手機(jī)旅行充電器上夾板注塑模具設(shè)計(jì)【11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報(bào)告+答辯稿】,11張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報(bào)告+答辯稿,手機(jī),旅行,充電器,夾板,注塑,模具設(shè)計(jì),11,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,開題,報(bào)告,答辯
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書
設(shè)計(jì)題目
手機(jī)旅行充電器上夾板注塑模具
作 者 姓 名
所系、專業(yè)、年級
指導(dǎo)教師姓名、職稱
預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù)
選題的根據(jù)：
1、運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識系統(tǒng)設(shè)計(jì)與專業(yè)有關(guān)的機(jī)械部件，鞏固自己的專業(yè)基礎(chǔ)，提高自己的創(chuàng)新能力。
2、更進(jìn)一步熟悉并掌握Auto-CAD，運(yùn)用Pro/E克服CAD的不足因素，鍛煉使用制圖軟件能力。
3、學(xué)習(xí)零件的制造工藝途徑，提高自己獨(dú)立思考與處理問題的能力，為以后從事機(jī)械行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4、)樹立正確的設(shè)計(jì)思想,盡量結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,綜合考慮技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、可靠性、安全及先進(jìn)性等方面的要求,嚴(yán)肅認(rèn)真地進(jìn)行設(shè)計(jì).
主要研究內(nèi)容：
1注塑模工藝以及國內(nèi)外的發(fā)展
2注塑機(jī)的選擇
3注塑模的設(shè)計(jì)
4二維CAD畫圖
應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)或要求：
1熟練使用solidworks三維軟件及AutoCAD二維軟件
2了解注塑模設(shè)計(jì)基本步驟
3注塑機(jī)的選擇
4零件的工藝分析
研究方法：
各種零件的強(qiáng)度都要通過查閱各種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算與校核，主要是親筆寫作，還要利用制圖軟件PRO/E、CAD畫各種零件圖的三維或二維圖形，最后作出裝配圖。
完成本課題應(yīng)具備的環(huán)境（軟件、硬件）：
工程制圖, 零件的工藝分析, Auto/CAD
各階段任務(wù)安排：
1、開題準(zhǔn)備：3月1日——3月7日
2、開題報(bào)告：3月12日
3、完成初稿：4月中
4、完稿：5月初
5、答辯：5月10日
主要參考資料：
《 機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊》 《機(jī)械工程各種零件標(biāo)準(zhǔn)》 《材料力學(xué)》
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽名:
開 題 報(bào) 告 會(huì) 紀(jì) 要
時(shí)間
地點(diǎn)
與
會(huì)
人
員
姓 名
職務(wù)（職稱）
姓 名
職務(wù)（職稱）
姓 名
職務(wù)（職稱）
會(huì)議記錄摘要：
會(huì)議主持人簽名：
記錄人簽名：
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指導(dǎo)小組意見
負(fù)責(zé)人簽名：
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學(xué) 院 意 見
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手機(jī)旅行充電器上夾板注塑模具手機(jī)旅行充電器上夾板注塑模具 設(shè)計(jì)目的模具被稱為“工業(yè)之母”，是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。而塑料模具又是整個(gè)模具行業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，滿足企業(yè)對人才的需求，近年來，我國各級學(xué)校大多開了“模具設(shè)計(jì)”專業(yè)，并將“塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)”為主要必修課。本校雖然沒開模具專業(yè)，但在大學(xué)四年級專業(yè)被分了模具方向、機(jī)械制造方向兩方向。所學(xué)內(nèi)容為注射模、沖壓模方面，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)做塑料模具。本論文的主要目的為：開發(fā)一套塑料注射模具 第一章第一章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式擬定模具結(jié)構(gòu)形式 1.1 確定型腔數(shù)量及排列方式確定型腔數(shù)量及排列方式 1.1.1 塑件成型工藝性分析塑件成型工藝性分析 塑件壁厚屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大，材料為聚碳酸酯，本設(shè)計(jì)中選用的收縮率為0.3。成型工藝很好，可以注射成型。采用潛伏式澆口。利用斜桿滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)側(cè)抽芯。1.1.2型腔數(shù)目及排列方式型腔數(shù)目及排列方式 該塑件精度要求一般，精度等級為4，生產(chǎn)批量比較大，可以采用一模多腔的形式。但是考慮到塑件有一抽芯，在脫模是需要側(cè)抽芯因此我們設(shè)計(jì)的模具為多型腔的模具。1.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由于塑件外觀質(zhì)量要求一般，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求一般，因此我們設(shè)計(jì)的模具采用多型腔單分型面。第二章第二章 注射機(jī)型號的確定注射機(jī)型號的確定2.1 注射量的計(jì)算注射量的計(jì)算 塑件質(zhì)量m1為8.92g，塑件體積V1為7.43cm3,流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來估算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為：m=1.6nm1=1.648.92=57.08g。2.3 選擇注塑機(jī)選擇注塑機(jī) 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用SZ-100/630臥式注塑 2.4 分型面位置的確定分型面位置的確定型芯為局部鑲嵌式，塑件留在動(dòng)模，通過脫模機(jī)構(gòu)即可以把塑件脫出。第四章第四章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)4.1 主流道設(shè)計(jì)主流道設(shè)計(jì) 主流道小端尺寸為：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）=4+0.5=4.5mm 主流道球面半徑：SR=噴嘴球面半徑+（12）=15+2=17mm4.2 分流道設(shè)計(jì)分流道設(shè)計(jì)第一級分流道第一級分流道L1=40mm第二級分流道第二級分流道L2=12mm4.3 澆口的設(shè)計(jì)澆口的設(shè)計(jì)一般澆口的截面積為分流道截面積的一般澆口的截面積為分流道截面積的3%9%，截面形狀為矩形或圓形，澆口長度為，截面形狀為矩形或圓形，澆口長度為0.52mm，表面粗糙度不低于，表面粗糙度不低于0.4。第五章第五章 模架的確定模架的確定1）定模座板（400350，厚25mm）通過4個(gè)16的內(nèi)六角螺釘與定模板連接；2）定模板（400350，厚35mm）用以固定型芯，通過4個(gè)6的內(nèi)六角螺釘與上模仁連接。3）動(dòng)模板（400350，厚35mm）用以固定型腔，通過4個(gè)6的內(nèi)六角螺釘與下模仁連接。4）動(dòng)模座板（250250，厚25mm）其注射機(jī)頂桿孔為40mm；其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/f7配合。5).墊塊（63350mm，厚90mm）1.主要作用：在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。2.結(jié)構(gòu)型式：可以是平行墊塊、也可以是拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）3.墊塊一般用中碳鋼制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨鑄鐵等。4.墊塊的高度計(jì)算：h墊塊=h限釘+h頂墊+h頂固+s頂+=0+31+20+35+4=90（mm）式中 頂出行程的富裕量，一般為36mm，以免頂出板頂?shù)絼?dòng)模墊板第六章第六章 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算本套模具的成型零件主要包括型芯，型腔，四個(gè)鑲塊，四個(gè)抽芯。