722 電筒尾蓋注塑模設(shè)計【全套14張CAD圖+文獻翻譯+說明書】
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課題任務(wù)書
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
課題名稱
電筒尾蓋注塑模設(shè)計
內(nèi)容及任務(wù)
設(shè)計內(nèi)容：根據(jù)所給的題目及原始數(shù)據(jù)，設(shè)計出一套注塑模。內(nèi)容包括：該塑料零件注射成型方案設(shè)計；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計；非標模具零件設(shè)計；成型零件制造工藝編制。
設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下：
1、 Pro/E零件圖,AUTOCAD圖，實物
2、 塑件尺寸公差按SJ1372-78,3級（參見塑料模設(shè)計資料一，表6-6），孔類尺寸為正公差，軸類尺寸為負公差
3、 角度公差±0.5o
4、 塑膠件表面光亮無劃傷痕跡
5、 生產(chǎn)批量為大批大量。
設(shè)計任務(wù)：學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成給定的注塑模設(shè)計任務(wù)，進行調(diào)查研究，選定合理的設(shè)計方案，進行必要的試驗、測試和研究工作，正確繪制工程設(shè)計圖紙，編寫符合要求的設(shè)計說明書，翻譯與題目有關(guān)的外文資料。學(xué)生在設(shè)計工作中，應(yīng)綜合運用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析與解決給定的工程設(shè)計問題。要力爭做到設(shè)計內(nèi)容的科學(xué)性、設(shè)計思想的新穎性、設(shè)計表述的規(guī)范性和設(shè)計過程的綜合性。
擬達到的要求或技術(shù)指標
1．設(shè)計總要求：
（1）、盡量選用標準模架。
（2）、保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的塑膠制品的同時，力求模具成本低、壽命長。
（3）、設(shè)計的塑料模必須保證操作維護安全、方便，與注射機能夠匹配。
（4）、在能夠生產(chǎn)出性能、特性、質(zhì)量符合要求的前提下，盡量降低制品后加工成本。
（5）、便于搬運、安裝、緊固到注射機上，并且方便、可靠。
（6）、保證模具強度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。
2、設(shè)計圖紙
模具總裝圖一張、動、定模板、凸模、凹模、定位圈、澆口套、型芯等所有非標準零件圖及電子文件（即*.doc/*.dwg/*.prt/*.asm文件，其中至少要有一張1號以上計算機繪圖）；至少有折合1號圖幅以上的圖紙用手工繪制。圖幅總量不少于3張零號圖紙。
3、設(shè)計說明書（要求不少于1.2萬字，35頁以上）
（1）、資料數(shù)據(jù)充分，并標明數(shù)據(jù)出處。
（2）、計算過程詳細、完全。
（3）、公式的字母含義應(yīng)標明，有時還應(yīng)標注公式的出處。
（4）、內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。
（5）、說明書要求用計算機打印出來。
（6）其他要求：寫出不少于400字的中文摘要；至少翻譯一篇本專業(yè)外文文獻（10000個以上印刷符號），并附譯文；查閱到10篇以上與題目相關(guān)的文獻。
4、整個設(shè)計資料包括：全套圖紙、設(shè)計計算說明書、設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計筆記、畢業(yè)實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計體會。
進度安排
起止日期
工作內(nèi)容
備注
第1--4周
第5周
第6周
第7周
第8--11周
第12周
第13--14周
第15--16周
第17--18周
1、畢業(yè)設(shè)計調(diào)研；
2、熟悉設(shè)計任務(wù)書的具體內(nèi)容，準備相關(guān)的參考資料；
3、 完成塑料件的設(shè)計及繪圖工作；
4、 確定模具的設(shè)計方案；
5、 繪制模具裝配圖及零件圖
6、 編制模具的裝配工藝及主要零件的加工工藝
7、 編制模具成型零件加工工藝過程卡；編制型腔的數(shù)控加工程序；編制模塑成型工藝卡
8、 寫設(shè)計說明書，翻譯英文資料，做好畢業(yè)答辯的準備工作。
9、畢業(yè)答辯
主要參考資料
1、國家標準總局編?！端芰夏覙藴省?中國標準出版社，1999
2、陳萬林編著《塑料模具設(shè)計與制作教程》北京希望電子出版社，2000
3、黃健求編《模具制造》 機械工業(yè)出版社，2001
4、黃毅宏編《模具制造工藝學(xué)》機械工業(yè)出版社，1996
5、王孝培編《塑料成型工藝及模具簡明手冊》機械工業(yè)出版社，2000
6、陳曉華、王秀英編《典型零件模具圖冊》機械工業(yè)出版社，2001
7、翁其金編 《塑料模塑工藝與塑料模設(shè)計》機械工業(yè)出版社，1999
8、塑料模具技術(shù)手冊編委會 《塑料模具技術(shù)手冊》機械工業(yè)出版社，1997
9、孫鳳勤編 《沖壓與塑壓設(shè)備》機械工業(yè)出版社，1997
10、黃銳編 《塑料工程手冊》機械工業(yè)出版社，2000
11、屈華昌編 《塑料成型工藝與模具設(shè)計》機械工業(yè)出版社，1995
12、甄瑞麟編《模具制造工藝學(xué)》清華大學(xué)出版社，2005
教研室
意見
年 月 日
系主管領(lǐng)導(dǎo)意見
年 月 日
開題報告
題 目
電筒尾蓋注塑模設(shè)計
學(xué)生姓名
班級學(xué)號
專業(yè)
一、選題的目的及意義
隨著社會的發(fā)展，人類生活水平的提高，人們對電子產(chǎn)品的要求日益增高，不斷要求有效果，還應(yīng)有美觀大方地的外表，設(shè)計的制造者都應(yīng)以人為本，創(chuàng)造人類的視覺夢想。
電子產(chǎn)品的材料主要來自塑料，即打部分利劍都是以注塑模的制造，因此，注塑模在電子業(yè)相當重要。
由于電子產(chǎn)品應(yīng)用前景的客觀，更新?lián)Q代較快，也就要求注塑模也跟上時代發(fā)展的步伐。
塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，注塑成型的是現(xiàn)在塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法，世界上注塑模的產(chǎn)量占塑料成型模具總量的50%以上。注塑成型能一次成型新裝復(fù)雜，尺寸精確的制品，適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式，已經(jīng)發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的加工方法。
此次選題能全面反映培養(yǎng)目標，與本裝也密切相關(guān)，能結(jié)合社會生產(chǎn)實踐會科研實踐，工作性強，現(xiàn)實意義明顯，具有適宜的深度和難度。
二、文獻綜述
80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，在未來的模具市場中，塑料制件在模具總量中的比例還將逐步提高，成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模，高效多色注塑模，鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽i新年唾沫機構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進展。在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE等技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個臺階，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，促進了我國模具的發(fā)展。
