塑料圓盒注塑模具的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】
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4、M120圓盒，材料PS
M120圓盒制品帶有M120x1.5的螺紋，錐形結(jié)構(gòu)，外側(cè)有兩處凹陷，壁薄為2mm，其他結(jié)構(gòu)尺寸詳見圖紙，該制品尺寸大、壁薄，產(chǎn)品材料為PS，大批量生產(chǎn)，依據(jù)圖紙完成： 1、根據(jù)圓盒制品的實(shí)際零件或圖紙，完成逆向設(shè)計(jì)(含3D數(shù)據(jù)和2D工程圖紙)。 2、根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)需求，完成注塑模具的設(shè)計(jì)。 3、完成模具的總裝圖紙(A0圖紙)和所有零件圖的繪制。 4、完成部分模具零件的加工工藝分析。 5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中的開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯等書寫和工作量要求。
寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
所在學(xué)院
機(jī)電學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師
劉玉
題 目
M120圓盒的模具設(shè)計(jì)與模具零件工藝分析
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求：
（一）設(shè)計(jì)目的：
1、綜合應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)，進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，初步培養(yǎng)學(xué)生模具設(shè)計(jì)的能力。
2、使學(xué)生掌握塑料模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。
3、使學(xué)生掌握塑料模具設(shè)計(jì)的基本技能，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等有關(guān)技術(shù)資料的能力。
4、樹立正確的設(shè)計(jì)思想。
（二）塑料模具設(shè)計(jì)的任務(wù)：
1、根據(jù)M120圓盒制品帶有M120x1.5的螺紋，錐形結(jié)構(gòu)，外側(cè)有兩處凹陷，壁薄為2mm，其他結(jié)構(gòu)尺寸詳見圖紙，該制品尺寸大、壁薄，產(chǎn)品材料為PS，大批量生產(chǎn)，依據(jù)圖紙完成實(shí)際零件，完成逆向設(shè)計(jì)（包含3D工程圖紙）；根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)要求，完成注塑模具的設(shè)計(jì)；繪制裝配圖和重要零件圖等圖紙；最后給出至少1一個(gè)模具零件的工藝分析。
2、論文一份，不低于1萬字；
3、開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述和外文翻譯按照要求書寫。
（三）途徑與方法：
1、 檢索并翻譯外文資料，結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，通過查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，分析和消化原
始資料，完成開題報(bào)告，熟練使用相關(guān)繪圖軟件（Pro/E、UG等），完成注塑件產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)；
2、 查閱零件相關(guān)信息，分析編寫零件技術(shù)要求，制定該注塑件成形工藝，確定模具設(shè)
計(jì)方案，結(jié)合專業(yè)課程制定畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃，搭建論文正文主體框架，繪制模具總圖、模具主要零件圖、進(jìn)行成形零件3D造型設(shè)計(jì)、計(jì)算總體方案設(shè)計(jì)過程中所涉及的重要數(shù)據(jù)，完善設(shè)計(jì)骨架；
3、 整理豐富畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容，寫出自己的設(shè)計(jì)體會(huì)總結(jié)以及本文引用到的參考文獻(xiàn)，對(duì)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，按論文指導(dǎo)手冊(cè)的要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部內(nèi)容。
（四）塑料模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟：
1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：
（1）準(zhǔn)備設(shè)計(jì)所需的標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、圖冊(cè)等技術(shù)資料和用具。
（2）認(rèn)真研究任務(wù)書，分析設(shè)計(jì)題目，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求。
（3）通過調(diào)研，了解同類制品模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
2、設(shè)計(jì)計(jì)算階段：
（1）初步擬定結(jié)構(gòu)方案：1）確定分型面；2）確定型腔數(shù)；3）確定澆注系統(tǒng)；4）確定成型零件的結(jié)構(gòu)形式；5）確定脫模形式；6）確定冷卻形式及其它。
（2）計(jì)算：1）成型零件工作尺寸；2）成型零件壁厚；3）脫模阻力及脫模距離；4）模具的三維尺寸；5）塑件及澆注系統(tǒng)重量；6）冷卻面積。
（3）選擇設(shè)備、校核有關(guān)工藝參數(shù)，確定澆口套及定位環(huán)尺寸。
（4）方案論證：1）塑料成型工藝性；2）模具制造工藝性；
（5）繪制模具裝配圖（包括塑件圖）及零件圖。
（6）給出一個(gè)模具零件的工藝分析。
3、編寫設(shè)計(jì)說明書：
（1）整理有關(guān)計(jì)算、編寫設(shè)計(jì)說明書。
（2）指導(dǎo)老師審核圖紙完成修改后裝訂成冊(cè)。
（五）模具設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)：
1、澆口位置對(duì)塑件質(zhì)量的影響；
2、成型零件的尺寸和粗糙度對(duì)塑件質(zhì)量的影響；
3、冷卻系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)效率及塑件質(zhì)量的影響；
4、成型零件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工難易程度的影響；
5、采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，縮短設(shè)計(jì)制造周期，降低成本。
二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào)
各階段工作內(nèi)容
起訖日期
備注
1
選擇課題
2013年9月15日
2
下達(dá)任務(wù)書
2013年9月20日
3
尋找文獻(xiàn)完成開題報(bào)告，任務(wù)書，外文翻譯，文獻(xiàn)綜述
2013年11月20日
4
完成初稿并交給指導(dǎo)老師審閱
2014年1月20日
5
修改稿I、II
2012年2月28日
6
完稿
2012年3月31日
7
答辯
2012年4月-5月
三、專業(yè)（教研室）審批意見：
審批人（簽字）：
工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于2000字；畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或論文1篇不少于10000字。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請(qǐng)查閱《寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范》。
備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對(duì)每一名學(xué)生下達(dá)一份《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書》。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課題名稱： M120圓盒模具設(shè)計(jì)與模具零件工藝分析
分 院：
專 業(yè)：
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
二○一三年 十月
一、選題的依據(jù)、課題的研究意義及今后的發(fā)展方向
1.選題的依據(jù)
隨著塑料制品日益廣泛的應(yīng)用，在注塑成型過程中起著重要作用的模具越來越受到重視。除了塑料制品的表面質(zhì)量、成型精度完全由模具決定之外，塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量、成型效率也受模具的控制，所以如何高質(zhì)量，簡明、快捷和規(guī)范化地設(shè)計(jì)注塑模具，成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性、擴(kuò)大注塑制品應(yīng)用的首要問題。
目前我國一般模具的30%，中高檔模具的一半以上還依賴進(jìn)口（其中注塑模占有很大的比例）。因此，模具（特別是注塑模具）制造業(yè)的落后在某種程度上已經(jīng)成為阻滯我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸所在。開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)是改變我國注塑模具制造業(yè)相對(duì)落后和市場(chǎng)需求快速增長的重要途徑。
