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鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設(shè)計 31
0前言
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料也工程塑料在強度和精度方面的不斷提，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴展。由于再工業(yè)產(chǎn)品中，一個設(shè)計合理的塑件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗能和加工及裝配工時，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。
注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適應(yīng)于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適應(yīng)于多種原料，能夠成批地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實現(xiàn)自動化、高速化，因此具有較高的經(jīng)濟效益。
作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具。在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中反應(yīng)能力和速度。
與其它機械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個特點：
第一，模具不能像其它機械那樣可作為基本定性定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。這是因為每副模具都是針對特定塑料制品的規(guī)格而產(chǎn)生的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也大相徑庭，所以模具制造不能形成批量生產(chǎn)。換句話說，模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，復(fù)加工的可能性越小。因此模具的制造成本較高。
第二，因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而定制的，作為產(chǎn)品、除質(zhì)量、價格等因素外，很重要的一點就是需要盡快的投放市場，所以對于塑料制品 而特殊定制的模具來說，其制造周期一定要短。
第三，模具制造是一項技術(shù)很強的工作，其加工過程集中了機械制造技術(shù)中先進技術(shù)的精華部分與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應(yīng)多種要求，這種技術(shù)工人對于模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述，模具制造業(yè)存在成本高，要求制造周期短，技性強等特點，目前，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用，這些問題得到了很大改善。由于有了計算機輔助設(shè)計和計算機輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所要的精度與質(zhì)量。預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新興模具材料的應(yīng)用，大大方便了加工及熱處理。另外，模具標準件和標準件為基礎(chǔ)的特殊定制零件的普及，明顯地模具制造周期。
在模具設(shè)計方面，正逐漸把理論設(shè)計提高到日益重要的位置，即采用了理論與經(jīng)驗結(jié)合的方法，改變了以往的經(jīng)驗—類比—實驗的方法。使我國的塑料模具設(shè)計水平進入了新階段。
市場上為了制造各種形狀各異結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料制品，注塑成形技術(shù)應(yīng)運而生并日趨成熟。怎樣用注塑成形的方法生產(chǎn)塑料制品滿足社會的需要，已經(jīng)成為一個重大的課題，注塑模具是注塑成型的主要工具之一，應(yīng)用非常廣泛。
對塑料材料各種結(jié)構(gòu)，性能的深刻認識和日趨成熟的注塑成型技術(shù)和精密加工技術(shù)是注塑模具設(shè)計的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)在社會上有各種模具軟件，為模具設(shè)計帶來了無比的便利，使模具設(shè)計工作簡單易而且效力良好。
模具的設(shè)計制造顯然很復(fù)雜，但是也有自己的規(guī)律。注塑模具制造大致可分為以下幾個步驟：（1）塑料制品的工藝分析（2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（3）確定模具材料和選擇工件（4）零件加工和模具組裝（5）試模。
合理的加工工藝、高效的設(shè)備和先進的模具是現(xiàn)代模具制品必不可少的三大支柱。對于采用注塑成型加工方法生產(chǎn)塑料制品來說，合理的成型工藝即是三大支柱中的合理的加工工藝。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要想建立一組最佳成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素很多，除制品的形狀、模具結(jié)構(gòu)、注塑設(shè)備、原材料等之外，電壓的波動、環(huán)境溫度的變化對成型都有一定的影響。到目前為止，建立最佳的成型工藝尚無簡單可靠的標準，大多數(shù)需要操作者具有很豐富的實踐經(jīng)驗與耐心，根據(jù)塑料制品在成型過程中出現(xiàn)的問題認真調(diào)整，才能確定一個理想的成型工藝，高效率、高質(zhì)量的生產(chǎn)出合格的塑料制品。
