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畢 業(yè) 設 計（論 文） 設計（論文）題目： 電話聽筒支架注塑模具畢業(yè)設計論文 學 院 名 稱： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號 指 導 教 師： 職 稱 定稿日期： 年 月 日 摘 要 塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和復雜型腔形狀的制件。通過用3D軟件對塑件進行分析，選擇成型工藝參數(shù) ，設計了一模二腔的注射模具。按平均收縮率設計計算模具成型尺寸。分析了電話聽筒架的結(jié)構(gòu)工藝特點,介紹了電話聽筒架注射模結(jié)構(gòu)及模具的工作過程, 介紹了模具設計方案、工作原理, 闡述了成型部件、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、頂出機構(gòu)的設計特點。 關(guān)鍵詞：注射模；凸模；型芯；斜導柱側(cè)抽芯 III 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2 21世紀模具發(fā)展趨勢 2 1.3 論文的主要研究目標及內(nèi)容 4 1.3.1 設計目標 4 1.3.2 設計的主要內(nèi)容 4 第2章 方案分析與設計 5 2.1 塑件分析 5 2.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下 5 2.1.2 成型工藝分析 5 2.2 塑料的選材及性能分析 5 2.2.1 使用特點 6 2.2.2 成型特性 6 2.2.3 ABS的主要性能指標 6 2.3 ABS塑料的注射過程及工藝 7 2.3.1 注射成型過程 7 2.3.2 ABS的注射工藝參數(shù) 7 第3章 電話聽筒架模具設計方案 8 3.1 分型面的確定 8 3.2 型腔數(shù)量以及排列方式的確定 9 3.3 澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 10 3.3.1 主流道的設計 10 3.3.2 澆口和流道的設計 12 第4章 成型零件工作尺寸的設計和計算 13 4. 1 成型零件校核 13 4.2 型腔零件剛度和強度校核 14 4.3 模架的確定和標準件的選用 14 第5章 合模導向機構(gòu)和定位機構(gòu) 16 5.1 導向機構(gòu)的總體設計 16 5.2 導柱設計 16 5.3 導套設計 17 第6章 脫模推出機構(gòu)的設計 18 6.1 脫模推出機構(gòu)的設計原則 18 6.2 塑件的推出機構(gòu) 18 第7章 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 19 7.1 斜導柱的設計 19 7.2 滑塊的組合及設計形式 19 7.3 各項尺寸的計算與校核 19 第8章 排氣系統(tǒng)設計 20 第9章 冷卻系統(tǒng)的設計 20 9.1 加熱系統(tǒng) 20 9.2 冷卻系統(tǒng) 20 第10章 注塑機選型 22 10.1 注射量計算 22 10.2 注射機型號的選定 22 10.3 型腔數(shù)量的校核及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 23 第11章 模具材料列表 26 總 結(jié) 27 致 謝 28 參 考 文 獻 29 畢業(yè)設計（論文） 第1章 緒 論 1.1 概述 在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應。 模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機、汽車、摩托車、拖拉機、電機、電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機、攝像機、照相機、錄像機、傳真機、電話及手機等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占95%以上。 我國模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應的優(yōu)惠政策進行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進技術(shù)和設備，努力提高模具設計和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟效益。另外，從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進步極大地促進了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。 據(jù)各國報導，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱之“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”，如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實現(xiàn)了模具專業(yè)化、標準化和商業(yè)化，因而深受贊譽。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機”?？梢娔＞吖I(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。 1.2 21世紀模具發(fā)展趨勢 加入WTO后的中國，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權(quán)威報告，中國已成為世界第一制造大國。目前，在參與世界產(chǎn)品市場的激烈競爭下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對模具質(zhì)量要求也越來越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水平已成為當務之急。例如：日本汽車、計算機、電視機、手機等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國際市場占有優(yōu)勢地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界領先水平。 為了解決高精度、長壽命、高效的復雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢主要有如下三方面： 1.