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河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 1 緒 論 1.1我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，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大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險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。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標(biāo)準漸開線齒形要求。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窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達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10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距.　?　? 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國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，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(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發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應(yīng)用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，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，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場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新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車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、摩托車工業(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，特別是電冰箱、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)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 國外先進國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標(biāo)準化程度高、設(shè)計和工藝技術(shù)先進，如模具CAD/CAM技術(shù)采用普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率高等，模具生產(chǎn)效率高、周期短。國外，70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來說，國內(nèi)的材料很難達到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE?CAD?CAM.CAPP等軟件很多都是國外的。拿塑封模具來說，國外一次可以加工出上百個型腔的模具，還有熱流道技術(shù)、氣輔成型這些工藝應(yīng)用都很普遍。德國的模具很多采用熱流道技術(shù)，使用熱流道技術(shù)，產(chǎn)品的質(zhì)量好，成型周期短，精度高。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％． 2 擋條套塑料模畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 2.1設(shè)計要求 材料：ABS 板厚：t=1㎜ 塑件名稱：擋條套 圖一 零件圖 1. 任務(wù)書 2. 說明書 3. 目錄 4. 參考文獻 5. 裝配圖（1.2號）及零件圖 3 工藝分析和確定 3.1擋條套模具設(shè)計的設(shè)計思路 在進行設(shè)計之前，設(shè)計者應(yīng)該明確自己要設(shè)計的事項，要以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)設(shè)計模具。根據(jù)設(shè)計書的內(nèi)容，設(shè)計者應(yīng)熟悉塑件的幾何形狀、明確使用要求。然后對塑件進行成型工藝性的檢查，以確認塑件各個細節(jié)是否符合注塑成型的工藝條件，這可以利用一些塑料CAE分析軟件輔助分析。 在對工藝性分析之后，利用CAD軟件進行塑件的型芯型腔造型，確定其收縮率和分型面。將塑件的型芯型腔設(shè)計完畢之后，根據(jù)塑件的參數(shù)，選取合適的模架。接下來的工作就是對模具的澆道系統(tǒng)、冷卻或加熱系統(tǒng)、模具其他構(gòu)件的設(shè)計，根據(jù)前面的設(shè)計，選擇合理的注射機，最后繪制模具的設(shè)計圖。 隨著CAD/CAM技術(shù)在模具領(lǐng)域的發(fā)展，傳統(tǒng)的模具設(shè)計正在發(fā)生著重大變化，每個公司也有自己實際的一套操作手冊。