型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4m以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。該設(shè)計(jì)采用整體式鑲嵌式凹模 設(shè)計(jì)鑲嵌式和組合式凸模時(shí)，應(yīng)盡可能滿足下列要求：（1）將型腔的內(nèi)型加工變?yōu)殍偧徒M合件的外形加工；（2）拼縫應(yīng)避開型腔的轉(zhuǎn)角或圓弧部分的外形加工；（3）鑲件的數(shù)量力求減少，以減小對塑件外觀和尺寸精度的影響；（4）易損壞部分應(yīng)設(shè)計(jì)獨(dú)立的鑲件，便于更換所謂工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長度和寬度尺寸）、凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。第七章第七章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)柱（1）導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 1.該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且不加油槽。2.導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出68mm。3.為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分。4.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架知為30。5.導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/m6配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合。6.導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4m。7.導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(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55HRC以上或45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度55HRC以上。由于本設(shè)計(jì)中導(dǎo)套經(jīng)過的定模板較厚，采用的是帶頭導(dǎo)套。第八章第八章 脫模機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.采用普通推桿，每個(gè)塑件由9個(gè)推桿，共為36個(gè)；2.推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方；3.推桿應(yīng)均勻布置；4.推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大處；5.推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f7或H8/f8的間隙配合；6.通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔底面0.050.10mm；第十章第十章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量G（Kg/h）成形周期約為T30s n=120 m=45.05601.0510-3=2.838 kg G=nV =12047.561.210-3 =6.8 kg 取G=7 Kg Q=Gi=72.9105=20.3105 2.求冷卻水的體積流量V由下式得 =0.00175m3/min 總結(jié) 經(jīng)過三個(gè)多月的緊張?jiān)O(shè)計(jì)，我對注塑模具基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法與流程有了一個(gè)比較全面的了解，但對于模具制造方面的知識還很欠缺。在這個(gè)不斷學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、修改的反復(fù)操作過程中，我們潛移默化地學(xué)習(xí)到了一種科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和方法，也讓我認(rèn)識到了對科研與生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)持有一絲不茍的態(tài)度，這對我們以后的學(xué)習(xí)、工作和生活將產(chǎn)生積極的影響。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。從最開始的什么的不懂，什么都不知道，經(jīng)過半年的學(xué)習(xí)，幾個(gè)月的實(shí)習(xí)，經(jīng)過三個(gè)月的努力，我對模具有了相當(dāng)?shù)牧私?，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為四年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計(jì)過程中得到了許第洪博士等以及許多同學(xué)的幫助，特別是許第洪博士的悉心指導(dǎo)，使我受益匪淺。在此，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)表示衷心的感謝!
手機(jī)旅行充電器上夾板注塑模具
摘 要
通過對手機(jī)旅行充電器夾板工藝的正確分析，設(shè)計(jì)了一副一模四腔的塑料模具。在本套模具設(shè)計(jì)過程中詳細(xì)地?cái)⑹隽四＞叱尚土慵ǘ０?、前模仁、?dòng)模板、后模仁、鑲塊、導(dǎo)桿、斜導(dǎo)柱、滑塊等的設(shè)計(jì)過程，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算，及推出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)以及側(cè)向分型、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，利用當(dāng)今業(yè)界廣泛應(yīng)用的繪圖軟件pro/E、AutoCAD分析了各方案可行性，并繪出了整套模具，并對成型零件進(jìn)行了計(jì)算。分析并選擇了各個(gè)成型零件的材料，對其剛度，強(qiáng)度進(jìn)行了校核，并對試模與產(chǎn)品缺陷作了介紹，最后進(jìn)行了對模具工藝性與經(jīng)濟(jì)性分析。
關(guān)鍵詞：側(cè)向分型；多型腔。
The plastic molds of The mobile travel battery charger clamping plank
Abstract
Through to the mobile travel battery charger clamping plank craft correct analysis, has designed mold four cavity plastic molds. (In this set of mold design process) narrated the mold to take shape in detail the components after to decide the template, the cover mold kernel, moves the template, the mold kernel, inlays the block, the guide rod, the slanting guide pillar, the slide and so on the design process, the important components craft parameter choice and the computation, and promoted the organization, pours systematic as well as the lateral minute, pulls out the core organization the design process, use field widespread application cartography software pro/E, AutoCAD have analyzed various plans feasibility now, and drew the entire wrap mold, and to took shape the components to carry on the computation. Analyzed and chooses has taken shape one by one the components material, to its rigidity, the intensity has carried on the examination, and has made the introduction to the experimental mold and the product flaw, finally has carried on to mold technology capability and efficient analysis.
