擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【全套含有CAD圖紙三維建?！?/h1>
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擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)作者：設(shè)計(jì)題目分析何謂擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)何謂擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu) 從字面上解釋?zhuān)櫭剂x，擺鉤式，說(shuō)明該機(jī)構(gòu)中含有擺勾類(lèi)元件。雙向推出，表明了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)順序。推出機(jī)構(gòu)是指將塑件準(zhǔn)確無(wú)誤的從型芯上脫出的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的適用情況該機(jī)構(gòu)的適用情況一般情況下，在注塑生產(chǎn)中，適用于形狀復(fù)雜的且薄壁深腔類(lèi)的塑件。如家用的水盆，水桶等。加工零件加工零件加工零件的選擇加工零件的選擇 因?yàn)閿[鉤式推出機(jī)構(gòu)適用于深腔薄壁類(lèi)的塑件，所以選擇身邊常見(jiàn)的水桶作為加工零件。模具設(shè)計(jì)1.澆口選擇澆口選擇 鑒于產(chǎn)品外觀的要求，選擇主流道澆口形式，從塑件的底部進(jìn)料，雖然會(huì)留有痕跡，但不影響正常使用。2.成型零件的設(shè)計(jì)成型零件的設(shè)計(jì) 因?yàn)樗芗诔尚土慵苯咏佑|，而且在脫模過(guò)程中還會(huì)有摩擦力作用。因此要求成型零件有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。分型面選擇 分型面的選擇對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。對(duì)于加工深腔薄壁類(lèi)的塑件，一般選用如下圖所示的分型面。推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)推出方式的選擇推出方式的選擇由于加工塑件是薄壁深腔類(lèi)塑件，因此選用推板推出。推板推出的優(yōu)點(diǎn)推板推出的優(yōu)點(diǎn) 頂出均勻，力量大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，塑件不易變形，表面無(wú)頂出痕跡，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)位裝置。擺勾的設(shè)計(jì)擺勾的設(shè)計(jì) 擺勾的形狀如下圖，其中擺勾，銷(xiāo)釘，彈簧，定位板又組成了一個(gè)小機(jī)構(gòu)。擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)解析仿真仿真致謝本設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師老師的悉心指導(dǎo)、關(guān)懷和幫助下完成的。王老師的指導(dǎo)使我在設(shè)計(jì)中掌握了不少設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)思路，而且系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和理解了大學(xué)這四年所學(xué)的大部分內(nèi)容，開(kāi)闊了思路，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在我最迷茫的時(shí)候不斷的給我信心，讓我度過(guò)每道難關(guān)。在此，謹(jǐn)向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！此外還感謝機(jī)電工程系的各位老師和同學(xué)們的關(guān)心、幫助和支持！太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)械工程系
學(xué)生姓名：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
系 部：
專(zhuān) 業(yè)：
指導(dǎo)教師：
第Ⅰ頁(yè) 共Ⅰ頁(yè)
誠(chéng)信聲明
?
本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。??
??本人簽名： 年???月???日
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目：擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
系部：機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)：
學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱(chēng)）： 副教授 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人：
1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)
了解常用機(jī)械加工設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
能夠綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品及其零部件
能夠獨(dú)立熟練地檢索各方面文獻(xiàn)資料
2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容
按照學(xué)院有關(guān)要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容
繪制產(chǎn)品圖一張
設(shè)計(jì)并繪制模具結(jié)構(gòu)原理總圖
設(shè)計(jì)擺鉤式雙向推出機(jī)構(gòu)的非標(biāo)零件圖
對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)仿真演示
3．主要參考文獻(xiàn)
[1] 付宏生.塑料模具與塑料制品設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.
[2] 申開(kāi)智.塑料成型模具[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社.2005
[3]李小海.模具設(shè)計(jì)與制造.北京：電子工業(yè)出版社，2011
[4] 洪慎章.使用注塑模設(shè)計(jì)與制造.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010
[5]楊占堯.模具設(shè)計(jì)與制造.北京：人民郵電出版社，2012
4．進(jìn)度安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段名稱(chēng)
起 止 日 期
1
分析題目，確定設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行開(kāi)題檢查
2014.3.03~2014.3.11
2
擬定并論證總體方案
2014.3.11~2014.4.14
3
進(jìn)行中期檢查
2014.4.14~2014.4.25
4
繪制零件圖及結(jié)構(gòu)裝配圖
2014.4.25~2014.6.01
5
進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及圖紙整理，準(zhǔn)備答辯
2014.6.01~2014.6.10
擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要:在如今的日常生活中，塑料制品極為常見(jiàn)，小到臉盆水杯，大到飛機(jī)部件，都能看到塑料制品的身影。在注塑行業(yè)高度發(fā)達(dá)的今天，產(chǎn)品的形狀，工藝已經(jīng)不再是生產(chǎn)的全部。對(duì)于如今注重效率的現(xiàn)代社會(huì)，如何高效，快捷的制作出所需產(chǎn)品才是發(fā)展的大趨勢(shì)。于是人類(lèi)社會(huì)由古至今在生產(chǎn)上發(fā)生了翻天覆地的變化，新材料不斷的誕生，新工藝不斷地更新，都為現(xiàn)如今的生產(chǎn)效率起到了不可估量的作用。
在日常的塑料制品生產(chǎn)中，推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是生產(chǎn)的難點(diǎn)，不合理的推出機(jī)構(gòu)會(huì)引起鑄件變形，使廢品率上升，甚至無(wú)法推出鑄件，對(duì)于深腔薄壁類(lèi)壓鑄件，推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為困難，而本課題擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)適用于薄壁深腔類(lèi)的鑄件。
關(guān)鍵字：推出機(jī)構(gòu)，擺鉤式，鑄件變形，工藝更新
The pendulum hook type two-way mold design
Abstract：In today's daily life?is very common,?plastic products,?small to?a?cup,?large?aircraft components,?can see the?figure of?plastic?products.?In injection molding industryis highly developed today,?the shape of the product,?the process?is no longer theproduction of times to the present?in production?changed?turn the world upside down?change,?the birth of the new?material,?new technologyconstantly updated,?to?an inestimable role?as?production efficiency?now?play.