先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力的制造技術(shù)的總稱。先進(jìn)制造業(yè)正在急劇地改變著傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式，注塑模具制造業(yè)也不例外。
2.課題的研究意義
模具不僅決定塑料制品的表面質(zhì)量、成型精度，還影響了塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量、成型效率，因此我們要高質(zhì)量，簡明、快捷和規(guī)范化地設(shè)計(jì)注塑模具，使模具充分的發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性、擴(kuò)大注塑制品的應(yīng)用。同時(shí)，將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)應(yīng)用于制造全過程，使未來注塑模制造將是以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)，以信息流暢作為首要備件的有極強(qiáng)應(yīng)變能力與競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。所以本設(shè)計(jì)中使用CAD及UG設(shè)計(jì)，提高了繪圖的能力。
3.同類研究的現(xiàn)狀
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,在未來的模具市場(chǎng)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。
隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，塑料制品已經(jīng)深入到日常生活中的每—個(gè)角落。由于塑料件具有重量輕，生產(chǎn)方便，價(jià)格便宜，放大到成人用品，小到兒童玩具，幾乎全部采用塑料件生產(chǎn)。塑料件的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的具體要求來進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
二、研究內(nèi)容、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、采用的研究思路與方法、可能遇到的問題
1. 研究內(nèi)容
設(shè)計(jì)題目涉及目標(biāo)為工程實(shí)際零件，通過對(duì)塑件的實(shí)體繪圖，完成基本參數(shù)的采集，然后運(yùn)用《塑料模具設(shè)計(jì)》《塑料成型工藝》知識(shí)。查閱學(xué)過的書籍以及尋找相關(guān)資料，根據(jù)M120圓盒制品帶有M120x1.5的螺紋，錐形結(jié)構(gòu)，外側(cè)有兩處凹陷，壁薄為2mm，其他結(jié)構(gòu)尺寸詳見圖紙，該制品尺寸大、壁薄，產(chǎn)品材料為PS，大批量生產(chǎn)，依據(jù)圖紙完成實(shí)際零件，完成逆向設(shè)計(jì)（包含3D工程圖紙）
2. 預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)
1、綜合應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)，進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，初步培養(yǎng)學(xué)生模具設(shè)計(jì)的能力。
2、掌握塑料模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。
3、掌握塑料模具設(shè)計(jì)的基本技能，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等有關(guān)技術(shù)資料的能力。
4、樹立正確的設(shè)計(jì)思想。
3. 技術(shù)指標(biāo)
1）確定分型面；2）確定型腔數(shù)；3）確定澆注系統(tǒng)；4）確定成型零件的結(jié)構(gòu)形式；5）確定脫模形式；6）確定冷卻形式及其它。7）成型零件工作尺寸；8）成型零件壁厚；9）脫模阻力及脫模距離；10）模具的三維尺寸；11）塑件及澆注系統(tǒng)重量；12）冷卻面積。
4. 采用的研究思路與方法
(1)、查閱塑料模具設(shè)計(jì)加工相關(guān)文獻(xiàn)資料，做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，撰寫開題報(bào)告。
(2）、研究制品：了解制品的結(jié)構(gòu)工藝性，材質(zhì)特性，用途，用法，使用要求及生產(chǎn)批量等產(chǎn)品對(duì)模具設(shè)計(jì)的要求。
(3)、選擇成型設(shè)備。
(4)、構(gòu)思模具結(jié)構(gòu)總體方案，有UG設(shè)計(jì)模具的三維模型。
（5）、設(shè)計(jì)計(jì)算，修改，完善設(shè)計(jì)方案。a.成型零件尺寸的計(jì)算。b.結(jié)構(gòu)件尺寸計(jì)算。c.換熱量計(jì)算。
（6）、審核方案設(shè)計(jì)
5.可能遇到的問題
參考其他實(shí)例分析及設(shè)計(jì)，我認(rèn)為此次注射塑料模具設(shè)計(jì)主要要考慮以下問題：
1、澆口位置對(duì)塑件質(zhì)量的影響；
2、成型零件的尺寸和粗糙度對(duì)塑件質(zhì)量的影響；
3、冷卻系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)效率及塑件質(zhì)量的影響；
4、成型零件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工難易程度的影響；
5、采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，縮短設(shè)計(jì)制造周期，降低成本。
三、進(jìn)度安排
2013．09．15-09.31 查閱及收集資料
2013．10.01-10.15 完成開題報(bào)告、完成文獻(xiàn)翻譯、完成文獻(xiàn)綜述、
2013．10.16-10.20 擬定設(shè)計(jì)方案、繪制模具草圖、
2013．10.21-10.31 確定設(shè)計(jì)方案、
2013．11.01-11.10 完成相關(guān)計(jì)算
2013．11.11-11.30 繪制模具圖結(jié)構(gòu)圖并編制模具主要零件制造工藝
2013．12．01-12.31 撰寫設(shè)計(jì)說明書初稿
2014．01.01-03.31 設(shè)計(jì)說明書定稿，準(zhǔn)備答辯
主要參考文獻(xiàn)
[1] 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版杜,2001.
[2] 齊曉杰主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版杜,2006.
[3] 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組．塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
[4] 伍先明等編.塑料模具設(shè)計(jì)知道.北京: 國防工業(yè)出版社,2008.
[5] 馮炳堯等.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊(cè)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2005.
[6] 陳錫棟, 周小玉. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001
[7] 黃毅宏, 李明輝. 模具制造工藝[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1999
[8] 焦永和. 機(jī)械制圖[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社, 2003
[9] 單泉, 張銀彩, 郭敬芬. PRO/ENGINEER[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005
指導(dǎo)教師審核意見：
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
摘 要
注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本次設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用到了所學(xué)的注射模設(shè)計(jì)以及相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。分析了一副注射模的一般設(shè)計(jì)過程，即注射成型的分析、注射機(jī)的選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制等。設(shè)計(jì)主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列布置和流道布局，還有澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)過程主要利用了UG進(jìn)行三維零件的繪制并根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算繪制出模具的型芯和型腔以及基本模架等，然后用Auto CAD進(jìn)行二維裝配圖和零件圖的繪制，最后通過對(duì)整體結(jié)構(gòu)的校核，提高了其穩(wěn)定性和可靠性。
關(guān)鍵詞：M120圓盒；注塑模；PS塑料
VI
Abstract
Injection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold,, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on.. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses theUG 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability.
