塑料底座模具設計

塑料底座模具設計,塑料,底座,模具設計 厚度2MM塑料底座模具畢業(yè)設計（論文）第1章 緒論1.1塑料成型在工業(yè)生產中的重要性1.1.1塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其它配合劑。塑料制件在工業(yè)中應用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點決定的。塑料密度小、質量輕。塑料比強度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個階段：1. 初創(chuàng)階段 30年代以前，科學家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，他們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產。2. 發(fā)展階段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產，奠定了塑料工業(yè)的基礎，為其進一步發(fā)展開辟了道路。3. 飛躍階段 50年代中期到60年代末，塑料的產量和數(shù)量不斷增加，成型技術更趨于完善。4. 穩(wěn)定增長階段 70年代以來，通過共聚、交聯(lián)、共混、復合、增強、填充和發(fā)泡等方法來改進塑料性能，提高產品質量，擴大應用領域，生產技術更趨合理。塑料工業(yè)向著自動化、連續(xù)化、產品系列化，以及不拓寬功能性和塑料的新領域發(fā)展。我國塑料工業(yè)發(fā)展較晚。50年代末，由于萬噸級聚氯乙稀裝置的投產和70年代中期引進石油化工裝置的建成投產，使塑料工業(yè)有了兩次的躍進，于此同時，塑料成型加工機械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展，各種加工工藝都已經齊全。塑料由于其不斷的被開發(fā)和應用，加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟于完善，極大地促進了成型模具的開發(fā)于制造。隨著工工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加，而且產品的更新?lián)Q代周期也越來越短，對塑料和產量和質量提出了越來越高的要求。1.1.2塑料成型在工業(yè)生產中的重要作用模具是工業(yè)生產中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國民經濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱、模具質量的好壞，直接影響著許多新產品的開發(fā)和老產品的更新?lián)Q代，影響著產品質量和經濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基礎”，日本則稱“模具是促進社會繁榮富裕的勞動力”。近年來，我國各行業(yè)對模具的發(fā)展都非常重視。1989年，國務院頒布了“當前產業(yè)政策要點的決定”，在重點支持改造的產業(yè)、產品中，把模具制造列為機械技術改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務。1.1.3 塑料成型技術的發(fā)展趨勢一副好的塑料模具與模具的設計、模具材料及模具制造有很大的關系。塑料成型技術發(fā)展趨勢可以簡單地歸納為一下幾個方面:1. 模具的標準化 為了適應大規(guī)模成批生產塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標準化工作十分重要，目前我國標準化程度只達到20。注射模具零部件、模具技術條件和標準模架等有一下14個標準：當前的任務是重點研究開發(fā)熱流道標準元件和模具溫控標準裝置；精密標準模架、精密導向件系列；標準模板及模具標準件的先進技術和等向標準化模塊等。2. 加強理論研究3. 塑料制件的精密化、微型化和超大型化4. 新材料、新技術、新工藝的研制、開發(fā)和應用各種新材料的研制和應用，模具加工技術的革新，CAD/CAM/CAE技術的應用都是模具設計制造的發(fā)展趨勢。1.1.4CAD/CAM開發(fā)平臺及其發(fā)展趨勢CAD/CAM技術從誕生至今已有三十多年的歷史，歷經二維繪圖、線框模型、自由曲面模型、實體造型、特征造型等重要發(fā)展階段，其間還伴隨著參數(shù)化、變量化、尺寸驅動等技術的融入。通過三十多年的努力，CAD/CAM技術在基礎理論方面日趨成熟，同時推出了許多商品化系統(tǒng)，諸如Pro/Engineer，UGII,CATIA，Solid Works等?！懊谰朴愑恪?，但軟件技術則不同，停止就意味著被淘汰，CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)正伴隨著計算機軟硬件技術的高速發(fā)展向著更高、更深層次方向發(fā)展。AD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)主要可分為三種方式：（1）完全自主版權的開發(fā)，一切需從底層做起；（2）基于某個通用CAD 系統(tǒng)的二次開發(fā)，如基于AutoCAD軟件的二次開發(fā)；（3）基于CAD/CAM軟件平臺的開發(fā)，此類開發(fā)界于前兩種方式之間，較二次開發(fā)可以更深入核心層，具有開發(fā)周期短、見效快、系統(tǒng)穩(wěn)定性好和功能強等特點，當然平臺的價格也很昂貴.當今比較流行的CAD/CAM平臺很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，Pelorus，DESIGNBASE等?？梢缘弥狢AD/CAM開發(fā)平臺向著更深、更高層次發(fā)展，同時不斷融入計算機軟件新技術，并呈現(xiàn)出開放化、多元化發(fā)展趨勢。