注塑模具的產(chǎn)品成品低廉，技術(shù)含量大，有很好的經(jīng)濟效益，它的大批量生產(chǎn)緩解了市場的需求和工業(yè)的需求。
1 總體方案論證
1.1 設(shè)計原理
注塑模具設(shè)計必須以塑料的特點性能注塑成型原理為依據(jù)，以制造簡單易行為準則，注塑成型是熱塑性塑料制造生產(chǎn)的一種重要方法。其原理是：塑料材料在注塑機內(nèi)加熱融化，然后在高壓作用下將熔融狀態(tài)下的塑料高速注入模具型腔內(nèi)，然后冷卻成型。影響注塑成型工藝的因素很多，主要工藝參數(shù)有：（一）溫度。包括料桶溫度，噴管溫度，模具溫度 （二）壓力。包括塑化壓力和注射壓力（三）時間。包括充模時間，保壓時間，閉模時間等等其它時間。為了設(shè)計一套結(jié)構(gòu)合理，工藝簡單的模具，必須處理好各種因素的影響。
1.2 方案選擇
本次設(shè)計的內(nèi)容是綜合一個吸杯模具，設(shè)計一套注塑模具。
童芯吸水杯為兒童喝水所用，對材料無特殊要求，選用聚苯乙烯就可以滿足要求。
聚苯乙烯具有一定的機械強度，化學穩(wěn)定性及電器性能都比較優(yōu)良，投光好，著色佳，并易與成塑。其特點是差不多完全能耐水。缺點是耐熱低，性脆，且其制品由于內(nèi)應(yīng)力容易碎裂，僅能用與低負載和不高溫度（60-70）下使用。
童芯吸水杯的測繪
由此結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，有兩套方案供選擇。
第一方案是一模一腔直接澆口，第二方案是，一模兩腔點澆口形式。
第一方案
由于童芯吸水杯有手柄，注塑成型后不易從模具中取出，所以采用側(cè)向分型結(jié)構(gòu)，型芯分成兩部分，中間有一分型面注塑機，將料桶內(nèi)的塑料加熱，使其經(jīng)過噴嘴高速主儀入模具的主澆口。由于沒有分澆流道，熔體直接入型腔。充滿，冷卻，隨之開模，在頂出系統(tǒng)作用下塑料制品（童芯吸水杯）頂出。因為世界澆口，所以杯子底留有物不能自動去初，必須進行機加工剔除，或人工去除。
本套模具的顯著 特點是模具設(shè)計制造簡單，注塑過程直接快捷，但是由于單腔所以導(dǎo)致效率低下，料把需后續(xù)加工，使得生產(chǎn)產(chǎn)品周期長。
第二方案
此套模具的澆口是設(shè)置在游動模中，以澆口形式出現(xiàn)的。當模具開啟后，在彈簧和拉鉤的作用下，迫使游動模與動模一起運動，這時澆道中固化了的塑件由于受到定模板上的拉料釘限制，而停在彈簧板上。
圖（C）模具繼續(xù)開啟，帶動拉桿運動。在拉該作用下，彈簧板彈開一定的距離將澆道塑料從拉料釘上強行脫開。隨后模具繼續(xù)開啟，動模，游動模從制品分形處分開，經(jīng)頂出后取出。
這是一套自動成型方法，無需后續(xù)加工，節(jié)省了時間，提高了生產(chǎn)時效，缺點是模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工不容易，制造成本提高，但是由于模具利用率較高，可以幾十萬次重復(fù)使用，所以該方案更有利于提高生產(chǎn)效益。
1.3 型腔數(shù)的確定
模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目，首先應(yīng)考慮注射機的各項規(guī)格及工作性能，以及考慮制品的精度要求，模具制造的費用等 。
1.3.1確定合適的成型型腔數(shù)，應(yīng)考慮以下幾個因素：
以機床注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%，按公式計算：
--澆注系統(tǒng)的注射量（g）
--塑件重量（g）;
初定注射 機為XS-ZY-350型，該注射機的注射 量為125g，即S=125g，初估澆注系統(tǒng)的重量為10g，即 =10g，塑件的重量 =42g
所以
因此，模具的型腔數(shù)初定為2
1.3.2 根據(jù)塑件的精度考慮：
一般多型腔時制造精度低，塑件精度也低。該制品的表面精度要求很高，表面要求光滑，粗糙度很高，不易打采用多型腔。不過，采用一模一腔，會增加產(chǎn)品的成本。因此，在考慮型腔數(shù)時，不綜合考慮各方面的因素，在精度要要求例題的情況下，盡量采用一模多腔。
1.3.3 據(jù)塑件形狀及進料口位置考慮：
該制品為童芯吸水杯子，圓形，制品高度為82mm，制品的表面光滑，有兩個手把，澆口初定在杯子底面中芯。采用點澆口，因此，采用一模二腔能滿足點澆口的要求。
1.3.4 根據(jù)塑件的產(chǎn)量考慮：
對試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔，大批量時宜取多型腔。該塑件為大批量生產(chǎn)，因此宜采用多型腔。
綜合以上4 個方面的因素，該模具的型腔數(shù)確定為2個。
2 注塑模總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 注塑型模具基本類型
根據(jù)產(chǎn)品和生產(chǎn)要求，設(shè)計要點可以歸納如下：（1）為降低成型費用，采用一模二腔，并不對制品進行后加工（2）為滿足制品邊面光亮的要求與提高成型率，采用點澆口（3），為了方便加工與處理，型腔與型芯部分，采用拼鑲結(jié)構(gòu)。
本設(shè)計選擇的方案是典型的側(cè)向分型結(jié)構(gòu)。因為杯把屬于側(cè)凹體，不能直接從模具頂出，為此，模具必須增加抽芯或側(cè)凹向分型結(jié)構(gòu)，側(cè)向分型的模具又稱哈夫模。