模具材料及表面處理技術(shù) 模具工業(yè)要上水平，材料應用是關(guān)鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具鋼有預硬鋼（P20、SM1、B30）、時效硬化型鋼（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一勝百S-136等）、粉末模具鋼（日本DEX40等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（YG20、YG25等）及鋼結(jié)硬質(zhì)合金（TLW50、GW50等）。 在模具表面處理方面，其主要趨勢是：滲入單一元素向多元素共滲、復合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視【9】。 2.模具設計與制造技術(shù) 當代模具的設計與制造技術(shù)廣泛采用計算機輔助設計與制造（CAD/CAM），設計過程程序化和自動化，使用程序、模擬成形過程、采用交互式設計方法，發(fā)揮人和計算機的各自特長。數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡技術(shù)使設計人員擁有大量資料和信息。設計與制造之間的直接傳輸便于設計中的反復修正改變。 先進設計和加工方法的日益普及，為高質(zhì)量、短周期地開發(fā)模具并且保證模具有足夠長的使用壽命，提供了技術(shù)保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎。模具設計與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面： （1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcem公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括：UG、CATIA和PRO/E等。 （2）快速原型法和快速制模技術(shù)（RPM/RMT） 該技術(shù)被稱為自數(shù)控技術(shù)以來的又一次革命，尤其對模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用。它是一項集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進制造技術(shù)，其突出特點就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，面迭加形成三維實體。 RPM技術(shù)與RMT技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模具技術(shù)進一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應用RPM/RMT技術(shù)從模具的概念設計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右，因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國DTM公司的Rapid Tool專利技術(shù)，它能在5～10天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模，可注塑零件5萬件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。 （3）高速銑削技術(shù) 高速銑削是目前切削技術(shù)中應用最多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的5～10倍）及可加工硬質(zhì)材料（＜60HRC）等諸多優(yōu)點，因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達0.01mm。國外高速加工機床主軸最高轉(zhuǎn)速已超過100000R/min，快速進給速度可達120m/min，加速度可達1～2g，換刀時間可提高到1～2s【9】。 3.專業(yè)化生產(chǎn)及標準化 專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一，國外工業(yè)先進的國家模具專業(yè)化生產(chǎn)已達75%以上。美、日兩國的模具廠，80%是10人以下的小工廠，90%是20人以下小而專的企業(yè)。一般一個模具專業(yè)廠只生產(chǎn)1～2種模具。這種專業(yè)化小模具廠易于管理，反應靈活，易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效率，有較強的競爭力。 標準化是實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，能系統(tǒng)提高整個模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益，是機械制造業(yè)的深層次發(fā)展必由之路。國外企業(yè)都極為重視模具的標準化，我國的模具標準化程度不足30%，而且標準品種少、質(zhì)量低、交貨期長，嚴重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮，需大力制訂標準化規(guī)范。 總之，隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機械各類產(chǎn)品的多樣化、復雜化，模具應用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經(jīng)濟總體發(fā)展的速度，供小于求的被動狀態(tài)將大有改變。因此，在模具設計與制造中，采用新技術(shù)、新工藝、新設備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場制高點的必由之路。 1.3 論文的主要研究目標及內(nèi)容 1.3.1 設計目標 （1） 完成電話聽筒架的結(jié)構(gòu)設計。 （2） 完成電話聽筒架的模具設計。 （3） 完成電話聽筒架模具零件圖和模具裝配圖的繪制。 1.3.2 設計的主要內(nèi)容 本論文，主要是對電話聽筒架結(jié)構(gòu)和模具設計做了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個方面：根據(jù)玩具的結(jié)構(gòu)形式，選出模具的基本模架，然后根據(jù)工藝要求設計出外罩的成型零件和模具所有構(gòu)件。 第2章 方案分析與設計 2.1 塑件分析 圖2.1 電話聽筒架 上圖2.1 所示是電話聽筒架參考零件。 