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畢業(yè)設計任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 張華楊 學 號: 111304332 設計題目： 開關外殼塑料成型工藝與模具設計 起迄日期: 2013 年 11 月 02 日~ 2014年4月13日 指 導 教 師: 原國森 2014年 11 月 3 日 畢 業(yè) 設 計任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 本設計題目來源于書籍，體現(xiàn)了典型塑料模的設計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者塑料模設計的基礎知識，為設計更復雜的塑料模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 1、 原始數(shù)據(jù)： 材料：尼龍1010 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 2、 內(nèi)容： 1.模塑工藝規(guī)程的制定 2.注塑模結(jié)構(gòu)設計 3.模具的有關計算 4.繪制模具總裝圖 5.主要零件加工工藝規(guī)程編制 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計題目：開關外殼塑料成型工藝及模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具113班 學生姓名 張華楊 學 號 101304332 指導教師 原國森 年 月 日 摘 要 本次設計是塑料注塑模具設計，注塑成型塑件為開關外殼，其中的設計內(nèi)容有零件的工藝性編制：塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計算及注射機參數(shù)的確定；結(jié)構(gòu)設計：分型面選擇、型腔數(shù)確定、澆口設計、側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設計、推出及復位機構(gòu)方式確定；型芯、型腔尺寸計算；模具加熱和冷卻系統(tǒng)計算；模具閉合高度確定；注射機有關參數(shù)的校核。 塑件尺寸較小，采用一模兩腔，單分型面注射結(jié)構(gòu)，把分型面選擇在塑件水平投影最大的截面上，推件裝置采用推板，推出平穩(wěn)可靠，推出時不會在塑件上留下頂出痕跡，并采用斜導柱側(cè)向分型機構(gòu)。 如此設計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核，并用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。 關鍵字：注塑成型；開關外殼；結(jié)構(gòu)設計；CAD 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 零件號 零 件 名 稱 00-19 動模板 KGWK100 牌 號 硬 度 45 42---47HRC 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 鍛造達尺寸255 mm×255 mm×45mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸250mm×250 mm×40.2mm 立式銑床 虎鉗 30面銑刀, 10立銑刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、絲錐 高度尺、游標卡尺 06 熱處理（淬火、回火）保證硬度 42---47HRC 熱處理爐 硬度儀，游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 08 線切割各個型孔留余量0.02mm 線切割慢走絲機床 復式支撐 0.2mm黃銅絲 千分表，游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計評語 學生姓名： 班級: 學號： 題 目： 綜合成績： 指導者評語： 1）該同學工作態(tài)度較認真，能較好的完成畢業(yè)設計任務； 2）該同學查閱了國內(nèi)有關開關外殼塑料模具設計與制造方面的大量資料，制 訂出了較合理的塑料成型工藝及模具結(jié)構(gòu)，設計中不存在創(chuàng)新； 3）該同學設計說明書內(nèi)容較完整，計算較正確，格式較規(guī)范； 4）該同學裝配圖、零件圖設計較合理，圖紙質(zhì)量較高； 5）建議該同學成績評定：中； 6）可以提交答辯。 指導者(簽字)： 年 月 日 畢業(yè)設計評語 評閱者評語： 該同學畢業(yè)設計任務來自生產(chǎn)實際，工作量大小適中，能夠按照要求完成設計說明書的撰寫，設計思路較清晰，裝配圖及零件圖上存在細節(jié)問題，建議成績評定為中等，可以提交答辯。 評閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日 Design the injection mould of the support block Abstract This design is plastic injection mold design, plastic injection mold molding plastics is for Switching power supply Case, The design contents are parts of technology establishment：technology Analysis of part，The computation of volume and quality of part，Injection machine parameter is determined；structural design：the choice of parting surface，the determine of cavity number，the design of the gate