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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
長(zhǎng)接頭注塑模設(shè)計(jì)
緒 論
模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具及成型陶瓷、玻璃等制品使用的各種模具。
成型塑料制品的模具叫做塑料模具。
對(duì)塑料模具的全面要求是：能生產(chǎn)出尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)單；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模和取制件過(guò)程中的手工勞動(dòng)，為此常采用自動(dòng)開合模和自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)。在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具上脫落。另外，模具對(duì)塑料制品的成本也相當(dāng)?shù)挠绊憽３?jiǎn)易模具外，一般來(lái)說(shuō)制模費(fèi)時(shí)十分昂貴的。一副優(yōu)良的注塑模具可生產(chǎn)制品百萬(wàn)件以上，壓制模約能生產(chǎn)二十五萬(wàn)件。當(dāng)批量不大時(shí)，模具費(fèi)用在制件成本中所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具時(shí)必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑料制件使用要求和造型設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)起著重要作用。高效的全自動(dòng)的設(shè)備也裝上能自動(dòng)生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量很大，對(duì)塑料模具也提出里越來(lái)越高的要求，因此促使塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。
近年來(lái)，塑料成型加工機(jī)械和成型模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為以下幾個(gè)方面。
（1）加深理論研究。在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論計(jì)算設(shè)計(jì)方面發(fā)展，尤其是擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)，這使擠出制品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。
（2）高效率、自動(dòng)化。大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動(dòng)脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機(jī)構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)注射模具等。高速自動(dòng)化的塑料成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度。由于塑料應(yīng)用的擴(kuò)大，塑料制件已應(yīng)用到建筑、機(jī)械、電子、儀器、儀表等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。
（4）革新模具制造工藝。威力更新產(chǎn)品花色和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強(qiáng)度、高耐磨性的材料外，同時(shí)又重視簡(jiǎn)易制模工藝的研究；如采用低熔點(diǎn)有色金屬和金澆鑄或噴涂制模；以鋁粉或鐵粉填充的環(huán)氧樹脂以及聚氨酯彈性體制模，這大大縮短了模具制造周期，降低了成本。
（5）標(biāo)準(zhǔn)化。開展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，使模板導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，以適應(yīng)大規(guī)模地成批的生產(chǎn)塑料成型模具。
此外，對(duì)一些特殊制品，研制了各種特殊結(jié)構(gòu)的模具，如低發(fā)泡制品注射模具、低發(fā)泡制品擠出機(jī)頭、多層薄膜復(fù)合機(jī)頭、雙色注射模具等 。
第1章 注塑模的設(shè)計(jì)要求
1.1 合理的選擇模具結(jié)構(gòu)
根據(jù)塑件的圖紙及技術(shù)要求，研究和選擇適當(dāng)?shù)某尚头椒ㄅc設(shè)備，結(jié)合工廠的機(jī)械加工能力，提出模具結(jié)構(gòu)方案，充分征求有關(guān)方面的意見，進(jìn)行分析討論，以使設(shè)計(jì)出的模具結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠、操作方便。
1.2 正確地確定模具成型零件的尺寸
成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素，關(guān)系甚大，需特別注意。計(jì)算成型零件尺寸時(shí)，一般可采用平均收縮率法。對(duì)精度要求較高并需控制修模余量的制件，可按公差帶法計(jì)算，以彌補(bǔ)理論上難以考慮的某些因素的影響。
1.3 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)制造方便
設(shè)計(jì)模具時(shí)，盡量做到設(shè)計(jì)的模具制造容易、造價(jià)便宜。特別那些復(fù)雜的成型零件，必須考慮是采用一般的機(jī)械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。同時(shí)還應(yīng)考慮到試模以后的修模，要留有足夠的修模余量。
1.4 模具零件應(yīng)耐磨耐用
模具零件的耐用度影響整個(gè)模具的使用壽命。因此在設(shè)計(jì)這類零件時(shí)不但應(yīng)對(duì)其材料、加工方法、熱處理等提出要求。像桿一類的銷柱件還容易卡住、彎曲、折斷，因此而造成的故障占模具故障的大部分。為此還應(yīng)考慮如何方便地調(diào)整與更換，但需注意零件壽命與模具向適應(yīng)。
此外還需充分考慮塑件特色，盡量減少后加工；設(shè)計(jì)的模具還應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠。以下的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足這些要求。
第2章 模塑工藝規(guī)程的編制
該塑件是一個(gè)作為連接件的長(zhǎng)接頭，其零件圖如圖2-1所示。本塑件的材料采用硬質(zhì)聚氯乙烯，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖2-1 長(zhǎng)接頭