CAD/CAM平臺發(fā)展趨勢概括如下：(1) 支持多種主流的計算平臺，包括Windows 95&NT，Apple Power Macintosh、最流行的UNIX工作站（如Sun，SGI，DEC Alpha，HP 9000，IBM RS/6000等）。(2) 采用面向對象技術.對象具有封裝性、多態(tài)性、繼承性，使對象模塊化、即插化，從而提高應用開發(fā)和軟件維護效率，增強了代碼的可重用性和互操作能力，最終達到改善應用整體質量的目標。(3) 采用軟件組件技術與開放式結構。基于組件的功能可為設計者提供很大程度的柔性，通過組件技術提供的功能模塊，開發(fā)者可方便地把它嵌入到應用中，并能夠快速適應前沿技術和擴展核心功能.采用組件技術的最好例證當屬CAD軟件新軍SolidWorks. SolidWorks利用PARASOLID作為實體幾何建模器，從開發(fā)到推出極其迅速，在很短的時間內就提供了優(yōu)質的軟件產品，而且從1995年推出至今，已成為很有競爭力的產品，這些均主要得益于它采用了組件技術.軟件組件技術為開放奠定了基礎，既然開放就應該統(tǒng)一標準.目前在軟件技術領域有兩個重要標準，即CORBA（Common Object Request Broker Architecture）規(guī)范和IDL(Interface Defination Language)規(guī)范.CORBA的目標是要使異構分布環(huán)境內的不同應用系統(tǒng)之間能夠互操作，IDL則是一種用來定義組件如何與ORB交換信息的標準語言。(4) 支持混合維造型線框、曲面、實體，在數(shù)據(jù)結構層采用統(tǒng)一的精確邊界表示，支持流形與非流形拓撲，并在造型功能上做的越來越深入、廣泛.如PARASOLID的復雜過渡處理、ACIS的可變形曲面、CAS.CADE的參數(shù)化和特征等功能。(5) 提供更用戶化的功能。傳統(tǒng)的CAD/CAM平臺只提供最基本的幾何造型功能，如基本圖形的繪制、基本體素的生成.當今的平臺則提供更上層的功能，如特征造型、約束造型.而且在提供造型功能的同時，提供諸如顯示、交互、產品數(shù)據(jù)管理等功能，即提供了一個集造型、可視化、交互、數(shù)據(jù)管理為一體的集成化開發(fā)環(huán)境。這種集成開發(fā)環(huán)境可大大提高開發(fā)者的開發(fā)效率，更便于以CAD/CAM為核心的集成化、一體化產品的開發(fā)。1.2塑料模具的分類塑料模具的分類的方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分為以下幾類：1. 注射模（又稱注塑模）；2. 壓縮模；3. 壓注模；4. 擠出模；5. 氣動成型模。以上是常見的成型方法，還有泡沫塑料成型模、搪塑模、澆鑄模、回轉成型模、聚四氟乙稀壓錠模等。1.3 畢業(yè)設計應達到的要求通過這次畢業(yè)設計，應達到學校對畢業(yè)設計的要求，同時對于本具體的塑料注射模的設計，應達到如下目的：6. 更深入了解聚合物的物理性能、流動性、成型過程中的物理、化學變化以及塑料的組成、分類及其性能。7. 更深入了解塑料成型的基本原理和工藝特點，正確分析成型工藝對模具的要求。8. 掌握各種成型設備對各類模具的要求。9. 掌握各類成型模具的結構特點及設計計算方法，能設計中等復雜模具。10. 具有分析、解決成型現(xiàn)場技術技術問題的能力，包括具有分析成型缺陷產生的原因和提出克服辦法的能力。11. 在設計中熟練使用Pro Engineer和UG等3D造型軟件和Auto CAD等2D繪圖軟件。12. 結合以前學過的各門課程，綜合運用各種知識來完善這次畢業(yè)設計。13. 在設計過程中，還應該注意了解塑料模具的新工藝、新技術和新材料的發(fā)展動態(tài)，閱讀外文資料，學習掌握新知識，更好地為本設計和振興我國的塑料成型加工技術服務。第2章 零件的工藝分析2.1 材料的選擇本產品為塑料底座，首先從它的使用性能上分析必須具備有一定的綜合機械性能包括良好的機械強度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電器性能。能滿足以上性能的塑料材料有多種，但從材料的來源以及材料的成本考慮，ABS更適合些。ABS是目前世界上應用最廣泛的材料，它的來源廣，成本低，符合塑料成型的經濟性。因此，在選用材料時，考慮采用ABS，并且作為鼠標的一個外殼后蓋ABS能滿足它的使用性能合成型特性。圖1.12.1.1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性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性能和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.021.05g/cm3，ABS（抗沖）收縮率為0.30.8，ABS（耐熱）收縮率為0.30.8。ABS具有及好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速降解。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。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。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。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經過調色可配成任何顏色。其缺點是賴熱性不高，連續(xù)工作溫度為70C左右，熱變形溫度約為93C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應各種不同的應用。根據(jù)應用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。