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； 殼體下部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；側(cè)面孔需要用到側(cè)抽芯成型[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2mm左右，考慮到殼體左右部分比較淺，脫模斜度為0.5度；由于下面的側(cè)抽芯要用到滑塊也設置為0.5度。 2.2 塑料的選材及性能分析 該零件用于起支撐作用， 抗拉強度、硬度、耐磨性要突出，綜合機械性能要好。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,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好。 （2）與372有機玻璃的熔接性良好,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、透明等級別。 （4）流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好[3]。 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熱干燥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坏确椒ā? （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，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 2.2.3 ABS的主要性能指標 表2.1 ABS的技術(shù)指標 密度/(kg/m3) 1.02～1.16 比體積v/(dm3/kg) 0.86～0.98 吸水率 0.2～0.4 收縮率s 0.4～0.7 熔點℃ 130～160 硬度HB 9.7 R121 抗拉屈服強度 50 拉伸彈性模量 體積電阻率/(Ω/cm) 彎曲強度 80 熱變形溫度 t/c 0.46MP 90～108 沖擊韌度 /(kj/m2) 無缺口 261 0.185MP 83～103 缺口 11 2.3 ABS塑料的注射過程及工藝 2.3.1 注射成型過程 （1）成型前準備，對ABS進行干燥。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進行成型加工時，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應小于0.2%。 ABS的干燥方法: 常壓熱風干燥80℃-85℃保持2-4小時 ；真空熱風干燥 80℃保持 1-2小時。 （2）注射過程.塑料在注射機內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，起過程可分為充模、壓實、保壓、倒流、和冷卻5個階段。 2.3.2 ABS的注射工藝參數(shù) （1）螺桿類別：標準螺桿（直通式噴嘴） （2）回料轉(zhuǎn)速(rpm)：30 （3）注射機料筒溫度: 前段 180℃～200℃ 中段 165℃～180℃ 后段 150℃～170℃ （4）噴嘴 ：170℃～180℃。 （5）模具 ：50℃～80℃，玻纖增強制品取75℃。 （6）注射壓力:60℃～100℃。 （7）注射速度、注射壓力: 一般ABS制品采用高速及多級注射，但是對于阻燃品級，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱ABS也要快速注射(可減少內(nèi)部應力)，注射壓力在75MPa左右，保壓時可低些。 （8）熔膠溫度: 190℃ （9）成型時間(): 注射時間:20～90 高壓時間:0～5 冷卻時間:20～120 總周期: 50～220 在265℃溫度下，物料在機筒內(nèi)停留時間最多不能超過5-6分鐘，若溫度為280℃，則物料在機筒內(nèi)停留時間就不能超過2-3分鐘。 （10）后處理:把塑件放在紅外線或者烘箱下,溫度設為70度烘干2-4小時[4]。 第3章 電話聽筒架模具設計方案 3.1 分型面的確定 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計方式影響最大,分型面設計是否合理對塑件質(zhì)量和模具復雜程度具有很大的影響?；旧鲜且环N分型面對應著一種模具設計方案，所以分型面的選擇決定著模具總體的設計方案。 分型面的選擇原則 （1）保證塑料制品能夠脫模。 （2）使分型面容易加工。 （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。 （9）盡量減少塑件在合模方向的投影面積。 （10）長型芯應置于開模方向。 （11）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。 綜上所述，由于該塑件曲面不多，型面在一個平面上,為了順利脫模,分型面采用如下模具結(jié)構(gòu)，只需要側(cè)抽芯，加工成本經(jīng)濟，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)量以及排列方式的確定 型腔數(shù)的確定，主要跟注射機的最大注射量、額定鎖模力、塑化速度、制品的精度要求、生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素有關(guān)?？紤]到本次設計的設計要求，考慮塑料件為長條形狀,本次設計采用一模二腔結(jié)構(gòu)，配套生產(chǎn)。 如圖3.2所示。 圖3.2 型腔排列方式 3.3 澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 澆注系統(tǒng)是引導凝料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能。 3.3.1 主流道的設計 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，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計 （a）主流道的小端直徑 D =注射機噴嘴直徑+（0.5～1） =3+（0.5～1），取D=3.5mm 。 （b）主流道的球面半徑 SR =注射機噴嘴球頭半徑+（1～2） =15+（1～2），取SR=16mm 。 （c）球面的配合高度 h=3mm （d）主流道的長度 取L=22+43.5=65.5mm 主流道大端直徑 （半錐角） 取 澆口套總長 （2）澆口套的設計 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴，因而模具主流道部分常設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)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC~55HRC,如圖4.1所示。 