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濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目 塑料箱體鎖扣的設(shè)計之二 系別 機 電 系 專業(yè) 　　　　 模具設(shè)計與制造 　　　　　　　　 班級 模具0401 姓名 李 蕊 學(xué)號 200412275 指導(dǎo)教師 任 艷 霞 日期 2006年12月 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 塑料箱體鎖扣的設(shè)計之二 設(shè)計要求： （1）模具圖樣的設(shè)計 1）了解所要生產(chǎn)的制品； 2）了解生產(chǎn)制品的批量； 3）了解所要生產(chǎn)塑料制品所用的設(shè)備； （2）確定模具設(shè)計方案 1）設(shè)計前應(yīng)確定的因素； 2）確定模具設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)； 3）確定模具所用的標準件； 4）確定模具中模腔的成形尺寸； 5）確定模具所用的材料并進行必要的強度、剛度校正； 6）完成模具圖樣的設(shè)計圖紙； 設(shè)計進度要求： 11周----16周 興華模具廠生產(chǎn)實習(xí) 17周 查閱資料以及排板整理 指導(dǎo)教師（簽名）： 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電系2007屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計答辯記錄 姓 名 李蕊 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 0401 答辯時間 答辯地點 設(shè)計題目 塑料箱體鎖扣的設(shè)計之二 1，選用注射機時，要進行哪些校核？ 答：要進行最大注射量、鎖模力、模具與注射機安裝部分相關(guān)尺寸、模具閉合高度、開模行程等的校核 2，標準模架的選用要點是什么？ 答：（1）模架厚度H和注射機的閉合距離L。（2）開模行程與定、動模分開的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系。（3）選用的模架在注射機上的安裝。（4）選用模架應(yīng)符合塑件及其成形工藝的技術(shù)要求。 3，澆口位置的選擇原則是什么？ 答：（1）盡量縮短流動距離。（2）避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷。（3）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件厚壁處。（4）考慮分子定向的影響。（5）減少熔接痕，提高熔接強度。 4，模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計要考慮的內(nèi)容？ 答：要考慮冷卻回路所需的總表面積的計算，冷卻回路的總長度的計算和冷卻水體積流量的計算。 5， 分型面的設(shè)計原則： 答：（1）分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處；（2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的留模方式，便于塑件順利脫模；（3）保證塑件的精度要求；（4）滿足塑件外觀的要求；（5）便于模具的制造； 記錄教師（簽名）： 目錄 摘 要 .- 3 - 前 言 .- 4 - 1 塑件工藝分析 .- 5 - 1.1 塑件設(shè)計要求 .- 5 - 1.2 塑件生產(chǎn)批量要求 .- 5 - 1.3 塑件的成型要求 .- 5 - 1.4 塑料的各種性能特征 .- 5 - 1.5 塑件參數(shù)確定 .- 7 - 1.6 塑件的尺寸精度 .- 8 - 1.7 塑件的結(jié)構(gòu)與斜度 .- 9 - 2 塑料種類與模具設(shè)計的關(guān)系 .- 10 - 3 注射機的選擇及參數(shù)校核 .- 11 - 3.1 注射機的選擇 .- 11 - 3.2 最大注射量校核 .- 11 - 3.3 鎖模力校核 .- 12 - 3.4 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 .- 12 - 3.5 模具閉合高度校核 .- 12 - 3.6 開模行程校核 .- 13 - 4 模具設(shè)計的有關(guān)計算 .- 14 - 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 .- 16 - 5.1 注射模標準及模架選用 .- 16 - 5.2 模架周界尺寸選擇 .- 16 - 5.3 制品成型位置及分型面的選擇 .- 17 - 5.4 模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局 .- 17 - 5.5 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計 .- 18 - 5.6 分流道的形狀及尺寸 .- 19 - 5.8 澆口的形狀及其位置選擇 .- 21 - 5.9 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 .- 22 - 5.10 推出機構(gòu)的設(shè)計 .- 22 - 5.11 拉料桿的形式選擇 .- 23 - 6、模具冷卻系統(tǒng)計算 .- 26 - 7 塑料注射模具總裝技術(shù)要求 .- 29 - 7.1 零件的技術(shù)要求 .- 29 - 7.2 總裝技術(shù)要求 .- 29 - 結(jié)束語 .- 31 - 致 謝 .- 32 - 參 考 文 獻 .- 33 - - 1 - 摘 要 本設(shè)計主要是針對箱體上的鎖扣進行設(shè)計，由于鎖扣是塑料制品，所以選用塑料模 具進行設(shè)計。 首先是對塑料的選材，經(jīng)過比較，選擇聚丙烯（PP）作為這次設(shè)計的原材料，接下 來就是弄清塑料種類與模具設(shè)計的關(guān)系，根據(jù)塑料性能的不同，選擇不同的設(shè)計類型。 還要對塑件的尺寸進行計算，確定尺寸精度，然后進行注射機的選取。