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XX學院畢業(yè)設計說明書
畢業(yè)設計說明書
課題名稱：
學生姓名
學 號
所在學院 機械工程學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
起訖時間： 年 月 日～ 年 月 日
前 言
大專三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。
在完成大專三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。對此我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現了零的突破。在指導老師的協(xié)助下，同時在現場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。
在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。
設計者：
二Oxx年 x月
摘 要
根據塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模兩件，側澆口進料，注射機采用海天150X1A型號，設置冷卻系統(tǒng)，CAD和 UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書 ，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設計。
關鍵詞：機械設計；模具設計；CAD繪制二維圖； UG繪制3D圖，注射機的選擇
Key Words:
According to the plastic products requirements,?understand the use of plastic parts,?technical requirements,?analysis?of?plastic parts?size precision?technology,?selection of plastic parts size.The?die using a?two piece,?side?gate feeding,?injection?machine using?the?150X1A model,setting the?cooling system,?CAD?and UG?2D?assembly drawing and parts drawing,?choose thereasonable?processing method of mould.?An instruction booklet,?the systematic use of a brief text,?schematic?diagram?and?calculation?of plastic parts?and concise,?so as to make reasonable mold design.
Key words:?mechanical design;?die design;?CAD?two-dimensional graph drawing;?UG rendering of?3D map,?the choice of injection machine
English the mold
Take to
According to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, technical requirements, analysis of plastic parts size precision technology, selection of plastic parts size. The use of a mold two, side gate feeding, injection machine adopts the 150X1A model, setting the cooling system, CAD and UG 2D assembly drawing and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Attach a statement, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram analysis and calculation of plastic parts, so as to make reasonable mold design.
Key words: mechanical design; die design; CAD two-dimensional graph drawing; UG rendering 3D map, the choice of injection machine
目 錄
摘 要 I
第1章 緒論 4
1.1 塑料簡介 4
1.2 注塑成型及注塑模 4
第2章 塑料材料分析 6
2．1 塑料材料的基本特性 6
2.2. ABS的性能指標 6
2.3. 塑件材料成型性能 6
2.4. 塑件材料主要用途 6
第3章 塑件的工藝分析 7
3．1 塑件的結構設計 7
3．2 塑件尺寸及精度 8
3．3 塑件表面粗糙度 8
3．4 塑件的體積和質量 9
第4章 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定 10
4．1、注射成型工藝過程分析[5] 10
4．2 澆口種類的確定 10
4．3 型腔數目的確定 11
4．4 注射機的選擇和校核 11
4.4.1 注射量的校核 12
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 12
4．4．3、模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 12
第5章 注射模具結構設計 14
5．1 分型面的設計 14
5．2 型腔的布局 14
5．3 澆注系統(tǒng)的設計 15
5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 15
5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 15
5．3．3 主流道的設計 15
5．3．4 分流道的設計 17
5．3．5 澆口的設計 17
5．3．6 冷料穴的設計 18
5．4 注射模成型零部件的設計[7] 18
5．4．1 成型零部件結構設計 18
5．4．2 成型零部件工作尺寸的計算 19
5．5 排氣結構設計 20
5．6 脫模機構的設計 20
5．6．1 脫模機構的選用原則 20
5．6．2 脫模機構類型的選擇 20
5．6．3 推桿機構具體設計 21
5．7 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng) 21
5．8 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 21
5．9 模架及標準件的選用 22
5．9．1 模架的選用 22
5.10.側向抽芯機構類型選擇 23
第6章 模具材料的選用 24
6．1 成型零件材料選用 24
6．2 注射模用鋼種 25
總結 26
致謝 27
參考文獻 28
第1章 緒論
模具制造是國家經濟建設中的一項重要產業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產的基礎工藝裝備”也已經成為廣大業(yè)內人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域。
1.1 塑料簡介
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，在國民經濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現全自動化生產等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產中，其產口占目前塑料制件生產的30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產中使用的模具叫注射模，它是實現注射成型生產的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結構與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結構都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質量。注射機和模具結構確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結構、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產品設計、模具設計和模具制造）和生產階段（包括購買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產前，由于設計人員憑經驗與直覺設計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現問題后，不僅需要重新設置工藝參數，甚至還需要修改塑料制品和模具設計，這勢必增加生產成本，延長產品開發(fā)周期。
