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卡勾塑料模具設(shè)計(jì)
緒論
一、塑料模具設(shè)計(jì)與制造在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用
1.1塑料工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位
目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公機(jī)器、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、通信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)想勝利、塑料化方向發(fā)展。近幾年來(lái)，由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等都得到很大提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車的輕型化，塑料制件的使用范圍將會(huì)越來(lái)越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長(zhǎng)，塑料的應(yīng)用將覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)所以部門，尤其在國(guó)防和尖端科學(xué)科技領(lǐng)域中有越來(lái)越重要的地位。
1.2塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造在塑料工業(yè)中的作用
塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切關(guān)系。塑模是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，塑模工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。用塑模生產(chǎn)成形零件的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便、材料利用率高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。
塑模也是成型塑料制品的主要工具，它的結(jié)構(gòu)和加工精度對(duì)塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率等有直接的關(guān)系。因而世界各國(guó)對(duì)塑模的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)都極為關(guān)注。近年來(lái)國(guó)外對(duì)塑模的熱澆道系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工及減少熱處理變形等方面都作了許多探索，并取得了一定的效果。
二、塑料成型模具加工技術(shù)的發(fā)展
大多數(shù)塑料制品的制造是靠模塑成型的。用模具生產(chǎn)的塑料制品具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性，高生產(chǎn)率和低消耗等特點(diǎn)。塑料模具的設(shè)計(jì)和制作水平，對(duì)塑料制品的成型質(zhì)量具有至關(guān)重要的影響。從某種意義上來(lái)說(shuō)，塑料市場(chǎng)的開拓、塑料制品的優(yōu)劣主要取決于模具質(zhì)量，由于塑料模具的研制工作一直受到各方面的重視，故其設(shè)計(jì)和制作水平提高很快，特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)發(fā)展很快。開發(fā)了一些新的塑料成型方法，如熱流道成型、高精密塑料成型和超塑成型塑料等。
我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子、汽車、石油化工和建筑均離不開模具，都與模具發(fā)展相關(guān)。所以，人們稱“模具是工業(yè)生產(chǎn)之母”。從世界發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)情況來(lái)看，模具產(chǎn)值已經(jīng)大于機(jī)械產(chǎn)值，而且他們只生產(chǎn)高附加值的模具，低附加值的模具則轉(zhuǎn)到其他發(fā)展中國(guó)家生產(chǎn)。我國(guó)1998年模具生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)值就超過當(dāng)年機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)21世紀(jì)， 機(jī)械零部件中
60％的粗加工，80％的精加工要有模具來(lái)完成。所以模具工業(yè)對(duì)今后國(guó)民經(jīng)濟(jì)和
社會(huì)的發(fā)展將起到越來(lái)越重要的作用。模具的制造技術(shù)和成型技術(shù)未來(lái)有如下發(fā)展的趨勢(shì)。
（1） 在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
（2） 快速原型制造及相關(guān)技術(shù)將得到更好地發(fā)展
（3） 高速銑削加工將得到更廣泛地應(yīng)用
（4） 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向工程中發(fā)揮更大作用
（5） 電火花加工技術(shù)將得到發(fā)展
（6） 熱流道技術(shù)將得到推廣
