系 別 ： 專 業(yè) ： 姓 名 ： 學 號 ： 指導老師 ： 20**年 4 月前言光陰似梭，大學三年的學習一晃而過，為具體的檢驗這三年來的學習效果，綜合檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，讓我們走向社會之前完成一次綜合性設計。即本次設計的課題是骨架（SMBS-04）的注射模設計,是對以前所學課程的一個總結。本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但成型難度大，模具結構較為復雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。在此次設計中，主要用到所學的注射模設計，以及機械設計等方面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關參數(shù)的校核、模具的結構設計、注射模具設計的有關計算、模具總體尺寸的確定與結構草圖的繪制、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產制造等。其中模具結構的設計既是重點又是難點，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結構設計，推出機構的設計，拉料桿的形式選擇，排氣方式設計等。通過本次畢業(yè)設計，使我更加了解模具設計的含義，以及懂得如何查閱相關資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎。本次畢業(yè)設計得到了廣大老師和同學的幫助，特別是周華健老師和屠冬青老師的悉心指導，在此表示感謝！由于實踐經驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學批評指正。編 者20**年 4 月目 錄前言緒論-········································································1第一章 設計任務書-·······················································4第二章 塑件分析-·························································5一、 塑件工藝性-······················································5二、 塑件結構分析···················································6 第三章 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)-··································7第四章 成型設備的選擇··················································9一、 初選注射機-·····················································9二、 型腔數(shù)量的確定-················································10 第五章 澆注系統(tǒng)的設計和排溢系統(tǒng)的設計-·······························11一、 塑料制件在模具中的位置-·······································11二、 澆注系統(tǒng)的設計 -···············································12三、 排溢系統(tǒng)的設計-················································14第六章 成型零部件的設計與計算-········································15一、 成型零件的結構設計-···········································15二、 成型零件工作尺寸的計算-·······································15三、 模架的選取-····················································18第七章 脫模機構的設計-··················································19一、 脫模力的計算-··················································19二、 推出機構的設計-················································19第八章 合模導向機構的設計-·············································21一、 導柱-····························································21二、 導套····························································21第九章 鑲塊的精定位設計············································22第十章 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計與計算·····································22一、 冷卻的計算·············································22二、 冷卻系統(tǒng)的設計原則與常見冷卻系統(tǒng)的機構··················· 23第十一章 注射機參數(shù)的校核··············································23一、 注射量的校核················································23二、 注射壓力的校核-··············································23三、 模具與注射機安裝部分的相關尺寸······························ 