掛鉤底座注塑模具設計【塑料掛鉤底座注塑模具設計】,塑料掛鉤底座注塑模具設計,掛鉤,底座,注塑,模具設計,塑料 西安工業(yè)大學北方信息工程學院 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：塑料掛鉤底座注塑模具設計 系 別： 機電信息 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： B100205 學 生： 郭滿滿 學 號： B10020507 指導教師： 王 麗 君 2014年5月 基于塑料掛鉤底座注塑模具設計 摘 要 本課題主要是針對掛鉤底座的模具設計，通過對塑件工藝、結構等方面進行分析和比較，最終設計出一副注塑模。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構結合具體情況對注塑模的澆注系統(tǒng)、模具成型部分、頂出機構、冷卻系統(tǒng)等個方面進行詳細的設計。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。在設計時主要采用了應用Pro/e軟件對掛鉤底座制品進行了零件造型；使用CAD對掛鉤底座進行模具設計。主要完成了對掛鉤底座的工藝結構分析；塑件體積和重量的計算；注塑模的結構型式確定，澆注系統(tǒng)設計，推出機構的設計，型腔和型芯的結構設計，模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算，并按照比例繪制一張總裝配圖。 針對掛鉤底座的具體結構，該模具是設計重點是在澆注系統(tǒng)及分型面的設計方面。模具采用一模兩腔的單分型面點側澆口進澆。其優(yōu)點在于模具結構簡單，提高制造精度，節(jié)約材料，大大提高了生產效率以及經濟利益。 關鍵詞：掛鉤底座，注塑模，Pro/e Based on the hook base injection abrasive tool design Abstract This topic mainly aimed at the base of the hook to the mold design, through the process and structure analysis and comparison, the final design out a pair of injection mold. The subject from the product structure craft, specific die structure combined with the specific circumstances of the gating system of injection moulds, mold molding part and ejection mechanism, cooling system and other aspects in detail design. Through the whole design process shows that the mould can achieve the plastic parts required processing technology. Mainly used in the design of the application of Pro/e software on the hook base products parts modelling; Using CAD to hook base for mold design. Main completed on the base of the hook to process structure analysis; Plastic pieces of volume and weight calculation; Injection mold structure to determine, gating system design, launch mechanism design, the structure design of the cavity and core mold the calculation of heating and cooling systems, and according to the proportion to draw a general assembly drawing. According to the specific structure of peg base, the mold design is key is in the gating system and the parting surface design. Mould with one module and two cavities single parting surface side of the gate into the water. Its advantage is that the mould structure is simple, improve the manufacturing accuracy, saving materials, greatly improves the production efficiency and economic benefits. Key words: hook base, injection mold, Pro/e I 目 錄 1 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 模具的發(fā)展 1 1.3 本設計研究的主要內容 1 1.4 畢業(yè)設計的意義 2 2 成型工藝分析 3 2.1 塑件形狀 3 2.2 ABS材料分析 3 2.3 塑料成型工藝性能分析 4 2.4 塑件尺寸精度分析 4 2.4.1 塑件的表面質量分析 5 2.4.2 塑件的表面粗糙度分析 5 2.5 結構工藝性分析 5 3 成型設備的選擇 7 3.1 注射機的分類 7 3.2 注塑機的基本結構與功能 7 3.3 注塑機類型的選用以及相關參數的校核 