經(jīng)查閱資料，選 取 XSZ60 型臥式注射機，對注射機參數(shù)進行校核，各個參數(shù)都滿足要求后就確 定了注射機。計算出凸凹模的工作尺寸。最后就是模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)計算出的尺寸 和選取塑料的性能確定分型面、模具型腔數(shù)、分流道的布局、分流道尺寸的計算、形式 的選擇、冷料穴的設(shè)計、澆口的形式及位置、導(dǎo)向機構(gòu)及推出機構(gòu)的設(shè)計,模架的選擇， 注射機的選擇等內(nèi)容。 在設(shè)計過程中，為了更清楚的表達模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還要畫出一些零件圖形，此外 我們還要畫出它的裝配圖，使看起來更清晰。 關(guān)鍵詞：模具 塑料 鎖扣 - 2 - 前 言 俗話說：“沒有規(guī)矩不成方圓”，世界上的許多東西都是從它們各具特色的“規(guī)矩” 模具中誕生出來的?？粗涡紊臇|西，我對生產(chǎn)它的模具產(chǎn)生了濃厚的興趣， 于是在大學(xué)報考時，我毫不猶豫的報了模具專業(yè)。經(jīng)過三年的學(xué)習(xí)，我已掌握了沖壓模 具、塑料模具設(shè)計的基本技能。在學(xué)習(xí)期間，我們?nèi)ヂ尻栆煌线M行了參觀實習(xí)，后又在 興華模具廠進行了為期六周的生產(chǎn)實習(xí)，現(xiàn)在，我對模具的生產(chǎn)和加工都有了一定的了 解。 在我們即將畢業(yè)之即，我選擇塑料模具做為我畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，因為它可以生產(chǎn)制 品的數(shù)量非常之大，實屬一種經(jīng)濟快捷的生產(chǎn)方式，塑料的質(zhì)輕、比強度高、摩擦系數(shù) 小、化學(xué)穩(wěn)定性好、容易成型加工、可焊性好、與其他材料相嵌接等一系列優(yōu)點，廣泛 的應(yīng)用于日常生活。塑料注射成型工藝的最大特點是復(fù)制，能夠復(fù)制出所需的任意數(shù)量 的直接使用或者稍做處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。在注射成型 工藝中，涉及設(shè)備和原材料狀況、制品設(shè)計、工藝條件等多種因素，模具是與這些因素 密切相連的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，模具結(jié)構(gòu)的合理性和質(zhì)量的好壞，直接影響到制品的質(zhì)量以及整 個工藝過程的效率和效益。所以這次設(shè)計我們不僅要考慮模具結(jié)構(gòu)的合理性還要考慮塑 料選材等諸多因素，這對我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)是一個總結(jié)，讓我們把所學(xué)的東西綜合的運用 起來，同時也找到了我們學(xué)習(xí)中的不足之處。 縱觀世界經(jīng)濟的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟繁榮和經(jīng)濟蕭條時代都不可或缺。目前，世 界模具市場仍供不應(yīng)求。近幾年世界模具市場總量一直為 600650 億美元左右，其中 美國、日本、法國、瑞士等國一年出口模具約占本國模具總產(chǎn)量的三分之一。可見研究 和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。 近年來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，引發(fā)了一場通信技術(shù)革命，計算機技術(shù) 、自 動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)這三者的有機結(jié)合給現(xiàn)代制造技術(shù)準備了技術(shù)條件和奠定了物 質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代模具制造能夠利用 CAD/CAP/CAPP/CAM 技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)有效的對整 個設(shè)計制造過程進行預(yù)測評估，迅速獲得樣品，同時節(jié)省大量的模具試制材料費用，減 少模具返修率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具成本。在此期間，人們還針對新的技術(shù) 環(huán)境進行深入探討研究，提出各種新的組織管理理想。 可以斷言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中將發(fā)揮越來越 重要的作用。 - 3 - 1 塑件工藝分析 1.1 塑件設(shè)計要求 該產(chǎn)品用于各種箱體上,對箱體起到鎖合的作用。該產(chǎn)品精度及表面粗糙度要求為一 般精度,但在加工制造過程中要求各部分有一定的配合精度關(guān)系。 1.2 塑件生產(chǎn)批量要求 該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模， 可采用側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。由于該塑件要求批量大，所以模具采用一模四腔、同模異 腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口，由于塑件相對較小，所以可以采用一點進料，以利于充 滿型腔?？刹捎孟鄬τ谒芗蟮姆至鞯?，以達到同時充模的效果。 1.3 塑件的成型要求 化學(xué)性能穩(wěn)定，宜于成形加工等，不容易產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。塑件表面要求無飛 邊或縮孔現(xiàn)象。此外，塑件表觀質(zhì)量要求塑件完整，無氣泡，無凹陷，尺寸穩(wěn)定，不粘 模，無熔接痕，表面無波紋等。 1.4 塑料的各種性能特征 1.4.1 聚乙烯（PE） 基本特征：聚乙烯塑料為無毒、無味、呈白色或乳白色、柔軟、半透明的大理石狀 顆粒料。