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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 計(jì)算機(jī)按鍵注塑模設(shè)計(jì) 緒 論 作為模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的學(xué)生，能進(jìn)行簡(jiǎn)單模具設(shè)計(jì)是我們應(yīng)該掌握的一項(xiàng)基本技能。畢業(yè)在即，為了加強(qiáng)我們對(duì)已過三年中所學(xué)知識(shí)的掌握，老師為我們安排了畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是經(jīng)過指導(dǎo)老師評(píng)審的原始設(shè)計(jì)（研究）成果，具有一定的獨(dú)創(chuàng)性，它所探討的問題比較專深，對(duì)所研究的問題的闡述比較系統(tǒng)。老師要求我們對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)嚴(yán)格對(duì)待，我們也是這樣做的，所做的設(shè)計(jì)基本可以滿足工廠的生產(chǎn)要求。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”；德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子工業(yè)。 　　80年代以來，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國(guó)模具總產(chǎn)值為360億元，其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。近年來，我國(guó)的模具工業(yè)一直以每年13%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)模具行業(yè)在“十五”期間的增長(zhǎng)速度將達(dá)到13%～15%。模具鋼的需求量也將以年12%的速度遞增，全國(guó)年需求量約70萬噸左右，而國(guó)產(chǎn)模具鋼的品種只占現(xiàn)有國(guó)外模具鋼品種的60%，每年進(jìn)口模具鋼約6萬噸。我國(guó)每年進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，已超過10億美元，其中塑料與橡膠模具占全部進(jìn)口模具的50%以上。 縱觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。目前，我國(guó)模具工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進(jìn)步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的國(guó)產(chǎn)化程度，減少對(duì)進(jìn)口模具的依賴。 現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、專用的機(jī)床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀(jì)模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需要。可見，未來我國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵? ——大力普及、廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，逐步走向集成化。現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。 ——提高大型、精密、復(fù)雜與長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，逐步減少模具的進(jìn)口量，增加模具的出口量。 ——在塑料注射成型模具中，積極應(yīng)用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。 ——提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。我國(guó)模具商品化、標(biāo)準(zhǔn)化率均低于30%，而先進(jìn)國(guó)家均高于70%，每年我們要從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其費(fèi)用約占年模具進(jìn)口額的3%～8%。 ——發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本推向市場(chǎng)。 ——積極研究與開發(fā)模具的拋光技術(shù)、設(shè)備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。 ——推廣應(yīng)用高速銑削、超精度加工和復(fù)雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。 ——開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。 ——研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率。 ——開發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來的多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，作為模具專業(yè)的學(xué)生，深感責(zé)任的重大。在小的方面講，模具設(shè)計(jì)與制造的水平的高低可換來個(gè)人的榮譽(yù)和財(cái)富的多少；在大的方面講，我們的模具設(shè)計(jì)與制造水平也是一個(gè)國(guó)家模具制造水平的縮影，關(guān)系到祖國(guó)模具工業(yè)能否繁榮。因此我們要特別認(rèn)真，使自己變?yōu)橛杏玫哪＞呷瞬?，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平，實(shí)現(xiàn)祖國(guó)的繁榮與富強(qiáng)。 第1章 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是計(jì)算機(jī)鍵盤上的一個(gè)按鍵，其塑件如圖1-1所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 1.1 塑件的工藝性分析 1)塑件的原材料分析 該塑件材料選用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。