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江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 綜合畢業(yè)實(shí)踐說(shuō)明書（論文）
標(biāo) 題： 海爾冰箱蛋盒塑料模設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)械與電子工程系
專 業(yè)： 09模具（2）班
學(xué) 號(hào)： 0911103207
姓 名： 高 潔
指導(dǎo)老師： 何玉林
2012年 6 月 20 日
摘 要
隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，質(zhì)量要求也越來(lái)越高。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成型設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。在日常生活中可以見到各種各樣的塑料制品，他豐富了我們的生活也方便了人們，例如水杯、瓶子等等，我們甚至說(shuō)已經(jīng)離不開塑料制品了。塑料的普及帶動(dòng)了塑料模具的發(fā)展，隨著工業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，塑料制品一定會(huì)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常甚或中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用！
本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是一個(gè)海爾冰箱蛋盒塑料模，這類塑件隨處可見用于生活中所以比較熟悉，我將對(duì)其進(jìn)行模具開發(fā)，包括對(duì)這個(gè)任務(wù)制作的一系列詳細(xì)過(guò)程，涉及塑件的工藝分析、塑件的體積和重量、塑件工藝參數(shù)的確定、注塑模具的設(shè)計(jì)、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等、并運(yùn)用CAD、UG等制作模具的裝配圖以及各個(gè)零件圖。
關(guān)鍵詞：注塑模具設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；一模四穴；平衡式；點(diǎn)澆口
29
目 錄
摘 要 I
目 錄 II
前 言 V
1緒 論 1
1.1模具在加工工業(yè)中的地位 1
1.2 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 2
2塑件的工藝分析 3
2.1塑件成型工藝分析 3
2.2原料的成型特性與工藝參數(shù) 3
2.3塑件的結(jié)構(gòu)分析 4
2.4塑件尺寸精度的分析 4
2.5表面質(zhì)量的分析 5
3注塑設(shè)備的選擇 6
3.1估算塑件體積 6
3.2選擇注射機(jī) 6
4型腔數(shù)的確定 8
4.1分型面的選擇 8
4.2型腔數(shù)的確定 8
4.3確定型腔的排列方式 8
5標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 10
6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
6.1主流道的設(shè)計(jì) 11
6.1.1主流道的尺寸 11
6.1.2主流道襯套的形式 12
6.2分流道的設(shè)計(jì) 13
6.2.1分流道的形狀及尺寸 13
6.2.2分流道的長(zhǎng)度 14
6.2.3分流道的表面粗糙度 14
6.2.4分流道在分型面上的布置形式 14
6.3澆口的設(shè)計(jì) 14
6.3.1澆口類型的選擇 15
6.3.2澆口位置的選擇 15
6.3.3澆口的尺寸的確定 16
6.4冷料穴設(shè)計(jì) 16
6.4.1主流道冷料穴 16
6.4.2分流道的冷料穴 17
7排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
8成型零件的設(shè)計(jì) 19
8.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
8.1.1凹模 19
8.1.2凸模和型芯 19
8.2成型零件的工作尺寸 19
8.2.1平均收縮率 19
8.2.2型腔尺寸計(jì)算 19
8.2.3型芯尺寸計(jì)算 20
8.2.4型芯之間的中心距 21
8.2.5模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 21
9合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
9.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 21
9.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 22
10推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
11各項(xiàng)參數(shù)校核 23
11.1型腔數(shù)量的確定和校核 23
11.2注射量校核 23
11.3塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 24
11.4模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 24
11.5開模行程的校核 25
12模具總裝圖 26
結(jié)束語(yǔ) 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
前 言
《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，課程設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
