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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：盒蓋連體零件注塑模具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)老師：
2013年5月
盒蓋連體零件注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
從分析塑料零件注射模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程，并從其加工工藝性出發(fā)，選取了較為合理的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)工藝計(jì)算并初步確定模具結(jié)構(gòu)方案，最后進(jìn)行模具各個(gè)部分零件的設(shè)計(jì)。由于本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具結(jié)構(gòu)及制造工藝相對(duì)較為復(fù)雜，生產(chǎn)批量為大批量，精度為IT14，則成本會(huì)比較高。且模具采用的是一模兩腔的設(shè)計(jì)，所以增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，通過(guò)對(duì)抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)，同時(shí)把握模具相關(guān)運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，其中包括定位零件和成型零件尺寸的計(jì)算和校核。該模具采用了一次分型，使制件的主流道凝料和分流道凝料從模具的成型板中脫出，最后利用推桿推出作用，使制件脫離型芯，達(dá)到制件的生產(chǎn)。同時(shí)，本模具的亮點(diǎn)和難點(diǎn)在于有兩個(gè)帶角度的內(nèi)側(cè)抽芯和其型芯型腔的加工復(fù)雜性上，但通過(guò)比較合理的斜頂裝置可以很完善的達(dá)到內(nèi)抽的效果，并且該機(jī)構(gòu)制造相對(duì)簡(jiǎn)單，可降低模具成本。在一些零件的選用上也是盡量選取標(biāo)準(zhǔn)件以降低模具造價(jià)，型芯和型腔都采用鑲拼式的結(jié)構(gòu)，同時(shí)運(yùn)用直通式冷卻水道，降低加工難度和成本。最后分析模具裝配和型腔的加工工藝性。
關(guān)鍵詞：注塑模；分型面；抽芯
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The Plastic Mold Design of Box Cover
Abstract
From the analysis of the whole process of the design of plastic pates injection mold, and departure from its processing technology, select a more reasonable design, the process calculation and initially identified the mold structure of the program, the final design of some parts of the mold. Due to the product structure is more complex, the mold structure and manufacturing process is relatively complex, production volume in bulk, the accuracy of IT10, the cost will be higher. The die is used to design a mold two cavity, so increases the complexity of the structure, calculation and design of the core-pulling mechanism, and grasp the mold moving parts design, including the calculation of the size of positioning parts and molded parts and checked. Spure slug and shunt used in the mold of the type, so that the parts of the slug of the mold forming board last putter introduced the roleof the parts off the core, to achieve the production of parts. At the same time, the highlight and difficulty of this mold is processing complexity two angled inside core-pulling and its core cavity, but more reasonable lifter device can be improved to achieve the pumping effect, and the organization to produce relatively simple, can reduce the cost of the mold. Also try to select in some parts of the slection of standard parts to reduce tooling cost, core and cavity mosaic structure, while the use of straight-through cooling water, reducing the processing difficulty and cost. Finally, analysis and processing of the mold assembly and cavity.
Keywords: Plastic injection molding；once；medial to the core-pulling
主要符號(hào)表
k
安全系數(shù)
E
材料彈性模量
Smax
塑料的最大收縮率
q
熔融塑料在模腔內(nèi)的壓力
Smin
塑料的最小收縮率
V塑
塑件體積
P0
注射壓力
V注
注射機(jī)理論注射量
P公
公稱(chēng)注射壓力
F鎖
鎖模力
Δs
塑件公差
δs
塑件收縮引起的塑件尺寸誤差
T
注射機(jī)的額定鎖模力
LS
塑件尺寸
L凹
型腔尺寸
L凸
型芯尺寸
H塑
塑件內(nèi)形深度基本尺寸
S
注射機(jī)最大行程
d
塑件外徑基本尺寸
H
模具閉合尺寸
D
塑件內(nèi)形基本尺寸
Hmin
模具最小尺寸
h
凸模/型芯高度尺寸
Hmax
模具最大尺寸
δ
模具制造公差
α
傾斜角
A
塑件包緊型芯的側(cè)面積
p
單位面積塑件對(duì)型芯的正力
F
塑件的投影面積
n
個(gè)數(shù)
P
型腔壓力
f
摩擦系數(shù)
φ
長(zhǎng)度系數(shù)
Q
總脫模力
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 前言 1
1.1我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2塑料模具的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3中國(guó)塑料模具行業(yè)存在的問(wèn)題 3
1.4發(fā)展展望 4
2 塑料ABS分析 6
2.1基本特性 6
2.2成型特性 6
2.3綜合性能 6
2.4ABS的注射工藝參數(shù) 7
3 塑料模的總體設(shè)計(jì) 8
3.1塑件的形狀尺寸 8
3.2型腔數(shù)目的決定及排布 8
3.3注射機(jī)的選擇 9
3.4分型面確定 9
3.5模架的選擇 10
3.5.1型腔壁厚的計(jì)算 10
3.5.2凹模型腔底部高度 11
3.5.3模架的選擇 11
