模 具 設(shè) 計 綜 合 實 踐報 告 書題 目： 罩蓋板注射模具設(shè)計與制造 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 提交日期： 1摘 要本文通過對罩蓋板模具設(shè)計,通過認識和了解塑料模具設(shè)計一些設(shè)計原則和方法.并且可以通過三維和二維軟件進行塑料模具設(shè)計,提高自己的繪圖能力。為今后從事設(shè)計工作打下了堅實的基礎(chǔ)。本次主要重點對塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進行分析。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等?！娟P(guān)鍵詞】 塑料；模具設(shè)計；注塑模具2AbstractFactory coil mould design, this paper through the plastic mold design and some design principles and methods. And it can pass three under two kinds of software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation. The main focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required moulding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etcKeyword: plastic；mold design；injection mold3目 錄Abstract2前 言 .41.1 課題背景 .41.2 課題分析 .6第一章 塑件成型工藝性分析 .61.1 軟件簡介 .61.2 塑件（某罩蓋板）分析 .8第二章 注塑模具的設(shè)計 .122.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式. .122.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 .132.3 分型面的確定： .142.4 注射機型號的確定 .152.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 182.5.1 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 .192.5.2 主流道設(shè)計 .202.5.3 分流道的設(shè)計 212.5.4 澆口的設(shè)計 222.5.5 冷料穴的設(shè)計 222.6 排氣系統(tǒng)設(shè)計 222.7 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 232.7.1 成型零部件結(jié)構(gòu) 232.7.2 成型零部件工作尺寸的計算 252.7.3 成型零件工作尺寸計算 252.8 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 272.8.1 模架基本類型 272.8.2 模架的選擇 272.8.3 導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計 282.9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 292.9.1 推出機構(gòu)設(shè)計 292.9.2 脫模力的計算 .312.10 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 332.10.1 冷卻水道設(shè)計的要點 342.10.2 冷卻水道在定模和動模中的位置 342.10.3 冷卻水道的計算 35第三章 模具的裝配 .403.1 模具的裝配順序 .403.2 開模過程分析 .41設(shè)計小結(jié) .42附：模具裝配圖 .43致 謝 .44參考文獻 .454前 言現(xiàn)代化的工業(yè)里面，模具是使用最多的也是最基礎(chǔ)的一個工藝裝置。模具在現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)中本身只是以個工具，但是其要求質(zhì)量高，所以又被人們當(dāng)作一種單獨的設(shè)備來用，模具的發(fā)展可以體現(xiàn)出當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r和潛力，一些實體經(jīng)濟專業(yè)也是依據(jù)這個來判斷當(dāng)?shù)毓I(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。模具生產(chǎn)技術(shù)水平各個地方差異巨大，其發(fā)展水平的高低現(xiàn)在可衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高度的一個標(biāo)志。它在水平高低，主要體現(xiàn)在一些大產(chǎn)品質(zhì)量好壞的傷面，也體現(xiàn)在新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具工業(yè)的好壞也體現(xiàn)在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)上面，因為高新技術(shù)產(chǎn)品外觀零件基本都是模具生產(chǎn)的，所以模具在高新技術(shù)領(lǐng)域也有一席之地。企業(yè)才會有一個好的發(fā)展。此外在教育培養(yǎng)人才方面，最近幾年很多高校也開設(shè)了模具設(shè)計與制造專業(yè)，這樣對后續(xù)人才的培養(yǎng)也是非常重要的，模具是使我國成為世界超級制造大國的主要基礎(chǔ)設(shè)施。今后我國要使世界工廠得地位不撼動，估計仍然需要依賴于模具工業(yè)的穩(wěn)固發(fā)展，成為制造強國。1.1 課題背景模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地擴大，越來越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度。