Keywords: M120 pods; Injection mold; PS plastic
VI
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
1 緒論 1
1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容和意義 1
1.2 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 1
2 塑件分析 2
2.1 材料的選擇 2
2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析 3
3 設(shè)備的選擇與校核 5
3.1 塑件質(zhì)量的計(jì)算 5
3.2 型腔數(shù)量的確定 5
3.3 注射機(jī)參數(shù)的校核 6
3.3.1 注射量校核 6
3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 6
3.4 開模行程的校核 8
3.5 脫模力Q 8
4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.1 塑料制件在模具中的位置 10
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) 12
4.2.2 主流道尺寸的確定 12
4.2.3 澆口位置的選擇 13
5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
5.1.1 型腔（或凹模）的設(shè)計(jì) 14
5.1.2 型芯（或凸模）的設(shè)計(jì) 15
5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 15
5.2.1 型腔外形尺寸的確定 16
5.2.2 型芯外形尺寸的確定 18
5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算 19
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
6.1 脫模力的計(jì)算 20
6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
6.3 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位與導(dǎo)向 22
6.4 模架的選取 23
7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 24
7.1 抽芯距的確定 24
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
7.2.1 斜導(dǎo)柱抽芯的工作原理 24
7.2.2 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇 24
7.2.3 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算 25
7.2.4 斜導(dǎo)柱長度計(jì)算 25
7.3 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 25
7.3.1 側(cè)滑塊形狀設(shè)計(jì) 25
7.3.3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 26
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
8.1 導(dǎo)柱 27
8.2 導(dǎo)套 27
9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 29
9.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 29
9.2 冷卻回路的尺寸確定 29
總結(jié) 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述
課題名稱：
學(xué)院（系）：
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指導(dǎo)教師：
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一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志[2]。因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中60%—80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)部件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益擴(kuò)大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)。我國的模具工業(yè)的發(fā)展，也日益受到人們的關(guān)注和重視。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展。
二、研究主要成果
現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：產(chǎn)品零件（常稱為制件）成型工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)與力學(xué)計(jì)算，尺寸與尺寸精度確定與設(shè)計(jì)等，因此模具設(shè)計(jì)常分為制件工藝分析與設(shè)計(jì)、模具總體方案設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)四個(gè)階段[7]。
（1）AD/CAE/CAM 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬與制造一體化
CAD/CAE/CAM 一體化集成技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最先進(jìn)、最合理的生
產(chǎn)方式。
（2）設(shè)備在現(xiàn)代模具制造中的作用
現(xiàn)代模具制造盡可能地用機(jī)械加工取代人工加工。這就確定了先進(jìn)設(shè)備在
現(xiàn)代制造中的作用，尤其現(xiàn)在加工中心 、數(shù)控高速成型銑床、 數(shù)控銑床、數(shù)控車床、多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、數(shù)控模具雕刻機(jī)、電火花加工機(jī)床、數(shù)控精密磨床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、掃描儀等現(xiàn)代化設(shè)備在工廠中的廣泛使用。
（3）代模具制造中的檢測(cè)手段
模具的零部件除了有高精度的幾何要求外，其形位精度要求也較高，一般的量具是很難達(dá)到理想的目的，這時(shí)就要依賴精密零件測(cè)量系統(tǒng)。這種精密零件測(cè)量系統(tǒng)簡稱C M M ， 即Coordinate Measuring Machine ，是數(shù)控加工中心的一種變形。它的測(cè)量精度可達(dá)0.25 μ m。
（4）成型制造（RPM）在現(xiàn)代模具制造中的應(yīng)用
快速成型制造（RPM）技術(shù)是美國首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成型技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積（即材料累加）成形思想，根據(jù)零件CAD 模型，快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體（模型）制造。RPM技術(shù)是集精密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成型技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展等于一體的高新技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。
三、發(fā)展趨勢(shì)
據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析，未來十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵率畟€(gè)方面。
（1） 模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復(fù)雜及壽命日益提高
隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求（如多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高），模具精度已由原來的5μm 提高到2~3μm，今后有些模具加工精度公差更是要求在1μm 以下，這必將促進(jìn)超精密加工的發(fā)展。
（2） CAD/CAE/CAM 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的廣泛應(yīng)用
模具制造是設(shè)計(jì)的延續(xù)，推行模具設(shè)計(jì)與制造一體化可達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC 程序，也可針對(duì)不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過數(shù)值模擬方法達(dá)到預(yù)測(cè)產(chǎn)品成型（形）過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從CAD/CAE/CAM 一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢(shì)是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)CAD／CAE／CAM 協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢(shì)和功效[2]。因此，應(yīng)大力進(jìn)行ANSYS、MSC、Moldflow、Dynaform 等高端輔助設(shè)計(jì)制造軟件的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用。
（3） 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)的推廣應(yīng)用
快速模具制造及快速成型技術(shù)（RP）是在近兩年內(nèi)迅速發(fā)展起來的，并正向著高精度、更快捷的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)相比，該技術(shù)具有制模周期短、成本低的特點(diǎn)，是綜合經(jīng)濟(jì)效益較顯著的模具制造技術(shù)。具體新技術(shù)包括：快速原型制造技術(shù)（RPM）、表面現(xiàn)象成形技術(shù)、澆鑄成形制模技術(shù)、冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)、無模多點(diǎn)成形技術(shù)、KEVRON 鋼帶沖裁落料制模技術(shù)以及模具毛坯快速制造技術(shù)。此外，氮?dú)鈴椈蓧哼吪c卸料、快速換模、沖壓單元組合、刃口堆焊以及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊等輔助技術(shù)也有極大提高了快速經(jīng)濟(jì)制模的綜合技術(shù)水平。
（4） 新型技術(shù)在塑料模具中的推廣應(yīng)用
采用新型熱流道技術(shù)是塑料模設(shè)計(jì)制造中的一大變革，可顯著提高模具制造的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，國外模具企業(yè)已有一半用上了該項(xiàng)技術(shù)，甚至已達(dá)80%以上；氣體輔助注射成型也是塑料成型的一種新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好、易于成型、壁厚差異較大等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。
（5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率
模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)進(jìn)一步增加規(guī)格、品種，發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長、價(jià)格低的優(yōu)質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件[4]。
（6） 開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)
模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，當(dāng)前，國外模具材料系列日趨完善與細(xì)化，系列化程度已越來越高。中國是世界第一產(chǎn)鋼大國，國內(nèi)開發(fā)的高級(jí)優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，已納入國標(biāo)的如：6Cr4W3Mo2VNb（65Nb），7Cr7Mo2V2Si（LD），7Cr-SiMnMoV（CH-1），6CrNiMnSiMoV（GD），8Cr2Mn-WMoVS（8Cr2S）等。
模具表面處理技術(shù)對(duì)模具的制造精度、模具的強(qiáng)度、模具的工作壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術(shù)和納米表面工程技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展，其主要趨勢(shì)是：（1）由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD 法）發(fā)展；（2）由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；（3）鍍膜膜層多樣化，主要有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同時(shí)處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視[5]。
（7） 高速銑削在模具加工中的推廣應(yīng)用
高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高（為普通銑削加工的5~10 倍）及可加工硬材料（60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn)，是高精度型腔模具的重要加工手段。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000~100000 轉(zhuǎn)/min ， 快速進(jìn)給速度達(dá)到30~40m/min，換刀時(shí)間可提高到1~3s，大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra≤10μm 的加工表面粗糙度，形狀精度可達(dá)10μm。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別給汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。
（8） 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程
隨著三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、掃描儀、便攜式掃描儀、激光跟蹤儀等先進(jìn)測(cè)量儀器的應(yīng)用，現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)正向高速度、高精度、高適應(yīng)性、數(shù)字化、自動(dòng)化方向發(fā)展，并不斷融入模具產(chǎn)品逆向工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步推動(dòng)模具制造產(chǎn)品快速制造的響應(yīng)能力。
