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1 分 類 號 密 級 寧 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 畢業(yè)設計（論文）題目（二號黑體，居中） 所 在 學 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 老 師 年 月 日 2 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設計（論文） XXXXXXXX均系本人 獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若 有不實，后果由本人承擔。 承諾人（簽名）： 年 月 日 3 目 錄 1 前言 .1 1.1 課題內容 .1 1.2 課題背景 .1 1.3 模具國內發(fā)展概況 .1 2 塑件的工藝分析 .2 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 .2 3 初步確定型腔數目 .5 3.1 確定型腔數目 .5 4 注射機的選擇 .6 4.1 塑件體積 .7 4.2 塑件質量 .8 4.3 確定型腔數目 .8 4.4 注射機選擇 .9 5 澆注系統(tǒng)設計 .10 5.1 主流道設計 .11 5.2 分流道設計 .11 5.3 分型面的選擇與設計 .12 5.4 交口的設計 .13 6 確定主要零件尺寸，選擇模架、成型零件 .15 6.1 側抽芯機構設計 .16 6.2 模架選擇 .17 7 導向機構設計 .18 7.1 導桿設計 .18 7.2 導套設計 .18 7.3 推出機構的設計 .18 8 冷卻系統(tǒng)設計 .20 8.1 塑件冷卻每小時釋放能量 Q .20 9 排氣系統(tǒng)的設計 .21 10 校核 .21 10.1 注射機有關參數 .21 10.2 模具工作原理 .22 11 模具制造的工藝分析 .23 11.1 模具制造工藝的任務 .23 12 結束語 .27 參考文獻 .28 致謝 .29 附錄 .30 1 前言 4 1.1 課題內容 H530 童車底座注塑模具設計及型腔仿真加工。 1.2 課題背景 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的 流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低， 生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的 高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量， 效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè) 技術改造序列的第一位。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。 中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進 的數控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有 很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特 別重要的意義。 1.3 模具國內發(fā)展概況 中國塑料模工業(yè)從起步到現在，歷經了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了 較大提高。在大型模具方面已能生產 48（約 122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面， 以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在 模具 CAD/CAE/CAM 技術，模具的電加工和數控加工技術，快速成型與快速制模技術， 新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面 作出了貢獻。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數量 還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各類大型，精密，復 雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具 行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。 注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零 件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。加強模具標準件的 應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的 制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技 術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。 2 塑件的工藝分析 5 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 通常,選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠 家提供的材料性能數據.對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說,要考慮的主要是材料的力學 性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先必須是透光 性好,其次才是成型難易和經濟性問題,以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如 表 2-1 所示。 