2.1.2主要用途ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、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、農藥噴霧器及家具等。2.1.3成型特點ABS在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；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；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5060C，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在6080C。2.1.4 ABS注射參數(shù)注射類型：螺桿式螺桿轉速：3060r/min噴嘴類型：形式直通式；溫度180190C料筒溫度：前段200210C；中段210230C；后段180200C模具溫度：5070C注射壓力：7090 MPa保壓力：5070 MPa注射時間：35 S保壓時間：1530 S冷卻時間：1530 S成型時間：4070 S2.2 產品工藝性與結構分析影響尺寸精度的因素很多。首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動及成型時工藝條件的變化、塑件成型后時效變化和模具結構形狀等。因塑件的尺寸精度往往不高，應在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。塑件公差數(shù)值根據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標準確定。精度等級選用根據(jù)SJ1372-78選擇，本零件配合要求不高，精度等級選擇一般精度，為級精度，無公差值者，按級精度取值，如表所示。表.1塑件尺寸公差（）基本尺寸精度等級基本尺寸精度等級0.120.4865800.381.6360.140.56801000.441.86100.160.611001200.502.010140.180.721201400.562.214180.200.801401600.622.418240.220.881601800.682.724300.240.961802000.743.030400.261.02002250.823.340500.281.22252500.903.650650.321.42502801.04.02803151.606.402.2.1表面粗糙度塑件的外觀要求不高，表面粗糙度應取高些。一般模具表面粗糙度要比塑件要求低12級。一般塑件的表面粗糙度為Ra0.80.2m之間。2.2.2形狀塑件在滿足功能要求的前提下，其內外表面形狀應盡可能保證有利于成型。具體結果參見塑件結構圖。2.2.3斜度 塑件冷卻時收縮會使它緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分，因此，為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設計時必須塑件內外表面沿脫模方向留有足夠的斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。在不影響塑件的使用前提下，脫模斜度可以取大一些。在開模后塑件留在型腔內，查表可知ABS的脫模斜度為：型腔：40120；型芯：351。如果開模后塑件留在型腔內時，塑件內表面的脫模斜度應大于塑件外表面的脫模斜度，即以上值反之。在本次設計的塑件中，設ABS的脫模斜度為：型腔：1，型芯：50。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內。2.2.4壁厚塑件的壁厚對塑件的質量有很大的影響，壁厚過小成型時流動阻力大，大型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應滿足一下幾方面要求：具有足夠的強度和剛度；脫模時能夠受推出機構的推出力而不變形；能夠受裝配時的緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知， ABS制件最小壁厚為0.8，中型塑件推薦壁厚為1。同一塑件的壁厚應盡可能一致，否則會因冷卻或固化速度不同產生附加內應力，使塑件產生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂。塑件局部過厚會出現(xiàn)凹痕，內部會產生氣泡。在要求必需有不同壁厚時，不同壁厚的比例不應超過，且應采用適當?shù)男揎棸霃揭詼p緩厚薄過渡部分的突然變化。綜上，根據(jù)塑件的使用性能要求，本塑件的壁厚取值本塑件的壁厚為1.5。2.2.5圓角塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外，其它轉角處都應用圓角過渡，這樣才不會因在轉角處應力集中，在受力或沖擊震動時發(fā)生破裂，甚至在脫模過程中由于成型內應力而開裂，特別是在塑件的內角處。通常，內壁圓角半徑應是壁厚額一半，而外壁圓角半徑為壁厚的1.5倍，一般圓角不小于0.5。塑件各個圓角半徑參見塑件零件圖。2.2.6孔的設計由于需要，本塑件有設置圓柱孔和其他形式的通孔，其結構參數(shù)見零件圖。由于這些孔結構不是很復雜，可以用機械加工或電火化加工即可。 第3章 模具結構設計注射模具的典型結構有單分型注射模、雙分型注射模、斜導柱側向分型與抽芯注射模、斜滑塊側向抽芯注射模、帶有活動鑲件的注射模、定模帶有推出裝置的注射模等等。跟據(jù)塑件的結構特征和使用要求，本模具采用雙分型面結構，其中一個分形面是為了使?jié)沧⑾到y(tǒng)的冷凝料自動脫落下來，而另外一個分型面則是用于脫模了。由于本塑件側壁有2個與開模方向不一致的凹槽，所以必須首先將成型這部分的型芯脫離出件，才能將整個塑件從模具中脫出。這種型芯通常稱為側型芯，并加工成可動形式。這里考慮開模時側向抽芯與分型與塑件的推出同步，故可采用斜滑塊外側抽芯機構。