屬于熱塑性塑料,ABS具有超強(qiáng)的易加工性能、外觀特性、低蠕變性和優(yōu)越的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度, ABS是一種三元共聚物,因此兼有三種組元的共同性能,是有具有堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性的材料,耐電能力和耐化學(xué)性能較好。ABS具有吸濕性,在注塑成型之前要進(jìn)行干燥。在80℃～90℃下最少干燥兩個(gè)小時(shí),且溫度的波動(dòng)應(yīng)小于0.1％。ABS流動(dòng)性較差,內(nèi)澆口外表面外觀不好,熔接痕顯著,升溫時(shí)制件精度較好。 2)塑件的結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析,該零件總體長(zhǎng)度為長(zhǎng)方形,內(nèi)部有三個(gè)凹槽，中間凹槽上部有階梯孔。該塑件長(zhǎng)18mm,寬6mm.中間凹槽上部較小,較小部分截面為長(zhǎng)方形,截面尺寸長(zhǎng)4.6mm，寬3mm,高度為3mm，較大部分截面形狀為正方形,邊長(zhǎng)為4.6mm，高度為10.5mm。另外兩個(gè)凹槽呈對(duì)城分布,截面均為正方形,邊長(zhǎng)尺寸為3mm,高度為13.5mm。倒角為0.745°。從零件的壁厚來看,塑件的最大壁厚為3mm,最小壁厚為0.7mm,壁厚差為2.7mm,壁厚分布不均勻,但塑件體積和質(zhì)量較小,所以不會(huì)出現(xiàn)成型困難。 3）塑件的尺寸精度分析 制件的精度等級(jí)；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差，塑料件未注公差，由于該制件的原材料為ABS，成型條件相對(duì)較嚴(yán)格，精度選擇可參照《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-18，選塑件精度等級(jí)為5級(jí)。再由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》查表2-17對(duì)應(yīng)塑件尺寸公差，可得各部分尺寸如下；18、6 、3、13.5、4.6、0.7。塑件的尺寸精度中等偏下，根據(jù)現(xiàn)有條件，對(duì)應(yīng)模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 4)塑件的表面質(zhì)量分析 塑件表面要求沒有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì),因?yàn)樗芗獗砻嬉c人手接觸,所以要求表面盡量光滑,塑件表面沒有其它要求,所以比較容易成型。 1.2 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 塑件的體積=整個(gè)塑件形狀所包圍體積-塑件低部凹槽體積-倒角部分所用空間體積。 所以塑件體積V=18×6×15-3×3×13.5×2-（4×4×10.5+3×3×4）-（0.7×0.7×18+0.7×0.7×4）=1620-243-204-1.078=1171.922立方毫米 塑件的總體積=1171.922×8=9375.376立方毫米 塑件的總質(zhì)量=塑件的總體積×塑件材料的密度=9375.376×1.1×1‰=10.31克 本塑件采用一模八腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮起外形尺寸。注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況，初步選用注塑機(jī)為SYS-45型。 1.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠實(shí)際應(yīng)用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可做如下選擇：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整） 注塑溫度：包括料桶溫度和噴嘴溫度。 料桶溫度：后段溫度選用160℃ 中段溫度選用170℃ 前段溫度選用200℃ 噴嘴溫度：選用170℃ 注塑壓力：選用80mp 模具溫度：選用70℃ 收縮率 ：（0.3～0.8）‰ 注塑時(shí)間：30s 保 壓：選用60mp 保壓時(shí)間：5s 冷卻時(shí)間：30s 預(yù) 熱：（2～3）小時(shí) 1.4注射機(jī)的選用 塑件成形所需的注射總量應(yīng)該小于所選注射機(jī)的注射量。注射容量以容積（cm3）表示時(shí)，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量，其關(guān)系按“模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)”中式2-54校核： 件≤0.8V注 式中 V件——塑件與澆注系統(tǒng)的體積（cm3）；取V件=9.4cm3； V注——注射機(jī)的注射容量（cm3）； 0.8——最大注射容量利用系數(shù)。 則有： 217.75cm3≤V注 根據(jù)V注≥9.4cm3和“模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)”表2-40初步選取的注射機(jī)型號(hào)為SYS-45。其主要參數(shù)如下： 螺桿直徑（mm）：φ22； 注射量（cm3）： 45； 注射壓力（MPa）：122.5； 鎖模力（kN）： 40； 最大注射面積（cm2）：95； 模具尺寸（mm）：300×180； 模板行程（mm）：700； 噴嘴： 球半徑（mm）：12；孔直徑（mm）：φ3； 第2章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 2.1 分型面的設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定的模具的結(jié)構(gòu)。選擇分型面時(shí)，應(yīng)該根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 選擇分型面的原則是：塑件脫出方便、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量、無損塑件外觀、設(shè)備利用合理。 該塑件為計(jì)算機(jī)按鍵，表面沒有特殊要求，但外表面常與人手接觸，故要求外表面光滑無毛刺，所以不能把分型面設(shè)在外表面。為了有利于排氣，塑料溶體的末端應(yīng)在分型面上。塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不必采用側(cè)抽芯，但是塑件內(nèi)有凹槽，分型面應(yīng)該取在塑件的最大表面處。為了降低模具的復(fù)雜程度和加工難度。故選用圖2-1所示的分型方式比較合理。 圖 2-1分型面的設(shè)計(jì) 2.2 模腔數(shù)量的確定 塑件的生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個(gè)數(shù)與注塑機(jī)的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量； （1）按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1 公式：N1=（F/PC）/A－B/A 參數(shù)： F 注塑機(jī)的鎖模力 N PC 型腔內(nèi)的平均壓力MPa A 每個(gè)制件在分型面上的面積（㎜） B 流道和澆道在分型面上的投影面積（㎜） B 在模具設(shè)計(jì)前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動(dòng)分析B為（0.2～0.5），常取B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40MPa實(shí)際所需鎖模力應(yīng)小于選定注塑機(jī)的名義鎖模力，為保險(xiǎn)起見常用0.8F則N1=0.8F/APC-0.35/93=350000×0.8/40×93=70 （個(gè)） （2） 注射機(jī)注塑量確定型腔數(shù)目N2 公式：N2=（G－C）/V 參數(shù)：G 注射機(jī)的公稱注塑量（㎜） V 單個(gè)制件體積 （㎜） C 流道和澆口的總體積（㎜） 生產(chǎn)中每次實(shí)際注塑量應(yīng)為公稱注塑量的0.8倍，取0.8倍計(jì)算，同時(shí)流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則 N2=0.8G/1.6V=0.375G/V=30×0.375/V 11（個(gè)） 從以上討論可以看到模具的型腔個(gè)數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個(gè)數(shù)是2，4，6，8，10，11個(gè)，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長(zhǎng)度最好小于60mm，以防止因?yàn)樽⑺軌毫Φ慕档投鴰淼闹萍湫筒蛔愕热毕?。我們所設(shè)計(jì)的注塑模具采用一模八腔的方案，即 N=8 2.3 確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時(shí)采用一模八腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具的復(fù)雜程度等因素?cái)M采取如圖2-2所示的型腔排列方式。如此排列型腔的優(yōu)點(diǎn)是，熔料進(jìn)入型腔后到另一端的料流長(zhǎng)度較短，有利于塑件成型。 圖2-2型腔的排列方式 2.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主流道設(shè)計(jì)、分流道設(shè)計(jì)、冷料井設(shè)計(jì)、澆口設(shè)計(jì)。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是：排氣良好；流程短；防止型芯和嵌件變形；整修方便；防止塑件翹曲變形；合理設(shè)計(jì)冷料穴或溢料槽；除滿足以上各點(diǎn)外，澆注系統(tǒng)的斷面積和長(zhǎng)度盡量取小值以減少澆注系統(tǒng)的塑料量，從而減少回收料。 （1）主流道設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得國(guó)產(chǎn)SYS-45型注塑機(jī)的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑：d0=3mm； 噴嘴前端球面的半徑：R0=12mm根據(jù)主流道與噴嘴的關(guān)系： R=R0+（1~2）mm D=d0+（0.5~1）mm 取主流道球面半徑R=13mm； 取主流道的小端直徑d=4mm。 主流道開設(shè)在分型面上，因此不需要沿軸線上拔出凝料，一般為等粗的圓柱形成橢圓柱形。斷面形狀還有半圓形和梯形，以橢圓形主流道斷面應(yīng)用最廣。根據(jù)噴嘴與主流道關(guān)系，為了提高塑料的流動(dòng)速度，使塑料均衡進(jìn)入各型腔，取主流道直徑為8mm. （2） 分流道設(shè)計(jì) 流道的形狀及尺寸，因根據(jù)塑件的體積、壁厚形狀的復(fù)雜程度、注塑速度、分流道長(zhǎng)度等因素來確定。本塑件的形狀不算復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長(zhǎng)度較短，為了便于加工、為了減少熱傳損失少，提高流道效率采用圓形做分流道截面，查表得分流道直徑取2mm。 分流道長(zhǎng)度L可根據(jù)公式L=得出 D：分流道直徑 W：塑件質(zhì)量 L：分流道長(zhǎng)度 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，分流道長(zhǎng)度一般取5～8mm，這取5mm。 （3）冷料井的設(shè)計(jì) 冷料井易稍大于主流道直徑，但為了易于加工，降低加工難度和提高生產(chǎn)效率，取冷料井直徑與主流道相等，冷料井長(zhǎng)度取值范圍為4～5mm，這里取4mm。 （4）澆口設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較理想，因?yàn)樗芗Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且體積較小，無成型困難等問題，所以選擇從塑件低部一端處進(jìn)料，料由薄處往厚處流，而且模具結(jié)構(gòu)上采用鑲拼式型腔，有利于填充、排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h） 1mm×1mm×2mm，試模時(shí)修正。 2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。 a 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該塑件的成型模具采用一模八腔的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，模具采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式如圖 2-3所示。