表 2-1 材料的特性 塑料名稱 PS PC ABS 拉伸強度/MPa 51.9 6672 彎曲強度/MPa 110 95113 斷裂伸長率/% 2 80100 落球沖擊強度 J/m 16 422 洛氏硬度（M） 115 82 101 氧指數（OI） 18.1 24.9 17.3 熱變形溫度/ 85 134 100 維卡軟化點/ 105 153 120 馬丁耐熱溫度/ 112 體積電阻率/ cm10 1017192.1101610 10145 吸水率% 0.05 0.13 1.19 透光度/% 8892 93 93 霧度% 3 0.9 0.9 折射率 1.592 1.586 1.492 價格（元/噸） 11501230 3300041000 1950020700 和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各 特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的性 能和成型特性比較，如表 2-2 所示。 表 2-2 材料的性能和成型特性比較 6 塑料 品種 性 能 特 點 成 型 特 點 模具設計 注意事項 使用溫度 主要用途 聚苯乙 烯 （非結 晶型） 透明性好， 電性能好， 抗拉強度 高，耐磨 性好，質 脆，抗沖 擊強度差， 化學穩(wěn)定 性教好 成型性能好， 成型前可不干 燥，但注射時 應防止溢料， 制品易產生內 應力，易開裂 因流動性好， 適宜用點澆 口，但因熱 膨脹大，塑 件中 不宜有 嵌件 3080 裝飾制品， 儀表殼， 絕緣零件， 容器，泡 沫塑料， 日用品等 有機玻 璃（非 結晶型） 透光率最 好，質輕 堅韌，電 氣絕緣性 好/但表面 硬度不高， 質脆易開 裂，化學 穩(wěn)定性較 好，但不 耐無機酸， 易溶于有 機溶劑 流動性差，易 產生流痕，縮 孔，易分解， 透明性好，成 型前要干燥， 注射時速度不 能太高 合理設計澆 注系統(tǒng)，便 于充型，脫 模斜度盡可 能大，嚴格 控制料溫與 模溫，以防 分解 收縮率取 0.35 80 透明制品， 如窗玻璃， 光學鏡片， 燈罩等 聚碳酸 酯（非 結晶型） 透光率較 高，介電 性能好， 吸水性小， 力學性能 好，抗沖 擊，抗蠕 變性能突 出，但耐 磨性差， 不耐堿， 酮，酯 耐寒性好，熔 融溫度高，黏 性大，成型前 需干燥，易產 生殘余應力， 甚至裂紋，質 硬，易損模具， 使用性能好 盡可能使用 直接澆口， 減小流動阻 力，塑料要 干燥，不宜 采用金屬嵌 件，脫模斜 度2 130 脆化溫度 為 100 在機械上 做齒輪， 凸輪，蝸 輪，滑輪 等，電機 電子產品 零件，光 學零件等 該塑件材料選用聚苯乙烯，英文名稱 PS，通常的聚苯乙烯為非晶態(tài)無規(guī)聚合物，具 有優(yōu)良的絕熱、絕緣和透明性，長期使用溫度 0 70，但脆，低溫易開裂。此外還有全 7 同和間同以及無規(guī)立構聚苯乙烯。全同聚合物有高度結晶性，間同聚合物有部分結晶性。 . PS 一般為頭尾結構，主鏈為飽和碳鏈，側基為共軛苯環(huán)，使分子結構不規(guī)整，增 聚苯乙烯材料性能 大了分子的剛性，使 PS 成為非結晶性的線型聚合物。由于苯環(huán)存在，PS 具有較高 的 Tg（ 80 105），所以在室溫下是透明而堅硬的，由于分子鏈的剛性，易引起應力 開裂。 聚苯乙烯無色透明，能自由著色，相對密度也僅次于 PP、PE，具有優(yōu)異的電性能， 特別是高頻特性好，次于 F-4、PPO。另外，在光穩(wěn)定性 方面僅次于甲基丙烯酸樹脂，但 抗放射線能力是所有塑料中最強的。聚苯乙烯最重要的特點是熔融時的熱穩(wěn)定性和流動 性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產。成型收縮率小，成 型品尺寸穩(wěn)定性也好。 熱性能：最高工作溫度為 6080 。當加熱至 Tg 以上，PS 轉變?yōu)楦邚棏B(tài)，且保持 這種狀態(tài)在較寬的范圍內，這就使其熱成型提供方便。PS 的熱變形溫度為 7080 ， 脆化溫度為-30，PS 在高真空和 330380下劇烈降解。 無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數大，易產生內應力。 流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型。宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長 注射時間有利于降低內應力，防止縮孔、變形.。 可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連 接，以免去處澆口時損壞塑件。脫模斜度大，頂出均勻。塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件， 如有鑲件應預熱。 1.吸水性極小，成型前可不干燥。模溫 30-60 度，料溫 140-200 度。 2.性脆易裂，熱膨脹系數大，易產生內應力。 3.流動性較好，應注意模具間隙，防止縮孔、飛邊。 4.宜采用高料溫、高模溫、低注射壓力，延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔、 變形，但料溫過高，容易出現銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。 5.可采用各種形式的澆口，脫模斜度宜大，頂出力均勻，以防開裂。 6.塑件壁厚均勻，最好不帶嵌件，各面應圓弧連接，不宜有缺口、尖角。 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側澆口。該澆口的分流道位于模具 的分型面上，而澆口開設在模具的型腔處，塑件外表面因澆口痕跡而影響塑件的表面質 量與美觀效果程度較小。通常控制料溫在 250-310，壓力 500-800KG/cm2，模溫在 85- 120之間，噴嘴部分應有大的噴口和短的平直部分，噴嘴溫度應于料筒前部溫度相等或 略低 10左右.為了消除制品內應力，可在 100-130內退火時間為 1-2 時間/1MM.干燥 溫度在 100-120之間，時間 6 小時以上. 8 3 初步確定型腔數目 3.1 初步確定型腔數目 如下 圖所示根據產品結構特點，此塑料產品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的 回轉軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主 流道襯套的軸線平行。這里擬采用 1 模 2 件的結構，因此，采用側向分模有些困難，注 則機需要較 大的鎖模力，并且成型的產品上飛邊較厚，因此采用第二種布置方案。此種 布置方式對澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和推出機構的設計都較第一種方式有利。型腔的結構采 用動、定模對稱的結構，易于加工制造。根據塑件的結構及尺寸精度要求,該塑件在注射 時采用 1 模 2 腔 9 圖 3-1 制品圖 4 注射機的選擇 4.1 注塑機簡介 1956 年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突破, 目前注塑機加工的塑料量是塑料產量的 30%;注塑機的產量占整個塑料機械產量的 50%.