8 3.3.1 估算塑件體積 8 3.3.2 凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 9 3.3.3 注塑機型號的選擇 9 3.3.4 注射機相關參數的校核 10 4 掛鉤底座注塑模具的設計 12 4.1 分型面的選擇與排氣系統(tǒng)的設計 12 III 4.1.1 分型面的選擇 12 4.1.2 排氣糟的設計 12 4.2 塑件成型方案的確定 13 4.2.1 型腔數目的對比 13 4.2.2 兩大澆注系統(tǒng)的對比 14 4.2.3 方案的確定 14 4.3 模具腔數的確定 15 4.4 澆注系統(tǒng)的設計 15 4.4.1 確定澆口位置 15 4.4.2 主流道的設計 16 4.4.3 分流道的設計 17 4.4.4 冷料穴的設計 17 4.5 成型零部件設計 18 4.5.1 型腔徑向尺寸 18 4.5.2 型腔深度 18 4.5.3 型芯徑向尺寸 18 4.5.4 型芯高度 19 4.5.5 型腔的設計 19 4.5.6 型芯的設計 20 4.6 模架的選用 21 4.6.1 選購標準模架的優(yōu)點 21 4.6.2 模架的選擇 21 4.6.3 模架與注射機相關參數的校核 23 4.7 導向機構的設計 24 4.7.1 導向機構的功用 24 4.7.2 導向機構的設計 24 4.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 26 4.8.1 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計原理 26 I 4.8.2 模具冷卻系統(tǒng)的設計 27 4.9 模具材料選擇 28 4.10 模具的裝配 29 4.10.1 模具的裝配順序 29 4.11 模具動作過程 30 5 結 論 32 參考文獻 34 畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明........................................................................ 35 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明............................................................................ 36 I 1緒論 1 緒論 1.1 引言 現今我國模具工業(yè)呈現新的發(fā)展特點與趨勢，結構調整等方面取得了不少成績，信息社會經濟全球化不斷發(fā)展進程，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟快速方面發(fā)展。伴隨著產品技術含量不斷提高，模具向著信息化、數字化、精細化，自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化，產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發(fā)展。 隨著汽車、IT電子、航空等相關行業(yè)領域高速發(fā)展，我國模具行業(yè)日新月異、高技術含量模具成為“十二五”發(fā)展重點。未來中國將重點發(fā)展高技術含量模具，模具產品向輕巧、精美、快速高效生產、低成本與高質量方向發(fā)展。 1.2 模具的發(fā)展 在現代生產制造技術中，模具的使用很廣泛，模具技術的水平在很大程度上反映了整個國民經濟中的發(fā)展程度，隨著塑料在機械，電子，國防，交通，建筑，通訊，農業(yè)，輕工和包裝等各個行業(yè)的廣泛應用，對塑料模具的需求量也日益增加，塑料模具在國民經濟中的重要性也就越來越突出，上世紀90年代，我國塑料技術的發(fā)展進入了一個全新的階段。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品在工業(yè)及日常生活中使用越來越大，因此對塑料模具設計人員的需求也在逐年的增加。同時對設計的人員的先進的設計思維、掌握較多先加工技術以及加工工藝也是非常必要的。作為學習模具專業(yè)的學生，我們有必須以提高自己的基礎理論為前提，為促進我國模具行業(yè)的發(fā)展而努力，為促進我國工業(yè)提高標準化水平而做出自己的貢獻。 1.3 本設計研究的主要內容 本人設計的這副模具是塑料成型模具，是生活中比較常見的掛鉤底座注塑成型模具。通過本次設計，主要完成了以下工作： 39 2成型工藝分析 1、使用PROE軟件對掛鉤底座進行三維造型，并確定選擇一模兩腔的型腔布置方式。 2、進行模具設計。模具設計主要包括澆注系統(tǒng)的設計、冷卻系統(tǒng)的設計、成型零部件的設計、脫模機構的設計，滑塊抽芯機構的設計。 3、用CAD繪制了模具的二維裝配圖，以及型腔、型芯、定模固定板等主要零件。 4、用PROE完成了模具的三維裝配圖。 1.4 畢業(yè)設計的意義 模具畢業(yè)設計是模具專業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)之一，同時它也是最后的一個關鍵教學環(huán)節(jié)。它是由學生過渡到生產的一步，由學校走向工廠的橋梁。是我們第一次系統(tǒng)地把所學理論應用在實際生產。 通過此次的畢業(yè)設計制造的各個環(huán)節(jié)有了更加深入明確的了解從而培養(yǎng)和提高設計的能力。 畢業(yè)設計的目的有兩個，第一個目的是讓我們掌握模具設計的基本技能，如繪圖，計算，查閱設計資料和手冊。熟悉國標和各種標準的能力，能夠熟練運用CAD，PROE進行繪圖。第二個目的是了解和掌握模具設計與制造的工藝，從而獨立的設計一般的塑料模具，為走出學校走向社會打下基礎。 2成型工藝分析 2 成型工藝分析 2.1 塑件形狀 在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。 