2.1 塑件的工藝性分析
2.1.1 塑件的原材料分析
塑件的材料采用硬質(zhì)聚氯乙烯，屬熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑件具有剛度好，耐水、耐油性強(qiáng)，其介電性能與溫度和頻率無(wú)關(guān)，是理想的絕緣材料；從成型性能上看，該塑料熔料的流動(dòng)性差，充模困難，流道盡可能粗、短、厚，模具型腔表面應(yīng)鍍鉻、滲氮處理。另外，該塑件成型時(shí)易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，成型溫度低，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；收縮率大且呈方向性，制件尺寸不易控制【2】。因此，在成型時(shí)應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)較緩慢散熱，冷卻速度不宜過(guò)快。
2.1.2 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。從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓柱形。在距兩端面4mm處各有一個(gè)梯形螺紋，其寬度為25mm，齒高為4mm，中間為?120mm的圓和?110mm的圓構(gòu)成的圓環(huán)。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。該零件各個(gè)尺寸均為注明公差，為提高經(jīng)濟(jì)效益，則按未注明公差尺寸來(lái)處理，根據(jù)表2—15查得HPVC材料的適用未注公差等級(jí)為MT5級(jí)，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工容易保證。
從塑件的壁厚來(lái)看，總體壁厚較均勻，壁厚差出現(xiàn)在梯形螺紋處，最大壁厚差為5mm,不過(guò)是個(gè)螺紋，帶有齒高。因此，壁厚過(guò)渡較均勻，有利于零件成型。
3）表層質(zhì)量分析。該零件的表面質(zhì)量除要求沒(méi)有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外，沒(méi)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)控制的較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2.2 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：用體積分割法求得
V=60×60×3.14×220-55×55×3.14×220+2×3.14×25×（642-602）
=475082
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得HPVC的密度為ρ=1.4g/,
故塑件的質(zhì)量為：W=Vρ
=475082×1.4×10-3
=665g
經(jīng)計(jì)算塑件體積和質(zhì)量，根據(jù)手冊(cè)【4】，采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和設(shè)備等情況，初選用注塑機(jī)XS-ZY-500型。
2.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
查相關(guān)文獻(xiàn)資料【3】，硬質(zhì)聚氯乙烯塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整）
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：后段溫度選用160℃；
中段溫度選用170℃；
前段溫度選用180℃；
噴嘴溫度：選用170℃；
注塑壓力：選用100Mpa;
注塑時(shí)間：選用10s；
保 壓：選用50Mpa;
保壓時(shí)間：選用45s；
冷卻時(shí)間：選用20s。
第3章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
3.1 分型面的選擇
模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。選擇分型面的原則【1】是：塑件脫出方便、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量、無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理。
該塑件為連接件，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求。對(duì)制件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，可有以下兩種分型方案可供選擇，分別如圖2 和圖3所示。
圖3-1 分型面的選擇方案（1）
圖3-2 分型面的選擇方案（2）
根據(jù)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處的原則，擬采用圖2所示的分型方案。該零件較長(zhǎng)，采用圖2的方案可減少開模行程，且只要在一側(cè)設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，即可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度，又便于成型取件。
如果采用圖3所示的分型面選擇方案，不能滿足分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，并且會(huì)過(guò)多增加開模行程。由于塑件兩端帶有螺紋，模具兩側(cè)都需設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)，勢(shì)必成倍增大模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，增加成本。
3.2 確定型腔的排列方式
本塑件體積和質(zhì)量較大，在注塑時(shí)采用一模一件，即模具只需要一個(gè)型腔，因此此塑件不用設(shè)計(jì)型腔的排列方式。
3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是：排氣良好；流程短；防止型芯和嵌件變形；整修方便；防止塑件翹曲變形；合理設(shè)計(jì)冷料穴或溢料槽；澆注系統(tǒng)的斷面積和長(zhǎng)度應(yīng)盡量取小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收料。
3.3.1 主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)【4】查得XS-ZY-500型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔直徑： =?5mm；
噴嘴前端球面半徑：=18mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
=+（1～2）mm
D=+（0.5～1）mm
取主流道球面半徑R=19mm;
主流道的小端直徑d= ?6mm.