逆向工程（RE）又稱反向工程或反求工程，是相對(duì)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程即所謂的正向工程（FE）而提出的[6]。其基本思想是：通過對(duì)實(shí)物或零件進(jìn)行掃描測(cè)量以及各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息， 然后充分利用CAD/CAM 技術(shù)快速、準(zhǔn)確地建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)幾何模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)設(shè)計(jì)，最后經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓こ谭治?、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和CAM 編程，就可以加工出產(chǎn)品模具。該設(shè)計(jì)理念是以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造。
（9） 開發(fā)成形新工藝和模具，培養(yǎng)新理念和新模式
隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式，具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。
此外，還應(yīng)大力研發(fā)模具的拋光技術(shù)和模具制造設(shè)備，可進(jìn)一步改善成型產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
四、存在問題
近年來，隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越來越重要[3]。我國模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得不小成績，無論是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，都在向著合理化的方向發(fā)展。為更新和提高裝備水平，模具企業(yè)每年都需進(jìn)口幾十億元的設(shè)備。在創(chuàng)新開發(fā)方面的投入仍顯不足，模具行業(yè)內(nèi)綜合開發(fā)能力的提升已嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)能力的提高，主要問題體現(xiàn)在十個(gè)方面[1]：
（1）各層次的模具技術(shù)人才資源不足，尤其是高級(jí)模具鉗工、CNC 數(shù)控機(jī)床操作工、高級(jí)模具設(shè)計(jì)人員等，需求缺口較大
（2）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。
（3）模具制造的專業(yè)化程度和集中度有待進(jìn)一步提高。
（4）模具修理機(jī)制不健全，因修模拖期影響生產(chǎn)的事時(shí)有發(fā)生。
（5）模具壽命偏低，使模具費(fèi)占產(chǎn)品成本比率過高且長期居高不下。
（6）模具及其零部件市場(chǎng)價(jià)偏低，模具修理費(fèi)用更低，而且沒有市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)，完全靠購銷雙方“議價(jià)”，地區(qū)與廠際之間價(jià)差懸殊。
（7）模具新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料推廣應(yīng)用緩慢，特別是國內(nèi)自行開發(fā)的模具新材料大多至今未能推廣應(yīng)用。
（8）設(shè)備老化嚴(yán)重，超期服役的情況普遍。
（9）各類模具的標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指導(dǎo)性文件不齊全，特別是與國際市場(chǎng)接軌的各類模具國家標(biāo)準(zhǔn)缺口大。
（10）模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術(shù)推廣應(yīng)用問題，至今未能解決。
五、主要參考文獻(xiàn)
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[2]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3
[3] 《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》?????????????????? 機(jī)械工業(yè)出版社
[4]林怡青，謝宋良，王文濤編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.1
[5]顧曉勤，劉申全主編.工程力學(xué)Ⅰ[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1
[6] 《塑料模塑工藝及塑料模具設(shè)計(jì)》???????? 機(jī)械工業(yè)出版社。
[7] 中國科技情報(bào)所重慶分所主編，《機(jī)械制造文摘》：機(jī)床與工具分冊(cè)，制造分冊(cè)，鍛壓分冊(cè)，焊接分冊(cè)，材料與熱處理分冊(cè)，零件與傳動(dòng)分冊(cè)
[8] 沈陽水泵研究所主編，《通用機(jī)械文獻(xiàn)》
[9] 天津工程機(jī)械研究所主編，《工程機(jī)械文摘》
[10] 機(jī)械工業(yè)部科技情報(bào)所主編，《中國機(jī)械工程文摘》，《國外科技資料目錄——機(jī)械工程》
[11] 美國：《工程索引》（Engineering Index，簡稱EI），《科學(xué)引文索引》（原文為“Science Citation Index”，簡稱SCI）
[12] 英國：《科學(xué)文摘》（Science Abstracts，簡稱SA）
[13] 俄羅斯：《文摘通報(bào)》（Bulletin Signalelique，簡稱BS）
[14] 德國：《國際科學(xué)期刊論文目錄》（Internationale Bibliographies der Zeitschriftenlileratur ausallen Gebieten des Wissens，簡稱IBZ）
5
分 類 號(hào)
密 級(jí)
寧寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
M120圓盒塑料模具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
誠 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計(jì)《M120圓盒塑料模具》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
摘 要
注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本次設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用到了所學(xué)的注射模設(shè)計(jì)以及相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。分析了一副注射模的一般設(shè)計(jì)過程，即注射成型的分析、注射機(jī)的選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制等。設(shè)計(jì)主要包括成型位置及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列布置和流道布局，還有澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)過程主要利用了UG進(jìn)行三維零件的繪制并根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算繪制出模具的型芯和型腔以及基本模架等，然后用Auto CAD進(jìn)行二維裝配圖和零件圖的繪制，最后通過對(duì)整體結(jié)構(gòu)的校核，提高了其穩(wěn)定性和可靠性。
關(guān)鍵詞：M120圓盒；注塑模；PS塑料
VI
Abstract
Injection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold,, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on.. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses theUG 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability.
Keywords: M120 pods; Injection mold; PS plastic
VI
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
1 緒論 1
1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容和意義 1
1.2 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 1
2 塑件分析 2
2.1 材料的選擇 2
2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析 3
3 設(shè)備的選擇與校核 5
3.1 塑件質(zhì)量的計(jì)算 5
3.2 型腔數(shù)量的確定 5
3.3 注射機(jī)參數(shù)的校核 6
3.3.1 注射量校核 6
3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 6
3.4 開模行程的校核 8
3.5 脫模力Q 8
4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.1 塑料制件在模具中的位置 10
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì) 12
4.2.2 主流道尺寸的確定 12
4.2.3 澆口位置的選擇 13
5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
5.1.1 型腔（或凹模）的設(shè)計(jì) 14
5.1.2 型芯（或凸模）的設(shè)計(jì) 15
5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 15
5.2.1 型腔外形尺寸的確定 16
5.2.2 型芯外形尺寸的確定 18
5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算 19
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
6.1 脫模力的計(jì)算 20
6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
6.3 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位與導(dǎo)向 22
6.4 模架的選取 23
7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 24
7.1 抽芯距的確定 24
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
7.2.1 斜導(dǎo)柱抽芯的工作原理 24
7.2.2 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇 24
7.2.3 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算 25
7.2.4 斜導(dǎo)柱長度計(jì)算 25
7.3 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 25
7.3.1 側(cè)滑塊形狀設(shè)計(jì) 25
7.3.3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 26
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
8.1 導(dǎo)柱 27
8.2 導(dǎo)套 27
9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 29
9.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 29
9.2 冷卻回路的尺寸確定 29
總結(jié) 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
III
1 緒論
1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容和意義
研究的內(nèi)容：
（1）了解聚合物的物理性能、流動(dòng)特性，成型過程中的物理、化學(xué)變化及塑料的組成分類主性能。
（2）了解塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn)，正確分析成型工藝對(duì)模具的要求。
（3）能掌握各種成型設(shè)備對(duì)各類模具的要求
（4）掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的模具。
研究的意義：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，它被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母，所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張，被歐美等發(fā)達(dá)國家譽(yù)為“磁力工業(yè)”。模具設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)一個(gè)最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造過程有個(gè)基本了解，為以后的工作及學(xué)習(xí)深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。M120圓盒是日常生活中常用的基本品，對(duì)它的注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，有一定的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是順應(yīng)當(dāng)前模具制造行業(yè)發(fā)展需要的，具有重大意義。
1.2 本課題應(yīng)達(dá)到的要求
1、熟悉注塑模具發(fā)展歷程，以及當(dāng)前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。
2、能綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)（如注塑模成型與模具設(shè)計(jì)）進(jìn)行中等復(fù)雜程度模具的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
3、熟練掌握CAD/CAM軟件UG的三維造型、模具設(shè)計(jì)的原理和方法。在UG的模具設(shè)計(jì)模塊中設(shè)計(jì)成型零件。
5、根據(jù)三維模架生成M120圓盒塑件注塑模的二維工程圖。
6、論文正文依據(jù)充分，論證正確，有一定見解，文字通順，條理清楚，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，格式符合要求。
2 塑件分析
2.1 材料的選擇
該塑件為M120圓盒,沒有太高的配合精度，所以從塑件使用性能上分析，其必須具備有一定的綜合機(jī)械性能,包括一定的彈性和耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。而符合以上性能的塑料材料很多，從材料的來源以及材料的成本和調(diào)配顏色來看，PS（聚苯乙烯系塑料）比較適合。PS是目前世界上應(yīng)用最廣泛的材料，它來源廣，成本底，符合該塑件成型的特性。因此制作該塑件選用PS塑料。
表2-1 PS的注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類型
螺桿轉(zhuǎn)數(shù)
噴嘴形式
噴嘴溫度
螺桿式
50～70
直通式
180～190
料筒的溫度
模具溫度
注射壓力
保壓力
190-200 200-220 170-190
50～70
60～90Mpa
30-～60Mpa
注射時(shí)間
保壓時(shí)間
冷卻時(shí)間
成型周期
3～-5S
15～30S
10～30S
30～70S
預(yù)熱溫度
預(yù)熱時(shí)間
計(jì)算收縮率
80～85
2～3h
0.3～0.8%
電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機(jī)玻璃，著色性耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性良好，強(qiáng)度一般，但質(zhì)脆，易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂，不耐苯、汽油等有機(jī)溶劑.適于制作絕緣透明件.裝飾件及化學(xué)儀器.光學(xué)儀器等零件.