23四、 行程的校核-·····················································24五、 頂出裝置的校核················································25參考文獻-·································································267緒論我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點 ①①我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生 產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同 類產品的水平，而且 還采用最新的 齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了 標準漸開線齒形要求。 還 能生產厚度僅為 0.08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30 萬次，淬火鋼模達 50～ 1000 萬次，交 貨期較以前縮 短，但和國外相比仍有較大差距。①①成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體 輔助注射成型技術的使用更 趨成熟，如青 島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 29～34 英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還 使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達 20%以上，一般采用內熱式或外熱式 熱流道裝置，少數(shù) 單位采用具有世界先 進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。① 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，以生 產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UGⅡ、美國Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美國 CV 公司的 CADS5、英國 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進， 雖花費了大量資金，但在我國模具行 業(yè)中， 實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術對成型過程，如充模和冷卻等進行 計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展。①①近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大 發(fā)展，主要有北航華正軟件工8程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好條件。近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具 鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標 準模架、 標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到 應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具 標 準化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%～80%相比，仍有差距。①據(jù)有關方面預測，模具市場的 總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(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。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、 長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材 擠出模具、 PVC 塑料管材接 頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽 車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網機頂盒將有較大發(fā)展， 這些都是塑料模具市 場的增長點。二、我國塑料模具工業(yè) 和今后的主要發(fā)展方向①①(1)提高大型、精密、復雜、 長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生 產率要求而發(fā) 展的一模多腔所致。 ① ①①(2)在塑料模 設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。 CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為 其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網 絡的 CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決 傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工 業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。① ①①(3)推廣應用 熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用 熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度 節(jié)省塑料制件的原材料和 節(jié)約能源，所以廣泛 應9用這項技術是塑料模具的一大變革。