4 成型尺寸及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
4.1型腔的內(nèi)徑計(jì)算 12
4.2型腔的深度尺寸計(jì)算 12
4.3型芯的外徑計(jì)算 12
4.4型芯的高度計(jì)算 13
4.5澆注系統(tǒng)的初步計(jì)算 13
5 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
5.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 15
5.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 15
6 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
6.1推出機(jī)構(gòu)的組成 16
6.2設(shè)計(jì)原則 16
6.3脫模力的計(jì)算 16
6.4推板脫出機(jī)構(gòu)計(jì)算 17
6.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
6.5.1簡(jiǎn)單脫模 18
6.5.2側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
7 排氣溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22
7.1溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22
7.2注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 22
7.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
7.4 冷卻水孔直徑計(jì)算 24
7.5求冷卻水在水孔里的流速 24
8 注射機(jī)與模具型腔型芯強(qiáng)度校核 25
8.1注射機(jī)的校核 25
8.2型腔型芯的強(qiáng)度校核 25
9 模具的裝配、試模與維修 26
9.1模具的裝配 26
9.2模具裝配的主要內(nèi)容 26
9.2.1型芯裝配 26
9.2.2型腔的裝配加工 26
9.2.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配 26
9.2.4頂桿裝配加工 26
9.2.5澆口套的裝配加工 26
9.3裝配順序 27
9.4試模 27
9.5模具的維修 27
10 模具裝配圖 28
11 模具可行性分析 29
11.1本模具的特點(diǎn) 29
11.2市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析 29
參考文獻(xiàn) 30
總結(jié) 31
致 謝 32
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 33
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 34
1 前言
1 前言
1.1我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)[1]。
加入WTO，給塑料模具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)帶來(lái)更多的機(jī)會(huì)。由于中國(guó)塑料模具以中低檔產(chǎn)品為主，產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，有些甚至只有國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的1/5~1/3，加入WTO后，國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)國(guó)內(nèi)沖擊不大，而中國(guó)中低檔模具的出口量則加大；在高精模具方面，加入WTO前本來(lái)就主要依靠進(jìn)口，加入WTO后，不僅為高精尖產(chǎn)品的進(jìn)口帶來(lái)了更多的便利，同時(shí)還促使更多外資來(lái)中國(guó)建廠，帶來(lái)國(guó)外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)中國(guó)的專(zhuān)業(yè)模具人才起到了推動(dòng)作用。
2006年，中國(guó)塑料模具總產(chǎn)值約300多億元人民幣，其中出口額約58億元人民幣。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2006年中國(guó)共進(jìn)口塑料模具約10億美元，約合83億元人民幣。由此可以得出，除自產(chǎn)自用外，市場(chǎng)銷(xiāo)售方面，2006年中國(guó)塑料模具總需求約為313億元人民幣，國(guó)產(chǎn)模具總供給約為230億元人民幣，市場(chǎng)滿足率為73.5%。進(jìn)口的塑料模具中，最多的是為汽車(chē)配套的各種裝飾件模具、為家電配套的各種塑殼模具、為通信及辦公設(shè)備配套的各種注塑模具、為建材配套的擠塑模具以及為電子工業(yè)配套的各種塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于中國(guó)塑料模具價(jià)格較低，在國(guó)際市場(chǎng)中有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，所以進(jìn)一步擴(kuò)大出口的前景很好，近幾年出口年均增長(zhǎng)50%以上就是一個(gè)很好的證明。
雖然近幾年模具出口增幅大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差逐年增大。這一狀況在2006年已得到改善，逆差略有減少。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口；但也確實(shí)有一些模具國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)，也在進(jìn)口。這與中國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠?，F(xiàn)在模具與其它機(jī)電產(chǎn)品一樣，出口退稅率只有13%，而未達(dá)17%[2]。
從市場(chǎng)情況來(lái)看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精
密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，并大力開(kāi)發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國(guó)塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來(lái)幾年年增長(zhǎng)率仍將保持20%左右的水平。
近年來(lái)，港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在中國(guó)大陸發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量自產(chǎn)自用塑料模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。
近年來(lái)，中國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車(chē)燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模多腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來(lái)越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實(shí)現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無(wú)圖制造[3]。
1.2塑料模具的發(fā)展趨勢(shì)