目前國際市場上主要流行的，運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。
采用CAE技術，可以完全代替試模，CAE技術提供了從制品設計到生產的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質量和降低成本等，都有著重大的技術經濟意義[3]。
第2章 塑料材料分析
2．1 塑料材料的基本特性
塑料ABS樹酯是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PB，PAN，PS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。經過實際使用發(fā)現：ABS塑料管材，不耐硫酸腐蝕，遇硫酸就粉碎性破裂。
一種磺酸鹽類陰離子表面活性劑。大多數日用洗衣粉的主要成分。
物料性能
1. 綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好；
2. 與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理；
3. 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別；
4. 流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好；
5. 適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件。
成型性能
1. 無定形材料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度,3小時；
2. 宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度；
3. 如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變入水位等方法；
4. 如成形耐熱級或阻燃級材料，生產3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置；
5. 冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)應以粗，短為原則，宜設冷料穴，澆口宜取大，如：直接澆口，圓盤澆口或扇形澆口等，但應防止內應力增大，必要時可采用調整式澆口。模具宜加熱，應選用耐磨鋼；
6. 料溫對塑件質量影響較大，料溫過低會造成缺料，表面無光澤，銀絲紊亂料溫過高易溢邊，出現銀絲暗條，塑件變色起泡；
7. 模溫對塑件質量影響很大，模溫低時收縮率，伸長率，抗沖擊強度大，抗彎，抗壓，抗張強度低。模溫超過120度時，塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成型周期長；
8. 成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂，產生應力集中，故成型時應嚴格控制成型條件，成型后塑件宜退火處理；
9. 熔融溫度高，粘度高，對剪切作用不敏感，對大于200克的塑件，應采用螺桿式注射機，噴嘴應加熱，宜用開暢式延伸式噴嘴，注塑速度中高速。
5特點
力學性能
塑料ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；塑料ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和低轉速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。
熱學性能
塑料ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內使用。
電學性能
塑料ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數環(huán)境下使用。
環(huán)境性能
塑料ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產生應力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。
第3章 塑件的工藝分析
在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。
電話機底座如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構中等復雜程度，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求中等。
圖（1）3D視圖
3．1 塑件的結構設計
（1）、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過程中產生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內外表面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據文獻[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1
（2）、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結構要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質量、塑件的原材料以及生產效率和生產成本密切相關。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數值為2～3。該空調控制器壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2左右。（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍。
該塑料件表面圓角半徑和內部轉彎處圓角為3。
（4）、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。
3．2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結構設計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關等級確定精度等級。根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻[2]表3-2塑件的尺寸與公關（SJ1372-1978）的塑料制件公差數值標準來確定。根據任務書和圖紙要求，本次產品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。
3．3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高許多，為Ra0.2，內部為0.4。
3．4 塑件的體積和質量
本次設計中，塑件的質量和體積采用3D測量，在 UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質量（ABS的密度為1.06），即可以得出該塑件制品的體積為147.5cm3質量為139.18克。
第4章 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定
4．1、注射成型工藝過程分析[5]
根據塑件的結構、材料及質量，確定其成型工藝過程為：
第一步：為使注射過程順利和保證產品質量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。
（1）、成型前對原材料的預處理
根據注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當的預熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調換顏色或發(fā)現塑料中有分解現象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。
柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內的存料量較大而不易對其轉動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設計。在和產上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。
第二步: 注射成型過程
完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。
第三步：制件的后處理