制 訂熱流道元器件的國家 標準， 積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關 鍵。氣體 輔助注射成型可在保 證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電 行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復 雜的大型制品，模具 設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工 藝與模具也非常重要。①①(4)開發(fā)新的成型工 藝和快速經濟模具。以適 應多品種、少批量的生產方式。①①(5)提高塑料模 標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的 應用要大力推廣。 為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 ① ①①(6)應用優(yōu)質 材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 ①①(7)研究和應 用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的 檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。三、設計在學習模具中的作用通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型 過程中對模具的工藝要求，各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能 夠獨立設計 一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的 選擇和熱處理，了解模具結構的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜 合檢驗大學期間所學的知識。第一章 設計任務書10此塑件為骨架（SMBS-04），采用 ABS 材料，小批量生產，塑件的外表面無特別要求。 本次畢業(yè)設計的工作量較大，主要包括模具 結構的設計、模具結構總裝圖的繪制等，所以歷時較長，要求完成以下任 務：1① 根據(jù)尺寸分析零件工藝性；2① 設計骨架的注射模，完成模具裝配圖一張， 產品圖 一張，型芯鑲塊、型腔的零件圖各一張，非標準零件圖一套。3① 編寫設計說明書。 第二章 塑件分析本塑件為骨架.主要形狀為長方體的殼類零件,零件形狀如產品圖所示,具體尺寸請看產品圖紙。11塑件的工藝性1) 尺寸精度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸的符合程度，即所或塑件尺寸的準確度。一般塑件的尺寸精度是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝特點，過高的精度要求是不恰當?shù)?。因此，要合理地選擇塑件精度，在滿足使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動，而本塑件的結構簡單無配合精度，由于所用材料為 ABS 所以確定其采用一般精度，為 MT3 級精度，無公差 值者，按 MT5級精度取值。其主要尺寸公差 標注如下（單位均為 mm）。塑件定位尺寸：10+ -0.14、13+——-0.0.16 。2）表面粗糙度 塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、波紋等庛點外，主要由模具成型零件的表面粗糙度決定。由于本塑件的外觀要求不高，所以表面粗糙度要求低,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高 1~2 級.所以依據(jù)《塑料成型工藝與模具設計》中表 3-3 可知，塑件的表面粗糙度在 1.6～3.2 之間， 選取 3.2。aR3）形狀 12塑件在滿足功能的要求下，其內外表面應盡可能保證有利于成型，以簡化模具結構，降低成本，提高生產率和保證 塑件的質量。由于此塑件的外表面要求不高、塑件 結構簡單，可以把澆口設在上表面。4）壁厚 本塑件為薄壁小型零件。5）脫模斜度 為了便于塑件脫模，以防脫模 時擦傷塑件表面，與脫模方向平行的塑件表面一般應具有合理的脫模斜度。脫模斜度的大小主要取決于塑料的收縮率、塑件的形狀和壁厚以及塑件的部位等因素，收縮率大的塑料取 較大的脫模斜度。由于塑件在冷卻收縮時，會使它包 緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉住塑件，而又因 為本塑件是一個殼類零件，如不設適當?shù)男倍葘⒈?較難脫模。因此根據(jù)《塑料成型工藝與模具設計》中表 3-7 中查得：型腔的脫模斜度 選 40ˊ～1°20ˊ；型芯選 35ˊ～1° 。所以 選取 1o。二、塑件結構分析由于所選的材料為 ABS。塑件成型性較好，它的流 動性好，收縮率小，加上塑件的表面質量要不高、尺寸精度要求的 問題，故適合采用點 澆口。由于模具的結構簡單，考慮本塑件 為小批量生產、注射機的各項規(guī)格、工作性能、制品的精度要求、模具制造費用、生產效率等，采用一模二腔模具。第三章 材料的成型特性與工藝參數(shù)本塑件材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，俗稱 為 ABS。英文名稱 為 Acrylonitrile-butadiene-styrene。 1. 主要用途 ABS 是一種 綜 合性能優(yōu)良的在工程中廣泛應用的新型塑料。在機械工業(yè)上用來制13造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè) 上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節(jié)管、加熱器等，還有用 ABS 夾層板制小轎車車身。 ABS 還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝器、農藥噴霧器及家具等。2. 基本特性 ABS 是由丙 烯腈、丁二烯、苯乙 烯共聚而成的非結晶型的高聚物。這三種組分各自的特性，使 ABS 具有良好的綜合力學性能。ABS 呈淺象牙色或白色，不透明，無嗅，無味，能緩慢燃燒 。