constantly bring forth the new through the old. Our research is numerousintroduced a mechanism, a swinging hook type bidirectional mold ejecting mechanism.In the daily plastic products production, pushing mechanism design is difficult to produce, ejecting mechanism unreasonejecting mechanism design is particularly difficult, but the task of hooktype bidirectional mold ejecting mechanism suitable for thin-wall deep cavitycasting.
Key words: launch institutions，pendulum hook type，deformation of the casting，
technology update
目 錄
1 前言 4
1.1課題研究的背景及意義 4
1.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 4
1.2.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使塑件留于動(dòng)模一側(cè)???? 4
1.2.2塑件在推出過(guò)程中不發(fā)生變形和損壞 4
1.2.3不損壞塑件的外觀質(zhì)量 5
1.2.4合模 5
1.2.5推出機(jī)構(gòu) 5
1.3 機(jī)構(gòu)類(lèi)型與應(yīng)用 5
2我國(guó)塑料模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及技術(shù)的發(fā)展方向 7
2.1我國(guó)塑料模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展 7
2.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)發(fā)展方向 11
2.3 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì) 11
3塑件材料的選擇 14
3.1 塑件材料的性能分析 14
3.2 塑件材料的成型性能 14
3.3加工零件的確定 16
4模具的設(shè)計(jì) 17
4.1 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17
4.2 注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.2.1 確定分型面 17
4.2.2確定型腔數(shù) 18
4.2.3注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.3 合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
5.1擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)解析 22
5.2脫模力的計(jì)算 23
5.3推出方式的選擇 25
5.4擺勾的設(shè)計(jì) 26
5.5 模具材料選擇 26
6.結(jié)論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 前言
1.1課題研究的背景及意義
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高。人們對(duì)制造業(yè)所使用的材料提出了越來(lái)越高的要求。由于塑料具有質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，耐腐蝕，絕緣性能好以及良好的可塑性，并易成型的特點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而塑料注射成型是成型塑件的重要方法，塑料注射磨具則是塑料注射成型必備的工具。而在塑件成型之后，如何將塑件更高效更安全的取出成為了一個(gè)重要研究方向,因此推出機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。
推出機(jī)構(gòu)發(fā)展至今已經(jīng)衍生出了多種類(lèi)別，其中對(duì)于簡(jiǎn)單的推出動(dòng)作可用一次推出機(jī)構(gòu)，而有些復(fù)雜的推出過(guò)程可能會(huì)二次甚至多次推出。而本課題所研究的既是推出機(jī)構(gòu)中的二次推出機(jī)構(gòu)，擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)。本機(jī)構(gòu)相較于其他推出機(jī)構(gòu)更適用于薄壁深腔類(lèi)產(chǎn)品的取出，該機(jī)構(gòu)具有取出效率高，產(chǎn)品合格率高等特點(diǎn)。該機(jī)構(gòu)如今已發(fā)展成為重要的推出機(jī)構(gòu)而廣泛的用于生產(chǎn)當(dāng)中，在多年的發(fā)展改良之后，擺鉤式推出機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展成為推出機(jī)構(gòu)的重要分支。
1.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
1.2.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使塑件留于動(dòng)模一側(cè)????
由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)注射機(jī)動(dòng)模一側(cè)的頂桿或液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下模具的推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。正是由于這種原因，在考慮塑件在模具中的位里和分型面的選擇時(shí)，應(yīng)盡量能使模具分型后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，這就要求動(dòng)模部分所設(shè)置的型芯被塑件包絡(luò)的側(cè)面積之和要比定模部分的多。
1.2.2塑件在推出過(guò)程中不發(fā)生變形和損壞
為了使塑件在推出過(guò)程中不發(fā)生變形和損壞，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行塑件對(duì)模具包緊力和粘附力大小的分析與計(jì)算，合理地選擇推出的方式、推出的位置、推出零件的數(shù)量和推出面積等。
1.2.3不損壞塑件的外觀質(zhì)量
對(duì)于外觀質(zhì)量要求較高的塑件，盡量不選塑件的外部表面作為推出位置，即推出塑件的位置盡量設(shè)在塑件內(nèi)部。對(duì)于塑件內(nèi)外表面均不允許存在推出痕跡時(shí)，應(yīng)改變推出機(jī)構(gòu)的形式或設(shè)置專(zhuān)為推出用的上藝塑料塊，在推出后再與塑件分離。
1.2.4合模
合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，在斜導(dǎo)桿和斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯及帶有活動(dòng)鑲件的模具設(shè)計(jì)時(shí)，在活動(dòng)零件后面設(shè)置推桿等特殊的情況下還應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的預(yù)先復(fù)位問(wèn)題等。?