圖3.2 主流道襯套 （3）定位圈的設計與固定 由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設計成分體式，注射機定位孔尺寸為 ，定位圈尺寸取，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。 圖3.3定位圈 圖3.4 主道襯套的固定形式 1-內(nèi)六角螺紋； 2-定位圈；3-定模座板；4-主流道襯套；5-定模板 3.3.2 澆口和流道的設計 選擇側(cè)進膠,如圖3.5，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失小，進料速度快，成型比較容易。另外傳遞壓力好，保壓補縮作用強. 圖3.5 澆口和流道的設置形式 第4章 成型零件工作尺寸的設計和計算 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，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據(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、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 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標準中的5級精度成型。 4. 1 成型零件校核 （a）采用臺肩固定的形式， （b）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設計》的塑件公差 數(shù)值表3.1。塑件尺寸， 式中 s——塑料的平均收縮率，ABS為0.005； ——塑件外徑尺寸； ——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，當尺寸小于50mm時，；當塑件尺寸大于50mm 時，。 （a）采用臺肩固定的形式，下底面用模珂與動模壓緊。 （b）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設計》的塑件公差數(shù)值表。 塑件尺寸 ，。 式中各符號同前。 4.2 型腔零件剛度和強度校核 由于塑件成型部分采用模仁，再從模板上開框把模仁鑲?cè)耄寐萁z吃緊。成型部分離模仁有滿足條件的規(guī)定距離（20～25mm），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。 4.3 模架的確定和標準件的選用 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)合標準模架，選用下列的結(jié)構(gòu)形式。即采用數(shù)量為1的標準模架。 （1）定模座板（250mmx300mm、厚為25mm） 定模座板是模具與注射機連接固定的板，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（250mmx300mm，厚90mm） 用于固定型芯、導套。固定板應有一定的厚度，并有足夠強度，一般用45號鋼，調(diào)質(zhì)到230HB~270HB。其上的導柱和導套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板與澆口套采用H7/m6配合[7]。 （3）動模座板（250mmx300mm、厚為25mm） 材料為45鋼，其上的注射機頂孔為直徑40 mm。 （4）動模板（250mmx300mm，厚70mm） 行位滑塊通過矩形導滑槽在模套中滑動，以完成側(cè)向分型和合模復位，材料為45鋼。其上的導柱和導柱孔為H7/k6配合[7]。 （5）墊塊(48mmx300mm，厚90mm) （a）主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。 （b）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。 （c）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。 （d）墊塊的高度h校核。 式中 ——推板厚度，為15mm; ——推桿固定板厚度，為20mm; ——推出行程，為15mm； ——推出行程余量，一般為4mm～6mm，取5mm. （6）推板（120mmx300mm，厚度15mm） 材料為45鋼，其上的推板導套孔與推板導套采用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（110mmx300mm，厚度20mm） 鋼材為45鋼,其上的推板導套孔與推板導套采用H7/f9配合[7]。 模架如圖4.1所示： 圖4.1 模架 第5章 合模導向機構(gòu)和定位機構(gòu) 采用標準模架，模架本身帶有導向裝置，按模架規(guī)格選取即可。 5.1 導向機構(gòu)的總體設計 （1）導向零件應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有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導柱和導套后變形。 （2）該導套采用4根導柱，其布置為等直徑導柱不對稱布置。 （3）導柱安裝在支承板和模套上，導套安裝在定模固定板上。 （4）為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應只有承屑槽，在導柱孔口倒角。 （5）在合模時，保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞。 （6）動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 5.2 導柱設計 （1）采用帶頭導柱，加油槽，如圖4.9所示。 （2）導柱長度必須比凸模端面高度高出6mm ～8mm。 （3）為了使導柱能順利地進入導向孔，導柱端部常做成圓錐形的先導部分。 （4）導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證有足夠的抗彎強度。 （5）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/k6配合，導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7間隙配合[7]。 （6）導柱工作部分的表面粗糙度為0.2um。 （7）導柱應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5.1 導柱 5.3 導套設計 導套與安裝在另外一半模上的導柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，以保證模具運動導向精度的圓套形零件。