（7） 超精加工和復(fù)合加工將得到發(fā)展
（8） 氣體輔助注射技術(shù)和高壓注射成型等工藝將進(jìn)一步發(fā)展
（9） 模具液壓成型技術(shù)將進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用
（10） 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高
（11） 模具優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受到重視
（12） 模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展
（13） 模具自動(dòng)化加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展
（14） 虛擬技術(shù)將得到發(fā)展
三、塑料模分類
按照塑料制品成型加工方法的不同，通?？蓪⑺芰夏７譃橐韵?大類型。
1、 注塑模
用于塑料制件注塑成型的模具通稱注塑模，或稱注塑模。主要用于熱塑性塑料制品成型，近年來(lái)也越來(lái)越多地用于熱固性塑料制品成型。這是一類用途寬、占有比重大、技術(shù)較為成熟、地位尤為顯赫的一大類塑料模具。因材料或塑件結(jié)構(gòu)或成型過程不同，有熱固性塑料注塑模，結(jié)構(gòu)泡沫注塑模和反應(yīng)成型注塑模等之別。
2、 壓塑模
用于塑料制件壓縮成型的模具簡(jiǎn)稱壓塑模，俗稱壓模。壓塑模主要用于熱固性塑料制品的成型，但也可用于熱塑性塑料制品成型。另外，還可用于冷壓成型聚四氟已稀坯件，此種模具稱為壓錠模。
3、 傳遞模
用于塑料制件傳遞成型的模具稱為傳遞模或稱壓注塑，俗稱擠膠模。傳遞模多用于熱固性塑料制品的成型。
4、 擠塑模
用于連續(xù)擠出成型塑料型材的模具通稱擠塑模，簡(jiǎn)稱模頭，俗稱機(jī)頭。這是又一大類用途很寬、品種繁多的塑料模具。主要用于塑料棒材、管材、板材、片材、薄膜、電線電纜包覆、帶絲、復(fù)合型材及異性材的成型加工。也用于中空制品的制坯成型，此種模具稱為型坯模。
5、 中空吹塑模
將擠出或注射出來(lái)的尚處于塑化狀態(tài)的管狀型坯，趁熱放置于模具型腔內(nèi)、立即在管狀型坯中心通以壓縮空氣，致使型坯膨脹而緊貼于模腔壁上，經(jīng)冷卻硬化即可得一中空制品。凡此種塑料制品成型方法所用的模具，稱為中空吹塑模。中空吹塑模主要用于熱塑性塑料的中空容器類的制品成型。
6、 熱成型模具
熱成型模具通常以單一的陰?；蜿?yáng)模形式構(gòu)成。將預(yù)先制備的塑料片材周邊緊壓于模具周邊上，并加熱使之軟化，然后于緊靠模具一側(cè)抽真空，或在其反面充以壓縮空氣，使塑料片材緊貼于模具上，經(jīng)冷卻定型后即得到一熱成型制品。 此類制品成型所用的模具通稱熱成型模具。
第1章 卡勾注塑模工藝規(guī)程的編制
1.1、明確設(shè)計(jì)任務(wù)書和準(zhǔn)備必要的技術(shù)資料
注塑模設(shè)計(jì)工作必須以模具設(shè)計(jì)任務(wù)書作為依據(jù)，由設(shè)計(jì)任務(wù)書了解塑料制品的技術(shù)圖樣、生產(chǎn)綱領(lǐng)、使用要求，注塑成型工藝規(guī)程以及對(duì)模具質(zhì)量的要求和完成時(shí)間等內(nèi)容，明確設(shè)計(jì)任務(wù)之后，通過必要的技術(shù)資料進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
1.2、塑件的工藝性分析
該塑件是筆記本電腦中的一個(gè)卡勾，其零件圖如圖所示，本塑件的材料采用苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS），生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖一 卡勾零件圖
1.2.1、塑件的原材料分析
塑件的材料采用ABS屬熱塑性塑料。它的成型特性為：
1、無(wú)定行料，其品種牌號(hào)很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
2、吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)干燥。
3、流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右。（流動(dòng)性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂、聚乙烯好）
4、比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱，高抗沖擊和中抗沖擊性樹脂料溫更宜取高）。料溫對(duì)物性影響較大，料溫過高宜分解（分解溫度為250℃，比聚苯乙烯宜分解）。對(duì)要求精度高的塑件模溫宜取50℃～60℃ ，要求光澤及耐熱塑料宜取60℃～80℃。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180℃～230℃，注射壓力為100℃～140℃，螺桿式注射機(jī)宜取160℃～220℃，注射壓力70℃～100℃。
5、模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力小，澆口處外觀不良宜發(fā)生熔接痕，應(yīng)注意選擇澆口位置、形式，頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面顯現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失），脫模斜度宜取2°以上。
成型時(shí)注意事項(xiàng)：
1、因ABS原料粒料及宜吸潮，致使制品出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，因此成型前需充分干燥，含水率控制在0.1%以下。