掛鉤底座如圖所示，具體尺寸詳見圖紙，該塑件結構簡單，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求一般。 圖2-1 3D視圖 2.2 ABS材料分析 ABS是一種淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，它無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機械性能，具有優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學性和表面光澤等，并且易于加工成型。缺點是耐候性，耐熱性差，且易燃。 ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無毒、無味、吸水率低其制品可著成各種顏色，并具有90%的高光澤度。ABS的相對密度為1.05，ABS同其它材料的結合性好，易于 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不滴落，并發(fā)出特殊的肉桂味。ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，在比較寬廣的溫度范圍內具有較高的沖擊強度和表面硬度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%～0.7%范圍內，若經玻纖增強后可以減少到0.2%～0.4%，而且絕少出現塑后收縮。其臨界表面張力為34—38mN/cm。ABS熔體的流動性比PVC和ABS好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似。ABS的流動特性屬非牛頓流體，其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關系，但對剪切速率更為敏感。 ? 1、干燥處理：80-90度,2小時。?? 2、熔化溫度：200~240C。 3、模具溫度：50~80C。 4、注射壓力：盡可能地使用高注射壓力。 ???? 5、注射速度：對于較小的澆口使用低速注射，對其它類型的澆口使 用高速注射。典型用途 電氣和商業(yè)設備（電視、吸塵器的外殼等），器具（冰箱的內箱、容器等），空調的護珊，電話殼體等。 2.3 塑料成型工藝性能分析 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，或者改變入水位等方法。 4、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產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。 5.塑件壁不宜太厚，應均勻，避免有尖角和缺口 2.4 塑件尺寸精度分析 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結構設計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度等級。根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公差（SJ1372-1978）的塑料制件公差數值標準來確定。根據塑件的使用要求，本次產品尺寸均采用MT5級精度。 2.4.1 塑件的表面質量分析 掛鉤底座是一個結構簡單，表面要求較高的弧形塑件。產品尺寸為長52.28mm, 寬為26.14mm，壁厚1.0mm。所有尺寸都未標注公差，建意采用公差等級MT5。 外觀要求沒有缺陷、飛邊、毛刺，塑料件表面是屬于外觀面，模具表面要求較高，拋光要好，成型特別要注意外觀質量。 經過以上分析可知，只要在合理的工藝參數下注射時，成型塑件的質量跟性能都能保證。 2.4.2 塑件的表面粗糙度分析 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。 該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高許多，為Ra0.2，內部為0.4。 2.5 結構工藝性分析 （1）、脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內外表面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據文獻[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.5～150/，型芯脫模斜度為30/～1。 （2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結構要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質量、塑件的原材料以及生產效率和生產成本密切相關。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數值為1～3。掛鉤底座壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1.0左右。 （3）、塑件的圓角 為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍。 掛鉤底座表面圓角半徑和內部轉彎處圓角都足夠大。 （4）、孔 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。 3 成型設備的選擇 3 成型設備的選擇 3.1 注射機的分類 注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。分為立式、臥式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。 1、按塑化方式分類 1) 柱塞式塑料注射成型機：它的混煉性很差的，塑化性也不好，要加裝分流梭裝置?，F在已很少使用。 2) 往復式螺桿式塑料注射成型機：依靠螺桿進行塑化與注射，混煉性和塑化性都很好，現在使用最多。 