成 為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產量最多的機種之一. 注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有: （1）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機； （2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。 此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。 注塑機基本參數 注塑機的主要參數有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本 尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據. (1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝 置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力. (2)注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必 須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力. (3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一 定的流動速率,描述這一參數的為注射速率或注射時間或注射速度. 常用的注射速率如表 3-4 所示。 表 4-1 注射量與注射時間的關系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 3 10000 10 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 (4)塑化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合 協(xié)調,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成 型周期. (5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應 被熔融的塑料所頂開. (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具 最大厚度與最小厚度等.這些參數規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍. (7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模 板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所 需的時間. 4.1 塑件體積和質量的計算 11 圖 4-1 制品 三維圖 根據零件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到塑件的體積 V=25.24cm3 澆注系統(tǒng)的體積：V2=3.8cm 3 塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為 V=25.24+3.8=29.04cm3 計算塑件的質量：PS 密度 =1.06g/cm 3 塑件體積：V=25.24cm 3 塑件質量：根據有關手冊查得：=1.06g/cm 3 所以，塑件的重量為： M=V=25.24cm 1.06= 26.76g3 4.3 按注射機的最大注射量確定型腔數目 根據 （4-1） 1pkmn 得 (4-2) 1pk 12 注射機最大注射量的利用系數，一般取 0.8;k 注射機最大注射量， cm 或 g; pm 澆注系統(tǒng)凝料量，cm 或 g；1 單個塑件體積或質量，cm 或 g； 4.3.1 計算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖 4-2 澆注系統(tǒng)示意圖 根據三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積 V2=3.1cm3 4.4 注射劑的選擇 4.4.1 由公稱注射量選定注射機 查注射機主要技術參數表取,XS/ZY180 主要技術參數如下。 表 4-2 注塑機參數 項目 XS/ZY18 螺桿直徑 mm 50 注塑容積 cm3180 注塑質量 g 148 注塑壓力 mpa 147 注塑速率 g/s 114 鎖模力 KN 1600 13 移模行程 mm 500 5 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時 澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使其流程為最短；澆口的 位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料 在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或 嵌件變形;盡量避免使制件產生熔接痕,或使其熔接痕產生在之間不重要的位置;澆口位置 及其塑料流入方向,應使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型 腔內氣體的排出。 5.1 主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動 通道 根據選用的注射機的相關尺寸得 噴嘴前端孔徑：d0=2.0mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=5mm； 根據模具主流道與噴嘴的關系 （5-1） 012.5Rmd: 取主流道球面半徑：R=5.5mm； 取主流道小端直徑：d=2.5mm 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為 2至 5，此處選用 2，經換算得主流道大端直徑為 6MM。 14 圖 5-1 主流道示意圖 5.2 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分 流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少 壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表 4-1 所示。 