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0 目 錄 1 緒論 .2 摘要 3 關(guān) 鍵 詞 3 2 鼠標(biāo)上蓋設(shè)計及其成型工藝的分析 .4 2.1 塑件分析 .4 2.2 塑料的選材及性能分析 .4 2.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 .5 2.4 ABS 的主要缺陷及消除措施 .5 3 鼠標(biāo)上蓋模具設(shè)計方案 .5 3.1 分型面方案的優(yōu)化確定 .5 3.2 型腔數(shù)量以及排列方式確定 .6 4 模具設(shè)計與對比創(chuàng)新 .7 4.1 注塑機(jī)選型 .7 4.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆口的設(shè)計 .8 4.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計和計算 .10 4.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .12 4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) .13 4.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計15 4. 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 16 4.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計 .16 4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 .17 4.10 模具材料例表 .18 5 模具裝配 .19 5.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 .19 5.2 塑料模具裝配過程 .20 總 結(jié) .21 參考文獻(xiàn) .22 致 謝 .23 1 1 緒論 近年來，我國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，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈 模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模 7800 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)得應(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。 2 摘 要 近幾年國家振興機(jī)械行業(yè)，與機(jī)械相關(guān)的各個行業(yè)都越來越重視 CAD/CAM 技術(shù)，不僅是因為 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，同時還因 為塑料制品及模具的 3D 設(shè)計與成型過程中 3D 分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越 重要的作用。在本次畢業(yè)設(shè)計中，通過運(yùn)用三維實體造型高端軟件 Pro/Engineer（簡稱 Pro/E）對“鼠標(biāo)上蓋”外形進(jìn)行 3D 造型，同時也設(shè)計其塑料 外殼注塑模的 3D 模型；還根據(jù)所設(shè)計的模具尺寸選擇安裝相應(yīng)的模架，最終生成 了直觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖；此外還利用 CAD 繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖。 這是第一次利用繪圖軟件對整套模具進(jìn)行設(shè)計，對所學(xué)知識進(jìn)行了全面鞏固，意義 重大！ 關(guān)鍵詞： 殼體，注塑模，實體造型，模具，模架 AutoCAD 1 目 錄 1 緒論 .2 摘要 3 關(guān) 鍵 詞 3 2 鼠標(biāo)上蓋設(shè)計及其成型工藝的分析 .4 2.1 塑件分析 .4 2.2 塑料的選材及性能分析 .4 2.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 .5 2.4 ABS 的主要缺陷及消除措施 .5 3 鼠標(biāo)上蓋模具設(shè)計方案 .5 3.1 分型面方案的優(yōu)化確定 .5 3.2 型腔數(shù)量以及排列方式確定 .6 4 模具設(shè)計與對比創(chuàng)新 .7 4.1 注塑機(jī)選型 .7 4.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆口的設(shè)計 .8 4.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計和計算 .10 4.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .12 4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) .13 4.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計15 4. 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 16 4.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計 .16 4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 .17 4.10 模具材料例表 .18 5 模具裝配 .19 5.