但總的來說，設(shè)計的基本過程和內(nèi)容，均與傳統(tǒng)的設(shè)計基本相同。注塑模具設(shè)計.在設(shè)計中經(jīng)過分析選用了“一模四腔”的型腔排列方式，澆口的設(shè)計過程中根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇了側(cè)澆口，在開模過程中能夠自動切斷澆口凝料，提高了生產(chǎn)效率；由于制件有側(cè)凸，需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，本模具中采用了分半模塊的抽芯機構(gòu)；在頂出機構(gòu)的設(shè)計中，塑件是夾在分半模塊中，為保證塑件的質(zhì)量，采用了頂桿脫模. 3.2 擋條套工藝性分析 根據(jù)零件形狀設(shè)計出相應(yīng)的加工模具，零件大小形狀如下所示：3.3 塑件的工藝性分析 1．塑件的原材料分析。ABS，化學(xué)名稱是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名稱是Acrylonitrile Butadiene Styrene。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS、SAN、BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS塑料的密度是1.02～1.05 g/。ABS的成型時收縮率為0.3～0.8%。成型時，溫度為200～240℃。ABS塑料需要在料斗中的進行預(yù)熱干燥，干燥的工藝條件為在80～90℃條件下干燥2個小時。ABS的使用溫度不高，一般不超過80℃。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性。ABS塑料燃燒緩慢，火焰呈黃色，且有黑煙。燃燒后塑料會軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但且沒有熔融滴落的現(xiàn)象。 ABS工程塑料具有突出的力學(xué)性能和優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，尺寸穩(wěn)定性好，成型加工和機械加工較好。由于其突出的性能，ABS塑料被廣泛用于制造電器外殼、手機、電話機殼、容器等，也用于生產(chǎn)板料、管料等產(chǎn)品。 3.4 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形。中心四個凸臺，凸臺兩側(cè)各有二個三角形的凸臺；凸臺高2mm、長為3mm、寬為1.5mm的凸臺,凸臺二個各二個對稱分布,因此,模具設(shè)計時必須設(shè)置側(cè)向分型抽心機構(gòu),該零件屬于中等復(fù)雜程度. （1）結(jié)構(gòu)分析，該零件總體結(jié)構(gòu)為長方形,且兩面有四個對稱分布的小凸臺，因此模具屬于簡中等難度模具。 （2）尺寸精度分析，該零件沒有標(biāo)注尺寸公差，屬于自由公差，且壁厚比較均勻，易于成型，所以模具制作精度要求不是特別高，易于加工制作。 （3）表面質(zhì)量分析，該零件的表面要求除了要求沒有缺陷，毛刺，無其他特殊要求，不比較容易實現(xiàn)。 3.5 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動及成型時工藝條件的變化，塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知ABS材料的制件。即：12.78mm、6.23mm、1.78mm、20.31mm、5.78mm、9.75mm、37.78mm、25.54mm、2.78mm ,分析可見，該零件的尺寸精度不高沒有太多的的精度要求，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 3.6 計算塑件的體積質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選注塑機。 計算塑件的體積：V= 1303.6㎜ 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)手冊查找得ABS密度為1.05g/cm 所以塑件質(zhì)量為M=Vp=1.37g 塑件的體積不大，因此采用一模四件，根據(jù)塑件的外形尺寸初步選用國產(chǎn)系列注塑機 SZ-60/250型。 3.7塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找有關(guān)文獻和參考工廠時間應(yīng)用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：前段溫度t選用200～210c； 中段溫度t選用210～230c； 后段溫度t選用180～200c； 噴嘴溫度：180～190c； 注塑壓力：選用70～90Mpa； 注塑時間： 選用3～5s； 保壓壓力： 選用 65Mpa； 保壓時間： 選用15～30s； 冷卻時間： 選用15～30s； 成型周期： 選用40～70s； 3.7.1塑料成型設(shè)備的選取 ABS注塑工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 保壓力（MPa） 50～70 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） 30～60 注射時間（s） 3～5 噴嘴形式 直通式 保壓時間（s） 15～30 噴嘴溫度（） 180～260 冷卻時間（s） 15～30 模具溫度（） 40～85 成型周期（s） 30～70 注射壓力（MPa） 70～90 4 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：分型面選擇，模具型腔數(shù)目的確定排列方式，澆口設(shè)計，模具工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等。 