（1）在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，已有越來(lái)越多的用戶將交貨周期放在首位。要求模具公司盡快交貨，這已成為一種趨勢(shì)。企業(yè)千方百計(jì)提高自己的適應(yīng)能力、提高技術(shù)水準(zhǔn)、提高裝備水平、提高管理水平及提高效率等都是縮短模具生產(chǎn)周期的有效手段。
（2）大力提高開(kāi)發(fā)能力，將開(kāi)發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中去，甚至在尚無(wú)明確用戶對(duì)象之前進(jìn)行開(kāi)發(fā)，變被動(dòng)為主動(dòng)。目前，電視機(jī)和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車(chē)塑件等已采用這種方法，手機(jī)和電話機(jī)模具開(kāi)發(fā)也已開(kāi)始嘗試。這種做法打破了長(zhǎng)期以來(lái)模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的被動(dòng)局面[4]。
（3）隨著模具企業(yè)設(shè)計(jì)和加工水平的提高，模具的制造正在從過(guò)去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢(shì)使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，模具精度越來(lái)越高，生產(chǎn)周期越來(lái)越短，鉗工比例越來(lái)越低，最終促進(jìn)了模具工業(yè)整體水平不斷提高。中國(guó)模具行業(yè)目前已有10多個(gè)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，約200個(gè)省市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。與此趨勢(shì)相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求[5]。當(dāng)然，目前及相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，技藝型人才仍十分重要，因?yàn)槟＞弋吘闺y以完全擺脫對(duì)技藝的依靠。
（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其它先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已成為行業(yè)共識(shí)。
（5）隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，模具必然會(huì)向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機(jī)遇、開(kāi)拓市場(chǎng)，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具企業(yè)的業(yè)務(wù)很是紅火，利潤(rùn)水平和職工收入都很好。因此，模具企業(yè)應(yīng)把握這個(gè)趨向，不斷提高綜合素質(zhì)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[6]。
（6）發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具正加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)方式為：一是遷廠，二是投資，三是采購(gòu)。中國(guó)的模具企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，借用并學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快自己的發(fā)展步伐。
1.3中國(guó)塑料模具行業(yè)存在的問(wèn)題
（1）發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低。雖然個(gè)別企業(yè)的產(chǎn)品已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體來(lái)看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有10年以上的差距[7]。
（2）工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過(guò)近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已經(jīng)比較先進(jìn)，有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國(guó)外，但大部分企業(yè)的工藝裝備仍比較落后。更主要的是，企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動(dòng)社會(huì)資源為我所用，從而就難以承接比較大的項(xiàng)目。
（3）大多數(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足。一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開(kāi)發(fā)投入少；更重要的是觀念落后，對(duì)創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)不夠重視。模具企業(yè)不但要重視模具的開(kāi)發(fā)，同時(shí)也要重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。
（4）供需矛盾短期難以緩解。近幾年，國(guó)產(chǎn)塑料模具國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足率一直不足74%，其中大型、精密、長(zhǎng)壽命模具滿足率更低，估計(jì)不足60%。同時(shí)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具正在加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)際采購(gòu)越來(lái)越多，國(guó)際市場(chǎng)前景看好。市場(chǎng)需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時(shí)間。
（5）體制和人才問(wèn)題的解決尚需時(shí)日[8]。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴(lài)于特殊用戶、需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國(guó)有和集體所有制原來(lái)的體制和經(jīng)營(yíng)機(jī)制已顯得越來(lái)越不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。
1.4發(fā)展展望
在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國(guó)際市場(chǎng)中去，以促進(jìn)中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展，有兩方面應(yīng)予以重視：
一是政府相關(guān)政策對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國(guó)際上看，各國(guó)模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國(guó)實(shí)際情況看，應(yīng)降低國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的進(jìn)口精密模具生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)稅、執(zhí)行好國(guó)家對(duì)部分專(zhuān)業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過(guò)政策引導(dǎo)作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。