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 .19 5.2 塑料模具裝配過程 .20 總 結(jié) .21 參考文獻(xiàn) .22 致 謝 .23 2 1 緒論 近年來，我國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，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈 模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模 7800 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)得應(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。 3 摘 要 近幾年國家振興機(jī)械行業(yè)，與機(jī)械相關(guān)的各個行業(yè)都越來越重視 CAD/CAM 技術(shù)，不僅是因為 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，同時還因 為塑料制品及模具的 3D 設(shè)計與成型過程中 3D 分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越 重要的作用。在本次畢業(yè)設(shè)計中，通過運(yùn)用三維實體造型高端軟件 Pro/Engineer（簡稱 Pro/E）對“鼠標(biāo)上蓋”外形進(jìn)行 3D 造型，同時也設(shè)計其塑料 外殼注塑模的 3D 模型；還根據(jù)所設(shè)計的模具尺寸選擇安裝相應(yīng)的模架，最終生成 了直觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖；此外還利用 CAD 繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖。 這是第一次利用繪圖軟件對整套模具進(jìn)行設(shè)計，對所學(xué)知識進(jìn)行了全面鞏固，意義 重大！ 關(guān)鍵詞： 殼體，注塑模，實體造型，模具，模架 AutoCAD 4 2 鼠標(biāo)上蓋設(shè)計及其成型工藝的分析 2.1 塑件分析 圖 2.1 鼠標(biāo)上蓋 上圖 2.1 所示是鼠標(biāo)上蓋參考零件。 2.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下 該塑件為殼體，表面光滑，在模具設(shè)計和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零 件具有一定的光潔度； 殼體頂部凹下的膠位是為了插入上蓋時能配合緊密，所以必須具備一定的制造精度； 下面的倒扣需要用到斜頂成型2。 2.1.2 成型工藝分析。 采用一般精度等級 5 級，大量生產(chǎn)。 該塑件壁厚約為 1mm 左右，考慮到殼體左右部分比較淺，脫模斜度為 1 度；由于 下面的倒扣需要用到斜頂模斜度也設(shè)置為 1 度。 2.2 塑料的選材及性能分析 該殼用于起支撐作用的支座， 抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性要突出，綜合機(jī)械性能要好。 具備這些條件的塑料首選：丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯（英文名稱 :Acrylonitrile Butadiene Styrene ，簡稱：ABS） 。 2.2.1 使用特點： 1）綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高, 化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好。 2）與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件, 且可表面鍍鉻,噴漆處理。 3）有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級別。 2.2.2 成型特性： 1）無定形料,流動性中等, 吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干 5 燥 80-90 度,3 小時。 2）宜取高料溫,高模溫, 但料溫過高易分解 (分解溫度為270 度). 對精度較高的塑件,模 溫宜取 50-60 度,對高光澤 .耐熱塑件, 模溫宜取 60-80 度。 3）如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨?等方法。 4）如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn) 3-7 天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)致模 具表面發(fā)亮，需對模具及時進(jìn)行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 2.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 2.3.1 注射成型過程 1）成型前準(zhǔn)備，對 ABS 進(jìn)行干燥。ABS 是吸水的塑料，于室溫下，24 小時可吸收 0.2%-0.35%水分，雖然這種水分不至于對機(jī)械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時若濕度 超過 0.2%，塑料表面會受大的影響，所以對 ABS 進(jìn)行成型加工時，一定要事先干燥， 而且干燥后的水分含量應(yīng)小于 0.2%。 ABS 的干燥方法: 常壓熱風(fēng)干燥 80-85 2-4 小時 ；真空熱風(fēng)干燥 80 1-2 小時。 2）注射過程.塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng) 進(jìn)入模具型腔成型，起過程可分為充模、壓實、保壓、倒流、和冷卻 5 個階段。 2.4. 殘余應(yīng)力引起的龜裂 殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況，即充填過剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作 為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手。 