1.2.5推出機(jī)構(gòu)
應(yīng)動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)在推出與復(fù)位的過(guò)程中。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠、靈活，制造容易。
為實(shí)現(xiàn)注塑生產(chǎn)的自動(dòng)化不但塑料件要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動(dòng)墜落。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)還應(yīng)以簡(jiǎn)單易行結(jié)構(gòu)達(dá)到以上要求。
1.3 機(jī)構(gòu)類(lèi)型與應(yīng)用
由于塑料件，壓鑄件的外形和尺寸千變?nèi)f化，因此脫模機(jī)構(gòu)具有多種類(lèi)型，根據(jù)推出元件的類(lèi)別，推出機(jī)構(gòu)可分為推桿推出機(jī)構(gòu)，推管推出機(jī)構(gòu)，推件板推出機(jī)構(gòu)，推桿，推管，推件板聯(lián)合推薦機(jī)構(gòu)以及其他形式的推薦機(jī)構(gòu)等。按退出機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源對(duì)機(jī)構(gòu)分類(lèi)，有手動(dòng)，氣動(dòng)和液動(dòng)脫模等不同類(lèi)型。手動(dòng)是開(kāi)模后，由人工手動(dòng)操作，使制件脫模,一般用于制件滯留在定模一側(cè)或簡(jiǎn)單模具中。機(jī)動(dòng)脫模是利用及闖關(guān)開(kāi)模動(dòng)作及頂出裝置，驅(qū)動(dòng)模具上推出機(jī)構(gòu)使制件自動(dòng)脫落，該形式應(yīng)用最為廣泛。液壓和氣動(dòng)脫模是利用設(shè)置在模具上的專(zhuān)用的液壓和氣動(dòng)裝置，開(kāi)模時(shí)，制件隨動(dòng)模移至機(jī)床開(kāi)模極限位置，然后再由專(zhuān)用的液壓缸推出機(jī)構(gòu)使制件脫模。
如按推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作特點(diǎn)分類(lèi)，又可分為一次推出機(jī)構(gòu)，二次推出，順序脫模，點(diǎn)澆口自動(dòng)脫落，帶螺紋制件脫落，成型推桿推出機(jī)構(gòu)以及定模退出機(jī)構(gòu)等不同類(lèi)型。
按推件零件運(yùn)動(dòng)方式分，推出機(jī)構(gòu)有直線推件，斜向推件，旋轉(zhuǎn)推薦，擺動(dòng)推薦等。
由于脫模機(jī)構(gòu)種類(lèi)繁多，所以脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)既復(fù)雜又靈活的工作，需要不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且在世界中應(yīng)敢于改革和創(chuàng)新。
2我國(guó)塑料模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及技術(shù)的發(fā)展方向
2.1我國(guó)塑料模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展
80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2000年我國(guó)模具總產(chǎn)計(jì)為260-270億元，其中塑料模約占30%左右。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)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英寸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；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類(lèi)齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門(mén)窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表一。
成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶(hù)提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50～80%相比，差距較大。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。
表2.1 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
項(xiàng)目
國(guó)外
國(guó)內(nèi)
注塑模型腔精度
0.005～0.01mm
0.02～0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01～0.05μm
Ra0.20μm
非淬火鋼模具壽命
10～60萬(wàn)次
10～30萬(wàn)次
淬火鋼模具壽命
160～300萬(wàn)次
50～100萬(wàn)次
熱流道模具使用率
80%以上
總體不足10%
標(biāo)準(zhǔn)化程度
70～80%
小于30%
中型塑料模生產(chǎn)周期
一個(gè)月左右
2～4個(gè)月
在模具行業(yè)中的占有量
30～40%
25～30%
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來(lái)越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來(lái)進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類(lèi)高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車(chē)、摩托車(chē)工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。
我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向?qū)ǎ?
（1）提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
（2）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際生過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用?！ ?