在完成本課程的學(xué)習(xí)之后，我熟練地掌握了模具設(shè)計(jì)、注塑原理等專業(yè)方面的知識(shí)，對(duì)塑料成型工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。經(jīng)過(guò)上學(xué)期在幾家單位的生產(chǎn)實(shí)習(xí)與及本學(xué)期針對(duì)理論知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，我對(duì)于注塑模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)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(guān)手冊(cè)和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
1緒 論
1.1模具在加工工業(yè)中的地位
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。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、冷壓模具等各種模具。
對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口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，在加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模的過(guò)程和取制件過(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)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來(lái)越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。
1.2 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)，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)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(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)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)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)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。
（3） 塑料制件的精密化、微型化和超大型化
由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，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） 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和運(yùn)用
隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開發(fā)已成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務(wù)之一。十多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外塑料成型行業(yè)在改進(jìn)和提高模具設(shè)計(jì)與制造方面投入了大量資金和研究力量，取得了許多成果。
（5） 模具標(biāo)準(zhǔn)化
為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到20%。
1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用
通過(guò)對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
課程設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)學(xué)習(xí)期間所學(xué)的知識(shí)。
2塑件的工藝分析
2.1塑件成型工藝分析
塑件名稱：冰箱蛋盒
生產(chǎn)批量：大批量
塑件材料：聚苯乙烯（PS）
未注公差取MT4級(jí)精度
圖1海爾冰箱蛋盒零件圖
塑件外形尺寸：φ160+0.92 φ95 +0.60 φ22 +0.28 φ7+0.2
內(nèi)形尺寸：φ20+0.28
孔尺寸：φ7+0.20
孔心距尺寸：φ95+0.60
2.2原料的成型特性與工藝參數(shù)
塑件的材料采用聚苯乙烯（PS），屬熱塑性塑料，該塑料具有如下的成型特性：
1. 無(wú)定形料、吸水率低、不易分解。相對(duì)分子量越大，機(jī)械強(qiáng)度越高。有優(yōu)良的電性能和一定的化學(xué)穩(wěn)定性。耐熱性低，熱變形溫度在70-80℃，只能在不高的溫度下使用。
2. 透明度高.剛度大.玻璃化溫度高，性脆。
3. 有較高的熱膨脹系數(shù)，不宜有嵌件，否則會(huì)因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開裂，塑件壁厚應(yīng)均勻。
4. 流動(dòng)性和成型性優(yōu)良，成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件的脫模斜度不宜過(guò)小，但頂出要均勻。
5. 宜用高料溫、高模溫，低注射壓力成型并延長(zhǎng)注射時(shí)間，并防止縮孔及變形，降低內(nèi)應(yīng)力，但料溫過(guò)高，容易出現(xiàn)銀絲。
6. 因流動(dòng)性好，模具設(shè)計(jì)中大多采用點(diǎn)澆口形式。
2.3塑件的結(jié)構(gòu)分析