2.2 注塑模具的典型結(jié)構(gòu)
此套方案有以下幾個部分構(gòu)成（1）成型零部件（2）澆注系統(tǒng)（3）導(dǎo)向零件（4）脫模頂出機構(gòu)（5）側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)（6）冷卻系統(tǒng)（7）排氣系統(tǒng)（8）其他結(jié)構(gòu)零件
2.3 注塑機的選擇
為保證正常生產(chǎn)和獲得良好的塑件，在模具設(shè)計時應(yīng)選擇合適的注射機。為此必須了解注射機的性能和安裝模具的關(guān)系，一般應(yīng)考慮以下幾個問題：
2.4 額定注射量
國產(chǎn)標準的注射機均用塑料的容量（cm）表示一次注射量，但是目前，由于過去的習慣，對注射機的注射量也還是用克量來表示，所以，選擇注射機的注射量可用兩種公式計算：
以體積計算時：
（4-1）
式中 ----注射機最大注射容量();
-----成形塑件及匯報注系統(tǒng)所需塑料的容量();
0.8 ---為系數(shù)，一般要求成型塑個的容量不得超過注射機容量的80%;
以克量計算時：
（4-2）
式中 C---注射機最大注射克量 （g）；
G ----成形塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料的克量 （g）；
成形塑料的比重;
0.8---意義同上面公式；
查手冊得 C=30g, G≈23g, 聚苯乙烯比重為1.04
則
0.8C=0.8x30=24﹥23
滿足要求。
2.4.2 額定鎖模力
選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開面產(chǎn)生溢料。注射時產(chǎn)生的型腔壓力對柱塞式注射機壓力損失較大，所以，型腔壓力均為注射壓力的40~60%；而有預(yù)裝置的注射機及螺桿式注射壓力損失較小，所以型腔壓力較大。另外，對不同流動性的塑料，噴嘴和模具結(jié)構(gòu)形式。其壓力損失也不一樣，一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達60~80Mpa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時則型腔壓力一般設(shè)為25~50MPa;
鎖模力和成型面積的生態(tài)系統(tǒng)由下式確定：
（4-3）
式中
----鎖模力，KN;
----型腔壓力，一般取40~50MPa；
A---澆道進料口和塑件的投影面積，m㎡:
則
=4.5X5000/1000
=225(KN)
XS-ZY-350的鎖模力為250（KN）;
另外，鎖模力與成形面積的生態(tài)系統(tǒng)可直接查表。
2.4.3 額定注射壓力
如果只考慮注射機的最大注射量，最大成型面積和鎖模力來確定注射，這還不是夠的。有些塑件由于形狀及塑料的品種等因素，需用很高的注射壓力才能順利成形，為此選用的注射機注射壓力必須大于成形所需的注射壓力。即應(yīng)滿足下人的公式：
（4-4）
式中 -選用的注射機的最大注射壓力；
-成形時需用的注射壓力 ，MPa；
高密度聚乙烯成形時所需的注射壓力為（70~100）Mpa,XS-ZS-22型注射機的注射壓力為750 MPa
=750 MPa＞(70~100) MPa
2.4.4 注射機形式和模具的關(guān)系
在模具設(shè)計時，需考慮機床動模板的行程和可調(diào)節(jié)的模具閉合高度，選直接影響到裝模及脫模。
(1) 注射機的閉合模具關(guān)系
(4-5)
(4-6)
式中： H—模具厚度 (mm)；
—機床最小閉合高度 (mm);
—機床最大閉合高度 (mm);
S—螺桿可調(diào)長度，mm;
童芯吸水杯 H=352mm 查表得XS-ZY-350型注射機 =195mm, =405mm,S=215 mm
代入公式 得
195＜352＜405
405=195+215
(2) 臥式注射機的開模行程與模具關(guān)系:
( 4-7)
式中: S---開模行程 mm;
----脫模距離, mm;
----塑件高度mm;
5~10----為保證取出塑料件而增設(shè)的余量, mm;
=90 mm ,=82 mm
則
S≥90+82+5~10=177~182
S可取180 mm
2.4.5 注射機與安裝模具的關(guān)系
注射機與安裝模具時,必須了解以下幾點：
(1) 機床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應(yīng)不受拉桿的影響。;
(2) 定位孔的直徑 模具安裝用的定位環(huán)尺寸應(yīng)與機床定位孔直徑相配合，小型 機床一般只在定模部分設(shè)置定位孔，大型 機床則定，動模板都設(shè)置定位孔.
(3) 頂出桿的位置 設(shè)計模具時,必須了解機床頂出桿的直徑及位置,并應(yīng)將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮.
(4) 嘴前端的孔徑筆球面的半徑，是澆口套的孔徑和球面尺寸的依據(jù)。
(5) 安裝螺孔的位置及妃徑，機床定，動模板上設(shè)有一系列螺孔，以供安裝模具壓裝所用。
安裝形式如下：
1） 用螺釘直接固定模具；
2） 用壓板固定模具形式；
綜合以上因素, 可選用XS-ZY-350 型注射機
模具的總高度為352mm，開模行程至少為160 mm。根據(jù)以上參數(shù)選擇注塑機型號為XS-ZY-350.它的工藝參數(shù)有：注射壓力106.8Mpa，鎖模力250t，最大面積645cm，最大開距260mm，最大模具高度405mm,最小模具高度195mm，噴嘴球徑R18。（以上數(shù)據(jù)均從手冊中查到）