表 5-1 流道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 15 ABS，AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質同晶體 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內的壓力損失， 希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長 的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困 難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為 10mm。 圖 5-2 分流道分布示意圖 5.3 分型面選擇設計 分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造藝有密 切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。 分型面的設計原則 a）分型面塑件應盡可能留在動模或下模，以便從動?；蛳履ｍ敵觯喕＞呓Y構。 b）分型面塑件留于動模時，應考慮最簡頂出形式，簡化模具結構。 c）塑件有側抽芯時，應盡可能放在動?；蛳履２糠?，避免定?；蛳履瘸樾?。 d）塑件有多組抽芯時，應盡量避免長端側抽芯。 16 e）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應選擇在頭部下端 分型。 f）一般塑件分型面的選擇，應考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。 g）有同心度要求的塑件，應盡可能將型腔設在同一分型面上。 h）一般分型面應盡可能設在塑料流動方向的末端，以利于排氣。 由于本設計采用的是哈夫式分型并帶側抽芯機構。把能完成側向活動型芯抽出和復 位的機構稱為抽芯機構。抽芯機構按動力來源分為手動、液壓、氣動和機動。注塑成型 后，動模部分與定模板首先分離，在分離的同時，定模板上的小斜導柱將側芯抽出。然 后，推出系統(tǒng)的推桿 1 推動推板，并向上移動時，使哈夫模順沿斜導柱向兩側分開，與 此同時，塑料制品即與型芯脫離，最后頂桿把塑件頂出。由于分型面受到塑件在模具中 的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的 制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析。 其分型面如圖 5-3 圖 5-3 分型面示意圖 5.4 澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形 狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體 流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側 澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模 17 具采用側澆口，其有以下特性: 形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； 試模時如發(fā)現不當，容易及時修改； 能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； 對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。 澆口設計如圖 5-4 圖 5-4 澆口示意圖 18 6 確定主要零件結構尺寸選模架、成型零部件的設計 6.1 側抽機構設計 6.1.1 抽芯距的確定與抽拔力的計算 1 抽芯距的計算公式如下： （6-1）321S 式中 S抽芯距，mm； S1 取出塑件最小尺寸，mm； R最外尺寸，mm； r滑塊內徑，mm。 6.1.2 斜導柱分型抽芯機構的設計 斜導柱分型抽芯是應用最廣的分型抽芯機構，它借助開模力完成側向抽芯，結構簡 單，制造方便，動作可靠。其結構如圖 6-1 所示，瓣合?；瑝K裝在 T 型導滑槽內，可沿著 抽拔方向平穩(wěn)滑移，驅動滑塊的斜導柱與開模運動方向成斜角安裝，斜導柱與滑塊上對 應的孔呈松動配合，開模時斜導柱與滑塊發(fā)生相對運動，斜導柱對滑塊產生一側向分力， 迫使滑塊完成抽芯動作。 圖 6-1 斜導柱分型抽芯機構示意圖 斜導柱 斜導柱的斜角一般為 1520，最大不得超過 25，本設計采用 18，斜導柱 的尺寸如圖 6.3 所示，材料采用優(yōu)質鋼材 T8A，淬火硬度 HRC5560。 19 1斜導柱的長度計算 當滑塊抽出的方向與開模方向垂直（圖 6-2 所示）斜導柱的長度計算公式如下： （6-2）150sinco2ShtgdDL 式中 L斜導柱的總長度，mm； D大端的直徑，mm； S抽拔距，mm； d導滑段的直徑，mm； h固定模板厚度，mm； 斜導柱的傾斜度，18 。 L=66mm 圖 6-2 斜導柱示意圖 6.3 模架的選擇 注塑模模架國家標準有兩個，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技 術條件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現 在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架，型號為：CI2035 。如 6-3 所示 20 圖 6-3 模架模型圖 7 導向機構的設計 導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力 7.1 導柱的設計 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出 812 cm，以免出現導柱末導正方 向而型芯先進入型腔的情況。 形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用 20 鋼（經表 面滲碳淬火處理） ，硬度為 5055HRC。 7.2 導套的結構設計 8.2.1 材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可 以減輕磨損，一防止導柱或導套拉毛。 8.2.2 形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔， 以利于排出孔內的空氣。 