1）由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮 改用多點分布點澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。 2）在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低熔融粘度， 提高流動性，同時也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。 3）一般情況下，模溫較低時容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。但當(dāng)注射速度較 高時，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。 4）注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短或進(jìn)行 Th 次保壓切換效 果較好。 iY 白化現(xiàn)象最主要發(fā)生在 ABS 樹脂制品的推出部分。脫模效果不佳是其主要原因?？?采用降低注射壓力，加大脫模斜度，增加推桿的數(shù)量或面積，減小模具表面粗糙度 值等方法改善，當(dāng)然，噴脫模劑也是一種方法，但應(yīng)注意不要對后續(xù)工序，如燙印、 涂裝等產(chǎn)生不良影響。 OhB,6J 3 鼠標(biāo)上蓋模具設(shè)計方案 3.1 分型面方案的優(yōu)化確定 分型面是模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱為分型面,分型面的選 擇對模具設(shè)計方式影響最大,分型面設(shè)計是否合理對塑件質(zhì)量和模具復(fù)雜程度具有很 大的影響。基本上是一種分型面對應(yīng)著一種模具設(shè)計方案，所以分型面的選擇決定 6 著模具總體的設(shè)計方案。 3.1.1 分型面的選擇原則3 1）使分型面容易加工。 2）保證塑料制品能夠脫模。 3）盡量避免側(cè)向抽芯。 4）使側(cè)向抽芯盡量短。 5）有利于排氣。 6）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 7）盡量減少塑件在合模方向的投影面積。 9）盡可能使塑件留在動模一側(cè)。 8）盡可能滿足塑件的使用要求。 10）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。 11）長型芯應(yīng)置于開模方向。 綜上所述，由于該塑件曲面多,分型面不可能在一個平面上,為了順利脫模, 分型面采 用如下模具結(jié)構(gòu)，只需要斜頂出模，加工成本經(jīng)濟(jì)，塑件成型精度可靠。 圖 3.1 分型面形式與位置 3.2 型腔數(shù)量以及排列方式確定 圖 3.2 型腔排列方式 7 4 模具設(shè)計與對比創(chuàng)新 4.1 注塑機(jī)選型 注射機(jī)是安裝在注射機(jī)上使用的設(shè)備，因此設(shè)計注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù) 規(guī)范，才能設(shè)計出符合要求的模具。 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在確定模具 結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計人員應(yīng)對模具所需的注射量、鎖模力、 注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開 模距離進(jìn)行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機(jī)，倘若用戶自己提 供型號和規(guī)格，設(shè)計人員必須對其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或 與用戶取得商量調(diào)整。 4.1.2 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核6 1）型腔數(shù)量的校核 （1）由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 210.861.0435.2KMtmn （4.1） t 取 60s, 符合要求。 式中 K注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，非結(jié)晶型塑料一般取 0.8； M注射機(jī)的額定塑化量，改注射機(jī)為 16.8g/s； T成型周期，因塑件還比較大，壁厚，取 30s; m1單個塑件的質(zhì)量，取 106.3g ; m2澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，取 1.04g ; （2）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量 210.841.2.45nKm 符合要求。 式中 N注射機(jī)允許的最大注射量，該注射機(jī)為 140g。 其他符號意義與取值同前。 （3）按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 殼體正反兩面產(chǎn)生的脹模力由內(nèi)模殼抵消；左右兩行位壓力由導(dǎo)柱和前模板的斜面 抵消，取這兩處力的一半為正壓力： 21286(730)8Am 分型面合模處的作用面積： 208Am 塑料熔體對型腔的成型壓力是 61aMP，一般是注射壓力的 30%-65%， 取平均壓力為： 3(1865)0412P型 a （4.2）1201.3().(872)FnA型 （4.3） 8 符合要求。 2）注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 （1）注射量的校核 注射量以容積表示最大注射容積為： 3max0.85149Vvcm 最少注射容積： 3in.2cax 而 3.V 符合要求。 （2）鎖模力的校核 前面計算過，符合要求。 （3）最大注射壓力的校核 注射機(jī)的額定注射壓力即為該機(jī)器的最高壓力 max16PM 應(yīng)該大于注射成型所需調(diào)用的注射壓力的 0P 即ax0k 式中 .254；0 為 7090 a； 代入數(shù)據(jù)計算，符合要求。 