3 澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注塑機噴嘴流向型腔的通道。它向型腔的傳質(zhì)，傳壓，傳情況決定著塑件內(nèi)在和外觀的質(zhì)量。它的布置和安排影響塑件成型的難易程度和模具的復(fù)雜程度
塑料熔體是在注射螺桿或柱塞桿的擠壓下快速流經(jīng)澆注系統(tǒng)進入型腔的，流動過程服從一般流體的流動規(guī)律，又有自身的特點。對澆注系統(tǒng)的設(shè)計，是以塑料熔體的流動規(guī)律和特點為基礎(chǔ)的。
3.1 澆注系統(tǒng)的組成和作用
澆注系統(tǒng)由四部分組成
（1） 交澆道，連接注塑機噴嘴與分流道的一段料將塑料熔體從噴嘴引入到模具。
（2） 分離道，主流道與型腔澆口的一段流道，用與將主流道的熔體分配到各型腔，起著對熔體的分餾作用
（3） 澆口，由分流道通向型腔的一段流道。
（4） 冷料井，位與主流道末端分型面的動模一側(cè)，作用是捕集熔體流動的前鋒冷料，避免冷料進取型腔，對塑件造成不利影響。
3.2 主流道設(shè)計
主流道設(shè)計包括以下幾點
（1） 錐度：一般在4-8°內(nèi)選取，本設(shè)計取6°。
（2） 徑向尺寸：主流道徑向尺寸的小端應(yīng)大于噴嘴口直徑0.5-1.0mm。這樣，當主流道與噴嘴同軸度有偏差時，可以防止主流道凝料，不易從定模上拉下來。根據(jù)XS-ZY-350XING 注射機的噴嘴直徑4，確定主流道口直徑為5
（3） 凹球面半徑R應(yīng)該比噴嘴直徑大1-2mm，可以保證注射過程噴嘴與模具接觸，防止兩球間產(chǎn)生間隙使熔體充入這一間隙中，妨礙主流道凝料順利從定模拉出
（4） 主流道專門開設(shè)在主流道忖套上。
3.3 分流道設(shè)計
分流道斷面面積應(yīng)能保持型腔充滿并補充內(nèi)腔內(nèi)蘇聯(lián)收縮所需要的熔體后方可冷卻凝固，因此，分流道斷面直徑應(yīng)大于塑件壁厚。按這一要求，聚苯乙烯等同類材料，分流道直徑應(yīng)該是壁厚的6倍。絕大部分塑件的分流道斷面尺寸都在3~10mm之間，查工具手冊，可以使用推薦值，聚苯乙烯，分流道斷面直徑3.5~10mm。本設(shè)計取6mm，斷面形狀選擇半圓型分流道。
3.4 澆口設(shè)計
澆口斷面面積，大多數(shù)注塑模中，澆口斷面尺寸不大于分流道斷面尺寸的10%，在本設(shè)計中，取斷面直徑0.6mm，澆口道長度取1.5mm
3.5 澆注系統(tǒng)流動平衡
對多腔模具要求是應(yīng)使得各個型腔能夠同時充滿且各個型腔壓力相同，才能保證各個型腔所成型出口的尺寸，達到一致。對本設(shè)計中各型腔件相同，采用流動支路平衡的方法來平衡澆注系統(tǒng)的流動。即從主流道到各個型腔的分流道澆口，其長度，斷面的形狀都完全相同，即到達各個型腔的流動支路完全相同的，只要對各個流動的支路澆灌能夠的誤差很小，就能保證各個型腔同時充滿模，壓力相同。
3.6 冷卻井與拉料桿合理匹配
冷料井位與主流道出口一端，本設(shè)計采用冷料井與帶球型頭部的拉料桿匹配，因為當模具采用脫件板模機構(gòu)時，只能采用頭部為球型的拉料桿。球型的拉料桿的球頭和細頸部分伸到冷料井內(nèi)，被冷料井的凝料包圍，動、定模打開時，將主流道凝料拉向動模一側(cè)，頂出行程中，脫件板將塑件從主型芯上脫下的同時也將主澆道的凝料從球頭上脫下。
4注塑模零部件設(shè)計
4.1 確定分型面
選擇分型面的原則是：脫出塑件方便，模具結(jié)構(gòu)簡單，型腔排氣順利，確保塑件質(zhì)量，無損塑件外觀，設(shè)備合理利用。
根據(jù)制品形狀，模具有三個分型面。主型芯裝在動模一側(cè)，使塑件包緊在主型芯上，型腔在游動模一側(cè)，分型面為平面，這樣便于加工，型腔氣體的排除，除了利用頂出元件的配合間隙外，主要靠分型面，排氣槽也設(shè)在分型面上。分型面選在熔體流動的末端----童芯吸水杯的杯口，為了便于塑件的取出，采用側(cè)向分型，這樣杯子中芯面也就是一個分型。杯子的底部是個光滑平面。如果也采用兩半模，將會影響制品的外觀，所以底部有一個分型面。這樣可不必在分型面上開氣槽，直接利用分型面上的配合間隙就可滿足型腔 內(nèi)的氣體順利排出。
4.2 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)
4.2.1 凹模設(shè)計
成型塑件外表面的零件稱凹模或型腔，凹模按結(jié)構(gòu)可以分為整體型，整體嵌入式 局部鑲嵌式，組合式等等。
整體式的凹模的型腔加工在一整塊零件上，具有強度高。剛度好的優(yōu)點，但是對于 形狀復(fù)雜的塑件，難以加工或根本無法加工。童芯吸水杯的模具是雙半模，所以采用組合式的凹模。組合式凹模的側(cè)壁和底部是由不同的零件組合而成，具有型腔機加熱處理，拋光研磨方便，將完整的型腔分為幾部分，分加工再組合，這樣裝配方便，零件損壞便于更換，節(jié)約了材料，符合現(xiàn)在企業(yè)高效率生產(chǎn)，利用原則。
如圖所示，圖6是側(cè)面組合后再與低部組合的凹模。四壁鎖緊是采用鎖緊塊在正壓力作用下鎖緊，為了保證扣鎖的緊密性，四處邊角和扣鎖接觸應(yīng)該留有一斷非接觸部分，四壁轉(zhuǎn)角處圓角半徑應(yīng)大于模套轉(zhuǎn)角處半徑r。
設(shè)計組合式的凹模時，應(yīng)滿足以下要求：
（1） 將型腔的內(nèi)型加工變成為鑲件加工或組合件的外型加工。
（2） 拼縫應(yīng)避免開型腔的轉(zhuǎn)角或圓弧部分，并與脫模方向一致
（3） 鑲件和組合件數(shù)量力求減少，以減少對塑件外觀和尺寸的影響
（4） 易損壞部分應(yīng)設(shè)計為獨立的鑲拼件，便于更換
（5） 組合部分的結(jié)合面應(yīng)采用凹凸槽互相扣鎖，防止在塑料壓力下位移
4.2.2 型芯設(shè)計
成型塑件內(nèi)表面的零件統(tǒng)稱凸?；蛘咝托?，型芯按復(fù)雜程度和結(jié)構(gòu)可分以下幾類
（1） 整體式型芯
（2） 鑲?cè)胧叫托?