國外模具超過70%屬商品模具，國外的注塑模CAD技術(shù)發(fā)展相當迅速。近20年來，注塑模CAD技術(shù)在不斷進行理論和實驗陽具的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實際應(yīng)用中不斷改進。
目前塑料模具主要分為種類很多，一般按照制品的成型材料性質(zhì)可分為熱固性塑料膜和熱塑性塑料膜；按照產(chǎn)品的成型工藝劃分又可分為壓縮模、壓注模和注射模，其中注射模在塑料模具應(yīng)用面中較為廣泛；還有按照模具裝卸方式分類、按照模具行腔數(shù)目分類、按照分型面特征分類等多種分類方式。塑料產(chǎn)品成型材料有很多種，目前世界投入生產(chǎn)的大約有300多種，其中常用的有40余種。名稱多以其所有合成樹脂作為名稱來稱呼：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯。酚醛樹脂、氧樹脂,俗稱：電木（酚醛樹脂）,有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃鋼（熱固性樹脂用玻璃纖維增強）;英文名稱：ABS 尼龍（聚酰胺）PA 聚乙烯PE等。
總之，現(xiàn)代經(jīng)濟的飛速發(fā)展，推動了我國模具工業(yè)的前進。CAD/CAM/CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用促使模具工業(yè)飛速高效的發(fā)展，從而產(chǎn)生新的開發(fā)及創(chuàng)新，前景大為可觀。
參考文獻
[1]國家標準總局.《塑料模國家標準》 ［Ｍ］.中國標準出版社， 1999
[2]陳萬林. 《塑料模具設(shè)計與制作教程》 ［Ｍ］. 北京希望電子出版社,2000
[3]黃健求. 《模具制造》 ［Ｍ］. 機械工業(yè)出版社, 2001
[4]黃毅宏. 《模具制造工藝學(xué)》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1996
[5]王孝培. 《塑料成型工藝及模具簡明手冊》［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 2000
[6]陳曉華,王秀英.《典型零件模具圖冊》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社 ,2001
[7]翁其金. 《塑料模塑工藝與塑料模設(shè)計》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1999
[8]塑料模具技術(shù)手冊編委會 《塑料模具技術(shù)手冊》［Ｍ］.機械工業(yè)出版社,1997
[9]孫鳳勤. 《沖壓與塑壓設(shè)備》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1997
[10]黃銳. 《塑料工程手冊》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 2000
[11]屈華昌.《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1995
[12]甄瑞麟.《模具制造工藝學(xué)》 ［Ｍ］.清華大學(xué)出版社, 2005
第5周 熟悉設(shè)計任務(wù)書的具體內(nèi)容，準備相關(guān)的參考資料
第6周 完成塑料件的設(shè)計及繪圖工作
第7周 確定模具的設(shè)計方案
第8--11周 繪制模具裝配圖及零件圖
第12周 編制模具的裝配工藝及主要零件的加工工藝
第13--14周 編制模具成型零件加工工藝過程卡；編制型腔的數(shù)控加工程序；編制模塑成型工藝卡
第15--16周 寫設(shè)計說明書，翻譯英文資料，做好畢業(yè)答辯的準備工作
第17--18周 畢業(yè)答辯
指導(dǎo)教師批閱意見
指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日
注：可另附A4紙
6
基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理
摘要: 本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性，這種注塑模具鋼PDS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項研究已經(jīng)完成了磨削刀架的設(shè)計與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量500毫米/分鐘，磨削深度20微米，磨削轉(zhuǎn)速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進行表面研磨，表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光，可以進一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內(nèi)部曲面的測試部分，用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光，曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。
關(guān)鍵詞: 自動化表面處理，拋光，磨削加工，表面粗糙度，田口方法
一、引言:
塑膠工程材料由于其重要特點,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造,并已日漸取代金屬部件在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 注塑成型對于塑料制品是一個重要工藝。注塑模具的表面質(zhì)量是設(shè)計的本質(zhì)要求,因為它直接影響了塑膠產(chǎn)品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。
研磨工具(輪子)的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具的制造產(chǎn)業(yè)。自動化表面研磨加工工具的幾何模型將在[1]中介紹。自動化表面處理的球磨研磨工具將在[2]中得到示范和開發(fā)。 磨削速度, 磨削深度，進給速率和砂輪尺寸、研磨材料特性（如磨料粒度大?。┦乔蛐窝心スに囍兄饕膮?shù)，如圖1（球面研磨過程示意圖）所示。注塑模具鋼的球面研磨最優(yōu)化參數(shù)目前尚未在文獻得到確切的依據(jù)。
近年來 ，已經(jīng)進行了一些研究，確定了球面拋光工藝的最優(yōu)參數(shù)(圖2) （球面拋光過程示意圖）。 比如，人們發(fā)現(xiàn), 用碳化鎢球滾壓的方法可以使工件表面的塑性變形減少,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞強度[3,4,5,6]。 拋光的工藝的過程是由加工中心 [3,4]和車床〔5,6〕共同完成的。對表面粗糙度有重大影響的拋光工藝主要參數(shù)，主要是球或滾子材料，拋光力， 進給速率,拋光速度,潤滑、拋光率及其他因素等。注塑模具鋼PDS5的表面拋光的參數(shù)優(yōu)化，分別結(jié)合了油脂潤滑劑，碳化鎢球,拋光速度200毫米/分鐘,拋光力300牛， 40微米的進給量[7]。采用最佳參數(shù)進行表面研磨和球面拋光的深度為2.5微米。 通過拋光工藝，表面粗糙度可以改善大致為40%至90%[3-7]。
此項目研究的目的是，發(fā)展注塑模具鋼的球形研磨和球面拋光工序，這種注塑模具鋼的曲面實在加工中心完成的。表面光潔度的球研磨與球拋光的自動化流程工序，如圖3所示。 我們開始自行設(shè)計和制造的球面研磨工具及加工中心的對刀裝置。利用田口正交法，確定了表面球研磨最佳參數(shù)。選擇為田口L18型矩陣實驗相應(yīng)的四個因素和三個層次。 用最佳參數(shù)進行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度要求較高的注塑模具。 為了改善表面粗糙, 利用最佳球面拋光工藝參數(shù)，再進行對表層打磨。
PDS試樣的設(shè)計與制造
選擇最佳矩陣實驗因子
確定最佳參數(shù)
實施實驗
分析并確定最佳因子
進行表面拋光
應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面
測量試樣的表面粗糙度
球研磨和拋光裝置的設(shè)計與制造
圖3自動球面研磨與拋光工序的流程圖