密度 為1.02～1.05g/cm 3，ABS（抗沖）收縮率為 0.3～0.8% ，ABS（耐 熱）收縮率為 0.3～0.8% 。它既有聚苯乙烯的光澤和成型加工性能，有具有聚本烯腈的 剛性、耐曲性和 優(yōu)良的機械強度，同時和發(fā)揮了橡膠組分所具有的 優(yōu)良的抗沖擊強度，ABS 有堅韌、硬質、剛性的特征。電性能良好，耐藥品、耐磨、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性，水、無機鹽、堿、酸 類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛 、酯、 氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會 軟化溶脹。尺寸 穩(wěn)定，易著色。ABS 塑料表面受冰酸醋、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。易于成型加工。其缺點是賴熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70°C 左右，熱變形溫度約為 93°C 左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。3. 成型特點 ABS 材料具有吸濕性，要求在加工前進行干燥處理，建 議干燥條件：80°～90°C 溫度下至少干燥 2 小時。材料濕度 應保證小于 0.1﹪。ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易產生熔接痕，模具設計時應盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；ABS 在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～60°C，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在60～80°C。4. ABS 注射參數(shù)根據(jù)《模具設計指導》表 6-5 查得：注射類型：螺桿式螺桿轉速：30～60r/min14噴嘴類型：形式① 直通式；溫度 ①180～190°C料筒溫度：前段① 200～210°C；中段① 210～230°C；后段① 180～200°C①模具溫度：50～80°C注射壓力：70～90 MPa保壓力① ：50～70 MPa注射時間：3～5 S保壓時間：15～30 S冷卻時間：15～30 S成型時間：40～70 S①后處理 ：方法 紅外燈烘箱；溫度 70°C；時間 2～4h.第四章 成型設備的選擇一、初選注射機為了保證注射質量和充分發(fā)揮設備的能力,應根據(jù)注射模一次成型的塑料體積和質量來初步確定注射機的類型。1) 注射量 由此得（初步估算澆注系統(tǒng)的質量為 2g）：15通過使用 PRO/E 軟件實體造型后知質量為 5 克，取材料密度為 1.05g/cm3，所以塑件體積：V= =5/1.05=4.76 cm3m?澆初步估算叫住系統(tǒng)的質量為 3g，計算澆注系統(tǒng)的體積 ：V 澆= =2/1.05cm3=1.9 cm3澆總體積： V 總 =（2x4.76+1.9）cm3=11.42cm3總重量： M 總 =11.42X1.05g=11.99g聚苯乙烯的密度為 1.054g/cm3,ABS 塑料密度為 1.02～1.05g/cm 3.應滿足注射量： V 機 ≥V塑料 /0.80 試中 V 機 ——額定注射量（ cm3）V 塑料—— 塑件與澆注系 統(tǒng)凝料體積和（cm 3） V 塑料 /0.80=11.42/0.80=14.28cm32) 注射壓力：P 注 ≥P成型查《模具設計指導》表 6-5 可知：ABS 塑料的成型 時的注射壓力 P 成型 =70～90MPa3) 鎖模力：P 鎖模力≥ pF式中 p—塑料成型時型腔壓力， ABS 塑料的型腔壓力 p=30MPa；F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm 2）。各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積（尺寸參考零件圖）：F=25×22.5+3.14×3=571.92 mm2pF=30X571.92N=17157.6KN由此查表可初選注射機型號為 XS-ZY-60 的注射機，其主要技術參數(shù)如下：表 1結構形式 臥 鎖模力/㎏ 500理論注射量/cm 3 60 最大成型面積/㎜ 2 130螺桿直徑/㎜ 38 最大模具厚度/㎜ 200注射壓力/mPa 122 最小模具厚度/㎜ 7016注射行程/mm 170 模板最大行程/mm 180注射時間/s 2．9 鎖模方式 液壓-機械噴嘴口孔徑/㎜ φ4 中心孔徑 56噴嘴球半徑/㎜ SR12 孔徑/㎜ φ22定位孔直徑/㎜ φ60+00.054 孔距/㎜ 230移模行程/㎜ 300頂出兩側 二、型腔數(shù)量的確定因型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，因此有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機的最大注射量來確定型腔數(shù)量 ；nn ≤(K - )/mN21式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8；KmN——注射機允許的最大注射量（g 或 cm3）；——成型周期（s ）； t——澆注系統(tǒng)所需塑料質量或體積（ 或 ）；2mg3cm——單個塑件的質量或體積( 或 )。1由此可求出：n≤(0.8*125*1.05-2)/5=20.6故取 n=2 滿足設計要求。第五章 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計一、塑料制件在模具中的位置1、型腔數(shù)量及排列方法171) 有以上計算得出，型腔數(shù) 為 2，即一模 2 件。2) 此塑件結構對稱，在模具中采用平衡式布置。2、分型面設計將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型 時又必 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，采用單分型面即可滿足要求。