3）安裝尺寸的校核 最大與最小模具厚度 模具厚度 H 應(yīng)滿足 minaxH 式中 minax150,30 該套模具厚度 H=25+60+70+80+25=260mm 。 很明顯，選擇該注射機(jī)能滿足模具設(shè)計的要求。 4）開模行程校核 12(50):H 注射機(jī)動模板的開模行程，取 270mm，見表 4.2； 塑件推出行程取 22mm；2 為包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度； 代值計算發(fā)現(xiàn)開模行程能滿足。 4.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計和澆口的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)凝料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和 傳熱的功能。 9 4.2.1 主流道的設(shè)計4 主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上， 斷面為圓形，具有一頂?shù)腻F度，以便熔體的流動和開模時主流到凝料的順利拔除。 1）主流道尺寸和澆口的設(shè)計 （1）主流道的小端直徑 D =注射機(jī)噴嘴直徑+（0.51） =3+（0.51） ，取 D=3.5mm 。 （2）主流道的球面半徑 SR =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12） =15+（12 ） ，取 SR=16mm 。 （3）球面的配合高度 35hm:，取 h=3mm 。 （4）主流道的長度 取 L=22+43.5=65.5mm。 主流道大端直徑 2tan6.4DL（半錐角 1） 取 5.8Dm 澆口套總長 0.537.5hm 2）澆口套的設(shè)計 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴(yán)，因而模 具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu) 質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 T8A、T10A 等，熱處理硬度 為 50HRC55HRC,如圖 4.1 所示。 圖 4.1 主流道襯套 3）定位圈的設(shè)計與固定 由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設(shè)計成分體式，注射機(jī)定位孔尺寸為 0.125 ，定位圈尺寸取 0.2415 ，兩者之間呈較松的間隙配合。 定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖 4.2 所示；定位圈和襯套的固定形式如圖 4.3 所示。 10 圖 4.2 定位圈 4.2.2 澆口和流道的設(shè)計優(yōu)化 選擇點進(jìn)膠,如圖 4.4，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成 型比較容易。另外傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng). 圖 4.4 點澆口和流道的設(shè)置形式 4.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計和計算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成 型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖 刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的 尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、 剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié) 構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加 工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān) 鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 11 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺 寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。 ABS 的成型收縮率為 0.4%-0.7%所以平均收縮率取 s=0.55%。 塑件尺寸公差按 SJ1372-78 標(biāo)準(zhǔn)中的 5 級精度成型。 4.3.1 動模部分的型芯與型腔 鼠標(biāo)上蓋前部兩小孔用絲筒成型并頂出, 絲筒針的前部設(shè)置 1 度脫模角度，方便加 工和替換。 1）長方體型芯（見圖 4.7） 圖 4.7 長方體型芯 （1）采用臺肩固定的形式，下底面用模珂與動模壓緊。 （2）塑件的尺寸公差源自塑料成型工藝與模具設(shè)計的塑件公差數(shù)值表。 塑件尺寸 0.4125sl ， 0.8295sl ， 0.461sh , 0.46125s 。1 . .1()(%)7Mldx 0 0022 .258.2(). 97sll 11 .6.1()8.Sh 0 0022 .258.2.5213 式中 s塑料的平均收縮率，ABS 為 0.55%；sd 塑件外徑尺寸（取 25.64mm） ；x 修正系數(shù)（取 0.75） ； 塑件尺寸公差，見上塑料尺寸公差值； 模具制造誤差，其他誤差忽略，當(dāng)尺寸小于 50mm 時， 4；當(dāng)塑件尺 寸大于 50mm 時， 5。 2）動模模仁（見圖 4.8） 12 圖 4.8 動模型腔 （1）模仁為鑲?cè)胧剑ㄟ^沉頭螺釘固定在動模板上。 （2）尺寸計算。塑件的尺寸公差源自塑料成型工藝與模具設(shè)計的塑件公差數(shù)值 表 3.1。 01.527sL ， 02.861s ， 01.395H , 02.314521()(.%)769Mx (4.5) 0.580.220 . 7s .2.51 .H 0.50.20()(15)4.13sx 式中各符號同前。 