（3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車(chē)和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開(kāi)發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
（4）開(kāi)發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。
（6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
（7）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
2.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)發(fā)展方向
在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化方向發(fā)展。
模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是：①CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和CAD／CAM／CAE技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化；②PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理)、KBE(基于知識(shí)工程)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及Internet平臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用；③高速、高精加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；④超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑤快速成型與快速制模(RP／RT)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑥熱流道技術(shù)、精密測(cè)量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；⑦ 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用；⑧優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；⑨模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用；⑩虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。
2.3 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì)
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分重要的方面，塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。
三十多年來(lái)，國(guó)外注射模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代己開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓盤(pán)形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十年來(lái)，注射模CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際使用中不斷改進(jìn)、提高和完善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有:
澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的注射模分析模擬功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件SHOD，有限元網(wǎng)格生成軟件FMESH，流動(dòng)分析軟件FLOW，冷卻分析軟件COOLING，流動(dòng)、冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)力場(chǎng)分布的可視化顯示軟件FRES以及翹曲分析模擬軟件。
美國(guó)CRATEK公司的注射模CAD/CAM/CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件OPTIMOLD III，二維注射流動(dòng)分析軟件SIMUFLOW，三維有限元流動(dòng)分析軟件SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架(美國(guó)DME標(biāo)準(zhǔn))選擇軟件OPTIMOLD等部分。
美國(guó)和意大利的Plastics&Computer Inc公司的TMCONCEPT專(zhuān)家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括材料選擇TMC-MS、注射工藝條件和模具費(fèi)用優(yōu)化TMC-MCO、注射流動(dòng)分析TMC-FA、型腔尺寸設(shè)計(jì)TMC-CSE和模具傳熱分析TMC-MTA等功能模塊。
德國(guó)IKV研究所的CADMOULD系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動(dòng)分析、冷卻分析和力學(xué)性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進(jìn)行三維型腔的流動(dòng)分析。
我國(guó)在注射模CAD技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從80年代中期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國(guó)外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和科研院所也開(kāi)始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)工作。
多年來(lái)，我國(guó)對(duì)注射模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAD的開(kāi)發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實(shí)用CAD/CAM技術(shù)在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，還安排了國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“塑料注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。這些項(xiàng)目的成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)注射模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國(guó)注射模CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。
我國(guó)在注射模CAD技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)方面較具代表性的工作有:
華中理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早自行開(kāi)發(fā)研究注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位之自80年代中期開(kāi)始，就在注塑模流動(dòng)分析模擬和冷卻分析模擬方面進(jìn)行了較深入的研究與開(kāi)發(fā)工作，并推出了塑料注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑料制品三維形狀輸入、流動(dòng)模擬、冷卻分析、型腔強(qiáng)度與剛度校核及模具圖設(shè)計(jì)與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用取得較好效果，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。
浙江大學(xué)基于工作站的UG II系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出精密注射模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實(shí)現(xiàn)了型腔模型的快速生成。
上海交通大學(xué)從1983年開(kāi)始，對(duì)注射模CAD進(jìn)行了多方面的研究。在國(guó)內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注射模CAD系統(tǒng)中，并于1988年開(kāi)發(fā)出集成化注射模智能CAD系統(tǒng)?，F(xiàn)在在工作站UG II平臺(tái)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。
北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開(kāi)發(fā)的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術(shù)水平與實(shí)用價(jià)值。
