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I雙孔插座板上座外殼的注塑模具設(shè)計(jì) 摘 要塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備，通過(guò)對(duì)雙孔插座板上座外殼塑料模具設(shè)計(jì),能夠全面的了解塑料模具設(shè)計(jì)的基本原則、方法.并能較為熟練的使用UG、AUTOCAD 軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì),提高自己的繪圖能力。為今后從事設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活和軍事等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的塑料市場(chǎng)之一，塑料制品產(chǎn)量全球第二。本次主要設(shè)計(jì)是對(duì)雙孔插座板注塑模具的設(shè)計(jì), 重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)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。關(guān)鍵詞：雙孔插座板；注塑模具；分型面；型腔IIAbstractThe plastic injection mold is a kind of important equipment for molding plastic, through the design of the double socket board seat shell plastic mold, plastic mold design can fully understand the basic principles and methods. And more skilled use of UG, AUTOCAD software for plastic mold design, to improve their ability of drawing. In the design for future work to lay a solid foundation.With the development of modern industry, the scope of application of plastic products in various fields of industry, agriculture, daily life and military affairs more and more, also more and more high quality requirements, China has become one of the world's largest plastics market, global production of plastic products second.The main design is the double hole socket plate injection mold design, focusing on the plastic parts forming principle, raw material selection and injection technology analysis. According to the analysis results, the shape and dimension accuracy and surface quality requirements, determine the molding scheme required for the products after processing, the selection of parting surface, cavity number and arrangement, forming part of the structure and gating system.Keywords: double socket board; injection mold; parting surface; cavityIII目 錄摘 要 ......................................................................................................................................IAbstract ...................................................................................................................................II1 緒論 .....................................................................................................................................11.1 概述 .................................................................................................................................11.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 .................................................................................................................11.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀 .................................................................................................................22 塑料制品分析 ...................................................................................................................32.1 明確制品設(shè)計(jì)要求 ..................................................................................................32.2 明確制品批量 ..........................................................................................................32.3 材料選擇及性能 ......................................................................................................32.4 成型設(shè)備 ..................................................................................................................42.5 拔模斜度 ..................................................................................................................42.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量 ..........................................................................................42.6.1 表面質(zhì)量的分析 ............................................................................................42.6.2 塑件的體積重量 ............................................................................................53 注射機(jī)及成型方案的確定 .................................................................................................63.1 注射機(jī)的確定 ..........................................................................................................63.2 成型方案的確定 ......................................................................................................63.2.1 成型設(shè)備的選擇 ...........................................................................................63.2.2 成型的特點(diǎn) ...................................................................................................73.2.3 成型的原理 ...................................................................................................73.2.4 成型過(guò)程 .......................................................................................................74 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 .........................................................................................84.1 型腔數(shù)的確定 ..........................................................................................................84.2 分型面的選擇 ..........................................................................................................84.3 確定型腔的排列方式 ..............................................................................................94.