注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過5程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。由于模具的使用特點，決定了模具設(shè)計也區(qū)別與其他行業(yè)。模具設(shè)計要考慮的要點如下:a．塑件的物理力學(xué)性能，如強度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長，在設(shè)計塑件時應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，避免或補償其缺點。b．塑料的成型工藝性，如流動性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成型時充模、排氣、補縮，同時能使熱塑性塑料制品達到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和簡化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。對于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕性能等。目前，我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。在塑料模具方面，能設(shè)計制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計算機輔助分析(CAE)技術(shù)對塑料注塑過程進行流動分析、冷卻分析、應(yīng)力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計方案進一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計和制造周期采用模具先進加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。采用 CAE 技術(shù)，可以完全代替試模，CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。某些國外電加工機床具有內(nèi)容豐富、實用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微細加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測6和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟模具制造技術(shù)、三維掃描測量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機的發(fā)展與應(yīng)用，對模具制造能力的提高也起到了很大作用。我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，模具設(shè)計與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。特別是模具成型零件方面的軟件等，這些技術(shù)采用計算機輔助設(shè)計，進而將數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實現(xiàn)計算機輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計與制造連成一體實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。1.2 課題分析本課題內(nèi)容是對罩蓋板繪圖建模、然后模具設(shè)計和加工工藝分析?；谏a(chǎn)實踐之上的對產(chǎn)品進行模具設(shè)計，模具設(shè)計主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機構(gòu)設(shè)置、注塑機臺選擇及注塑工藝分析等。根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，本模具采用采用一模兩腔布局，側(cè)澆口進料，注射機采用海天 200XA 型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算分析，從而作出合理的模具設(shè)計。選擇合理的加工方法。模具方案確定后進行工藝分析。根據(jù)此方案可以達到設(shè)計的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。第一章 塑件成型工藝性分析1.1 軟件簡介本設(shè)計中主要為模具的設(shè)計與計算。裝配圖用AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。產(chǎn)品建模和模具三維圖的繪畫我們用的是UG，其他零件圖也是用AutoCAD制圖。CAD即計算機輔助設(shè)計的英文簡稱(Computer Aided Design)。7計算機的應(yīng)用，使得設(shè)計人員在設(shè)計過程中，能充分發(fā)揮計算機的強大算術(shù)邏輯運算功能、大容量信息存儲與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計和繪圖等項任務(wù)；而設(shè)計人員集中精力進行有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設(shè)計方案的提出、評介、分析模擬與修改到具體設(shè)計實現(xiàn)的設(shè)計全過程.對于機械行業(yè)來講，通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對機械行業(yè)針對性差，不過幸運的是，AutoCAD是個開放性軟件，可以對它進行二次開發(fā)，如采用Autolisp，ADS，ARX甚至采用VB 語言等，現(xiàn)今的高華CAD、天目CAD就是在該軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)的機械專業(yè)CAD。