該結(jié)構(gòu)能節(jié)約優(yōu)質(zhì)剛才使用可靠且置換方便。 凹模結(jié)構(gòu) b 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該模具采用組合式凸模，每個(gè)型腔內(nèi)有三個(gè)小凸模。凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具的型腔，在中間型芯和側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)形式如圖2-4所示。 中間型芯成型部分結(jié)構(gòu) 側(cè)型芯成型部分結(jié)構(gòu) 第3章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 本設(shè)計(jì)中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查表可得ABS的收縮率S=0.3～0.8﹪，故平均收縮率S=0.55﹪，考慮到模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取=。 3.1 型芯和型腔的工作尺寸計(jì)算 型腔的工作尺寸計(jì)算見表1-1 表3-1 型腔的工作尺寸計(jì)算 類別 序號(hào) 模具零件名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 工作尺寸 型 腔 的 計(jì) 算 1 定模鑲塊 0.7×45° L=（L+ LS﹪-3△／4） 0.70 4.02 L=（L+ LS﹪-3△／4） 4.00 2 定模鑲快 16.02 L=（L+ LS﹪-3△／4） 16.00 4.02 L=（L+ LS﹪-3△／4） 4.00 型腔鑲塊2底部厚度計(jì)算 計(jì)算公式：T=L 計(jì)算結(jié)果： 10mm 型腔的深度計(jì)算 計(jì)算公式： H=H+ HS-2△／3 計(jì)算結(jié)果：mm 參數(shù)：L— 凹模徑向尺寸 L — 塑件的公稱尺寸 S— 塑件的平均收縮率 △ — 塑件公差值 S— 凹模的磨損 S— 塑件的最大收縮率 S— 塑件的最小收縮率 H— 凹模制造公差 P—型腔壓力 —材料的許用應(yīng)力 — 凹模的深度尺寸 型芯的工作尺寸計(jì)算見表1-2 表3-2 型芯的工作尺寸計(jì)算 類別 序號(hào) 塑件尺寸 計(jì)算公式 型芯的工作尺寸 型芯的計(jì)算 1 4.6 L=L+ L S+3△／4 4.66 10.5 L=L+ L S+2△／3 10.55 3 L=L+ L S+3△／4 3.05 3 L=L+ L S+2△／3 3.08 2 3 L=L+ L S+3△／4 3.05 15 L=L+ L S+2△／3 15.10 型芯中心距尺寸可由經(jīng)驗(yàn)公式L=L△／2得出中心距尺寸為7.8mm。 3.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 由于所設(shè)計(jì)的模具為組合嵌塊式模腔，可按下面公式計(jì)算型腔的側(cè)壁厚 側(cè)壁厚計(jì)算公式： 參數(shù)： －凹模型腔側(cè)壁的計(jì)算厚度（mm） h －型腔的深度（mm） 取 h=15 －模腔壓力（MPa） 取 =40 －成型零件的許用變形量（mm） 取 =0.03 H－凹模外側(cè)的高度（mm） 取 =30 －凹模型腔的長(zhǎng)邊尺寸（mm） 取 =18 經(jīng)計(jì)算得側(cè)壁厚=1.84mm 該設(shè)計(jì)中模具的實(shí)際側(cè)壁厚可滿足要求。 第4章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 模具溫度對(duì)塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率有很大影響，適宜的溫度可以改善塑件 的成型性、成型收縮率、力學(xué)性能和外觀質(zhì)量、縮短冷卻時(shí)間等因素。該塑件材料為ABS，模具溫度要求為40℃～60℃，塑件注塑成型時(shí)不要求很高的模溫，所以為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)不設(shè)置加熱系統(tǒng)。 是否需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算判定。 A===0.44×10 ABS的取3.5／kg C—4178j／kg——冷卻水的體積流量（m/min）； ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量(kg/h)； ——塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量（J/kg）； ——冷卻水的比熱容[J/（kgK）]； ——冷卻水的密度（kg/m）； ——冷卻水的出口溫度（℃）； ——冷卻水的進(jìn)口溫度（℃） 根據(jù)體積流量V查表可知設(shè)計(jì)中需要的冷卻水管非常小，因?yàn)槟＞呙糠昼娝枰睦鋮s水非常小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷方式冷卻模具即可。 第5章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)計(jì)算 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)定模具之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，任何一副模具在動(dòng)定模具之間都設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有定位作用、導(dǎo)向作用、承載作用、保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用。 5.1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向通常由導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙配合組成，該模具導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)橹餍托驹趧?dòng)模一側(cè)，導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時(shí)可起保護(hù)作用。此設(shè)計(jì)采用無肩帶頭導(dǎo)柱，在工作部分設(shè)有儲(chǔ)油槽。這樣可以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)間。