這里采用斜導柱在定模上，滑塊在動模上的注塑模結構。斜滑塊使用壓條安裝在動模凹槽內，可以沿凹槽滑動。斜導柱固定在定模上。斜導柱與滑塊上的斜孔一般采用H8/f8或H8/f7的配合，在開模時，滑塊隨著動模沿斜導柱向外側運動，脫離出件。為了保證制品的精度（考慮到只靠導柱對斜滑塊進行定位，怕強度不夠，影響制品的尺寸精度）應為斜滑塊設計定位裝置。這里采用限位塊的形式，將它與斜滑塊之間為斜面配合。把限位塊與定模做成整體式，這樣在注塑是對滑塊起到定位作用，從而保證了制品的尺寸精度。3.1型腔數(shù)量以及排列方式本塑料制件為塑料底座，生產的批量較大，為了提高生產效率，但又要保證產品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式：每增加一個型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺寸精度要降低約4%8%，因此多型腔模具（n4）一般不能生產高精度的塑件。因此，本模具可采用一模一腔的形式。3.2 初選注射機注塑模具是安裝在注射機上使用的。在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選用的注射機的有關技術參數(shù)有全面的了解，以保證設計的模具與使用的注射機相適應。注射機是生產熱塑性塑料制件的主要設備，按其外形注射機可分為立式、臥式和角式三種，應用較多的是臥式注射機。3.2.1注塑量校核模具型腔能否充滿與注塑機允許的最大注塑量密切相關，設計模具時，應保證注塑模具內所需要熔體總量在注塑機實際的最大注塑量的范圍內。根據(jù)生產經驗，注塑機的注塑量是所允許最大注塑量（額定注塑量）的80%。由參考文獻1公式4.5及參考文獻2表21。 nm1+m280%m則 nv+m2217070210-3+20=67.6(cm3)而 80%m=80%125=100(cm3)即 nm1+m280%m 所以合適式中 n型腔數(shù)量，取雙型腔m1單個塑件的質量和體積（g或cm3）m2澆注系統(tǒng)所需塑料質量和體積 （g或cm3） V塑件的體積（cm3）m注塑機允許的最大注塑量（g或cm3）3.2.2 塑件鎖模力校核在確定型腔的數(shù)量后確定注射機的類型，參考教材塑料成型工藝與模具設計式4-3：按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目nF-PA2/PA1式中 F注射機的額定鎖模力（N）； A1單個塑件在模具分型面上的投影面積（2）；A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（2）；P塑料容體對型腔的成型壓力(MPa)，其大小一般是注射壓力大小見本說明書表二。 由上面的公式得FPA2+PA1n p值查本說明書表二（注射壓力在60100之間），取中間值p=80 Mpa，A1=98282，A2=1122，故F801308098282 =89601572480 =1582880(N)合1582.88 KN。 本模具所需要的鎖模力1581.44 KN，符合條件的注射機有多種，在此是初步選用XS-ZY-250注射機。下面是XS-ZY-250注射機的技術規(guī)格：表3.1螺桿直徑注射容量 注射壓力鎖模力 502502130MPa1800KN最大注射面積最大模具厚度最小模具厚度中心孔徑5002350250150模板行程噴嘴球半徑噴嘴孔直徑定位孔直徑350184 1250+0.06注塑加工時所需注塑壓力與塑料品種，塑件形狀和尺寸，注塑機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關。選擇的注塑機的注塑壓力必需大于成型制品所需的注塑壓力。3.2.3注射壓力的校核由ABS注射參數(shù)可知，注射壓力為7090 MPa，注射機額定注射壓力為119MPa。符合要求。3.2.4模具安裝尺寸校核噴嘴尺寸,模機外形尺寸及模具厚度均應在注塑機所要求的技術規(guī)格范圍內.模具主澆道中心線與料筒、噴嘴的中心線相一致，噴嘴頭的凸球面比較、半徑Rn與主澆道始端凹球面半徑Rp、噴嘴的孔徑dn與主澆道襯套的孔徑dp之間，分別保持如下關系： RpRn， dpdn則 16mm12mm 3mm2mm 所以合適。3.2.5開模行程的校核開模取出塑件所需的開模距離必需小于注塑機的最大開模行程。由于選用的是液壓-機械式鎖模機構注塑機,其最大開模行程由注塑機連桿機構的最大行程決定,與模具厚度無關。由于采用單分型面注塑模,其開模行程可按下式校核:SH1+H2+(510)式中 H1推出距離（脫模距離）（mm） H2包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度(mm) S注塑機最大開模行程（mm）3.2.6模具與注射機安裝模具部分相關尺寸的校核為了保證模具能順利安裝在注射機上，需對其相關尺寸加以校核。1. 噴嘴尺寸 注射機噴嘴為球面，其球面半徑于相應的模具主流道始端凹下球面半徑相適應，本設計也滿足（詳見澆注系統(tǒng)設計）。2. 定位圈尺寸 根據(jù)模具和注射機配合的要求，模具安裝在注射機上必須使模具的中心線與料筒、噴嘴的中心線重合。因此，定位圈的中心線要和噴嘴的中心線重合，本設計也能滿足要求（詳見澆注系統(tǒng)設計）。. 模具厚度 本模具閉合高度H355.5，注射機允許的閉合高度為Hmax370，Hmin355.5 ，顯然，滿足要求。3.3確定分型面分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質量等。應設法避免與開模運動方向垂直或傾斜的側向分型和側向抽芯。3.3.1型腔分型面位置的設計考慮主要如下問題外表質量：分型面優(yōu)選在塑件外型的最大輪廓處。脫模：制件留在動模邊，從制件的推出裝置設置方便考慮。塑件精度：保證塑件精度，滿足外觀要求。模具制造：便與模具制造，減少成型面積。抽芯行程：應使側向抽芯行程較短。排氣：當分型面作為主要排氣面時，料流的末端應在分型面上以利排氣。