1. 苯乙烯的一般制件壁厚為2.25~2.60mm，從圖紙上分析，該制件壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。
2. 塑件型腔較大，有尺寸不等的孔，如Ф7、Ф8、Ф20、Ф21，它們均符合最小孔徑要求。
3. 因?yàn)榫郾揭蚁岱€(wěn)定性好、對(duì)壓力敏感、固化溫度和熱變形溫度高、比熱容較小，對(duì)熱流道澆注系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，所以設(shè)計(jì)模具時(shí)要設(shè)計(jì)成熱流道澆注系統(tǒng)。
結(jié)論：綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。
2.4塑件尺寸精度的分析
該塑件要求外形美觀，無(wú)色透明，外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕，因?yàn)樗芗牧蠟榫郾揭蚁?，所以表面采用一般精度等?jí)4級(jí)；該塑件為透明塑件，要求型腔與型芯的表面粗糙度相同，粗糙度可取Ra0.3μm。
2.5表面質(zhì)量的分析
該塑件要求無(wú)缺膠，臟污；無(wú)拉傷、拉裂、中心圈破裂；無(wú)銀絲；允許有小黑點(diǎn)1~2個(gè);無(wú)氣泡、氣紋；無(wú)明顯熔接痕；表面無(wú)擦傷、修傷；無(wú)手印、指紋；無(wú)明顯色差。
3注塑設(shè)備的選擇
3.1估算塑件體積
通過(guò)UG得到塑件的凈重為W=135g，查資料得聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3，所以塑件的體積：V=W/ρ=135g/(1.054g/cｍ3)=128.08cm3
3.2選擇注射機(jī)
1. 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注塑機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80%，考慮外形尺寸及注射時(shí)所需的壓力情況，參考模具設(shè)計(jì)手冊(cè)初選螺桿式注射機(jī)：XS—ZY—1000。
該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：
螺桿直徑/mm
85
鎖模力/KN
4500
頂出行程/mm
190
注射容量/cm3
1000
移模行程／mm
700
頂出力/KN
95
注射重量/g
910
拉桿間距／mm
650×550
定位孔徑/mm
150
注射壓力/MPa
118
最大模厚／mm
700
噴嘴移出量/mm
30
注射速率/(g.s-1)
303
最小模厚/mm
300
噴嘴球半徑/mm
18
塑化能力/(kg.h-1)
125
合模方式
液壓
系統(tǒng)壓力/Mpa
13.6
注射方式
螺桿式
電動(dòng)機(jī)功率/KW
64
加熱功率/KW
16.5
外形尺寸(L×W×H)/(m×m×m)
7.7×1.8×2.4
重量/t
20
2. 塑件的注射工藝參數(shù)的確定
根據(jù)情況，聚苯乙烯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：1區(qū) 選用210℃
2區(qū) 選用220℃
3區(qū) 選用190℃
4區(qū) 選用180℃
噴嘴溫度：選用55℃
注射壓力：選用55MP
注射時(shí)間：選用4±2s
保壓時(shí)間：選用0.5s
保壓： 35Mpa
冷卻時(shí)間：選用10±3s
總周期： 25±5s
4型腔數(shù)的確定
4.1分型面的選擇
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。
分型面是分開模具，取出制品的面。注射模具有一個(gè)分型面和多個(gè)分型面的模具。分型面的形狀有平面、曲面等。分型面設(shè)計(jì)的是否恰當(dāng)，直接關(guān)系到模具制造、制件質(zhì)量的。一般分型面與注射機(jī)開模方向相垂直的平面。
根據(jù)分型面選擇原則，本設(shè)計(jì)采用如圖所示分型面：
圖2 分型面
4.2型腔數(shù)的確定
型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的最大注射量來(lái)確定它的數(shù)目。其公式如下：
式中：——注射機(jī)允許的最大注射量/cm3
——單個(gè)制品的體積/cm3
——澆注系統(tǒng)所需塑料的總體積/cm3，一般取塑件體積的0.6。
K——注塑機(jī)最大注塑量的利用率，一般取0.8。
計(jì)算：
n=0.8×1000-0.6×128.08/128.08=5.64
由以上的計(jì)算可知，可采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)
4.3確定型腔的排列方式
本塑件在注射時(shí)采用一模4件，即模具需要四個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。
圖3 型腔排列方式
5標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇
1. 塑件采用點(diǎn)澆口注射成型，一模4件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，采用雙分型面結(jié)構(gòu)：
圖4 雙分型面注射模
2.為使?jié)沧⑾到y(tǒng)中的塑料在圣餐過(guò)程中一直保持熔融狀態(tài)，本設(shè)計(jì)采用加熱流道設(shè)計(jì)。由于是多型腔加熱流道，在這里采用內(nèi)加熱式。將加熱器安裝在流道中央部位，流道中的塑料熔體阻止加熱器直接向分流板或模具本身散熱，所以能大幅度降低加熱能量損失并相應(yīng)提高加熱效率。
6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔時(shí)經(jīng)過(guò)的部分，它將注射機(jī)的噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來(lái)。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和填充時(shí)間。由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。