注射制件經脫?；驒C械加工后，常需要進行適當的后處理，目的是為了消除存在的內應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時。
4．2 澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關系到制品能否完好的成型。
由于本設計中電話機底座塑件外表面質量要求較高，所以選用側澆口。側澆口直接在中間的圓端面處進，電話機底座組裝后，澆口被遮擋起來。
側澆口主流道需要設置鉤針，分流道與產品相連，頂出產品包含流道連接在一起。
4．3 型腔數目的確定
因為本設計中采用側澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產成本和提高生產效率，采用一模2腔，進行加工生產。
4．4 注射機的選擇和校核
由于采用一模2腔，需要至少注射量為64g，流道水口廢料2g，總注塑量達到66g，再根據工藝參數（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天360X1A。注射方式為螺桿式，其有關性能參數為：
海天HTF360X1A
型號
參數
單位
360×1A
螺桿直徑
mm
65
理論注射容量
cm3
368
注射重量PS
g
372
注射壓力
Mpa
206
注射行程
mm
310
螺桿轉速
r/min
0~180
料筒加熱功率
KW
19.65
鎖模力
KN
3600
拉桿內間距(水平×垂直)
mm
710*710
允許最大模具厚度
mm
710
允許最小模具厚度
mm
250
移模行程
mm
310
移模開距(最大)
mm
310
液壓頂出行程
mm
150
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數量
PC
9
油泵電動機功率
KW
11
油箱容積
l
200
機器尺寸(長×寬×高)
m
6.9*2.1*2.5
機器重量
t
15
最小模具尺寸(長×寬)
mm
150*150
4.4.1 注射量的校核
模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內。校核公式為：
式中 --型腔數量
--單個塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設計中：n=2 147.5 =2
M=147.5*2+2=280.36g
注塑機額定注塑量為972g 972X0.8=777.6>280.36g
注射量符合要求
（2）、開模行程（S）的校核
模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。
注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于多分型面注射模應有：
式中 --推出距離
--包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度
=（水口料的長度+20~30）
本設計中 =115 =50mm =45+20=65 mm
總的開模距離需要H=115mm以上
經計算，符合要要求。
（3）、頂出裝置的校核
在設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，要注意在兩側頂出時模具推板的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。
海天360×1A型注射機為兩側推出機構。經檢查能滿足將模具脫出的要求。
第5章 注射模具結構設計
5．1 分型面的設計
將模具適當地分成兩個或幾個可以分離的主要部分，它們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分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：
1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開模后留在動模上；
3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
6）使塑件易于脫模。
綜合考慮各種因素，并根據本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側，
分型面的選擇
5．2 型腔的布局
型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設計中塑件是上下兩部分配合裝配使用，需要相同的注射工藝參數，以達到高的成功率，模具采用側澆口，并采用對稱式布局，以求達到良好的澆注質量。
圖（4）型腔布局方式
5．3 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質的塑料制品極為重要。
5．3．1 澆注系統(tǒng)組成
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。
1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔 7－冷料穴
5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則
在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：
a)、塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質量。
b)、模具成型塑件的型腔數：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模2腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。
c)、塑件大小及形狀：根據塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產生的質量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。
d)、塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。
e)、冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施[6]。
5．3．3 主流道的設計
流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。
（1）、主流道的尺寸
設計中選用的注射機為海天HTF360X1A，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為16，根據圖（6），主流道各具體尺寸如下：
澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套
（2）、主流道襯套的形式
選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位球設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。
圖（7）主流道襯套及其固定形式
（3）、主流道襯套的固定
主流道襯套的固定，采用2個M5X20的螺絲直接鎖附固定。
5．3．4 主流道的位置
主流道的位置
5．3．5 澆口的設計
澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側澆口，點式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。
澆口的位置選擇原則：
澆口的位置與塑件的質量有直接影響。在確定澆口位置時，應考慮以下幾點：
1. 熔體在型腔內流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使
1)流程(包括分支流程)為最短；
2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端；
3)應先從壁厚較厚的部位進料；
4)考慮各股分流的轉向越小越好。
2. 有效地排出型腔內的氣體。
根據澆口選用原則和為保證塑件表面質量及美觀效果，采用側澆口。
澆口一般尺寸如CAD圖所示，根據此圖結合實際選用適當值。
5．3．6 冷料穴的設計
主流道的末端需要設置冷料穴以往上制品中出現固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。
冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的z形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。如上圖（8）所示。
5．4 注射模成型零部件的設計[7]
模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設計是注射模具的重要部分。
成型零部件在注射成型過程中需要經常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設計其結構形式，準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質量。