4.3.2 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核 由于塑件成型部分采用模仁，再從模板上開框把模仁鑲?cè)?，用螺絲吃緊。成型部分 離模仁有滿足條件的規(guī)定距離（2025mm） ，而模仁離模板四周也有滿足條件的規(guī) 定距離，所以成型時型腔零件完全滿足強(qiáng)度和剛度的要求，在這里就不一一校核。 在動模板上，由于成型壓力很大部分垂直壓在其上，底部為了節(jié)約材料不打算采用 支撐板。 4.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用 結(jié)構(gòu)形式為 CI2335 60 70 80 01 S。即采用數(shù)量為 1 的工字標(biāo)準(zhǔn)模架。 1）定模座板（280mm x 350mm、厚為 25mm） 定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為 45 鋼。 通過 4 個 M12 的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過 2 個 M8 的內(nèi)六角 圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為 H8/f8 配合7。 2）定模板（230mm x 350mm，厚 60mm） 用于固定型芯、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠強(qiáng)度，一般用 45 號鋼，調(diào) 質(zhì)到 230HB270HB。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套一端采用 H7/k6 配合，另外一段采用 H7/f7 13 配合；定模板與澆口套采用 H7/m6 配合7。 3）動模座板（280mm x350mm、厚為 25mm） 材料為 45 鋼，其上的注射機(jī)頂孔為直徑 40 mm。 4）動模板（230mm x 350mm，厚 70mm） 行位滑塊通過矩形導(dǎo)滑槽在模套中滑動，以完成側(cè)向分型和合模復(fù)位，材料為 45 鋼。 其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)柱孔為 H7/k6 配合7。 5）墊塊(43mm x 350mm 厚 80mm) （1）主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適 應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。 （2）結(jié)構(gòu)形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 （3）墊塊材料 墊塊材料為 Q235A，也可以用 HT200、球墨鑄鐵等。改套模具采用 Q235A 制造。 6）推板（140mm x 350mm，厚度 15mm） 材料為 45 鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7/k6 配合。用 M6 的內(nèi)六角圓柱 螺釘與推桿固定板固定。 7）推桿固定板（140mm x 350mm，厚度 20mm） 鋼材為 45 鋼,其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7/f9 配合7。 模架如圖（4.8）所示： 圖 4.8 模架 4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置，按模架規(guī)格選取即可。 4.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計 1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分，其中心至模具邊緣 應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。 2）該導(dǎo)套采用 4 根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對稱布置。 3）導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。 14 4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)只有承屑槽，在導(dǎo)柱孔口 倒角。 5）在合模時，保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。 6）動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 4.5.2 導(dǎo)柱設(shè)計 1）采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽，如圖 4.1所示。 2）導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出 6mm 8mm。 3）為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱端部常做成圓錐形的先導(dǎo)部分。 4）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度。 5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7/k6 配合，導(dǎo)柱滑動部分按 H7/f7 或 H8/f7 間隙配合7。 6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 0.2um。 7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬耐磨的表面、不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或 碳素工具鋼 T8A、T10A 經(jīng)淬火處理，硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、 低溫回火、硬度為 50HRC 以上。 