（3） 異形型芯結(jié)構(gòu)形式等等
因為童芯吸水杯的型芯結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，所以采用整體樣式的結(jié)構(gòu)。這樣在型芯加工冷卻水道容易，無需各部件之間的配合，減少了工作量
4.2.3 對合導(dǎo)向機構(gòu)零部件設(shè)計
對合導(dǎo)向機構(gòu)的功能是保證動、定模兩部件能準確對準，使加工在動模和定模的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸的準確的腔體，從而保證塑件的形狀、壁厚和尺寸準確。
（一） 導(dǎo)柱設(shè)計
導(dǎo)柱可以安裝在動模一側(cè)，也可以在定模一側(cè)，但是更多是在動模一側(cè)。因為作為成型零件的主型芯多安裝在動模一側(cè)，導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時可以起到保護作用。
（1）導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)
導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是安裝部分的凸肩，寬度的其余部分直徑相同，稱為直徑導(dǎo)柱。另一種是除由安裝部分的凸肩外，使安裝的配合部分直徑比外伸的工件部分直徑大，稱為階梯形導(dǎo)柱。直形導(dǎo)柱和階梯形導(dǎo)柱的前段都設(shè)計成為錐形，便于導(dǎo)向兩種導(dǎo)柱都可以在工作部分帶有貯油槽，帶貯油槽的導(dǎo)柱可以貯存潤滑油，。直形導(dǎo)柱用于塑件生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。階梯形導(dǎo)柱用于塑件大批量生產(chǎn)的模具或者導(dǎo)向精度高的，必須采用導(dǎo)套的模具，裝在模具另一側(cè)的導(dǎo)套安裝可以和導(dǎo)柱安裝采用同一尺寸，一次加工而成，保證了嚴格同軸。階梯形導(dǎo)柱的另一優(yōu)點是當導(dǎo)柱工件部分因某種原因撓曲時，容易從模板中卸下更換，直形導(dǎo)柱則比較困難。
（2）導(dǎo)柱尺寸
導(dǎo)柱尺寸隨模具分形面處模板外形尺寸而定。模板尺寸越大，導(dǎo)柱的中芯距應(yīng)越大，所以導(dǎo)柱也應(yīng)越大。除了導(dǎo)柱長度按模具具體結(jié)構(gòu)確定外，導(dǎo)柱其余尺寸隨導(dǎo)柱直徑而定。
（二）導(dǎo)套設(shè)計
導(dǎo)向孔可帶有導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套。帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用語大量生產(chǎn)，或者導(dǎo)向精度高的模具。無論帶或不帶，都不能設(shè)計為盲孔，盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合。帶導(dǎo)套的模具應(yīng)該采用階梯形導(dǎo)柱。
1、結(jié)構(gòu)如下
導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是安裝凸肩，另一中是不帶安裝凸肩。
2、安裝方法
Ⅰ型導(dǎo)柱安裝需要墊板，裝入模板后復(fù)一墊板即可。 Ⅱ型導(dǎo)套用于模板后面不帶墊板 的結(jié)構(gòu)，可以采用如下幾種方法固定到模板中
（1） 導(dǎo)套外圓柱面加工出一凹槽，用螺釘固定。
（2） 導(dǎo)套外圓柱面局部磨出一小平面，用螺釘固定。
（3） 導(dǎo)向側(cè)向開一孔，用螺釘固定
3、導(dǎo)柱布置
一副模具最少用兩根導(dǎo)柱，模板外形尺寸大的模具，可以最多用4 根導(dǎo)柱，為了使模具在使用時、維修時的拆裝過程中不會發(fā)生動模認錯方向，導(dǎo)致布置采用以下方法：導(dǎo)柱不對稱布置。
5 注塑模成型零件工作尺寸計算
注塑模成型零件工作尺寸是指這些零件上用以直接成型塑件的那些型面尺，例如，型腔和型芯的徑向尺寸，深度和高度尺寸孔間距離尺寸，凸臺間距離尺寸孔或凸臺至某成型表面的距離尺寸，螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。
5.1 塑件尺寸偏差以及影響因素
影響塑件的尺寸的因素很多，概括的說，有材料方面的，模具制造方面的，模具結(jié)構(gòu)方面的和模具磨損等。材料方面的因素主要是以收縮率變化，這又與塑件結(jié)構(gòu)和工藝過程密切相關(guān)。
5.2 計算成型零件工件尺寸的基本關(guān)系式
（一）實際收縮率和計算收縮率
塑料的受說率定義為塑件成型時從模腔中取出冷卻收縮后，尺寸縮小程度，用百分數(shù)表示。應(yīng)該區(qū)別實際收縮率和計算收縮率。