由于二次開發(fā)的深入，加強了參數(shù)化設(shè)計、智能化設(shè)計等，這樣充分發(fā)揮了計算機的強大的搜索功能和運算功能。世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出井以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，實現(xiàn)了對注塑過程的模擬、設(shè)計原理的應(yīng)用和精確計算，并逐步優(yōu)化模擬過程，使設(shè)計工程師在產(chǎn)品設(shè)計階段可以在計算機上“制造”塑料產(chǎn)品，并能靈活地適應(yīng)市場需求的變化。應(yīng)用MOLDFLOW公司的技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功地設(shè)計出了上萬副模具。繼MOLDFLOW之后美國康奈爾大學(xué)、德國的亞森(Aachen)技術(shù)大學(xué)、美國的 C. V.公司、MCAP 公司、日本的 CAD-M公司等也相繼開發(fā)了塑料模具CAD/CAM系統(tǒng)。第一套塑料模具 CAD/CAM經(jīng)過數(shù)年努力研制而成，于1982年推出，它就是后來稱為GRAFTEK的系統(tǒng)。塑料模具CAD/CAM的應(yīng)用帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。據(jù)報導(dǎo)，美國Protety pe & Plastic Mold公司采用了Computool公司的CAD/CAM系統(tǒng)后，一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時間，制造周期平均縮短了30 %，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。 國內(nèi)部分科研單位、大專院校也在塑料行業(yè)開展了CAD技術(shù)的研制和開發(fā)工作。華中理工大學(xué)國家重點實驗室葉顯高、李德群、肖景容等研制成功了“實用化注塑模CAD/CAE/CAM微機系統(tǒng)HSC1. 1”；北京化工學(xué)院進行了注塑充模過程計算機仿真；其他部分企業(yè)科研單位也做了一些探討工作，并且收到了一定的經(jīng)濟效益【10】 ?？偟膩碇v我國塑料模具CAD僅僅處于開發(fā)使用初期，很多自己研發(fā)的軟件并不是很成熟。81.2 塑件（某罩蓋板）分析在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度等級。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT5 級精度，未注采用 MT8 級精度。塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為 Ra 0.02～1.25 之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑m?件的 1/2，即 Ra 0.01～0.63 。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。本次我們用 UG 建模盡量做到和實物一樣來構(gòu)建模型，主要設(shè)計的部分為我們將要罩蓋板其進行注射模具設(shè)計，建模后如三維截圖的塑件,材料為 ABS,通過查詢材料性能可以知道收縮率為0.3%～ 0.8％。我們是通過實物來逆向造型，通過測繪零件個尺寸有 UG 畫出產(chǎn)品三維模型后設(shè)計模具。塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能。此產(chǎn)品壁厚均勻，ABS 性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對于本課題零件相當(dāng)適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為 Ra0.8 ，內(nèi)部為m?Ra1.2 。m?9設(shè)計的塑件的見零件圖 1-1 設(shè)計的時候所采用的塑料名稱——ABS，塑件的生產(chǎn)批量——中等批量，塑件的體積為 mm3，通過查詢 ABS 密度3104?g/cm3，通過計算可以知道單個產(chǎn)品的重量大約 4.2g。05.1本設(shè)計產(chǎn)品為罩蓋板，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙塑料制品形狀如圖 1-1 10圖 1-1 產(chǎn)品圖制件材料注塑性能：ABS 在打成顆粒狀態(tài)時的吸濕性不大，所以一般情況不需要除濕處理，因此成型前也不必做干燥處理。ABS 的熔融溫度范圍小，對環(huán)境溫度要求比較高，因此在受熱的情況下會引起分解，分解產(chǎn)物 ABS 對人體和設(shè)備都有害。ABS 在進行融化還有凝固的時候速度都是很快的。溫度對 ABS 的熔體黏度影響不大﹐剪切速率對熔體黏度影響卻很大﹐如欲提高 ABS 熔體的流動性﹐最好增加成型壓力或螺桿轉(zhuǎn)速。ABS 大分子主鏈由三種結(jié)構(gòu)單元組成，不同結(jié)構(gòu)單元賦予其不同的性能：丙烯腈，耐化學(xué)腐蝕性好，表面硬度高；丁二烯，韌性好；苯乙烯，透明性、著色性、電絕緣性和加工性能好。因此 ABS 兼具韌、硬、剛性。一般性能：ABS 不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色，制品易著色，并具有 90％的高光澤度；易燃，離火可繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，并有黑煙；燃燒時塑料軟化、燒焦，但無熔融滴落，并發(fā)出特殊的肉桂氣味；與其它材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。力學(xué)性能：ABS 力學(xué)性能優(yōu)良，屬于硬而韌的材料，在拉伸過程中產(chǎn)生屈服點，拉伸強度和斷裂伸長率較高；沖擊強度極好，可在極低的溫度下使用；耐磨性優(yōu)良，抗蠕變性能較好；壓縮和彎曲強度屬于較差的。