù)[M]. 模具工業(yè)出版社，2001(7). [2] 易際明，彭浩哥，吳莉華. Pro/ENGINEER Wildfire 模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004.3. [3] 李迎春，杜栓麗，申開(kāi)智. 聚丙烯(PP)塑料注塑模具點(diǎn)澆口大小的研究[J]. 華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，1998 年第 19 卷第 1 期(總第 61 期)：30～34. [4] 付永剛. 注塑模 CAD 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的理論研究及應(yīng)用[J]. 西安理工大學(xué)碩士論文，2000.3. [5] 陳志剛. 塑料模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1. [6] 劉法謙，燕立唐，胡海青，等. CAE 在彩電后殼澆注系統(tǒng)中的應(yīng)用，現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用[J]，2002.6，第 14 卷第 3 期：19～22. [7] 李德群，肖祥芷. 模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢(shì)[J]. 模具工業(yè)，2005（07). [8] 張祥杰. Pro/ENGINEER Wildfire模具設(shè)計(jì)[M]. 中國(guó)鐵道出版社，2004：35～188. [9] 田福祥. 現(xiàn)代模具技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)[J]．熱加工工藝，2004（08）． [10] 王文廣等.塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)力[M].北京:化工工業(yè)出版社,2003. [11] [日]村上宗雄.最新塑料模具手冊(cè)[M].上海:上海科學(xué)文獻(xiàn)出版社,1985. [13] 王廣文.塑料材料的選用[M].北京:化工工業(yè)出版社,2001. [14] 成都科技大學(xué).塑料成型工藝[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1993. [15] 歐陽(yáng)國(guó)思.實(shí)用塑料材料學(xué)[M].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技出版社,1991. [16] 唐志玉.大型注塑模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].成都:成都科技大學(xué)出版社,1987. [17] 馬金俊.塑料模具設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)科學(xué)科技出版社,1994. 致 謝 論文從開(kāi)題、具體設(shè)計(jì)、論文的撰寫(xiě)，均得到了老師、同學(xué)和朋友的大力支持。 特別感謝XX老師對(duì)我的指導(dǎo)。他在繁忙的教學(xué)工作期間，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)付出了大量的心血，多次給我提出深刻而具有指導(dǎo)性的意見(jiàn)。正是有了他們對(duì)我時(shí)時(shí)刻刻的指導(dǎo)，才使我能正確把握論文的方向，并順利地完成。 感謝所有給我傳道授業(yè)的老師們，正是你們的辛勤教授才使學(xué)生有了完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)與能力儲(chǔ)備，奠定了我的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。