⒈無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動(dòng)性較好，可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型.
⒉宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔.變形.
⒊可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時(shí)損壞塑件.脫模斜度大，頂出均勻.塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應(yīng)預(yù)熱.
PS成型收縮率，拉伸模量，泊松比與剛的摩擦因素見下頁表2-3
表2-3PS成型收縮率，拉伸模量，泊松比與鋼的摩擦因素
塑料名稱
成型收縮率/%
拉伸模量E/×103Mpa
泊松比U
與鋼的摩擦系數(shù)f
PE
1.5-3.5
0.212-0.98
0.49
0.23-0.5
PP
1.0-2.5
1.6-6.2
0.43
0.49-0.51
PS
0.6-0.8
1.4-8.9
0.38
0.45-0.75
PS
0.3-0.8
1.91-1.98
0.38
0.20-0.25
2.2 塑件的幾何形式及結(jié)構(gòu)分析
圖2-1 塑件三維圖
1、脫模斜度
脫模斜度取決于塑件形狀，壁厚及塑料的性能和收縮率。本塑件型腔深度一般 ，但由于考慮到塑件配合精度不高，所以塑件兩側(cè)要有角度，所以采用使塑件強(qiáng)行脫模的方式，而且往外偏有個(gè)小角度。該塑件脫模斜度取5.5°。
表2-4 塑料制品的脫模斜度
塑料制品材料
脫模斜度
塑件外表面
塑件內(nèi)表面
PS塑料
40′～1°20′
35′～1°
2、 壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問題之一。應(yīng)該考慮盡量采用均勻壁厚，所以該塑件壁厚取為2.00mm，符合推薦壁厚，且可保證塑件的剛度、強(qiáng)度，可防止塑件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力以及氣泡、縮孔等各種質(zhì)量缺陷。
表2-5 塑件壁厚選擇
塑料種類
制件最小壁厚mm
一般產(chǎn)品壁厚mm
大型產(chǎn)品壁厚mm
塑料PS
0.75
1.75-2.6
3～3.5
3、 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
當(dāng)塑件有側(cè)抽芯時(shí)，應(yīng)盡可能放在動(dòng)?；蛳履?，避免定模或上模側(cè)抽芯。該塑件外部有側(cè)孔，內(nèi)部還有凸臺(tái)，因該塑件材料為PS，且該孔是通孔，故必須采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)由滑塊和斜導(dǎo)柱等機(jī)構(gòu)組成，采用滑塊整面抽芯。
3 設(shè)備的選擇與校核
為保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮注射設(shè)備的能力,應(yīng)根據(jù)注射模一次成型的塑料體積和質(zhì)量來初步確定注射機(jī)的類型。根據(jù)理論和在實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)得出塑件和澆注道之間材料的總和應(yīng)該在注射機(jī)理論注射量的50%~80%之間。（初步估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為10g）初步選定注射機(jī)為XS-ZY-500[17]。
3.1 塑件質(zhì)量的計(jì)算
根據(jù)三維軟件UG模型分析得體積：V=118.76cm3
因?yàn)镻S的平均密度為：ρ=1.05g/cm3
所以，M=124.7g。
圖3-1 UG中零件的質(zhì)量屬性
3.2 型腔數(shù)量的確定
因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)的最大注射量來確定型腔數(shù)量；
（3.1）
式中 ——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M0 ——注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）；
m——澆注系統(tǒng)凝量（g或cm3）；
m——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積(g或cm3)。
由此可求出：
故取n=1滿足設(shè)計(jì)要求。
3.3 注射機(jī)參數(shù)的校核
3.3.1 注射量校核
模具型腔是否能充滿與注射機(jī)允許的最大的注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80%，由此有：
（3.2）
1×124.7+10.5≤0.8×500
即 135.2≤400 (符合要求)
3.3.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
1、投影面積校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機(jī)允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)注射模時(shí)必須滿足下面關(guān)系[17]：
A=nA+A （3.3）
式中 A——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，該塑件為12666.1269mm；
A——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積,約為A的0.2～0.5倍，該設(shè)計(jì)取0.4；
總的投影面積計(jì)算為：
A=nA+A=1×12666.1269+0.4×12666.1269=17732.5785 mm
2、鎖模力的校核
F≥F=AP （3.4）
式中 Fm——注射機(jī)的額定鎖模力為3500KN；
P——模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（Mpa）,通常為20～40 Mpa，此設(shè)計(jì)中取35 Mpa；
所以F=17732.5785×35=630.64KN，則F≥F （符合要求）
故該注射機(jī)符合要求。其技術(shù)參數(shù)如下[17]： XS-ZY-500注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù):
額定注射量：500mm
最大成型面積：1000cm
柱塞直徑：65mm
注射壓力：120Mpa
模板尺寸：780×850（mm×mm）
柱桿空間：540×440（mm×mm）
鎖模力：3500KN
噴嘴圓弧半徑：16mm
噴嘴孔徑：2mm
最大開模行程：500mm
模具最大厚度：450mm
模具最少厚度：350mm
3.4 開模行程的校核
開模取出塑件所需開模距離必須小于注塑機(jī)最大開模行程。對(duì)于XS-ZY-500注塑機(jī)，其最大開模行程有注塑機(jī)曲軸機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。 雙分型面注射模，其開模行程按下式校核：
S≥H+H+ a +（5～10）mm （3.5）
式中 S——注塑機(jī)的最大開模行程（mm）；
H1——塑件脫出距離（也可作為凸模高度）（mm）；
H2——塑件高度（mm）；
已知 H1=130mm H2=97mm a=115 mm
所以 H1+H2+（5～10）=130+80+（5～10）=215～220（mm）
又由于XS-ZY-500臥式注塑機(jī)的移模行程為360mm，即220 mm﹤360mm
所以開模行程也符合要求。
3.5 脫模力Q
（3.6）
式中 L——型芯或凸模被包緊部分的周長（cm）；
h——被包緊部分的深度（mm）；
p——由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積的正壓力，一般取7.8～1.8Mpa；
f——摩察系數(shù)，一般取0.1～0.2；
——脫模斜度（o）。
而對(duì)于不通孔的殼型塑件脫模時(shí)，需克服大氣壓力造成的阻力（Q）,
即 =1×F
F為垂直于推出型芯方向的投影面積（cm）。
并設(shè)大氣壓力為0.09 Mpa，則=F
所以，當(dāng)不塑件對(duì)型芯的粘附力時(shí)，其總的脫模力（Q）為
Q= Q+ Q （3.7）
計(jì)算時(shí)，為使脫模力（Q）大于諸因素造成的阻力，須修正以確定脫模力。
由零件圖得L=130cm，h=80mm，p=7.8 Mpa ，f=1.5，=1 o。
所以Q=130×80×7.8×（0.15×cos1 o- sin1 o）+0.09≈13636.57N
推桿推頂接觸總面積a=10××﹙﹚=1950(mm)
則接觸壓力校核為：
==Mpa≈6.99 Mpa﹤=14 Mpa
由此，該模具推桿的推頂總面積是可行的。
4 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 塑料制件在模具中的位置
1、型腔排列方法
型腔的排列應(yīng)遵循以下原則[13]：
當(dāng)采用一模多腔時(shí)，型腔在模板上通常采用圓形排列，H形排列，直線排列以及復(fù)合排列等。
在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下要點(diǎn)[19]：
①盡量采用平衡式排列，以構(gòu)成平衡澆注系統(tǒng)，保證塑件質(zhì)量均一和穩(wěn)定。
②型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
③盡可能使型腔排列得緊湊些，以便減小模具的外形尺寸。
④型腔的圓形排列所占模板的尺寸大，雖然有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工困難，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線排列和H形排列。
由以上計(jì)算得出，型腔數(shù)為1，即一模一件。又此塑件結(jié)構(gòu)比較對(duì)稱，故塑件在模具型腔中間位置布局。
圖4-1 型腔布置圖
2、分型面的設(shè)計(jì)