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 ....................................................................................................104.4 模架裝配圖 ....................................................................................................................10IV5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................................................................115.1 凸模設(shè)計(jì) ................................................................................................................115.2 凹模的設(shè)計(jì) ............................................................................................................115.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 ....................................................................................126.1 主流道設(shè)計(jì) ............................................................................................................146.2 分主流道的設(shè)計(jì) .....................................................................................................146.3 澆口的設(shè)計(jì) ............................................................................................................156.3 平衡進(jìn)料 ................................................................................................................156.4 冷料井設(shè)計(jì) ............................................................................................................157 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................................177.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 ............................................................................................177.2 冷卻水路的計(jì)算 ....................................................................................................177.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................188 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................198.1 推桿復(fù)位裝置 ........................................................................................................198.2 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................199 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................219.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能 ................................................................................219.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .....................................................................................................2110 結(jié)論與展望 .....................................................................................................................26致謝 .......................................................................................................................................27參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................2801 緒論1.1 概述注射成型也稱(chēng)為注射或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。到現(xiàn)在為止，有超過(guò) 1/3 的塑料原材料，是通過(guò)注射成型工業(yè)加工的，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的、易自動(dòng)化，因此廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)?，F(xiàn)在塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān)。在這三要素中，塑料成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的塑件。模具是決定最終產(chǎn)品的性能、規(guī)格、形狀以及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行、保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)塑料成型工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見(jiàn)，周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)塑料成型生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟(jì)效益。因此，注射成型的模具設(shè)計(jì)制造成為當(dāng)今社會(huì)模具發(fā)展的熱點(diǎn),己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成型加工方法。1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以 15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，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(chǎn) 48"（約 122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面1作出了貢獻(xiàn)。盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類(lèi)大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。（1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用（3）推廣CAD/CAM/CAE 技術(shù)（4 ）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期。1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù) 1991 年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占 40；韓國(guó)模具專(zhuān)業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占 43.9，生產(chǎn)沖壓模的占 44.8%;新加坡全國(guó)有 460 家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。當(dāng)今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國(guó)家作為世界模具技術(shù)的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場(chǎng)的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的模具制造設(shè)備，特別是近幾年來(lái)這些國(guó)家把 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢(shì)如日中天 [6] 。在注塑模具設(shè)計(jì)工業(yè)中，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家（日本、德國(guó)、美國(guó)等）從 20 世紀(jì) 80 年代中期已廣泛使用計(jì)算機(jī)對(duì)塑料模進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（CAD） ，輔助制造（CAM） ，并對(duì)模具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析（CAE） ，已由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐步過(guò)渡到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動(dòng)行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機(jī)輔助設(shè)計(jì) [9]。22 塑料制品分析2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求圖 2.1、為塑料制品的三維圖。整個(gè)塑件呈現(xiàn)方形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡(jiǎn)單，在零件的內(nèi)部有倒扣，由于是在零件的內(nèi)部，需要斜頂出抽芯，表面粗糙度要求不太高，而且較為實(shí)用性零件對(duì)其尺寸公差沒(méi)有太嚴(yán)格的要求。圖 2.1 塑料制品的三維圖 2.2 明確制品批量該產(chǎn)品生產(chǎn)量大，故設(shè)計(jì)的模具要求有較高的注塑效率，又考慮到模具的結(jié)構(gòu)，模具采用一模二腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。2.3 材料選擇及性能2.3.1 材料選擇雙孔插座板該塑件作為工業(yè)用品，要具備安全無(wú)毒，化學(xué)穩(wěn)定性高，不易分解等特點(diǎn)和價(jià)格低廉的要求；同時(shí)，作為承重物件在一定的高度掉下或過(guò)載時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，這就意味著塑件所使用的材料要有一定的機(jī)械強(qiáng)度。32.3.2 材料品種 根據(jù) 2.1 中對(duì)塑件的分析要求，同時(shí)考慮原材料價(jià)格要低廉，現(xiàn)決定選用應(yīng)用廣泛的ABS 工程塑料。ABS 塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種原料為單體經(jīng)過(guò)共聚而成的一種熱塑性塑料（可以反復(fù)加熱軟化冷卻成型的塑料） ，因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性”的性質(zhì)。ABS 塑料無(wú)毒、無(wú)味。表 1 ABS 塑料的部分技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 值密度(g / cm^-3) 1.02～1.16收縮率(%) 0.4～0.7透明度 不透明比熱容/(J·kg^-1·k^-1) 1470吸水性（24 小時(shí)） （%） 0.2～0.4屈服強(qiáng)度/MPa 50拉伸彈性模量/GPa 1.8抗壓強(qiáng)度/MPa 53彎曲彈性模量/GPa 1.4熔點(diǎn)℃ 130～1602.4 成型設(shè)備 經(jīng)比較，成型設(shè)備采用臥式注射機(jī)較好，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低,容易操作和加料，塑件脫模后可以自動(dòng)落下可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，注塑機(jī)的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機(jī)的設(shè)計(jì)制造。2.5 拔模斜度 由于零件深度很小，所以拔模角度為一度。2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量2.6.1 表面質(zhì)量的分析該零件的 表面質(zhì)量要求很高各個(gè)成型面都得進(jìn)行拋光處理42.6.2 塑件的體積重量計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。計(jì)算得塑件的體積：V＝5.731cm3　　　　計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為 W＝Vρ根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 ABS 的密度為 1.05 g/cm3，故塑件的重量為： W＝Vρ=5.731*1.05=5.80g計(jì)算得澆注系統(tǒng)的體積：V＝4.53cm3　　　　計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為 W＝Vρ根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 ABS 的密度為 1.05 g/cm3，故塑件的重量為： W＝Vρ=4.53*1.05=4.7565g53 注射機(jī)及成型方案的確定3.1 注射機(jī)的確定根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況（主要考慮到模具的高度問(wèn)題） ，可初步選用的注射機(jī)為D（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī)海天 110X1B。注射機(jī)海天 110X1B 參數(shù)：額定注射量：147mm 2最大成型面積：320cm柱塞直徑：36mm注射壓力：183Mpa模板尺寸：550×550（mm×mm）柱桿空間：400X400(mm×mm)鎖模力：1100KN噴嘴圓弧半徑：10mm噴嘴孔徑：2.5mm最大開(kāi)模行程：750mm（可調(diào)整型）模具最大厚度：410mm模具最少厚度：160mm3.2 成型方案的確定3.2.1 成型設(shè)備的選擇柱塞式成型機(jī)中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動(dòng)下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢(shì)。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點(diǎn)有著梯度變化的流速，結(jié)果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動(dòng)快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢?jiàn)在柱塞式料筒內(nèi)，塑料的塑化程度很不均勻。該雙孔插座板選用螺桿式注塑機(jī)，型號(hào)為海天 110X1B。63.2.2 成型的特點(diǎn)注射成型又稱(chēng)注射模塑,成型周期短,能一次成型外形復(fù)雜,尺寸精密,帶有嵌件的塑料制件。制品無(wú)需修整或僅需少量修正,可得到較窄的公差,廢料損耗最小,且生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),適于多件批量較大的塑件生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是,產(chǎn)品質(zhì)量有時(shí)難短期穩(wěn)定,模具的結(jié)構(gòu)有時(shí)不宜高效成型等缺點(diǎn)。3.2.3 成型的原理注射成型工藝是塑料成型的一種最常用的方法。