2、ABS流動(dòng)性好，流動(dòng)距離比，即流動(dòng)長(zhǎng)度L與該處制品壁厚T之比達(dá)190，因而不易出現(xiàn)飛邊、熔痕等溫度低，有利于成型，但含橡膠組分多的ABS流動(dòng)性較差。
3、耐熱級(jí)和電鍍級(jí)ABS的料筒溫度要稍高，而阻燃級(jí)和抗沖擊級(jí)稍低。
1.2.2、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1、結(jié)構(gòu)分析 要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。
從零件圖上分析，該零件總體形狀為等腰梯形。在寬度方向的兩側(cè)各有一個(gè)高度為5mm，長(zhǎng)度為8mm，厚度為1.2mm的倒勾，且倒勾頭部的圓弧半徑為R0.2mm，倒勾底部有R0.5mm的過渡圓弧。倒勾頭部的高度為1.2mm，寬度為，零件上有7mm，5mmx5mm，3mmx5mm、3mmx3mm的凹槽，且都為不對(duì)稱分布，零件的一側(cè)有11mmx1mm的凹槽（對(duì)稱分布）。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
2、尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化，塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件 的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知ABS材料的制件為MT5級(jí)。即：mm,mm,mm,mm,mm,mm, mm,
mm,mm,mm,mm,mm,mm,mm.
以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
從零件的壁厚上來(lái)看，壁厚最大處為1.5mm，最小處為1.2mm，較均勻，有利于成型。
3、表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)外，零件外表面要求表面粗糙度為Ra6.3，且要有光澤。除此外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
1.2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：
V=1330 (由PRO/E量得)
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ABS的密度為P=1.46g/
故零件的質(zhì)量為：
W=VP
=1330x1.46x
=2g
1.3、成型設(shè)備的選擇
注射模具是安裝在注射機(jī)上的，模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，這將關(guān)系到制件的質(zhì)量，均勻性及成型周期。一副模具放在許多型號(hào)和規(guī)格的注射機(jī)上使用，均可能獲得令人滿意的效果，但是只有該模具的注射量、鎖模力、注射速度和總的循環(huán)操作都與預(yù)想值相同的情況下才能取得最佳效果。選擇注塑機(jī)時(shí)，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制品注射量一般不超過注射機(jī)最大注射量的80%，此模具采用一模兩腔。
1.3.1、注射量的校核
模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切聯(lián)系，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)保證注塑模內(nèi)所需融體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是允許最大注射量的80%。
由+ ≤80%
計(jì)算可得滿足使用要求。
1.3.2、注射壓力校核及鎖模力校核
注射壓力校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注射壓力的大小與制品的復(fù)雜程度、模具結(jié)構(gòu)、塑件品種、注射速度、流動(dòng)比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)以及注射機(jī)類型等因素有關(guān)。ABS的注射壓力為60MPa～100MPa，而XS-ZY-125型注射機(jī)的注射壓力為119MPa。故滿足注射壓力的需要。
注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠的鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料融體時(shí)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的 乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。
即（+）P
10h.澆口長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短,對(duì)減小塑料熔體流動(dòng)阻力和增大流速均有利,通常澆口長(zhǎng)度L可取0.7mm～2.0mm.澆口與型腔連接處應(yīng)做成R0.5的圓角,以防制品與澆口凝料分離時(shí)剝傷制品.為有利于熔體流動(dòng),澆口與分流道的接合應(yīng)平穩(wěn)過渡,用小圓弧光滑連接.
此塑件的上表面要求有光澤且無(wú)流痕等要求,塑件生產(chǎn)采用一模兩腔,適宜選用側(cè)澆口,側(cè)澆口開設(shè)在分型面上,側(cè)澆口的特點(diǎn)是形狀簡(jiǎn)單,加工方便,去除澆口方便,痕跡小.