導(dǎo)柱的直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，導(dǎo)柱的尺寸應(yīng)能保保證位于動(dòng)、定模兩側(cè)的型腔和型芯開始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長(zhǎng)度不小于導(dǎo)柱直徑。初選導(dǎo)柱直徑為12mm。 該設(shè)計(jì)選用直通形（A型）如圖5-1所示 5.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向孔可以帶有導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套，帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用于生產(chǎn)批量大或?qū)蚓雀叩哪＞?。無論帶導(dǎo)套或不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，都不應(yīng)設(shè)計(jì)為盲孔，盲孔會(huì)增加模具閉合時(shí)的阻力，并使模具不能緊密閉合。經(jīng)分析，由于該制件的制造精度要求不高，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和縮短生產(chǎn)周期，可以不必設(shè)計(jì)導(dǎo)套，只設(shè)計(jì)一個(gè)和導(dǎo)柱匹配的導(dǎo)向孔即可。 第6章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確、可靠、靈活、無卡死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度和剛度，足以克服脫模力。該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用一次脫模即可，選用推件板脫模機(jī)構(gòu)，推件板脫模結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是頂出力均勻、力量大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、塑件不容易變形、表面無頂痕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不需要設(shè)置復(fù)位機(jī)構(gòu)。該脫模機(jī)構(gòu)包括推板、推桿、推板固定板。 6.1 脫模力計(jì)算 計(jì)算公式：Q= 參數(shù)：t—塑件壁厚 取 0.7mm m—塑料的泊松比 取0.38 f—塑件與模具的摩擦系數(shù) 取0.25 L—包容凸模的長(zhǎng)度 取15mm S—塑件的平均厚度 取2mm 計(jì)算結(jié)果：Q=774.20N 6.2推件板厚度計(jì)算 計(jì)算公式：H=0.54L（） 參數(shù)：H—推板厚度 L—推桿間距 取60mm O—脫模力 取 774.2n E—鋼才的彈性模量 取2.1 B—推板寬度 取165mm Y—推板最大變形量 取0.04cm 計(jì)算結(jié)果：H=1.25cm 為了確保脫模結(jié)構(gòu)的可靠性取推件板厚度為20mm。 第7章 模具閉合高度的確定 在支撐與固定零件的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定定模座板：H=37mm；定模H=25mm；推板H=15mm；型芯固定板H=25mm；支撐板H=25mm。 根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的尺寸確定模腳H=40mm。 根據(jù)推出行程和推出結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算模具的閉合高度： H = H + H+ H + H + H + H = 37+25+20+25+25+40 = 170mm 如圖7-1 第8章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核與模架選取 8-1注塑機(jī)校核 本模具的外形尺寸為160mm×160mm×170mm。SYS-45型注塑機(jī)模板的最大安裝尺寸350mm×265mm，所以能滿足模具的安裝要求。 由上述計(jì)算模具的閉合高度H=170mm，SYS-45型注塑機(jī)所容許的最小模具厚度H=70mm，最大厚度H=180mm，模具滿足安裝條件。 H≤ H ≤ H SYS-45型螺桿式注塑機(jī)的最大開模行程S=280mm，滿足式頂出塑件要求。 S≥H + H + 10mm S≥14+15+10 S≥39mm 此外，由于該模具中不設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，所以不要求過大的開模距離，該注塑機(jī)的開模行程又比較大，經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，SYS-45型螺桿式注塑機(jī)能滿足使用要求，故可以使用。 8-2模架選取 根據(jù)型腔板的外型尺寸和型芯固定板的厚度，參照“中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典”模架選標(biāo)準(zhǔn)件。 第9章 模具的安裝與試模 9.1 模具安裝 (1) 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物，毛刺。 (2) 因本模具的外型尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平衡，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。 (3) 調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠的開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 (4) 慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡，靈活，協(xié)調(diào)。 (5) 模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20--30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 (6) 開空車運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。 