下圖是通過交貨期所確定的型腔數(shù)量和上述條件綜合考慮，確定出的本次設計分型面的擺放情況：閉模狀態(tài)下的主分型面位置：（圖中粉紅色部分為主分型面）圖2-3-3不帶主分型面的型腔開模圖： 圖2-3-4帶主分型面的型腔開模圖（圖中可以看見主分型面立體形狀）：圖2-3-5經CAE分析，得知單個塑料件的體積，密度，質量如下：圖2-3-6即密度為1.35 g/cm，質量為175g，體積為129629mm3。經CAE分析，得知加上澆注系統(tǒng)的塑件的體積，密度，質量如下圖2-3-7即密度為1.35 g/cm3，質量為181g，體積為133868mm3。整個澆注系統(tǒng)和型腔充型時間：圖2-3-8總的充型時間為8.05秒，有圖中不難看出從澆口開始的圖示顏色為橙紅色，所以大概估算從澆口到整個型腔澆注完畢所需時間為8.050.81=7.24秒。3.3.2確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)（以氣泡分析圖為基礎）圖2-3-9產生氣泡可能的原因： 1）塑料干燥不夠，含有水分2）塑料有分解3）注射速度太快4）注射壓力太小5）模具溫太底，充模不完全6）模具排氣不良7）從加料端帶入空氣解決的對策可以從下幾個方面進行考慮： 1）在制品壁厚較大時，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，隨著冷卻的進行，中心部的樹脂邊收縮邊向表面擴張，使中心部產生充填不足。這種情況被稱為真空氣泡。解決方法主要有： a）根據(jù)壁厚，確定合理的澆口，澆道尺寸。一般澆口高度應為制品壁厚的5060。 b）至澆口封合為止，留有一定的補充注射料。 c）注射時間應較澆口封合時間略長。 d）降低注射速度，提高注射壓力， e）采用熔融粘度等級高的材料。 2）由于揮發(fā)性氣體的產生而造成的氣泡，解決的方法主要有： a）充分進行預干燥。 b）降低樹脂溫度，避免產生分解氣體。 3）流動性差造成的氣泡，可通過提高樹脂及模具的溫度、提高注射速度予以解決。由上圖可以看出氣泡在分型面處分布較多，所以要在分型面處開設排氣系統(tǒng)。3.4主流道和主流道襯套結構主流道固化時間要求：為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。3.4.1臥式注塑機主流道結構設計要點錐角、粗糙度加工劃痕方向要求：圓錐形主流道，錐角=；內壁粗糙度值Ra0.4m以下；機械加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應將流道的內孔鍍鉻。主流道與噴嘴結構：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑R2應比噴嘴球頭半徑R1大l2mm。主流道幾何關系：圖2310主流道大端直徑：錐角一般取2O一6O。計算公式： D= （2-5）式中：D-主流道大頭直徑（mm） V流經主澆道的熔體容積（包括各個型腔、各級分澆道、主澆道以及冷料穴的容積（cm3）； K因熔體材料而異的常數(shù)，PA66取5帶入相關數(shù)據(jù)，則D=12mm主流道小端直徑：應比注塑機噴出孔直徑約大0.5lmm 常取。主流道村套結構：設計成獨立的；計算公式符號物理意義出處計算結果 （）主流道的體積流率（）查塑料模具技術手冊機械工業(yè)出版社1997.6表310查塑料模設計手冊軟件版=16.65模具成型塑件體積，通常取=（0.50.8）;由前述可知=134cm。注射機的公稱注射量(200cm3)注射時間圖238可知為8.05s根據(jù)以上要求可以選擇主流道襯套結構如下：圖2311L2=10mm，L3=8mm，L1=22mm，d=27mm。定位圈和澆口套的固定方式： 圖2312D=124mm，d=110mm，螺釘孔距L=92mm3.42點澆口的設計： (1)點澆口斷面積：本次設計采用點澆口。澆口其斷面積約為主流道斷面積的39%，在本設計中取為3mm2；澆口長度約0.52.5mm在本設計中取為1mm；剪切速率校核： (2-6)式中 主流道澆口剪切速率；主流道澆口體積流量；=16.65 R主流道澆口當量半徑cm；R=0.6cm。帶入相關數(shù)據(jù)，得=6,固符合要求。澆口主視圖澆口側視圖(2)澆口位置設計說明（根據(jù)CAE分析已得出結論，此處作為說明）。澆口的設計需要滿足以下條件： 1.有利于減小制品翹曲變形2.有利于改善注塑制品的力學性質3.有利于避免注塑成型時的噴射現(xiàn)象 4.有利于充模流動、排氣和補料5.有利于減少熔接痕，增加熔接牢度：6.澆口位置應防止料流將型芯或嵌件擠歪變形 3.4.3 冷料井的設計冷料井又稱冷料穴，它是為貯存兩次注塑間隔產生的冷料頭。防止冷料頭進入型腔造成制品熔接不牢，影響制品質量，甚至堵住澆口，而造成成型不良。冷料井常主流道末端。冷料井的直徑稍大于主流道大端直徑，長度一般取主流道直徑的1.52倍。冷料井與拉料桿頭部結構緊密相連。這里采用最常用的Z形頭拉料桿冷料井。3.4.4排溢系統(tǒng)設計當塑料熔體填充型腔時，必須順序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產生的氣體不能被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填料等缺陷，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，同時積存氣體還會產生反向壓力而降低充模速度。因此設計時必須考慮排氣問題。注射模成型時排氣通常以如下四種方式進行：1. 利用配合間隙排氣；2. 在分型面上開設排氣槽排氣；3. 利用排氣塞排氣；4. 強制排氣。根據(jù)塑件的結構特點和型芯型腔以及模具的結構，本副模具因為型芯是采用鑲拼結構，固采用利用間隙配合排氣，同時，鉗工在加工時，適當在分型面上開設很小的排氣槽（ABS排氣槽深度為0.03）。3.5 成型零件的設計與計算 成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑料間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高強度、剛度及較好的耐磨性能。 