圖四 澆口形式
2.3.4、冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上,其作用是收集料流前鋒的冷料開模時(shí)又能將主流道中的冷凝料拉出,為便于拉料桿將主流道凝料拉出,選用底部帶有推桿的Z形冷料穴.
2.4、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
從某種意義上說(shuō)注塑模也是一種置換裝置,即塑料進(jìn)入模腔的同時(shí),置換出模腔內(nèi)的氣體,這些氣體如果不能排出模腔,將會(huì)影響制品成型,以及脫模后的質(zhì)量,因此,在設(shè)計(jì)模具時(shí),必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題.
排氣方式有兩種:排氣槽排氣、間隙排氣.
本塑件采用的是小型模具,可直接利用分型面,頂桿間隙,拼鑲件縫隙進(jìn)行排氣,而不須另設(shè)排氣槽.間隙大小以不產(chǎn)生溢料現(xiàn)象為宜,通常可在0.02mm～0.05mm選擇.
2.5、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本塑件的下部有兩個(gè)倒勾,且倒勾方向相同,阻礙成型后塑件從模具中脫出.兩倒勾均在不同的側(cè)邊,所以必須做成浮動(dòng)的型芯.即外側(cè)的倒勾用斜銷抽芯機(jī)構(gòu)成型,內(nèi)側(cè)倒勾用斜頂桿頂出抽芯成型.
2.5.1、斜銷抽芯機(jī)構(gòu)
（1)確定抽芯距 抽芯距一般應(yīng)大于倒勾的深度,本塑件中H1=1.5mm,另加3～5mm的抽芯安全系數(shù),可取抽芯距S=6.5mm.
（2)確定斜銷傾角 斜導(dǎo)柱傾角α是斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的一個(gè)主要參數(shù)，其大小與開模所需的力、斜導(dǎo)柱需要的彎曲力、抽芯力及開模行程有關(guān)。α一般不得大于25°。本斜導(dǎo)柱傾角選取α=12°。
（3）確定斜導(dǎo)柱的尺寸 斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度。根據(jù)此查表得斜導(dǎo)柱的直徑為d=φ12mm.
斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小確定。L=82 mm.
（4)滑塊的設(shè)計(jì)
1）滑塊與側(cè)抽芯的連接方式設(shè)計(jì) 滑塊與型芯的固定形式有整體式和組合式兩種。由于本塑件外側(cè)倒勾的尺寸較小，考慮到加工和裝配問題，采用整體式。
2）滑塊的導(dǎo)滑方式 滑塊的導(dǎo)滑部分應(yīng)有足夠長(zhǎng)度，在工作中必須順利平穩(wěn)，不應(yīng)發(fā)生卡滯、跳動(dòng)等現(xiàn)象。一般導(dǎo)滑部分長(zhǎng)度應(yīng)大于滑塊寬度的1.5倍?；瑝K在完成抽芯動(dòng)作后，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)不少于滑塊長(zhǎng)度的2/3，為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，采用整體導(dǎo)向槽的形式。
3）壓緊塊及定位裝置的設(shè)計(jì) 在塑料注塑時(shí)，活動(dòng)型芯在抽芯方向受到塑料較大的推力作用，會(huì)使斜導(dǎo)柱產(chǎn)生彎曲變形。因此，設(shè)計(jì)壓緊塊用于在模具閉合鎖緊滑塊，保證滑塊不產(chǎn)生位移。本模具壓緊塊如下圖所示。壓緊塊與模板用螺釘連接。適用于抽芯距不大、滑塊較寬，需較大鎖緊力的場(chǎng)合。
圖五 壓緊楔塊結(jié)構(gòu)形式
此模具定位裝置采用螺釘限位，加工裝配方便，且定位比較可靠。
2.5.2、斜頂桿頂出抽芯
斜頂桿即是頂出元件又是塑件內(nèi)側(cè)凹的成型零件。斜頂桿是斜滑塊抽芯的一種變異形式，受力情況與斜滑塊完全相同，但因斜頂桿斷面小于斜滑塊，長(zhǎng)度又較大，因此斜角應(yīng)選擇較小值，一般不超過12°。根據(jù)抽拔距與頂出行程，可求得α=8°，這種只適于小抽芯距的模具。
2.6、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零部件在注塑過程中，直接與塑料熔體接觸，需要受高溫、壓力及塑件熔體的沖壓和摩擦作用，長(zhǎng)期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，設(shè)計(jì)注塑模時(shí)應(yīng)針對(duì)塑料制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生產(chǎn)批量，使用要求以及模具的使用壽命等，合理確定成型零部件的結(jié)構(gòu)，滿足精度，粗糙度，強(qiáng)度及剛度等問題。
2.6.1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值，利用率等因素，凹模擬用沉孔嵌入式，此結(jié)構(gòu)適用于型腔部分是和采用特殊加工或者小型模具的型腔，采用優(yōu)質(zhì)材料。
根據(jù)分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，分流道和澆口均設(shè)在凹模鑲塊上。
2.6.2、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具的型腔，其結(jié)構(gòu)與凹模結(jié)構(gòu)相同。