一般制品的收縮率是根據(jù)所用塑料收縮率的平均值，而實際上制品在成型過程呂其塑料分子并不是在制品成型完成后，再經(jīng)過數(shù)小時才能完全穩(wěn)定下來，因此制品的實際收縮與按其材料平均值計算的收縮率是有一定的差距的。然而目前人們還無法在制品成型前就能準確地計算出制品在成型過程中的，因此，針對這種情況，在模具設(shè)計時可采用比平均收縮率低1％的計算方法。
通常，制品中1 mm和小于1 mm,并帶有大于0.05 mm公差的部位以及2 mm和小于2 mm并帶有大于0.1 mm公差的部位，不需要計算收縮率。
在模具設(shè)計時，根據(jù)制品的收縮率確定型腔與型芯的尺寸，有幾點需要特別注意：
a) 由于在成型過程中，不同的成型工藝會使制品的實際收縮發(fā)生輕微的變化，因比，在模具設(shè)計中，型腔與型芯的制造公差應(yīng)是所成型制品公差范圍的25％~50％，其目的是給注射成型留出一定的調(diào)整余地，以保證的制品的精度要求。
b) 制品中沒有標出脫模斜度的部位，制品設(shè)計者應(yīng)對此標出公差，模具設(shè)計者必須在此公差之內(nèi)作出脫模斜度的要求，應(yīng)在模具結(jié)構(gòu)上考慮其它方法。
c) 在設(shè)計模具中凸起形狀的尺寸時，應(yīng)采用最大尺寸加負公差，這是因為對于修改凸形狀的部位，縮小和降低其尺寸都要比加大加高其尺寸來得容易。
5.3 型芯及型腔的尺寸計算
型腔和型芯的工作部分尺寸與塑料制品的尺寸和公差、塑料收縮率及模具的磨損和制造公差等因素有關(guān)。
5.3.1 型腔徑向尺寸計算
在給定條件下制品平均收縮率，制件的名義尺寸（最大尺寸）及其允許公差（負偏差），則塑件平均徑向尺寸為：
型腔名義尺寸為（最小尺寸），公差值為（正偏差），則型腔的平均尺寸為+/2。考慮到收縮率和磨損值，以型腔磨損量到最大磨損量的一半計，則有：
對于中小型塑件，令，，并將比其他各項小得多的略去，則有： （4-1）
標注上制造偏差后，得
代入數(shù)據(jù)得 =
5.3.2 型芯徑向尺寸計算
經(jīng)過和上面型腔徑向尺寸計算的推導(dǎo),可得:
(4-2)
標注上制造偏差后，得
代入數(shù)據(jù)得 =
5.3.3 型腔深度計算
在型腔深度計算過程中，規(guī)定制件高度名義尺寸為最大尺寸，公差以負偏差表示．型腔深度名義尺寸為最小尺寸，公差以正偏差表示．型腔的底面、型芯的端面都于分型面平行。在脫模過程中磨損很小，磨損量不予考慮，則有：
令并略去得
（4-3）
標注上制造偏差后，得
代入數(shù)據(jù)得 =
5.3.4 型芯高度計算
經(jīng)過和上面型腔高度尺寸計算類似的推導(dǎo)，可得
（4-4）
標注上制造偏差后，得
代入數(shù)據(jù)后得 =
5.3.5 型腔側(cè)壁厚度計算
按強度計算
s≥r
=37
=22.3mm
取s=20mm
5.3.6 底模板厚度計算
按剛度條件計算：
≥0.90k
=0.901.15×
=16.5mm
按剛度條件計算：
≥1.1kr
=1.1×1.15×37×
=20.6mm
5.3.7 校核型腔面積
q------型腔內(nèi)熔體單位面積壓力；
---- 表注射壓力
k-------熔體流經(jīng)噴嘴和澆注系統(tǒng)時壓力損失系數(shù)。一般在0.3~0.7之間
q=k=(0.3~0.7) -
q=106.8×（0.3~0.7）
=（32~75）MPa
F≤
=
=
=3571mm2
5.4 脫模機構(gòu)設(shè)計
為了爆震塑件成型后從模具或型芯上順利脫出，模具結(jié)構(gòu)中必須沿著可靠有效的脫模機構(gòu)。脫模機構(gòu)是注塑主要功能機構(gòu)之一。
5.4.1 基本考慮和要求
對脫模機構(gòu)的設(shè)計的基本要求是：
（1） 運用靈活順暢，無卡剎和過分磨損現(xiàn)象。
（2） 接觸塑件的配合間隙無溢料現(xiàn)象。
（3） 具有足夠的強度、剛度、工作穩(wěn)定可靠。
（4） 對塑件頂推力分布均勻合理，不會引起塑件變形或塑件頂裂。
（5） 對塑件外觀無明顯損害。
（6） 容易制造和裝配。
脫模機構(gòu)運動的動力，對簡單和原始的模具，可以人的手目前它只用于及其簡單生產(chǎn)量很少的小型塑件，或從沒有脫模機構(gòu)的定模一側(cè)脫下塑件。
5.4.2 一級脫模機構(gòu)
常用的一級脫模機構(gòu)有頂桿機構(gòu)、頂管機構(gòu)、推塊機構(gòu)、脫件板機構(gòu)、拉板機構(gòu)、及這些機構(gòu)的某些簡單組合塑件。
本設(shè)計采用脫件板機構(gòu)。
罩、殼、蓋盒、盆、容器等一類塑件，特別是厚度較小的塑件，采用脫模最合適、運動平穩(wěn)、頂推力再塑件整個周遍上均勻分布、因而推理最大、若改用頂桿脫模，不是位置無法安排就是因為只能采用小徑頂桿、因而推力太大。
（一） 機構(gòu)形式
本設(shè)計采用的脫件形式如圖