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設計，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵零件進行強度和剛度校核。3.5.1模具材料的選擇根據(jù)模具的生產條件和模具的工作條件需要，結合模具材料的基本性能和相關的因素，來選擇適合模具需要的，經濟上合理、技術上先進的模具材料。對于一種模具，如果單純從材料的基本性能考慮，可能幾種模具材料都能符合要求，然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度、模具制造費用以及分攤到制造的每一個工件上的模具費用等多種因素，進行綜合分析評價，才能得出符合實際的正確結論。主要指標有：1. 模具材料的基本性能 要考慮模具材料的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性（紅硬性是指模具材料在一定溫度下保持其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力）。還要根據(jù)實際工作條件，分別考慮其實際要求的性能，如抗氧化能力、抗壓強度、抗拉強度和抗彎強度、疲勞強度等。2. 模具材料的工藝性 模具材料的工藝性，經常考慮一下幾種：可加工性；淬火溫度和淬火變形；淬透性和淬硬性；氧化脫碳敏感性等。3. 模具材料的冶金質量及其它考慮因素 冶金質量也對模具材料的性能有很大的影響，只有優(yōu)秀的冶金質量，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。常考慮的冶金質量指標有：冶煉質量，鍛造軋制工藝，熱處理和精加工，導熱性，精料和制品化等。其它還要考慮選用的模具材料的價格和通用性?？傊?，選用高質量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生產高質量的模具，已經成為當前工業(yè)發(fā)達國家模具制造的主要發(fā)展趨勢，我國也正在向這一方向發(fā)展。 以下成型零件材料就根據(jù)以上原則選擇。3.5.2 凹模的設計為了提高零件的加工效率，裝拆方便，保證兩個型腔形狀，尺寸一致，采用整體式凹模結構。在凹模與定模板間的配合用。影響成型零件的尺寸因素有：1.塑件的收縮率，其值為s=（Smax-Smin ）Ls;式中 s塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差； Smax塑料的最大收縮率； Smin塑料的最小收縮率； Ls 塑件的基本尺寸。2.模具成型零件的制造誤差；參考塑料成型工藝與模具設計P所列出的經驗值，成型零件的制造公差約占塑件總公差的-,或取IT7-IT8級作為模具制造公差。模具成型零件制造公差用z表示。收縮率的波動引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大。在計算成型零件時，所用到的收縮率均用平均收縮率來表示= 100%式中 塑件的平均收縮率； Smax塑料的最大收縮率； Smin塑料的最小收縮率。計算公式參考教材P151式（5-18）： (LM)z =(1+ )LS(0.50.75)z式中 表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) LS表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差；Z取/3。當制件的尺寸較大、精度級別較底時式中取0.75，當精度級別較高時式中取0.5。本塑件為塑料底座其精度要求較高，故在本設計中取0.75。 腔深度的計算：計算公式參考教材P151式(5-20)(HM)z =(1+ )HSz式中 HM表示型腔的深度； 表示塑料的平均收縮率；HS表示塑件凸出的高度；修正系數(shù)，=1/21/3，精度要求低時取小值，反之取大值。在此取1/3。表示塑件的基本尺寸；Z=1/3?；境叽鐬?6的計算：查教材P67表3-9該尺寸的公差為=0.16。利用公式 (HM)z =(1+ )HSz=(1+0.55%)161/30.160.053=16.0020.053 mm3.5.3 型心尺寸的計算型心尺寸的計算公式參考教材P151式5-19：(LM)z =(1+ )LS+0.75z式中 表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) LS表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差；Z取/3。當制件的尺寸較大、精度級別較底時式中取0.75，當精度級別較高時式中取0.5。本塑件為塑料底座其精度要求較高，故在本設計中取0.75。型芯高度尺寸的計算運用平均收縮率法： (hm)z =（1+Scp）LS+1/3zH型芯高度尺寸（mm）z型芯高度制造公差（mm） (hm)=(1+0.55%)14+0.16/3 =14.097中心距離的尺寸計算中心距離尺寸的計算公式參考教材P151式5-22：(CM)Z/2=(1+) CSZ/2式中 表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) CS表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差；Z取/3。3.5.4 模具型腔側壁和底版厚度的計算塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底版厚度過小，可能因硬度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足產生翹曲變形導致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度和順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚。矩形型腔的結構尺寸計算在本模具設計中采用了整體矩形型腔。整體式矩形型腔，這種結構與組合式型腔相比剛度較大。由于底板與側壁為一體，所以在型腔底面不會出現(xiàn)溢料間隙，因此在計算型腔壁厚時變形量的控制主要是為保證塑件尺寸精度和順利脫模。矩形板的最大變形量發(fā)生在自由邊的中點上。壁厚的計算公式參考模具設計與制造手冊表2-158凹模側壁和底板厚度的計算。S=式中 C常數(shù)，其值由型腔的高度與型腔的長度之比確定。因型腔的高度與型腔的長度之比=14/119.52=0.117135，查手冊得C=1.4。 P型腔壓力，一般取2545MPa，在此取40 MPa。 a型腔的深度。其值為10。E彈性模量。鋼的取2.1105。允許變形量，查教材表5-12ABS為0.05，在此取0.01。則：S=13.3mm。 查教材表5-17矩形型腔壁厚推薦尺寸，取45 mm。所以本模具型腔的壁厚值為45 mm。底板厚度計算.由于熔體壓力，板的中心將產生最大變形量。按剛度條件，型腔厚度為h=式中 C，常數(shù)，其值由型腔的高度與型腔的長度之比確定。因型腔的高度與型腔的長度之比=14/119.52=0.117135，查手冊得C=1.4；P型腔壓力，一般取2545MPa，在此取40 MPa；a型腔的深度。其值為10.；E彈性模量。鋼的取2.1105；允許變形量，查教材表5-12ABS為0.05，在此取0.01。 h=32.17 mm查手冊的推薦值在此取37 mm。動模墊板厚度的確定查模具設計與制造手冊動模墊板厚度的推薦值，塑件在分型面上的投影面積為（119.5264）2=15298.56合152.98，在100200的范圍內，則墊板的厚度為3040，在此取40mm。3.6推出機構的設計推出機構的設計主要考慮以下幾項的原則：1. 推出機構應盡量設計在動模的一側；2. 保證塑件不因推出而變形損壞；3. 機構簡單動作可靠；4. 保證良好的塑件外觀；5. 合模時的真確復位。在本模具的設計過程中采用推桿的形式對塑件進行脫模，其具體的布置情況考慮平衡受力的原則。3.6.1 脫模力的計算注射成型以后，塑件在模具中冷卻定型，由于體積收縮，對型腔產生包緊力，塑件必須克服磨擦阻力才能從模腔中脫出。按力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(cos-sin)在式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3； A塑件對型芯的包容面積； P塑件對型芯的單位面積上的包緊力,模內冷卻一般?。?.81.2）107；在此取中間值1.0107。 Ft脫模力； 型芯的脫模斜度，在本模具中為40。先計算A值：A=（1064.98+119.5210）4=7380Ft=Ap(cos-sin)=7380（0.2cos40-sin40）=7.3106KN。3.7側向分型與抽芯機構的設計在給定的制件外形分析，成型時可用側向分型機構來完成，但使模具結構復雜。考慮到要實現(xiàn)制件的外形，觀察其外形形狀，在內兩側邊可以用側向抽芯實現(xiàn)成型，在型腔與型芯之間用一鑲塊的型芯來成型，必須用抽芯機構進行成型，這樣可以把模具結構簡化，降低制造成本。在本模具設計過程中采用的是機動側向抽芯機構。抽芯距離的確定和抽芯力的計算：為了安全的起見，側向抽芯距離通常比塑件上的側孔、側凹的深度或側向凸臺的高度大23mm。抽芯距用s表示，則s=s1+23mm=2+2=4mm。抽芯力的計算：對于側向抽芯的抽芯力，往往采用如下的公式進行估算： Fc=chP(cos-sin)在式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.10.3； c側型芯成型部分的截面平均周長(m); h側型芯成型部分的高度(m)；本模具為9mm P塑件對型芯的單位面積上的包緊力,模內冷卻一般?。?.81.2）107；在此取中間值1.0107。 Fc抽芯力(KN)； 型芯的脫模斜度，在本模具中為40。 在此先算c側型芯成型部分的截面平均周長：故抽芯力Fc=chP(cos-sin)=1080.0010.0091.0107（0.2cos40-sin40）=17820.08=142.56(KN)3.7.1側滑塊的設計在本模具的側滑塊采用了鑲拼的形式，導滑槽采用的是矩形的形式其配合用H8/f8的間隙配合。其零件圖見圖紙。3.7.2 合模導向機構的設計導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，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兩種形式。本模具采用導柱導向定位。3.7.2.1導向機構的作用 1、定位作用 模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。 2、導向作用 合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3、承受一定的側壓力 塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力很大時，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構。導柱導向機構的主要零件是導柱和導套，導柱和導套均采用標準件。導柱設置在動模一側，導柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合：導柱的導向部分采用H7/f7的間隙配合，而導套用H7/r6的配合鑲入模板。3.7.2.2導套和導柱3.7.2.2.1導柱 1、導柱的結構形式 導柱采用1表2-111標準形式，這種形式結構簡單，加工方便，用于簡單模具。2、導柱結構和技術要求 (1) 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出812mm，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。