二是隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來(lái)越高[9]。為了滿足市場(chǎng)需要，未來(lái)的塑料模具無(wú)論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。展望未來(lái)，下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。
（1）超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。
（2）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。
（3）為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。
（5）模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（6）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。
（7）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。
（8）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。
（9）逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。
（10）熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有所發(fā)展。
（11）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。
（12）在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來(lái)。即，今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來(lái)越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向[10]。
“十一五”期間，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)將進(jìn)一步深化改革，下功夫搞好科技進(jìn)步與創(chuàng)新，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長(zhǎng)模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來(lái)，模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。
2 塑料ABS分析
2 塑料ABS分析
2.1基本特性
ABS塑料名稱(chēng)：丙稀腈、丁二稀、苯乙烯，具有良好的綜合性能，既高的沖擊韌性和良好的機(jī)械性能，優(yōu)良的耐熱、耐油性能和化學(xué)穩(wěn)定性，尺寸穩(wěn)定、易機(jī)械加工，表面還可鍍金屬，電性能良好應(yīng)用為作一般結(jié)構(gòu)或耐磨受力傳動(dòng)零件和耐腐蝕設(shè)備，用ABS制成泡沫夾層板可作小轎車(chē)車(chē)身[11]。
2.2成型特性
結(jié)晶形塑料，吸濕性小，成型前可不預(yù)熱，熔體粘度小，成型時(shí)不易分解，流動(dòng)性極好，溢邊值為0.02mm左右，流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感，加熱時(shí)間長(zhǎng)則易發(fā)生分解。冷卻速度快，必須充分冷卻，設(shè)計(jì)模具時(shí)要設(shè)冷料穴和冷卻系統(tǒng)。收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對(duì)收縮率影響大，應(yīng)控制模溫。宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應(yīng)快，保壓要充分。不宜采用直接澆口注射，否則會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力，使收縮不均勻和方向性明顯。應(yīng)注意選擇澆口位置。質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。
2.3綜合性能
ABS，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無(wú)毒、無(wú)味，塑件成型后有較好的光澤。ABS的密度為1.02~1.05g/cm3。
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，不溶于大部分分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化膨脹。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)調(diào)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℃左右，熱變形溫度為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆[12]。
根據(jù)ABS中組分之間的比例不同，其性能也有差異，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。
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
3塑料模的總體設(shè)計(jì)
2.4ABS的注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類(lèi)型： 柱塞式
噴嘴形式： 直通式
噴嘴溫度： 150~170℃
料筒溫度： 前 170~200℃
后 140~160℃
模溫： 60~70℃
注射壓力： 60~100MPa
保壓力： 40~50MPa
注射時(shí)間： 15~60s
高壓時(shí)間： 0~3s
冷卻時(shí)間： 15~60s
3 塑料模的總體設(shè)計(jì)
3.1塑件的形狀尺寸
塑件名稱(chēng)：盒蓋
材料：ABS
產(chǎn)量：中等批量生產(chǎn)
根據(jù)實(shí)物在PROE環(huán)境內(nèi)進(jìn)行三維造型。
圖3.1塑件
塑件的工作條件對(duì)精度要求一般，因?yàn)樗芗D中未注公差，所以根據(jù)ABS能可選擇其塑件的精度等級(jí)為7級(jí)精度。
3.2型腔數(shù)目的決定及排布
已知的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因?yàn)榇水a(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的型號(hào)選擇，初步確定采用一模二腔對(duì)稱(chēng)性排布。分流道直徑可選1.5~9.5mm。本設(shè)計(jì)取值4mm。由塑件的外形尺寸和機(jī)械加工的因素，確定采用潛澆口，排布圖如下圖示：
圖3.2型腔數(shù)目及排布
3.3注射機(jī)的選擇
由于采取的是一模二腔的方案，故其注射總體積及質(zhì)量就是塑件的體積及質(zhì)量的二倍：
假設(shè)：，由注射機(jī)最大注射量公式得：
（3.1）
其中：—注射機(jī)的公稱(chēng)質(zhì)量注射量；
K—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，取0.3；
—塑件的總質(zhì)量；
—澆注系統(tǒng)廢料的質(zhì)量。
因此：