二、球研磨的設(shè)計和對準裝置:
實施過程中可能出現(xiàn)的曲面的球研磨,研磨球的中心應(yīng)和加工中心的Z軸相一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置的設(shè)計，如圖4（球面研磨工具及其調(diào)整裝置）所示。電動磨床展開了兩個具有可調(diào)支撐螺絲的刀架。磨床中心正好與具有輔助作用的圓錐槽線配合。 擁有磨床的球接軌,當兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊時，其后的對準部件就可以拆除。研磨球中心坐標偏差約為5微米, 這是衡量一個數(shù)控坐標測量機性能的重要標準。 機床的機械振動力是被螺旋彈簧所吸收。球形研磨球和拋光工具的安裝，如圖5（a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片）所示。為使球面磨削加工和拋光加工的進行，主軸通過球鎖機制而被鎖定。
三、矩陣實驗的規(guī)劃
3.1田口正交表:
利用矩陣實驗田口正交法，可以確定參數(shù)的有影響程度[8]. 為了配合上述球面研磨參數(shù)，該材料磨料的研磨球(直徑10毫米),進給速率，研磨深度,在次研究中電氣磨床被假定為四個因素(參數(shù))，指定為從A到D（見表1實驗因素和水平）。三個層次(程度)的因素涵蓋了不同的范圍特征,并用了數(shù)字1、2、3標明。挑選三類磨料,即碳化硅(SiC),白色氧化鋁(Al2O3,WA),粉紅氧化鋁(Al2O3, PA)來研究. 這三個數(shù)值的大小取決于每個因素實驗結(jié)果。選定L18型正交矩陣進行實驗，進而研究四——三級因素的球形研磨過程。
3.2數(shù)據(jù)分析的界定:
工程設(shè)計問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型，目標取向類型等[8]。 信噪比(S/N)的比值，常作為目標函數(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品或者工藝設(shè)計。 被加工面的表面粗糙度值經(jīng)過適當?shù)亟M合磨削參數(shù)，應(yīng)小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比（S/N）,η,按下列公式定義[8]:
η =?10 log （平方等于質(zhì)量特性)
=?10 log
這里，
y——不同噪聲條件下所觀察的質(zhì)量特性
n——實驗次數(shù)
從每個L18型正交實驗得到的信噪比（S/N）數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后，運用差異分析技術(shù)(變異)和殲比檢驗來測定每一個主要的因素 [8]。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使η最大而定。各級η選擇的最大化將對最終的η因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。
四、實驗工作和結(jié)果:
這項研究使用的材料是PDS5工具鋼(相當于艾西塑膠模具)[9]， 它常用于大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約HRC33(HS46)[9]。 具體好處之一是, 由于其特殊的熱處理前處理，模具可直接用于未經(jīng)進一步加工工序而對這一材料進行加工。式樣的設(shè)計和制造,應(yīng)使它們可以安裝在底盤，來測量相應(yīng)的反力。 PDS5試樣的加工完畢后，裝在大底盤上在三坐標加工中心進行了銑削，這種加工中心是由楊*鋼鐵公司所生產(chǎn)(中壓型三號),配備了FANUC-18M公司的數(shù)控控制器(0.99型)[10]。用hommelwerket4000設(shè)備來測量前機加工前表面的粗糙度,使其可達到1.6微米。 圖6試驗顯示了球面磨削加工工藝的設(shè)置。 一個由Renishaw公司生產(chǎn)的視頻觸摸觸發(fā)探頭，安裝在加工中心上，來測量和確定和原始式樣的協(xié)調(diào)。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑由PowerMILL軟件產(chǎn)。這些代碼經(jīng)過RS232串口界面，可以傳送到裝有控制器的數(shù)控加工中心上。
完成了L18型矩陣實驗后，表2 （PDS5試樣光滑表層的粗糙度）總結(jié)了光滑表面的粗糙度RA值，計算了每一個L18型矩陣實驗的信噪比（S/N）,從而用于方程1。通過表2提供的各個數(shù)值，可以得到4中不同程度因子的平均信噪比（S/N），在圖7中已用圖表顯示。
球面研磨工藝的目標，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達到最小。因為? log是一個減函數(shù)，我們應(yīng)當使信噪比（S/N）達到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得η的值達到最大。因此基于這個點陣式實驗的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是18000RPM，如表4（優(yōu)化組合球面研磨參數(shù)）所示。
通過使用數(shù)據(jù)方差分析的技術(shù)和F比檢驗方法，進一步確定了每一種因子有什么主要的影響，從而確定了它們的影響程度(見表5信噪比和表面粗糙度)。F0.1，2，13的F比的比值是2.76，相當于10%的影響程度。（或者置信水平為90%）這個因子的自由度是2，自由度誤差是13，根據(jù)F分布表[11]。如果F比值大于2.76，就可以認為對表面粗糙度有顯著影響。結(jié)果，進給量和磨削深度都對表面粗糙度有顯著影響。
為了觀察使用最優(yōu)磨削組合參數(shù)的重復(fù)性能，進行了5種不同類別的實驗，如表6所示。獲得被測試樣的表面粗糙度值RA大約是0.35微米。使用球研磨組合參數(shù)，可使表面粗糙度提高了78%。使用球面拋光的優(yōu)化參數(shù)，光滑表面進一步被拋光。經(jīng)過球面拋光可獲得粗糙度RA值為0.06微米的表面。被改善了的拋光表面，可以在30×光學(xué)顯微鏡觀察下進行觀察，如圖8.（未加工表面、光滑面和拋光面的測試樣品的顯微鏡象(30×)的比較）所示。經(jīng)過拋光工藝，工件機加工前的表面粗糙度改善了近95%。
從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。選擇香水瓶為一個測試載體。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心，由PowerMILL軟件來模擬測試。經(jīng)過精銑，通過使用從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進一步光滑。緊接著,使用打磨拋光的最佳參數(shù)，來對光滑曲面進行拋光工藝，進一步改善了被測物體的表面粗糙度。(見圖 9)。模具內(nèi)部的表面粗糙度用hommelwerket4000設(shè)備來測量。模具內(nèi)部的表面粗糙度RA的平均值為2.15微米，光滑表面粗糙度RA的平均值為0.45微米，拋光表面粗糙度RA的平均值為0.07微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1%，拋光表面的粗糙度改善了：(2.15-0.07)/2.15=96.7%。
五、結(jié)論:
在這項工作中,對注塑模具的曲面進行了自動球面研磨與球面拋光加工，并將其工藝最佳參數(shù)成功地運用到加工中心上。 設(shè)計和制造了球面研磨裝置(及其對準組件)。通過實施田口L18型矩陣進行實驗，確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量料500毫米/分鐘，磨削深度20微米，轉(zhuǎn)速為18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù)，試樣的表面粗糙度RA值從約1.6微米提高到0.35微米。應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù)，來加工模具的內(nèi)部光滑曲面，可使模具內(nèi)部的光滑表面改善79.1%，拋光表面改善96.7%。
鳴謝：
作者感謝中國國家科學(xué)理事會對本次研究的支持, NSC 89-2212-E-011-059.