6.1.1主流道的尺寸
圖5 主流道
1）半錐角一般在2°～6°內(nèi)選取，主流道帶錐度是為了在模具打開時(shí)使主流道凝料容易脫離定模。本設(shè)計(jì)選取錐度為=4°。
2）主流道徑向尺寸的小端（與噴嘴連接的一端）直徑d應(yīng)大于噴嘴口孔徑0.5～1.0㎜。當(dāng)主流道與噴嘴同軸度有偏差時(shí)，可以防止主流道凝料不易從定模一側(cè)拉下來(lái)。
D=+（0.5～1）㎜
=3+0.5=3.5㎜
3）凹球面半徑應(yīng)比噴嘴球徑大1～2㎜，可以；保證注射過(guò)程中噴嘴與模具緊密接觸，防止兩球面之間產(chǎn)生間隙而使容體充入這間隙中，妨礙主流道凝料順利從定模上拉出。
=18+1=19mm
4）主流道內(nèi)壁的表面粗糙度在0.8um以下，主流道的長(zhǎng)度L一般根據(jù)模板的厚度而定，為了減少壓力損失和物料損耗。應(yīng)盡可能減少主流道的長(zhǎng)度，一般控制在60mm以內(nèi)。此處取L=55mm。
5）主流道大端直徑D=d+2Ltg
=3.5+2×tg(4°/2)
=3.501mm
6.1.2主流道襯套的形式
將主流道開設(shè)在一個(gè)專用零件主流道襯套上而不是直接加工在定模板上的方法較好，因?yàn)橹髁鞯赖谋砻娲植诙群陀捕纫笠话愣急榷０甯?，可以選用較好的鋼材。損壞后也容易更換，一般選用T8或T10制作，淬火硬度為50～55HRC，襯套的形式如下圖：
圖6 主流道襯套
6.2分流道的設(shè)計(jì)
分流道是指主流道與模具型腔澆口之間的一段流道，用于一模多腔和一腔多澆口（用于較大或形狀復(fù)雜的塑料件）的情況，將從主流道流來(lái)的容體分配至各個(gè)型腔或同一型腔各處，起著對(duì)容體的分流和轉(zhuǎn)向作用。
6.2.1分流道的形狀及尺寸
分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形梯形和U形等，如下圖所視，圓形和正方形截面流道的比表面積最?。鞯辣砻娣e與體積之比值稱為比表面積），塑料容體的溫度下少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，圓形分流道要求開設(shè)在分形面兩側(cè)，對(duì)稱、分布加工難度大，所以實(shí)際生產(chǎn)中常用截面形狀為梯形、半圓形及U形。
圖7 分流道截面形式
本設(shè)計(jì)選用分流道截面為梯形的截面形式。如下圖：
圖8 梯形截面形式
分流道的尺寸由塑料品種，塑件的大小和流道的長(zhǎng)短確定。一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確定其截面尺寸，
B=
H=2B/3
式中：B——梯形的大底邊寬度，mm；
m——塑件質(zhì)量，g；
L——分流道的長(zhǎng)度，mm；
H——梯形高度
此式計(jì)算：
B=0.2654=8.3
H=5.5
6.2.2分流道的長(zhǎng)度
分流道要盡可能短，且少?gòu)澱郏阌谧⑸涑尚瓦^(guò)程中最經(jīng)濟(jì)的使用原料和注塑機(jī)能耗，減少壓力損失和熱量損失。
6.2.3分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度并不要求很低，一般取1.6左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。
6.2.4分流道在分型面上的布置形式
在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式。平衡式布置是指分流道到各型腔澆口的長(zhǎng)度、斷面形狀、尺寸都相等的布置形式。它要求各對(duì)應(yīng)部分的尺寸相等，這種布置可實(shí)現(xiàn)均衡送料和同時(shí)充滿型腔的目的，使成型的塑件力學(xué)性能基本一致。但是這種布置使分流道較長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)中采用平衡式“X”形布置。
6.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道（除了直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
當(dāng)塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)，剪切速率增高，同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，黏度降低，提高流動(dòng)性能，有利于充型，但是澆口尺寸過(guò)小會(huì)使壓力增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。
6.3.1澆口類型的選擇
點(diǎn)澆口前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動(dòng)性增加，利于填充，因而對(duì)于薄壁塑件等表觀粘度剪切速率變化而敏感改變的塑料成型有利。
采用點(diǎn)澆口成型塑件，去除澆口后殘留地痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動(dòng)化操作。
本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)形式
6.3.2澆口位置的選擇
澆口的位置選擇，應(yīng)遵循如下原則：
（1） 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷，盡量縮短流動(dòng)距離；
（2） 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處；
（3） 有利于塑件熔體流動(dòng)；
（4） 有利于型腔排氣；
（5） 考慮塑件使用時(shí)的載荷狀況；
（6） 減少或避免塑件的熔接痕；
（7） 考慮分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊懀?