and the core-pulling mechanism，calculating the size Cores cavity；the calculation mould heating and cooling system，The mold closed highly determined；Injection machine related parameter examination. Plastics has the smaller dimension, use a two-cavity, single parting surface injection structure，choose the parting surface in plastic parts on the biggest section level umbriferous, use push structure，running calmly and safely, Launched in plastic parts won't leave ejection trace, due to the plastics side has holes, so we must adopt slanted-guide-pillar core-pulling mechanism. The design of such a structure can be used to ensure reliable Die work to ensure that the other parts of the tie. Finally has carried on the examination to the mold structure and the injection machine match. Key word: injection moulding；Switching Power Supply Case；the structural design；Computer - Aided Design 開關外殼塑料成型工藝與模具設計 目 錄 緒論 3 1.模塑工藝規(guī)程的編制 5 1.1塑件的工藝性分析 5 1.1.1塑件的原材料分析 5 1.1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 6 1.2計算塑件的體積和質(zhì)量 6 1.3塑件注塑工藝參數(shù)的確定 7 1.4塑料成型設備的選取 7 2.注塑模的結(jié)構(gòu)設計 8 2.1分型面選擇 8 2.2確定型腔的數(shù)目及排列方式 9 2.2.1模腔數(shù)量的確定 9 2.2.2型腔的排列方式 11 2.3澆注系統(tǒng)設計 11 2.3.1主流道設計 11 2.3.2分流道設計 12 2.3.3澆口設計 13 2.3.4排氣結(jié)構(gòu)的設計 13 2.3.5主流道襯套的選取 14 2.4抽芯機構(gòu)設計 14 2.4.1確定抽芯距 14 2.4.2確定斜銷的傾角 14 2.4.3確定斜銷的尺寸 15 2.4.4斜導柱的長度 15 2.4.5 滑塊和導滑槽設計 15 2.4.6 導柱的設計 15 2.5推出機構(gòu)設計 16 2.6成型零件結(jié)構(gòu)設計 16 2.6.1定模板與動模板的設計 16 3.外殼注塑模具的有關計算 18 4.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計 20 5.模具閉合高度確定 20 5.1計算模具的閉合高度 21 5.2校核注塑機的開，合模空間 21 5.2.1模具合模時校核 21 5.2.2模具開模時校核 21 6.注塑機有關參數(shù)的校核 21 6.1模具合模時校核 21 6.2模具開模時校核 22 7.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖 22 7.1本模具總裝圖和非標零件工作圖見附圖 22 7.2本模具的工作原理 22 結(jié)論 23 致謝 24 參考文獻 25 緒 論 大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快。使模具的需要補斷增加。而對模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術在國民經(jīng)濟中的作用越來越顯得更為重要。 根據(jù)業(yè)內(nèi)專家預測，今年中國塑料模具市場總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年塑料模具產(chǎn)值將達到460億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。 相當多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢，所以中國塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。 按照我國國家標準，模具共分為10大類46個小類，塑料模具是10大類中的l個大類，共有7個小類：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他類塑料模。塑料模的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，在我國起步較晚，但發(fā)展卻很快，特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術和制造能力上，都有很大發(fā)展。但就總體來看，與國民經(jīng)濟發(fā)展和世界先進水平相比，差距仍較大，一些大型、精密、復雜、高效、長壽命的塑料模具每年仍大量進口。 據(jù)悉目前全世界年產(chǎn)出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產(chǎn)值245億元．其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。 