電筒尾蓋注射模設(shè)計
摘 要
隨著全球制造業(yè)向亞太地區(qū)的轉(zhuǎn)移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線。隨著三維圖形技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，模具CAD技術(shù)也將在其發(fā)展中占有越來越重要的地位。我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。雖然在很多方面我國的模具有了很大的發(fā)展，但仍有很多突出的問題。目前模具設(shè)計及制造大都依靠設(shè)計的經(jīng)驗來設(shè)計，模具的質(zhì)量完全由個人的累積的經(jīng)驗控制，這使得模具設(shè)計的周期長，效率低且其質(zhì)量也難以保證。模具工業(yè)除需要“高技藝”的從業(yè)人員外，還需要更多的“高技術(shù)”來保證。本論文介紹了固體膠底座的注射模設(shè)計的過程。從型腔數(shù)量和布局的確定、注射機選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計、模板及其標準件的選用、脫模及抽芯機構(gòu)的設(shè)計、成型部件的設(shè)計等一一進行了詳細的介紹。
關(guān)鍵詞： 注射模；側(cè)向抽芯；后端蓋
ABSTRACT
With the global manufacturing shift to the Asia-Pacific region, China is the world's important manufacturing base, the national economy as the basis of one of the industrial tooling industry will face competition in the first line. With the 3-D graphics technology and computer technology to the development of CAD technology will also die in their development occupies an increasingly important position. China's mold industry will face new development opportunities and challenges. Although in many respects, China's mold a great development, but there are still many outstanding issues. At present most of die design and manufacturing design experience to rely on the design, die by the quality of all the accumulated experience of personal control, which makes die design of long cycle and low efficiency and it is difficult to guarantee their quality. In addition to mold industry needs "high arts" of practitioners, but also the need for more "high technology" to ensure that. This paper introduced a solid base of the plastic injection mold design process. From the cavity of determining the number and layout, the injection of choice, pouring system design, templates and standards of selection, and Stripping out the core design, shaping the design of components, such as January 1 carried out a detailed introduction.
Key words： Injection Mould; lateral core pulling; after Cover
目 錄
1 前 言 1
2 塑件成型工藝分析 2
2.1 塑件材料選擇 2
2.2 材料性能 2
2.3 塑件成型工藝性分析 3
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 6
3.1型腔數(shù)目和布局 6
3.2分型面的確定 7
4注射機的選用與參數(shù)校核 9
4.1注射量得計算 9
4.2澆注系統(tǒng)凝料的初步估算 9
4.3選取注塑機 10
5澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12
5.1澆注系統(tǒng)的組成 12
5.2澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計 12
5.3分流道設(shè)計 14
5.4．澆口的設(shè)計 16
5.5、校核主流道的剪切速率 18
5.6、冷料穴的設(shè)計及計算 19
6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 20
7 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 21
7.1．凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21
7.2．凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
7.3成型零件工作尺寸計算 22
7.4成型零件鋼材的選用 24
7.5成型零件的尺寸及動模墊板厚度的計算 24
8 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 26
8.1脫模推出機構(gòu)的設(shè)計原則 26
8.2塑件推出的基本方式選擇 26
8.3脫模力的計算 26
8.4校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力 27
9模架的確定 28
10冷卻系統(tǒng)設(shè)計 29
10.1冷卻介質(zhì) 29
10.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 29
11導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計 32
12 模具工作過程 32
參考文獻 34
致 謝 35
1 前 言
畢業(yè)設(shè)計是在修完所有大學(xué)課程之后的最后一個環(huán)節(jié)。本次設(shè)計的課題是電筒尾蓋注射模設(shè)計，它是對以前所學(xué)課程的一個總結(jié)。
在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認識。模具工業(yè)作為進入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業(yè)技術(shù)向前邁進！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人們所理解和掌握。當塑料品種入其成型加工設(shè)備被確定之后，塑料制品質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動模具技術(shù)的進步應(yīng)刻不容緩！塑料模具設(shè)計技術(shù)與制造水平，標志一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。由此可知，塑料模具設(shè)計，對于產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的重要性是不言而喻的。
對于一個模具專業(yè)的畢業(yè)生來說，對塑料模的設(shè)計是對自己所學(xué)知識的一次超越。此次畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了我綜合運用多學(xué)科理論、知識和技能，以解決較復(fù)雜的工程實際問題的能力，主要包括設(shè)計、實驗研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè)計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計方法，適應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的需要。
畢業(yè)設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨立承擔實際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過獨立完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設(shè)計還必須具備一定的計算機應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計過程中都應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題利用計算機編制相應(yīng)的工程計算、分析和優(yōu)化的程序，如利用Pro/E軟件進行塑件的3D造型、塑件的分模等，同時還具備必要的計算機繪圖能力，如利用AutoCAD軟件進行二維圖的繪制。
本次畢業(yè)設(shè)計的基本目的是：1.綜合運用塑料成型材料的基本知識,以及塑料成型的基本原理和工藝特點,分析成型工藝對模具的要求;2.掌握成型設(shè)備對模具的要求;3.掌握成型模具的設(shè)計方法,通過畢業(yè)設(shè)計,使學(xué)生具備設(shè)計中等復(fù)雜程度的模具的能力;4.培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力，學(xué)會運用標準、規(guī)范、手冊、圖表和查閱有關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)學(xué)生從事模具設(shè)計的基本技能。
2 塑件成型工藝分析
2.1 塑件材料選擇