密度為 0.91-0.96g/cm3，為結(jié)晶型塑料。聚乙烯吸水性小，且介電性能與溫度、 濕度無關(guān)；因此聚乙烯是最理想的高頻電絕緣材料。 主要用途：低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件， 如齒輪、軸承等。中壓聚乙烯最適宜的成形方法有高速吹塑成形，可制造瓶類、包裝用 薄膜以及各種注射成形制品，也可用在電線、電纜上面。高壓聚乙烯常用于制造塑料薄 膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電纜外皮等。 成形特點：成形收縮率及收縮范圍大，方向性明顯，容易變形、翹曲。應(yīng)控制模溫； 保持冷卻均勻、穩(wěn)定，流動性好且對壓力變化敏感；宜用于高壓注射，料溫均勻，填充 速 - 4 - 度快，保壓充分；冷卻速度慢，因此必須充分冷卻；模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)；質(zhì)軟易脫模， 塑件有淺的側(cè)凹槽時可強行脫模。 1.4.2 聚丙烯（PP） 基本特征：聚丙烯無色、無味、無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更輕。 密度為 0.900.91g/cm3。它不吸水、光澤好、易著色。聚丙烯具有聚乙烯的所有優(yōu)良性 能，如卓越的介電性能，耐水性、化學(xué)性能穩(wěn)定，宜于成形加工等；還具有聚乙烯所沒 有的許多性能，可制做鉸鏈，有較高的抗彎曲疲勞強度，如蓋和本體合一的各種容器， 經(jīng)過 7x107次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象，但其在氧、熱、光的作用下極易解聚、老 化，所以必須加入防老化劑。 主要用途：可用于各種機械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件；可作為各種酸 堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里，表面涂層；可制造蓋和本體合一的箱殼， 各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 成形特點：成形收縮范圍及收縮率大，易發(fā)生縮孔，凹痕、變形、方向性強，流動 性極好，易于成形；熱容量大，注射成形必須設(shè)計能充分進行冷卻的冷卻回路；注意控 制成形溫度。料溫低時方向性明顯，尤其是低溫、高壓時更明顯。聚丙烯成形的適宜模 溫為 80 度左右，不可低于 50 度，否則會造成成形塑件表面光澤差，產(chǎn)生熔接痕等缺陷。 溫度過高會產(chǎn)生翹曲或變形。 1.4.3 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 基本特征：ABS 是三種單體的共聚物，價格便宜，原料易得，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用 最廣泛的工程塑料之一。ABS 無毒、無味呈微黃色或白色不透明粒料，成形的塑件有較好 的光澤，密度為 1.02-1.05g/cm3。ABS 是有三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué) 性能，而每一組分又在其中起著固有的作用，丙烯腈使 ABS 具有良好的表面硬度、耐熱 性及化學(xué)腐蝕性，丁二烯使 ABS 堅韌，苯乙烯使它具有優(yōu)良的成形加工性和著色性能。 主要用途：ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、儀表、水 箱外殼等；汽車工業(yè)上用其制造汽車擋泥板、扳手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等。還可 用 ABS 夾層板制作小轎車車身，紡織器材，電器零件，文教體育用品，玩具，電子琴及 收錄機殼體，食品包裝容器，農(nóng)藥，噴霧器等。 成形特點：ABS 易吸水使成形塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成形加工前應(yīng) - 5 - 進行干燥處理；在正常的成形條件下，壁厚熔料、溫度對收縮率影響極小；要求塑件精 度高時，模具溫度可控制 50 度和 60 度之間，要求塑件光澤和耐熱時應(yīng)控制在 60 度和 80 度之間，ABS 比熱容低，塑化效率高，凝固性也快，故成形周期短；ABS 的表現(xiàn)黏度對剪 切速率的依賴性很強，因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式。 綜和以上三種材料特征、用途和成形特點看，各種塑料具有各自的特殊性能，但考 慮到箱體鎖扣的工作環(huán)境以及所受的力的大小來看，其在工作過程中需要頻繁的開合， 所以總上各種塑料的性能來考慮，聚丙烯（PP）具有以上工作環(huán)境所需的性能，為此確 定使用材料為：聚丙烯（PP） 1.5 塑件參數(shù)確定 1.5.1 查手冊得塑料成形的工藝參數(shù)得： 模具溫度：40-80 噴嘴溫度：190-200 料筒溫度、前段溫度：200-220 中段溫度：220-240 后段溫度：190-200 注射壓力：70120MPa 注射機類型：螺桿式 保壓壓力：50-60 MPa 噴嘴形式：直通式 注射時間：05S 保壓時間：2060S 冷卻時間：1550S 成形周期：40120S 1.5.2 塑料設(shè)計的主要參數(shù)： 密度： 910903mkg 收縮率：1.02.5% 模具溫度：8090 C0 注射壓力：70100Mpa - 6 - 最大不溢料間隙：0.03mm 由上知聚丙烯（PP）的收縮率（1.0-2.5）% 。由聚丙烯的成形特點可知其成形特點 可知其成形收縮率范圍及收縮率大，所以在選擇聚丙烯的收縮率時應(yīng)考慮使用大的收縮 率確定收縮率值為 1.8% ，其平均密度為 0.905g/cm3 。 1.6 塑件的尺寸精度 為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，用較低的尺寸公差。 