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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校材料工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
擋條套塑料模具設(shè)計(jì)
緒 論
1.本課題的意義、目的及應(yīng)達(dá)到的要求
本設(shè)計(jì)主要意義是在我們學(xué)習(xí)完模具設(shè)計(jì)與制造的所有專業(yè)課之后，總結(jié)條理以前我們所學(xué)的知識(shí)，使之成為一個(gè)系統(tǒng)的理論體系，以便于我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦惺褂?。同時(shí)也讓我們對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料和使用工具書(shū)以及手冊(cè)的能力。
本設(shè)計(jì)的目的是在學(xué)生畢業(yè)前夕，將通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)進(jìn)行全面的總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)以及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識(shí)。具體的要求是：
1． 系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過(guò)去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)。
2． 運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問(wèn)題，以此進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。
3． 通過(guò)某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過(guò)程和基本方法。
4． 提高和運(yùn)用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價(jià)值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識(shí)。
2. 本課題的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
2.1我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
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。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～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，
（1）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，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。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。
（2）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)，美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國(guó)CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。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，如對(duì)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。
（3）模具材料方面：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：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛得到應(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)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。
2.2我國(guó)塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
2.2.1我國(guó)塑料模具工業(yè)今后的趨勢(shì)
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨勢(shì)是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(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)絡(luò)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)。
2.2.2我國(guó)塑料模具工業(yè)今后的發(fā)展方向
（1）.提高大型、精密、復(fù)發(fā)展方向雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)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)法滿足實(shí)際生產(chǎn)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)約能源，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)研究開(kāi)發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
（4）.開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(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)件的規(guī)格品種。
（6）.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)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。
3.國(guó)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀
（1）模具生產(chǎn)效率高，工期短，人均產(chǎn)值高。各企業(yè)共同之處是廠房設(shè)備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車(chē)間管理還是有條不紊，生產(chǎn)效率高。一般模具企業(yè)，人均年產(chǎn)值為5～14萬(wàn)美元。
（2）專業(yè)分工細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對(duì)穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細(xì)，生產(chǎn)協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產(chǎn)某一類(lèi)模具，各家都有自己的拳頭產(chǎn)品，這利于在技術(shù)上精益求精，以利在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標(biāo)準(zhǔn)件都是外購(gòu)的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。
（3）模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產(chǎn)品，技術(shù)密集和精密加工設(shè)備密集，與模具成型制品的大批量生產(chǎn)相比，投入大，產(chǎn)出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進(jìn)，有利于模具企業(yè)的發(fā)展?！ ?
（4）緊跟主產(chǎn)品需求開(kāi)發(fā)模具，重視開(kāi)拓海外市場(chǎng)。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產(chǎn)品需求開(kāi)發(fā)制造模具是一個(gè)重要因素。近幾年3C電子產(chǎn)品和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產(chǎn)值的76%源自3C產(chǎn)品和汽車(chē)、摩托車(chē)提供的產(chǎn)品。模具行業(yè)以很強(qiáng)的市場(chǎng)敏感性，以最短的生產(chǎn)周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多3C產(chǎn)品和汽車(chē)模具就來(lái)自美國(guó)，日本和西歐，以及臺(tái)灣?！ ?