Key words: Petal mold modules； Excessive casements。
目 錄
摘 要……………………………………………………………………1
ABSTRACT……………………………………………………………...2
第一章 緒論……………………………………………………………..3
第二章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式……………………………………………5
2.1確定型腔數(shù)量及排列方式 ………………………………………5
2.1.1 塑件成型工藝性分析 ………………………………………5
2.1.2 脫模斜度 ……………………………………………………6
2.1.3 型腔數(shù)目及排列方式 ……………………………………6
2.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定…………………………………………….8
第三章 注射機(jī)型號的確定……………………………………………8
3.1 注射量的計(jì)算 …………………………………………………8
3.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖摸力……8
3.3 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 ………………………………………9
第四章 分型面位置的確定 …………………………………………10
第五章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)…………………………………12
5.1 主流道設(shè)計(jì)……………………………………………………12
5.1.1 主流道尺寸…………………………………………………12
5.1.2 主流道襯套的形式…………………………………………13
5.1.3 主流道剪切速率校核………………………………………13
5.1.4 主流道襯套的固定…………………………………………14
5.2 分流道設(shè)計(jì)……………………………………………………14
5.2.1 分流道的布置形式…………………………………………14
5.2.2 分流道長度…………………………………………………15
5.2.3 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積…………………15
5.3 澆口的設(shè)計(jì)……………………………………………………17
5.4 排氣槽的設(shè)計(jì)…………………………………………………18
第六章 模架的確定……………………………………………………19
第七章 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………21
7.1 成型零件鋼材選用……………………………………………21
7.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………22
7.3 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………22
7.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算……………………………………23
7.5 模具強(qiáng)度的校核………………………………………………30
7.5.1 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 …………………………30
7.5.2 整體式矩形型腔底板厚度計(jì)算……………………………32
第八章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ……………………………………………33
8.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)…………………………………………………33
8.1.1 導(dǎo)柱…………………………………………………………33
8.1.2 導(dǎo)套 ………………………………………………………35
第九章 脫模機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………37
9.1 推出機(jī)構(gòu)的組成 ………………………………………………37
9.2 本模具的推出機(jī)構(gòu) ……………………………………………39
9.3 脫模阻力的計(jì)算 ………………………………………………40
9.4 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………41
第十章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ………………………………42
10.1 抽拔距與抽拔力及機(jī)構(gòu)組成 ………………………………42
10.1.1 抽拔距 ……………………………………………………42
10.1.2 抽拔力 ……………………………………………………43
10.1.3 斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成 …………………………………44
10.2 斜導(dǎo)柱的長度和最小開模行程的計(jì)算 ……………………47
10.3 斜導(dǎo)柱的受力分析 …………………………………………48
第十一章 總結(jié)…………………………………………………………50
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………..51
致謝……………………………………………………………………..53
第一章 緒論
模具被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母,所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才能得以規(guī)模生產(chǎn),快速擴(kuò)張.由于模具對社會(huì)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)的巨大推動(dòng)作用和自身的高附加值,世界模具市場發(fā)展較快,當(dāng)前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到600億-650億美元,是機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值的兩倍.中國注塑模具行業(yè)也在快速發(fā)展,中國模具產(chǎn)品產(chǎn)值已從1993年的110億元增長到1997年的200億元,并超過了機(jī)床產(chǎn)品的產(chǎn)值,到2002年增長到360億元,1996年-2002年間的年均增長速度達(dá)到14%以上,在某些行業(yè)年均增速更是高達(dá)100%.2003年模具產(chǎn)值已達(dá)450億元,增長25%,出口3.368億美元.
目前中國模具產(chǎn)品已經(jīng)形成10大類46個(gè)小類,模具生產(chǎn)廠點(diǎn)兩萬多家,從業(yè)人員約50萬人.在所有模具產(chǎn)品中,自產(chǎn)自用的比例占大部分,2003年實(shí)現(xiàn)了商品化流通的模具占45%左右.在10大類模具產(chǎn)品中,塑料模具的比例在2000年模具總量中已達(dá)到36%,2002年則接近40%,塑料模具在進(jìn)出口中的比重更是高達(dá)50%-60%,并且隨著中國機(jī)械,汽車,家電,電子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,這一比例還將繼續(xù)提高.
近年來,中國塑料模具工業(yè)年均增長速度達(dá)到10以上,塑料制品年產(chǎn)量在世界位居第二,2001年達(dá)到2000萬噸.塑料制品在農(nóng)業(yè),塑料包裝,塑料管材和異型材,汽車,家電,電子,交通,郵電等領(lǐng)域發(fā)展迅猛,掀起了一股國內(nèi)外廠商投資的熱潮.
雖然我國的塑料模具已經(jīng)有了長足進(jìn)步,但目前我國塑料模具在國際市場仍是低價(jià)取勝,高檔塑料模具多數(shù)依賴近口,模具精度,行腔表面粗糙度,生產(chǎn)周期,壽命等指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比尚有較大差距,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高,許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛.
在我國,塑料模具企業(yè)多數(shù)還使用傳統(tǒng)生產(chǎn)方法,即在正式生產(chǎn)前,由設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺將產(chǎn)品用二維平面圖紙表達(dá)出來,模具裝配后,還需反復(fù)試模,不僅增加了生產(chǎn)成本,還延長了產(chǎn)品開發(fā)周期,而且模具生產(chǎn)太依靠經(jīng)驗(yàn),使產(chǎn)品質(zhì)量極不穩(wěn)定.而新型的CAD集成技術(shù),將塑料制品的造型設(shè)計(jì),模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析,模具的數(shù)控加工,拋光和配試模以及快速成型制造等模具制造的各個(gè)環(huán)節(jié)全部集中用計(jì)算機(jī)模擬顯示,大大縮短了模具的設(shè)計(jì)制造周期,減少了模具設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),降低了勞動(dòng)成本,使塑料模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量有所保證.