由《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》查得注射機(jī)的型號(hào)為XS-ZY-125國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
結(jié)構(gòu)型式：臥式
理論注射容量：125cm3
螺桿直徑：42mm
注射壓力：150MPa
注射速率：60g/S
塑化能力：11.8g/s
螺桿轉(zhuǎn)速：14~200r/min
鎖模力：900KN
拉桿內(nèi)間距：370×320mm
移模行程：270mm
最大模具厚度：300mm
最小模具厚度：200mm
鎖模型式：雙曲肘式
模具定位孔直徑：100mm
3.4分型面確定
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、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(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案[13]。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；
（2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一邊；
（3）保證塑件的精度要求，保證制件相關(guān)部位的同心度；
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
（5）便于模具加工制造；
（6）考慮對(duì)成型面積的影響；
（7）考慮對(duì)排氣效果的影響；
（8）考慮將抽芯或分型距離長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)、定模開(kāi)模的方向上。
其中最重要的是第2、第5和第8點(diǎn)。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。如下圖3.1所示，采用這樣一個(gè)平直的分型面，由于制件的使用要求一般，精度要求不高，因此只設(shè)計(jì)一個(gè)分型面，即模具具有唯一分型面。
圖3.1分型面
3.5模架的選擇
3.5.1型腔壁厚的計(jì)算
對(duì)小尺寸型腔，強(qiáng)度不足是主要問(wèn)題，應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算，得型腔側(cè)壁最小厚度：
（3.2）
其中：r—凹模型腔內(nèi)孔或凸型芯外圓的半徑；
—材料許用應(yīng)力；
—模腔壓力。
成型零件材料選T12，淬火，低溫回火，硬度大于55HRC，其為700Mpa
3.5.2凹模型腔底部高度
3.5.3模架的選擇
由前面對(duì)型腔的最小壁厚和底部厚度可以估算得型腔的最小外形尺寸：
最小寬度為：20+3.6643=23.6643mm
最小厚度為：36+14.79=50.79mm
但是考慮到加工方便，采用組合式凹模，所以還要考慮導(dǎo)柱導(dǎo)套的安放位置，且查得標(biāo)準(zhǔn)值，再由于塑件采取推件板推出，因此選擇模架為基本類(lèi)型中的A3的派生模架，為了方便分型時(shí)定位，增加了限位桿。設(shè)置推件板推出機(jī)構(gòu)，它適合于薄壁殼體型塑件，脫模力大以及塑件表面不允許留有頂出痕跡的注射成型模。
選擇模架規(guī)格為：A3-200200-33-Z2，GB/T12556-90
具體尺寸如下如下：
定模坐板厚度：A=43mm
中間板厚度：B=24mm
模板：直徑=150mm
推板：直徑=142.2mm，高度=32mm
型心固定板：高度=48mm
動(dòng)模座板：厚度=69mm
模具閉合厚度：H=517
導(dǎo)柱：d=20mm
導(dǎo)套：d1=20mm
限位桿：d=20mm
4 成型尺寸及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4 成型尺寸及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1型腔的內(nèi)徑計(jì)算
（4.1）
其中：—型腔內(nèi)形尺寸；
—塑件外徑基本尺寸；
—塑件公差；
—塑件的平均收縮率，取0.4%；
x—綜合修正系數(shù)，取x=0.5~0.75；
—模具制造公差，取。
因?yàn)橹萍D樣上未注公差尺寸的允許偏差，所以采用7級(jí)公差精度，查表得，
所以：
4.2型腔的深度尺寸計(jì)算
（4.2）
其中：—型腔深度尺寸；
—塑件高度其本尺寸；
—塑件公差；
—塑料平均收縮率，取0.4%；
x—綜合修正系數(shù)，取x=0.5~0.75；
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差。
查表得，所以H=58mm
4.3型芯的外徑計(jì)算
圖4.1型芯的結(jié)構(gòu)圖
（4.3）
式中：—型芯外形尺寸；
—塑件內(nèi)徑基本尺寸；
—塑件的公差；
—塑料平均收縮率0.4%；
x—綜合修正系數(shù)，取x=0.5~0.75；
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，取。
查表得：，
4.4型芯的高度計(jì)算
（4.4）
式中：—凸模高度尺寸；
—塑件內(nèi)形深度基本尺寸；
—塑件公差；
—塑料平均收縮率0.4%；
x—綜合修正系數(shù)，取x=0.5~0.75；
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，。
查表得：，所以
4.5澆注系統(tǒng)的初步計(jì)算
澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成[14]。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證塑件熔體的流動(dòng)平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計(jì)合理、盡量減少塑料的消耗。
根據(jù)塑件的形狀采用推板推出。由于本塑件是圓筒狀制品所以盡可能采取中心進(jìn)料，所以選擇潛澆口，單分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開(kāi)設(shè)在定模板上，在澆道板上采用澆口套,設(shè)置冷料穴和拉料桿。
圖4.2澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)塑件的外形尺寸和質(zhì)量等決定影響因素，初步取值如下：
d=5mm，D=8mm，R=16mm，h=5mm，d1=0.2mm，H1=4mm，l=50mm，L=43mm，a=，a1=，L1=36mm，Ra=0.63μm
主流道呈圓角半徑r=2mm，以減小料流轉(zhuǎn)向時(shí)渡時(shí)的阻力。主流襯套選用45#制造，表面淬火大于55HRC。
5 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
（1）定位件用：模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整[15]。
（2）導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模或上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
（3）承受一定的側(cè)向壓力。
5.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
一般在注射模中，動(dòng)、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長(zhǎng)的那一側(cè)。因?yàn)橄尬粭U已經(jīng)設(shè)置在定模上，所以導(dǎo)柱應(yīng)該設(shè)置在動(dòng)模上，而且這樣還可以保護(hù)型心不受損傷。
圖5.1導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)
定端與模板間用H7/m6或H7/k6的過(guò)渡配合,導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，與導(dǎo)柱同動(dòng)作的彈簧應(yīng)布置4個(gè)，并盡可能對(duì)稱(chēng)布置于A分型面的四周，以保持分型時(shí)彈力均勻，中間板不被卡死。