（5）CAD/CAE/CAM和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。他們的模具生產(chǎn)效率較高，市場(chǎng)快速反應(yīng)能力強(qiáng)，CAD/CAE/CAM技術(shù)和高速切削技術(shù)的普及應(yīng)用，無(wú)疑是一個(gè)重要因素。
4．本設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題
在擋條套塑料模具的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中， 根據(jù)所學(xué)的知識(shí)和我們?cè)诋厴I(yè)實(shí)習(xí)中所積累的經(jīng)驗(yàn)，所采用方案如下：該塑件是擋條套，中等批量生產(chǎn)，塑件的材料采用常用的原料ABS，屬于常用的工程材料。擋條套的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但四周有四個(gè)凸臺(tái)，需要考慮側(cè)向分型，增加了模具設(shè)計(jì)的難度，制件的尺寸較小 ，特別是需要側(cè)向分型的地方尺寸更小，制造側(cè)向型芯有點(diǎn)困難，強(qiáng)度不容易保證，需要考慮使用成型頂桿的方式完成側(cè)向分型。
第一章 塑件的工藝性分析
1.1 對(duì)塑料制件圖的分析
1.1.1 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度等級(jí)及表面質(zhì)量分析
從該制品的零件圖可知；形狀，結(jié)構(gòu)對(duì)制件脫模要求較高，但對(duì)尺寸大小，產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量要求都不高。
（1）成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動(dòng)性和注射時(shí)的壓力在一定的設(shè)備和工藝條件下，流動(dòng)性較好的塑料品種可以成型較大的制件，塑料ABS的流動(dòng)性能較好，適于成型較大的制件。在這里排水管頭注塑模具的尺寸較小，注塑時(shí)的壓力要求不太大，一般的注塑壓力就能滿足。
（2）制品的精度等級(jí)；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差，此處塑料件未注公差，由于該制件的原材料為ABS，而ABS的制件公差等級(jí)較低為MT5級(jí)，該塑件的精度等級(jí)較低。
（3）制品的表面質(zhì)量；塑料制件的精度等級(jí)較低，我們所要獲得的制件對(duì)制品的表面質(zhì)量除要求無(wú)缺陷，毛刺，無(wú)特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。
（4）制品的形狀結(jié)構(gòu)；制品的壁厚均勻?yàn)?mm。符合ABS的最小壁厚原則，制件的四周有四個(gè)小凸臺(tái)，需要考慮側(cè)向分型，增加了模具設(shè)計(jì)的難度，需由于制件的尺寸較小，ABS的強(qiáng)度較大不需增設(shè)加強(qiáng)筋。
1.1.2 制件所用塑料的性能分析
本制件所用的材料是ABS，ABS的性能如下：
（1）吸濕性強(qiáng)。成型前須充分干燥要求其含水量小于1％，對(duì)于表面光澤要求較高的制品，需長(zhǎng)時(shí)間干燥。
（2）流動(dòng)性較好（溢邊值為0.04mm左右）易于充模，粘度對(duì)剪切速率較敏感，同時(shí)還與注射溫度和注射壓力有關(guān)，其中注射壓力影響較為顯著，因此提高流動(dòng)性要從提高注射壓力入手。
（3）成型難度大，須采用較高的料溫和模溫。對(duì)于耐熱抗沖擊性和中抗沖擊性制件，應(yīng)在允許的范圍內(nèi)料溫取較大值。
（4）精度對(duì)之制件影響較大，有破壞ABS橡膠相的傾向，通常ABS在250℃左右變色，270℃開(kāi)始分解。
（5）若制件精度要求較高模溫宜采取50～60℃，若制件表面要求具有光澤模 溫宜取60～80℃。
（6）注射壓力應(yīng)比聚苯乙烯較大，采用螺桿式注塑機(jī)料溫可取160～220℃，注射壓力可取70～90MPa。
（7）模具設(shè)計(jì)過(guò)程中注意事項(xiàng)，澆注系統(tǒng)流動(dòng)阻力應(yīng)盡可能小，澆口位置及形式應(yīng)合理并能防止熔接痕的產(chǎn)生，同時(shí)要考慮模具制造的經(jīng)濟(jì)性和加工的合理性。
1.2 計(jì)算塑料制件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)量。
計(jì)算塑料制件的體積：V=2041㎜3
塑件質(zhì)量計(jì)算：
W=V×ρ
=2041××1.1
=2.25g
（在這里為大致計(jì)算，其中圓角和凸臺(tái)的尺寸可不預(yù)考慮，在選取注塑機(jī)時(shí)適當(dāng)放縮。）
查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》知ABS塑料密度為ρ=1.02～1.16g/ ㎜3
1.3 ABS塑料注射成型的工藝參數(shù)。（注塑工藝卡）
（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整）
注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度
料筒溫度：后段溫度t1選用150～170℃
中段溫度t2選用165～180℃
前段溫度t3選用180～200℃
注塑壓力：選用55～65Mpa