4.2 分型面選擇 根據(jù)塑件分型面選取原則： 1）為了塑件脫模方便，分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。針對該罩蓋塑件，可以選取如圖所示的二種分型面。選在分型面1時，型腔需設(shè)計成半合模；選擇分型面時，部分型腔在定模側(cè)，另一部分在動模側(cè)；選擇分型面2時，型芯和型腔均在定模側(cè)。 2）模具結(jié)構(gòu)簡單；選擇分型面1和2時，一定程度上使模具的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜復(fù)雜，而選擇分型面2時，模具結(jié)構(gòu)簡單，分型時塑件能留在動模側(cè)，降低了推出機構(gòu)的設(shè)計。 3）確保塑件的尺寸精度和無損塑件的外觀。采用分型面1和2時，塑件成型時，在分型面處容易出現(xiàn)飛邊和毛刺，在塑件上留下分型面痕跡，影響塑件的外觀，同時難以保證塑件的尺寸精度。模具設(shè)計中分型面的選擇是很重要的，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。方案一：分型面A-A如下圖 方案二：分型面A-A如下圖 從以上兩個分型面的比較可以很容易的看出應(yīng)該選擇第二個分型方法，更有利于模具成型、脫模、抽芯，選定第一種方案。 4.3確定型腔排列方式 為提高生產(chǎn)率，宜采用一模多腔，考慮到模具制造的復(fù)雜型，為了降低模具的制造周期，采用一模兩件，平衡式型腔布置，使模具尺寸較小，制造加工方便，降低模具制造成本，又不影響塑件的生產(chǎn)效率。 本塑件在注塑時采用一模四件，即需要四個型腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具復(fù)雜程度，布腔如下圖所示: 塑件分布圖 4.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.4.1主流道的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴到型腔為止的塑料熔體的流動通道，澆注系統(tǒng)在模具設(shè)計中占有重要的地位，它的設(shè)計合理與否直接對制品的成型起到?jīng)Q定的作用。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括主流道、分流道、澆口和冷料穴的的設(shè)計。 根據(jù)設(shè)計手冊查得SN—60/250型注塑機的有關(guān)尺寸為： 噴嘴前端孔徑為4㎜； 噴嘴前端球面半徑為10㎜； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系的： 主流道球面半徑R=11㎜ 主流道最小端直徑r=4㎜ 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為1-3度，經(jīng)換算的主流道大端直徑為8㎜，為了使溶料順利進入分流道，可以將分流道出料端設(shè)計為R=4的半圓。為了便于將凝料從主流道中拔出，叫主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為2o。經(jīng)換算主流道大端直徑D=Ф10。同時為了是熔料順利進入分流道，在主流道出料端設(shè)計r=3mm的圓弧過度. 4.4.2分流道設(shè)計 本塑件的形狀不算太復(fù)雜， 溶料填充比較容易，為了 便于加工,設(shè)計為R=3㎜半 圓做一級分流道，設(shè)計為 R=2㎜半圓做二級分流道。如右圖: 4.4.3澆口設(shè)計 澆口是熔融塑料經(jīng)分流道注入型腔的進料口，是流到和型腔之間的連接部分，也是注射模澆注系統(tǒng)的最后部分，其基本作用是：1）試從分流道來的熔融塑料以最快的速度進入并充滿型腔。2）型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔融塑料回流。根據(jù)澆口的作用，澆口的截面積要小，長度要短，因為只有這樣才能增大塑料的流速，快速的冷卻封閉，便于塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。 根據(jù)塑件外形，采用齊邊側(cè)澆口為宜，注射成型厚易去除且不影響塑件外觀。側(cè)澆口開設(shè)在分型面的型腔側(cè)，可以改變截面高度和寬度可以調(diào)整熔體充模是切變速率及凍結(jié)時間；在塑件的分子取向方面考慮，在塑件側(cè)向開澆口，分子取向沿著周向應(yīng)力的方向，從而使應(yīng)力開裂現(xiàn)象大為減??；每個塑件只有一個澆口，可以減少熔接痕，從而增加了熔接牢度。側(cè)澆口尺寸計算公式如下： a=(～)s； b=(5～8)a ； c=2～4 mm； 式中: a——澆口厚度 b——澆口寬度 c——澆口長度 s——塑件厚度 計算并取值： a=0.3mm b=2mm c=1.5mm 分流道和澆口的布局如圖所示： 主流道及澆口和襯套定位環(huán)形狀如圖所示： 4.5 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計 注射模的排氣是模具設(shè)計中不可忽視的的一個問題，特別是快速注射成型工藝的發(fā)展對該注射模的排氣的要求更加嚴格。注射模內(nèi)積集的氣體有以下四個來源。