塑料模具的主要用戶是家用電器行業(yè)、汽車、摩托車行業(yè)、電子音像設備行業(yè)、辦公設備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國內(nèi)年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設備塑殼模具、塑料異型材模具等。大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實 踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過生產(chǎn)實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 1.模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是外殼產(chǎn)品，其零件圖如圖1-1所示。本塑件的材料采用尼龍1010，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖1-1外殼零件圖 該塑件是外殼產(chǎn)品，其零件圖如圖1-1所示。本塑件的材料采用尼龍1010，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 1.1塑件的工藝性分析 1.1.1塑件的原材料分析 塑件的材料采用尼龍1010，屬熱塑性塑料。從使用性能上看，尼龍1010是半透明，吸水小，耐寒性較好，堅韌﹑耐磨﹑耐油﹑耐水，抗霉菌，但吸水性大；從成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并應均勻，脫模度不宜取小，尤其對厚壁及深高塑件更應取大。受熱時間不宜超過30min，料溫高則收縮大，易出飛邊，收縮小，取向性強，注射壓力低易發(fā)生凹痕，波紋。成型周期按塑件壁厚而定，厚則取長，薄則取短，為了減少收縮， 凹痕﹑縮孔，一般宜取低模溫﹑高注射壓力的成形條件，以及采用白油作脫模劑;尼龍1010的主要技術指標：密度是1.04kg/dm﹑比體積是0.96dm/kg﹑吸水率是0.2～0.4﹑收縮率是1.3～2.3s﹑熔點是205t/c﹑熱變形溫度是55c﹑抗拉屈服強度是62Mpa﹑拉伸彈性模量1.8×10Mpa﹑抗彎強度88Mpa﹑硬度9.75HB﹑擊穿強度20KV/mm。 另外，該塑件成型時易產(chǎn)生縮孔，凹痕，變形等缺陷，成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應力。因此，在成型時應注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應較緩慢。散熱冷卻速度不易過快。 1.1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1.結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形。在寬度方向的一側(cè)有兩個高度6mm,半徑為2mm的側(cè)孔.因此,模具設計時必須設置側(cè)向分型抽心機構(gòu),該零件屬于中等復雜程度。 2.尺寸精度分析 該零件重要尺寸，如4mm,44mm,等尺寸精度為MT1級（GB/T14486—1993），次要尺寸，如16mm,9mm,114mm，3mm等的尺寸精度為MT5級（GB/T14486—1993）。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關尺寸加工可以得到保證。 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為4mm,壁厚均勻, 符合尼龍1010的最小壁厚原則，在制件的轉(zhuǎn)角處設計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺寸較小，尼龍1010的強度較大不需增設加強。 制件尺寸選用尺寸精度MT5級（GB/T14486—1993）,零件的尺寸精度中等，對應的模具相關零件的尺寸加工可以得到保證。 從塑件的壁厚來看，壁厚較均勻，有利于制件的成型。 3.表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有導電雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時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. 1.2計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=14.8cm 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設計手冊可查得尼龍1010的密度為ρ=1.04kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ =14.8×10×1.04×10 =15.4g 采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。 1.3塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找有關文獻和參考工廠時間應用的情況，尼龍1010的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度t選用 190～210c； 中段溫度t 選用 200～220c； 前段溫度t 選用 210～230c； 噴嘴溫度： 選用200～210c； 注塑壓力一：選用40～100Mpa； 注塑時間： 選用20～90s； 保壓壓力： 選用 65Mpa； 高壓時間： 選用0～5s； 冷卻時間： 選用20～120s； 總周期： 選用45～220s； 后處理方法： 采用油﹑水﹑鹽水； 后處理溫度： 90～100t/c; 后處理時間： 4h。 說明：3.1：預熱和干燥均采用鼓風烘箱。 3.2：凡潮濕環(huán)境使用的塑料，應進行調(diào)濕處理，在100～120c水中加熱218h。 