注塑時(shí)間：選用0～5s
保壓壓力：選用 65Mpa
保壓時(shí)間：選用10s
冷卻時(shí)間 選用15s
噴嘴溫度： 180～190℃
1.4 塑料成型設(shè)備的選取
根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型參數(shù)，考慮塑件的外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初選注塑機(jī)為xs-zy-125.查文獻(xiàn)[7]可知xs-zy-125型的主要參數(shù)：
理論注射量(最大)： 125㎝3
螺桿直徑： 42㎜
注射壓力： 119KN
注射行程: 115㎜
注射時(shí)間： 1.6s
注射方式: 螺桿式
鎖模力： 900KN
最大成型面積： 320㎝2
模板行程： 300㎜
模具最大高度： 300㎜
模具最小高度： 200㎜
1.5 注射成型工藝條件
注射成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。塑化物料的溫度（塑化溫度）和從噴嘴注射出來(lái)的熔體溫度（注射溫度）主要取決于料筒和噴嘴兩部分的溫度，熱塑性塑料在受熱時(shí)的變化曲線如下圖所示：
圖中，A、B、C、D四區(qū)分別對(duì)應(yīng)塑料的玻璃態(tài)、高彈性態(tài)、可塑態(tài)和分解態(tài)，料筒溫度應(yīng)參照C區(qū)的流動(dòng)溫度和分解溫度來(lái)確定。噴嘴溫度通常略低于料筒的溫度，以防止在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”。
第二章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 分型面的確定
制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。選擇分型面的原則是：塑件脫出方便、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量、無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理。本制件為擋條套，內(nèi)表面的粗糙度要求高，再加上對(duì)脫模機(jī)構(gòu)的考慮，選擇A —A分型面比較合理。如下圖所示：
以A —A為分型面，即可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度，也有利于脫模，塑件成型后，由于四個(gè)小凸臺(tái)的作用，塑件沒(méi)有包緊型芯，而是留在型腔中，型腔設(shè)置在動(dòng)模部分，較易推出。
2.2 型腔數(shù)量的確定
根據(jù)注射機(jī)的注射能力，以每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%來(lái)求型腔數(shù)量N.
N=(0.8G-w)W
=(0.8×0.1375-0.05)÷0.00225
= 26
其中： G—— 注射機(jī)的公稱注塑量（㎏）
W—— 成型件的重量 （㎏）
w—— 流道和澆口的總質(zhì)量（㎏）
實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)工廠的情況和生產(chǎn)批量的要求，本設(shè)計(jì)中選用一模四腔的設(shè)計(jì)方法。
2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.3.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道截面積的大小最先影響塑料熔體的流速和充模時(shí)間。如果截面直徑過(guò)小，熔體在流動(dòng)過(guò)程中的冷卻面積相對(duì)增大，熱量損失大，導(dǎo)致粘度升高，壓力損失增大，流動(dòng)性降低，因此成型困難。如果截面直徑過(guò)大，則流道容積增大，塑料消耗增加，導(dǎo)致冷卻固化時(shí)間延長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降。另外如果主流道截面過(guò)大，還容易使塑料熔體的流動(dòng)產(chǎn)生絮流和渦流，導(dǎo)致制品內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。因此，必須恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)主流道截面直徑。通常，主流道進(jìn)口端的截面直徑約取為4～8㎜，若熔體流動(dòng)性好且制品較小時(shí)，直徑可設(shè)計(jì)得小一些；反之則要設(shè)計(jì)得大一些。設(shè)計(jì)主流道直徑時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意噴嘴和主流道的對(duì)中問(wèn)題，因?qū)χ胁涣籍a(chǎn)生的誤差容易在噴嘴和主流道進(jìn)口處造成漏料或積存冷料，并因此妨礙主流道凝料脫模。為了補(bǔ)償對(duì)中誤差并解決凝料脫模問(wèn)題，主流道進(jìn)口端直徑一般都要比噴嘴出口直徑大0.5～1㎜。
本設(shè)計(jì)采用一模四件，由文獻(xiàn)[1]表7-30查得：d=3㎜ D=7㎜ 主流道的形狀如下圖所示：
2.3.2 主流道襯套設(shè)計(jì)
主流道是澆注系統(tǒng)的第一個(gè)組成部分，這部分的具體設(shè)計(jì)都集中在澆口套上，模具工作時(shí)，澆口套直接與注射機(jī)噴嘴接觸，澆口套本身的工作條件比較苛刻，所以應(yīng)選用較好的鋼材來(lái)制造，并應(yīng)有50～55HRC的硬度。