3) 螺桿——柱塞式塑料注射成型機依靠螺桿進行塑化與依靠柱塞進行注射，兩個過程分開來。 2、按合模方式分類 1) 機械式 2) 液壓式 3) 液壓——機械式? 3.2 注塑機的基本結構與功能 注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等組成。 （1）注射系統(tǒng) 注射系統(tǒng)的作用：注射系統(tǒng)是注塑機最主要的組成部分之一，一般有柱塞式、螺桿式、螺桿預塑柱塞注射式3種主要形式。目前應用最廣泛的是螺桿式。其作用是，在注塑料機的一個循環(huán)中，能在規(guī)定的時間內將一定數量的塑料加熱塑化后，在一定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結束后，對注射到模腔中的熔料保持定型。 注射系統(tǒng)的組成：注射系統(tǒng)由塑化裝置和動力傳遞裝置組成。 螺桿式注塑機塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、射咀部分組成。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅動裝置（熔膠馬達）。 （2）合模系統(tǒng) 合模系統(tǒng)的作用：合模系統(tǒng)的作用是保證模具閉合、開啟及頂出制品。同時，在模具閉合后，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產生的模腔壓力，防止模具開縫，造成制品的不良現狀。 合模系統(tǒng)的組成：合模系統(tǒng)主要由合模裝置、調模機構、頂出機構、前后固定模板、移動模板、合模油缸和安全保護機構組成。 （3）液壓系統(tǒng) 液壓傳動系統(tǒng)的作用是實現注塑機按工藝過程所要求的各種動作提供動力，并滿足注塑機各部分所需壓力、速度、溫度等的要求。它主要由各自種液壓元件和液壓輔助元件所組成，其中油泵和電機是注塑機的動力來源。各種閥控制油液壓力和流量，從而滿足注射成型工藝各項要求。 （4）電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)合理配合，可實現注射機的工藝過程要求（壓力、溫度、速度、時間）和各種 程序動作。主要由電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成。一般有四種控制方式，手動、半自動、全自動、調整。 （5）加熱/冷卻系統(tǒng) 加熱系統(tǒng)是用來加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機料筒一般采用電熱圈作為加熱裝置，安裝在料筒的外部，并用熱電偶分段檢測。熱量通過筒壁導熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統(tǒng)主要是用來冷卻油溫，油溫過高會引起多種故障出現所以油溫必須加以控制。另一處需要冷卻的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，導致原料不能正常下料。 （6）潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)是注塑機的動模板、調模裝置、連桿機鉸等處有相對運動的部位提供潤滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤滑可以是定期的手動潤滑，也可以是自動電動潤滑； （7）安全保護與監(jiān)測系統(tǒng) 注塑機的安全裝置主要是用來保護人、機安全的裝置。主要由安全門、液壓閥、限位開關、光電檢測元件等組成，實現電氣——機械——液壓的聯鎖保護。 監(jiān)測系統(tǒng)主要對注塑機的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設備故障進行監(jiān)測，發(fā)現異常情況進行指示或報警。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 3.3 注塑機類型的選用以及相關參數的校核 3.3.1 估算塑件體積 根據第二章中對ABS塑料的性能分析，取制件的平均密度為1.05g/cm3，平均收縮率為0.5﹪。 在PROE軟件中按照1:1畫出三維實體圖，利用PROE分析指令對工件進行體積的計算得圖3—1的數據。及體積為5.76cm3，質量為6.05g。 圖3—1塑件質量屬性 3.3.2 凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 由于本次設計采用冷流道側澆口澆注系統(tǒng)，故凝料在分型面上的投影面積為： =93.28KN 式中： ——塑件及流道凝料在分型面上的投影面積（） ——單個塑件在分型面上的投影面積（） ——冷流道在分型面上的投影面積（） ——模具所需要的鎖模力（N） ——塑料熔體對型腔的平均壓力（MPa） 3.3.3 注塑機型號的選擇 根據每一生產周期的注射體積和鎖模力的計算值，可初選用XS-ZY-300臥式注塑機。其具體參數如下[14]： 注塑機最大注塑量： 注塑壓力： 螺桿直徑：60mm 鎖模力： 注塑機拉桿間距：400mmx300mm 頂出行程：100mm 最小模厚：285mm 最大模厚：355mm 模板行程：340mm 注塑機定位孔直徑：100 mm 噴嘴球半徑：SR16 3.3.4 注射機相關參數的校核 （1）最大注射壓力的校核 掛鉤底座的原料為ABS，所需注射壓力為80～120MPa，而所選注射機壓力為120MPa，所以注射壓力符合要求。 （2） 最大注塑量的校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%[15]。所以選用的注塑機最大注塑量應滿足： (3—1) 式中： ——注塑機的最大注塑量，； ——塑件的體積，該產品體積為； ——澆注系統(tǒng)體積，該產品澆注系統(tǒng)體積為； 故最大注塑量符合要求。 （3）鎖模力校核 當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產生一個沿注射機軸向的很大推力，該推力應小于注射機額定的鎖模力，或者注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現象，即有： (3—2) (3—3) 式中 ： ——注塑機的額定鎖模力；1500kN； ——型腔內塑膠熔體在注塑機軸向推力； A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和； P——型腔內塑膠熔體的壓力；30Mpa； ——注射壓力； K——壓力損耗系數，0.2~0.4； 故鎖模力符合要求。 （4）模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核、開模行程校核將在模架確定了在進行，以保證校核的準確性。 4掛鉤底座注塑模具的設計 4 掛鉤底座注塑模具的設計 4.1 分型面的選擇與排氣系統(tǒng)的設計 4.1.1 分型面的選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。通常有以下原則： （1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應取在塑件尺寸的最大處。而且應使塑件流在動模部分，由于推出機構通常設置在動模的一側，將型芯設置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模[15]。如果塑件的壁厚較大，內孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應將凹模也設在動模一側。拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 （2）分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量和精度要求。 （3）分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。 根據零件圖結合以上原則選擇在工件的開口處當分型面。根據CAD設計——模具型腔功能繪制出分型面二維圖如圖4—1。 圖4—1 分型面 4.1.2 排氣糟的設計 塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會產生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出[16]。否則，被壓縮的空氣產生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿。 因該模具為中小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無需設計排氣槽。 4.2 塑件成型方案的確定 根據塑件外形形狀尺寸及其加工精度要求，此模具設計關鍵在于采用什么澆注系統(tǒng)成型，初定注塑模方案如下： 方案一：采用點澆口雙分型面成型，方案草圖如圖4—2上： 方案二：采用側澆口單分型面成型，方案草圖如圖4—2下： 圖4—2 成型方案草圖-上 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 圖4—2 成型方案草圖-下 4.2.1 型腔數目的對比 方案一是是采用一模一腔結構，對于掛鉤底座而言，產品結構較小，采用一模一腔，生產效率不高，成型總周期會變長，浪費生產成本，且點澆口在產品外觀上會存在澆口跡。 方案二是采用一模四腔結構，生產周期短，效率較高，且采用側澆口成型，在產品外觀無痕跡。 掛鉤底座模具設計，綜合以上所述，為了縮短生產周期，降低成本，達到大批量生產，且保證產品外觀無瑕疵，應采用方案二。 4.2.2 兩大澆注系統(tǒng)的對比 （1）普通澆注系統(tǒng)優(yōu)點： 1　 模具結構簡單，造價低，維護較簡單。 2　 易于使用，也能很好地滿足某些美觀需求 。 3　 在沖模過程中，對溫度控制要求較低。 （2）普通澆注系統(tǒng)缺點： 1　 原材料浪費較大，生產成本價大。 2　 產生自動化程度不高。 （3）無流道凝料澆注系統(tǒng)的優(yōu)點： 1　 節(jié)約原材料，降低成本 2　 縮短成型周期，提高機器效率。 3　 改善制品表面質量和力學性能。 4　 不必用三板式模具即可以使用點澆口。 5　 提高自動化程度。 6　 可用針閥式澆口控制澆口封凍。 7　 多模腔模具的注塑件質量一致。 8　 提高注塑制品表面美觀度。 （4）無流道凝料澆注系統(tǒng)的缺點： 1　 模具結構復雜，造價高，維護費用高。 2　 開機需要一段時間工藝才會穩(wěn)定，造成開價廢品較多。 3　 出現熔體泄露、加熱元件故障時，對產品質量和生產進度影響較大。 綜合考慮產品性能及模具結構需要，從流道系統(tǒng)選擇方面考慮，應該選擇普通澆注系統(tǒng)。 4.2.3 方案的確定 綜合以上幾點，結合實際生產要求，決定本次采用方案二作為設計目標。對于前面所提到得產品精度不易保證的問題，將從設計結構方面對其進行保證，使得生產的產品滿足實際要求。 4.3 模具腔數的確定 根據模具的生產批次為大批量生產，一模單腔產品不可滿足生產要求，故采用一模兩腔成型。根據單件的體積為，體積較小，按初步選擇的注射機XS-ZY-300額定的注射量為，完全滿足一模兩腔要求。根據所選的注射機工作平臺尺寸，采用一模兩腔模具結構。平面布局如圖4—3。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 圖4—3 型腔平面布局 4.4 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)指由注射機噴嘴中噴出的塑膠進入型腔的流動通道。其作用是使塑膠熔體平穩(wěn)有序地填充型腔，并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部分，以獲得組織緊密的塑件。通過比較兩種流道的特點，結合本次設計的實際情況，決定采用冷流道澆注系統(tǒng)。 