1）進料系統(tǒng)和型腔中存有的空氣。2）塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣。3）由于注射溫度過高，塑料分解所產(chǎn)生的氣體。4）塑料中某些配合劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。當(dāng)模具排氣不良的情況下，上述氣體經(jīng)受很大的壓縮作用產(chǎn)生反壓力，這種壓力阻止熔融的塑料的正?？焖俪淠?，而且，氣體的壓縮所產(chǎn)生的熱也能試塑料燒焦。在沖模速度大，溫度高，物料粘度低，注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定壓縮程度下能滲入塑料內(nèi)部，造成熔接不牢，表面輪廓不清，充填 不滿，氣孔和組織疏松等確定。 排氣槽的位置和大小的選定，主要依靠經(jīng)驗。通常將排氣槽先開在明顯的部位，經(jīng)過試模后再修改或增加，根據(jù)排氣槽基本的設(shè)計原則，該模具的排氣槽開設(shè)在凹模一面，使模具的制造和清模方便。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 4.6抽芯機構(gòu)的設(shè)計 本例的塑件側(cè)壁個有兩個小凸臺，他們均垂直于脫模方向，阻礙了成型后塑件從模具脫出。因此成型小凸臺的零件必須有側(cè)抽芯機構(gòu)。本模具采用分半模塊抽芯。根據(jù)此模具的具體形狀，我把分半模塊安裝于動模板板上，其形狀如下： 用分半模塊進行抽芯 4.7推出機構(gòu)設(shè)計 根據(jù)抽芯機構(gòu)的設(shè)計后,推出機構(gòu)用推桿推出,其作用在分半模塊上,推桿固定在推桿固定板上,推陳出新桿與推陳出新桿孔之間為滑動配合,一般選H7/f6,其配合間隙兼有排氣作用,但不大于所用塑料的排氣間隙,以防漏料。 配合長度一般為推桿直徑的2～3倍，推桿端面應(yīng)精細拋光，因其已構(gòu)成型腔的一部分，為了不影響塑件的裝配和使用，推桿端面應(yīng)高出型腔表面0.1mm,推桿推出后，必須回到其原始位置，才能合模進行下一次注射成型，也就是說起到復(fù)位的作用，用這種方法經(jīng)濟、簡單、回程動作穩(wěn)定可靠。 推桿推出是應(yīng)用最廣的一種推出形式，它幾乎可以適用于各種形狀塑料的脫模，但其推出力作用面積較小，如設(shè)計不當(dāng)易發(fā)生塑件被壞的情況，而且還會在塑件上留下明顯的推出痕跡，故設(shè)計推出機構(gòu)時，推桿作用在塑件上的力分布要均勻它的結(jié)構(gòu)如上圖所示。 推出機構(gòu) 4.8成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯、型腔可采用組合式和整體式，整體式型腔是直接在型腔板上加工，有較高的強度和剛度，但零件尺寸較大時加工和熱處理困難。整體式型芯結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件質(zhì)量好，但尺寸較大，消耗貴重模具鋼多，整體式結(jié)構(gòu)成型零件適用于中小型的模具。 型腔板材料采用根據(jù)《模具材料》一書表5-16（塑料模具材料的選用），差的ABS塑料所適用的模具有40Cr、SM1、3Cr2Mo等,該模具型腔板選用3Cr2Mo，屬于預(yù)硬型模具鋼，一般在出廠時已經(jīng)處于預(yù)硬狀態(tài)，硬度約為30～40HRC，無需進行預(yù)硬熱處理，便可直接進行成形切削加工，以保證較高的模具制造精度。型芯亦采用3Cr2Mo來制造，型芯加工后需化學(xué)熱處理電鍍Ni-P,化學(xué)鍍層熱處理后硬度達到1100HV，相當(dāng)于55-72HRC,模具鍍膜后，耐腐蝕性強，表面光潔，光亮，使用壽命一般提高3倍以上，可以滿足塑件的連續(xù)大批量生產(chǎn)。 4.8.1動、定模板工作尺寸的計算 成型零部件中與塑件接觸并決定制品幾何形狀的各處尺寸稱為工作尺寸，對工作尺寸進行準確計算，是成型零部件設(shè)計過程中一項非常重要的工作。針對該塑件模具的工作尺寸位置標(biāo)注如以下兩圖所示： 具有脫模斜度的型芯、型腔工作尺寸計算公式如下： 型腔內(nèi)形尺寸： DM=[D+DS-Δ/2-] DM=[D-K] 型芯外形尺寸： dM=[d+dS+Δ/2+] dM=[dM+K] 式中 DM ——型腔內(nèi)形大端尺寸； DM——型腔內(nèi)形小端尺寸；mm dM ——型芯外形小端尺寸； dM——型腔外形大端尺寸；mm K ——脫模斜度，mm ；脫模斜度取在制品公差范圍,K=(～)Δ δz——成型零件的制造偏差，mm δz=(～)Δ Δ——制品公差 S——塑件的平均收縮率，S=(0.3%+0.8%)/2=0.55% 分半模塊內(nèi)尺寸的計算： d1=[13-0.74X0.3]=12.78mm、 d2 =[2-0.74X0.3] =1.78mm d3=[6-0.74X0.3] =5.78mm d4=[38-0.74X0.3] =37.78mm d5=[3-0.74X0.3] =2.78mm 定模板內(nèi)尺寸的計算： D1=[9.5+9.5X0.55%+0.2/2+0.2/4/2] =9.75mm D2=[20+20X0.55%+0.2/2+0.2/4/2]=20.31mm D3=[6+6X0.55%+0.2/2+0.2/4/2] =6.23mm D4=[25.5+25.5X0.55%+0.2/2+0.2/4/2]=25.54mm 通過計算后選動定模板的尺寸為160X200X20、160X200X25 4.8.2 模具加熱與冷卻水道設(shè)計 在注射模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，是通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的制品和較高的生產(chǎn)效率。