澆口套與注射機(jī)噴嘴的接觸部分有兩種形式，一種為平面接觸，另一種為球面接觸。平面接觸的優(yōu)點(diǎn)是：接觸面積較大，密封較好，塑料不易外溢。其缺點(diǎn)是：若注射機(jī)的精度不高，容易造成塑料外溢，但由于它能自動(dòng)調(diào)整注射機(jī)的偏差，所以在注射機(jī)精度不高的情況下，亦能正常使用。通過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用球面接觸的澆口套，在正常情況下，澆口套端部的球面半徑應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴的球面半徑，澆口套錐孔的小端直徑應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴孔徑。
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，在這里我們?cè)O(shè)計(jì)的模具較小，可以將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)為一個(gè)整體。選取材料為T(mén)10A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過(guò)渡配合。襯套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模配合部分厚度一致主流到出口處的端面部的突出在分型面上，否則不僅會(huì)造成溢料還會(huì)壓壞模具。
2.3.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是指連接主流道與澆口的塑料通道。單腔注塑模通常不用分流道，但多腔注塑模必須開(kāi)設(shè)分流道。本設(shè)計(jì)是一模四件，需要開(kāi)設(shè)分流道。本設(shè)計(jì)中采用梯形截面的分流道，梯形截面分流道容易加工，且熔體的熱量散發(fā)和流動(dòng)阻力都不大，截面尺寸由文獻(xiàn)[2]表6-2查得：h=5㎜ b=7㎜
2.3.4 澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)本制件的形狀、大小、壁厚、尺寸精度、外觀質(zhì)量及力學(xué)性能等方面考慮，本設(shè)計(jì)選用側(cè)澆口，側(cè)澆口又叫邊緣澆口，開(kāi)設(shè)在塑件的邊緣或邊緣頂面。這種澆口不影響塑件外觀，有時(shí)可避免旋流紋。在側(cè)澆口進(jìn)入或連接型腔的部位，應(yīng)成圓角以防劈裂。在側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以澆口深度最為重要。由文獻(xiàn)[1]表7-33查得側(cè)澆口的厚度為1㎜，寬度為2㎜，長(zhǎng)度為1㎜。
無(wú)論采用什么形式的澆口，其開(kāi)設(shè)的位置，對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響均很大，因此合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還會(huì)影響模具結(jié)構(gòu)?？傊?，如果要使塑件具有良好的性能和外表，要是塑件的成型在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇。一般選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征成型質(zhì)量和技術(shù)要求，并綜合考慮塑料熔體在模內(nèi)的流動(dòng)特性，成型條件等因素，綜合考慮，該塑件的澆口位置選在塑件的邊緣。
第三章 成型零部件的設(shè)計(jì)
3.1 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算
本制件采用一模四件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素。型芯擬采用整體式結(jié)構(gòu)，整體式型芯形狀比較簡(jiǎn)單，便于機(jī)械切削加工。ABS的收縮率為0.4%～0.9%.
由文獻(xiàn)[4]，按平均收縮率計(jì)算模具成型零件工作尺寸的公式表查得：
型芯的徑向尺寸： d1 =[(1+S)D-CD]-DM0
=[(1+0.6%)25.5-0.6′0.5]-0.280
= 25.35-0.280 ㎜
d2 =[(1+S)D-CD]-DM0
=[(1+0.6%)9.5-0.70′0.28]-0.160
= 8.55-0.160 ㎜
型芯的高度尺寸： h =[(1+S)H+CD]-DM0
=[(1+0.6%)7+0.60′0.28]-0.160
= 7.21-0.160 ㎜
式中： S----平均收縮率
D----塑件尺寸公差
Dm----模具尺寸公差
h------塑件的內(nèi)形高度
H------塑件的外形高
X-------按平均收縮率計(jì)算查得的系數(shù)
3.2 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算
本例中模具采用一模四件的結(jié)構(gòu)形式，形狀有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)，斜頂桿組成型腔的一部分。ABS的收縮率為0.4%～0.9%。
由文獻(xiàn)[4].按平均收縮率計(jì)算模具成型零件工作尺寸的公式查得：
型腔的徑向尺寸： D1 =[(1+S)d-CD]0+DM
=[(1+0.6%)31.5-0.58′0.56] 0+0.32