采用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)塑料模具,設(shè)計(jì)者能夠在電腦上直接建立產(chǎn)品的三維模型,在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注塑成型過程進(jìn)行模擬分析,準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充,保壓,冷卻情況,以及制品中的應(yīng)力分布,分子和纖維取向分布,制品的收縮和翹曲變形等情況,不僅能快速提高設(shè)計(jì)效果,還可動(dòng)態(tài)仿真分析在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動(dòng)情況,分析溫度壓力變化情況等,檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性,流動(dòng)狀態(tài)的合理性,以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì),將錯(cuò)誤消除在設(shè)計(jì)階段,而不是等到試模以后再返修模具,從而提高一次試模成功率,避免模具返修報(bào)廢,保證質(zhì)量,降低成本.模具中許多標(biāo)準(zhǔn)件都可采用CAD造型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),既可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,又可滿足用戶的隨時(shí)修改,使模具的設(shè)計(jì)分析快速,準(zhǔn)確,高效.這是模具設(shè)計(jì)方法的突破,具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義.
近年來,為提升競爭力,我國許多塑模企業(yè)紛紛加大了對模具制造的投入,引入新技術(shù),建立制造中心,但CAD技術(shù)使用仍不廣泛,這使過內(nèi)高檔,精密,大型塑料模具生產(chǎn)嚴(yán)重不足,造成這些模具每年仍需大量進(jìn)口,但技術(shù)含量不高的中低檔塑料模具卻供過于求.
縱觀發(fā)達(dá)國家的塑模生產(chǎn),早已實(shí)現(xiàn)了無圖化,靠CAD/CAE/CAM等電腦設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了精密快速的模具生產(chǎn)模式,CAD技術(shù)已經(jīng)形成了巨大的生產(chǎn)力.改革傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和運(yùn)行模式,以先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù),提高塑料模具設(shè)計(jì)制造水平,贏是我國塑料模具企業(yè)改變現(xiàn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的必然趨勢.
為了做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì),本人查閱了大量模具設(shè)計(jì)與制造方面的相關(guān)資料,再結(jié)合以前課堂上所學(xué)的知識,本人對模具的設(shè)計(jì)有了一定程度的了解.
第二章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
2.1 確定型腔數(shù)量及排列方式
2.1.1 塑件成型工藝性分析
該塑件是一手機(jī)旅行充電器夾板，如右圖所示，塑件壁厚屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大，材料為聚碳酸酯（PC，20%～30%短玻纖增強(qiáng)），在本設(shè)計(jì)中選用的收縮率為0.3％。成型工藝很好，可以注射成型。該產(chǎn)品主要用于手機(jī)旅行充電器上，要求表面光滑、無明顯的澆口痕跡，故采用潛伏式澆口。利用斜桿滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)側(cè)抽芯。如圖2-1、圖2-2、圖2-3所示：
圖2-1
圖2-2
圖2-3
2.1.2 脫模斜度
由于制品冷卻后產(chǎn)生收縮時(shí)會(huì)緊緊包在凹模上，或由于黏附作用而緊貼在型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止制品表面在脫模時(shí)劃傷、擦毛等，在制品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其表面在合理的脫模斜度。PC的脫模斜度取0.3°，本零件高度比較小，可以不采用脫模斜度。
2.1.3 型腔數(shù)目及排列方式
型腔數(shù)量確定之后，便進(jìn)行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鑲件及型芯的設(shè)計(jì)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問題又與分型面及澆注口的位置選擇有關(guān)，所以在具體設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。
該塑件精度要求一般，精度等級為4，生產(chǎn)批量比較大，可以采用一模多腔的形式。但是考慮到塑件有一抽芯，在脫模是需要側(cè)抽芯因此我們設(shè)計(jì)的模具為多型腔的模具。選擇合適的澆口位置十分重要，對此，我充分考慮力各種各式對澆口位置，最后選擇了以起翹部分為澆口位置，這樣對模具對 脫模，型腔的布置都十分有利，結(jié)合考慮模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計(jì)，模具的型腔排列方式如下圖所示：
圖2-4
2.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
由于塑件外觀質(zhì)量要求一般，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求一般，因此我們設(shè)計(jì)的模具采用多型腔單分型面。根據(jù)本塑件手機(jī)旅行充電器夾板的結(jié)構(gòu)，模具將會(huì)采用單分模面、單分型面，也可以采用多分型面、單分模面的結(jié)構(gòu)，模具設(shè)計(jì)中，要力求簡單，盡量減少加工過程，達(dá)到最高效益。相對來說采用單分模面、單分型面結(jié)構(gòu)為最佳選擇。第4章將詳細(xì)講到如何為本塑件選擇分型面。
第三章 注射機(jī)型號的確定
3.1 注射量的計(jì)算
通過計(jì)算或pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m1為8.92g，塑件體積V1為7.43cm3,流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來估算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為：m=1.6nm1=1.6×4×8.92=57.08g。
3.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖摸力計(jì)算
流道凝料（包括澆口）在分型面的A2，在模具設(shè)計(jì)前還是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上投影面積A1的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35nA1來進(jìn)行估算，所以
A=nA1+A2=1.35nA1=16451.1mm2
式中 A1為塑件投影面積，根據(jù)計(jì)算：
A1=3046.5mm2
F=AP=16451.1×30=493.53KN
式中 型腔壓力P取30MPa
3.3 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
1）由注塑機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n
N≤ ( kMt/3600-m2)/m1=[(0.8×7.3×3600×30)/3600-5.252]/8.92=19≥4 合格
式中 k—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù),一般取0.8;
M—注射機(jī)的額定塑化量(7.3g/s);