塑件有關(guān)尺寸精度等級參數(shù)如表 1.1 表 1.1 塑件有關(guān)尺寸精度等級參數(shù) 12 精度等級 1 2 3 4 5 6 7 8基本尺寸/mm 公差數(shù)值/mm -3 0.04 0.06 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 0.46 36 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 6-10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 10-14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 14-18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.24 0.40 0.48 0.80 18-24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.56 24-30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 30-40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.00 40-50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 塑件精度等級與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精度分 為高精度、一般精度、低精度三種。塑件精度等級參數(shù)如表 1.2 - 7 - 表 1.2 塑件精度等級參數(shù) 12 建議采用精度等級 塑料品種 高精度 一般精度 低精度 聚丙烯 5 6 7 本塑件為常用一般塑件，由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求較高，所以精度等 級選擇一般精度，由 1-1、1-2 兩表可查得模具加工時的各尺寸工差。 1.7 塑件的結(jié)構(gòu)與斜度 為了便于塑件從模具中脫出，防止脫模時拉傷塑件，設(shè)計時，塑件內(nèi)外表面沿脫模 方 向留有足夠的斜度。塑料脫模斜度如表 1.3 表 1.3 塑料脫模斜度： 12 脫模斜度塑料名稱 型腔 型芯 聚乙稀 PE 2545 2545 ABS 401 200 351 0 聚碳酸酯 PC 351 03050 聚丙稀 PP 301 02550 取聚丙?。≒P）的脫模斜度為 45，可根據(jù)的脫模斜度設(shè)計模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 - 8 - 2 塑料種類與模具設(shè)計的關(guān)系 不同種類的塑料其工藝性能、成形特性也不相同，因此在設(shè)計模具以前，必須了解 所用塑料的工藝性能、成形特征，并在模具設(shè)計中充分利用以獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制件。塑 料種類與模具設(shè)計關(guān)系如表 2.1 表 2.1 塑料種類與模具設(shè)計關(guān)系 12 塑料 特征 注意事項 聚丙烯 PP（結(jié)晶型） 1， 直接澆口處易產(chǎn)生定向 應(yīng)力，以致使塑料變形 2， 冷卻速度快 3， 流動性好具有鉸鏈性能 1， 盡量采用直接澆口，尤其是成形較 大面積的扁平體 2， 澆注系統(tǒng)散熱面積要小，以降低冷 卻速度，保證塑料順利充填型腔 由上表可知，由于塑件程扁平狀，澆口要采用點澆口，而聚丙烯的冷卻速度較快， 所以在保證塑料順利充填型腔的前提下，要盡量減小澆注系統(tǒng)的散熱面積。 - 9 - 3 注射機的選擇及參數(shù)校核 3.1 注射機的選擇 注射模只有安裝在與其相適應(yīng)的注射機上才能順利地進行生產(chǎn)，根據(jù)塑料的性能及 塑件的大小初步選用 XS-Z-60 型臥式注射機，其性能參數(shù)如下： 額定注射量： 360cm 注射壓力： Mpa12 鎖模力： KN5 最大注射面積： 230c 最大開模行程： m18 模具最大厚度： 模具最小厚度： 70 拉桿間距： 319 噴嘴直徑： m4 噴嘴圓弧半徑： 2 3.2 最大注射量校核 注射機的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊） ，通常 注塑機的實際注塑量最好在注塑機的最大注塑量 80% 所以，選用的注塑機最大注塑量應(yīng) 式（3.1） 澆塑 件機 V8.0 式中 注塑機的最大注塑量：單位 機 3cm 注塑機的體積，單位 塑 料V 由給出的工件可稱得工件的質(zhì)量為 20g，可計算澆注系統(tǒng)的體積為 315cm 所以： 式（3.2）330.2905. cmcgm塑 件 - 10 - 式（3.3）澆塑 件總 V309.7152cm 澆注系統(tǒng)體積，單位 澆 3c 該產(chǎn)品： =澆V315 故 式3.478.02. cmV澆塑 件機 （3.4） 確定的注塑機注塑量為： 。所以，滿足要求。36c 3.3 鎖模力校核 式鎖 機FAP模 （3.5） 熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（2040 Mpa）80模P 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計算為 4850mm2A 注塑機的額定鎖模力鎖 機F 故 式鎖 機 )(1948504KNAP模 （3.6）所以選定的注塑機為：900（KN） 滿足條件 3.4 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 即 模具長寬拉桿間距 模具的長寬為 150180注塑機拉桿間距 190300 3.5 模具閉合高度校核 模具實際厚度 H 模 =130 mm 注塑機最小閉合厚度 H 最小 =70 mm 即 H 模 H 最小 故滿足要求 - 11 - 3.6 開模行程校核 所選的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式： 式（3.7）最 小模機 HSm10521 因為 最 小模機 7380 951621521 H1推出距離 單位 mm H2包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位 mm S 機 注射機最大開模行程 故 滿足要求 通過對注射機各個參數(shù)的校核，都滿足這次設(shè)計的要求，所以選用此注射機。 - 12 - 4 模具設(shè)計的有關(guān)計算 由于塑件的形狀為長方形且各部分的形狀厚度大致相同，計算出它的外部尺寸和內(nèi) 部尺寸即可。塑件圖如圖 4.1 圖 4.1 塑件圖 對于塑件 尺寸的模具設(shè)計m56.04 由文獻12得式 式 431kL塑 件模 具 （4.1） 塑件外形最大尺寸塑 件L 故 56.01.43018.4模 具L m1.0 .729 對于塑件高度 尺寸模具設(shè)計28.053 由文獻12得式 式 321kL塑 件模 具 （4.2） 塑件最高方向尺寸塑 件L 故 28.051.32018.25.3模 具 - 13 - m06. 06.1239 對于塑件 尺寸的模具設(shè)計52.083 由文獻12得式 式（4.3）431kL塑 件模 具 塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸塑 件 故 52.01.43018.32模 具L m10.10.79 對于塑件 尺寸的模具設(shè)計m28.053 由文獻12得式 式（4.4）321kL塑 件模 具 塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸塑 件L 故 24.051.32018.25.3模 具Lm06.06.539 - 14 - 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1 注射模標準及模架選用 我國目前標準化注射模零件的國家標準有 12 個；另外還制訂了塑料注射模具的標準 模架，分中小型模架 （GB/T12556.190）和大型模架 （GB/T12555.190）兩種。 中小型模架標準中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：560mm900mm，并規(guī)定模架的 形式為品種型號，即基本型，A1、A2、A3 和 A4 四個品種。四種模架的組成、功能及用途 如表 5.1 表 5.1 四種模架的組成、功能及用途 12 型號 組成、功能及用途 A1 型 定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機構(gòu)組成模架，適用 于立式和臥式注射機。 A2 型 動、定模均采用兩塊模板，與推件機構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射 機，可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具 A3 型 定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用 于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。 A4 型 動、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的 模具，適用于立式和臥式注射機。 根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A2 型模型適用于本次模具的設(shè)計， 固選用 A2 模架。 5.2 模架周界尺寸選擇 中小型模架的周界尺寸參數(shù)、規(guī)格有： 100L、125L、160L、180L、200L、250L、315L、355L、400L、450 L 和 500L 等模架規(guī)格。根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為：250mm250mm，再 根據(jù)所選取的模架規(guī)格可通過標準模架。表查得上、下模板的厚度為 40mm，墊板厚度為 63mm。 - 15 - 5.3 制品成型位置及分型面的選擇 選擇分型面時的考慮方向： 1 塑件開模后留在動模上 2 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 3 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 4 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 5 使塑件易于脫模 根據(jù)以上的分型面選擇的原則：基于塑件對稱且形狀簡單，將塑件的分型面設(shè)立與 塑件的中間截面處，這樣有利于塑件型腔的加工，也有利于塑件的成形。而塑件的整體 將在脫模后留在動模側(cè)，而對于推桿的設(shè)計，將采用塑件的底面形狀（圓弧度）的面積， 這樣既增大了推出力，又減小了推桿的痕跡的存在。 5.4 模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局 根據(jù)設(shè)計需要可知，為滿足塑件的使用要求，本模具采用同模異腔，在同一次的注 射成型中，一次成型四個塑件，也就是采用一模四腔的生產(chǎn)方式。型腔的排列根據(jù)模具 的形狀及尺寸排列。型腔的排列如圖 5.1 - 16 - 圖 5.1 型腔排列方法 因為同模異腔，所以塑件的尺寸為豎直方向，取得標準模架的周界尺寸為 m250 圖 5.2 型腔圖 5.5 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計 主流道設(shè)在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機噴噴嘴在同一軸線上，其為 一圓錐孔，其小頭正對注射機的噴嘴。因噴嘴外形為球面，所以主流道小頭孔端的外形 應(yīng)為一凹球面。為了配合緊密，防止溢料，凹球面的半徑應(yīng)比噴嘴的球面半徑略大 2 3mm 。 主流道襯套的材料常用 T8A、T10A 制造，熱處理后硬度為 5055HRC。主流道襯套與 定模板采用 H7/m6 的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用 H9/m9 的過渡配合。由于受型 腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會產(chǎn)生軸向定位移動，所以主流道襯套的軸向定 位要可靠。 