合肥工業(yè)大學(xué)在注射模結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)方面進(jìn)行了多年的研究與開(kāi)發(fā)工作，先后研制出微機(jī)注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機(jī)注塑模CAD三維系統(tǒng)IPMCAD V3.0，取得了較好的成績(jī)。IPMCAD3.0系統(tǒng)在微機(jī)上采用三維實(shí)體模型、實(shí)體造型技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)效率和通用性?xún)煞矫娑嫉玫捷^好的兼顧?，F(xiàn)在以AutoCAD 813.0和MDT作為環(huán)境，進(jìn)一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)，研制出注射模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術(shù)水平、實(shí)用性與通用性方面都達(dá)到較高水平。
3塑件材料的選擇
3.1 塑件材料的性能分析
這個(gè)塑料制品是日常生活所需，對(duì)外觀要求較為嚴(yán)格。其材料選用聚丙烯（PP），其材質(zhì)為PP。
聚丙烯密度小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE,可在100℃左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫變脆，不耐磨，易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。
PP塑料，化學(xué)名稱(chēng)：聚丙烯
英文名稱(chēng):Polypropylene（簡(jiǎn)稱(chēng)PP）
比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收縮率:1.0-2.5%
成型溫度：160-220℃
特點(diǎn)： 無(wú)毒、無(wú)味，密度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件 。常見(jiàn)的酸、堿有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。
透明PP的目前，已工業(yè)化的透明PP生產(chǎn)技術(shù)主要有3種：(1)在PP樹(shù)脂中加入透明成核劑；(2)利用Z-N催化劑生產(chǎn)無(wú)規(guī)共聚PP；(2)采用茂金屬催化劑生產(chǎn)高透明P
3.2 塑件材料的成型性能
聚丙烯(PP)由于具有良好的機(jī)械性能、無(wú)毒、相對(duì)密度低、耐熱、耐化學(xué)藥品、價(jià)格低廉、容易加工成型等特點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，PP是部分結(jié)晶的樹(shù)脂，在通常的生產(chǎn)條件下獲得的球晶體積大，結(jié)晶不完善，在球晶的界面有很大的光散射，造成制品的透明性下降，為了滿(mǎn)足某些產(chǎn)品對(duì)透明性的要求，需對(duì)PP進(jìn)行透明改性。透明PP與其他一些常用的透明材料相比，具有透明度、光澤度優(yōu)異，質(zhì)輕價(jià)廉，剛度及綜合性能好，可回收及有較高的熱變形溫度(一般大于110℃)，使之獲得了廣泛的應(yīng)用。
（1）結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期余熱金屬接觸已發(fā)生分解；
（2）流動(dòng)性極好，溢邊值0.03mm左右；
（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度；
（4）成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng)；
（5）注意控制成型溫度，料溫低時(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件無(wú)光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90℃以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形；
塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。
表3。1 塑件材料PP的物理性能、熱性能
密度 g/cm3
0.90～0.91
質(zhì)量體積 cm3/g
1.10～1.11
吸水率 24h
0.01～0.03
熔點(diǎn) ℃
170～176
熔融指數(shù) g/10min
230℃
維卡針入度 ℃
140～150
熱變形溫度 ℃
102～115
線膨脹系數(shù) 10-5℃
9.8
比熱容 J/(kg·K)
1930
熱導(dǎo)率 W/(m·K)
0.126
表3.2 塑件材料PP的成形條件
注塑成型機(jī)類(lèi)型
螺桿式
密度 g/cm3
0.90～0.91
計(jì)算收縮率 %
1.0～2.5
預(yù)熱
溫度 ℃
80～100
時(shí)間 h
1～2
料筒溫度 ℃
后段
160～180
中段
180～200
前段
200～220
模具溫度 ℃
80～90
續(xù)表3.2
注塑壓力 Mpa
70～140
成形時(shí)間 s
注塑時(shí)間
20～60
高壓時(shí)間
0～3
冷卻時(shí)間
20～90
總周期
50～160
螺桿轉(zhuǎn)速 r/min
48
后處理
方法
--
溫度 ℃
--
時(shí)間 h
--
3.3加工零件的確定
在得知設(shè)計(jì)課題之后，通過(guò)相關(guān)資料的查閱得知擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)一般適用于薄壁深腔類(lèi)的塑件。通過(guò)觀察日常生活用品，發(fā)現(xiàn)如我們生活中常用的塑料盆，塑料水杯等都屬于薄壁深腔類(lèi)塑件，而且都是由注塑機(jī)注塑而成，于是決定將本次課題生產(chǎn)的零件確定為生活中常用的水盆。在上網(wǎng)查閱資料得知，如今的塑料水盆一般選用聚丙烯。聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對(duì)其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定，但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使聚丙烯軟化和溶脹，同時(shí)它的化學(xué)穩(wěn)定性隨結(jié)晶度的增加還有所提高，所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件，防腐蝕效果良好。無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時(shí)變脆，不耐磨、易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見(jiàn)的酸、堿等有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。
在零件材料選定之后，經(jīng)過(guò)考慮選用手邊的水盆作為零件原型。以下是該零件的零件圖3.1。
圖3.1 塑件零件圖
4模具的設(shè)計(jì)
4.1 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開(kāi)始到型腔入口為止(不包括型腔)的塑料流動(dòng)通道。
鑒于產(chǎn)品外觀的要求，我們選擇主流道澆口形式。從塑料盆底進(jìn)料，雖然可能會(huì)產(chǎn)生痕跡，但是在盆底不影響正常使用。
（1）主澆道的形狀一般為圓錐形，并取錐角α=2°～5°。這個(gè)斜度比一般的脫模斜度大，主要是為了減少主澆道凝料的脫模阻力。這里取α=5°。
（2）主澆道入口直徑d1應(yīng)比噴咀孔徑d大些 。
（3）為了保證注射機(jī)噴嘴頭部與澆注系統(tǒng)進(jìn)料處的良好吻合避免由于積存冷料而影響脫模，一般，要求澆口套凹球面半徑R比噴咀球面半徑r大1～2mm，即
。 。通過(guò)注射機(jī)的參數(shù)可知r=18mm，取R=20mm。
定位環(huán)尺寸由上面的注射機(jī)可知 ：定位孔直徑為100mm,定位孔深度為15mm
4.2 注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱(chēng)為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時(shí)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(jì)成型零件時(shí)，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(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
4.2.1 確定分型面
分型面的選擇原則有哪些？?
（1）分型面選擇的總體原則??
分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的成型和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)和制造成本，因此，必須重視選擇分型面。一般來(lái)說(shuō)，分型面選擇的總體原則主要有三：??
①保證塑件質(zhì)量。這是最基本的一條，必須使塑件質(zhì)量符合預(yù)定要求。??????
②便于塑件脫模。易于脫模，可使生產(chǎn)率提高，塑件不易變形，提高正品率。??
③簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。同樣一個(gè)塑件，因?yàn)榉中兔孢x擇的不同，使結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有很大不同，合理地選擇，即可簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。??????
（2）怎樣選擇分型面??