圖 4.9 導(dǎo)柱 4.5.3 導(dǎo)套設(shè)計 導(dǎo)套與安裝在另外一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，以保證 模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。 1）采用帶頭導(dǎo)套，如圖 4.10 所示。 2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。 3）導(dǎo)套孔的的滑動部分按 H8/f7 H7/f7 的間隙配合，表面粗糙度為 0.4um。 導(dǎo)套外徑與模板一端采用 H7/k6 配合；另外一端采用 H7/e7 配合鑲?cè)肽０濉?4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用 T8A。 15 圖 4.10 導(dǎo)套 4.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫 出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。 4.6.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 8 塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定 塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的，應(yīng)遵循以下原則。 1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動模一側(cè)。 2）保證塑件不因推出而變形損壞。 3）機(jī)構(gòu)簡單，動作可靠。 4）良好的塑件外觀。 5）合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。 4.6.2 塑件的推出機(jī)構(gòu) 該套模具的塑件采用推桿推出，推桿的形式為圓形。 1）推桿如圖 4.11 所示，共 4 根推桿。 圖 4.11 帶肩圓筒推桿 2）推桿應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大的地方。 3）推桿應(yīng)布置均勻。 4）推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。 5）推桿直接與模板上的推桿空采用 H8/f8 間隙配合。 6）通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔地面平齊或高出型腔底面 0.05mm0.10mm。 7）推桿與推桿固定板，通常采用單邊 0.5mm 的間隙，這樣可以降低加工要求，又 16 能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn) 象。 8）推桿的材料常用 T8、 T10 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 50HRC 以上，工作端配 合部分的表面粗糙度為 u=0.8um。 4.7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計9 當(dāng)在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺時，塑件 就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可 側(cè)向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在 把塑件從模內(nèi)推出，否則就無法脫模。 4.7.2 斜頂?shù)脑O(shè)計 斜頂設(shè)置在動模，有足夠的強(qiáng)度。 斜導(dǎo)柱頂端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在開模時能隨驅(qū)使滑塊沿動模 板上的導(dǎo)滑槽滑動。 斜頂傾斜角為 5 度。 斜頂相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖 4.12 所示。 需要側(cè)抽芯的距離是：1.5mm 斜頂頂出塑件的抽芯距離：遠(yuǎn)大于 1.5mm 所以抽芯距離滿足要求，塑件能正常取出。 圖 4.12 斜頂分型與抽芯分析 4.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計 模板分型面上設(shè)置 1mm 深的排氣槽用于排氣，而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上設(shè)置 了 6 根推桿，排氣條件足夠。 17 4.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計10 4.9.1 加熱系統(tǒng) 該套模具的模溫要求在 70 C以下，又是小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置。 4.9.2 冷卻系統(tǒng) ABS 塑料注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 180190 C 左右，而塑料固化后 從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下，熱塑性塑料在注射成型后，須對模具進(jìn) 行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅 速脫模。 ABS 的成型溫度和模具溫度分別為 180190 、50 70 ，用常溫水對模 具進(jìn)行冷卻。 1）冷卻介質(zhì) 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水比較多，因為冷卻水熱容量大、傳熱系 數(shù)大，成本低。用水冷卻，即使在模具型腔周圍或者內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。 2）冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金 屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的簡略計算。 （1）求塑料固化時每分鐘釋放的熱量 Q 查表得 ABS 單位質(zhì)量放出的熱量 2170/kJg ，故210.710/.49QWkgjkgj 式中 W單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kj/min） ，模具每分鐘注射 1 次。 （2）冷卻水的體積流量 3312.0.581min()04187(2)v jqPC (4.7) 式中 冷卻水的密度，為 3/kg; 1冷卻水出口溫度，取 25 C； 2冷卻水進(jìn)口溫度，取 20 ； C冷卻水的比熱容，為 4.187 /()kj:； （3）冷卻管道的直徑 為使冷卻水處于湍流狀態(tài),查資料取 d=6mm。 （4）冷卻水在管道內(nèi)的流速 32240.581.0/3(6)vqmsd (4.8) (5)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) 查參考文獻(xiàn)中的表取 f =7.22,水溫為 25 C時,因此0.832().179/()vhfkjhd: (4.9) (6)冷卻管道的總傳熱面積 2426.405.61179(6)QAm (4.10) (7)模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù) 18 45.61023.4(8)()Andl （孔） (4.11) 式中 l模珂長度，為 150mm. 4.9.3 冷卻裝置布置方案的確定 我們在上下模仁上各開設(shè)兩條水道，用于冷卻塑件的兩側(cè)面，這樣才能使塑件各個 方面都能得到冷卻，防止了受熱不均勻?qū)е碌穆N首。從裝配圖上可查看“冷卻水路 示意圖” 。 4.10 模具材料例表 表 4.7 該模具的選材及熱處理見表 零件名稱 材料牌號 熱處理 硬度 說明 模仁 718H 預(yù)硬化 36HRC-38HRC 保證加工后獲得較高的形 狀和尺寸精度,易于拋光 圓柱型芯 Cr12MoV 淬火 58HRC-62HRC 淬透性好,熱處理變形小、 耐磨性好 斜導(dǎo)柱 T7A 淬火 52HRC-55HRC 動模型芯 718H 淬火 42HRC-54HRC 保證加工后獲得較高的形 狀和尺寸精度,沿脫模方向 拋光 動定模座板 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB 墊塊 Q235 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB 支撐柱 S50C 調(diào)質(zhì) 225HB-240HB 推板固定板 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB 主流道襯套 T10A 淬火 50HRC-55HRC 導(dǎo)柱導(dǎo)套 T10A 淬火 54HRC-58HRC 定位圈 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB 復(fù)位桿 45 淬火 43HRC-48HRC 5 模具裝配 19 5.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 塑料模具種類較多，結(jié)構(gòu)差異很大，裝配的具體內(nèi)容與要求也不同。一般注射、壓 縮和擠出模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，裝配環(huán)節(jié)多，工藝難度大。其他類型的塑料模具結(jié)構(gòu) 較為簡單。無論哪種類型的模具，為保證成形制品的質(zhì)量，都應(yīng)具有一定的技術(shù)要 求。 1）模具裝配后各分型面應(yīng)貼合嚴(yán)密,主要分型面的間隙應(yīng)小于 0.05mm;在模具適當(dāng) 的平衡位置應(yīng)裝有吊環(huán)或起吊孔;模具的外形尺寸、閉合高度、安裝固定及定位尺寸、 推出方式、開模行程等均應(yīng)符合設(shè)計圖樣要求，并與所使用的設(shè)備條件相匹配，模 具應(yīng)有標(biāo)記，各模板應(yīng)打印順序編號及加工與裝配時使用的基準(zhǔn)標(biāo)記。 2）導(dǎo)向或定位精度應(yīng)滿足設(shè)計要求，動、定模開合運(yùn)動平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確，無卡阻、 咬死或刮傷現(xiàn)象，安裝精定位元件的模具時，應(yīng)保證定位精度、可靠，且不得與導(dǎo) 柱、導(dǎo)套發(fā)生干涉。 3）成型零件的形狀與尺寸精度及表面粗糙度應(yīng)符合設(shè)計圖樣要求，表面不得有碰傷、 劃痕、裂紋、銹蝕等缺陷；拋光方向應(yīng)與脫模方向一致，成形表面的文字、圖案與 脫模方向一致；活動成形零件或鑲件應(yīng)定位可靠。配合間隙適當(dāng)，活動靈活，不產(chǎn) 生溢料。 4）澆注系統(tǒng)表面光滑，尺寸與表面粗糙度符合設(shè)計要求。 5）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動靈活，工作平穩(wěn)、可靠；推出元件不應(yīng)承受側(cè)向力；既不允許放 生溢料，也不得有卡阻現(xiàn)象。 6）側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動靈活、平穩(wěn)；斜導(dǎo)柱不應(yīng)承受側(cè)向力；滑塊鎖挈應(yīng)固 定可靠，工作時不得產(chǎn)生變形。 7）模具加熱元件應(yīng)安裝可靠、絕緣安全、無破損，能達(dá)到設(shè)定溫度要求；模具冷卻 水道應(yīng)通暢，無堵塞，連接部位密封可靠。 5.2 塑料模具裝配過程 塑料模的總裝過程因模具結(jié)構(gòu)的不同而不同,但其主要的總裝配順序不變,具體如下: 1）確定裝配基準(zhǔn)。 2）安裝導(dǎo)柱導(dǎo)套和型芯、型腔并使間隙均勻。 3）安裝側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)等。 4）其他零件的裝配。 5）檢驗、試模。 下面以裝配圖上的編號為準(zhǔn)，裝配時以導(dǎo)柱、導(dǎo)套為基準(zhǔn)件，裝配過程如下。 