1.4塑料成型設備的選取 根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為XS-ZY-125查材料知： 標稱注射量/cm 125 螺桿直徑/㎝ Ф42 注射容量/克 125 注射壓力/10Pa 116.6 鎖模力/t 90 最大注射面積/㎝ 320 模具厚度/㎜ 200～300 模板行程/㎜ 300 噴嘴 球半徑/㎜ 12 孔半徑/㎜ 4 定位孔直徑/㎜ 推出兩側(cè)孔徑/㎜ 22 孔距/㎜ 230 2.注塑模的結(jié)構(gòu)設計 注塑模結(jié)構(gòu)設計主要包括：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﹑澆口位置設置﹑模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計﹑側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設計﹑推出機構(gòu)的設計等內(nèi)容。 2.1分型面選擇 模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應根據(jù)分面選原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復雜程度，模具分型面的確定，澆口的設置，制品尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再考慮具體的生產(chǎn)條件（包括模具制造的），生產(chǎn)的批量所需的機械化和自動化程度等其他設計問題。 制品在模具中的位置設計時應遵循以下基本要求：制品或制品組件(含嵌件)的正視圖，應相對于注塑機的軸線對稱分布，以便于成型；制品的方位應便于脫模，注塑模塑時，開模后制品應留在動模部分，這樣便于利用成型設備脫模；當用模具的互相垂直的活動成型零件成型孔、槽、凸臺時，制品的位置應著眼于使成型零件的水平位移最簡便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有兩個方案，兩者的分型面不相同又互相垂直，那么應該選擇其中能使制品在成型設備工作臺安裝平面上的投影面積為最小的方案；長度較長的管類制品，如果將它的長軸安置在模具開模方向，而不能開模和取出制品的；或是管接頭類制品，要求兩個平面開模的，應將制品的長軸安置在與模具開模相垂直的方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開模和取出制品。但此時需采用抽芯距較大的抽芯機構(gòu)(如杠桿的、液壓的、氣動的等)；如果是自動旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具，對制品的安置有專門要求;最后制品位置的選定，應結(jié)合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的布置，以及制品的商品外觀要求等綜合考慮。 該塑件為塑料外殼，表面無特殊的要求，其分型面選擇如下圖所示： 圖2-1分形面示意圖 如圖2-1所示取A-A向為分型面，不影響零件外觀質(zhì)量，抽芯在動模構(gòu)簡單。 圖2-2分型面示意圖 如圖2-2所示取A-A向為分型面，抽芯在定模，抽芯機構(gòu)復雜，應當避免定模抽芯。從以上兩個分型面的比較可以很容易的看出應該選擇第一個分型方法，有利于模具成型。 2.2確定型腔的數(shù)目及排列方式 2.2.1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，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量。 1.按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1 N1=（F/PC）/A－B/A 其中： F 注塑機的鎖模力 N PC 型腔內(nèi)的平均壓力MPa A 每個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（㎜） 在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析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實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F，則： N1=(0.8F/PC)/1.35A =0.6F/(APC)=900000×0.6/（30×3870.6）=4.65（個） 2.注射機注塑量確定型腔數(shù)目N2 N2=（G－C）/V 其中： G 注射機的公稱注塑量（㎜） V 單個制件體積 （㎜） C 流道和澆口的總體積（㎜） 生產(chǎn)中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.8倍，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則： N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375×125）/14.8 =3.1（個） 從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是1,2，3，個，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度最好小于60mm，以防止因為注塑壓力的降低而帶來的制件充型不足等缺陷。我們所設計的端蓋注塑模具采用一模一件的方案，即N=1 2.2.2型腔的排列方式 圖2-1型腔布局圖 本塑件在注塑時采用一模一件,綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復雜程度等因素采取如圖2-2-2-1所示的型腔排列方式。采用2-1的型腔排列方式的最大優(yōu)點是便于設置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。 2.3澆注系統(tǒng)設計 2.3.1主流道設計 制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復雜程度，模具分型面的確定，澆口的設置，制品尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再考慮具體的生產(chǎn)條件（包括模具制造的），生產(chǎn)的批量所需的機械化和自動化程度等其他設計問題。 