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。
根據(jù)塑件的形狀和尺寸，由于此塑件為外觀件，選用單一平直分型面。
本模具采用平直分型面有以下優(yōu)點(diǎn)和符合設(shè)計(jì)基本原則[19]：
（1）分型面在塑件外形最大輪廓處；
（2）便于塑件順利脫模；
（3）保證塑件的精度要求；
（4）滿足塑件的外觀要求；
（5）便于模具加工制造；
（6）減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象；
（7）有利于排氣；
（8）保證抽心機(jī)構(gòu)順利抽芯；
（9）保證斜銷機(jī)構(gòu)順利退出。
4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
它的作用是將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。
設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[13]：
（1）流道應(yīng)盡量減小彎折，表面粗糙度為Ra1.6到Ra0.8μm；
（2）應(yīng)按型腔布局設(shè)計(jì)，盡量與模具中心線對(duì)稱；
（3）應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，否則會(huì)造成注射時(shí)受力不均；
（4）設(shè)計(jì)主流道，避免熔融塑料沖擊小直徑型芯及鑲件而產(chǎn)生彎曲或折斷；
（5）在滿足塑料成型和排氣良好前提下，選取短的流程，可縮短填充時(shí)間；
（6）能順利地引導(dǎo)熔融塑料填充各個(gè)部位；
（7）生產(chǎn)成批塑件，在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，縮短冷卻時(shí)間及成型周期。
4.2.1 主流道的設(shè)計(jì)
主流道(俗稱澆口套)是塑料熔體的流動(dòng)信道，在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，由于本塑件在內(nèi)部開了一個(gè)比較大的槽，可讓主流道設(shè)于該處。
主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[19]：
（1）澆口套內(nèi)孔呈圓錐形，錐度2°到6°。錐度過大會(huì)造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進(jìn)易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，使流速增大，熱量損耗大，表面粘度上升，造成注射困難。
（2）澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑d1大1到2mm。
（3）澆口套內(nèi)孔出料口處應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角r，一般為0.5到3mm。
（4）澆口套與注射機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須溫和。設(shè)模具澆口套球面半徑為R，注射機(jī)球面半徑為r，其關(guān)系式如下：R=r+（0.5～1）mm 澆口套球面半徑比注射機(jī)噴嘴球面半徑大，接觸式圓弧度吻合的好。
（5）澆口套長度應(yīng)盡量短，以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。
（6）澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為Ra1.6到Ra0.8μm，料流順利，易脫模。
（7）澆口套的長度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會(huì)造成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。
（8）澆口套熱量最集中，為保證注射順利和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。
4.2.2 主流道尺寸的確定
為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角取2°，選用材料為T10A，熱處理要求淬火53～57HRC。其主要尺寸可由以下計(jì)算獲得：
主流道小端直徑 d=D+(0.5～1)=3+1mm=3.5mm； （4.1）
主流道球面半徑 SR=R+(1～2)=15+1mm=16mm； （4.2）
球面配合高度 h＝3～5mm，取h＝3mm；
主流道錐角 α＝1°～3°，取α＝1°；
根據(jù)本塑件實(shí)際情況確定澆口套的形狀和尺寸如下：
圖4-2 澆口套圖
4.2.3 澆口位置的選擇
澆口形式很多，無論采用什么形式，開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及成型質(zhì)量都有很大影響，澆口位置選擇不當(dāng)使塑件產(chǎn)生變形、熔融接痕、凹陷、裂紋等。澆口位置影響模具結(jié)構(gòu)。合理選擇澆口開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。
在選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量要求與成型工藝條件等綜合進(jìn)行考慮，一般應(yīng)遵循以下原則：
（1）盡量縮短熔體的流動(dòng)距離；
（2）避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件缺陷；
（3）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處；
（4）減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度。
由于零件體積大，采用直接澆口注射.
5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì)，包括型腔、型芯、鑲塊和成型桿等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和結(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(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
從材料來講，成型零件一般由優(yōu)質(zhì)鋼材制作。成型零件與塑料直接接觸，承受料流的高速?zèng)_刷、脫模時(shí)塑件給予摩擦力、高壓高溫塑料熔體擠壓力，因此要求其有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性。當(dāng)成型有腐蝕性氣體產(chǎn)生的塑料時(shí)，模具材料還需具備良好的耐腐蝕性或表面鍍硬鉻。成型零件一般都應(yīng)進(jìn)行熱處理或預(yù)硬化處理，要求熱處理變形量小，硬度達(dá)30HRC以上，為減小流阻力，一般粗糙度Ra值取0.4 μm以下。
模具的材料選擇預(yù)硬化型塑料模具鋼中的40Cr（GB/T 1299-2000）。40Cr是廣泛應(yīng)用的預(yù)硬型塑料模具鋼，綜合力學(xué)性能好，淬透型高，可以使較大截面的鋼材獲得較均勻的硬度，并具有很好的拋光性能，表面粗糙度低。用該鋼制造模具時(shí)，一般先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為28～35HRC（即預(yù)硬化），再經(jīng)冷加工制造成模具后，可直接使用。這樣既保證模具的性能，又避免熱處理引起模具的變形。因此，該鋼種宜于制造尺寸較大或形狀復(fù)雜、對(duì)尺寸精度與表面粗糙度要求較高的塑料模具和低熔點(diǎn)合金。
5.1.1 型腔（或凹模）的設(shè)計(jì)
該塑件為一般精度，故其精度等級(jí)為MT5級(jí)。另外，根據(jù)參考資料一般模具的表面粗糙度Ra值一般為1.6～0.2μm。在模具使用中，由于型腔磨損會(huì)使表面粗糙度值不斷加大。除塑件表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。所該M120圓盒的外邊面粗糙度為Ra1.6 μm，內(nèi)表面為3.2～6.3 μm[5]。
型腔是成型塑件外表面的凹狀零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合
式兩類。該塑件較為復(fù)雜，通過比較，采用組合式的凹模結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模選用一樣的材料不經(jīng)濟(jì)，由于凹模的組合結(jié)構(gòu)可以利用間隙利于排氣，減少凹模熱變形。采用組合式，還可以方便凹模的維修，避免整體的凹模報(bào)廢。
本零件由于有M120的螺紋，不能直接出模，模具的設(shè)計(jì)中采用HALF式滑塊，零件在滑塊中成型，滑塊就是零件的型腔。
5.1.2 型芯（或凸模）的設(shè)計(jì)
型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。型芯按其結(jié)構(gòu)也可分為整體式和組合式，整體式其結(jié)構(gòu)牢固，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，但不便加工，且消耗的模具鋼多，且熱處理不方便，常用于形狀簡單的中小型模具或工藝試驗(yàn)?zāi)＞?。組合式凸模是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件組合而成的凸模。應(yīng)用于凸模形狀復(fù)雜時(shí)，設(shè)計(jì)成通孔臺(tái)肩式，凸模帶有臺(tái)肩，從下面嵌入模板，再用墊板螺釘緊固，是最常用的方法。在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須注意結(jié)構(gòu)合理，保證型芯和鑲塊的強(qiáng)度，防止熱處理時(shí)變形，避免尖叫鑲拼。分析該塑件，結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，且位置關(guān)系有一定的要求，為了保證位置關(guān)系以及尺寸，將型芯設(shè)計(jì)為組合式[19]。