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為3o。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=10.5mm，為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=8mm的圓弧過(guò)渡。
3.3.2 分流道設(shè)計(jì)
分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。本塑件形狀簡(jiǎn)單，熔料填充型腔比較容易，且又是單腔注塑模，所以不用分流道。
3.3.3 澆口設(shè)計(jì)
澆口應(yīng)根據(jù)塑件的成型要求、型腔的排列方式及模具結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)。該塑件采用一模一腔，無(wú)分流道，應(yīng)選用直澆口。查表初選尺寸D=10.5mm,L=55mm,試模時(shí)修正。
3.3.4 定位環(huán)、主流道襯套的設(shè)計(jì)
定位環(huán)與注塑機(jī)定模板中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流到與噴嘴和料筒對(duì)中。本題采用的分型方案使得構(gòu)成型腔的那部分主流道襯套形狀復(fù)雜，不易加工，因此本題中不用主流道襯套。直接用定位環(huán)定位，其結(jié)構(gòu)和尺寸見裝配圖上件4。
3.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
從結(jié)構(gòu)分析及分型面的選擇，可知成型該塑件內(nèi)表面的型芯垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型該塑件內(nèi)表面的型芯必須設(shè)計(jì)成活動(dòng)的型芯，即須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用斜導(dǎo)板抽芯機(jī)構(gòu)。
3.4.1 確定抽拔距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔（或凸臺(tái)）的深度，本題中成型孔的深度為220mm,另加3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽拔距S抽=225mm。
3.4.2 確定斜導(dǎo)板傾角
斜導(dǎo)板的傾斜角α是斜抽芯機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力與抽芯距有直接關(guān)系。一般取α=15o～25o，本題取α=24o。
3.4.3 確定斜導(dǎo)板的尺寸
斜導(dǎo)板上導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑長(zhǎng)度L取決于抽芯距及其傾斜角度，其計(jì)算根據(jù)公式：
L=S抽/sin24o
=562.5mm
該斜導(dǎo)板是用四個(gè)內(nèi)六角螺釘固定在上模座上，見裝配圖上件2和件7。其寬度按上模座寬度選取。
3.4.4 斜導(dǎo)槽、導(dǎo)滑套與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
1）斜導(dǎo)槽與軸的連接方式設(shè)計(jì)。本題側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是芯棒，抽芯距較長(zhǎng)，不使用滑塊，因此，用軸帶動(dòng)芯棒向外移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽芯。本題中軸是靠軸承在導(dǎo)板的斜槽內(nèi)滾動(dòng)來(lái)帶動(dòng)芯棒的。查相關(guān)資料，軸承可選用6208型的深溝球軸承，其結(jié)構(gòu)見裝配圖上件21。
2）確定導(dǎo)滑套的尺寸。為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，擬采用整體式導(dǎo)滑套。為提高導(dǎo)滑套的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)滑槽或軸采用配磨、配研的裝配方法。
導(dǎo)滑套是對(duì)芯棒起導(dǎo)滑作用的，與芯棒采用H7/h6的間隙配合。導(dǎo)滑套的外徑為?140mm，凸肩為?160mm。導(dǎo)滑套的長(zhǎng)度根據(jù)芯棒的長(zhǎng)度和抽芯距來(lái)確定，取=450mm。其結(jié)構(gòu)見零件圖04。
3）導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。導(dǎo)滑槽是直接在開在導(dǎo)滑套上，讓軸帶動(dòng)芯棒滑動(dòng)的。導(dǎo)滑長(zhǎng)度沒(méi)有嚴(yán)格要求，能順利完成側(cè)向抽芯就行，不宜過(guò)長(zhǎng)，以免浪費(fèi)材料，增加成本。為了防止芯棒滑出導(dǎo)滑套，在導(dǎo)滑套上，導(dǎo)滑槽不能開通。其結(jié)構(gòu)見零件圖04。
3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。
3.5.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬采用整體式結(jié)構(gòu)。本題中由于側(cè)向抽芯距長(zhǎng)，采用如圖3-1的分型方案，型腔復(fù)雜，直接將型腔開在動(dòng)、定模板上，減少制造時(shí)間，提高效率，降低成本。
根據(jù)本例主流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，主流道與澆口均設(shè)在上凹模上 ，其結(jié)構(gòu)見零件圖03和05。
3.5.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具型腔，其凸模就是芯棒，其結(jié)構(gòu)形式見零件圖06。
3.5.3 螺紋型環(huán)設(shè)計(jì)