(2) 形狀 導柱前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱順利進入導向孔。(3) 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用Y8、T10鋼經淬火處理，硬度為HRC5055。導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8m,導向部分表面粗糙度Ra為0.80.4m。(4) 配合精度 導柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合；導柱的導向部分通常采用H7/F7或H8/f7的間隙配合。3.7.2.2.2導套1、導套的結構形式 本模具的結構形式采用1表2-114形式，這種形式結構較簡單，便于加工。2、導套的結構和技術要求(1) 形狀 為了使導柱順利地進入導套，在導套的前端應倒圓角，導柱孔最好作成通孔，以利于排出孔內空氣及殘渣廢料。如模板較厚，導柱孔必須作成盲孔時，可在盲孔的側面打一小孔排氣。(2) 材料 導套與導柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度應低于導柱硬度，以減輕磨損，防止導柱或導套拉毛。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8m。(3) 固定形式及配合精度 導套用環(huán)形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合鑲入模板。3.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設置溫度調節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產品質量和較高的生產率。根據(jù)ABS塑料的成型工藝，本模具只要設置冷卻系統(tǒng)即可。3.8.1冷卻系統(tǒng)的計算冷卻系統(tǒng)的計算包括熱傳導面積的計算、溫控介質通道的尺寸和介質用量的確定以及通道回路的排布等，這些工作是注射模設計中的一個難點。這里略，其參數(shù)根據(jù)資料推薦值選則。3.8.2冷卻系統(tǒng)的設計準則為了提高冷卻效率和爭取型腔表面溫度的均勻和穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設計中應遵守生產中的約定原則。在管道回路布置時，還需要進一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果好。冷卻水道的設計原則如下：1. 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大；2. 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等個；3. 澆口處加強冷卻；4. 冷卻水道出、入口溫差應盡量?。?. 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置。還有冷卻水道應盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產生熔接痕，降低塑件的強度；冷卻水道應易于清理，一般水道孔徑為10（不小于8）。根據(jù)中間板的厚度和型腔尺寸，參考設計手冊推薦值，在中間板中開設5條直通式冷卻水道，直徑為10，具體布局參間零件圖。冷卻水道和外界的連接采用標準件水嘴連接。3.9 注射機參數(shù)的較核由于選用XS-ZY-250注射機，其裝模高度在250-370之間而本模具的總高度是355.5，在裝模的范圍之內。塑件在分型面上的投影面積為（11282）2=18638合186.38，而XS-ZY-250注射機的最大注射面積是500 cm2，也在合格的范圍內。所以在前面的初選用XS-ZY-250注射機是符合本模具的要求的。塑料底座模具畢業(yè)設計（論文）第4章 繪制裝配圖和零件圖裝配圖是機械設計中設計意圖的反映，是機械設計、制造的重要技術依據(jù)。在部件和零件設計和制造及裝配時，都需要裝配圖。本模具裝配圖表達了模具的工作原理、零件的安裝配合關系和各零件的主要結構形狀以及裝配、檢驗和安裝時所需要的尺寸和技術要求。本套圖紙中還有一張型芯組件圖，表達了主型芯、鑲塊和動模板之間的位置和配合關系。零件圖是設計部門提交給生產部門的重要技術文件，它更具體的反映了設計者的意圖，表達了機械或部件對零件的要求（包括對零件的結構要求和制造工藝的可能性、合理性要求等），是制造和檢驗零件的依據(jù)。本套模具圖紙中詳細標注了零件的各個尺寸和公差，位置公差和粗糙度等。在設計中繪圖主要用計算機繪圖，使用的軟件主要有：Pro/Engineer、Auto CAD2002等。在繪制塑件圖、裝配圖和零件圖時，由于自己的水平有限，出了很多的錯誤和標注不合理的地方，經過多次改正，不斷提高圖紙質量。第5章 注射件成型缺陷分析模具設計制造完后，要進行試模。由于設計存在的缺陷，可能會出現(xiàn)這樣那樣的問題，因此要根據(jù)具體的情況及時解決，不要在正式生產中產生類似的問題和缺陷。以下表4注射模成型缺陷分析及解決方法。表5.1注射塑件成型缺陷分析序號成型缺陷生產原因解決措施1制 制品形狀欠缺1.料筒及噴嘴溫度偏低2.模具溫度太低3.加料量不足4.注射壓力不足5.進料速度慢6.鎖模力不夠7.模腔無適當排氣8.注射時間太短，柱塞或螺桿回退時間太早9.雜物堵塞10.流道澆口太小，太薄、太長提高料筒及噴嘴溫度提高模具溫度增加料量提高注射壓力調節(jié)進料速度增加鎖模力修改模具，增加排氣孔增加注射時間清理噴嘴正確設計澆注系統(tǒng)2制品滋邊1.注射壓力太大2鎖模力過小或單向受力.3.模具碰損或磨損4.模具間落入雜物5.料溫太高6.模具變形或分型面不平降低注射壓力調節(jié)鎖模力修理模具擦凈模具降低料溫調整模具或磨平3熔合紋明顯1. 料溫過低2. 模溫低3. 擦脫模劑過多4. 注射壓力底5. 注射速度慢6. 加料不