（8） 考慮澆口位置和數(shù)目對(duì)塑件成型尺寸的影響；
（9） 防止將型芯或嵌件擠歪變形。
下圖為本設(shè)計(jì)塑所選的澆口位置
圖9 澆口位置
6.3.3澆口的尺寸的確定
點(diǎn)澆口的截面為圓形，直徑d一般在0.8~2.0mm范圍內(nèi)選取，常用直徑是0.8~1.5mm。點(diǎn)澆口直徑也可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
式中d——點(diǎn)澆口直徑mm
——塑件在澆口處的壁厚
A——型腔表面積
計(jì)算得 d=2.0mm
6.4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，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑應(yīng)大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。
6.4.1主流道冷料穴
圖10常用冷料穴與拉料桿形式
1— 主流道；2—冷料穴；3—拉料桿；4—推桿；5—脫模板；6—推塊
(a)Z形推料桿的冷料穴；（b）倒錐孔冷料穴；（c）圓環(huán)槽冷料穴；（d）圓頭形冷料穴；（e）菌頭形冷料穴；（f）圓錐頭形冷料穴；
圖（a）~（c）是底部帶推桿的冷料穴；（d）~（f）是底部帶拉料桿的冷料穴。
本設(shè)計(jì)采用圖（b）倒錐孔冷料穴。
6.4.2分流道的冷料穴
本設(shè)計(jì)的分流道的冷料穴是在端部加長(zhǎng)了3mm（約1. 5）而作為分流道的冷料穴。
7排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
塑料熔體在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型腔及流道原有的空氣，除此之外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體，這些氣體必須及時(shí)排出，否則，被壓縮的氣體會(huì)產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起強(qiáng)度下降，甚至充填不滿等。
一般有以下幾種排氣方式；
(1)排氣槽排氣
對(duì)于大中型塑件的模具，通常在分型面上的凹模一邊開設(shè)排氣槽，排氣槽的位置以處于熔體流動(dòng)末端好，聚苯乙烯分型面上的排氣槽深度h=0.02mm。
(2)分型面排氣
對(duì)于小型模具可利用分型面間隙排氣，但分型面必須位于熔體流動(dòng)末端。
(3) 利用型心、頂桿、鑲拼件等的間隙排氣
8成型零件的設(shè)計(jì)
直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構(gòu)成塑料外形的成型零件稱為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件稱為凸模（或型芯）。由于凹、凸模件直接與高溫，高壓的塑料接觸，并且在脫模時(shí)反復(fù)與塑料摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度。
8.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.1凹模
因?yàn)榻M合式凹模簡(jiǎn)化了復(fù)雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣，便于模具檢修，節(jié)省貴重模具鋼等優(yōu)點(diǎn)；所以本設(shè)計(jì)采用組合式凹模，同時(shí)為了保證組合式型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，對(duì)于鑲塊的尺寸、形狀位置公差要求較高，組合結(jié)構(gòu)必須牢靠，鑲塊的機(jī)械加工性能要好。
8.1.2凸模和型芯
凸模和型芯都是成型塑件內(nèi)表面的零件；凸模一般是指成型塑件中較大的、主要內(nèi)形零件；型芯一般是指成型塑件上較小控槽的零件。為此，本設(shè)計(jì)采取最常用的設(shè)計(jì)方法，即通孔凸肩式；該種設(shè)計(jì)中，凸模用的臺(tái)肩和模板連接，再用墊板螺釘緊固，連接牢固可靠。
小型芯結(jié)構(gòu)：小型芯是用于成型塑件上的小孔和槽；小型芯單獨(dú)制造，再鑲嵌到模板中。本設(shè)計(jì)中，因蛋盒塑件上有孔就需要這樣的小型芯。
8.2成型零件的工作尺寸
8.2.1平均收縮率
S=(Smax+Smin)%/2=0.7%
8.2.2型腔尺寸計(jì)算
1)根據(jù)公式凹模的內(nèi)形尺寸：
D=(ds+dsQcp-3/4Δs)+Δs/3 (5)
式中 D腔型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
ds為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸；
Δs為塑件公差，成型零件精度等級(jí)取4級(jí)；
Qcp為塑料平均收縮率(%)，此處取0.7%；
所以型腔尺寸如下：
L1=(160+160×0.007-3/4×0.14)+0.14/3=161.1 +0.04 0mm
H2=(95+95×0.007-3/4×0.14)+0.14/3=95.6 +0.04 0mm
2)型腔的深度尺寸：
型腔深度的尺寸計(jì)算：
H=(Hs+HsQcp+2/3Δs)+Δs/3
式中 h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)；
Hs為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、Qcp 、x 、Δm含義如（1）式中。
H1=(22+22×0.007-2/3×0.14)+0.14/3=22.1 +0.04 +0.003mm
8.2.3型芯尺寸計(jì)算
1） 型芯徑向尺寸的計(jì)算：