此塑件用作電筒尾蓋，故首先必須具有良好的介電性能，以防止導(dǎo)電。因此，通過幾種電氣性能較好的常用塑料，進行各方面的性能比較，即通過力學(xué)性能、熱性能、電氣性能、成型性能、化學(xué)性能和經(jīng)濟性能等多方面比較，選出最適合成型此電筒尾蓋的塑料。
材料最終選定為ABS，其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為0.5%；溢料值為0.04mm左右；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。質(zhì)檢尺寸穩(wěn)定，表面光亮。
2.2 材料性能
基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3。
ABS有極好的抗沖壓強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆。
?主要用途：ABS廣泛用于水表殼、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、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
?成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆口對流道的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐用時，應(yīng)控制在60～80°C。（具體參數(shù)見下頁）
2.3 塑件成型工藝性分析
2.3.1 塑件分析
（1）外形尺寸：塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合注射成型。
圖1 塑件三維模型
圖2 塑件二維圖
（2）精度等級：每個尺寸公差不一樣，有的屬于高精度，有的屬于一般精度，按實際公差進行計算。
（3）脫模斜度：ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，因此選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。
2.3.2 ABS性能分析
（1）使用性能
綜合性能好，沖擊強度，力學(xué)強度高，耐化學(xué)性，電氣性能良好。易于成型和機械加工，表面可以鍍鉻。適合制作一般機械零件。
（2）成型性能
無定型塑料，吸濕性強，要求表面光澤的塑件要長時間預(yù)熱干燥，流動性中等，溢邊料0.04mm左右
（3）ABS主要性能
表1 ABS性能
密度
1.02~1.08
屈服強度
50
比體積
0.86~0.98
拉伸強度
38
吸水率
0.2~0.4
拉伸彈性模量
1.4x103
熔點
130~160
抗彎強度
80
計算收縮率
0.4~0.7
抗壓強度
53
比熱容
1470
彎曲彈性模量
1.4 x103
2.3.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)
（1）注射成型過程
1）成型前的準備
對ABS的色澤，粒度，均勻度等進行檢查，由于ABS吸水性較大，成型前應(yīng)進行充分干燥
2）注射過程
塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入行腔成型，其過程分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。
3）塑件的后處理
處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60~75℃，處理時間為16~20S
（2）注射工藝參數(shù)
表2 注射工藝參數(shù)
注射類型
柱塞式
噴嘴形式
直通式
溫度（℃）
190~200
料筒溫度
前段 （℃）
200~210
中段? （℃）
210~230
后段? （℃）
180~200
模具溫度（℃）
50~80
注射壓力（MPa）
70~120
保壓力（MPa）
50~70
注射時間（S）
3~5
保壓時間（S）
15~30
冷卻時間（S）
15~30
成型周期（S）
40~70
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1型腔數(shù)目和布局
3.1.1 型腔數(shù)目的確定
要點：既要保證最佳的生產(chǎn)經(jīng)濟性，技術(shù)上又要充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量，也就是應(yīng)保證塑料件最佳的技術(shù)經(jīng)濟性。
①塑料制作的批量方面：該塑件（電筒尾蓋）是大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，，使用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件。
②質(zhì)量控制要求方面：該塑件不屬于高精度生產(chǎn)要求的產(chǎn)品，精度要求不高采用多型腔有較高的生產(chǎn)效率。
經(jīng)過以上分析，同時，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步擬定采用一模兩腔。
3.1.2 型腔的布局
要點：型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，型腔排布應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，盡可能地采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。
經(jīng)分析確定的型腔布局為平衡式型腔布局，如圖所示：
圖3 型腔的布局
3.2分型面的確定
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要應(yīng)素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切的關(guān)系，并且直接影響到塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵。
選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項基本原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
（2）確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模，通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后在動模一側(cè)；
（3）保證塑件的精度要求；
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
（5）便于模具加工制造；
（6）對成型面積的影響；
（7）對排氣效果；
（8）對側(cè)向抽芯的影響。
根據(jù)分型面選擇的原則，通過綜合分析比較，確定以下的兩個方案：單分型面和雙分型面。
方案一：雙分型面結(jié)構(gòu)：
選用雙分型面形式的優(yōu)點：模具進料均勻、平穩(wěn)。
選用雙分型面形式的缺點：增加模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，增加模具的厚度，而且在制品的外表面易留下點澆口的痕跡，不符合模具的加工經(jīng)濟性。
方案二：單分型面結(jié)構(gòu)：
選用單分型面的優(yōu)點：使模具的結(jié)構(gòu)簡單化，減小模具的厚度，也節(jié)省了模具材料，且在脫模后塑料制件的外表面無澆口的痕跡。進料的距離也大大的縮短了。
從以上的兩個方案進行比較，該模具采用方案二（單分型面）。其位置如圖所示：
圖4 分型面的位置
4注射機的選用與參數(shù)校核
4.1注射量得計算
通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖所示。
圖5塑件質(zhì)量屬性
塑件的體積為：V塑=1.431cm3 （1） 塑件的質(zhì)量為：W塑 =V塑×r塑=1.503g （2）
通過查閱資料，ABS的密度是1.05 g/ cm3，公式中，取 1.05g/ cm3。
4.2澆注系統(tǒng)凝料的初步估算
由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準確的數(shù)值，但可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍~1倍來估算，由于此次設(shè)計采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為
V總=1.2n V塑 =1.2*2*1.431=3.44 cm3
4.3選取注塑機
根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔塑料熔體的總體積V總=3.908cm3 參考文獻【1】公式（4-18）V公= V總/0.8=3.44/0.8=4.3 cm3。根據(jù)以上計算，初步選擇公稱注射量為30 cm3，注射型號為XS-Z-30臥式注塑機，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
表3 XS-Z-30臥式注射機主要參數(shù)表
型號
XS-Z-30
理論注射容量/cm3
30
螺桿直徑/mm
28
注射壓力/Mpa
119
注射行程/mm
130
注射時間/s
0.7
合模力/N
2.5X105
最大成型面積/cm2
90
移模行程/mm
160
最大模具厚度/mm
180
最小模具厚度/mm
60
模板尺寸/mm
250X280
電機功率/KW
3.5
噴嘴球半徑/mm
12
噴嘴口直徑/mm
4
定位孔直徑/mm
63.5
4.3.1注射壓力的校核：
該項工作是校核所選壓力機的公稱壓力P公能否滿足塑件成型時所需要的注射壓力，塑件成型時所要的壓力一般收塑件流動類型等因素決定，其中值一般在70～150MPa，具體可參考表5－1。通常要求：P公≥
查表5－1可知，ABS所需注射壓力為80MPa～110MPa，這里取 MPa，該注塑機公稱注射壓力P公=119MPa，注射安全系數(shù)，這里取，則：
，所以注射機注射壓力合格。
表4 部分塑料所需要的注射壓力
塑 料
注 射 條 件
厚壁件（易流動）
中等壁厚件
難流動的薄壁件
聚乙烯
70~100
100~120
120~150
聚氯乙烯
100~120
120~150
>150
聚苯乙烯
80~100
100~120
120~150
ABS
80~100
100~130
130~150
聚甲醛
85~100
100~120
120~150
4.3.2鎖模力的校核：
塑件在分型面上的投影面積 ( 3)