它將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱到流動(dòng)狀態(tài)，在注射機(jī)的柱塞或螺桿的推動(dòng)下，以一定的流速，通過(guò)噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿(mǎn)型腔，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間的冷卻定型，打開(kāi)模具，從模內(nèi)取出成型的塑件。3.2.4 成型過(guò)程注射成型工藝過(guò)程包括成型前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程和制品的后處理。a.成型前的準(zhǔn)備為了使注射成型順利進(jìn)行，保證塑件質(zhì)量，一般在注射之前要進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作[1]：(1)原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理；(2)料筒的清洗；(3)嵌件的預(yù)熱；(4)脫模劑的選用；b.注射過(guò)程完整的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個(gè)步驟。但實(shí)質(zhì)上只有在料筒中的塑化與在注射過(guò)程中的流動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達(dá)到黏流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過(guò)程。所謂流動(dòng)是指塑料熔體在注射進(jìn)入模具型腔后的流動(dòng)。該流動(dòng)情況有可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。c.塑件后處理塑件在成型過(guò)程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向、以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)7應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開(kāi)裂。因此，應(yīng)該設(shè)法消除掉。消除的方法有退火處理和調(diào)濕處理 [1]。84 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇4.1 型腔數(shù)的確定以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的 80%計(jì)算：件澆WS???8.031.457X=8.1 式中： N----型腔數(shù)S----注射機(jī)的注射量（g）W 澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）W 件----塑件重量（g）因?yàn)?，N=8.1>2所以，此模具型腔為一模 2 腔結(jié)構(gòu)合理。4.2 分型面的選擇4.2.1 分型面的主要選擇原則分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān)，一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。根據(jù)分型面的選擇原則： （1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； （2）在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；9（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；（4）有利于排氣和模具的加工方便；（5）有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯。該塑件對(duì)美觀不太要求，無(wú)斑點(diǎn)和熔接痕，表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時(shí)會(huì)因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模上，所以，應(yīng)有利于塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，以便于脫模，并不影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，以及外觀形狀。綜上所述，合理的分型面應(yīng)選擇在下部。如圖所示：圖 4.1 分型面選擇圖4.3 確定型腔的排列方式模板上的排列形式通常有圓形、H 形、直線(xiàn)型及復(fù)合型等。在設(shè)計(jì)時(shí)有以下原則：（1）盡量采用對(duì)稱(chēng)式排布，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。（2）塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。（3）分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短。（4）為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，澆口開(kāi)口部位與型腔布置應(yīng)對(duì)稱(chēng)。因?yàn)樵撍芗俅笈可a(chǎn)的小型塑件，但對(duì)產(chǎn)品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過(guò)前面算出的單個(gè)產(chǎn)品的體積 V 和質(zhì)量 W, 綜合考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的類(lèi)型選擇確定采用一模 1 腔排布。本塑件在注射時(shí)采用一模 2 件。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素采用如下圖 4.2 的型腔排列方式。104.2 模具型腔排列方式4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖 4.3本模具采用的是《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P104 頁(yè)中的 P2 型標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖所示：4.3 模架裝配圖115 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1 凸模設(shè)計(jì)凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱(chēng)型芯、陽(yáng)模或成型桿。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成模仁，其中公模仁的結(jié)構(gòu)如下圖 5.1圖 5.1 凸模的結(jié)構(gòu)5.2 凹模的設(shè)計(jì)凹模用于成型塑件的外表面，又稱(chēng)陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用組合式的型腔結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下圖 5.212圖 5.2 凹模的結(jié)構(gòu)5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這 ABS 的成型收縮率為 0.005，模具的制造公差取 z=Δ/3。5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算1. 凹模的內(nèi)形尺寸：??3[1/4]Lk??????凹式中：L 凹為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；L 塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸；K 為塑料平均收縮率(%)，此處取 0.5%Δs 為塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等級(jí)取 5 級(jí)；塑件基本尺寸在 3~6mm 范圍內(nèi)取 0.24mm;18~24mm 范圍內(nèi)取 0.24mm;80~100mm 范圍內(nèi)取 1.00mm;在 100~120mm 公差取 1.14mm；在 140~160mm 公差取 1.44mm;在 200~225mm 公差取 1.92mm;在 280~350mm公差取 2.5mm;在 315~355mm 公差取 2.8mm所以型腔尺寸如下：L1=[100×(1+0.005)-(3/4)×0.50] =100.75350.?17.0?型腔深度的尺寸計(jì)算：h =[h (1+k)-(2/3)Δ] （5.7）凹 塑 3??式中： h 凸模/型芯高度尺寸(mm)；凹h 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；塑Δs 、K 含義如（1）式中。H1=[3×(1+0.005)-(2/3)×0.20] =2.885320.?07.?H2=[21.55×(1+0.005)-(2/3)×0.56] =21.3656. 19.02）凸模的外形尺寸計(jì)算： 13L =[L (1+k)+(3/4) Δ] （5.8）凹 塑 3??式中： L 凸模/型芯外形尺寸(mm) ； 凹L 為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；塑Δs 、k 含義如（1）式中。所以型芯的尺寸如下：L1=[100×（1+0.005 ）+ （3/4 ）×0.74] =100.46 374.0?025.?L3=[70×（1+0.005 ）+ （3/4 ）×0.50] =70.53 350.?017.?型芯的深度尺寸計(jì)算：h =[h (1+k)+ (2/3)Δ] （5.9）凹 塑 3??