2.7、 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證定模或上下模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。該模具利用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
2.7.1、導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
（1）導(dǎo)柱結(jié)構(gòu) 導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是直形導(dǎo)柱，另一種是階梯形導(dǎo)柱。本模具利用直形導(dǎo)柱，因前端設(shè)計(jì)為錐形，便于導(dǎo)向，工作部分設(shè)置了儲(chǔ)油，延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)間。
（2）導(dǎo)柱尺寸的確定 導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導(dǎo)培訓(xùn)班間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑應(yīng)愈大，導(dǎo)柱安裝時(shí)模板上與之配合的孔徑公差按H7確定，安裝沉孔直徑視導(dǎo)柱直徑可取D+（1～2）。導(dǎo)柱長(zhǎng)度尺寸應(yīng)能保證位于動(dòng)定模兩側(cè)的型腔和型芯，開始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長(zhǎng)度不小于導(dǎo)柱直徑。
2.7.2、導(dǎo)套設(shè)計(jì)
本塑件為大批量生產(chǎn)，需要導(dǎo)套的導(dǎo)向，查標(biāo)準(zhǔn)可知。
圖六 導(dǎo)套
2.8、脫模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑件以模具上取下以前，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)，稱為頂出機(jī)構(gòu)。頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來(lái)完成的。
頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
1、頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確，可靠，靈活，無(wú)卡死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的剛度和強(qiáng)度，是以克服脫模阻力。
2、保證在頂出過程中塑件不變形，這是對(duì)頂出機(jī)構(gòu)的最基本要求。
3、頂出力的分布應(yīng)盡量靠近型芯，且頂出面積應(yīng)盡可能大，以防塑件被頂壞。
4、頂出力應(yīng)作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的部位，如加強(qiáng)筋、凸緣、厚壁處等。
5、若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準(zhǔn)面上時(shí)，為不影響塑件尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位處凹模塑件0.1mm左右，而頂出桿端面尺寸應(yīng)高于基準(zhǔn)面，否則塑件表面會(huì)出現(xiàn)凸起，影響基準(zhǔn)面的平整和美觀。
本塑件脫模斜度大，頂出阻力小，采用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。
（1）頂桿的形式 采用等圓截面頂桿，其尾部采用軸肩形式，頂桿材料為T8A，頭部要淬火，硬度應(yīng)達(dá)到40HRC以上，滑動(dòng)配合部分表面粗糙度達(dá)到Ra0.63～1.25,頂桿的位置高在阻力大的地方。
（2）頂桿的固定及配合 頂桿與頂桿孔部為滑動(dòng)配合，一般選H8/f8，其配合間隙兼有排氣作用，但不應(yīng)大于所用塑料的排氣間隙，以防漏料。配合長(zhǎng)度一般與頂桿直徑的2～3倍，頂桿端面構(gòu)成型腔的一部分，應(yīng)精細(xì)拋光。
（3）導(dǎo)向裝置 在頂出塑件時(shí)為了防止墊板和推桿固定板扭曲傾斜而折斷推桿，特別是對(duì)于長(zhǎng)推桿，常設(shè)置導(dǎo)向零件。本模具較小，采用兩個(gè)導(dǎo)柱定位，導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔成導(dǎo)套的配合長(zhǎng)度應(yīng)小于10mm，導(dǎo)柱導(dǎo)套常用T8材料做成，淬火硬度為55～60HRC。
（4）復(fù)位裝置 脫模機(jī)構(gòu)完成塑件頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，必須回復(fù)到初始位置，才能合模進(jìn)行下一次注塑成型。目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位，彈簧復(fù)位。本模具采用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿裝在與固定頂桿同一的固定板上，且各個(gè)復(fù)位桿的長(zhǎng)度必須一致，復(fù)位桿端面常低于模板平面0.02～0.05mm,復(fù)位桿設(shè)4根,位置在模具型腔和澆注系統(tǒng)之外.