=31.360+0.32 ㎜
D2 =[(1+S)d-CD]0+DM
=[(1+0.6%)15.5-0.65′0.38] 0+0.20
=15.350+0.20 ㎜
D3 =[(1+S)d-CD]0+DM
=[(1+0.6%)10.5-0.65′0.32] 0+0.18
=10.360+0.18 ㎜
D4 =[(1+S)d-CD]0+DM
=[(1+0.6%)26.5-0.60′0.50] 0+0.28
=26.360+0.28 ㎜
型腔深度尺寸： H =[(1+S)h-CD]0+DM
=[(1+0.6%)6-0.60′0.24] 0+0.14
=5.900+0.14 ㎜
式中： S----平均收縮率
D----塑件尺寸公差
Dm----模具尺寸公差
h------塑件的內(nèi)形高度
H------塑件的外形高
X-------按平均收縮率計(jì)算查得的系數(shù)
型腔的壁厚選擇：
由文獻(xiàn)[5]表5-4-35矩形型腔壁厚參考尺寸查得S=20mm.如下圖所示:
第四章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 抽芯距的確定
抽芯距是指將側(cè)型芯從成型位置推至不防礙塑件推出時(shí)的位置所需的距離，一般抽芯距等于塑件側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度另加2～3㎜的安全距離。
S=h+(2～3)㎜
=0.5+2.5
=3㎜
S----抽芯距（㎜）
h----塑件側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度（㎜）
4.2 抽芯機(jī)構(gòu)的確定
本制件中凸臺(tái)較小，選用頂出抽芯機(jī)構(gòu)比較合理。頂出抽芯是利用頂出元件直接頂推塑件同時(shí)進(jìn)行抽芯。本設(shè)計(jì)利用成型頂桿頂出抽芯，成型頂桿見(jiàn)下圖：
第五章 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射成型過(guò)程中，模具的溫度對(duì)塑件熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)率、制件的形狀和尺寸精度、應(yīng)力開(kāi)裂和表面質(zhì)量等均有影響。為保證制件質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率，模具溫度必須適當(dāng)、穩(wěn)定、均勻。
塑料模是塑料模塑成型必不可少的工藝裝備，同時(shí)又是一個(gè)熱交換器。輸入熱量的方式是加熱裝置的加熱和塑料熔體帶進(jìn)的熱量，輸出熱量的方式是自然散熱和向外熱傳導(dǎo)，其中95%的熱量是靠熱介質(zhì)帶走。為此，必須設(shè)置模具的熱交換系統(tǒng)，對(duì)模具進(jìn)行加熱和冷卻，以控制模具溫度。
注射模的交換系統(tǒng)必須具有冷卻和加熱的功能，必要是還二者兼有。究竟在何種情況下需要對(duì)模具進(jìn)行冷卻或加熱，這與不同特性的塑料品種，制品結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、及成型工藝對(duì)模具溫度的要求有關(guān)。
由文獻(xiàn)[4]查得，ABS的模具溫度為50～80℃，由文獻(xiàn)[2]可知，當(dāng)模溫要求在80℃以下時(shí)，模具上無(wú)需設(shè)置加熱裝置，可利用熔融塑料的余熱使模具升溫，從而達(dá)到所要求的工藝溫度，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。
5.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
設(shè)該模具平均工作溫度為60℃，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為（1分鐘3模）236g/h。
5.1.1 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為Q2
查有關(guān)文獻(xiàn)得ABS的單位熱流量為Q1 =314.3～398.1J/g ,取Q1 =350J/g：
Q2 =W Q1
=236g/h×350J/h
=82600J
5.1.2 求冷卻水的體積流量V
V=W Q1/Pc1(T1－T2)
=82600/60×1/1000×4.2×（30－20）
=58㎝3
由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水量很小，故在這里我們可以初選水管直徑為Ф8mm的孔，水冷即可。經(jīng)試模以后根據(jù)塑料制件的質(zhì)量問(wèn)題然后修正冷卻系統(tǒng)的水管直徑，小的話可以通過(guò)機(jī)械加工增加孔的直徑。
第六章 結(jié)構(gòu)與輔助零部件設(shè)計(jì)
6.1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能是保證動(dòng)、定模部分能夠準(zhǔn)確對(duì)合。使分別加工在動(dòng)模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準(zhǔn)確的腔體，從而保證塑件形狀、壁厚和尺寸的準(zhǔn)確。