為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，且塑件較小，確定主流道大端直徑為 5.9mm。 主流道小端直徑比注射機噴嘴直徑大 0.7mm 即可，所以主流道小端直徑 d=4.7mm，而主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1.5mm 即符合要求，所以設(shè)主流道球面半 - 17 - 徑為 5.5mm，流道的表面粗糙度值 Ra 為 ，由計算可知，其錐角可設(shè)為 。m08. 3 圖 5.3 主流道襯套與定位環(huán)的尺寸 表 5.2 主流道襯套與定位環(huán)尺寸 12 d1 16 20 25 30 d 注射機噴嘴直徑+（0.51） D 與注射機定位孔間隙配合 SR 注射機噴嘴球面半徑+（12） 5.6 分流道的形狀及尺寸 分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u 形、半圓形、矩形；分流道的長度應(yīng)盡可能的 短，少彎折的減少壓力損失和熱量損失；分流道的表面粗糙度為 Ra1.6mm 。分流道截面 形狀和特征比較如表 5.2 表 5.3 分流道截面形狀和特征比較 1 特征截面形狀 熱量損失 加工性能 流動阻力 效果 圓形 小 較難 小 最佳 梯形 較小 易 較小 良 矩形 大 易 大 不良 通過以上截面形狀的對比，顯然圓形截面形狀效果最佳，但其加工較難，為此選用 - 18 - 梯形截面形狀。 5.6.1 分流道的尺寸 式（5.1）4265.0Lmb 式（5.2）h3 L1g20 所以 4526.0b 3. m1.bh8.2432 式中 b梯形大底邊寬度， m塑件的質(zhì)量， g L分流道的長度， m H梯形的高度， 圖 5.4 梯形分流道的截面尺寸及圖形 5.6.2 分流道的表面粗糙度 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數(shù)值不能太小，一般 Ra 值 0.16 左右，這可增加對外層塑料熔m - 19 - 體的流動力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 5.7 冷料穴的設(shè)計 冷料穴的作用是儲存冷料，保證開模后主流道和分流道能留在動模上，以便從模具 中推出，其位置在主流道對面的動模板上，分流道的末端，兩股熔料相會合的部位。冷 料穴直徑要大于主流道直徑，以保證冷料能進入冷料穴，深度約為直徑的 11.5 倍。 選冷料穴直徑為 5mm，深度為 6.5mm 5.8 澆口的形狀及其位置選擇 澆口的作用是使料流加速，并控制襯料時間，控制料流狀態(tài)。常用的截面形狀有圓 形和矩形兩種。流口不僅對塑件熔體的流動性和充模特征有關(guān)，而且與塑件的成形質(zhì)量 有著密切的關(guān)系。因此澆口的形式與塑料品種要相互適應(yīng)。所以基于塑件的特點來看選 擇點澆口。 點澆口的直徑計算公式 4Acnd 式中 點澆口的直徑 m 系數(shù)，依塑料種類而異 PP=0.7 依塑件壁厚而異，系數(shù)為0.2c 型腔表面積A 故 41532.07d m 5.6.1 澆口位置的選擇 盡量縮短流動距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng)減少 熔痕；有利于型腔氣體的排出。所以，塑件的澆口選擇在塑件的中心線上。 5.9 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 當動定模合攏后就構(gòu)成了型腔，為了保證動定模合攏時的導(dǎo)向機構(gòu)合模導(dǎo)向機 構(gòu)。合模導(dǎo)向機構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時，都有一個唯一的 - 20 - 準確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免凸模 式型芯先進入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承受單向側(cè)壓力。導(dǎo) 向機構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 圖 5.6 模具的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式及設(shè)計尺寸 5.10 推出機構(gòu)的設(shè)計 塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一 個將塑件從模腔中推出的動作，模具上完成這一動作機構(gòu)稱為脫模推出機構(gòu)。 推出機構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用 來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動作的 導(dǎo)向及和模時推遲推出零件復(fù)位的零件。推出機構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑 件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)力求簡單，動 作可靠，不發(fā)生誤動作，和模時要正確復(fù)位。 ，推模力的計算要將塑件從模腔中推出必須 克服推出所遇到的阻力，因此塑件脫模時必須有一個足夠大的脫模力，脫模力可用下式 計算： 由文獻12得式 式（5.3）cos1fAPF 式中 脫模力，單位 N 型芯的脫模斜度，單位（ 。 ）該模具為 45， 塑件包容型芯的面積，單位為 m 該模具為 6.45x10 m A 塑件對鋼的摩擦系數(shù)，通常取為 0.10.3 取 0.2f - 21 - 塑件對型芯的單位面積上的包緊力，模外冷卻時P =（2.4-3.9）10 Pa 故 N4102.75.0cos.2.0.5673 F 4. 5.10.1 復(fù)位零件的確定 為了使推出元件合模后能回到原來的位置，在設(shè)計時應(yīng)考慮推出機構(gòu)的復(fù)位，推出 機構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧，對于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮，選用復(fù) 位桿推出機構(gòu)。 