2.9、其他機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì)
2.9.1、停止銷
為了調(diào)整頂出板的平整性，需設(shè)置停止銷。
圖七 停止銷形式
2.9.2、O型密封圈
根據(jù)JB/2Q4224-86可知，公稱外徑D=10mm,公稱內(nèi)徑d=7mm，斷面直徑2.4mm材料為耐油通用膠料。
2.9.3、運(yùn)輸板
圖八 運(yùn)輸板結(jié)構(gòu)
為了使模具在裝運(yùn)過程中，不使動(dòng)、定模分離，造成事故，本模具在動(dòng)定模板的 兩側(cè)設(shè)置了運(yùn)輸板，其用螺釘將運(yùn)輸板固定在動(dòng)定模板上。
2.9.4、模架
采用A型模架，定模為兩塊模板，動(dòng)模為一塊模板 ，采用頂桿頂出機(jī)構(gòu)。適用于單分型面注射模，其尺寸BxL為200mmx250mm.
第3章 成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接構(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，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定模具成型零件的工作及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的因素，相當(dāng)復(fù)雜，其影響因素有：1）塑件收縮率，2）模具成型零件的制造誤差，3）模具成型零件的磨損，4）模具安裝配合的誤差。這些影響因素應(yīng)做為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。本設(shè)計(jì)中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸，平均收縮率，平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。
查表得，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）的收縮率為S=0.3%～0.8%故平均收縮率為S=（0.3+0.8）%/2=0.55%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取=/3。
3.1、型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
1、 定模鑲塊
表一
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
2、 動(dòng)模鑲塊
表二
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
3、滑塊型腔與斜頂桿型腔
表三
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
4、型芯
表四
5、孔距
表五
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
3.2、型芯側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算
注射模在其工作過程中需要承受注射壓力、保壓力、鎖模力和脫模力等各種外力，如果這些外力數(shù)值過大，折射模極其成型零部件會(huì)產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，導(dǎo)致整個(gè)模具失效。因此，設(shè)計(jì)成型零部件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，另外，在外力作用比較大時(shí)，即使模具產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，也有可能產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形。引起成型零部件在它們的對(duì)接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙。因此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象。導(dǎo)致制品無(wú)法滿足技術(shù)質(zhì)量要求。因此通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)重要的精度要求高的或大型模具的型腔更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔側(cè)壁和底板厚度。但是理論分析和實(shí)踐證明模具對(duì)強(qiáng)度及剛度的要求并非要同時(shí)兼取。對(duì)小尺寸型腔強(qiáng)度不足是主要的問題。應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算。原則是寧可有余而不可不足。
由于型腔高度a=1.5mm很小，因而所需的h值也較小，故在此不做計(jì)算，而是根據(jù)下凹模鑲塊的外形尺寸來(lái)確定。
第四章模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的質(zhì)量都有重要影響，所以必須用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)模具的溫度進(jìn)行控制。注射模的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)具有加熱或冷卻系統(tǒng)或兩者都有。
熔融塑料由注射機(jī)噴嘴射出，進(jìn)入模具時(shí)的溫度ABS為170℃～180℃，熔料一旦進(jìn)入并充滿型腔后，則要求盡可能迅速地冷卻固化，以便保壓定型出模。ABS在型腔中冷卻固化的最佳溫度為（40～60）℃，要使模具保持塑料冷卻固化所需的最佳溫度，必須對(duì)高溫塑料帶入模具的溫度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制，常用且又簡(jiǎn)便的方法，就是利用冷卻介質(zhì)水對(duì)模具進(jìn)行循環(huán)冷卻，將模具中多余的熱量，帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。
設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用20℃的常用水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為（初算為每2分鐘1套）0.12Kg/h.