圖5.2導(dǎo)柱分布
6 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
6 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1推出機(jī)構(gòu)的組成
推出機(jī)構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘[16]。
6.2設(shè)計(jì)原則
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)；
（2）保證塑件不因推出而變形損壞；
（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠；
（4）合模時(shí)的正確復(fù)位。
6.3脫模力的計(jì)算
因?yàn)樗芗诤衽c其內(nèi)孔直徑之比0.02小于0.05，所以本塑件屬于薄壁殼體塑件，其脫模力計(jì)算公式為：
（6.1）
其中：E—塑料的拉伸模量，MPa；
—塑料成型平均收縮率，%；
—塑件的平均壁厚，mm；
L—塑件包容型芯的長(zhǎng)度，mm；
—塑件的泊松比；
—脫模斜度（塑件側(cè)面與脫模方向之夾角）；
f—塑料與鋼材之間摩擦系數(shù)；
r—型芯大小端平均半徑，mm；
B—塑件在與開(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積，，當(dāng)塑件底部上有通孔時(shí)，10B項(xiàng)應(yīng)視為零；
—由f和決定的無(wú)因次數(shù)；
經(jīng)過(guò)計(jì)算得Q=11912.59N
因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力、
塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動(dòng)等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個(gè)近似值。
用推件板推出機(jī)構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。
6.4推板脫出機(jī)構(gòu)計(jì)算
（1）頂件行程： （6.2）
其中：—所需頂出行程；
—型芯成型高度；
e —頂出行程富裕量；
（2）開(kāi)模行程
（6.3）
其中：a —中間板與定模分開(kāi)的距離，mm；
H1—塑件推出距離（也可作為凸模高度），mm；
H2—包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；
S—注射機(jī)移動(dòng)板最大行程，mm；
H—所需開(kāi)模行程，mm。
圖6.1推板
圖6.2 頂桿
6.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.5.1簡(jiǎn)單脫模
（1）脫模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具的凹模中或型芯中脫出，完成脫出塑件的裝置稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)，也稱(chēng)頂出機(jī)構(gòu)或脫模裝置[17]。從塑件本身結(jié)構(gòu)和模具盡可能的簡(jiǎn)單兩方面考慮，在此采用彈簧和鉤擺凸塊順序分型脫模機(jī)構(gòu)。
圖6.3 推桿
如圖所示推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用H8/f7~H8/f8的間隙配合，推桿與推桿孔的配合長(zhǎng)度視推桿直徑的大小而定，當(dāng)d<5mm時(shí).配合長(zhǎng)度可取12~15mm；當(dāng)d>5mm時(shí)配合長(zhǎng)度可取(2~3)d。推桿工作端配合部分的粗糙度Ra一般取0.8μm。推桿的材料常用T8A，T10A等碳素工具鋼或5Mn彈簧鋼等,前者熱處理要求50~54HRC。其固定方式如圖所示：
圖6.4推桿固定形式
（2）脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由于此塑件屬于殼形制品，所以采用推桿和內(nèi)型芯推出。另外設(shè)有復(fù)位桿，開(kāi)模時(shí)在推板的作用下，推桿與內(nèi)型芯一起將塑件從主型芯上推出。合模時(shí)通過(guò)復(fù)位機(jī)構(gòu)回到閉合位置。推桿的尺寸推桿不宜過(guò)細(xì)，推桿應(yīng)設(shè)在脫件阻力大的地方，端面裝配后應(yīng)比型腔或鑲件平面高0.05~0.1mm，進(jìn)料口處理盡量不設(shè)推桿，盡量避開(kāi)側(cè)抽芯，推桿與推桿孔之間的雙邊間隙保證不凝料，保證不溢料有能排氣，推桿形狀為標(biāo)準(zhǔn)的圓形截面推桿JI85108-1964，推桿的材料選取T8A鋼，E=21000000N/cm。
推桿的直徑：
d=（） （6.4）
式中：d—圓形推桿直徑，mm；
Φ—推桿長(zhǎng)度系數(shù)，0.7；
l—推桿長(zhǎng)度，85mm；
n—推桿數(shù)量；
E—推桿材料的彈性模量， 21000000 N/cm。
由F=43152N，解得：d=0.32cm=3.2mm，取d=4mm
推桿的應(yīng)力校核：
δ== ≤320Mpa=δ
其中：一般中炭鋼 δ=32000 N/cm；合金結(jié)構(gòu)鋼δ=42000N/cm
6.5.2側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
該塑件外形有一凹槽,在成型凹槽時(shí)需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。本節(jié)主要討論塑件左端面凹槽的成型情況，在確定向分型抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)選擇斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)和彎銷(xiāo)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)兩種方案進(jìn)行比較。
斜導(dǎo)柱和彎銷(xiāo)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理相似，都有側(cè)向滑塊的導(dǎo)滑、注射時(shí)側(cè)向型芯的鎖緊和側(cè)抽芯結(jié)束時(shí)側(cè)滑塊的定位三大設(shè)計(jì)要素[18]。但是彎銷(xiāo)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的彎銷(xiāo)是矩形截面，其抗彎截面系數(shù)比圓形截面的斜導(dǎo)柱要大，因此可采用比斜導(dǎo)柱教大的傾斜角a,所以在開(kāi)模距相同的情況下可獲得較大的抽芯距，且具有較大的起始抽芯力。本設(shè)計(jì)中兩種結(jié)構(gòu)都能滿足成型工藝要求，模具復(fù)雜程度相似。本設(shè)計(jì)選用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（1）斜頂一般采用T8A鋼，淬硬到HRC50～55。
（2）斜頂?shù)某叽邕x擇按表所選。
表6.1斜銷(xiāo)的尺寸
選擇直徑d=12mm，D=17mm，H=10mm
推板導(dǎo)向的組合形式：
根據(jù)需要將推板導(dǎo)柱放于推板的三個(gè)角處，采用三根導(dǎo)柱導(dǎo)向，以提高導(dǎo)向精度和導(dǎo)向的平穩(wěn)性，以免在推出塑件時(shí)對(duì)塑件質(zhì)量造成影響。
（3）斜導(dǎo)柱的組合形式：斜導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔應(yīng)保持0.5~1mm的間隙。
（4）抽芯距的計(jì)算
一般抽芯距S等于側(cè)孔或側(cè)凹深度加上2~3mm的余量。
即：S= S1+（2~3）mm=2+(2~3)mm=4~5mm
（5）斜頂?shù)慕嵌?