注射模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現(xiàn)的。模具加熱方法有蒸汽加熱，熱油加熱及電加熱等，最常用的是電加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水冷卻或空氣冷卻等，而大部分采用常溫水冷卻方法。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功用為：1）改善成型調(diào)件，2）穩(wěn)定制品的形狀尺寸精度，3）改善制品的力學(xué)性能，4）提高制品表面質(zhì)量?？梢姾侠碓O(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)有利用塑件的成型，已知ABS為熱塑形塑料，粘度低，流動性好，因模具溫度為50～80°C，因此需對型腔內(nèi)的塑件進行合理的冷卻。根據(jù)冷卻水道設(shè)計原則知：在保證模具材料有足夠機械強度的前提下，冷卻水道應(yīng)安排的盡量緊密；水道盡可能設(shè)置在靠近型腔表面；水道的直徑優(yōu)先考慮大于8mm，并且各個水道的直徑盡可能相同，避免因水道直徑不同而造成冷卻液流速不均。 本塑件在注塑時不要求太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)計加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可做如下計算； 設(shè)定模具平均工作溫度為40度，用20度的水進行冷卻，出口溫度為30度，產(chǎn)量為0.26㎏/h。 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q，查相關(guān)文獻的ABS的單位熱流量為Q1為56×104J/㎏，因此Q=WQ1=14.56×104 J/㎏， 求冷卻水的體積流量V， V==0.61×10-4m3/min 溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 變形、尺寸精度、力學(xué)性能、表面質(zhì)量。選擇模具溫度時，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。由上述計算可知，因為模具每分鐘所需要的冷卻水體積流量很小，所以冷卻系統(tǒng)可以簡單設(shè)計。另一方面考慮到加工的方面的問題,由于板的長度有些長,為了更方便加工,所以在定模板上平均設(shè)計4個φ8的水道,就可以有效地進行冷卻產(chǎn)塑件了,見裝配圖。 4.8.3 冷料穴設(shè)計 冷料穴位于主流道出口一端，處于主分型面的動模一側(cè)，是主流道的自然延伸，開模時，可以將主流道凝料拉向動模一側(cè)，以便脫模。頂出行程又可以將凝料頂出模外，另外，冷料穴要與拉料桿相互配合使用，在這采用球形的拉料桿。 4.8.4拉料桿的設(shè)計 冷料井位于主流道出口一端，處于主分型面的動模一側(cè)，是主流道的自然延伸，開模時，可以將主流道凝料拉向動模一側(cè)，以便脫模。頂出行程又可以將凝料頂出模 外，另外，冷料井要與拉料桿相互配合使用，在這采用Z型拉料桿。 4.8.5復(fù)位桿 本模具采用斜劃塊復(fù)位，上模下行時會壓著斜劃塊自行復(fù)位，因此不需要復(fù)位桿。 4.8.6導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 由于塑件要進行大批量生產(chǎn)，因此需采用帶肩導(dǎo)柱；當(dāng)導(dǎo)柱因某種原因撓曲時，容易從模板上卸下更換，為了保證模具的導(dǎo)向精度，需采用導(dǎo)套。在標(biāo)準模架中選用的導(dǎo)柱直徑為Ф10mm，根據(jù)導(dǎo)柱的設(shè)計原則知：導(dǎo)柱長度尺寸應(yīng)能保證位于動定模兩側(cè)的型腔和型芯閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進入導(dǎo)孔中的長度不小于導(dǎo)柱的直徑。 4.9 模架的選擇 根據(jù)《塑料注塑模中小型模架及技術(shù)條件》（GB/T12556.1-1990）選擇本模具模架，根據(jù)模具形狀與塑件形狀選用C型模架。其組合尺寸如下： 定模座板為：196×200×20㎜ 定模板為：160×200×25㎜ 動模板為：160×200×20㎜ 墊塊高：55㎜ 動模座板為：：196×200×25㎜ 4.9.1模具閉合高度的確定 在支撐與固定零件的設(shè)計中，根據(jù)零件的情況選用標(biāo)準模架，可得以下各個尺寸： 上模座厚H1=20㎜，定模板厚H2=20㎜，動模板厚H3=20㎜，動模座板厚H6=25㎜。 根據(jù)推出行程和推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊高為H5=55㎜。 因而模具閉合高度為； H= H1+H2+H3+H4+H5+H6 =20+20+20+55+25 =140㎜ 4.9.2注塑機有關(guān)參數(shù)校核 本模具外形尺寸為160㎜×140㎜×200㎜。S—60/250型注塑機的最大安裝尺寸為250㎜×150㎜，故能滿足要求。 由上所述計算模具閉合高度為140㎜S—60/250型注塑機允許最小厚度為100㎜，最大為220㎜，滿足要求。 由資料得S—60/250型注塑機的最大開模行程為100㎜，滿足了塑件頂出要求。 S≥H1+H2+5=55㎜ 經(jīng)驗證S—60/250型注塑機滿足使用要求。 