螺紋型環(huán)是在模具閉合前裝在型腔內(nèi)，成型后隨制件一起脫模，在模外卸下。該塑件所用的分型方案，塑件可以從型環(huán)中直接脫出，不需在模外卸下，所以該型環(huán)用內(nèi)六角螺釘固定在凹模上，即本題的絲哈夫，見裝配圖上件16。常見的螺紋型環(huán)有整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)。本題采用組合式的螺紋型環(huán)，用內(nèi)六角螺釘分別固定在上下凹模上。
第4章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
本模具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)計(jì)算。查表【1】的HPVC的收縮率為0.1%—1%，取其平均收縮率，得=(0.1+1)%/2=0.55%，模具制造公差=（為塑件公差）。
4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
型腔和型芯工作尺寸計(jì)算見表1。
表4-1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算【5】【7】
類別
序號(hào)
模具零件名稱
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯工作尺寸
型
腔
的
計(jì)
算
1
上凹模
2
1
下凹模
2
1
上螺紋型環(huán)
128
123.5
2
1
下螺紋型環(huán)
2
型
芯
的
計(jì)
算
1
型芯
4.2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計(jì)算
4.2.1 上下凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)
該塑件是在中間分型的，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，因此，上下凹模鑲塊也對(duì)稱相同。本題采用組合式圓形型腔，根據(jù)組合是圓形型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式【1】進(jìn)行計(jì)算。
式中 p=40MPa(選定值)；
r=60mm；
E=2.1×105 MPa；
=0.06～0.08mm,取=0.65mm。
代入公式計(jì)算得
=0.02mm
本題的型腔直接開在動(dòng)、定模板上，它們的尺寸較大，肯定滿足側(cè)壁厚度要求。
4.2.2 上下凹模型腔底板厚度計(jì)算
根據(jù)組合式型腔底板厚度計(jì)算公式【1】進(jìn)行計(jì)算。
式中 p=40MPa；
E=2.1×105MPa；
r=60mm；
=0.06～0.08mm,取=0.65mm。
代入公式計(jì)算得
=3.54mm
本題的型腔直接開在動(dòng)、定模板上，它們的尺寸較大，肯定滿足底板厚度要求。
第5章 模具冷卻與加熱系統(tǒng)的計(jì)算
查手冊(cè)得本塑件在注射成型時(shí)要求模具溫度在30～60℃左右，要求的模溫不高，可不設(shè)加熱系統(tǒng)，利用熔融塑料的余熱使模具升溫，達(dá)到要求的工藝溫度。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算：
設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用20℃ 的常溫水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為（初算每2分鐘一件）20kg/h。
（1）求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)【1】得硬質(zhì)聚氯乙烯的單位熱流量為J/kg
J/kg
J/kg
（2）求冷卻水的體積流量V
=
由體積流量V查表【1】可知所需的冷卻水管直徑為?8mm。
第6章 模具閉合高度的確定
在支撐和固定零件的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模板：=125mm,動(dòng)模板： =100mm。
根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定模腳：=80mm，見圖4。
因而模具閉合高度 ：
=++
=125mm+100mm+90mm
=315mm
圖6-1 長(zhǎng)接頭注塑模的閉合高度
第7章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為355mm×400mm×315mm. XS-ZY-500型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為540mm×440mm，故能滿足模具的安裝要求。
由上述計(jì)算模具的閉合高度=305mm，XS-ZY-500型注塑機(jī)所允許模具的最小厚度=300mm，最大厚度=450mm，即模具滿足的安裝條件。
≤≤
由于該塑件的側(cè)向分型抽芯距較大，增加了開模距離，其計(jì)算根據(jù)公式：
===133mm
經(jīng)查資料XS-ZY-500型注塑機(jī)的最大開模行程S=500mm，滿足下式頂出塑件的要求：
=133+10
=143mm
因此，該注塑機(jī)的開模行程足夠。
經(jīng)驗(yàn)證，XS-ZY-500型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
第8章 模具裝配
8.1 模具安裝
（1）清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物，毛刺。
（2）因本模具的外型尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平衡，靈活，無(wú)卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。
（3）調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠的開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。
（4）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡，靈活，協(xié)調(diào)。