制品在模具中的位置設計時應遵循以下基本要求：制品或制品組件(含嵌件)的正視圖，應相對于注塑機的軸線對稱分布，以便于成型；制品的方位應便于脫模，注塑模塑時，開模后制品應留在動模部分，這樣便于利用成型設備脫模；當用模具的互相垂直的活動成型零件成型孔、槽、凸臺時，制品的位置應著眼于使成型零件的水平位移最簡便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有兩個方案，兩者的分型面不相同又互相垂直，那么應該選擇其中能使制品在成型設備工作臺安裝平面上的投影面積為最小的方案；長度較長的管類制品，如果將它的長軸安置在模具開模方向，而不能開模和取出制品的；或是管接頭類制品，要求兩個平面開模的，應將制品的長軸安置在與模具開模相垂直的方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開模和取出制品。但此時需采用抽芯距較大的抽芯機構(gòu)(如杠桿的、液壓的、氣動的等)；如果是自動旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具，對制品的安置有專門要求;最后制品位置的選定，應結(jié)合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的布置，以及制品的商品外觀要求等綜合考慮。 根據(jù)XS-ZY-125型注塑機噴嘴的有關尺寸 噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm 噴嘴前端球面半徑： R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半徑： R=13mm 取主流道的小端直徑: d=Ф4.5mm 為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設計半徑r=5mm的圓弧過渡。 2.3.2分流道設計 由于分流道可將高溫高壓的塑料熔體流向從主流道轉(zhuǎn)換到模腔，所以，設計時不僅要求熔體通過分流道時的溫度下降和壓力損失都應盡可能小，而且還要求分流道能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各個模腔。從這些要求出發(fā)，分流道應設計得短而粗，但過短過粗時又會增加塑料消耗量，并使冷卻時間延長，另外還會使模腔布置發(fā)生困難。因此，恰當合理的分流道形狀和尺寸應根據(jù)制品的體積、壁厚、形狀復雜程度、模腔的數(shù)量以及所用塑料的性能等因素綜合考慮。分流道的種類和截面形狀很多,從壓力傳遞角度考慮,要求有大的流道截面積,從散熱少考慮應有小的比表面積.圓形截面最理想,使用越來越多,方形截面由于脫模困難,多不采用,梯形截面比表面雖然大些,但因加工和脫模方便,應用廣泛,所以分流道采用梯形截面分流道。以其t/d=2/3-4/5,梯形側(cè)邊斜度5°-15°為宜.截面尺寸由經(jīng)驗公式計算.但計算結(jié)果須按現(xiàn)有刀具尺寸圓整，并校核熔料剪切速率在5×102～103S-1范圍內(nèi)，方才合理。 經(jīng)驗公式 式中 d—圓分流道直徑或各截面分流道的當量直徑 M—流經(jīng)的塑料物料質(zhì)量 L—該分流道的長度 此長度根據(jù)型腔板尺寸確定 ㎜ 根據(jù)刀具圓整為3㎜ 此式適用于壁厚3㎜以下，小于200g的塑料。對于高粘度物料，適當?shù)V大25％，一般分流道直徑在3～10㎜，高粘度物料可達13～16㎜，分流道表面粗糙度常取Ra>0.63～1.6，以增大外層流動阻力，避免熔流表面滑移，使中心層有較高的剪切速率。取澆道斜度為10°根據(jù)幾何關系可算出d1=1.94㎜t=3㎜ 截面形狀為U型，在流道設計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長的比值來表示流道的效率。U型實質(zhì)上是一種雙梯形流道截面。 效率為0.195D 分流道的尺寸：3.8---7.5 分流道直徑/mm 選取6mm 分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。 2.3.3澆口設計 澆口是流道和型腔之間的連接部分，也是注塑模進料系統(tǒng)的最后部分，其基本作用是： 使從流道來的熔融塑料以最快的速度進入并充滿型腔。型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熱料回流。澆口的設計與塑件形狀,斷面尺寸，模具結(jié)構(gòu)，注塑工藝條件（壓力）及塑料性能等因素有關。澆口截面要小，長度要短，因為只有這樣才能滿足增料流速度，快速冷卻封閉，便于與塑件分離，以及澆口殘痕最小等要求。 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。設計時考慮選擇從塑件的表面進料，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用輪輻式澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）2mm×1mm×1mm,試模時修正。 2.3.4排氣結(jié)構(gòu)的設計 在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至會產(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：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于端蓋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行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動性較好，也不宜開排氣槽。 