根據(jù)公式：=
d凸=(Ds+DsQcp+Δs)-Δs/3
式中 d凸凸模/型芯外形尺寸(mm)；
Ds為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；
Δs 、Qcp 、x 、Δm含義如（1）式中。
由于該塑料的收縮率不大為0.7%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。
所以型芯的尺寸如下：
大孔 r1=(21+21×0.007+3/4×0.14)-0.64/3=21.2 -0.005 -0.218mm
小孔 r2=(8+8×0.007+3/4×0.14)-0.64/3=8.1 -0.005 -0.218mm
型芯 L1=(157+157×0.007+3/4×0.14)+0.14/3=157.1 +0.04 0mm
H2=(92+92×0.007+3/4×0.14)+0.14/3=92.3 +0.04 0mm
2）型芯的深度尺寸計(jì)算：
H芯=(Hs+HsQcp+2/3Δs)-Δs/3
式中 h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)；
Hs為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、Qcp 、x 、Δm含義如（1）式中。
H芯=(118+118×0.007+2/3×0.14)-0.56/3=117.38 +0.003 -0.190mm
8.2.4型芯之間的中心距
通孔中心距尺寸的計(jì)算：
L1=(950+950×0.007-3/4×0.14)+0.14/3
=950.2+0.04 0mm
8.2.5模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過(guò)程中收到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞，也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。模具型腔壁厚的計(jì)算，應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn)。
根據(jù)型腔壁厚的剛度公式得到型腔最小壁厚 7mm
根據(jù)地板厚度的剛度公式得到底板最小厚度 7mm
9合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱可以安裝在動(dòng)模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)。但更多的是安裝在動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)樽鳛槌尚土慵闹餍托疽话愣及惭b在動(dòng)模一側(cè)。導(dǎo)柱和主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時(shí)起到保護(hù)作用。
1.導(dǎo)柱的布置方式
導(dǎo)柱應(yīng)均勻分布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，常取導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離為導(dǎo)柱直徑的1~1.5倍，以保證模具強(qiáng)度。
2.導(dǎo)柱的尺寸長(zhǎng)度
導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出8~12，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型腔進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰撞而損壞。
3.導(dǎo)柱材料的選用
導(dǎo)柱應(yīng)具有足夠的耐用磨度和強(qiáng)度，常采用鋼經(jīng)滲碳淬火處理或、鋼經(jīng)淬火處理，硬度為，導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合部分表面粗糙度為，固定部分的表面粗糙度為
4.導(dǎo)柱的形狀
為了使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)作成錐臺(tái)形或半球形。導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是除了安裝部分的凸肩外其余部分直徑相同，稱為帶頭導(dǎo)柱。另一種是除安裝部分的凸肩外安裝用的配合部分直徑比外伸工作部分直徑大，稱為帶肩導(dǎo)柱。
5.配合精度
導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6過(guò)渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合
9.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向孔可帶導(dǎo)套，也可以不帶導(dǎo)套，帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用于生產(chǎn)批量大或?qū)蚓雀叩哪＞?。無(wú)論是帶導(dǎo)套還是不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，都不應(yīng)設(shè)計(jì)為盲孔（盲孔會(huì)增加模具閉合時(shí)的阻力，并使模具不能緊密閉合）帶導(dǎo)套的模具應(yīng)采用階帶肩導(dǎo)柱。
1.導(dǎo)套的形狀
導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式也有兩種，一種是帶有軸向定位臺(tái)階，稱為帶頭導(dǎo)套；另一種是不帶軸向定位臺(tái)階，稱為直導(dǎo)套。本設(shè)計(jì)采用的是帶頭導(dǎo)套。