所以采用平直分型面，分型面的形狀如圖（2）所示：圖（2）分型面形式選擇分型時應遵循以下基本原則：1① 分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2① 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；3① 保證塑件的精度要求；4① 滿足塑件的外觀要求；5① 便于模具加工制造；6① 考慮成型面積和鎖模力；7① 對側向抽心的影響；8① 考慮排氣效果。由塑件分析本選擇平面分型。二、澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、 結構、尺寸、內外在質量等影響很大，而且對于塑件所用的塑料的利用率、成型生產效率等相關，因此 這 是一個重要環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)設計主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。1、主流道的設計18主流道(俗稱澆口套)是塑料熔體的流動通道，在臥式注射機上主流道垂直于分型面， 為使凝料能順利拔出，設計成圓錐 形， 錐角取 1°，內壁粗糙度 Ra 小于 0.4μm,小端直徑 d 取2mm。選用澆口套材料為 T10A，熱處理要求淬火 53～57HRC。其主要尺寸見下圖：2、分流道的設計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來獲得平穩(wěn)流態(tài)的過濾段.因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地流經分流道充滿型腔,并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小,能將塑料熔體均衡分配到各個型腔。分流道的形狀及尺寸根據(jù)分析，采用半圓形截面的分流道直徑 為 φ2如下：3、 澆口的設計澆口是連接分流道與型腔的通道，根據(jù)《塑料成型工藝與模具 設計》書中表 5-5 查得，材料 ABS 適應 于任何澆口。根據(jù)對塑件的分析，由于其外表面要求比較高,再結合各種 澆口的特點， 選擇用潛伏澆口。澆口位置的選擇：19澆口位置的選擇在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴 格，它一般根據(jù)下述幾 項原則來參考：①1① 盡量縮短流動距離①2① 澆口應開設在塑件壁最厚處①3① 必須盡量減少或避免熔接痕①4① 應有利于型腔中氣體的排除①5① 考慮分子定向的影響①6① 避免產生噴射和蠕動①7① 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口①8① 澆口位置的選擇應注意塑件外觀質量4、冷料井的設計用來容納注射隔所產生的冷料的井穴稱為冷料井。冷料井位于主流道正對面的動模板上，或 處于分流道末端。其作用是凝集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料 ”進入型腔而影響塑件質量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。冷料井除了具有容納冷料的作用以外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動模一側，便于脫模的功能。Z 字形拉料桿是最常用的一種形式,工作時依靠 Z 字形鉤將主流道凝料拉出澆口套,推出后由于鉤子的方向性而不能自動脫落,需要人工取出，故本設計選用 Z 形推料桿的冷料井。三、排溢系統(tǒng)的設計當塑料溶體填充型腔時，必 須排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受 熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因沒有將產生的氣體排除干 凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦，同 時積存的氣體還會 產生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型 時排氣通常用如下四種方式 進行：①1① 利用配合間隙排氣①2① 在分型面上開設排氣槽排氣①3① 利用排氣塞排氣20①4① 強制性排氣此塑件利用此配合間隙排氣，不 專門設計排溢系統(tǒng)，如在 調試 中認為必須開設排溢系統(tǒng)，到時也可以開設。第六章 成型零部件的設計與計算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設計，包括型芯鑲塊、型芯和螺 紋套筒等。一、成型零件的結構設計1、 凹模（型腔）的結構 設計型腔是成型零件外表面的主要零件，按其結構形式可分為 整體式、整體嵌入式、局部嵌入式、組合式等。由于本塑件為工字型且內空的薄壁小零件，且此塑件為小批量生產，因此塑件的凹模采用側滑塊組合式， 鑒于本塑件較小,各單個型腔采用機械加工 ,電加工等方法加工制成,然后裝入模板中.這種結構加工效率高,裝卸方便。2、 型芯設計21成型零件內表面的零件統(tǒng)稱為凸模或型芯。根據(jù)零件的結構及型腔的結構設計本設計選用推管推出，用推管推出里的固定型芯做凸模。二、成型零件工作尺寸的 計算成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，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等。 由于考慮到影響因素較多，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的計算方法。即： %102minax_???S式中 ——塑料的平均收縮率（其他的同上）。_S由材料的性質可知：ABS 的收縮率為 0.3﹪～0.8﹪。故_0.3810.52S????在以下的計算中塑料的收縮率即為平均收縮率，并 規(guī)定：塑件外形最大尺寸 為基本尺寸，偏差為負值，與之相對應的模具型腔最小尺寸 為基本尺寸，偏差為正值。塑件內形最小值為基本偏差為正值，與之相對應 的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值；中心距偏差為雙向對稱分布。1、型腔和型芯工作尺寸的 計算①1① 型腔徑向尺寸（需要修改的地方）由平均收縮率法公式：_0(1)[]zMsLLx??????