脫件板外形尺寸與型芯固定板相同，推板的頂桿與脫件板用螺紋連接，對脫件板的運動具有牽制作用，防止頂出時滑出導(dǎo)柱。
（一） 脫件板與型芯的配合
脫件板與型芯之間的配合間隙小于溢料間隙，頂推件難免產(chǎn)生磨損，為解決這一矛盾采用圖示的方法。
圖中是將脫板上的孔比型芯成型部分周邊增大0.1~0.2mm，減小或避免與型芯成型面的摩擦，擴大部分除留出數(shù)毫米配合段外，其余部分可帶3~5度的錐度。這種配合形式適應(yīng)于粘度較大的塑件。
5.4.3 拉板機構(gòu)
拉板脫模機構(gòu)的特殊形式，適用的塑件與脫板機構(gòu)相同。但拉板不是由頂桿推動，而是由定矩拉桿、伸縮性定矩拉桿、或鏈條拉動。這些拉動零件拉動拉板從主型芯上脫下。脫模距等于L1+L2，應(yīng)大于塑件高度加澆道凝料高度。
拉板機構(gòu)的優(yōu)點是省去了固定板，可簡化模具結(jié)構(gòu)、減小模具高度，對于開模行程受模具高度影響的注塑機，可以增大有效開模行程，增大脫模距。
5.4.4 脫模阻力計算
（一） 阻力的組成
從型芯上脫下塑件所需克服的阻力有如下幾部分組成：
（1） 塑件因收縮包緊型芯所造成的阻力Q1；
（2） 塑件與型芯表面的粘附力引起的阻力Q2；
（3） 脫模機構(gòu)自身運動的摩擦力Q3；
（4） 對于殼、罩、容器等一端封閉的塑件，脫模時塑件與型芯間形成真空腔，與大氣壓差產(chǎn)生的阻力Q4
以上各阻力中，Q2和Q3與其它兩項相比可以忽落。因此，從主型芯脫下塑件的脫模力可以近似寫為：
Q=Q1+Q4
其中
Q=10.13N/cm2×F
式中 F——型芯端面積（cm2）。
（二） 脫模阻力計算
由上述分析可知，對從型芯上脫下塑件阻力計算歸結(jié)為對收縮包緊造成的阻力計算。
型芯斷面為圓形時
（1）包緊力：首先必須求出塑件對型芯的包緊力。薄壁塑件和厚壁塑件對型芯的包緊力可用不同的關(guān)系式表示。
對薄壁塑件（t/d<1/20,t——塑件壁厚，d——型芯直徑）經(jīng)推導(dǎo)塑件收縮時對型芯側(cè)表面微單元面積法向包緊力p可用下式表示：
p=
式中 E -----------塑料彈性模量;
------------塑料收縮率;
-----------塑料泊桑比;
-----------型芯單面斜角;
r-------------型芯半徑。
p=
=
=0.849KN
薄壁件對整個型芯側(cè)表面法向包緊力P為：
p=
式中 l-------塑件對型芯的包緊長度；
------錐形型芯平均半徑。
p=
=
=173714.15N
（2）脫模阻力：塑件從型芯上脫下時，型芯受力如圖所示。P是塑件對型芯表面法向包緊力，Q1是將型芯從塑件中抽出時的抽拔力（數(shù)值上等于拔模阻力），F(xiàn)是塑件對型芯摩擦阻力。由于型芯帶有錐度，故在Q1作用下使塑件對側(cè)型芯法向包緊力減小了sin,相應(yīng)地使抽拔時的摩擦阻力變?yōu)椋?
F=f(P-)
式中 f----------摩擦系數(shù)。
6 側(cè)向分型機構(gòu)與抽芯機構(gòu)設(shè)計
6.1 基本考慮和要求
側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)應(yīng)具備以下基本功能：
（1）能夠保證不引起塑件變形的情況下準確的抽芯和分型；
（2）運用靈活、動作可靠，無過分磨損現(xiàn)象；
（3）模具必要的強度和剛度；
（4）配合間隙和拼縫線不溢料；
（1）、（3）、（4）條要求相結(jié)合，可以保證塑件必要的尺寸精度；
（2）、（3）條要求相結(jié)合，可以保證模具具有較長的工作壽命。
此外，側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計時考慮到了制造和裝配。
一、抽拔力和抽芯距
（一）抽拔力
對塑件側(cè)向抽芯，就是側(cè)向脫模，抽拔力就是側(cè)向脫模力，都主要由于塑件收縮包緊造成的阻力。
由于側(cè)孔斷面為圓形
Q=Q+Q4
=
（二） 抽芯距
抽芯距是將側(cè)型芯從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時側(cè)型芯的移動距離。
S=Sc+(2~3)mm
式中 S——設(shè)計抽芯距
Sc——臨界抽芯距，即側(cè)型芯恰好與塑件投影不重合時所移動的距離
S=6.25+(2~3)=9mm
取 s=10mm
7 其它有關(guān)設(shè)計
（一） 滑塊與側(cè)型芯的連接
滑塊和側(cè)型芯可以設(shè)計為一個整體，但由于側(cè)型芯在多數(shù)情況下較小，為節(jié)省優(yōu)制鋼材和便于加工，往往將型芯單獨設(shè)計再與滑塊連接，連接方法很多，本設(shè)計采用其中之一種
（二） 滑塊導(dǎo)滑方法
開模時滑塊在斜導(dǎo)柱驅(qū)動下橫向抽芯，閉模時又朝相反方向滑動。為保證橫向運動的順暢平穩(wěn)，滑塊與導(dǎo)滑槽應(yīng)具有適當?shù)呐浜闲问健?