5.11 拉料桿的形式選擇 拉料桿可分為球形拉料桿、z 形拉料桿和薄片式拉料桿，根據(jù)對各種拉料桿的對比分 析和對本模具成型特點考慮用 z 形拉料桿。 圖 5.7 z 形拉料桿尺寸及形狀 表 5.4 拉料桿基本尺寸 12 直徑 d 基本尺寸 極限偏差 D H 與拉料桿配 合的模板孔 d（H7） - 22 - 6 -0.02 -0.05 10 4 +0.012 0 8 -0.02 -0.05 13 4 +0.015 0 10 -0.02 -0.05 15 5 +0.015 0 12 -0.02 -0.05 17 5 +0.018 0 14 -0.02 -0.05 19 6 +0.018 0 根據(jù)以上的標準可知選用的直徑 d 為: 8 mm 5.12 模具排氣槽設(shè)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(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn) 生的氣體。如果氣體不能順利地排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫式表面輪 廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化，為此設(shè)置排氣槽是很有必要的， 通常排氣槽設(shè)計有多種方式，通過對模具型腔的研究，采用利用配合間隙排氣的方式為 最優(yōu)，因為在分型面與模板間的配合間隙進行排氣，間隙值為 0.03（聚丙烯的最大不溢 料間隙為 0.03mm） 。 - 23 - 6、模具冷卻系統(tǒng)計算 冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量,使 模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi),并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng) 內(nèi)流動暢通,無滯留部位. 冷卻回路所需總表面積可按下式計算 由文獻1得式 式（6.1）WMqA360 )254(.9 20.m 式中 -冷卻回路總表面積，A -單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，Mhkg -單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量， ， 值可查表；q KJq -冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，mW2 -模具成形表面的溫度，;M - 冷卻水的平均溫度， 。 W PP 成形時放出的熱量 =5.9 1 qKgJ 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可用下式計算 式（6.2）2.0 8d 2.0 8.1)53(9.7 8. 式中 -冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， ;KmW2 -冷卻水在該溫度下的密度，3g - 24 - -冷卻水的流速， ;sm -冷卻水孔直徑,d -與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)值查表 6.1 表 6.1 水的 值與其溫度的關(guān)系 12 平均水 溫/ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.05 冷卻回路總長度可用下式計算： 式（6.3）dAL104.329m0 式中 -冷卻回路總長度， ;L -冷卻回路總表面積， ;A2 -冷卻水孔直徑， 。d 確定冷卻水孔的直徑時應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于 14mm，否則 冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁 厚來確定。平均壁厚為 2mm 時，水孔直徑可取 12mm。 計算塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空 氣中的模具熱量及模具傳給注射機熱量的差值，即為用冷卻水擴散的模具熱量。假如塑 料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需 的冷卻水體積流量則可用下式計算： 式（6.4）2160cMqV )540(.839 1.0min - 25 - 式中 -冷卻水體積流量， ; vqmin3 -單位時間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量， ;Mhkg -單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量， ;KJ -冷卻水比熱容， ;cKgJ -冷卻水的密度，3m -冷卻水出口處溫度，1 -冷卻水入口處溫度， 。2 對于扁平的塑件，在使用側(cè)澆口的情況下，常采用動、定模兩側(cè)與型腔等距離鉆孔 的形式設(shè)置如圖 6.1 圖 6.1 冷卻系統(tǒng)的排部 - 26 - 7 塑料注射模具總裝技術(shù)要求 7.1 零件的技術(shù)要求 塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按 GB/T12555.190 和 GB4169.111 選用標準模架和標準件。 模具成形零件 材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表內(nèi)容選用。 表 7.1 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度參數(shù) 12 模具材料 熱處理硬度 零件名稱 牌號 標準號 HBS HRC 45 GB699 216260 4045 4Cr GB3077 216260 4045 40CrNiMOA GB3077 216260 4045 3Cr2Mo GB1299 預(yù)硬狀態(tài) 3545 4Cr 5MoSiV1 GB1299 246280 4555 型腔定模鑲件、動 模鑲件、活動鑲件 3Cr13 GB1220 246280 4555 7.2 總裝技術(shù)要求 表 7.2 總裝技術(shù)要求 12 條目編號 條目內(nèi)容 1 定模（式定模板）與動模（式動模應(yīng)板）安裝平面的平行度按 GB/T12555.2 和 GB/T125556.2 規(guī)定 2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對定、動模安裝面（式定、動模座半安裝面）的垂直度按 GB/T12555.2 和 GB/T125556.2 3 模具所有活動部分應(yīng)保證位置準確動作可靠，不得有歪斜和卡滯現(xiàn)象。 