式中 ——凹模徑向尺寸（mm）—— 塑件徑向公稱尺寸（mm）s—— 塑料的平均收縮率（%）_—— 塑件公差值（mm）?X —— 修正系數(shù)（0.5 ～0.75）在此取 0.522對于中小型塑件，取 ，其余的同上。3z???塑件公差值見《塑料成型工藝與模具制造》表 3-1，表 3-2.型腔部分的尺寸如下：25L1=[（1+0.0055）×25-0.5×0.35] =23.9616.5L2=[（1+0.0055）×16.5-0.5×0.25] =16.4722.5L3=[（1+0.0055）×22.5-0.5×0.3] =22.4714L4=[（1+0.0055）×14-0.5×0.25] =13.952 型芯徑向尺寸由平均收縮率法公式： _0[(1)]zMsllx?????得: 13L1=[（1+0.0055）×13+0.5×0.18] =13.1610.5L2=[（1+0.0055）×10.5+0.5×0.18] =10.642 、 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸型腔深度也由平均收縮率法公式：??????0_0])1[()(xHsMz型芯高度也由平均收縮率法公式： 0_0])[()(zzhsh????得： 14h=[（1+0.005）×14+0.5×0.32] =14.241023h’=[（1+0.005）×10+0.5×0.16] =10.143、中心距尺寸制件上凸臺之間，凹槽之間或凸臺到凹槽的中心 線之間的距離稱 為中心距。由于模具上中心距和塑件中心距公差都是雙向等值公差，同 時磨損的 結果不會使中心距尺寸發(fā)生變化，所以計算中心尺寸不必考慮磨損量。因此，塑件中心距的基本尺寸 Cs 和模具上成型零件中心距的基本尺寸 CM 均為平均尺寸。于是：sL)1(_??標注上制造公差后得： 2)(2_zszM????對于塑件 圖紙上的規(guī)定是： z對于模具型芯 圖紙上的規(guī)定是： zL根據(jù)以上公式得：45L1± /2=（1+0.005）×45±0.05=45.25±0.055、 模具型腔側壁和底板厚度的 計算（1） 型腔側壁厚度 d 確定側壁厚度由于型腔是采用側滑塊組合式結構。由《塑料成型工藝與模具設計》表 4-3 查得：t =5mm①2① 厚度的計算如果后部沒有支承板，直接支承在模腳上，中間是懸空的，底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板，由于溶體的 壓力，板中心將產生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為：34]['?Epbch?式中 ——由型腔邊長比 決定的系數(shù)， 查《塑料成型工 藝與模具設計》表 5-15。'cl/——型腔內溶體的壓力（ ）；pMPa——型腔邊長（ ）；bm——鋼的彈性模量，取 ；E5106.2?——允許變形量 ；][?)(24查表得 =0.0267（由于 l/b=1.8125）p=80MPa，b=94.2mm。 =0.05'c ][?所以 25.4mm???354340.16.229807]['?Epbch由于考慮到這是近似計算，所以 選取 h=26mm。三、模架的選?、佗?模架的選取應綜合考慮型腔的大小與布置、凸凹模結構形式、推出機構、合模導向機構等方面。盡量選取標準模架，根據(jù)成型零件的計算和，還有注射機的參數(shù)，本設計選用標準的龍記模架（LKM），模架的尺寸如裝配圖所示， 則所選模架如下圖：第七章 脫模機構的設計塑件在從模具上取下以前,還有一個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構稱為推出機構。它包括以下幾個部分，脫模力的計算、推出機構、復位機構等的機構形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機構所需的強度、剛度或穩(wěn)性校核。在設計此機構時， 應遵守以下幾個原則：① 推出機構應盡量設置在動模一側① 保證塑件不因推出而變形損壞① 機構簡單動作可靠① 良好的塑件外殼① 合模時的正確定位25一、脫模力的計算注射成型后，塑件在模具內冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包 緊力而產生的摩擦阻力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，所以選擇 此時作為臨界條件。二、推出機構的設計推出機構一般包括推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、活動鑲塊及凹模推出機構、多元綜合推出機構等。根據(jù)零件的結構及型腔的結 構設計本設計選用推管推出。其特征如下：推管推出是用于薄壁圓筒形塑件或局部為圓筒形塑件，推管推出塑件的運動方式與推桿推出基本相同，只是推管中間多了一個固定型芯。推管推出機構動作均勻、可靠，且在塑件上不留任何推出痕跡，推管推出的材料可為 T8、T10 等，淬火 53～57HRC；對與一般要求不高的模具，可用 45 鋼做， 經調質處理 235HB。推管推出的機構的結構有分好幾種，由于本塑件推出距離短且 為小批量生產，所以本設計選用結構簡單、可靠的（ɑ ）所示形式。推管與型芯的配合長度為推出行程加 3～5㎜，推管與模板的配合一般等于（0.8～2）D ，其余部分擴孔，推管擴孔（d+0.5）㎜，模板 擴孔（D+1）㎜。本設計推管推出機構的尺寸是根據(jù)塑件尺寸、 書上的計 算方法、開模行程及推管的剛性要求所確定的。簡圖如下：（詳圖見 《塑料成型工藝與模具設計 》書 P108，圖 4-97）技術要求:1① 材料 T8A 碳素工具鋼2① 熱處理要求 HRC≧533① 工作配合部分表面粗糙度 Ra≤0.8μm（2）、推桿應力的校核26由《塑料模具設計手冊》公式 5-58 得g=4Q/(n3.14d2)≤gsg—推桿應力(N/cm2)gs—推桿鋼材的屈服極限強度 N/cmQ—脫模力（一般中碳鋼 gs=32000N/cm2 合金 結構鋼 gs=42000N/cm2）Q=19200 n=2 d=12∴g=4*19200/(2*3.14*1.2*1.2)=8493≤gs∴推桿 應 力強度足夠。2、推出機構的導向與復位為了保證推出機構在工作過程中靈活、平 穩(wěn)，每次合模后推出機構能回到原來的位置，需要設計推出機構的導向與復位裝置。1) 導向零件推出機構的導向零件，通常由推板 導柱與推板導套所 組成，其 導向裝置。