式中： h 為 凸模/型芯高度尺寸 (mm)；凹h 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；塑Δs 、k 含義如（1）式中。型芯的高度分別為：H1=[20×（1+0.005）+ （2/3 ）×0.44] =20.434.0?015.?146 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意與注射機(jī)的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項(xiàng)參數(shù)與注射機(jī)的規(guī)格密切相關(guān)，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下原則：A、了解塑料的成型性能B、盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕C、有利于型腔中氣體的排出D、防止型心的變形和嵌件的位移E、盡量采用較短的流程充滿(mǎn)型腔6.1 主流道設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手根據(jù)冊(cè)查得海天 110X1B 型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：噴嘴前端孔徑：d0=φ2.5mm噴嘴前端球面半徑：R0＝10mm為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑 D 應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑 d?！＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.2mm主流道的半錐角 α 通常為 1°－2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大，此處的錐角選用 1°。經(jīng)換算得主流道大端直徑 D＝φ7.74mm, 為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝1mm 的圓弧過(guò)渡。6.2 澆口的設(shè)計(jì)澆口又稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是：（1）熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止其倒流；（2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模；15（3）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積的 0.03-0.09，澆口的長(zhǎng)度約為0.5mm-2mm,澆口的具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值。當(dāng)塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)，剪切速率增高，同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動(dòng)性能，有利于充型。根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。圖 6.1 平衡式澆注系統(tǒng)167 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們?cè)谀＞呱闲枰O(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具課簡(jiǎn)單地進(jìn)行冷卻或利用自然冷卻不設(shè)定冷卻系統(tǒng)：當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻。通過(guò)比較最終確定本次設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用 12～15mm。3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。4、水道的開(kāi)設(shè)便于加工和清理，一般孔徑為 6～10mm。5、采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻。7.2 冷卻水路的計(jì)算在注射過(guò)程中，塑件的冷卻時(shí)間是指塑料熔體從充滿(mǎn)模具型腔起到可以開(kāi)模取出塑件時(shí)為止的這段時(shí)間。這一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)，確定生產(chǎn)周期： 脫冷注 tt??式中 t 為生產(chǎn)周期（s）,t 注為注射時(shí)間，t 冷為冷卻時(shí)間，t 澆為脫模時(shí)間,由《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 第 237 頁(yè)附錄 D 可查得 t 注 2-5s,t 冷 15-60s，總周期 t 為 30-140s;ABS 的單位熱流量： ABS 的單位熱流量 Qs 為 590-690 kJ/kg每小時(shí)需要注射的次數(shù) N=3600/t;17取 t=30s，可求得 N=120 次.每小時(shí)的注射量： hkgGNW/4.201????從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 Qs 取 650kJ/kg,代入式中得sQ總JJhkg156065/4.2總根據(jù)塑件產(chǎn)品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖 7.1 所示圖 7.1 水路圖7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會(huì)形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿(mǎn)等成型缺陷，另外氣體的存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮型腔的排氣問(wèn)題。注射模通常以如下三種方式排氣1）利用配合間隙排氣2）在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽183）利用排氣塞排氣對(duì)于簡(jiǎn)單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動(dòng)型芯、活動(dòng)鑲件以及雙支點(diǎn)鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣。其配合間隙不能超過(guò) 0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設(shè)計(jì)采用利用配合間隙排氣的方式排氣。198 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)（或推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)） 。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離，稱(chēng)為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作；(2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好；(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠:機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度；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。8.1 推桿復(fù)位裝置 推出機(jī)構(gòu)用可用多種方式復(fù)位，如彈簧復(fù)位，強(qiáng)制回位和回針復(fù)位，一般模具設(shè)計(jì)追求安全可靠，同時(shí)采用這三種方法。復(fù)位桿應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置，長(zhǎng)取 2~4 根，長(zhǎng)度與推桿相同。 彈簧復(fù)位是一種簡(jiǎn)單復(fù)位方法，它具有先行復(fù)位功能，數(shù)跟彈簧裝在動(dòng)模板與推板之間，推出塑件時(shí)彈簧被壓縮，當(dāng)注射機(jī)的頂桿后退，彈簧即將推板推回。其結(jié)構(gòu)如下圖 8.2 所示8.2 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)——把塑件及澆注系統(tǒng)從從型腔中或型芯上脫出來(lái)的機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)組成：推出部件（推桿、拉料桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位釘） 、推出導(dǎo)向部件（推桿導(dǎo)柱、推桿導(dǎo)套） 、復(fù)位部件（復(fù)位桿） 。采用塑料模具約10mm;如果脫模斜度較大的塑料件，可以彈出深度的2/3。本套模具的推出機(jī)構(gòu)為機(jī)動(dòng)推出，形式較為簡(jiǎn)單，其布置形式見(jiàn)圖3.6。20圖8.2 推桿的分布8.2 推桿長(zhǎng)度的計(jì)算頂桿總長(zhǎng)度為：h 桿=h 凸+h 動(dòng)墊+S 頂+h 頂固 式中： h 桿 為推桿的總長(zhǎng)度；h 凸 為凸模的總高度；h 動(dòng)墊 為動(dòng)模墊板的厚度；S 頂 為頂出行程；h 頂固 為頂桿固定板的厚度；б1 為富裕量，一般為（ 0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應(yīng)比腔型的平面高出；21б2 為頂出行程富裕量，一般為 3～6mm。