2.3.5主流道襯套的選取 主流道襯套時應注意以下事項：對于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設計成一個整體，但在多數(shù)情況下均分開設計;主流道襯套應選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如T8A等），熱處理后硬度為53～57HRC;襯套的長度應與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端面不得突出在分型面上，否則不僅會造成溢料，而且還會壓壞模具;襯套與定模之間的配合采用H7/m6。 為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為50～55HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。 2.4抽芯機構(gòu)設計 此設計的塑件側(cè)壁有兩個突臺,它們均垂直于脫模方向,阻礙成型后塑件從模具脫出.因此成型小突臺的零件必須做成活動的型心,即必須設置抽芯機構(gòu).本模具采用斜銷抽芯機構(gòu)。 2.4.1確定抽芯距 抽芯距一般大于側(cè)凹的深度本副模具設計中必須高于制件最小高度的一半 H1=B2/2=22.5/2=11.25mm 另加3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距S抽=15mm 。 2.4.2確定斜銷的傾角 斜導柱的傾角a是斜銷機構(gòu)的主要技術參數(shù)，它與抽拔距和抽芯距有直接關系，一般取15°～25°本副模具取a=20°。 2.4.3確定斜銷的尺寸 斜導柱的直徑取決于抽拔力及傾角可按設計資料有關公式進行計算，本例可采用經(jīng)驗估值，取斜導柱的直徑d=Φ10mm 。 2.4.4斜導柱的長度 可根據(jù)抽拔距，固定端模板的厚度，斜銷直徑及斜角大小確定： L=L1+L2+L3+L4+L5 =D/2×tana+h/cosa+d/2tana+H/sina+（5～10） =51.38mm ?。? L=52mm 2.4.5 滑塊和導滑槽設計 由于側(cè)凹的尺寸較小型芯滑塊可采用整體式加工增加強度，導滑槽的導滑長度和定位裝置的設計可采用經(jīng)驗法，側(cè)向抽芯的抽拔距較小，也無須滑塊的定位裝置。 2.4.6 導柱的設計 導柱的選擇直形導柱和階梯形導柱的前端都設計為錐形，便于導向。兩種導柱都可以在工作部分帶有貯油槽。帶貯油槽的導柱可以貯存潤滑油，延長潤滑時間。直形導柱用于塑件生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導套。階梯形導柱用于塑件大批量生產(chǎn)的模具，或?qū)蚓纫蟾?，必須采用導套的模具，裝在模具另一側(cè)的導套安裝孔可以和導柱安裝孔采用同一尺寸，一次加工而成，保證了嚴格的同軸，本模具采用有肩導柱I型 導柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導柱間的中心距應愈大，所選導柱直徑也應愈大。除了導柱長度按模具具體結(jié)構(gòu)確定外，導柱其余尺寸隨導柱直徑而定。本模具的中心距為150mm,本模具選用I型，直徑為16mm。 選用d=16mm,L=71mm,L1=25mm有肩導柱. 2.5推出機構(gòu)設計 圖2-2推桿布局示意圖 如圖2-2所示模具開模后,塑件包緊動模型心的力并不大,適當考慮脫模斜度,采用頂桿并不會將塑件頂變形,且模具結(jié)構(gòu)簡單。 圖2-3推桿布局示意圖 如圖2-3所示是采用推管和頂桿聯(lián)合頂出,頂出平穩(wěn),塑件不會變形,但推管與中間的型心想配合,會造成制造和裝配上的困然。 由以上兩種方法的比較不然看出圖2-2的方法比圖2-3的方法更經(jīng)濟也可以給制造帶來方便。 2.6成型零件結(jié)構(gòu)設計 2.6.1定模板與動模板的設計 本副模具型腔板開設在定模板，由于制件結(jié)構(gòu)簡單，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。如圖所示： 圖2-4定模板示意圖 料選用T8A, 硬度在50HRC以上。 根據(jù)分流道與澆口的設計要求，分流道與澆口設在凹模型腔上其結(jié)構(gòu)見上圖所示。 動模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經(jīng)驗曲線知，此塑件的成型壓力小于30MPA，那么尺寸見下圖： 圖2-5動模板示意圖 由經(jīng)驗可知： 長為150 mm. 寬為260 mm. 凹模高為 h=45mm 17mm為制件高 3.外殼注塑模具的有關計算 本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計算。 型腔總長 mm。 總寬 mm 總高; mm. 凸臺的中心距 mm. 形成凸臺的型腔的總寬： mm. 型腔的圓角半徑： mm 經(jīng)查表圓整后： 按表一選定型芯直徑的公差后： 將計算的工件尺寸代入公式中進行核算驗證，結(jié)果能保證塑件的尺寸精度 查常用塑料的收縮率塑料尼龍1010的成型收縮率為S=0.5～4.0％，故平均我們?nèi)镾cp=2.25％?？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Б=Δδ/4。 表一：成型零件尺寸的計算 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔 Ф440-0.40 LM=(L+SCP%-3/4Δ)0+δZ Ф44.690+0.1 1140-0.68 116.050+0.17 440-0.40 44.690+0.1 型芯 Ф420+0.40 LM=(L+SCP%+3/4Δ)0-δZ 43.20-0.1 Ф360+0.36 37.080-0.09 Ф40+0.18 4.220-0.04 成型Φ36mm的型芯： 圖2-6型芯示意圖 材料選用T8A, 硬度在50HRC以上. 成型零部件的制造誤差： 成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個方面。設計時一般應將成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9級，綜合考慮取IT8級。 4.