2.導(dǎo)套的尺寸
導(dǎo)套的壁厚一般為，由內(nèi)孔大小來(lái)決定，導(dǎo)套孔工作部分的長(zhǎng)度取決于含導(dǎo)套的模板厚度，一般是孔徑的倍。導(dǎo)套的前端應(yīng)倒角，倒角半徑為。
3.導(dǎo)套的安裝方法
帶頭導(dǎo)套安裝需要墊板，裝入模板后加蓋墊板即可。直導(dǎo)套用于模板后面不帶墊板的結(jié)構(gòu)，為防止在使用時(shí)被拔出，可采用如下幾種方法固定：
a) 導(dǎo)套外圓柱加工出凹槽，用螺釘固定；
b) 導(dǎo)套外圓柱面局部磨出一小平面，用螺釘固定；
c) 導(dǎo)套側(cè)向開一小孔，用螺釘固定；
d) 采用鉚接的方法。
10推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型心上脫出，模具中這種推出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用如圖所示方式脫模：
圖11 脫模方式
11各項(xiàng)參數(shù)校核
11.1型腔數(shù)量的確定和校核
按注塑機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量：
n<=（KmN-m2）/m1
其中m1=135g，m2=100g，k取0.8， 經(jīng)查資料，注塑機(jī)最大注射量 mN=910g，
則
（KmN-m2）/m1= 4.6
該模具中n=4<4.6，故模具型腔數(shù)量與所選注塑機(jī)相匹配，滿足要求。
11.2注射量校核
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量的80%，由此有：
nm1+m2<=80%m
其中n=4，m1=135g，m2=105g，m=910g.則上式為：
4×135+105=645g<0.8×910=728g .
故模具型腔能充滿，滿足要求。
11.3塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核
如果塑件在模具分型面上的投影面積超過(guò)了注塑機(jī)允許使用的最大成型面積，則成型過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，因此，設(shè)計(jì)注塑模式必須滿足以下面關(guān)系：
nA1+A2
204），即該注塑機(jī)的開模行程符合要求。
由以上對(duì)各參數(shù)的效核可知該注塑機(jī)（XS—ZY—1000型）符合要求。
12模具總裝圖
圖12 總裝圖
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)塑料蛋盒塑料成型模具的設(shè)計(jì)，對(duì)常用塑料在成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，通過(guò)老師介紹方法，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新的鍛煉。
在設(shè)計(jì)過(guò)程充分利用了各種可以利用的方式，同時(shí)在反復(fù)的思考中不斷深化對(duì)各種理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用CAD軟件就是一例，。以計(jì)算機(jī)為手段，專用模具分析設(shè)計(jì)軟件為工具設(shè)計(jì)模具。
模具CAD技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的革命，大大提高了設(shè)計(jì)效率，尤其是系列化或類似注射模具設(shè)計(jì)效率更為提高。
總之，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的又一次鍛煉完全清楚：充分利用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在模具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時(shí)在實(shí)際中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)計(jì)出價(jià)廉物美的模具。
致謝
經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)忙碌之后，設(shè)計(jì)最終完成，心理有一種說(shuō)不出的輕松，設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到許多的問(wèn)題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝等同學(xué)的支持與幫助，在繁忙的日子中給了我勇氣，使身處工作崗位的我能夠平心將畢業(yè)設(shè)計(jì)循序漸進(jìn)地進(jìn)行；還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學(xué)，使得我方便地查閱資料，按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。誠(chéng)心地感謝我的同學(xué)、朋友一直來(lái)對(duì)我學(xué)習(xí)的支持和奉獻(xiàn)，我所有的學(xué)習(xí)成果都源于他們的理解與支持，所有的成績(jī)和榮譽(yù)也應(yīng)屬于他們擁有！
大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號(hào)，在江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂(lè)的成長(zhǎng)，不曾忘可親的老師、同學(xué)、朋友，這片土地……
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