5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之間的位置尺寸，孔間距離尺寸，孔與凸臺(tái)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。由于考慮到影響因素多，所以我們一般按照平均收縮率、平均磨損量和模具平均制造公差為基準(zhǔn)的計(jì)算方法。
（1）計(jì)算模具成型零件最基本的公為：
L＝L（1＋S） （5.1）
式中 Lm——模具成型零件在常溫下的實(shí)際尺寸；
Ls——塑件在常溫下的實(shí)際尺寸；
S ——塑料的計(jì)算收縮率。
（2）塑料的平均收縮率計(jì)算公式為：
（5.2）
式中 ——塑料的平均收縮率；
——塑料的最大收縮率；
——塑料的最小收縮率。
由材料的性質(zhì)可知：PS的收縮率為0.5%~0.6%，即平均收縮率為0.0055。
5.2.1 型腔外形尺寸的確定
塑件外形最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，與之相對(duì)應(yīng)的模具型腔最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。塑件內(nèi)形最小值為基本偏差為正值，與之相對(duì)應(yīng)的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。
型腔徑向尺寸計(jì)算公式為：
（5.3）
式中 Lm——模具型腔的徑向公稱尺寸，mm；
——塑料的平均收縮率，%；
Ls——塑件外形的徑向公稱尺寸，mm；
——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3，mm；
△ ——塑件外形徑向尺寸的公差，mm。
——修正系數(shù)，=0.5—0.75，這里取=0.75。
圖5-1 凹模實(shí)體圖
型腔120mm端工作尺寸計(jì)算：
查表得Δ=1.14，則=1.14/3=0.38
=
=mm
型腔105mm端工作尺寸計(jì)算：
查表得Δ=1.14，則=1.14/3=0.38
=
=mm
5.2.2 型芯外形尺寸的確定
型腔徑向尺寸計(jì)算公式為：
（5.4）
式中 ——模具型芯徑向基本尺寸；
——塑件內(nèi)表面的徑向尺寸；
——塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差；
——模具制造公差。
圖5-2 凸模實(shí)體圖
型芯101mm端工作尺寸計(jì)算：
查表得Δ=1.14，則=1.14/3=0.38
mm
型芯64mm端工作尺寸計(jì)算：
查表得Δ=0.74，則=0.74/3=0.25
mm
5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的計(jì)算
（1）型腔深度計(jì)算公式為：
（5.5）
式中 ——模具型腔深度基本尺寸，mm；
——塑件凸起部分高度基本尺寸，mm；
——修正系數(shù)，取1/3~1/2。
代入數(shù)據(jù)得：
=129.87mm
（2）型芯高度計(jì)算公式為：
（5.6）
式中 hm——模具型芯高度基本尺寸，mm；
hs——塑件孔或凹槽深度尺寸，mm。
代入數(shù)據(jù)得：
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
塑件在從模具上取下以前,還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過程,使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。
6.1 脫模力的計(jì)算
塑件注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。對(duì)于底部無孔的筒、殼類塑件，脫模推出時(shí)還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計(jì)脫模斜度。塑件在剛開始脫模時(shí)，所需的脫模力最大，其后推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時(shí)，所需克服的阻力最大，所以選擇此時(shí)作為臨界條件。塑件脫模的型芯受力分析如圖：
圖6-1 脫模力示意圖
根據(jù)力平衡原理，列出平衡式：
即： （6.1）
因?qū)嶋H上摩擦系數(shù)f較小，sinα 更小，cosα 也小于1，故忽略 fcosαsinα，式（6.1）簡化為
（6.2）
式中 ——塑件對(duì)型芯的包緊力；
f——脫模時(shí)型芯所受的摩擦阻力；
——脫模力；
——型芯的脫模斜度。
又
而包緊力為包容型芯的面積于單位上包緊力之積，即：
由此可得： （6.3）
式中 ——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3；
——塑件包容型芯的面積；
——塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下模外冷卻的塑件p 取2.4~3.9×107Pa，模內(nèi)冷卻的塑件約取0.8~1.2×107Pa。
代入數(shù)據(jù)得：=97N
6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
推出機(jī)構(gòu)一般包括推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、活動(dòng)鑲塊及凹模推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。
考慮到本塑件的形狀是薄殼，而且深度的拉開幅度很大，而推桿難以推出件，所以采用推件板推出機(jī)構(gòu)，推出的力大，且平穩(wěn)
圖6-2 推板圖
技術(shù)要求:材料T10碳素工具鋼；熱處理要求HRC≧50；工作配合部分表面粗糙度Ra≤0.8μm。
配合精度：與推桿孔的配合段可用H8/h8配合，配合表面粗糙度Ra為0.8um。
推出板的推桿材料為T8A或45鋼，推桿采用兩根直線分布。
6.3 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位與導(dǎo)向
為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，每次合模后推出機(jī)構(gòu)能回到原來的位置，需要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。
1、導(dǎo)向零件
推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向零件在模具內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，除滑動(dòng)配合處外，其余部分均處于
懸掛浮動(dòng)狀態(tài)，為了防止推板和推桿固定板扭曲傾斜而折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯
現(xiàn)象，應(yīng)該在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件進(jìn)行導(dǎo)向。對(duì)于推出距離不大，生產(chǎn)批量小的較小模具，可借助于復(fù)位桿進(jìn)行導(dǎo)向和支撐。但應(yīng)適當(dāng)增加復(fù)位桿的直徑和滑動(dòng)配合長度，以減小滑動(dòng)面上的壓強(qiáng)，提高復(fù)位桿的剛度。同時(shí)，復(fù)位桿與推桿固定板的配合間隙，應(yīng)小于推桿與推桿固定板的間隙。通常由推出導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套所組成，其導(dǎo)向裝置見裝配圖。
2、復(fù)位零件
推桿推出塑件后，要求返回初始位置，以待下一成型周期推桿再推出下一模
塑件。用復(fù)位桿復(fù)位，采用圓形截面，設(shè)置四根復(fù)位桿，位置設(shè)在推桿固定板的四周，為了使推出機(jī)構(gòu)平穩(wěn)復(fù)位，各復(fù)位桿的長度必須要求一致，且端面與所在的動(dòng)模平齊。
6.4 模架的選取
模架的選取應(yīng)綜合考慮凸模的大小與布置、結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面。根據(jù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)得成型零件的計(jì)算及中件成品，凸模邊界到模板邊界的距離為80mm-120mm)，還有注射機(jī)的參數(shù)，盡量選取標(biāo)準(zhǔn)模架,本模架選取AI-4040-A120-B120-C210,如圖紙示。
圖6-5 模架結(jié)構(gòu)圖
7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
零件的外圍有M120螺紋。由于螺紋無法正常出模，該必需采用側(cè)抽芯。
7.1 抽芯距的確定
在設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，除了計(jì)算側(cè)向抽拔力以外，還必須考慮側(cè)向抽芯距的問題。側(cè)向抽芯距一般比塑件上側(cè)凹和側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大2~3mm,用公式表示為：
s=s′+(2～3) （7.1）
式中 s——抽芯距，mm
s′——塑件上側(cè)凹和側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度，mm,。
根據(jù)塑件尺寸可知，s′=45mm，代入公式得：
s=s′+(2～3)
=45+(2～3)=47～48mm，取5mm。
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.2.1 斜導(dǎo)柱抽芯的工作原理
斜導(dǎo)柱側(cè)向機(jī)芯機(jī)構(gòu)是由與開模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動(dòng)作平穩(wěn)可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置。
7.2.2 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇
在斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中，斜導(dǎo)柱與開合模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角α，它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中工作效果的重要參數(shù)，α的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長度、抽芯距、受力狀況等起著直接的重要影響。
在確定斜導(dǎo)柱傾斜角時(shí)，通常抽芯距長時(shí)α可取大些，抽芯距短時(shí)，α可適當(dāng)取小些；抽芯力大時(shí)α可取小些，抽芯力小時(shí)α可取大些。從斜導(dǎo)柱的受力情況考慮，希望α值取小些；從減小斜銷長度考慮，又希望α值取大一些。因此，斜導(dǎo)柱傾斜角α值得確定應(yīng)綜合考慮。在這我們?nèi)ˇ?18°[17]。
7.2.3 斜導(dǎo)柱直徑計(jì)算
1、斜導(dǎo)柱的有效工作長度
斜導(dǎo)柱的有效工作長度L的計(jì)算公式為：
（7.2）
由以上計(jì)算可知s=5mm，α=20°代入公式得：
=19.3mm
2、斜導(dǎo)柱直徑的選擇
查表，由最大彎曲力Fw和脫模力Ft與斜導(dǎo)柱直徑的關(guān)系可知斜導(dǎo)柱直徑為d=16mm。
7.2.4 斜導(dǎo)柱長度計(jì)算
斜導(dǎo)柱的總長計(jì)算公式為[19]：
mm （7.3）
查表計(jì)算得，取Lz≈200mm。
7.3 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì)
7.3.1 側(cè)滑塊形狀設(shè)計(jì)
側(cè)滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零部件，一般情況下，它與側(cè)型芯組合成側(cè)滑塊，稱為組合式。在側(cè)型芯簡單且容易加工的情況下，也有將側(cè)滑塊和側(cè)型芯制成一體的，稱為整體式。在側(cè)向分型與抽芯過程中，塑件的尺寸精度和側(cè)滑塊移動(dòng)的可靠性都要靠其運(yùn)動(dòng)的精度來保證[17]。
圖7-3 側(cè)滑塊三維圖
7.3.3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)工作時(shí)，側(cè)滑塊是在導(dǎo)滑槽內(nèi)按一定的精度和沿一定的方向往復(fù)移動(dòng)的零件。根據(jù)側(cè)抽芯的大小、形狀和要求不同，以及各工廠的使用習(xí)慣不同，導(dǎo)滑槽的形式也不相同。常用的是形槽和燕尾槽。由于注射成型時(shí)，滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)要求來回移動(dòng)，因此，對(duì)組成導(dǎo)滑槽零件的硬度和耐磨性是有一定要求的。熱處理硬度要求大于50HRC。在設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽和側(cè)滑塊時(shí)，要正確選用它們之間配合。一般采用H8/f8，也可采用H8/f7或H8/g7的配合，其余各處均可留0.5mm左右的間隙。配合部分的粗糙度Ra要求大于0.8μm。為了讓側(cè)滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)移動(dòng)靈活，不被卡死，一般情況下，保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的側(cè)滑塊長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑總的配合長度的2/3[19]。
8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
8.1 導(dǎo)柱
導(dǎo)柱材料采用T8A，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用四根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6過渡配合，導(dǎo)向部分采用H7/f7間隙配合。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模的正確定位和導(dǎo)向的重要零件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，其主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱常設(shè)在動(dòng)模邊或定模邊均可，但一般設(shè)在主型芯周圍。
圖8-1 導(dǎo)柱
8.2 導(dǎo)套
導(dǎo)套常采用帶頭導(dǎo)套的形式，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)尺寸如下：
圖8-2 導(dǎo)套
9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
無論什么塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此模具溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動(dòng)性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量較高。為了使模溫控制在一理想的范圍內(nèi)，現(xiàn)設(shè)計(jì)一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于本次設(shè)計(jì)的塑料PS黏度和流動(dòng)性一般，模溫為50～80℃，成型溫度為200～270℃，故無須設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)，只需設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)以確保合理的模溫。常用的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用的是水冷卻，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
9.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）冷卻水道應(yīng)盡量多；
（2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等；
（3）澆口出加強(qiáng)冷卻；
（4）冷卻水道、入口溫差應(yīng)盡量小；
（5）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置；
此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的溶接部位以免產(chǎn)生溶接痕，降低塑件強(qiáng)度。
9.2 冷卻回路的尺寸確定
冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算：
A＝ （9.1）
式中 A——冷卻回路總面積（m）；
M——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量（㎏/h）；
q——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量（J/㎏）；
α——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（W∕(m·K)）；
——模具成型表面的溫度(℃)；
——冷卻水的平均溫度(℃)。
所以A＝≈0.0356 m
圖9-1 冷卻回路布置
總結(jié)
在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，通過反復(fù)的學(xué)習(xí)，從而達(dá)到了鍛煉自己的目的，同時(shí)在此過程中還學(xué)到了有關(guān)模具的很多知識(shí)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感到自己應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)解決問題的能力有了很大的提高，日常生活中，塑料制品隨處可見，因此，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我即將工作之前的一次重要演練。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，到了工作單位后，我將能夠更快的適應(yīng)工作崗位和工作要求。我對(duì)自己充滿信心。這對(duì)我以后工作的選擇開拓了更大的空間?？傊痪湓?，畢業(yè)設(shè)計(jì)使我把上課學(xué)到的東西運(yùn)用到實(shí)踐工作中去，從實(shí)踐生產(chǎn)中有所領(lǐng)悟。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我很大的信心，對(duì)我走向社會(huì)和今后人生的道路上都有很大的幫助。
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生涯最后的考核，是大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，也是我們學(xué)習(xí)成果最直接的表現(xiàn)；所以我們都以積極的態(tài)度認(rèn)真地對(duì)待，在我們?yōu)榇髮W(xué)生活畫上完美句號(hào)的同時(shí)也鞏固了機(jī)械專業(yè)知識(shí)。
首先，我感謝這幾年來我所有的老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)和無微不至的關(guān)懷，謝謝他們傳授我知識(shí)，給予我前進(jìn)的動(dòng)力，教導(dǎo)我做人的道理；有了他們的關(guān)心和支持，我學(xué)習(xí)才輕松愉悅，成長方能健康。
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