4.4.1 確定澆口位置 根據產品結構，初步在塑件的側邊處做為澆口位置，并采冷流道側澆口澆注系統(tǒng)。 4.4.2 主流道的設計 流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。 （1）、主流道的尺寸 設計中選用的注射機為XS-ZY-300臥式注塑機，其噴嘴直徑為3.0，噴嘴球面半徑為16，注口襯套如圖4-4所示。 圖4-4 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套 （2）、主流道襯套的形式 選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位球設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。 圖4-5 主流道襯套及其固定形式 （3）、主流道襯套的固定 主流道襯套的固定，使用定位圈壓緊固定方式。 4.4.3 分流道的設計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設計中由于塑件排布比較緊湊,且采用側澆口。如圖所示。 圖4-6 分流道的位置 4.4.4 冷料穴的設計 主流道的末端需要設置冷料穴，儲存制品中出現固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。 冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，但對雙分型面的冷 料穴設計在定模板底部，在分流道的末端，要保證冷料體積小于冷料穴體積。如上圖4-4所示。 4.5 成型零部件設計 4.5.1 型腔徑向尺寸 根據塑件尺寸和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具制造公差應為IT11級。查標準公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 因此，型腔徑向尺寸分別為。 4.5.2 型腔深度 根據塑件尺寸26.14mm和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具制造公差應為IT11級。查標準公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 因此，型腔深度 。 4.5.3 型芯徑向尺寸 根據塑件尺寸和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具制造公差應為IT11級。查標準公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 因此，型芯徑向尺寸分別為。 4.5.4 型芯高度 根據塑件尺寸20.94mm 和技術要求為未注尺寸公差的為5級，查《塑膠成型加工與模具》表3—3得塑件公差，查《塑膠成型加工與模具》表7－2得模具制造公差應為IT11級。查標準公差GB/T 0800.3—1998得模具制造公差。 因此，型腔深度 。 4.5.5 型腔的設計 在使用一模兩腔結構中，為了提高制造精度，以及模具制造的生產效率，簡化模具結構，在進行型腔設計時，將型腔設計成整體式結構。根據《塑料模具設計設計參考資料匯編》表6—11在進行型腔設計時，應該取型腔長160mm，寬100mm，高46.74mm。為了實現冷卻效果，在型腔內設計一條循環(huán)水路，做為冷卻水道。其結構如下圖: 圖4—5 型腔 4.5.6 型芯的設計 在使用一模兩腔結構中，為了提高制造精度，以及模具制造的生產效率，簡化模具結構，在進行型芯設計時，將型芯設計成鑲塊式結構。根據《塑料模具設計設計參考資料匯編》表6—11在進行型腔設計時，應該取型腔長160mm，寬100mm，高48.22mm。為了實現冷卻效果，在型芯內設計一條循環(huán)水路，做為冷卻水道。其結構如下圖: 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 圖4—6 型腔 4.6 模架的選用 4.6.1 選購標準模架的優(yōu)點 目前，國內已經有許多標準化得模架形勢提供用戶訂購，選用標準模具有如下優(yōu)點： （1）簡單方便、買來即用、不必庫存。 （2）能使模具成本下降。 （3）簡化了模具的設計和制造。 （4）縮短了模具生產周期，促進了塑件的更新換代 （5）模具的精度和動作可靠性得到保證。 （6）提高了模具中易損零件的互換性，便于模具的維修。 4.6.2 模架的選擇 根據第4—3節(jié)工件的布局情況可得，一模兩腔的排布。根據下面介紹的模架選擇方法，結合圖4—7，可以選出模架。 一般模架選擇原則： （1）塑件在分型面上的投影寬須滿足：,尺寸可以稍大，具體視情況而定。 （2）塑件在分型面上的投影長度須滿足：。 （3）頂針板的寬度一般近似等于模具架寬的三分之二左右，標準模架中頂針板的 大小同模架大小已確定好。 （4）后?？虻缀穸纫话愕扔谀＜荛L度的十分之一，盡量不應小于這一數值(比如：模架長600mm，則后?？虻缀穸葹?60mm-70mm) 注意最小值不應小于20mm-30mm，保證要求后在標準模架中選取標準值。 （5）前?？虻缀穸纫话憧梢远锳板厚度的三分之一（比如A板厚度100MM，則 前?？虻缀穸瓤扇?0mm左右） 通常比后?？虻缀穸刃⌒?。注意最小值也 不應小于20mm-30mm。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 圖4—7 模架與模仁的關系圖 根據以上原則，結合自己設計的工件外形，已知設計要求，應用公式可以求得。根據這兩個參數，再對照中小型標準模架尺寸系列中相應參數就可以確定模架大小和型號了。模架各板得厚度：1）A板尺寸 A板上定模板是固定在成型機射嘴側的，A板厚度根據產品高度選取厚度60 mm。2）B板尺寸 B板是動模板又有充當彈簧固定板的作用，因此B板的厚度取標準厚度80 mm。3）C板尺寸動模板尺寸為從選定的模架中無所要的尺寸，故對C板得厚度進行相應的修改，具體尺寸為70mm。