（5）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20--30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。
（6）開空車運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。
8.2模具工作原理
本模具的總裝圖見裝配圖所示。非標(biāo)準(zhǔn)件工作圖見零件圖。
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(guò)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)軸承21在導(dǎo)板的斜槽內(nèi)滾動(dòng)，使軸20帶動(dòng)芯棒18向外移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽芯。當(dāng)芯棒18完全脫離塑件后，動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，在注塑機(jī)頂出裝置作用下，推動(dòng)頂板11運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)頂桿將塑件從動(dòng)模型腔中脫出。合模時(shí)，隨著分型面的閉合芯棒18復(fù)位至型腔，同時(shí)復(fù)位桿也對(duì)頂板11進(jìn)行復(fù)位。
8.3 注塑問(wèn)題及其解決方法
通過(guò)試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多個(gè)方面綜合的原因。需按成型條件，成型設(shè)備，模具結(jié)構(gòu)及制造精度，塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問(wèn)題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。
8.3.1 粘著模腔
制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計(jì)意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機(jī)構(gòu)失效，制品無(wú)法取出的一種反常現(xiàn)象。其主要原因是：
（1）注射壓力過(guò)高，或者注射保壓壓力過(guò)高。
（2）注射保壓和注射高壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成過(guò)量充模。
（3）冷卻時(shí)間過(guò)短，物料未能固化。
（4）模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。
（5）型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過(guò)損傷性沖擊，增加了脫模阻力。
8.3.2 粘著模芯
（1）注射壓力和保壓壓力過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成過(guò)量充模，尤其成型芯上有加強(qiáng)筋槽的制品，情況更為明顯。
（2）冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，制件在模芯上收縮量過(guò)大。
（3）模腔溫度過(guò)高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。
（4）機(jī)筒與噴嘴溫度過(guò)高，不利于在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固化。
（5）可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn)。
8.3.3 粘著主流道
（1）閉模時(shí)間太短，使主流道物料來(lái)不及充分收縮。
（2）料道徑向尺寸相對(duì)制品壁厚過(guò)大，冷卻時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成料道物料的固化。
（3）主流道襯套區(qū)域溫度過(guò)高，無(wú)冷卻控制，不允許物料充分收縮。
（4）主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達(dá)到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。
（5）主流道拉料桿不能正常工作。
一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護(hù)模具成型部位不受損傷。仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對(duì)注射工藝進(jìn)行合理調(diào)整；另一方面要對(duì)模具成型部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，直到認(rèn)為達(dá)到要求，方可進(jìn)行二次注射。
8.3.4 成型缺陷
當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí)，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來(lái)著手修正，逐個(gè)排出，逐步改進(jìn)，方可得到理想的樣件。下面就對(duì)度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析。
1）注射填充不足
所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有：
（1）熔料流動(dòng)阻力過(guò)大
這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動(dòng)。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動(dòng)性能不佳。制品壁厚過(guò)薄。
（2）型腔排氣不良
這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。
（3）鎖模力不足
因注射時(shí)動(dòng)模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。