流道凝料在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計前十個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2倍~0.5倍，因此可用0.2，來進行估算，所以
（4）
模具所需鎖模力 （5）
公式中是型腔的平均計算壓力值，是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%~40%，大致范圍在25 MPa ~40MPa，通過查表可知，對ABS而言，取35MPa（見塑料模具設(shè)計指導(dǎo)<伍先明、張蓉編著>表2-1）。
由4.3可知該注射機的公稱鎖模力,鎖模力安全系數(shù)為，這里取，則取，所以注塑機鎖模力符合要求。
5澆注系統(tǒng)的設(shè)計
5.1澆注系統(tǒng)的組成
普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
5.2澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計
5.2.1主流道設(shè)計
由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套。在臥式或立式注射機上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。(流道盡量直，盡量短，減少彎曲，光潔度在Ra=1.6—0.8um之間). 考慮模具穴數(shù)，按模具型腔布局設(shè)計，盡量與模具中心線對稱．主流道設(shè)計時，避免塑料直接沖擊小型芯或小鑲件，以免產(chǎn)生彎曲或折斷．主流道先預(yù)留加工或修正余量，以便保證產(chǎn)品精度．
主流道是連接機臺噴嘴至分流道入口處之間的一段通道，是塑料進入模具型腔時最先經(jīng)過的地方．其尺寸，大小與塑料流速和充模時間長短有密切關(guān)系．太大造成回收冷料過多，冷卻時間增長，包藏空氣增多．易造成氣泡和組織松散，極易產(chǎn)生過流和冷卻不足；如流徑太小，熱量損失增大，流動性降低，注射壓力增大，造成成型困難．一般情況下，主流道會制造成單獨的澆口套，鑲在母模板上．但一些小型模具會直接在母模板上開設(shè)主流道，而不使用澆口套．
主流道設(shè)計要點：
（1）為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出，需將主流道(澆口套內(nèi)孔)設(shè)計成圓錐形, 具有2°～6°的錐角，錐度須適當，太大造成壓力減少，產(chǎn)生瀚流，易混進空氣產(chǎn)生氣孔，錐度過小會使流速增大，造成注射困難.內(nèi)壁光潔度在Ra=1.6—0.8μm,小端直徑常為4～8mm，注意小端直徑應(yīng)大于噴嘴直徑約1mm，否則主流道中的凝料無法拔出；
(2）澆口套口徑應(yīng)比機臺噴嘴孔徑大1—2mm，以免積存殘料，造成壓力下降，澆道易斷；
(3)一般在澆口套大端設(shè)置倒圓角(R=1—3mm)，以利于料流；
（4）主流道與機臺噴嘴接觸處，設(shè)計成半球形凹坑，深度常取3—5mm．特別注意澆口套半徑比注嘴半徑大1—2mm，一般取R=19—22mm之間，以防溢膠；
（5）主流道盡量短，以減少冷料回收料，減少壓力和熱量損失；
（6）主流道盡量避免拼塊結(jié)構(gòu)，以防塑膠進入接縫，造成脫模困難；
（7）為避免主流道與高溫塑膠和射嘴反復(fù)接觸和碰撞造成損壞，一般澆口套選用優(yōu)質(zhì)鋼材加工，并熱處理；
（8）其形式有多種，可視不同模具結(jié)構(gòu)來選擇，一般會將其固定在模板上，以防生產(chǎn)中澆口套轉(zhuǎn)動或被帶出；
（9）在直角式注射機上使用的模具中，因主流道開設(shè)在分型面上，故不需要沿道軸線方向拔出主流道內(nèi)的凝料，主流道可以設(shè)計成等粗的圓柱形。
注流道是連接注射機噴嘴在此一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其圓錐角α=20～60,對流動性差的塑料可取30～60,內(nèi)壁粗糙度為R 0.63μm。主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響熔體的順利充型。對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套和定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合固定在模板上，主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。
5.2.2 確定主流道尺寸
（1）主流道長度
一般由模具結(jié)構(gòu)確定，對于小型模具L應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計中初取55mm進行計算。
（2）主流道小端直徑
根據(jù)所選注射機,主流道小端尺寸d=注射機噴嘴尺寸+(0.5～1)=4 + 0.5=4.5mm （6）
（3）主流道大端直徑
取6.5mm，這里圓錐角a=3°。 （7）
（4）主流道球面半徑為
SR=注射機噴嘴球頭半徑+(1～2)=12+2=14mm （8）
（5）球面的配合高度 球面配合高度h=3~5mm此處取h=3mm
5.2.3主流道的凝料體積
（9）
5.2.4主流道澆口套形式
主流道為標準件可選購。主流道小端入口處與注塑反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格，因而盡管小型注塑模
圖6 主流道澆口套
5.3分流道設(shè)計
分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設(shè)置分流道。大型塑件由于使用多澆口進料也需設(shè)置分流道。
5.3.1分流道的布置形式
我根據(jù)塑件的布局方式，在分流道的布置中采用平衡式布置。因為平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應(yīng)相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡地進料。如（圖5 – 5）所示為平衡式布置，這樣的布置能達到最佳的熱平衡。
圖7 分流道的平衡布置
5.3.2分流道的長度
根據(jù)2個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道長度適中，如上圖所示為35。
5.3.3分流道的當量直徑
流過一級分流道塑料的質(zhì)量
（10）
凡塑件的壁厚小于3mm，質(zhì)量小于200g，所以該分流道的直徑D為
（11）
由參考文獻[1]表4-7知，ABS的推薦分流道直徑為4.8~9mm，當分流道很短的時候可以小2.5mm，此處取D=4mm為分流道的直徑。
5.3.4分流道的截面形狀
本設(shè)計采用梯形界面，其加工性好，且塑料熔體熱量散失、流動阻力均不大。
5.3.5分流道截面尺寸
設(shè)梯形上底寬度B=5mm，底面圓角R=0.5mm，梯形高度取H=4mm，設(shè)下底寬為b，梯形面積應(yīng)滿足如下關(guān)系式
（12）
代值計算得到b=1.28mm考慮梯形底部對圓弧面積的減小及脫模斜度等因素，取b=3.5mm。通過計算梯形斜度°，基本符合要求，如圖3-6所示。
圖8 分流道截面形狀
5.3.6凝料體積
①分流道長度為
②分流道截面積
③凝料體積
（13）
考慮到圓弧的影響取
5.3.7校核剪切速率
①確定注塑時間：查參考資料[2]表2-3取t=1.6s
②計算單邊分流道體積流量：
（14）
②由參考資料[2]可得剪切速率：
（15）
該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×102~5×103s-1之間，所以分流道熔體的剪切速率合格。
5.3.8分流道表面粗糙度和脫模斜度
分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25um~2.5um即可，此處取Ra1.6um，另外脫模斜度一般在5~10°之間，通過上面計算脫模斜度為10.6°脫模斜度足夠。
5.4．澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口以外），它是澆注系的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。
澆口的主要作用是：
（1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；
（2）易于切除澆口凝料；
（3）對于多型腔模具，用以平衡進料；
對于多澆口單型腔模具，用以控制熔接縫的位置。澆口截面積通常為分流道截面積的0.03～0.09。澆口截面形狀有矩形和圓形兩種。澆口長度約為0.5～2 mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。
該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模二腔注塑，為便于調(diào)整沖模時的剪切速率和封閉時間，因此采用測澆口。其截面形簡單，易于加工，便于試模后的修正，且開設(shè)在分型面上。從型腔邊緣進料。
5.4.1澆口的位置的選擇：
澆口開設(shè)的位置對制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口位置時，應(yīng)注意以下幾點：
①澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。
②澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮。
③澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。
④澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。如對圓筒類制品，采用中心澆口比側(cè)澆口好。
⑤ 對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式以避免型芯受沖擊變
形。
⑥澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。
⑦不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。
由以上幾點，可以將澆口的位置開設(shè)在了分型面上，從型腔的邊緣進料。
5.4.2側(cè)澆口尺寸的確定
（1）側(cè)澆口尺寸的確定
①計算測澆口的深度。
根據(jù)表參考文獻[2]表2-6，可得澆口的深度h計算公式為：
（16）
式中，t是塑件的壁厚，這里t=3mm；n是塑料的成型系數(shù)對于ABS材料，其成型系數(shù)是0.7.