t—成型周期,取30s。
其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可以進(jìn)行。
2）開模行程的校核
開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開模行程由注塑機(jī)雙曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。
單分型面注射模，其開模行程按下式校核
(5～10)
式中 S——注塑機(jī)的最大開模行程(移動(dòng)模板臺(tái)面行程)，㎜
H1——塑件脫出距離，㎜
H2——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，㎜
已知 H1=13.6㎜； H2=56㎜
所以 H1+H2+(5～10)=13.6+56+(5～10)≤79.6㎜
又由于SZ-60/450臥式注塑機(jī)的移模行程為270㎜
79.6㎜<270㎜
所以開模行程也符合要求
3) 注射量校核
最大注射量：Vmax＝V×α＝75×0.75＝56.25Error! No bookmark name given. ㎝3
最小注射量：Vmin＝V×α＝125×0.25＝18.75㎝3
實(shí)際注射量：VS＝m/==47.56㎝3
最小注射量<實(shí)際注射量<最大注射量 合格
第四章 分型面位置的確定
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊。
3) 保證塑件的精度要求。
4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
5) 便于模具加工制造。
6) 對成型面積的影響。
7) 對排氣效果的影響。
8) 對側(cè)向抽芯的影響。
對工件的仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)，本塑件采用一個(gè)分型面最好，工件的其他地方最好采用鑲件方式進(jìn)行設(shè)計(jì)型芯，型腔設(shè)計(jì)，如下圖所示： A-A為分型面，此分型面包括BC曲面，CD曲面及AD平面，采用此方式有利于脫模，在B點(diǎn)處，可以做以臺(tái)階平面與平面AD共面，也可以不做，本設(shè)計(jì)中采用了做臺(tái)階平面以便可以放置潛伏式澆口，如果不做也行，但澆口只能用點(diǎn)澆口，對本塑件不適用。
分型面就以上確定的曲面AA，圖5中可以顯示AA面下的屬于型腔，AA面上的屬于型芯，對照圖6可以確定為了保證脫模后塑件留在動(dòng)模上，也即型腔上，除去F兩孔，及G突臺(tái)下面的盲孔屬于型芯外，其他在AA面下的部分都屬于型腔，也即動(dòng)模。因?yàn)樗芗砻嬗形淖?，刻度等，且低于DA平面0.2mm，如果一次成型，加工困難，所以采用一鑲件可以減小加工難度，這樣，型芯為局部鑲嵌式。
塑件留在動(dòng)模（此為型腔），通過脫模機(jī)構(gòu)即可以把塑件脫出。
圖4-1
圖4-2
在考慮分型面的時(shí)候，必須考慮到包括產(chǎn)生飛邊，排氣，塑件表面質(zhì)量等的影響，根據(jù)以上分析，所設(shè)計(jì)的分型面能很好的排氣，能保證塑件表面質(zhì)量，但可能會(huì)產(chǎn)生飛邊，從整體上看選擇ABCDA面作為分型面最好。
第五章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)
5.1 主流道設(shè)計(jì)
5.1.1 主流道尺寸
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。根據(jù)所選注塑機(jī)，則主流道小端尺寸為：
d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5～1）=4+0.5=4.5mm
主流道球面半徑：
SR=噴嘴球面半徑+（1～2）=15+2=17mm
5.1.2 主流道襯套的形式
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但是為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長度取40，約等于定模板的厚度（見模架的確定和裝配圖）。因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（稱澆口套），襯套如圖7所式，材料采用T10A剛，熱處理淬火后表面硬度為53～57HRC。
圖5-1
主流道凝料體積為：
Q主=π/4·dn2·L=π/4×[(4.5+6.41)/2]2×40=932.1262mm3=0.93cm3
5.1.3主流道剪切速率校核
由經(jīng)驗(yàn)公式γ＝3.3q/π·Rn3=0.948×103=948s-1﹤5×103s-1
式中 q=q主 + q分 + q塑件=0.93+0.67×2+7.43×2=18.3cm3
Rn=(4.5+6.41)/4=2.7275mm
主流道剪切速率尺寸偏小，主要塑噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。
5.1.4 主流道襯套的固定
因?yàn)椴捎每梢圆鹦兜闹髁鞯酪r套，所以用定位圈固定在定模板上， 下為定位圈
圖 5-2
5.2 分流道設(shè)計(jì)
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，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(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。
5.2.1 分流道的布置形式
分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道，本塑件比較特殊，因此采用平衡式時(shí)如圖4所示：
5.2.2 分流道長度
如圖4所示：
第一級分流道L1=40mm
第二級分流道L2=12mm
5.2.3 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積
（1） 形狀及截面尺寸
為了便于加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面，梯形截面對塑料熔體及流動(dòng)阻力均不大，對于壁厚小于3㎜（此塑模壁厚為2mm），質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式來確定截面尺寸：
B=0.2654=0.26544=2.9mm
根據(jù)《模具設(shè)計(jì)大典》取B=4mm
H=2/3B=2/3*4=2.67 取H=3mm
式中 B―梯形大底邊的寬度（mm）
m―塑件的重量（g）
L―分流道的長度（mm）
H―梯形的高度（mm）
梯形的側(cè)面斜角a 常取50－150，在應(yīng)用式時(shí)應(yīng)注意它的適用范圍，即塑件厚度在2.2mm 以下，重量小于200g，且計(jì)算結(jié)果在2.2－7.5mm 范圍內(nèi)才合理。為了便于加工，主副分流道都采用一樣截面都流道，依據(jù)上述可以確定主副分流道截面尺寸，如下圖所示：
圖 5-3
(2)凝料體積
分流道長度： L=40+12×2+=64mm
分流道截面積：A=[(4+3)/2]×3=10.5mm2
凝料體積為： q分=64×10.5=672mm3=0.67cm3
(3)分流道剪切速率校核
采用經(jīng)驗(yàn)公式 3=2.87×10-3s-1
在5×102～5×103之間，剪切速率校核合理
式中 q=v/t=2×v1/1=2×7.43=14.86cm3
Rn=3=0.1773
t -- 注射時(shí)間 取1s
A -- 梯形面積（0.105cm2）
C -- 梯形周長（1.3cm）
(4) 分流道的表面粗糙度
分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.8m～1.6m即可，在此取1.6m，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。如圖10所示。
5.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后加以修正。
一般澆口的截面積為分流道截面積的3%~9%，截面形狀為矩形或圓形，澆口長度為0.5~2mm，表面粗糙度不低于0.4。
澆口的主要作用有兩個(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不影響塑件的外觀，采用潛伏式澆口，尺寸為：Ｌ＝1ｍｍ，，，ｄ＝0.5ｍｍ，具體的表示形式見圖10：
圖5-4