(1)求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量，查得ABS的單位熱流量為 40xJ/㎏.
(2)求冷卻水的體積質(zhì)量
由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。
由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。本模具在動(dòng)定模鑲件中都設(shè)置了的冷卻水管，可根據(jù)試模情況決定冷卻水管是否應(yīng)用。冷卻水管在設(shè)計(jì)中，兩水孔間距為（3～5）D，水孔邊離型腔的距離，一般保持在2D左右，距離太近則冷卻不易均勻，太遠(yuǎn)則效率低。水孔管路應(yīng)暢通無(wú)阻。水管接頭的質(zhì)量盡可能放置在不影響操作的一側(cè)。
在型腔外周直通水道，然后用堵住不需要處，構(gòu)成內(nèi)循環(huán)。優(yōu)點(diǎn)接口少，模具外周整齊，缺點(diǎn)：（1）堵頭不嚴(yán)時(shí)易泄露，（2）有堵塞時(shí)不易檢查。
第五章 模具閉合高度的確定
由前面的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模座板：，定模板，動(dòng)模板，動(dòng)模座板。
根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊
因而模具閉合高度：
=25+50+63+25+63
=226mm
第六章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為200mmx250mmx226mm,XS-ZY-125型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為350mmx300mm,故能滿足模具的安裝要求。
由上述計(jì)算模具閉合高度226mm, XS-ZY-125型注塑機(jī)所允許模具的最小厚度200mm,最大厚度300mm.
由資料查得XS-ZY-125型注塑機(jī)的最大開模行程S=300mm,滿足頂出塑件要求。
～10）mm
=10+40+10
=60mm
—塑件脫出距離（mm）
—包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度(mm)
此外，由于側(cè)分型抽芯距較短，不會(huì)過大增大開模距離，注塑機(jī)的開模行程足夠。
經(jīng)驗(yàn)證，XS-ZY-125型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
第七章 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖
本模具的工作原理：模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動(dòng)模固定在注塑機(jī)的動(dòng)模板上，合模后，注塑機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，與此同時(shí)，在斜導(dǎo)柱16的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出，碰到止動(dòng)螺釘9不動(dòng)，完成側(cè)抽芯動(dòng)作，當(dāng)分型面打開到60mm時(shí)，動(dòng)模運(yùn)動(dòng)停止，在注塑機(jī)頂出頂出裝置作用下，推動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)將塑件頂出，頂出過程中，斜頂桿21即頂出又抽芯，使內(nèi)側(cè)倒勾與型芯脫離。合模時(shí)，由于復(fù)位桿彈簧的作用使斜頂桿及頂桿7進(jìn)行先復(fù)位，然后隨著分型面的閉合側(cè)型芯復(fù)位至型腔，即合模結(jié)束。
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分，是衡量一個(gè)學(xué)生專業(yè)課水平的重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所學(xué)課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練，也是我們步入工作前的一次檢驗(yàn)。
就我個(gè)人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了極為深刻的認(rèn)識(shí)，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，回顧一個(gè)多月的設(shè)計(jì)生活，讓我感慨頗深，主要體會(huì)有以下幾點(diǎn)：
1、扎實(shí)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計(jì)又或多或少的用到了這些知識(shí)，從而迫使我認(rèn)真扎實(shí)的學(xué)習(xí)了以前的課程，并加深了對(duì)這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺，如機(jī)械制圖中的各種線型的特點(diǎn)應(yīng)用，材料力學(xué)中的應(yīng)力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測(cè)量技術(shù)中公差的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計(jì)與制造步驟，模具材料的正確選用等。
2理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性