（三） 滑塊定位
滑塊在斜導(dǎo)柱驅(qū)動下完成抽芯后，必須停留在準確的位置上，必須設(shè)置定位裝置防止滑塊位置改變，避免閉模時斜導(dǎo)柱與滑塊上斜孔對不準發(fā)生的碰裝現(xiàn)象?；瑝K位置采用圖所示
（四） 滑塊的尺寸比例
設(shè)計斜導(dǎo)柱機構(gòu)時，應(yīng)注意滑塊高度不能大于滑塊滑動部分長度，即比值H/L應(yīng)小于1，否則抽芯時回因滑塊歪斜使導(dǎo)滑面歪扭引起運動不暢，加速導(dǎo)滑面磨損或滑塊損壞。對于滑塊高度較大的模具，宜采用內(nèi)卡式結(jié)構(gòu)，減小滑塊被驅(qū)動部分高度，但此時斜導(dǎo)柱深入滑塊高度H又不宜太小，一般應(yīng)控制比值H/L大于1/2。
另外，對于滑塊水平抽芯，再完成抽芯行程后，滑塊外伸導(dǎo)槽不能過長，一般不應(yīng)超過滑塊長度之半，否則會因外伸部分自重使滑塊傾斜，影響閉模時與斜導(dǎo)柱的對準。
（五） 防止側(cè)型芯抽出時使塑件變形
對于某些被芯部分外伸于塑件主體，側(cè)孔的壁又較薄的塑件，滑塊設(shè)計時應(yīng)注意滑塊抽出運動不應(yīng)引起抽芯的孔壁變形或損壞。
（六） 斜導(dǎo)柱機構(gòu)的工作方式
本設(shè)計采用斜導(dǎo)柱在定模，滑塊再動模
這是最常應(yīng)的一種形式，抽芯運動是在動、定模分開時進行的，可以完成較大的抽芯距，塑件由頂出機構(gòu)頂出，合模時，斜導(dǎo)柱再驅(qū)動滑塊復(fù)位，動模頂出機構(gòu)也依靠復(fù)位元件復(fù)位。
對于這種工作形式，當塑件采用頂桿或頂管頂出時，復(fù)位時應(yīng)注意滑塊與頂出元件的干涉現(xiàn)象，既當頂出元件尚未復(fù)位到必要位置，滑塊以在斜導(dǎo)柱驅(qū)動下復(fù)位到很大成度，以至與頂出元件撞擊。為了避免這種干涉現(xiàn)象，頂出元件應(yīng)盡可能安排在于型芯不會干涉的位置，即二者在主分型面上的投影避免重合。但有時由于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間位置有限，使二者的投影難以完全避免重合。再這種情況下，通過分析，可以得到避免干涉的條件。
8 結(jié)論
本設(shè)計研究了澆注成型方法、注塑模具設(shè)計原理和方法、模具零件的制造。經(jīng)過三個月的實習與設(shè)計，我基本掌握了注塑模具的設(shè)計方法，加深理解模具設(shè)計的各個流程，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計的能力，基本達到了預(yù)期的效果。和98屆畢業(yè)生相比我們的設(shè)計更合理，更加注重零件的加工精度，設(shè)計的量比以前大大增加，質(zhì)量也嚴格把關(guān)，。但由于設(shè)計者本人沒有實際經(jīng)驗且學識有限、時間緊迫，在設(shè)計中存在許多不足之處，還需繼續(xù)學習和老師的指正。
工作小結(jié)
緊張而充實的畢業(yè)設(shè)計到此已接近尾聲。在為設(shè)計奮斗的過程中我的專業(yè)知識和設(shè)計能力都有很大提高。我的設(shè)計-----注塑模具設(shè)計由總體方案到各個零件都已設(shè)計完成，并在系里的統(tǒng)一要求下，在有限的時間里做完了所有零件的三維造型和最后裝配。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我獨立完成自己的設(shè)計任務(wù)，提高了自己的自學能力和設(shè)計能力，在嚴峻的設(shè)計任務(wù)面前我沒有拖拉，激起了自己的拼搏精神，沒有虛度這三個月，我想這是我在走向工作崗位置之前的習練。如果用一句話來概括我在設(shè)計結(jié)束時的感受那就是：設(shè)計是苦的，收獲是甜的。
致謝
經(jīng)過三個月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成。
在設(shè)計的過程中，指導(dǎo)老師吳德和老師自始至終給我大力支持，他的嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和嚴格的要求使我得以順利完成設(shè)計任務(wù)。在此，我向他表示衷心感謝！
在設(shè)計過程中，也得到了系領(lǐng)導(dǎo)和其他同學的幫助。在次，我向他們表示真誠的謝意！
最后，感謝畢業(yè)設(shè)計評審委員會的老師們在白忙之中給我的設(shè)計批評指正。
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附件清單
1、裝配圖 ZSM-01-00 A0 一張
2、動模固定板 ZSM-01-01 A1 一張
3、墊條 ZSM-01-02 A2 一張
4、推板 ZSM-01-03 A2 一張
5、推板固定板 ZSM-01-04 A2 一張
6、帶頭導(dǎo)套 ZSM-01-05 A4 一張
7、推桿 ZSM-01-06 A4 一張
8、動模固定板 ZSM-01-07 A1 一張
9、動模板 ZSM-01-08 A1 一張
10、導(dǎo)尺 ZSM-01-09 A1 一張
11、推料板 ZSM-01-10 A3 一張
12、鎖緊塊 ZSM-01-11 A3 一張
13、定模板 ZSM-01-13 A1 一張
14、彈料板 ZSM-01-14 A1 一張
15、型腔 ZSM-01-17 A3 一張
16、澆口套 ZSM-01-19 A3 一張
17、嵌塊 ZSM-01-18 A3 一張
18、鑲塊 ZSM-01-22 A4 一張
19、拉桿 ZSM-01-27 A4 一張
20、銅管 ZSM-01-38 A4 一張
21、臺階導(dǎo)柱 GB4169.4 A4 一張
22、斜導(dǎo)柱 ZSM-01-16 A4 一張
23、導(dǎo)套 GB42169.2 A4 一張
24、導(dǎo)柱 GB4169.4 A4 一張
25、型芯 ZSM-01-25 A3 一張