冷料穴一般位于主流道對面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫。本設(shè)計(jì)中對于冷料穴的選 擇是按照設(shè)計(jì)的目的來選擇的。由于此設(shè)計(jì)的目的是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。所以選擇如下圖的冷料穴（與推桿相匹配的冷料穴）。這種冷料穴的底部有一根推桿，而推桿安裝在推板上，與其它推桿或推管連用。該設(shè)計(jì)采用的是Z形頭冷料穴，它很容易將主流道凝料拉離定模，當(dāng)其被推出時(shí)又很容易脫落。示意圖如下：
圖5-5
5.4 排氣槽的設(shè)計(jì)
在注塑成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中有的氣體外，還有塑件受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接面不良而引起缺陷，因而須進(jìn)行排氣設(shè)置。
1）排溢設(shè)計(jì) ： 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。
2）引氣設(shè)計(jì)：對于一些大型腔殼形塑件，注射成型后，整個(gè)型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時(shí)塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，當(dāng)塑件脫模時(shí)，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢必使塑件發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。
3）排氣系統(tǒng)有以下幾種方式：利用排氣槽；利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；有時(shí)為了防止制品在頂出時(shí)造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。
4）該套模具的排氣方式有
a.利用塑件推桿的配合間隙；
b.在分型面開排氣槽；
綜合以上所述，結(jié)合到本模具，本模具采用分型面間隙排氣，不用專門設(shè)計(jì)排氣槽。
第六章 模架的確定
以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架。根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》可以確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號。在確定了標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸以后就可以用pro/E、AutoCAD等繪圖軟件把模架調(diào)出來。
標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)商品化，隨時(shí)可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。
設(shè)計(jì)模具時(shí)，開始就要選定模架。當(dāng)然選用模架時(shí)要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機(jī)構(gòu)的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。
考慮到設(shè)計(jì)要求我選擇了400×L(1)模架中的A1型號，其中L＝350，由于本設(shè)計(jì)要求抽芯機(jī)構(gòu)，采用了斜導(dǎo)柱分型的方式，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要對墊塊做了一定的修改，各部分的設(shè)計(jì)和尺寸如各零件圖所示：
1）定模座板（400350，厚25mm）
通過4個(gè)?16的內(nèi)六角螺釘與定模板連接；
2）定模板（400350，厚35mm）
用以固定型芯，通過4個(gè)?6的內(nèi)六角螺釘與上模仁連接。
3）動(dòng)模板（400350，厚35mm）
用以固定型腔，通過4個(gè)?6的內(nèi)六角螺釘與下模仁連接。
4）動(dòng)模座板（250250，厚25mm）
其注射機(jī)頂桿孔為?40mm；
其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/f7配合。
5) 墊塊（63350mm，厚90mm）
1.主要作用：在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
2.結(jié)構(gòu)型式：可以是平行墊塊、也可以是拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）
3.墊塊一般用中碳鋼制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨鑄鐵等。
4 .墊塊的高度計(jì)算：
h墊塊=h限釘+h頂墊+h頂固+s頂+Δ
= 0+31+20+35+4 =90（mm）
式中 Δ—頂出行程的富裕量，一般為3～6mm，以免頂出板頂?shù)絼?dòng)模墊板
第七章 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)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(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)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(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)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(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
本套模具的成型零件主要包括型芯，型腔，四個(gè)鑲塊，四個(gè)抽芯。以下對各成型零件進(jìn)行分析計(jì)算。
7.1 成型零件鋼材選用
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)屬于中等復(fù)雜的，成形壓力較大，表面質(zhì)量一般決定模具表面質(zhì)量一般這一事實(shí)，故在設(shè)計(jì)成型零件(凹模)中選用了40Cr。40Cr的供貨硬度不高，易于切削加工。而后再通過滲碳、淬火、回火等熱處理，鋼材硬化，具有HRC46.5～51.5，耐磨性好且處理過程變形小。由于材質(zhì)純凈，可作鏡面拋光，還有較好的電加工及抗銹蝕性能。
7.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4μm以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。該設(shè)計(jì)采用整體式鑲嵌式凹模，具體的形式見圖7-1：
圖7-1
7.3 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種內(nèi)型。本零件表面十分復(fù)雜，尤其是板上刻度及上面文字，在此采用組合式中的鑲件組合式凸模；因?yàn)閷τ谛螤顝?fù)雜的凸模，為了加工方便，可采用此結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意型芯不要靠的太近。設(shè)計(jì)鑲嵌式和組合式凸模時(shí)，應(yīng)盡可能滿足下列要求：
（1）將型腔的內(nèi)型加工變?yōu)殍偧徒M合件的外形加工；
（2）拼縫應(yīng)避開型腔的轉(zhuǎn)角或圓弧部分的外形加工；
（3）鑲件的數(shù)量力求減少，以減小對塑件外觀和尺寸精度的影響；
（4）易損壞部分應(yīng)設(shè)計(jì)獨(dú)立的鑲件，便于更換；
該凸模圖如圖7-2：
圖7-2
7.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算
所謂工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長度和寬度尺寸）、凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。工作尺寸計(jì)算受塑件尺寸精度的制約。影響塑件精度的因素甚多，且十分復(fù)雜，因此塑件尺寸難以達(dá)到高精度。