5．4．1 成型零部件結構設計
成型零部件結構設計主要應在保證塑件質量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。
1）、凹模的設計
凹模也稱為型腔，是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結構與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產批量及模具的加工方法等有關，常用的結構形式有整體式、嵌入式、
鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
本設計中采用整體式凹模，其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數控加工或電火花加工。
型腔3D圖
2）、凸模的設計
本設計中零件結構較為簡單，深度不大，但經過對塑件實體的仔細觀察研究發(fā)現，塑件采用的是整體式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護，型芯與動模板的配合可采用。
型芯3D圖
5．4．2 成型零部件工作尺寸的計算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，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，以及中心距尺寸等。
在模具設計時要根據塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據。
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。
塑件經成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實際尺寸
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的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。各成型零部件工作尺寸的具體數值見圖紙。
5．5 排氣結構設計
排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮所產生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。
在塑料熔體充模過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。
由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。
5．6 脫模機構的設計
塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構的導向和復位部件等組成。
5．6．1 脫模機構的選用原則
（1） 使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；
（2） 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；
（3） 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產生隙裂；
（4） 推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產生彈性變形；
（5） 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；
5．6．2 脫模機構類型的選擇
推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。
本設計中采用推板加推桿推出機構使塑料制件順利脫模。
5．6．3 推桿機構具體設計
（1）、推桿布置
該塑件采用了5mm與8mm大小有托推桿，其分布情況如圖（10）所示，這些推桿均勻的分布在產品邊緣處，使制品所受的推出力均衡。
圖（10）推桿布置
（2）、推桿的設計[7]
本設計中采用臺肩形式的圓形截面推桿，設計時推桿的直徑根據不同的設置部位選用不同的直徑，。見圖（１0）。推桿端平面不應有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。
5．7 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)
在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的聚苯乙烯ABS，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。
5．7．1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響
注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。
模具冷卻水路圖
5．8 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則
設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據塑件的壁厚與體積決定下列設計參數： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。
(1) 冷卻管路的位置與尺寸
塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在凸模塊與凹模塊內，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。
通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取8mm。
5．9 模架及標準件的選用
5．9．1 模架的選用
1、確定模具的基本類型
注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典型結構如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。
2、 模架的選擇
根據對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結構如下：
CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側澆口，潛伏式澆口，采用斜導柱側抽芯的注射成形模具。
由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。
根據所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，
經過計算可以知道該模具是一模2腔的模具，而型腔之間的距離在30-35mm之間
5.10側向分型與抽芯機構的類型
1、側向分型與抽芯機構的類型
（1）手動抽芯
（2）液壓或氣動抽芯
（3）機動抽芯
2、抽心距：S=H+(3-5)
其中,S為抽芯機構需要行走的總距離，
H為通過測量出來的產品抽芯距離（可以通過3D或2D進行實際測量）
3-5MM為產品抽芯后的安全距離
本設計中，抽芯距離較大，抽芯5-10mm即可。取6MM
3、抽芯力：
將塑料制品從包緊的側型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。
抽芯力F=PA(f *cosα+sinα)
p---塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，通常取8~12Mpa;
A---塑料制品包緊型芯的側面積，
f---磨擦系數，取0.1~0.2 α---脫模斜度，一般就是幾度而已。
F---單位為N
總結
本次塑料模具設計，全面考慮了塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數據計算生產操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。
在設計和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了畢業(yè)設計的目的。
伴隨經濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發(fā)展。
相信這次設計中獲得的經驗及處理問題的能力將會對今后的學習和工作有所啟示和幫助。
模具總裝圖
致謝
在本次畢業(yè)設計中，特別感謝XXX指導老師的指導和幫助，給予了我充分的信心和把握，讓我按時完成了本次設計。由于經驗不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹，在設計時常常遇到一些問題無法理解，老師則耐心而認真的加以指導幫助，讓我學到了書本上學不到的知識，既增長了見識也充實了自己。
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