7.3 推出機構的設計 根據塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構可采用推桿 推出機構、推件板推出機構。由于分型面有臺階，為了便于加工，我們采用推板推出機 21 構，推出平穩(wěn)可靠，并且推出時不會在塑件上留下頂出痕跡，塑件底部裝配后使用時不 影響外觀，既達到了推出塑件的目的，又保持了塑件外觀。結合制品的結構特點，模具 型腔的結構采用了鑲嵌式型腔板，這種結構工作過程中精度高，并且在此模具中容易加 工得到。 7.3.1 推件力的計算 對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）： (7-1)cosinQLhpf 式中 -型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（ cm）; -被包緊部分的深度（cm）;h -由塑件收縮率產生的單位面積上的正壓力，一般取 7.8 至p 11.8MPa； -磨擦系數，一般取 0.1 到 0.2；f -脫模斜度（） ； L=173MM H=49MM Q=173MM*49MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5) =1.1(KN) 22 8 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應盡量多，b) 截面尺寸應盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應適當； d) 適當布置水道的出入口； e) 冷卻水道應 暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應避開塑件易產生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以 確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積 澆注系統(tǒng)中的分流道布置如圖所示，采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距 離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設計可以使進人每型 腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說， 并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用側澆口。冷卻 系統(tǒng)的設計對于成型小型件的 1 模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不 均勻，必然導致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結構。放為了使冷卻效果好，在 模具的定模型腔板和動模利腔板內開沒了如圖所示的水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣 使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻 本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需 要冷卻系統(tǒng)可作如下設計算計。 設定模具平均工作溫度為 ，用常溫 的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為60/C20/ 。30/C 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 1Q 查表可知根據 PC 的單位流量設計冷卻水道直徑為 6mm。 23 表 8-1 水道 9、模具排氣槽的設計 當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱而產 生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現氣泡、接縫或表面輪 廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和 精密塑件，排氣槽將對它們的品質帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更 為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設計在分型面 之間、推桿預模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取 0.04。 24 10、校核 10.1 注射機有關工藝參數的校核 根據模具總體設計方案的結構，校驗所需注射機的能力。注塑機的規(guī)格及尺寸校核 注射機有關工藝參數： a. 注射量的校核：由測量所得塑件和澆注系統(tǒng)的總質量為4.32*4+3.3*4=30.48g， 由于一模4腔則每次注射所需的塑料量為30.48g 注射機的最大注射量2000.8=16030.48g 能滿足要求。 b. 鎖模力與注射壓力的校核 鎖模力可按下式校核。 F （10-1）)(jzmAnp 式中 -注射壓力查手冊取 ；mp -塑件在分型面上的投影面積（cm 2）；zA -澆注系統(tǒng)在粉性面上的投影面積（cm 2）；j -注射機額定鎖模力，XS-X-60注射機額定鎖模力為500KN。F 投影面積計算： 因為底座與分形面相似于圓，所以： cm2305.).6514(.3).735.(2 ZA cm20)0J KN （10-2）9.).2(1( JZmnp 由于F=500KN，故滿足F JZmAnp 同時CJNC500II的額定注射壓力為122MP a，故也能滿意聚丙烯（PP）塑料成型的注射 壓力的要求。 c.模具厚度H與注射機閉合高度按下式校核 HminHHmax （10-3） 式中 H min注射機允許最小模厚（H min =300mm）; Hmax注射機允許最大模厚（H max=700mm）; 根據所選的模架，模具閉合時的厚度H為400mm，300235700 所以，滿足要求。 d. 注塑機開模行程 注射機的開模行程應大于模具開模時取出塑件的（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模矩。 即滿足下式： SKH 1+H2+(510) （10-4） 式中 S K注塑機行程（S K=300mm）； 25 H1脫模距離 （H 1=80mm）； H2塑件高度+澆注系統(tǒng)高度（H 2=100+55=155mm）。 