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，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)設計可按下式進行計算： 設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。 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3，查有關文獻得尼龍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) =352800/60×1/1000×4.2－（30－20） =140cm3 溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 變形 尺寸精度 力學性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時，應根據(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間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產(chǎn)效率的關鍵。 在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。 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 5.模具閉合高度確定 在支撐板與固定零件的設計中根據(jù)經(jīng)驗確定：定模座厚度H1=25mm，定模板厚度為H2=32mm，動模板板厚度為H3=40mm，支撐板厚度為H4=25mm，墊塊厚度H5=63mm動模座厚度H6=25mm(考慮模具的抽芯距)。 5.1計算模具的閉合高度 H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6 =25＋32＋40＋25＋63＋25 =210mm 5.2校核注塑機的開，合模空間 5.2.1模具合模時校核 110mm<210mm<277mm （模具符合注塑機的要求） 5.2.2模具開模時校核 110mm<210mm＋15mm<270mm （模具符合注塑機的要求） 6.注塑機有關參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為250mm×250mm×210mm, XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸是370mm×350mm。 由于上述計算的模具閉合高度為210mm，XS-ZY-125型注塑機的最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm。 經(jīng)查資料XS-ZY-125型注塑機的最大開模行程S =300mm，滿足式子 S≥H1+H2+a+（5—10） S≥65mm 式中：H1—制品所用的脫模距離；H1=10mm H2—制品高度；H2=20mm α—取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度。a=25mm 6.1模具合模時校核 200mm<210mm<300mm 6.2模具開模時校核 200mm<210mm＋15mm<300mm 其中：15mm為模具的抽拔距。 經(jīng)校核XS-ZY-125型注塑機能滿足使用要求故可以采用。 7.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖 7.1本模具總裝圖和非標零件工作圖見附圖 7.2本模具的工作原理 模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型，注塑完成。開模時動模部分隨動模板一起漸漸將分型面打開，與此同時在斜導柱的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出，完成側(cè)抽芯動作。 當分型面打開到23mm時，動模運動停止，在注塑機頂出作用下，推動頂桿運動將塑件頂出。合模時，隨著分型面的閉合側(cè)型心滑塊，同時復位桿也對頂桿進行復位。 結(jié) 論 時光如電，歲月如梭，大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。在學校中，我主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在鶴壁天海，鶴壁天淇及金山煤業(yè)的生產(chǎn)實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正 致 謝 首先感謝本人的導師原國森老師，他對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。原國森老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母校——河南機電高等專科學校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 楊占堯主編. 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設計[M]. 北京:清華大學出版社.2004 [2] 王孝陪主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊[J]. 北京:機械工業(yè)出版社. 2000 [3] 模具設計手冊之四- 塑料模具設計[J]. 北京:機械工業(yè)出版社. 1996 [4] 翟德梅主編. 模具制造技術[J]. 北京:化學工業(yè)出版社.1998 [5]桂林模具研究所編. 塑料模設計圖冊[J]. 北京:機械工業(yè)出版社. 2000 [6] 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社. 1995 [7] 黃毅宏主編. 模具制造工藝[M]. 北京:機械工業(yè)出版社. 1999 [8]彭建聲主編. 簡明模具工實用技術手冊[J]. 北京:機械工業(yè)出版社. 1993 [9]許發(fā)樾主編. 實用模具設計與制造手冊[J]. 北京:機械工業(yè)出版社. 2000 25