型腔與模具的關(guān)系基本上可分三類(lèi)：型腔完全處于動(dòng)模中；型腔完全處于定模中；型腔分別處于動(dòng)、定模中。我們所設(shè)計(jì)的水盆是薄壁塑件，要求壁厚要均勻，因此我們選用如下圖4.1所示的分型面
圖4.1 分型面
4.2.2確定型腔數(shù)
考慮到塑件的體積和注射機(jī)的鎖模力范圍，在這里選擇一模一腔結(jié)構(gòu)。
4.2.3注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：
（1）整體式
整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對(duì)較高，且不易變形，塑件上不會(huì)產(chǎn)生拼?？p痕跡。適用于形狀較為簡(jiǎn)單的中、小型模具。
（2）整體組合式
型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工。
（3）局部組合式
型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多用于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
（4）完全組合式
完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。
常用型腔成型尺寸的計(jì)算方法主要有兩種：平均收縮率法和公差帶法，兩種計(jì)算方法的區(qū)別在于平均收縮率法計(jì)算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎(chǔ)上，當(dāng)塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時(shí)，這種誤差有可能會(huì)顯著增加，這時(shí)一些模具設(shè)計(jì)單位就采用公差帶法來(lái)進(jìn)行尺寸計(jì)算，平均收縮率法計(jì)算簡(jiǎn)單無(wú)需驗(yàn)算而公差帶法計(jì)算復(fù)雜需要經(jīng)過(guò)多次初算驗(yàn)算，且考慮因素較多?？紤]到鼠標(biāo)模具較簡(jiǎn)單制造成本低，設(shè)計(jì)時(shí)間短故按平均收縮率法計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)單易行。
采用δZ ,δC取固定值的平均收縮率法：
Lm---------型腔的徑向工作尺寸
Ls---------塑件的外形最大尺寸
lm---------型芯的徑向工作尺寸
ls---------塑件的內(nèi)形最小尺寸
Hm---------型腔的深度尺寸
Hs---------塑件的高度最大尺寸
hm---------型芯的高度尺寸
hs---------塑件的內(nèi)形深度最小尺寸
Scp--------收縮率的平均值，查表得PP收縮率范圍是0.01-0.02
△---------塑件尺寸公差，查表得PP的尺寸公差為0.78-1.44
δZ --------型腔制造公差
δC --------型腔最大許用磨損量，δC 取為塑件尺寸公差△的六分之一
（1）型腔徑向尺寸計(jì)算
以最大徑向尺寸計(jì)算，測(cè)量得Ls為379.2 mm,塑件精度選為MT3對(duì)應(yīng)的型腔的尺寸公差，按照A類(lèi)受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差查表得△=1.44mm
Lm=[379.2+379.2×（0.01+0.02）/2-（1/2）×1.44]=384.168
（2）型芯徑向尺寸
以型芯最大徑向尺寸計(jì)算，測(cè)量得Ls為300 mm,塑件精度選為MT對(duì)應(yīng)的型腔的尺寸公差，按照A類(lèi)受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差查表得△=1.20mm
Lm=[300+300×（0.01+0.02）/2+(1/2) ×1.20]=305.1
（3）型腔深度尺寸
以塑件的高度最大尺寸計(jì)算，測(cè)量的Hs為170.5mm，查手冊(cè)，按A類(lèi)不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值查表得△=0.78mm
Lm=[170.5+170.5×（0.01+0.02）/2-（1/2）×0.78]=172.67
（4）型芯高度尺寸
以塑件的內(nèi)形深度最小尺寸計(jì)算，測(cè)量的hs為168mm，查手冊(cè)，按A類(lèi)不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值查表得△=0.78
hm=[168+168×(0.01+0.02)/2+(1/2) ×0.78] =170.91
4.3 合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)向、定位、承受側(cè)壓力三個(gè)作用，為了使合模動(dòng)作更加可靠平穩(wěn)在型腔周?chē)O(shè)四根導(dǎo)柱，將導(dǎo)柱開(kāi)設(shè)在動(dòng)模側(cè)即導(dǎo)柱正裝，為保護(hù)型芯，避免合模時(shí)凸模進(jìn)入凹模時(shí)由于方位搞錯(cuò)而損壞模具或由于定位不準(zhǔn)而互相碰傷，設(shè)在動(dòng)模上的導(dǎo)柱長(zhǎng)度高出型芯。
導(dǎo)柱是與安裝在另一半上的導(dǎo)套相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精確的圓柱形零件。導(dǎo)柱有兩種形式，一種是帶頭導(dǎo)柱，另一種是帶肩導(dǎo)柱。帶肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一個(gè)尺寸一次加工而成，易于保證同軸度。導(dǎo)柱可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行選取。
導(dǎo)套用于安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套分為兩種，一種是不帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱(chēng)為直導(dǎo)套，另一種是有軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱(chēng)為帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的壁厚在3～10mm，視內(nèi)孔大小而定.