以前的學(xué)習(xí)中，基本上是純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計(jì)，從而使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)后的一次真正的練兵。我認(rèn)真回顧了以前所見所學(xué)的塑料模知識(shí)，在腦海里反復(fù)了思考了塑料模的步驟，然后開始到圖書館查資料作設(shè)計(jì)。在作設(shè)計(jì)的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時(shí)也“窺一斑而知全豹”，自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無(wú)遺，但是在老師們的幫助下以及自己的努力下，我終于克服了重重困難，使設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。通過向老師們請(qǐng)教，我了解到設(shè)計(jì)要面向企業(yè)，面向市場(chǎng)的原則，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是對(duì)實(shí)踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練，是我們獨(dú)立工作的前湊，將對(duì)我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
3、對(duì)模具設(shè)計(jì)中的安全性，經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識(shí)
在設(shè)計(jì)工作中，要不斷對(duì)安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中，需要考慮到模具的成本問題，經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提，成本的高直接決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，故在設(shè)計(jì)中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。
4、電腦成為設(shè)計(jì)中重要的輔助工具。
由于工件形狀復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中計(jì)算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，后經(jīng)蘇老師指點(diǎn)迷津，通過Pro/E繪圖和計(jì)算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時(shí)采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設(shè)計(jì)時(shí)，要求機(jī)械繪圖，電子文檔文本，從而對(duì)AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展，對(duì)WORD，WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作，而模具CAD技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，電腦終將成為設(shè)計(jì)的必備工具，這對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義。
5、設(shè)計(jì)態(tài)度直接決定著設(shè)計(jì)質(zhì)量
畢業(yè)設(shè)計(jì)一般時(shí)間都足夠，但足夠的時(shí)間不一定都能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題外，極為重要的一點(diǎn)便是態(tài)度問題，作為學(xué)生必須要態(tài)度謙虛、工作認(rèn)真、勤學(xué)好問、實(shí)事求是，才能正確對(duì)待設(shè)計(jì)，才有可能取得設(shè)計(jì)的圓滿成功。
總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了更深的認(rèn)識(shí)，得到了許多有益的啟示，這對(duì)畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響。在以后的工作中，我將繼續(xù)保持謙虛謹(jǐn)慎的工作作風(fēng)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，多與人交流，提高自己的個(gè)人素質(zhì)和技能積累經(jīng)驗(yàn)，誠(chéng)實(shí)守信，爭(zhēng)取在事業(yè)上更上一層樓，芝麻開花—節(jié)節(jié)高。
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我學(xué)完大學(xué)全部課程之后，進(jìn)行的一次系統(tǒng)的、綜合性的總復(fù)習(xí)，也是參加工作前的一次綜合訓(xùn)練，它直接關(guān)系到我們今后的模具設(shè)計(jì)能力。
感謝指導(dǎo)老師對(duì)我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予的指導(dǎo)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的科目有了更深一部的了解，平時(shí)存在的漏洞之處，在這次設(shè)計(jì)中得到了補(bǔ)充。在設(shè)計(jì)過程中，原老師，楊老師，翟老師及于老師都給予了大量的幫助，當(dāng)我遇到不解的地方，老師都能耐心細(xì)致地給我們講解，即使是在老師課程安排得比較滿時(shí)，當(dāng)時(shí)不能解決時(shí)，課下也會(huì)抽出時(shí)間給我們講解。作為您的學(xué)生，我再次向您致以最真誠(chéng)的敬意。
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