2）溢邊（毛刺、飛邊、批鋒）
與第一項(xiàng)相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有：
（1）注射過(guò)量
（2）鎖模力不足
（3）流動(dòng)性過(guò)好
（4）模具局部配合不佳
（5）模板翹曲變形
3）制件尺寸不準(zhǔn)確
初次試模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計(jì)要求尺寸相差較大。這時(shí)不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。
（1）尺寸變大
注射壓力過(guò)高，保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，此條件下產(chǎn)生了過(guò)量充模，收縮率趨向小值，使制件的實(shí)際尺寸偏大；模溫較低，事實(shí)上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時(shí)要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時(shí)間，制件尺寸可得到改善。
（2）尺寸變小
注射壓力偏低、保壓時(shí)間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變?。荒剡^(guò)高，制件從模腔取出時(shí)，體積收縮量大，尺寸偏小。此時(shí)調(diào)整工藝條件即可。
通過(guò)調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。
8.3.5 調(diào)整措施
調(diào)整時(shí)應(yīng)注意調(diào)節(jié)進(jìn)料速度，增加排氣孔，正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。注意控制成型周
期。
第9章 模具典型零件機(jī)械加工工序卡
在此僅對(duì)芯棒，定模板的加工工藝進(jìn)行分析。
（1） 芯棒。芯棒加工工藝過(guò)程見表9-1。
表9-1 芯棒加工工藝過(guò)程
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
120mm×460mm
2
車
粗車芯棒頂部端面，粗車外圓面至尺寸115455mm。
半精車芯棒至112452，倒245角，
鏜60圓孔的預(yù)孔
3
熱處理
淬火、回火，達(dá)到52～55HRC
4
磨
磨型芯各端面及110.48450.02 mm，其中外圓與工作端面，即Ra0.1的表面，留鉗工研磨余量0.02mm，（按圖紙最終尺寸加工）
5
鉗
研磨拋光工作面，使11.46450mm，60mm兩個(gè)尺寸達(dá)圖樣要求
表9-2 動(dòng)模板加工工藝過(guò)程
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
棒料
2
鍛造
405mm360mm130mm
3
熱處理
退火
4
銑
銑六個(gè)面至尺寸400.5mm355.55mm125.5mm
5
銑
用數(shù)控銑床銑型腔槽118.96，及各個(gè)配合孔158.2、160、110.5（留0.05mm精加工余量）
6
平磨
磨六面至尺寸400mm355mm125mm，保證上下平面與四平面互相垂直，垂直度為0.005mm
7
鉗
以上下平面及一對(duì)互相垂直的側(cè)基面為基準(zhǔn)畫各孔中心線
8
車（鏜）
按圖紙要求加工2-16mm、20mm、 40mm、24mm的孔（留0.05mm磨量）
9
鉆
鉆、鉸4-M16mm孔
10
鉗
配鉆4-M16螺紋底孔，并攻絲到滿足要求
11
淬火
淬火、回火達(dá)52-55HRC
12
平磨
磨上下面及8工序留下的余量到圖紙要求
13
銑
用數(shù)控銑床精加工工序5的余量
14
鉗
研型腔Ra0.1并拋光
小 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們學(xué)完三年來(lái)所學(xué)課程，繼而進(jìn)入工作崗位獨(dú)立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我在復(fù)習(xí)先修知識(shí)的同時(shí)又學(xué)到了許多新知識(shí)，對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中，同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意到的問(wèn)題。如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證加工的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
由于能力有限，設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處，懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。
致 謝
三年的大學(xué)生活一晃而過(guò)，我即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，畢業(yè)設(shè)計(jì)是最后一堂課，是走入社會(huì)，參加工作前的最后一次有意義的實(shí)習(xí)。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，因此，在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題。但有了課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處。
在這里感謝各位老師和幫助我的同學(xué)，特別是我的指導(dǎo)老師楊占堯教授在這一段時(shí)間給予無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致以深深的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)他們給予我的知識(shí)和對(duì)我們寄予的厚望！
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