導(dǎo)柱對(duì)合導(dǎo)向在注塑模中應(yīng)用最普遍，本設(shè)計(jì)中也選擇導(dǎo)柱對(duì)合導(dǎo)向，導(dǎo)柱可以安裝在動(dòng)模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)，本設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樽鳛槌尚土慵男托景惭b在定模一側(cè)，導(dǎo)套和型芯安裝在同一側(cè)，在合模時(shí)可起保護(hù)作用。設(shè)計(jì)中選用的是直形導(dǎo)柱，直形導(dǎo)柱是一種除安裝部分的凸肩外，長(zhǎng)度的其余部分直徑相同的導(dǎo)柱，這種導(dǎo)柱便于加工，導(dǎo)柱的前端設(shè)計(jì)成錐形，便于導(dǎo)向，導(dǎo)柱可以在工作部分帶有儲(chǔ)油槽。帶儲(chǔ)油槽的導(dǎo)柱可以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)間。導(dǎo)套采用帶肩導(dǎo)套。導(dǎo)柱安裝時(shí)模板上與之配合的孔徑公差按H7確定，安裝沉孔直徑視導(dǎo)柱直徑可取D+(1～2)㎜,導(dǎo)柱長(zhǎng)度尺寸應(yīng)能保證位于動(dòng)、定模兩側(cè)的型腔和型芯開(kāi)始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長(zhǎng)度不小于導(dǎo)柱直徑。導(dǎo)柱和導(dǎo)套材料選用T10A鋼，形狀如下圖：
6.2 復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
復(fù)位桿的形狀和尺寸如下圖所示：
6.3 支承塊的設(shè)計(jì)
支承塊又稱支架，可以和動(dòng)模固定底板設(shè)計(jì)為一體，這時(shí)又將支承塊稱為模腳，也可以單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)零件。單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)零件時(shí)又稱為墊塊。對(duì)于外形為圓形的模具，單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)零件比較經(jīng)濟(jì)。對(duì)于方形模具，與動(dòng)模固定底板設(shè)計(jì)為一體的結(jié)構(gòu)更常采用。本設(shè)計(jì)采用單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)零件.
第七章 注射機(jī)的校核
本設(shè)計(jì)選用的是具有液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)XS-ZY-125型注射機(jī)，其最大開(kāi)模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定的，而不受模具厚度的影響，當(dāng)模具厚度變化時(shí)可由其調(diào)模裝置調(diào)整。故校核時(shí)只需使注射機(jī)最大開(kāi)模行程大于模具所需的開(kāi)模距離。
即 S max ≥ S
300 ≥ 83
式中 S max ------------------------------注射機(jī)最大開(kāi)模行程.㎜
S -------------------模具所需開(kāi)模距離.㎜
第八章 模具閉合高度的確定
由標(biāo)準(zhǔn)模架可知：
定模座板選用25mm
定模板選用16 mm
定模墊板選用9㎜
動(dòng)模板選用30mm
動(dòng)模墊板選用10 mm
動(dòng)模座板選用25mm
根據(jù)推出行程和推出結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊的高度為：63 mm
因而模具的閉合高度：
H=25+16+9+30+10+25+63
=178mm
第九章 模具總裝圖及其工作原理
工作過(guò)程：
模具打開(kāi)，由于凸臺(tái)的作用塑件留在型腔中。動(dòng)模后退，當(dāng)后退到一定的程度，頂桿墊板21碰到注射機(jī)頂桿，在注射機(jī)頂桿的作用下，帶動(dòng)頂桿固定板4把塑件和成型頂桿一起頂出。繼續(xù)頂出，成型頂桿和塑件分離，取出塑件，頂桿由復(fù)位桿復(fù)位，模具閉合，進(jìn)行下一次注射。
第十章 模具的安裝和調(diào)試
10.1 模具的安裝
（1）清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。
（2）因本模具外形尺寸不大，故采用整體法安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開(kāi)閉模具，找正動(dòng)模。應(yīng)保證開(kāi)閉模具時(shí)平衡、靈活、無(wú)卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。
（3）調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開(kāi)模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。
（4）慢速開(kāi)啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開(kāi)閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。
（5）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20～30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。