根據(jù)以上公式計(jì)可得，推桿的總長(zhǎng)度為 190mm。8.3 斜推桿的設(shè)計(jì)斜推桿是常見(jiàn)的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)之一，它常用于制品內(nèi)側(cè)面存在凹槽或凸起結(jié)構(gòu)，強(qiáng)行推出會(huì)損壞制品的場(chǎng)合。它是將側(cè)向凹凸部位的成型鑲件固定在推桿板上，在推出的過(guò)程中，此鑲件作斜向運(yùn)動(dòng)，斜向運(yùn)動(dòng)分解成一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)和一個(gè)側(cè)向運(yùn)動(dòng)，其中的側(cè)向運(yùn)動(dòng)即實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯。斜推桿有整體式和二段式，二段式主要用于長(zhǎng)而細(xì)的斜推桿，此時(shí)采用整體式的斜推桿于彎曲變形。圖 3.9 斜推桿抽芯機(jī)構(gòu) [1]8.4 斜推桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）要保證復(fù)位可靠。（2）在斜推桿近型腔一端，須做 6~10mm 的直身位，并做一 2~3mm 的掛臺(tái)起定位作用，以避免注塑時(shí)斜推桿受壓而移動(dòng)。設(shè)計(jì)掛臺(tái)亦方便加工、裝配及保證內(nèi)側(cè)凹凸結(jié)構(gòu)的精度。（3）斜推桿上端面應(yīng)比動(dòng)模鑲件底 0.05～0.1mm，以保證推出時(shí)不損壞制品。（4）斜推桿上端面?zhèn)认蛞苿?dòng)時(shí)，不能與制品內(nèi)的其他結(jié)構(gòu)（入圓柱、加強(qiáng)筋或型芯等）發(fā)生干涉；（5）沿抽芯方向制品內(nèi)表面有下降弧度時(shí)，斜推桿側(cè)移時(shí)會(huì)損壞制品。解決方案有：a.制品減料做平，但須征得客戶(hù)同意；b.斜推桿底部導(dǎo)軌做斜度 α，使斜推桿延遲推出。（6）當(dāng)斜推桿上端面和鑲件接觸時(shí)，推出時(shí)不應(yīng)碰到另一側(cè)制品。（7）斜推桿在推桿固定板上的固定方式見(jiàn)上圖 3.9.22（8）當(dāng)斜推桿較長(zhǎng)或較細(xì)時(shí)，在動(dòng)模板上加導(dǎo)向塊，幫助頂出及回位時(shí)的穩(wěn)定性。加裝導(dǎo)向塊時(shí)其動(dòng)模必須和內(nèi)模鑲件組合一起切割。（9）斜推桿與內(nèi)模的配合公差取 H7/f6，斜推桿與模架接觸處避空。8.5 斜推桿傾斜角的確定斜推桿的傾斜角度取決于側(cè)向抽芯距離和推桿板推出的距離 H。它們的關(guān)系見(jiàn)圖3.10，計(jì)算公式如下：tanα=S/H其中：S=側(cè)向凹凸深度 S1+(2～3)mm 圖 3.10 幾何關(guān)系斜推桿的傾斜角度不能太大，否則，在推出過(guò)程中斜推桿會(huì)受到很大的扭矩的作用，從而導(dǎo)致斜推桿磨損，甚至卡死或斷裂。斜推桿的斜角一般為 3°～15°,常用 5°～10°。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，這一角度能小不大。本設(shè)計(jì)的斜推桿如圖23圖8.5 斜推桿9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能1、定位作用 導(dǎo)向裝置直接保證動(dòng)模、定模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同時(shí)，在模具裝配的過(guò)程中便于裝配和調(diào)整。2、導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)壓力。3、承載作用 塑料熔體在充模過(guò)程中，或由于成型設(shè)備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向的側(cè)壓力，故需導(dǎo)向裝置能產(chǎn)生一定的單向側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。9.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)9.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)（1）導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。（2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6-8mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。（3）導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度。（4）為了使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角.（5）導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不愛(ài)損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。(6)般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按 H6/k6;(7)除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外、 ，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。24(8)導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標(biāo)準(zhǔn)框架數(shù)據(jù)選取。9.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)（1）該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且加油槽；（2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出 6～8mm；（3）為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分；（4）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架（5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7/m6 配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H7/f7或 H8/f7 的（6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 Ra0.4μm；（7）導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H8/h8 間隙配合，固定部分按 H7/m6 過(guò)渡配合2510 結(jié)論與展望畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生畢業(yè)前最后一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)深化與升華的重要過(guò)程。它既是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié)，又是對(duì)學(xué)生素質(zhì)與能力的一次全面檢驗(yàn)，而且還是對(duì)學(xué)生的畢業(yè)資格及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。26致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為以后撰寫(xiě)專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，得益于。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。27參考文獻(xiàn)[1]《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 ．錢(qián)泉森主編．北京人民郵電出版社，2006 年 [2]《塑料模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程》 ．張景黎主編．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.9 [3]《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 ． 譚雪松主編. 北京：人民郵電出版社，2007.11 [4]《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)（第二版） 》 ．馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編．上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008.8 [5]《完全精通 Pro/ENGINEER 野火 5.0 中文版模具設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用》. 林清安主編. 北京: 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