斜頂?shù)慕嵌扰c開(kāi)模所需的力，斜頂所受的彎曲力，實(shí)際能得到的抽拔力及開(kāi)模行程有關(guān)。大時(shí)，所需的抽拔力應(yīng)增大，因而斜頂所受的彎曲力也應(yīng)增大，故希望角度小些為好。但角度小則使斜頂工作部分及開(kāi)模行程加大，所以角度的確定需要適當(dāng)兼顧脫模距及斜導(dǎo)柱所受的彎曲力[19]。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，斜度值一般不得大于25°，通常采用15~20°，由于此零件抽芯距較小，所以取=15°。
（6）抽拔力的計(jì)算
抽拔力的計(jì)算與脫模力相同，由于影響抽拔力的因素很多，如塑件的壁厚，塑件包容截面形狀的大小，塑件的性能，成型工藝參數(shù)等。如要全面考慮這些因素較困難。在實(shí)際生產(chǎn)中只考慮主要因素，因此，可按簡(jiǎn)化公式計(jì)算：
P1=CLq（） （6.5）
式中：P1—斜導(dǎo)柱的抽拔力，N；
C —側(cè)型芯被包緊的截面周長(zhǎng)，43mm。
L —型芯被包緊部分的長(zhǎng)度，1.25mm。
—摩擦系數(shù)，一般為0.1~0.2；
—側(cè)抽芯的脫模斜度；
q—單位面積的積壓力，一般為8~12MPa。
所以：P1=CLq（）=43×1.25×12×0.2 =161.25N
（7）斜頂長(zhǎng)度
圖6.5 斜導(dǎo)柱尺寸
L=L+L+L+L （6.6）
=
=39+11.6+1.6+（5~10）
式中：L—斜頂?shù)目傞L(zhǎng)度；
D—斜頂固定部分大端直徑；
S—抽拔距；
h—斜頂固定板厚度；
d—斜頂傾斜角。
所以L取為58mm。
7 排氣溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7 排氣溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.1溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體[20]。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開(kāi)設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。
通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。
基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時(shí)間占成型周期的2/3。
7.2注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
（1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大、型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)[21]。
（2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當(dāng)塑件不均勻時(shí)，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm，常用12~15mm.
（3）澆口處加強(qiáng)冷卻，當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過(guò)一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。
（4）冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小，如果冷卻水道較長(zhǎng)，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意。
冷卻水道的總長(zhǎng)度的計(jì)算可公式：L=A/ndπ （7.1）
其中：L—冷卻水道總長(zhǎng)度；
A—熱傳導(dǎo)面積；
D—冷卻水道直徑；
d —冷卻水通道直徑；
n—模具上開(kāi)設(shè)冷卻通道孔數(shù)。
（5）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置，由于ABS的收縮率大，水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。冷卻水道的設(shè)計(jì)必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)。
7.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
中等深度的塑件，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部與型腔表面采用等距離環(huán)型槽冷卻的形式[22]。
具體如下圖所示：
圖7.1 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具帶走的熱量為
（7.2）
式中：a—冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)，W/m2·K；
A— 冷卻管道壁的傳熱面積，m2；
—模具溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差值，K；
—冷卻時(shí)間，s。
由上式可知，當(dāng)需傳遞熱量Q不變時(shí)，可通過(guò)：
（1）提高傳熱系數(shù)a ，通過(guò)提高冷卻介質(zhì)的流速便可達(dá)到提高傳熱系數(shù)的目的；
（2）提高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差；
（3）增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積A，通過(guò)開(kāi)設(shè)水管的尺寸盡可能大，數(shù)量盡可能多就可以增大傳熱面積。
7.4 冷卻水孔直徑計(jì)算
假設(shè)塑料在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水所帶走，則模具冷卻時(shí)間所需冷卻水的體積流量可按下式計(jì)算：
V=
式中：V —冷卻水的體積流量；
G—單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）；
—塑料成形時(shí)在模內(nèi)釋放的熱含量（J/kg）；
C—冷卻水的比熱容（J/kg.K） 查表得水為4.187X103；
—冷卻水的密度（kg/）；
—冷卻水的出口溫度（）；
—冷卻水的進(jìn)口溫度（）。
所以根據(jù)冷卻水的體積流量可以查表得：冷卻水管的直徑為12mm
7.5求冷卻水在水孔里的流速
符合冷卻水的最低流速要求。
8 注射機(jī)與模具型腔型芯強(qiáng)度校核