ABS 力學(xué)性能受溫度影響較大。拉伸、壓縮和彎曲強度隨溫度升高而降低。熱學(xué)性能：ABS 的負荷變形溫度為 93－118℃，制品經(jīng)退火處理后還可增加10℃；ABS 在－40℃下仍能表現(xiàn)出一定的韌性；ABS 的線膨脹系數(shù)為熱塑性塑料中較小的。電學(xué)性能：ABS 的電絕緣性較好，且不受溫度、濕度和頻率的影響。環(huán)境性能：ABS 聚合物幾乎不受水、酸，堿和無機鹽等的影響；不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹；在醛、酮類及氯代烴中會溶解或形成乳濁液；ABS 聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。 11ABS 耐候性不好，這是由于分子鏈中丁二烯的雙鍵在紫外光作用下易受氧化降解?？赏ㄟ^與 PC,ABS,PU 等共混或加入苯并三唑類紫外線吸收劑來改善其耐候性?；诮?jīng)盈、剛韌、堅固、抗高溫、抗化學(xué)侵蝕等優(yōu)點，ABS 適合注塑多種產(chǎn)品，包括汽車表板、緩沖器、瓶箱、洗衣機內(nèi)殼、廚房用品、紡織線軸、工具手柄等。目前，汽車業(yè)大量應(yīng)用 ABS，用以制造緩沖器及儀器板。這些儀器板通常均已填入如滑石/玻璃合成物等填料。高度結(jié)晶的 ABS 也日益受歡迎，因為其結(jié)晶程度可以令熱塑性塑料更加堅硬、更能抵抗高溫或破壞、ABS 亦適宜制造安全帶及支柱。含有新 ABS 料的填充級可制造洗衣機內(nèi)殼和外殼、雪柜和洗碟機的外殼，充份利用其抗熱能力。亦有特別等級可供選用。表 1-3 ABS各項性能參數(shù)表密度（ g/ 3cm） 1．05抗拉屈服強度（mpa ）50比容（ 3c/g） 0．92拉伸彈性模量（mpa ）310.8?吸水率24h（%） 0．3無缺口261收縮率（%） 130-1602m缺口 11熔點（ C?） 130~160彎曲強度（mpa ）80120.45mpa90~108 強度（hb） 9.7C?1.80mpa83~103體積電阻率（ 2m??）3109.6?第二章 注塑模具的設(shè)計2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式. 注射模是塑料注射成型工藝中不可缺少的工具，雖然其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但通常按結(jié)構(gòu)特征來說，可分為二板式注射模、三板注射模、哈夫式注射模等。二板式注射模是最簡單的一種結(jié)構(gòu)形式，是由動模和定模兩塊組成的。二板式注射?？稍O(shè)計成單型腔二板式注射模和多型腔二板式注射模。根據(jù)實際塑件的要求，單型腔二板式注射模也可以增添其他部件，如支撐銷和活動成型芯等。三板注射模是在二板式注射模的兩塊外，還有一塊活動的模板，所以叫做三板式注射模，俗稱雙開模。這塊活動模板上，可設(shè)置澆口、流道以及動模所需的其他部件。模具開啟時，這塊活動模板與上述兩模板分離，塑件與澆口冷料分別從該板兩側(cè)取下，因此，三板式注射模就有兩個相互平行的分型面。三板式注射模也有一些缺點，如制造成本較高，加工復(fù)雜，模具重量增大制造周期長等，所以很少用于大型或特大型塑件的注射模成型。在本設(shè)計中，由于零件結(jié)構(gòu)簡單，故可采用二板式注射模。 如圖 2-1 可知該產(chǎn)品為規(guī)則的日用產(chǎn)品，模具可采用簡單的兩板模推桿頂出結(jié)構(gòu)，如下圖13圖 2-12.2 確定型腔數(shù)量及排列形式因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模二腔，進行加工生產(chǎn)。型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的布局應(yīng)該是每個產(chǎn)品在成型過程中的分得所需的壓力形同,以保證熔融狀態(tài)的塑料體能投均勻地、快速 的、充填每個型腔室,保證每個型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量、外觀均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。根據(jù)產(chǎn)品形狀分析和任務(wù)書要求，需要滿足年產(chǎn)量 400 萬個的生產(chǎn)任務(wù)，量相對還是比較大的，所以該模具我們設(shè)計時采用一模二腔。排列形式如圖 2-214圖 2-2 型腔布局方式2.3 分型面的確定：對模具而言。他的分型面可以看成是幾個可以分離的部分組成的，在將模具的接觸表面進行分離的時候，可以將里面的塑料件拿出來，還可以將系統(tǒng)澆注進行凝料，在塑料件成型的時候，所有的接觸面都是需要要封閉的，這樣封閉的面我們就叫做是分型面，這在模具的結(jié)構(gòu)當(dāng)中的很重要，在選擇塑料件的分型面的時候，我們可以只選擇一個，可以選擇好多個，我們要想將塑料件成型完整的話，進行分型面的選擇是很重要的，我們采用最大平面處作為分型面。將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。選擇分型面時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；152）使塑件在開模后留在動模上；3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；6）使塑件易于脫模。綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側(cè)，如圖所示。圖 2-3 分型面示意圖2.4 注射機型號的確定注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計人員應(yīng)該對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、16推出行程、開模距離等進行計算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺和模具匹配的注射機，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機的型號和規(guī)格，設(shè)計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。