見裝配圖。2) 復位零件由于推桿的設置,可以同時可以實現(xiàn)卸料和推出機構的復位，其具體 結構和相對位置如裝配圖所示。第八章 合模導向機構設計導向機構是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和 導 向的零件。合模 導向機構主要有導柱導向和錐面定位，本設計 采用導柱導向定位。導向機構除了有定位和導向作用外， 還要承受一定的側向 壓力。塑料熔體在充型 過程中可能產生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成?設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，從保證模具的正常工作。導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。導柱導柱的結構形式可采用帶頭導柱和有肩導柱， 導柱導面部分 長度比凸模端面高出278～12㎜，以避免出現(xiàn)導柱未導 正方向而型芯先進入型腔。導柱材料采用T10A，HRC50～55，導柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0.8μm，導向部分 Ra 為 0.8～0.4μm，本設計采用四根導柱，固定端與模板 間采用 H7/m6 過渡配合，導向部分采用 H7/f7 間隙配合。二、導套導套常采用帶頭導套的形式，采用 H7/m6 配合鑲入模板。具體結構尺寸見裝配圖。第九章鑲塊的精定位設計滑塊定位裝置：為了保證斜導柱伸出端準確可靠的進入滑塊斜孔，則滑塊在完成抽芯動作后，必須停留在一定位置上。為此，滑塊需有靈活、可靠、安全的定為裝置。 （詳看裝配圖）由于本設計采用的是側滑塊組合式凹模，所以在定位上要更 為緊密，固在在滑 塊間裝有精定位銷。如下：28裝配關系請看裝配圖。第十章 溫度調節(jié)系統(tǒng)無論什么塑料進行注射成型，均有一個比 較適宜的模具溫度范 圍，在此模具溫度范 圍內，塑料熔體的流動性好，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，力學性能以及表面質量較高。為 了使模溫控制在一理想的范 圍內， 現(xiàn)設計一模具溫度調節(jié)系統(tǒng)。由于本次設計的塑料 ABS 黏度和流動性一般，模溫 為 40～ 60℃，故無須設計加熱系統(tǒng)，只需設計冷卻系統(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，本設計設計采用的是水冷卻，經濟實 惠。冷卻的計算在單位時間內所需排除的總熱量可近似由下面公式計算：Q = nmΔh/60其中 n 為每小時注射次數(shù)， m 為每次注入模具的塑料質量（kg）,Δh 為塑料成型時放出的熱熔量（J/kg）由于 ABS 成型周期 為 50～220S，取 T=150（S）； n=3600/150=24 (次) ； m=7(g)=0.007(kg);；查《塑料模具設計》表 3-19 得:Δh=326.26～396.48kJ/kg, 取 Δh′=360kJ/kg, 所以Δh=360×0.007=2.52（kJ）=2520(J)Q = 24×0.007×2520/60=7.6（J/min）為了滿足注射模冷卻需要，在 單位時間內所需冷卻水量可按下式 計算：V = Q/ρCρ（t1-t2）= nmΔh/60ρCρ（t1-t2）冷卻系統(tǒng)的設計原則與常見冷卻系統(tǒng)的結構1. 冷卻系統(tǒng)的設計原則1) 冷卻水道應盡量多2) 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等3) 澆口出加強冷卻294) 冷卻水道、入口溫差應盡量小5) 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置此外，冷卻水道的設計還必須 盡量避免接近塑件的溶接部位以免 產生溶接痕，降低塑件強度；冷卻水道具體結構如裝配圖所示。第十一章 注射機參數(shù)的校核一、 注射量的校核在初選注射機時，以計算出塑件與 澆注系統(tǒng)凝料體積和 為 12 cm3，初 選注射機 XS-ZY-60 的注射量為 60 cm3.∴注射量滿足要求。注射壓力的校核初選注射機 XS-ZY-60 的注射壓力為 120Mpa,塑料 ABS 的注射范 圍為 70～90，故所選的注射機的注射壓力滿足要求。三、模具與注射機安裝模具部分相關不同型號的注射機其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同，設計模具時應對相關尺寸加以校核，以保護模具能順 利安裝。需校核的主要內容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等。301 噴嘴尺寸XS-ZY-60 型注射機的噴嘴球面半徑為 12mm，而本次設計的模具主流道始端凹下的球面半徑為 11mm，與之相適 應，故滿足要求。2 模具厚度模具厚度 H 必須滿足：Hmin﹤H﹤Hmax式中:Hmin－注射機允許的最小模具厚度；即動、定模板之間的最小開距；Hmax—注射機允許的最大模具厚度;XS-ZY-125 型注射機模具最小厚度為 70mm，最大模具厚度為 200mm，本次設計的模具厚度為 H=20+60+40+25+20=165mm，滿足 70mm﹤165mm﹤200mm，故模具厚度 滿足要求。3 模具外形尺寸本設計的模具外形尺寸為 250mm*270mm，在其范圍內，故滿足要求。四、行程的校核開模行程 S（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。它的大小直接影響模具所成型的塑件高度。注射機 XS-ZY-60 的最大開模行程 Smax 與模具無關，它的開模距離由連桿機構的沖程或其它機構的沖程所決定的，不受模具厚度的影響，由于此模具是分型面注射模。由〈參 1〉公式（4-9）得Smax≥S=H1+H2+a+5~10S—開模行程H1—推出距離（mm）H2—包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度（ mm）取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm）H1=14 mm H2=45mm a=30mm∴S=14+45+30+10=99mmSmax=200mm 故：Smax≥S 滿足要求