選擇模具LKM—2025—A60—B80—C70。 圖4—8 模架 4.6.3 模架與注射機相關參數的校核 （1）模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核。 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適 模具長×模具寬<拉桿面積 模具閉合高度校核 其中：Hmin————注塑機允許最小模厚=250mm Hmax————注塑機允許最大模厚=355mm H——————模具閉合高度=260mm 故滿足Hmax＞H＞Hmin。 （2）開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關，故注塑機的開模行程應滿足下式： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） (4—3) 式中： ——注塑機移動模板與固定模板之間的最大距離； ——模具閉合厚度； ——塑件脫模需要的頂出距離； ——塑件的厚度； a——取出澆注系統(tǒng)凝料需要的距離。 結合的校核，可以得出：選擇的注射機與模架結構符合要求 4.7 導向機構的設計 4.7.1 導向機構的功用 導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，通常導柱設在主型腔周圍。 導向機構的主要作用有： 定位:合模時維持動定模之間的一定方位，和模后保持模腔的正確形狀。 導向：合模時引導動模按序閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側向力 承載：采用推板脫?；蛉迨侥＞呓Y構，導柱有承受推板和定模型腔板得重載荷作用。 4.7.2 導向機構的設計 （1） 導柱：國家標準規(guī)定了帶頭導柱和有肩導柱兩種結構形式，有的導柱開設油槽，內存潤滑劑，以減少導柱導向的摩擦，小型模具和生產批量小的主要采用帶頭導柱，大型模具和生產批量大的模具多采用有肩導柱。此次設計的為小型模具，所以采用帶頭導柱，具體設計參照GB 4169.4-84。設計如圖4—9與圖4—10。 圖4—9 導柱三維圖 圖4—10 導柱二維圖 （2） 導套：國家標準規(guī)定了直導套和帶頭導套兩種結構形式，帶頭導套軸向固定容易，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，具體尺寸可以參照有關國家標準。設計如圖4—11與圖4—12。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 圖4—11 導套三維圖 圖4—12 導套二維圖 4.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 4.8.1 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計原理 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等，并且對生產效率起到決定性的作用，在注射過程中，冷卻時間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑膠的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求有盡相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本，模具溫度直接影響到塑膠的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質量，而模具溫度的高低取決于塑膠結晶性，塑件尺寸與結構、性能要求以及其他工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等[10]。 1.低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 2.模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 3.對結晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結晶現象，但是將導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 4.隨著結晶型聚合物的結晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應力開裂性與塑膠的內應力直接相關，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。 提高模具溫度可以改善塑件的表面質量。 在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質量和生產效率，根據塑膠的要求，注射到模具內的塑膠溫度為左右，而從模具中取出塑件的溫度約為，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度 因掛鉤底座使用的塑膠是ABS，要求模溫高，若模具溫度過低則會影響塑膠的流動性，增加剪切阻力，使塑件的內應力較大，甚至還出現冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開始時，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。 總之，要做到優(yōu)質、高效率生產，模具必須進行溫度調節(jié),對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求： 1.確定加熱或是冷卻； 2.模溫均一，塑件各部分同時冷卻； 3.采用低的模溫，快速且大量通冷卻水； 溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡量結構簡單，加工容易，成本低謙。 