導套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導套、帶頭導套。 （1）采用帶頭導套，如圖5.2所示。 （2）導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。 （3）導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）導套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用T8A。 圖5.2 導套 第6章 脫模推出機構(gòu)的設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準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構(gòu)，也常稱為推出機構(gòu)。 6.1 脫模推出機構(gòu)的設計原則 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，應遵循以下原則。 （1）推出機構(gòu)應近盡量設置在動模一側(cè)。 （2）保證塑件不因推出而變形損壞。 （3）機構(gòu)簡單，動作可靠。 （4）良好的塑件外觀。 （5）合模時的準確復位。 6.2 塑件的推出機構(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6.1 帶肩圓筒推桿 （2）推桿應設置在脫模阻力大的地方。 （3）推桿應布置均勻。 （4）推桿應設在塑件強度、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，其端面應與型腔地面平齊或高出型腔底面0.03mm～0.11mm。 （7）推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.6mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又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。 第7章 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 當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。 7.1 斜導柱的設計 斜導柱設置在定模，與滑塊的中線對齊，有足夠的強度。 斜導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滑槽滑動。 斜導柱傾斜角為20度。 7.2 滑塊的組合及設計形式 設計其組合方式時應考慮分型與抽芯的方向要求,并保證塑件有較好的外觀質(zhì)量,另外還應使滑塊的組合部分具有足夠的強度,該套模具采用兩瓣合模塊組合的結(jié)構(gòu)形式。 利用滑塊水平兩側(cè)面的凸耳與模套對應的導滑槽滑動配合,達到側(cè)向分型與復位的目的。 為防止滑塊離開動模，采用壓塊壓住滑塊兩邊的凸耳。 7.3 各項尺寸的計算與校核 斜導柱、滑塊、導柱之間的相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖 4.15所示。 （1）滑塊為兩瓣合形式，左右兩面傾角為70度，便于滑塊滑動，滑塊高 度為65mm，全部高出動模板。 設置在動模板內(nèi)的彈簧波子止動距離為22mm。每個滑塊分布兩個彈簧 波子，并布局在滑塊中心線的兩邊。 （2）斜導柱的導向傾斜角為20度，從合模到開模斜導柱剛離開滑塊時，斜導柱的移動距離是22mm，保證了滑塊止動上的配合。 （3）抽芯距離校核 需要抽芯的距離是： 斜導柱剛好抽出來時的推動距離： 因：，所以抽芯距離滿足要求，塑件能正常取出。 第8章 排氣系統(tǒng)設計 模板分型面上設置1mm深的排氣槽用于排氣，而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上設置了推桿，排氣條件足夠。 第9章 冷卻系統(tǒng)的設計 9.1 加熱系統(tǒng) 該套模具的模溫要求在70℃以下，又是小型模具，所以無需設置加熱裝置。 9.2 冷卻系統(tǒng) ABS塑料注射到模具內(nèi)的塑料溫度為180℃～190℃ 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[11]。 ABS的成型溫度和模具溫度分別為180℃～190℃ 、50℃～70℃，用常溫水對模具進行冷卻。 （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)部開設冷卻水道。 （2）冷卻系統(tǒng)的簡略計算[12] 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(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)進行初步的簡略計算。 （a）求塑料固化時每分鐘釋放的熱量 查表得ABS單位質(zhì)量放出的熱量，故 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。 （b）冷卻水的體積流量 (4.7) 式中 ——冷卻水的密度，為; ——冷卻水出口溫度，取25； ——冷卻水進口溫度，取20； C——冷卻水的比熱容，為4.187kj/(kg/) （c）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。 （d）冷卻水在管道內(nèi)的流速 (4.8) (e)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) 查參考文獻中的表取f =7.22,水溫為25時,因此 (f)冷卻管道的總傳熱面積 (4.9) (g)模具上應開設的冷卻水孔數(shù) （孔） (4.10) 式中 l—長度，為150mm. 第10章 注塑機選型 注射機是安裝在注射機上使用的設備，因此設計注射模應該詳細了解注射機的技術(shù)規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。 注射機規(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，設計人員應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，倘若用戶自己提供型號和規(guī)格，設計人員必須對其進行校核，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。 