1.所需注射量的計算（1）塑件質(zhì)量、體積計算:對于該設(shè)計，建立塑件模型,并用 UG 對此模型分析得：塑料制件體積 V1＝4澆注系統(tǒng)約為 V2＝5 ；塑料制件質(zhì)量 M1＝4.2g。（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算可使用軟件測量塑件體積，由于該模具采用一模兩腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體積為V3=5cm3（3）該模具一次注射所需要的 ABS體積 V0=V1+ V2+ V3 = 13cm3；質(zhì)量 M0=ρ?V0= 13.6g。2.注射機型號的選定近年來我國引進的注射機型號很多，國內(nèi)注射機生產(chǎn)廠的新機型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。最終查詢資料確定注射機型號為 HTF250X,具體參數(shù)如表：2-117表 2-1注射機主要參數(shù)注射機的表稱注射量：V 機=1239cm3本次注射量符合因為 ABS 的注量遠遠大于 13.6，而 HTF250X 注塑機的注射量滿足要求。注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。必須滿足以下關(guān)系。An??21式中 n --型腔數(shù)目--單個塑件在模具分型面上的投影面積1--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2注射裝置 INJECTION UNIT A B C螺桿直徑 Screw Diameter mm 60 65 70螺桿長徑比 Screw L/D Ratio L/D 21.7 20 18.6理論容量 Shot Size(Theoretical) cm3 727 853 989注射重量 Injection Weight(PS) g 662 776 900注射壓力 Injection Pressure Mpa 213 182 157螺桿轉(zhuǎn)速 Screw Speed rpm 0～185合模裝置 CLAMPING UNIT合模力 Clamp Tonnage KN 3000移模行程 Toggle Stroke mm 600拉桿內(nèi)距 Space Between Tie Bars mm 660x660最大模厚 Max.Mold Height mm 660最小模厚 Min.Mold Height mm 250頂出行程 Ejector Stroke mm 160頂出力 Ejector Tonnage KN 62頂出桿根數(shù) Ejector Number Piece 13其它 OTHERS最大油泵壓力 Max.Pump Pressure MPa 16油泵馬達 Pump Motor Power kw 30電熱功率 Heater Power kw 19.65外形尺寸 Machine Dimension(LxWxH) m 6.5x2.0x2.4重量 Machine Weight t 12.5料斗容積 Hopper Capacity kg 50油箱容積 Oil Tank Capacity L 67018n=2 =1627 =680 1A2mA2=2x1627+660=420421n?注射成型時為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即：（ ）P F21An?式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）F—注射機額定鎖模力（N）其它意義同上根據(jù)教科書表 5-1，型腔內(nèi)通常為 20-40MPa，一般制品為 24-34MPa，精密制品為 39-44MP（ ）P=6304x28x1.1x0.001=1361KN3600KN21An?鎖模力符合要求鎖模力足夠注塑機的開模行程是有限的，設(shè)計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應(yīng)。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關(guān)，對于多分型面注射模應(yīng)有： mHS10~521max???式中 --推出距離--包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度2=（水口料的長度+20~30）所以后續(xù)的設(shè)計中總的開模距離需要 H=250mm 以上就可以了。2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計首先我們要了解塑件的成型性能和塑件使用材料的流動特性。澆注系統(tǒng)的設(shè)計也要考慮到好不好排氣,盡量設(shè)計的澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利填充滿型腔。調(diào)整澆口大小和寬度用以保證塑件外觀漂亮和確保填充時可以均勻進料。本設(shè)計的澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圖 2-419圖 2-4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計分流道截面形狀及尺寸應(yīng)根據(jù)塑料制件的結(jié)構(gòu)、采用塑料的工藝性、成型條件等因素有關(guān)。本套設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，采用圓形分流道， 直徑為 5mm。冷料井在流道中也非常重要。流道一般存在一些廢料，防止廢料進入型腔里去，所以要設(shè)置存放廢料的地方；所以設(shè)置了冷料井。我們此處設(shè)計的就是勾針帶冷料。澆口的設(shè)計非常重要，它的位置位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。我們在設(shè)計時要注意，通過查詢書籍可以知道澆口的面積一般占到的流道的 7%～ 9%，這次我們設(shè)計的澆口為方形的，澆口長度為 1.2mm。