4.10繪制模具總裝圖 1-動模板2-定模板3-定模座板4-定位環(huán)5-澆口套6-半模塊7-帶肩導(dǎo)柱8-導(dǎo)套9-動模座板10-支承塊11-螺釘12-推板13-拉料桿14-推桿固定板15-推桿 4.11 本模具的工作原理： 模具安裝在注塑機上，定模安裝固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上，合模后，注塑機通過噴嘴將容料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后，塑件成型，開模時，動模板后移將分型面打開，由于拉料桿的作用及型芯作用，流道里的凝料被拉出，塑件留在動模一側(cè)，接著推出機構(gòu)在注塑機頂出裝置的作用下，將塑件和分半模塊一起頂出，完成脫模.經(jīng)人工取出塑料件,后又將分模塊合好放入動模板中,合模時，由導(dǎo)柱導(dǎo)向，使動定模閉合，同時復(fù)位桿將頂出機構(gòu)復(fù)位，完成一次動作過程。如下圖所示: 5 注塑模具的安裝和調(diào)試要求 5.1模具的安裝： 1.開機，開動注射機，使動定模板處于開啟狀態(tài)。 2.清理雜物，清理模具安裝面，模板平面和定位孔的污物、毛刺，便于模具順利安裝。 3.吊裝模具，利用小型吊車進行模具吊裝，先將模具吊起來從上面進入機架內(nèi)，定模的定位環(huán)入定模板的定位孔，在慢速閉合模板，壓緊模具，初步固定動定模，再慢速開啟模具，找準動模位置，檢查模具開閉時平穩(wěn)、靈活、無卡滯現(xiàn)象后，再固定動模。 4.調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu)。按模具閉合高度，脫模距離調(diào)節(jié)鎖模距離調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu)，保證有足夠的開模行程和鎖模力，使模具閉合后松緊適當(dāng)。為防止制件有嚴重的溢邊，閉合分型面之間的間隙應(yīng)保持在0.02～0.04mm，此間隙也能保證型腔適當(dāng)?shù)呐艢狻? 5.調(diào)整伸縮性拉桿的距離，模具緊固后，慢速打開模具，直到動模板停止后退，這時調(diào)節(jié)拉桿（螺栓）上的螺母來調(diào)節(jié)拉板的脫模距離，使塑件脫模后與模體之間仍有5mm的距離。 6.校正噴嘴與澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一張紙在噴嘴及澆口套之間，觀察兩者接觸情況。校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 7.接通回路，接通冷水加熱系統(tǒng)，水路應(yīng)暢通，加熱器應(yīng)按額定電流接通。 5.2 模具的調(diào)試要點 1.選擇螺桿及噴嘴的，根據(jù)塑料盒成型工藝要求選擇螺桿盒噴嘴。 2.調(diào)節(jié)加料量和確定加料方式。按塑件的質(zhì)量（包括澆注系統(tǒng)用量）決定加料量，并調(diào)節(jié)定量加料裝置，最后以試模的結(jié)果為準。 3.調(diào)節(jié)鎖模系統(tǒng)。按上模具，按模具閉合高度，開模距離調(diào)節(jié)鎖模系統(tǒng)及緩沖裝置，應(yīng)保證開模距離的要求。鎖模力應(yīng)適當(dāng)，開閉模時，要平穩(wěn)緩慢。 4.調(diào)節(jié)塑化能力。調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速，按成型條件進行調(diào)節(jié)。，調(diào)節(jié)料筒和噴嘴的溫度，塑化能力應(yīng)按試模時塑化情況增減。 5.調(diào)節(jié)注射壓力，俺成型要求調(diào)節(jié)注射壓力。 6.調(diào)節(jié)成型時間。按成型要求控制注射、保壓、冷卻時間及成型周期。試模時應(yīng)手動控制，酌情控制各程序時間，也可以調(diào)節(jié)時間繼電器自動控制時間各成型時間。 7.調(diào)節(jié)模具溫度及水冷系統(tǒng)。按成型條件調(diào)節(jié)水量和電加熱器加熱，以控制模具溫度及冷卻溫度。開機前先打開油泵、料斗及各冷卻系統(tǒng)。 8.確定操作次序，裝料，注射，閉模等工序應(yīng)按成型要求調(diào)節(jié)。試模時用人工控制，生產(chǎn)時用自動控制。 5.3 試模 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多個方面綜合的原因。需按成型條件，成型設(shè)備，模具結(jié)構(gòu)及制造精度，塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題。 5.3.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機構(gòu)失效，制品無法取出的一種反常現(xiàn)象。其主要原因是： （1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （2） 注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 （3） 冷卻時間過短，物料未能固化。 （4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 5.3.2粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 （2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 （3） 模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。 （4） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時間內(nèi)完成固化。 （5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 5.3.3 粘著主流道 （1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 （3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 （5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 5.4 成型缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 5.4.1 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： （1） 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 （2） 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 （3） 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 5.4.2 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： （1） 注射過量 （2） 鎖模力不足 （3） 流動性過好 （4） 模具局部配合不佳 （5） 模板翹曲變形 5.4.3 制件尺寸不準確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。 （1） 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 （2） 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變小；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調(diào)整工藝條件即可。 通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 5.4.4調(diào)整措施 調(diào)整時應(yīng)注意調(diào)節(jié)進料速度，增加排氣孔，正確設(shè)計澆注系統(tǒng)。注意控型周期。 結(jié)束語 時光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計是一件必不可少的事情。 畢業(yè)設(shè)計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。 在學(xué)校中，我主要學(xué)的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設(shè)計不但把我以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。 由于本人資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計中難免要遇到很多難題，在有課程設(shè)計的經(jīng)驗及老師的不時指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計日趨完善。畢業(yè)設(shè)計雖然很辛苦，但是在設(shè)計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設(shè)計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個競爭的社會里有立足之地。 最后，我衷心感謝各位老師在這一段時間給予我無私的幫助和指導(dǎo)，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負你們給予我的知識和對我寄予的厚望！ 致謝 首先感謝本人的導(dǎo)師于智宏老師，他對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。于老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同班同學(xué)、宿友，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 1. 楊占堯主編. 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計. 清華大學(xué)出版社. 2. 中國模具設(shè)計大典. 3. 王孝陪主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 機械工業(yè)出版社. 2000 4. 模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機械工業(yè)出版社. 1996 5. 馮炳堯，韓泰榮，蔣文生主編. 模具設(shè)計與制造簡明手冊. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 6. 賈潤禮，程志遠主編. 實用注塑模設(shè)計手冊. 中國輕工業(yè)出版社. 2000 7. 唐志玉主編. 模具設(shè)計師指南. 國防工業(yè)出版社. 1999 8. 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 機械工業(yè)出版社. 1995 9. 黃毅宏主編. 模具制造工藝. 機械工業(yè)出版社. 1999 10.彭建聲主編. 簡明模具工實用技術(shù)手冊. 機械工業(yè)出版社. 1993 30