導(dǎo)柱采用有肩導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合的方式，固定段表面粗糙度為Ra0.8μm導(dǎo)向段表面用Ra0.8μm，導(dǎo)柱需要有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯部，因此采用低碳鋼（20號(hào)鋼）滲碳（0.5mm深），經(jīng)淬火處理（HRC60）。導(dǎo)套選用帶軸肩連接的導(dǎo)套，粗糙度內(nèi)外表面均用Ra0.8μm，材料選用20號(hào)鋼滲碳淬火處理，表面硬度為HRC55，低于導(dǎo)柱。
5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)解析
在得知設(shè)計(jì)課題之后，通過(guò)相關(guān)資料的查閱得知擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)的工作原理如下。
首先對(duì)課題的命名做字面上的解析。擺鉤式，顧名思義，該機(jī)構(gòu)中含有擺鉤類(lèi)元件。雙向，是指在產(chǎn)品成型后的脫模過(guò)程中動(dòng)模與定模都將通過(guò)各自的運(yùn)動(dòng)從而使塑件脫落。推出機(jī)構(gòu)的定義是注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置。其形式按其結(jié)構(gòu)來(lái)分：推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、行腔推出機(jī)構(gòu)、組合推出機(jī)構(gòu)。按動(dòng)力來(lái)源來(lái)分：手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液動(dòng)推出等。其動(dòng)力一般來(lái)自注射機(jī)動(dòng)模一側(cè)的頂桿或液壓缸，所以一般情況下模具的推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。正是由于這種原因，在考慮塑件在模具中的位里和分型面的選擇時(shí)，應(yīng)盡量能使模具分型后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，這就要求動(dòng)模部分所設(shè)置的型芯被塑件包絡(luò)的側(cè)面積之和要比定模部分的多。其雙向推出的動(dòng)作順序是在開(kāi)模時(shí)首先從定模部分打開(kāi)，讓塑件先從定模型芯上或從型腔中脫模，然后在主分型面打開(kāi)，使塑件能可靠地留在動(dòng)模部分，最后由動(dòng)模推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。經(jīng)以上描述可知，該推出裝置有動(dòng)作順序，因此在之后的設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮動(dòng)作順序。
以下圖5.1為例說(shuō)明擺鉤式雙向模具推出機(jī)構(gòu)的工作原理
開(kāi)模時(shí)首先只能從A處分型，壓桿1端部的斜面迫使擺勾7逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。使擺勾脫離動(dòng)板，在限位桿4的拉動(dòng)作用下，模體從B處分型，是塑件脫出型腔，推件板6頂出塑件。
由于壓桿1始終不能脫離擺勾7，合模時(shí)能順利通過(guò)推件板和動(dòng)板的側(cè)面，當(dāng)擺勾在合模力的作用下脫離壓桿的束縛時(shí)，彈簧3的彈力使其準(zhǔn)確復(fù)位并拉緊動(dòng)膜。因此，在設(shè)計(jì)擺勾時(shí)因注意，彈簧的復(fù)位力矩應(yīng)大于擺勾的受力點(diǎn)的力矩。
圖5.1 擺鉤式雙向推出模具機(jī)構(gòu)原理圖
5.2脫模力的計(jì)算
脫模力是注塑件通常從動(dòng)模邊的主型芯上分離時(shí)所需施加的外力。它包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。包緊力是指塑料件在冷卻固化中因體積收縮而產(chǎn)生的對(duì)型芯的包緊。真空吸力是指閉式殼類(lèi)塑料件脫模中塑料件與型芯間形成真空腔與大氣壓的壓差產(chǎn)生的阻力。粘附力是指脫模時(shí)，塑料件表而與模具鋼材表而的吸附。
在注射動(dòng)作結(jié)束后，塑件在模內(nèi)冷卻定型，由于體積收縮，對(duì)公模型腔產(chǎn)生包緊力，對(duì)于底部無(wú)孔的桶，殼類(lèi)塑件，脫模推出時(shí)還要克服大氣壓力。
開(kāi)始脫模時(shí)所需的脫模力最大，其后推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力，所以計(jì)算脫模力的時(shí)候，總是計(jì)算剛開(kāi)始唾沫時(shí)候的初始脫模力。
由上述公式可以看出，頂出力即脫模力的大小隨著塑件包覆型腔的面積增大而增大，隨著脫模斜度的增大而減小，大氣壓力及推出機(jī)構(gòu)本身在推出運(yùn)動(dòng)是的摩擦運(yùn)動(dòng)阻力制件的摩擦系數(shù)有關(guān)，事實(shí)上，影響脫模力的 因素很多，因此在計(jì)算公式中不可能一一反映，所以只能做大概的分析和估算。
其影響脫模力因素在查閱資料后大致總結(jié)如下。
（1）主要與塑件報(bào)復(fù)型腔側(cè)面積的大小有關(guān)。脫模斜度越大，所需的脫模力越小。
（2）與型腔的脫模斜度有關(guān)。脫模斜度越大，所需的脫模力越小。
（3）一性強(qiáng)的便面粗糙度有關(guān)。便面粗糙度值越低，型腔表面越光潔，所需的脫模力也就越小。
（4）與塑件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。塑件的厚度越大，形狀越復(fù)雜，冷卻凝固時(shí)所引起包抱緊力和收縮應(yīng)力越大，則所需的脫模力也就越大。
（5）與射出成型的條件有關(guān)。成型壓力越大，則包緊力越大，所需脫模力越大。脫模時(shí)溫度越高，所需的脫模力越小。塑件在模內(nèi)停留的時(shí)間越久，所需的脫模里也就越大。
（6）與形成塑件的塑料種類(lèi)有關(guān)。不同的塑料種類(lèi)，由于分子結(jié)構(gòu)不一樣，因而他們的脫模力也不一樣。
()
:脫模時(shí)公模型腔受到的摩擦阻力
:塑件對(duì)公模型腔的包緊力
:脫模力
:脫模斜度
:塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)
A:塑件包覆公模型腔的面積
P:塑件對(duì)公模型腔單位面積上的包緊力
將塑件數(shù)據(jù)代入公式中可得
脫模力=220000N
5.3推出方式的選擇