為計(jì)算簡便起見，規(guī)定凡是孔類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負(fù)。
1.型芯，型腔工作尺寸計(jì)算
模腔工作尺寸包括凹模和型芯的徑向尺寸，凹模深度及型芯高度尺寸、中心距次尺寸的計(jì)算。計(jì)算如下：
（1） 平均收縮率計(jì)算型腔尺寸
聚碳酸酯的收縮率一般為0.05%～0.5%,因?yàn)槭嵌滩＠w化PC,從而得出聚碳酸酯的平均收縮率為2%。計(jì)算徑向尺寸。
由《塑料模具技術(shù)手冊》得出聚碳酸酯的一般精度等級為4級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的寬度尺寸為54.4㎜，所以查表得Δ=0.32
1）按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式
式中 LM——凹模的徑向尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——凹模制造公差，㎜
已知 Ls=54.4㎜ Scp=0.02 Δ=0.32㎜
所以 δz=Δ/5=0.064㎜
LM=[54.4×(1+0.02)-3/40.32]+0.064
=55.248+0.064
塑件的長度尺寸是81.47mm時(shí)，查表得Δ=0.44，δz——凹模制造公差，㎜
取Δ/5（下面的計(jì)算都安此計(jì)算）。依據(jù)上面的公式得出：
=[81.47×(1+0.02)-3/40.44]+0.088
=82.7694+0.088
以下為其他型腔工作徑向尺寸的計(jì)算：
δz＝Δ/5 Δ＝0.26
δz＝0.0414
＝[37.4×(1+0.02)-3/40.26]+0.0414
＝37.953+0.0414
δz＝Δ/5 Δ＝0.20
δz＝0.04
＝[16.7×(1+0.02)-3/40.20]+0.04
＝16.88+0.04
2） 凹模深度尺寸
由《塑料模具技術(shù)手冊》得出聚碳酸酯的一般精度等級為4級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的深度尺寸Hs=13.63㎜，所以查表得Δ=0.18㎜
按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式
式中 HM——凹模的深度尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Hs——塑件高度公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——凹模深度制造公差，㎜
已知 Hs=13.63㎜ Scp=0.02 Δ=0.18㎜
所以 δz=Δ/5=0.036㎜
HM=[(1+0.02)13.63－2/30.18]+0.036
=13.7826+0.036
而另外一個(gè)高度尺寸為4mm，查表得Δ=0.14㎜，因?yàn)椋?
Scp=0.02 Δ=0.14㎜
所以 δz=Δ/5=0.028㎜
HM=[(1+0.02)4-2/30.14]+0.028
=3.987+0.028
以下為其他型腔深度尺寸計(jì)算
δz＝Δ/5 Δ＝0.14
＝0.14/5＝0.028
=[(1+0.02)5.86-2/30.14]+0.028
=5.8832+0.028
δz＝Δ/5 Δ＝0.16
＝0.16/5＝0.032
=[(1+0.02)7-2/30.16]+0.032
=7.034+0.032
δz＝Δ/5 Δ＝0.14
＝0.14/5＝0.028
=[(1+0.02)5-2/30.14]+0.028
=5.006+0.028
（2） 按平均收縮率計(jì)算型芯尺寸
1）徑向尺寸
由《塑料模具技術(shù)手冊》得出聚碳酸酯的一般精度等級為4級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的內(nèi)徑尺寸
型芯長為81.47mm
按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式
式中 LM——組合型芯的徑向尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Ls——塑件徑向公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——組合型芯制造公差，㎜
已知 Ls=81.47㎜ Scp=0.02 Δ=0.44㎜
所以 δz=Δ/5=0.088㎜
=[(1+0.02)×81.47+3/40.44]-0.088
=83.4294-0.088
型芯的徑向尺寸是54.4㎜時(shí)，查表得Δ=0.32，δz——凹模制造公差（mm）,
取Δ/5=0.064。依據(jù)上面的公式得出：
=[(1+0.02)×54.4+3/4×0.32]-0.064
=55.728-0.064
以下為其他型芯（包括鑲件）徑向尺寸：
δz＝Δ/5 Δ＝0.26
δz＝0.26/5＝0.0414
＝[（1+0.02）×37.4+0.75×0.26]-0.0414
＝38.343-0.0414
δz＝Δ/5 Δ＝0.20
δz＝0.20/5＝0.04
＝[（1+0.02）×16.74+0.75×0.20]-0.04
＝17.2248-0.04
δz＝Δ/5 Δ＝0.22
δz＝0.22/5＝0.044
＝[（1+0.02）×20+0.75×0.22]-0.044
＝20.565-0.044
δz＝Δ/5 Δ＝0.12
δz＝0.12/5＝0.024
＝[（1+0.02）×1.34+0.75×0.12]-0.024
＝1.4568-0.024
δz＝Δ/5 Δ＝0.20
δz＝0.20/5＝0.04
＝[（1+0.02）×17.15+0.75×0.20]-0.024
＝17.634-0.04
δz＝Δ/5 Δ＝0.28
δz＝0.28/5＝0.0416
＝[（1+0.02）×43.08+0.75×0.28]-0.0416
＝44.1516-0.0416
δz＝Δ/5 Δ＝0.26
δz＝0.26/5＝0.0412
＝[（1+0.02）×32.5+0.75×0.26]-0.0412
＝33.345-0.0412
2）型芯高度尺寸
由《塑料模具技術(shù)手冊》得出聚碳酸酯的一般精度等級為4級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。
根據(jù)前面所設(shè)計(jì)凸模的高度為13.68mm
按照平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式
式中 HM——組合型芯高度尺寸，㎜
Scp——塑料的平均收縮率，%
Hs——塑件孔深度公稱尺寸，㎜
Δ——塑件公差值，㎜
δz——組合型芯高度制造公差，㎜
已知 Hs=12.20㎜ Scp=0.02 Δ=0.18㎜
所以 δz=Δ/3=0.06㎜
=[(1+0.02)×13.68+2/3×0.18]-0.06
=14.0736-0.06
以下為其他型芯高度尺寸
δz=Δ/3 Δ＝0.16
δz=Δ/3＝0.053
＝[（1+0.02）×8.14+2/3×0.16]-0.053
＝8.4088-0.053
δz=Δ/3 Δ＝0.16
δz=Δ/3＝0.053
＝[（1+0.02）×6+2/3×0.16]-0.053
＝6.126-0.053
δz=Δ/3 Δ＝0.14
δz=Δ/3＝0.047
＝[（1+0.02）×5.5+2/3×0.14]-0.047
＝5.713-0.047
7.5 模具強(qiáng)度的校核
在注塑的過程中，模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不足將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。由于流道分布為平衡式，且型芯中有鑲塊，故采用整體式矩形型腔。
7.5.1 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
圖7-3 整體式矩形型腔
〔1〕利用剛度公式計(jì)算
（mm）
式中 S—矩形型腔的側(cè)壁厚度，mm；
a—型腔側(cè)壁受壓高度，20 mm；
p—型腔壓力，30MPa；
E—模具材料的彈性模量，碳鋼為2.1×105MPa；
[δ]—?jiǎng)偠葪l件允許變形量，0.05mm；
L—型腔長邊長度 220 mm；
C—常數(shù)，由Ｌ/ａ之值決定，可查工具書，也可用以下公式計(jì)算：
查得為 0.930
35.5?。恚?
〔2〕利用強(qiáng)度公式計(jì)算
式中 S—矩形型腔的側(cè)壁厚度，mm；
—短邊/長邊之比值，即b/L=8/11≈0.73；
W—系數(shù)，查表得：0.176
[σ]—模具材料的許用應(yīng)力，碳鋼為200MPa。