為了便于今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據(jù)參考文獻[1]表4-9中推薦的ABS側(cè)澆口的厚度為1.2~1.4故此處h取1.3mm。
②計算測澆口的寬度。
根據(jù)參考文獻[2]表2-6，可取測澆口的寬度B計算公式為
（17）
式中，n為塑料成型系數(shù)，對于ABS可取0.7；A為凹模的內(nèi)表面積。
③計算測澆口的長度。
根據(jù)參考文獻[2]表2-6，可取側(cè)澆口的長度
（2）側(cè)澆口剪切速率的校核
①確定注射時間：查參考文獻[2]表2-3，可取t=0.7s
②計算澆口體積流量：
（18）
③計算澆口的剪切速率：
對于矩形澆口可得： （19）
剪切速率合格，式中為矩形澆口的當量半徑，即。
該矩形澆口的剪切速率比較大，首先把澆口面積適當做小點，通過試模 據(jù)塑件成型情況來調(diào)整。
5.5、校核主流道的剪切速率
上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積、（澆口體積大小可以忽略不計）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道的熔體剪切速率。
5.5.1計算主流道的體積流量
（20）
5.5.2計算主流道的剪切速率
（21）
該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×102~5×103s-1之間，所以分流道熔體的剪切速率合格。
5.6、冷料穴的設(shè)計及計算
冷料穴位于主流道的正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒冷料，防止冷料進入模具型腔而影響塑件表面質(zhì)量。本設(shè)計既有主流道的冷料穴，又有分流道的冷料穴。本模具采用推桿形式頂出塑件，故材料Z型拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對Z處的包緊力，將凝料從主流道襯套中脫出。
5.6.1主流道冷料穴的設(shè)計
開模時應(yīng)將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直徑應(yīng)稍大于主流道大端直徑。由于該模具型腔分布對稱，所以冷料穴可設(shè)在中心位置。
冷料穴直徑= 8.5+2=10.5 mm
冷料穴深度=3/4×8.5=6.3750mm
5.6.2分流道冷料穴的設(shè)計
此模具分流道比較短，所以可以不加冷料穴
6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
在注射成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。
注射的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開設(shè)排氣槽的方式。因該制品屬于小型排氣量不大，綜合考慮，可利用分型面間隙以及推桿與孔配合間隙處排氣，所以不需開設(shè)排氣槽。
7 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
塑件在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構(gòu)成這個型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等到。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時還應(yīng)該考慮零件的加工性及模具的制造成本。
7.1．凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：
（1) 整體式凹模
（2) 組合式凹模
（3) 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，選用的是整體式凹模它是由一整塊金屬材料（也稱定模板或凹模板）直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑件成型。此時可省去定模座板，如圖8所示。
圖9 凹模嵌件
7.2．凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。
組合式凸模
組合式凸模又分整體式和鑲件組合式。
⑴整體裝配式凸模：它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成，其組合的方式也有多種，如圖9所示。
圖10 型芯
7.3成型零件工作尺寸計算
1． 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括
凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸及位置（中心距）尺寸等。
⑴塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制口外輪廓尺寸公差取負值“－△”，制口內(nèi)腔尺寸差取值“+△”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應(yīng)按以上規(guī)定進行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即“±△/2”。
⑵模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的1/3～1/6，即δ2=（1/3～1/6）△，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“－” 符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+δz”，型芯尺寸不斷減小則取“－δz”，中心距尺寸取“±δz/2”。
⑶模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6，即δC=1/6△，對于大型塑件則取△/6以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因與脫模方向垂真，故磨損量δC=0。
⑷塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，通常按平均收縮率計算。
S=(Smax+Smin)/2
⑸模具在分型面上的合模間隙。收于注射壓力及模具分型面平度的影響，會導(dǎo)致動模、定模注射時存在著一定的間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般度應(yīng)小于0.02～0.1mm。
2． 成形零件的尺寸計算
一般情況下，影響成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差δS、模具磨損量δC以及塑件的收縮率S這三項。
成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算。前一種計算方法簡便，但不適用于精度塑件的模具設(shè)計，后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，但計算比較復(fù)雜。所以相比之下我選擇了前一種計算方法。
本產(chǎn)品為ABS制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預(yù)定的收縮率的最大值和最小值分別取0.4%和0.7％。平均收縮率sˉ 為0.55%,此產(chǎn)品采用3級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5～0.75的范圍之間，統(tǒng)一取0.6。凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關(guān)計算具體如下：
⑴型腔尺寸的計算
①徑向尺寸
mm（22）
mm
②深度尺寸
mm（23）
mm
⑵型芯尺寸的計算
①徑向尺寸（凹）
mm
mm
②深度尺寸（凹）
mm
mm
③徑向尺寸
mm （24）
mm
④深度尺寸
mm （25）
7.4成型零件鋼材的選用
根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時考慮他的機加工性能和拋光性能。又因該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式鋼材選用P20。對于成型塑件表面內(nèi)的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用P20鋼，進行滲氮處理。
7.5成型零件的尺寸及動模墊板厚度的計算
7.5.1凹模側(cè)壁厚的計算
凹模側(cè)壁厚與型腔內(nèi)壓強及凹模深度有關(guān)，其厚度又剛度公式計算。
（26）
式中P是型腔壓力（Mpa）；E是材料彈性模量（Mpa）；h=W，W是影響變形的最大尺寸，而h=6.8mm；是模具剛度許用變形量。根據(jù)參考文獻[1]表4-20注塑材料品種查表得，
（27）
初選壁厚23和24，這樣再加上模板的預(yù)緊力這樣絕對可以滿足強度和剛度要求。
7.5.2定模板厚的計算
定模板厚度取35mm，可以滿足強度和剛度要求。
7.5.3動模板厚的計算
動模板厚度取24mm，可以滿足強度和剛度要求。
8 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計