要求固定的零件不得相對竄動 4 塑件的嵌件或機外脫模的成形零件在模具上安放位置應(yīng)定位準確、安 放可靠，具有防止錯位措施 5 流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接、鑲拼處應(yīng)密合，澆注系統(tǒng)表面粗糙度為 Ra0.8um 6 熱流道模具，其澆注系統(tǒng)不允許有樹脂泄露現(xiàn)象 - 27 - 7 滑塊運動應(yīng)平穩(wěn)，合模后鑲塊應(yīng)壓緊，接觸面積不少于 3/4，開模后 定位準確可靠 合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合，成形部位的固定鑲件配合處應(yīng)緊密貼合， 其間隙應(yīng)小于塑料的額最大不落料間隙，其值應(yīng)符合如下規(guī)定： 塑料流動性 好 一般 較差8 塑料間隙/mm 0.03 0.05 0.08 9 冷卻加熱（不包括電加熱）系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 10 氣動式液壓系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 11 電氣系統(tǒng)應(yīng)絕緣可靠，不允許有漏電式短路現(xiàn)象。 12 在模具上裝有吊環(huán)螺釘時，應(yīng)用符號 GB825 的規(guī)定。 13 分型面上應(yīng)盡可能避免有螺釘式銷釘?shù)拇┛?，以免積存溢料。 根據(jù)上表所示，在設(shè)計時應(yīng)保證模具活動部分位置準確，動作可靠，要求固定的零件 不能相對竄動，流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接，合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合，成形部位的固定 鑲件配合處應(yīng)緊密貼合。 - 28 - 結(jié)束語 這次的設(shè)計工作已經(jīng)全部完成,通過這次設(shè)計,我認識到自己在學(xué)習(xí)中的不足,找到了 自己的薄弱環(huán)節(jié)，使我們對這三年的知識進行了系統(tǒng)化的運用. 在選擇塑料時，有幾種塑料的性能都很好，優(yōu)中選優(yōu)，最后選擇聚丙烯作為原材料。 在設(shè)計模具的結(jié)構(gòu)時，分流道的形狀使我花費了大量的時間，開始選擇截面形狀是圓形 的，后考慮到加工困難，有把它設(shè)計成梯形的，這樣才更符合要求。注射機的校核是一 個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果校核后不滿足要求，還要重新選擇注射機，直至滿足要求為止。型腔 的布局也很重要，開始選擇一模兩腔，后聽取老師的意見，由于塑件較小，且適合大批 量生產(chǎn)，最后確定為一模四腔。設(shè)計模具避免不了模具尺寸的計算，煩索的計算使你稍 有疏忽就得重新開始。這次設(shè)計也鍛煉了我的思維能力。 我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計思想，重視對自己進行機械設(shè)計能力的培養(yǎng)；善于利用各 種信息資源，擴展知識面和能力；培養(yǎng)嚴謹、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的企業(yè)精神， 加強環(huán)境保護意識，做到清潔生產(chǎn)和文明生產(chǎn)，以最大限度的獲得企業(yè)效益和社會效益。 所以，在以后的工作中，需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和加深對知識的了解。因本人水平有限，設(shè) 計中必然有許多不足之處，還望老師批評指正。 - 29 - - 30 - 參 考 文 獻 1 齊衛(wèi)東. 塑料模具設(shè)計與制造. 北京：高等教育出版社，2004 2 塑料模具技術(shù)手冊編委會主編. 塑料模具技術(shù)手冊. 北京：機械工業(yè)出版社， 1997 3 馮炳堯. 模具設(shè)計與制造簡明手冊. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985 4 李秦蕊. 塑料模具設(shè)計. 西安：西安工業(yè)大學(xué)出版社，1988 5 李德群. 塑料成型模具設(shè)計. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990 6 張如彥. 塑料注射成型與模具. 北京：中國鐵道出版社，1987 7 航空工業(yè)部塑料模具編制組. 塑料注射模具機構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計. 1998 8 閻亞林. 塑料模具圖冊. 北京：高等教育出版社，2004 9 陳錫棟 ，周小玉. 實用模具技術(shù)手冊. 北京：機械工業(yè)出版社 ，2002 10 屈華昌. 塑料成形工藝與模具設(shè)計. 北京：高等育出版社，2001 11 許發(fā)樾. 模具標準應(yīng)用手冊 北京：機械工業(yè)出版社，1994 12 葉偉昌. 刀量模具設(shè)計簡明手冊 . 北京：機械工業(yè)出版社，1995 13 虞傳寶. 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料 北京：機械工業(yè)出版 1993 14 模具設(shè)計與制造技術(shù)教育叢書編委會編著 . 模具常用機械設(shè)計 . 北京：機械工 業(yè)出版社，2003 - 30 -