9.2模具的工作原理 模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動(dòng)模固定在注塑機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注塑機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，型芯隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)，塑件依附在型芯上。型芯隨型芯固定板17運(yùn)動(dòng)一定距離后停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)推板19在頂桿9驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)使塑件漸漸脫離型芯。使軸20帶動(dòng)芯棒18向外移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽芯。合模時(shí)，隨著分型面的逐漸閉合推件板恢復(fù)原位。 9.3試模 通過試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多個(gè)方面綜合的原因。需按成型條件，成型設(shè)備，模具結(jié)構(gòu)及制造精度，塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題。 1) 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計(jì)意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機(jī)構(gòu)失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： (1) 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 (2) 注射保壓和注射高壓時(shí)間過長(zhǎng)，造成過量充模。 (3) 冷卻時(shí)間過短，物料未能固化。 (4) 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 (5) 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 2) 粘著模芯 (1) 注射壓力和保壓壓力過高或時(shí)間過長(zhǎng)而造成過量充模，尤其成型芯上有加強(qiáng)筋槽的制品，情況更為明顯。 (2) 冷卻時(shí)間過長(zhǎng)，制件在模芯上收縮量過大。 (3) 模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。 (4) 機(jī)筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固化。 (5) 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn)。 3) 粘著主流道 (1) 閉模時(shí)間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 (2) 料道徑向尺寸相對(duì)制品壁厚過大，冷卻時(shí)間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 (3) 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 (4) 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達(dá)到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 (5) 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護(hù)模具成型部位不受損傷。仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對(duì)注射工藝進(jìn)行合理調(diào)整；另一方面要對(duì)模具成型部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，直到認(rèn)為達(dá)到要求，方可進(jìn)行二次注射。 4) 成型缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí)，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個(gè)排出，逐步改進(jìn)，方可得到理想的樣件。下面就對(duì)度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析。 (1) 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： a. 熔料流動(dòng)阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動(dòng)。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動(dòng)性能不佳。制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個(gè)十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 c. 鎖模力不足 因注射時(shí)動(dòng)模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 (2) 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項(xiàng)相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： a. 注射過量 b. 鎖模力不足 c. 流動(dòng)性過好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翹曲變形 (3) 制件尺寸不準(zhǔn)確 初次試模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計(jì)要求尺寸相差較大。這時(shí)不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。 a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時(shí)間過長(zhǎng)，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實(shí)際尺寸偏大；模溫較低，事實(shí)上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時(shí)要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時(shí)間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時(shí)間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變小；模溫過高，制件從模腔取出時(shí)，體積收縮量大，尺寸偏小。