根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度校核；小型模具按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，剛度條件校核原則，本模具為小型模具，所以采用≧35.2mm這個(gè)尺寸。
7.5.2 整體式型腔底板厚度計(jì)算
圖7-4
〔1〕利用剛度公式計(jì)算
式中 h—型腔底板厚度，mm；
P—型腔壓力，30MPa；
b—矩形板受力短邊長度，160mm；
L—矩形板受力長邊長度，220 mm；
E—模具材料的彈性模量，2.1×105MPa；
[δ]—?jiǎng)偠葪l件允許變形量，0.05mm。
C|—由L/b之值決定的常數(shù)，查表得：0.0209
〔2〕利用強(qiáng)度公式計(jì)算
式中 h—型腔底板厚度，mm；
P—型腔內(nèi)壓力，30MPa；
—短邊/長邊之比值，即b/L=8/11≈0.73；
[σ]—模具材料的許用應(yīng)力，碳鋼為200MPa。
根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度校核；小型模具按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，剛度條件校核原則，本模具為小型模具，所以采用≧7.3mm這個(gè)尺寸。
第八章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
8.1.1 導(dǎo)柱
（1）導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
1.該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且不加油槽。
2.導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出6～8mm。
3.為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分。
4.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架知為?30。
5.導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/m6配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合。
6.導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm。
7.導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(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55HRC以上或45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度55HRC以上。
（2）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
導(dǎo)柱是與安裝在另一半模上的導(dǎo)套相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對位置保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓柱形零件。
導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種形式。一種是帶有軸向定位臺(tái)階，固定段與導(dǎo)向段具有同一公稱尺寸、不同公差帶的導(dǎo)柱，稱為帶頭導(dǎo)柱。另一種是軸向定位臺(tái)階，固定段尺寸大于導(dǎo)向段導(dǎo)柱的導(dǎo)柱，稱為帶肩帶油槽導(dǎo)柱。該夾板模具導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)如圖8-1所示：
圖 8-1
采用帶頭導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)較為簡單，導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固定孔直徑相等，兩孔可同時(shí)加工，確保同軸度的要求。
（3）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
1）長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯進(jìn)入型腔。
2）形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)狀或半球形，以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
3）材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或T8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱固定部分表面Ra為0.8m，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8-0.4 m。
（4）數(shù)量及布置 導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度（導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的1-1.5倍），為確保合模時(shí)時(shí)只按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱對稱布置，本設(shè)計(jì)中采用不對稱分布，如圖8-2所示：
圖8-2 導(dǎo)柱分布圖
5）配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合;導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。
8.1.2 導(dǎo)套
導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對位置，保證模具運(yùn)動(dòng)蹈鄉(xiāng)精度的圓套形零件。
（1）導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
1.結(jié)構(gòu)形式：采用帶頭導(dǎo)套（Ⅰ型），導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時(shí)鉆，再分別擴(kuò)孔。
2.導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
3.導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4μm。導(dǎo)套外徑按H7/m6或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?
4.導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
（2）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式
導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是不帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱為直導(dǎo)套。另一種是帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱為帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板應(yīng)采用帶頭導(dǎo)套。
由于本設(shè)計(jì)中導(dǎo)套經(jīng)過的定模板較厚，采用的是帶頭導(dǎo)套。
此模具導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)如圖8-3所示：
圖8-3
（3）導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
1） 形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料。
2） 材料 導(dǎo)套用與導(dǎo)柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8m。
3） 固定形式及配合精度 該封頭模具采用H7/r6配合鑲?cè)肽?/div>
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