則 H 1+H2+(510)=80+155+10=245mm300mm 能滿足要求。 10.2 模具工作原理： 開模時，定模板與動模從分型面處分開，動模向后運動，Z 形拉料桿拉住澆注系統(tǒng)的 冷凝料及塑料制品一起向后運動。當主流道中的凝料完全拉出一段距離后， 注射機的頂 桿作用在推板上，使得澆注系統(tǒng)中的的冷凝料和制件在 Z 形拉料桿和推桿的作用下一起 推出，完成脫模過程。合模時，注射機頂桿復位，推桿固定板在復位桿的作用下，回到 初始狀態(tài)，動、定模完全閉合?；氐匠尚臀恢茫M入下一個工作循環(huán)。 11 模具制造的工藝分析及仿真加工 11.1 模具制造工藝的任務 模具制造的工藝路線是在制品零件圖樣或實物進行估算的基礎上進行模具設計、零 件加工、裝配調整、式模，直到生產出符合要求的制品。而所謂的制造工藝，就是把設 計轉化為產品的過程。模具制造工藝，是把模具設計轉化為模具產品的過程。模具制造 工藝的任務就是研究探討制造的可能性和如何制造的問題，進而研究這樣以低成本。 26 模具零件的結構工藝性是指所設計的模具零件對加工工藝的適應性和經濟性。即所 設計的零件，應根據操作者的技能和設備條件，在加工后不但要保證零件的使用要求， 而且還應能滿足其加工方法如機械加工、電控加工過程中的要求。模具零件結構工藝性 的基本要求如下： a 應便于達到零件圖要求的加工精度及質量 b 應便于采用先進、高效的加工方法 c 應有利于減少零件的加工量，縮短加工過程中的輔助時間 d 應具有良好的加工性能 e 應有利于加工時的安全 本次模具設計中，模具零件大致可分為三類，即板類零件，圓柱類零件，套類零件。 其中板類零件應用的最多，如上、下模板、動、定模固定板、墊板、推板、支承板等。 其平面加工的方法主要采用車削、刨削、銑削、磨削、研磨等。在加工中，除能保證平 面本身的形狀精度（直線度、平面度）及表面粗糙度外，還應保證平面與零件上其他表 面的尺寸精度和相互位置精度（平行度、垂直度、傾斜度和對稱度） 。在這板類零件中最 難加工的型芯和型腔，下面就定模板的加工工藝過程作詳細的說明。 27 12 結束語 這次為期三個多月的畢業(yè)設計已接近尾聲，在這段時間里我結合設計課題和設計任 務書的要求，首先進行畢業(yè)實習，在工廠中對模具結構有了理性的認識，對模具設計奠 定了基礎，同時對塑料模具設計和制造進行文獻檢索，了解模具的現狀和發(fā)展趨勢，并 制定了設計方案和計劃。 按照畢業(yè)進度安排，我先對塑件進行測繪，確定尺寸精度和加工要求，并對其進行 加工工藝分析，確定了各個零件之間的關系，對模具整體按照設計手冊進行設計計算， 取得各個零件的設計參數，繪制了模具裝配圖。最后實現型腔的仿真加工。 通過這次畢業(yè)設計我對模具結構有了清楚的認識，了解了注塑模具的工作方式，對 型腔、型芯等主要零件的設計及要求有了初步知識。能夠對模具設計中出現的問題予以 解決，正確選取了型腔數、模具結構尺寸。在模具設計中，精度要求的確定是至關重要 的一步，要綜合考慮尺寸精度及配合要求，特別是各模板及型腔、型芯等配合精度要求 高的部件，其精度確定的合理與否將影響到塑件的質量，從而對產品的使用性能及企業(yè) 的經濟效益產生很大的影響。 在設計中由于使用最新的模具設計軟件是工作效率大大提高，并且提高了模具結構 的合理性。但由于實踐工程經驗的欠缺，在設計中對零件的加工精度和成型零件的加工 工藝的確定由很多不足之處，在以后的工作學習中還有待改進。 28 參考文獻 1 申開智.塑料成型模具M. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.9. 2 任富君，簡明機械制造工藝手冊。中國標準出版社,1995. 3 李德群.中國模具設計大典第 2 卷 輕工模具設計M.江西:科學技術出版社，2003. 4 初利寶.ProENGINEER WIlDFIRE 模具設計M.北京：北京大學出版社，2005. 5 曹巖等.ProENGINEER Wildfire 模具設計實例精解M.北京：機械工業(yè)出版社，2005. 6 彭建生模具設計與加工速查手冊M北京：機械工業(yè)出版社，20056 7 陳嘉真. 塑料成型工藝與模具設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. 8 曹宏深. 塑料成型工藝與模具設計M.北京：機械工業(yè)出版社，1993. 9 奚永生.大型注塑模具設計M. 北京：中國輕工業(yè)出版社，1996 10 丁聞.實用塑料成型模具設計手冊注射模、壓縮模和壓注模M.西安：西安交通大學出 版壯出版，1993. 11 奚永生.精密注塑模具設計M.北京：中國輕工業(yè)出版社，1997. 12 唯美科技, 何博.中文版 UGNGINEER Wildfire 實用速成教程M.中國電力出版社,2004.5. 13塑料模具技術手冊編委會. 塑料模具技術手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1990. 29 致 謝 經過四個月的畢業(yè)設計忙碌之后，設計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設計 過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝惠老師對我的指導 和督促，XX 老師給我指出了正確的設計方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在 設計過程中少走彎路，惠老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理，保證按質按量的完 成；同時還要感謝 XX 老師和 XX 老師對我的畢業(yè)設計提出的寶貴意見；還要感謝宿舍同 學，是大家營造了良好的學習環(huán)境，在做設計的過程中互幫互助，使我的 CAD 和 UG 操作 水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了 Word 的編輯功能；還要感謝那些把借閱 證讓我借書的同學，使得我查閱資料非常方便；還要感謝同學在我最需要電腦的時候給 我提供電腦，使我能夠按時完成畢業(yè)設計。 大學生活至此劃上了圓滿的句號，在 XXX 學院這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤的耕 耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠不會忘記可親的同學，我永遠記得這片土 地。 30 附 錄 序號 圖名 圖幅 張數 1 模具裝配圖 A0 1 2 澆口套 A4 1 3 定模固定板 A3 1 4 定模板 A1 1 5 滑塊 A2 1 6 動模板 A1 1 7 制品 A3 1