此時(shí)調(diào)整工藝條件即可。 5) 調(diào)整措施 調(diào)整時(shí)應(yīng)注意調(diào)節(jié)進(jìn)料速度，增加排氣孔，正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。注意控制成型周 期。 第10章 注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 在此只對(duì)型芯2和推件板的加工工藝進(jìn)行分析。 型芯2和推件板的加工工藝過程見表10-1型芯加工工藝過程卡和10-2推件板加工工藝卡。 小 結(jié) 注塑成型技術(shù)是材料加工技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一，目前在國(guó)內(nèi)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，具有廣泛的發(fā)展前景。注塑模具又是注塑成型中必備的設(shè)備，在大學(xué)三年學(xué)習(xí)即將結(jié)束之際，能夠按照老師的指導(dǎo)并綜合運(yùn)用三年來的所學(xué)所知設(shè)計(jì)一套注塑模具,既是對(duì)三年來所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，又是為日后的獨(dú)立工作創(chuàng)造一個(gè)良好的開始。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中各位老師特別是楊老師一直扮演著導(dǎo)向者的角色，從接到設(shè)計(jì)題目那一刻起就給我指明了方向，讓我明白了設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)中可能遇到的問題以及解決方法等。在設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的請(qǐng)教細(xì)心的講解，并不厭其煩的糾正我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，詳細(xì)檢查設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)及重點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案提出了寶貴的修正意見，一步步完善了我的設(shè)計(jì)。在此對(duì)各位楊老師表示衷心的感謝！ 此外，我在設(shè)計(jì)過程中參考了一些同學(xué)的設(shè)計(jì)實(shí)例，并向他們請(qǐng)教，得到他們的大力幫助，為我提供了許多有關(guān)設(shè)計(jì)的資料。特別是齊小亮和曹漢龍同學(xué)，每當(dāng)我遇到困難時(shí)，總是向我伸出幫助之手，和我一起攻克難關(guān)，在此一并表示深深的謝意！ 由于能力有限，所以在設(shè)計(jì)過程中難免有錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各位老師指正。 致 謝 時(shí)光荏苒，三年的大學(xué)生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。離校之前，為了將我們?nèi)晁鶎W(xué)的知識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)習(xí)和總結(jié)，為了達(dá)到學(xué)習(xí)的理論和實(shí)踐相結(jié)合，為了增強(qiáng)我們以后在社會(huì)的適應(yīng)能力。學(xué)校給我們布置了畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，要求我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)比較廣泛，很多都是我們所學(xué)課本上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決，可以說，完成這樣復(fù)雜的工作需要一定的毅力和耐心。 在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，由于有了課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師楊占堯老師在這一段時(shí)間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致意深深的敬意。 參考文獻(xiàn) [1] 楊占堯.塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,20004 [2] 翟德梅.模具制造技術(shù).2001 [3] 許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [4] 陳錫棟，周小玉. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001 [5] 黃銳.塑料工程手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [6] 賈潤(rùn)禮，程志遠(yuǎn).實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000 [7] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：北京高等教育出版社，2001 [8] 陳萬林.實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)與制造. 北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [9] 張克慧.注塑模設(shè)計(jì).西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001 [10] 馬金俊.注塑模具設(shè)計(jì). 北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1994 [11] 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