5.2.1 裝配動模部分 1)裝配模仁、型芯 先把圓柱型芯 12 和長方塊型芯 09 壓入動模仁 16，使 09 和 11 的底部與 16 持 平，并高出 12 有 0.01-0.02mm 的間隙，以防止型芯松動。再把動模仁 16 放入動模 板并壓平，用穿過動模板的內(nèi)六角螺絲把模珂吃緊在動模板上。 2)裝配推出機(jī)構(gòu) 推板放在動模固定板上，將推桿套裝在固定板上推桿孔內(nèi)并穿入型芯固定板的推桿 孔內(nèi)，在套裝到推板導(dǎo)柱上，使推板和推桿固定板重合。在推桿固定板板螺孔內(nèi)涂 紅丹粉，將螺釘孔復(fù)印到推板上。然后，取下推板固定板，在推板上鉆孔攻絲后， 重新合攏并擰緊螺釘固定。裝配后，進(jìn)行滑動配合檢查，經(jīng)調(diào)整使其滑動靈活，無 20 卡阻現(xiàn)象。最后，將卸料板拆下，把推板放到最大極限位置，檢查推桿在型芯固定 板上平面露出的長度，將其修磨到與型芯固定板上平面平齊或低 0.02mm。 5.2.2 裝配定模部分 總裝配前澆口套、導(dǎo)套都已裝配結(jié)束并經(jīng)驗合格。裝配時，將定模板套在導(dǎo) 柱上并與已裝澆口套的定模座板合攏，找正位置，用平行夾頭夾緊，以定模座板上 的螺釘孔定位，對定模板鉆錐窩，然后拆開，在定模板上鉆孔、攻絲后重新合攏， 用螺釘擰緊固定，最后鉆、鉸定位銷釘孔打入定位銷釘。 經(jīng)以上裝配后，要檢查定模板和澆口套的澆道錐孔是否對正，如果在接逢處有 錯位，需要進(jìn)行鉸削修整，使其光滑一致。 總 結(jié) 21 本次畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)四年所學(xué)知識做的一次總測驗，是鍛煉也是檢驗自己四年 來所學(xué)并掌握運(yùn)用知識的能力，是我們高等院校學(xué)生的最后的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通過這次 設(shè)計，我學(xué)到了許多原來未能學(xué)到的東西，對過去沒有掌握的知識得到了更進(jìn)一步 鞏固。獨(dú)立思考，綜合運(yùn)用所掌握理論知識的能力得到很大的提高，學(xué)會了從生產(chǎn) 實際出發(fā)，針對實際課題解決實際問題，掌握了綜合使用各種設(shè)計手冊、圖冊、資 料的方法，提高了電腦繪圖水平，也是為我們即將參加工作所做的必要準(zhǔn)備，打下 基礎(chǔ)，更是我們四年機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)知識的一次綜合。 本次設(shè)計也暴露了我們不少的缺點和問題：對于所學(xué)知識還沒有做到仔細(xì)、認(rèn)真消 化，許多方面還是只有一個大概的認(rèn)識，沒有深入探討，對實際事物沒有深刻得了 解，沒有做到理論聯(lián)系實際，沒有達(dá)到對所學(xué)的知識熟練運(yùn)用的水平。這也從一個 側(cè)面反映出我們設(shè)計經(jīng)驗不足，思維不夠開拓，不夠靈活。從而是我得出一個結(jié)論： 無論是現(xiàn)在還是以后走上工作崗位，還是再深造，都應(yīng)該虛心向老師和前輩們學(xué)習(xí)， 從而不斷完善自我，提高自我水平。 22 參考文獻(xiàn) 1 張信群，王雁彬.模具制造技術(shù).人民郵電出版社。 2 李長河，丁玉成.先進(jìn)制造工藝技術(shù) ，科學(xué)出版社 3 鄒繼強(qiáng).塑料制品及其成型模具設(shè)計.清華大學(xué)出版社 4 陳旭東.機(jī)床夾具設(shè)計.清華大學(xué)出版社 5 王達(dá)斌. CAD/CAM 軟件應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社 6 劉彥國，塑料成型工藝與模具設(shè)計，人民郵電出版社 7 陳燕軍 柳舟通， 沖壓與塑料成型設(shè)備，科學(xué)出版社 8 黃廣力，模具設(shè)計技能培訓(xùn)-AutoCAD,人民郵政出版社 9白基成，特種加工，機(jī)械工業(yè)出版 23 致 謝 回想三年的學(xué)習(xí)生活，在這里我獲得了知識，學(xué)會了學(xué)習(xí)，也懂得了如何利用學(xué)到 的知識去為社會做貢獻(xiàn),而這些都是我辛勤的老師教予我的。在此，對所有在學(xué)習(xí)上、 生活上給過我?guī)椭睦蠋煴硎局孕牡母兄x，感謝您們孜孜不倦的教導(dǎo)，感謝您們教 會了我如何學(xué)習(xí)、如何做人、如何做事！ 本次設(shè)計即將完成，我的心情卻無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有 多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師。指導(dǎo)老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的 每個階段從課題的選擇、論文的撰寫到中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個 過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是老師仍然細(xì)心地糾正 圖紙中的錯誤。從他的身上，我學(xué)習(xí)到的不僅僅是專業(yè)知識，更重要的是他淵博的 學(xué)術(shù)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和待人以誠的寬廣胸懷，使我受 益匪淺，必將對我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生巨大的影響，在此向他致以誠摯的謝意！ 其次要感謝同組同學(xué)給我?guī)椭椭С?在設(shè)計中遇到的困難,他們會熱心的給我排憂解 難;遇到不能解決的問題,大家一起討論. 然后還要感謝我的母校對我的大力栽培,感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī) 械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；正是因為有了這些專業(yè)知識此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 最后感謝我的父母，他們辛勤地工作才讓我有機(jī)會坐在這里享受教育,他們豁達(dá)的性 格也影響著我從容面對人生。