注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置成為脫模機構(gòu)，也稱為推出機構(gòu)。
8.1脫模推出機構(gòu)的設(shè)計原則
塑件推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時，應(yīng)遵循下列原則。
（1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)；
（2）保證塑件不因推出而變形損壞；
（3）機構(gòu)簡單、動作可；
（4）良好的塑件外觀；
（5）合模時的準確復(fù)位。
8.2塑件推出的基本方式選擇
本塑件圓周采用脫模板、中心采用推桿的綜合推出方式。
8.3脫模力的計算
主型芯脫模力 因為，所以此處視為厚壁圓柱塑件，由參考文獻[1]式4-26并查表4-24有塑件的脫模力F為：
（28）
式中E是塑料的彈性模量；S是塑料的平均收縮率；t是塑件的壁厚；L是被包型芯的長度；是塑料的泊松比；是脫模斜度；f是塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)；a是矩形型芯短邊長度；b是矩形型芯長邊的長度；A是塑件在開模方向垂直的平面上的投影面積，當塑件的底部有通孔時，A項視為0；是由由和決定的無因次數(shù)，；由f和決定的無因次數(shù)。
8.4校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力
（1）推出面積 設(shè)2mm的圓桿8根，那么推出面積為
（29）
（2）推桿推出應(yīng)力 根據(jù)參考文獻[2]取需用應(yīng)力
合格 （30）
9模架的確定
選用標準模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標準模架，選用結(jié)構(gòu)形式為龍記模架CI大水口型，如圖10所示。模架尺寸為1525。
圖 11 標準模架
各模板尺寸的確定：
（1）A板尺寸
A板是定模腔板，塑件在型腔處高度6.8mm，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)由一定的距離，因此A板厚度取35mm。
（2）B板尺寸
B板是凸模固定板，凸模的成型部分高度為10.37mm，同樣要有冷卻水道的位置，所以B板厚度取26mm。
（3）C墊塊尺寸
取墊塊厚度為50mm。
10冷卻系統(tǒng)設(shè)計
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具性強中取出時其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡量快的傳給模具，一是塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
設(shè)計原則：
冷卻水孔數(shù)量盡可能的多，孔徑盡可能大；
冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等；
冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水；
冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處；
進出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機的背面。
冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只能進行簡單的計算。設(shè)計時忽略模具因空氣對流、輻射以及注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。
10.1冷卻介質(zhì)
ABS屬中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200℃和50~80℃。所以，模具溫度初步選定為50℃，用常溫水對模具進行冷卻。
10.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算
10.2.1單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量W
①塑料制品的體積
（31）
②塑料制品的質(zhì)量
（32）
③塑件壁厚為3mm，查參考文獻[1]表4-34得，。取注射時間，脫模時間取，則注射周期
由此得每小時的注射次數(shù)N=140次。
④單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量
W=Nm=140×0.00543=0.76Kg/h （33）
10.2.2確定單位質(zhì)量的模具在凝固時所放出的熱量
查參考文獻[1]表4-35直接可知ABS單位熱流量Qs為(310~400)KJ/Kg之間，故可取Qs=400KJ/Kg。
10.2.3計算冷卻水體積流量qv
冷卻水道入水口的溫度為℃，出水口的溫度為℃，取水的密度，水的比熱容℃）。根據(jù)公式可得：
（34）
10.2.4確定冷卻水路的直徑d
當時，查參考文獻[1]表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具的冷卻水孔直徑d=4mm。
10.2.5冷卻水在管內(nèi)的流速v
（35）
10.2.6求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h
因為平均水的溫度為23.5℃，查參考文獻表4.31可得f=0.67，則有：
（36）
10.2.7計算冷卻水通道導(dǎo)熱總面積A
（37）
10.2.8計算模具冷卻水管總長度L
（38）
10.2.9冷卻水路根數(shù)
設(shè)每條水路的長度l=100mm，則冷卻水路的總根數(shù)為
（39）
由上述計算可以看出，1條冷卻水道對于模具來說顯然是不合適的，因此應(yīng)根據(jù)具體情況加以修改。為了提高生產(chǎn)效率，凹模和型芯都應(yīng)得到充分冷卻。
11導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計
注塑模的導(dǎo)向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(dǎo)向。按作用可分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈與注塑機相配合，使模具的澆口套能與注射機的噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機構(gòu)則是通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進行和模定位。錐面定位則用于動、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不高，因此采用模架本身所帶的定位機構(gòu)。
12 模具工作過程
模具裝配試模完畢之后，模具進入正式工作狀態(tài)，起基本工作過程如下：
（1） 對塑料ABS進行烘干，并裝入料斗;
（2） 清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當?shù)念A(yù)熱;
（3） 合模、鎖緊模具；
（4） 對塑料進行預(yù)塑化，注射裝置準備注射；
（5） 注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模；
（6） 脫模
（7） 塑件的后處理
結(jié)束語
通過電筒尾蓋注塑模的設(shè)計，使我對模具設(shè)計工作有了更深層次的認識，即：模具不是只為設(shè)計而設(shè)計，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤考慮。這次設(shè)計使我能夠理論聯(lián)系實際，多方面、多角度地去感知、體會書本上比較抽象的理論知識。在指導(dǎo)老師及關(guān)心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨立思考并解決問題的能力得到了加強，培養(yǎng)了實際動手能力。
收獲大概可概括為以下幾點：
1. 培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力
從設(shè)計的開始，就有意識地培養(yǎng)自己獨立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。大到模具的整體布局，冷料穴的長短，都要經(jīng)過認真思考，才能拿出相對比較成熟的方案。
2. 鍛煉了實際動手能力
在整個的設(shè)計過程中，翻閱了大量的文獻資料，參考了大量的書籍，除了獲得設(shè)計所需的數(shù)據(jù)外，還學(xué)到了其他許多的知識。更重要的是鍛煉了自己的動手能力和借助工具書解決實際問題的能力。授人以魚，不如授人以漁，我相信這些能力在我今后的工作和生活能定能讓我受益匪淺。
3. 繪圖水平得到了提高
通過做設(shè)計這一期間的實際操作及練習(xí)，學(xué)到了很多具體的繪圖細節(jié)。譬如：虛線、點畫線的畫法及線條的粗細；標注線和比表面粗糙度符號的畫法及線條粗細；標題欄的畫法及明細表的編排、技術(shù)要求等。此外，繪圖的速度也得到了進一步的提高，各種快捷鍵的操作也越來越熟練。
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致 謝
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