（6）開(kāi)空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。
10.2 模具的調(diào)試
通過(guò)試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多。有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成形條件、成形設(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(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成形調(diào)節(jié)、修整模具等方法加以解決。
試模中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法
缺陷名稱
注塑機(jī)或成型條件問(wèn)題
模具或材料（塑料原料）問(wèn)題
解決辦法
填充不滿
1.注塑機(jī)的注塑力不夠
2.加料量不夠
3.注塑壓力太低
4.注塑速度太慢
1.澆口平衡不好
2.模具溫度太低
3.排氣不良
4.塑料原料的流動(dòng)性不好
提高注射壓力和速度；增加澆口尺寸和加料量提高模具和料筒溫度
溢邊
1.注塑壓力太大
2.鎖模壓力不夠
3.加料量太大
4.料溫過(guò)高
1.模具配合面不嚴(yán)
2.成型期間塑料原料粘性太低
降低模具溫度和料筒溫度；減少保壓時(shí)間和澆口尺寸；增大鎖模力
熔接線
1.料溫太低
2.注射壓力過(guò)低
3.注塑速度過(guò)慢
4.注塑機(jī)噴嘴溫度低
1.模具溫度較低
2.澆口的數(shù)目與位置不對(duì)
3.塑料原料干燥不夠
4.塑料原料流動(dòng)性差
提高注射速度；增加模具溫度和料筒溫度
龜裂
1.注射壓力過(guò)高
2.料溫太低導(dǎo)致流動(dòng)不好
3.保壓壓力過(guò)高
1.模具溫度過(guò)低
2.型腔設(shè)計(jì)不良
3.塑料原料粘性不良
4.塑料原料退火不良
降低注射壓力和保壓壓力；提高模具溫度；改良型強(qiáng)設(shè)計(jì)
總 結(jié)
經(jīng)過(guò)近段的努力，在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助下，我順利地完成了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。經(jīng)過(guò)這次的設(shè)計(jì)任務(wù)，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)，特別是模具的設(shè)計(jì)過(guò)程有了進(jìn)一步地了解；對(duì)模具的基本結(jié)構(gòu)、組裝、調(diào)試、加工制造等方面有了深刻理解。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)制件的分析和對(duì)模具的設(shè)計(jì)的研究時(shí)，能夠較好地將課本上的理論知識(shí)應(yīng)用與設(shè)計(jì)當(dāng)中，并且能夠從整體，宏觀上去研究、分析、考慮設(shè)計(jì)問(wèn)題。同時(shí)，在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還很大地程度上鍛煉了自己的動(dòng)手能力，如：親自去收集和查找有關(guān)資料，并從中又學(xué)會(huì)了一門(mén)新的課程《如何查找資料和文獻(xiàn)》；其次，通過(guò)搜尋大量的資料，還大大地鍛煉了自己的畫(huà)圖、看圖、排版等方面的能力。最重要的是，經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我真正地感受到了集體的力量和學(xué)習(xí)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)遇到技術(shù)或其他方面的難題，但是通過(guò)老師的指導(dǎo)和與同學(xué)們的交流和虛心地請(qǐng)教都得到了解決，使我最終順利地完成設(shè)計(jì)。
由于本人的水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)當(dāng)中如有不妥之處，還懇請(qǐng)各位老師指導(dǎo)更正。
致 謝
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里，我要衷心地感謝一些在我的設(shè)計(jì)工作中給予我很大幫助的老師和同學(xué)。
首先：我最要感謝的是我的指導(dǎo)老師--楊安民老師，感謝楊老師在設(shè)計(jì)期間多次對(duì)我的指導(dǎo)和有關(guān)設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤的更正。還要感謝丁老師和尚老師，他們雖然不是我的指導(dǎo)老師，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中同樣給了我耐心的指導(dǎo)和熱心的幫助。在這里一并感謝。
其次：我要深深感謝的是我的專業(yè)課老師們，沒(méi)有您們耐心的教誨和專業(yè)課知識(shí)的傳授，我不會(huì)完成今天的設(shè)計(jì)，在這里我同樣說(shuō)聲謝謝！
最后：我還要感謝我的同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關(guān)，助我順利地完成設(shè)計(jì)。
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