10.1 注射量計算 該產(chǎn)品為ABS，查書《設計與制造實訓》得知其密度為1.08～1.10g.cm-3,收縮率為0.4%～0.7%，計算其平均密度為1.09，平均收縮率為0.55%，通過計算得塑件體積為： V塑=37.063cm3 (單個通過3D軟件測得) 塑件的質(zhì)量： M塑=39g 澆注系統(tǒng)體積：(估算) V澆=0.955 cm3 澆注系統(tǒng)質(zhì)量：(估算) M澆=1.04g 故得總質(zhì)量為：M總=80g(2件塑料件加澆口) 10.2 注射機型號的選定 根據(jù)以上的計算初步選定型號為SZ-125/630型臥式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)見表10.1。 表10.1 SZ-125/630型注射機主要技術(shù)參數(shù) 螺桿直徑/mm 40 拉桿內(nèi)間距/mm 370x320 推動行程/mm 550 最大模具厚度/mm 300 理論容量/ 140 最小模具厚度/mm 150 注射速度 /(g/s) 110 頂出桿根數(shù) 1 塑化能力/(g/s) 16.8 定位孔直徑/mm 125 額定注射壓力/MP 126 頂出中心孔直徑/mm 35 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 14~200 頂出力/KN 1500 鎖模力/KN 530 噴 嘴 球半徑SR/mm 15 開模行程/mm 270 孔直徑/mm 10.3 型腔數(shù)量的校核及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 （1）型腔數(shù)量的校核 （a）由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 （4.1） t取60s, 符合要求。 式中 K——注射機最大注射量的利用系數(shù)，非結(jié)晶型塑料一般取0.8； M——注射機的額定塑化量，改注射機為16.86g/s； T——成型周期，因塑件還比較大，壁厚，取60s； m1——單個塑件的質(zhì)量，取55g； m2——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，取1g； （b）按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 符合要求。 式中——注射機允許的最大注射量，該注射機為140g。 其他符號意義與取值同前。 （c）按注射機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柱和前模板的斜面抵消，取這兩處力的一半為正壓力： 分型面合模處的作用面積： 塑料熔體對型腔的成型壓力是，一般是注射壓力的30%-65%， 取平均壓力為： (4.2) (4.3) 符合要求。 （2）注射機工藝參數(shù)的校核 （a）注射量的校核 注射量以容積表示最大注射容積為： 最少注射容積： 而 符合要求。 （b）鎖模力的校核 前面計算過，符合要求。 （c）最大注射壓力的校核 注射機的額定注射壓力即為該機器的最高壓力 應該大于注射成型所需調(diào)用的注射壓力的 即 式中； 為70～90；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應滿足 式中 該套模具厚度=25+50+60+60+25=220mm 。 很明顯，選擇該注射機能滿足模具設計的要求。 (4）開模行程校核 H H1 + H2 + (5～10)mm ——注射機動模板的開模行程，取270mm； ——塑件推出行程取22mm； ——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。 第11章 模具材料列表 表11.1 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 斜導柱 T7A 淬火 52HRC-55HRC 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 導柱導套 T10A 淬火 54HRC-58HRC 定位圈 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB 復位桿 45 淬火 43HRC-48HRC 總 結(jié) 本次畢業(yè)設計是我們大學所學知識做的一次總測驗，是鍛煉也是檢驗自己所學并掌握運用知識的能力，是我們高等院校學生的最后的學習環(huán)節(jié)，通過這次設計，我學到了許多原來未能學到的東西，對過去沒有掌握的知識得到了更進一步鞏固。獨立思考，綜合運用所掌握理論知識的能力得到很大的提高，學會了從生產(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備，打下基礎，更是我們四年機械設計制造及其自動化專業(yè)知識的一次綜合。 本次設計也暴露了我們不少的缺點和問題：對于所學知識還沒有做到仔細、認真消化，許多方面還是只有一個大概的認識，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，沒有達到對所學的知識熟練運用的水平。這也從一個側(cè)面反映出我們設計經(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，都應該虛心向老師和前輩們學習，從 而不斷完善自我，提高自我水平。 致 謝 回想學習生活，在這里我獲得了知識，學會了學習，也懂得了如何利用學到的知識去為社會做貢獻,而這些都是我辛勤的老師教予我的。在此，對所有在學習上、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，感謝您們教會了我如何學習、如何做人、如何做事！ 本次設計即將完成，我的心情卻無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、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老師。指導老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段從課題的選擇、論文的撰寫到中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。從他的身上，我學習到的不僅僅是專業(yè)知識，更重要的是他淵博的學術(shù)知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、認真負責的工作態(tài)度和待人以誠的寬廣胸懷，使我受益匪淺，必將對我以后的學習和工作產(chǎn)生巨大的影響，在此向他致以誠摯的謝意！ 其次要感謝同學們給我?guī)椭椭С?在設計中遇到的困難,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. 參 考 文 獻 [1] 李志剛等.模具計算機輔助設計[M].武漢：華中理工大學出版社，1990. 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