2.5.1 澆注系統(tǒng)凝料體積計算1） 主流道凝料體積（3D 測量）V=20600mm3澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算）1）確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾??主流道 ～21150s????31s?分流道 220潛伏式澆口 ～31350s????4150s?2）確定體積流率 q(澆注系統(tǒng)各段的 q 值是不相同的)主流道的體積流率 1q3331.2510.265/4SRcms?????澆口體積流率 324330. /66Wh3）注射時間的計算模具充模時間 st12.549.3756Vsq????總式中 ------主流道體積流率 1q3/cms------注射時間 sts------模具成型時所需塑料熔體的體積 SV3c單個型腔充模時間 3t12.50.986SVsq??注射時間根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間 t324.7520.983.24st s?????根據(jù)注塑機的有關(guān)參數(shù)，可知 ≥注射機最短注射時間 2s，所選時間合理。t澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)按照澆口形式可以分為大水口澆注系統(tǒng)和細水口澆注系統(tǒng)，本設(shè)計中采用普通側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。澆注系統(tǒng)組成：普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道5－澆口 6－型腔 7－冷料穴2.5.2 主流道設(shè)計所選用型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下：21噴嘴前段孔徑 d0=3mm噴嘴圓弧半徑 R0=12mm為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小段直徑 d 應(yīng)稍大于噴嘴直徑。d=d0+（0.5~1）=3.5mm主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角@通常為 2~4°，主流道角度過大時，容易卷入空氣而產(chǎn)品氣泡，主流道角度過小時，會使充填過程的壓力損耗率增大，所以本次設(shè)計的主流道傾斜角度為 1°，主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。這里取主流道球面半徑 R16mm，經(jīng)測量主流道長度 L 取 95mm。2.5.3 分流道的設(shè)計分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔，分流道的長度應(yīng)該盡可能短，折彎少，盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度值不要太低，一般取 Ra 為 1.6 m，本設(shè)計選擇矩形截面的分流道，d=5mm，采用流道布局如圖所示：流道布局222.5.4 澆口的設(shè)計側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具，一般開設(shè)在分型面上，一般塑料熔體從外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為圓形。側(cè)澆口的寬度和深度尺寸作如下取值：寬度 b=2 mm 深度 t=1 mm2.5.5 冷料穴的設(shè)計主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為 5mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的倒扣形式有多種，這里采用 Z 倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。如圖：拉料針2.6 排氣系統(tǒng)設(shè)計在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。23由于本次設(shè)計中模具尺寸不大，本設(shè)計中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜。我們在用注射機制造模具的時候，一個很重要的問題就是排氣。 ，我們這個論文里面使用的排氣是間隙的排氣，不需要在設(shè)置一個排氣槽，可以通過間隙進行排氣，在排氣的時候不要出現(xiàn)溢料就可以了。2.7 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質(zhì)量。2.7.1 成型零部件結(jié)構(gòu)成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。本設(shè)計中采用嵌入式型腔及型芯，如圖所示。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。針對型芯和型腔的工藝分析如下：形同點：型芯和型腔均需要加工成型區(qū)域，流道，澆口為位置，冷卻水路，固定用的螺絲孔。24不同點：型芯需要加工頂針孔，勾料針孔，型腔則需要加工澆口襯套孔型腔三維圖型芯三維圖252.7.2 成型零部件工作尺寸的計算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具設(shè)計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定） ，這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定 ABS 材料的平均收縮率為 0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：A=B+0.005B式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸B — 塑件在常溫下實際尺寸2.7.3 成型零件工作尺寸計算采用平均值的計算方法。