8 注射機(jī)與模具型腔型芯強(qiáng)度校核
8.1注射機(jī)的校核
（1）最大注射量校核：
由得： (8.1)
，符合要求。
（2）注射壓力的校核：
由，符合要求。
（3）注射速率的校核：
由 ，可以用螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)校核。
（4）鎖模力的校核
由， (8.2)
取k=1.1~1.2，得
即，符合要求。
（5）模具閉合厚度校核：
由Hmin≤H≤Hmax，得150≤291≤300
符合要求。
（6）開(kāi)模行程的校核：
由L開(kāi)≤Lmax ，符合要求。
8.2型腔型芯的強(qiáng)度校核
型腔實(shí)際側(cè)壁厚：，型腔底部實(shí)際厚度：
因此符合要求。
9 模具的裝配、試模與維修
9 模具的裝配、試模與維修
9.1模具的裝配
裝配順序：因?yàn)樗芗慕Y(jié)構(gòu)形狀不能使型芯、型腔在合模后找正相對(duì)位置，所以要通過(guò)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)確定。為準(zhǔn)確安裝，必須先安裝導(dǎo)拄導(dǎo)套，以找型芯、型腔相對(duì)位置[23]。
9.2模具裝配的主要內(nèi)容
9.2.1型芯裝配
將型芯壓入固定板，在壓入過(guò)程中，要注意校正型芯的垂直度和防止型芯切壞孔壁心及使固定板變形。壓入后要在平面磨床上用等高墊鐵支撐磨平底面。
9.2.2型腔的裝配加工
拼塊的拼合面在熱處理后要進(jìn)行磨削加工，保證拼合后緊密無(wú)縫隙。拼塊兩端留余量，裝配后同模板一起在平面磨床上磨平。拼塊型腔在裝配壓入過(guò)程中，為防止拼塊在壓入方向上相互錯(cuò)位，可在壓入端墊一塊平墊板。通過(guò)平墊板將各拼塊一起壓入模板中。
9.2.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配
為保證型芯與型腔的正確位置，以及其導(dǎo)向作用，動(dòng)定模的導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。必須用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)定模型板鏜孔。將導(dǎo)柱、導(dǎo)套壓入動(dòng)、定模板后，要求保持導(dǎo)柱的垂直度，并使用啟模和合模時(shí)導(dǎo)柱、導(dǎo)套間滑動(dòng)自如。
9.2.4頂桿裝配加工
一般頂桿在模具中只起頂出塑件的作用，所以頂桿的到導(dǎo)向部分要確保頂桿動(dòng)作靈活，防止頂桿活動(dòng)間隙過(guò)大而滲料。導(dǎo)向部分的配合一般采用。頂桿與頂桿固定板的裝配間隙為0.5mm所以頂桿固定孔可采用引鉆孔的方法進(jìn)行加工。
9.2.5澆口套的裝配加工
澆口套與定模板的裝配，采用基孔制配合，澆口套和模板孔的定位臺(tái)肩應(yīng)緊密貼實(shí)。裝配后澆口套要高出模板平面0.02mm。（為了達(dá)到以上要求，澆口套的
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
壓入外表面不允許設(shè)置導(dǎo)入斜度。）壓入端要磨成小圓角，以免壓入時(shí)壞模板孔壁。同時(shí)壓入的軸向尺寸應(yīng)留有去圓角的修磨余量H。
9.3裝配順序
裝配前按圖檢驗(yàn)主要工作零件及其他零件的尺寸；加工導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，用螺釘將澆道板、型腔板疊合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊，鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入定位銷(xiāo)后，加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn)。再加工定模和推板，壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套。裝配型芯；通過(guò)型芯引鉆型芯固定板的推孔；再通過(guò)型芯固定板引鉆推桿固定板上加工限位鏍釘孔；組裝動(dòng)模固定板和支撐板[24]。
9.4試模
試模前，必須對(duì)冷卻水路進(jìn)行檢查，并按規(guī)定保養(yǎng)設(shè)備，作好開(kāi)機(jī)的準(zhǔn)備。原料應(yīng)合格。在開(kāi)始試模時(shí)，原則上是選擇低壓、低溫和較長(zhǎng)時(shí)間條件下成型，然后按壓力、時(shí)間、溫度先后變動(dòng)。但不應(yīng)同變動(dòng)二個(gè)或三個(gè)工藝條件。注射成型時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選擇高速或低速工藝。在試模過(guò)程中應(yīng)詳細(xì)記錄，并將結(jié)果填入試模記錄卡，注明是否合格。試模后，將模具清理干凈，涂上防銹油，然后入庫(kù)或返修。
9.5模具的維修
模具在使用過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生正常和不正常的損壞。如型芯或?qū)е鰪?，型腔局部損壞等等。在這些情況下，并不需要將整個(gè)模具報(bào)廢，只需局部修復(fù)即可。模具應(yīng)經(jīng)常檢查維修，防患于未然[25]。此外，應(yīng)注意使用設(shè)備具有良好的工作狀態(tài)。
10 模具裝配圖
10 模具裝配圖
10.1裝配圖主視圖
9.1裝配圖主視圖
10.2裝配圖左視圖
11 模具可行性分析
11 模具可行性分析
11.1本模具的特點(diǎn)
（1）本模具結(jié)構(gòu)合理、緊湊，符合客戶的生產(chǎn)要求；
（2）模具的設(shè)計(jì)不僅解決了一些形狀復(fù)雜的塑膠零件無(wú)法加工成型的問(wèn)題，還使得生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，在精度方面也有一定的提高；
（3）在制造的過(guò)程當(dāng)中，采用線切割，放電，磨，銑等多種加工方法，減少生產(chǎn)周期。
11.2市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析
首先，該產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量很大，有著廣闊的市場(chǎng)前景；其次，采用注塑成型不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動(dòng)力，降低成本。綜上所述，該設(shè)計(jì)方案是一個(gè)可行的經(jīng)濟(jì)合理。
總結(jié)
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