4.8.2 模具冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)的計算較為麻煩，在此只進行簡單的計算，設在單位時間內塑膠熔體凝固時所放出的熱量等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度為。 （1） 冷卻水的體積流量 (4—4) 式中 ——冷卻水的體積流量， W——單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑料質量，按每分鐘注射2次，即； ——單位質量的塑料在凝固時所放出的熱量，ABS為； ——冷卻水的密度，； ——冷卻水出口溫度，； ——冷卻水進口溫度，； （2）冷卻水管道直徑 為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查《塑料模具設計參考資料匯編》[9]表6.13取d=8mm。 （3）冷卻水在管道內的流速 大于最低流速1.66m/s，達到湍流狀態(tài)。所以選擇管道直徑合理。 （4） 冷卻管道孔壁和冷卻水之間的傳熱模系數。 根據《塑料成型加工與模具》[9]表10-5，取，因此 （5） 冷卻管道的總傳熱面積 (4—5) 式中： （6） 模具上應開設的冷卻水孔數 從計算結果看，因塑件中等，單位時間注射量小，所需的冷卻水道也比較小，但一條冷卻水管道對模具來說是不可取的。根據塑料廠的生產經驗，在生產過程中型芯型腔都必須要設計小路，因為本套設計模具結構簡單，模具中等，直接在型芯型腔分別設計一條循環(huán)水路即可。 4.9 模具材料選擇 （1）滿足工作條件要求，具體的有：耐磨性、硬度、強韌性、疲勞斷裂性、高溫性能、 耐冷熱疲勞性能、耐蝕性 （2）滿足工藝性能要求，具體的有：可鍛性、退火工藝性、切削加工性、氧化、脫碳敏感性、淬硬性、淬透性、淬火變形開裂傾向、可磨削性。 （3）滿足經濟性要求 在給模具選材是，必須考慮經濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產材料就不用進口材料。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 4.10 模具的裝配 裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質量、壽命和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術要求和相互間的關系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。 在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應控制在合理的范圍內，模具的裝配精度包括相關零件的位置精度，相關的運動精度，配合精度及接觸只有當各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。 塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺定模，動模的型腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導柱和導套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模內，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導柱和導套孔，最后安裝動模和定模上的其它零件，另一種是已有導柱導套塑料模架的。 4.10.1 模具的裝配順序 （1）確定裝配基準； （2）裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈； （3）調整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產生飛邊。 （4）在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調整時檢查； （5）組裝導向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現象； （6）組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動作靈活緊固所連接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應防止進入系統(tǒng)中； （7）試模：試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。包括： 模具預熱、筒和噴嘴的加熱、工藝參數的選擇和調整、注塑。 （8）模具的維護 模具在使用過程度中，個別零件部件損壞，那么優(yōu)化設計的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用，只須更換個別已損壞的零件，不會導致使用過程中，會出現正常的磨損或不正常的磨損。不正常的損壞絕大多數是由于操作不當所致模具的徹底報廢。 最后檢查各種配件、附件等零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過程中應嚴防零件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動軸承允許采用機油進行熱裝，油的溫度不得超過1000C。 4.11 模具動作過程 開模時，成型機動模側帶動動定模一起運行，定模與動模分型，在成型機移動側頂桿的作用下，頂桿頂在推桿墊板上帶動頂出機構（推桿，抓料桿，斜銷，復位桿等）向前運動，把制件頂出。人工或機械手把制件取出后。成型機移動側頂桿松回，復位桿在彈簧的作用下帶動推桿固定板往回運動，在確保推出機構回位之后，成型機移動側向前運動，進行合模動作。 圖4—13 模具裝配圖二維圖 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 圖4—14 模具裝配圖零件明細 結 論 本論文是關于掛鉤底座注塑模具的設