針對塑料件的大小還有成型的零部件的大小的差異，我們統(tǒng)一按照入體的原則來進行標(biāo)注，也就是對包容面的大小進行標(biāo)注的時候使用的是單向的正偏差，基本尺寸為最小；對于被包容面的大小標(biāo)注的時候使用的是單向的負偏差，這個時候基本尺寸是最大的；中心距進行標(biāo)注使用的是雙向偏差 。（1） 型腔內(nèi)徑尺寸計算 z)43-DQ(M????（mm）26式中， MD—型腔內(nèi)徑尺寸（mm）D—制品的最大尺寸（mm）Q—塑料的平均收縮率（%） ，ABS的平均收縮率為 0.5%?—制品公差43—系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5~0.8之間z?—模具的制造公差，一般取 z?= 61~ 4按矩形計算，罩蓋板長度、寬度上的最大尺寸分別為 1D=200mm 2D=100mm根據(jù)塑件的要求?。?1?=0.44mm 2?=0.28mm，則M1=（200＋200×0.005- ×0.44） 35.0?=201 35.0?mm42D=(100+100×0.005- ×0.28) 25.0?=100.525.0?mm3（2） 型芯徑向尺寸計算模具型芯徑向尺寸分長、寬兩部分計算： z)43-DQ(dM?????(mm)式中， —型芯外徑尺寸(mm)271D—制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)其余符號含義同型腔計算公式。 按矩形計算，罩蓋板長度、寬度的最小尺寸分別為 1D=44mm 2D=4mm由上可知， 1? =0.44mm 2=0.28mm，則1MD=（44＋44×0.005- ×0.44） 0.35-=44.22 0.35-mm42=（4+4×0.005- ×0.28） 0.25-=4.02 0.25-mm32.8 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用2.8.1 模架基本類型注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。2.8.2 模架的選擇根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由 GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇 CI 型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：28模架結(jié)構(gòu)圖CI 型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口的注射成形模具。由分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，以此分析計算：模架的長 L=型腔長度（180）+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?模板壁厚+滑塊厚度 350mm?模架的寬 W=型腔寬度（100）+導(dǎo)向桿的直徑+模板壁厚+滑塊厚度 250mm?根據(jù)成型型腔的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對模架尺寸的影響，在設(shè)計中避免干涉。參考成型型腔厚度，考慮模板強度要求，定模板厚度取 70mm，動模板厚度取 80mm?？紤]頂出行程要求，支撐板取 80mm 以滿足。綜上所述所選擇的模架的型號為：CI-2535-A70-B800-C80。2.8.3 導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)的作用：保證模具在進行開合模時，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計（1） 導(dǎo)向零件（主要是導(dǎo)柱和導(dǎo)套）應(yīng)該盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)模架已設(shè)計好的尺寸，這樣有利于保證質(zhì)量和減少設(shè)計周期，導(dǎo)柱、導(dǎo)套到模具側(cè)29壁必須要有足夠的距離，必須滿足模具的強度要求，防止因模板變形而引起導(dǎo)向機構(gòu)失效。（2） 現(xiàn)在根據(jù)模具的型號，一套模具正常需要二到四根導(dǎo)柱。由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。（3） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向機構(gòu)在分型面處應(yīng)有承屑槽（4） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行（5） 合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進入模腔，損壞成型零件。2. 導(dǎo)柱的設(shè)計（1） 有單節(jié)與臺階式之分導(dǎo)柱的長度必須高出公模端面 6…8mm（2） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有倒圓角處理（3） 固定方式凸臺形式固定在模板上（4） 導(dǎo)柱、導(dǎo)套需要熱處理來增加硬度、剛度、耐磨性。3. 導(dǎo)套和導(dǎo)套孔（1） 無導(dǎo)套的導(dǎo)套孔，直接開在模板上。現(xiàn)在常規(guī)設(shè)計師導(dǎo)套孔直接開在定模板上、然后在鑲嵌一個有托導(dǎo)套上去。（2） 導(dǎo)套有有托式、臺階式、凸臺式（3） 在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角 r。一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用.2.9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計2.9.1 推出機構(gòu)設(shè)計塑件從模具上取下以前有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推桿，推出機構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。