推出機(jī)構(gòu)按照其形式按其結(jié)構(gòu)來(lái)分：推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、行腔推出機(jī)構(gòu)、組合推出機(jī)構(gòu)。每一種不同的結(jié)構(gòu)所適用的情況也不相同,在經(jīng)過(guò)反復(fù)查閱資料后得知，推板也稱(chēng)脫模板或推件板，在分型面處從殼體塑件的周邊推出推出力大且均勻。適用于對(duì)側(cè)壁脫模阻力較大的大筒形塑件、薄壁容器及各類(lèi)罩殼形塑件。尤其適合透明塑件。椎板脫模的特點(diǎn)是頂出均勻、力量大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，塑件不易變形，表面無(wú)頂出痕跡，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，勿需設(shè)置復(fù)位裝置。而我們所要設(shè)計(jì)的塑件水盆正是薄壁深腔類(lèi)，所以為塑件更安全的推出選擇選用推板推出的方式。
接下來(lái)便是推板厚度尺寸的選擇相關(guān)計(jì)算。我們的塑件是塑料水盆，顯而易見(jiàn)其形狀是圓形盆狀塑件，這樣的塑件形狀推板受力可以簡(jiǎn)化為圓環(huán)平板周界受集中載荷的力學(xué)模型，最大撓度產(chǎn)生在板的中心。
式中 R 推桿軸線到推件板中心的距離， mm
F 脫模阻力，N
E 推板剛才彈性模量，mm
推件板允許的變形量，可取塑料制品高度尺寸公差的
C 比值有關(guān)的計(jì)算系數(shù)，從表中查取
R型芯的半徑
因此推板的厚度為100mm
5.4擺勾的設(shè)計(jì)
擺勾的勾對(duì)于擺鉤式推出機(jī)構(gòu)而言是重點(diǎn)所在，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程而言，對(duì)擺勾的設(shè)計(jì)將要兼顧很多與之配合的其他零件。只有在確定了諸如拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離等一系列問(wèn)題之后才能著手對(duì)于擺勾的設(shè)計(jì)。
擺勾示意圖如下圖5.2所示
圖5.2 擺勾機(jī)構(gòu)示意圖
動(dòng)模運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺勾7隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擺勾右下端與定位板左上端后，擺勾將受到定位板始于接觸點(diǎn)并垂直于接觸面的力，從而使彈簧3被壓縮，故而擺勾7將從卡槽中被拉出，動(dòng)作完成。在這個(gè)裝置中，彈簧既負(fù)責(zé)開(kāi)模時(shí)將彈簧拉出，也負(fù)責(zé)合模時(shí)將擺勾復(fù)位。在確定了諸如拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離等一系列問(wèn)題之后，得到擺勾總長(zhǎng)為390mm
5.5 模具材料選擇
塑料模具的工作條件與冷沖模有所不同，一般都必須在一定溫度（150℃~2O0℃）條件下進(jìn)行工作，除了要受到一定壓力作用外，還要承受溫度的影響。因此對(duì)塑料模的成型零件，除了要求必須具有足夠的強(qiáng)度、硬度和良好的加工性能之外，還要求熱穩(wěn)定性好，溫度差異引起的尺寸變化率小。
選取常用的45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后有一定的強(qiáng)度和耐磨性用于模板及導(dǎo)柱導(dǎo)套材料。推薦熱處理溫度：正火850，淬火840，回火600。45號(hào)鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來(lái)做 模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理 。
型腔和型芯用718模具鋼以改善表面拋光性能和耐磨性能。為提高模具壽命達(dá)到80萬(wàn)模次以上，可對(duì)預(yù)硬鋼實(shí)施淬火加低溫回火的加硬方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。淬火時(shí)先在500-600℃預(yù)熱2-4小時(shí)，然后在850-880℃保溫一定時(shí)間（至少2小時(shí)），放入油中冷卻至50-100℃出油空冷，淬火后硬度可達(dá)50-52HRC，為防止開(kāi)裂應(yīng)立即進(jìn)行200℃低溫回火處理，回火后，硬度可保持48HRC以上。氮化處理可得到高硬度表層組織，氮化后的表層硬度達(dá)到650-700HV。（57-60HRC）模具壽命可達(dá)到100萬(wàn)次以上，氮化層具有組織致密，光滑特點(diǎn)，模具的脫模性及抗?jié)窨諝饧皦A液腐蝕性能提高。用于大型長(zhǎng)壽命塑膠注塑模，如家電制品、電腦外殼等模具。高表面光潔度的塑膠制品模具吹塑模由于硬度高，可用于塑膠模具中的滑塊成型工具；視生產(chǎn)需要可施加火焰硬化或氮化處理的模具零件。
鋼材種類(lèi)： 預(yù)硬塑料模具鋼材
鋼材特長(zhǎng)： 拋光 ,電蝕,焊補(bǔ)性與切削加工性良好。
6.結(jié)論
在完成本次設(shè)計(jì)之后，感觸頗深。這次注塑模的畢業(yè)設(shè)計(jì)不同與以往的課程設(shè)計(jì)，它比課程設(shè)計(jì)更系統(tǒng)、更切合實(shí)際，是課本上所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際的第一次真正結(jié)合。首先深感自己知識(shí)儲(chǔ)備的不足，在接手課題之后很長(zhǎng)的一段時(shí)間都在查閱資料。其次在完成課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)到了許多在以往課程中學(xué)不到的新知識(shí)，而且本次設(shè)計(jì)使我對(duì)模具的制造，行業(yè)的前景，塑料的選材有了更深一步的認(rèn)識(shí)，尤其對(duì)于一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的把握使我受益匪淺。
本次設(shè)計(jì)中，無(wú)論是塑件材料的選擇還是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中各種配合的選擇，都將給我今后的工作留下寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并且在設(shè)計(jì)之中之前學(xué)到的知識(shí)得到了很好的使用與鞏固。我堅(jiān)信，通過(guò)本次設(shè)計(jì)實(shí)踐，一定能為我將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。
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致 謝
在本論文的完成過(guò)程中，我的指