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四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第一章 概述
1.1 國際、國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況
1.1.1國際塑料模具成型發(fā)展概況：
模具有著制造業(yè)中的帝王的美喻，在上個世紀(jì)有著巨大的發(fā)展，最典型的例子就是戰(zhàn)后日本經(jīng)濟的起飛，很大一部分因素就在于其模具業(yè)的發(fā)展與支持?，F(xiàn)在日本是世界第一大模具生產(chǎn)國，國內(nèi)有多家世界聞名的機床制造業(yè)廠家，加工模具的高速加工中心、電加工機床、龍門銑床、精密磨床、數(shù)控系統(tǒng)等全都具備世界級名牌。優(yōu)秀的機床制造業(yè)為模具制造奠定了堅實的基礎(chǔ)，如在電子超精密模具中，集成電路、微型電機模具精度已達±1μm，處于世界領(lǐng)先地位。IT產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品更新很快，如手機開發(fā)制造周期為2個月，產(chǎn)品試制期為7天，一般7套模具150兆NC數(shù)據(jù)，兩天就完成編程，計算機設(shè)計及制造技術(shù)都非常先進。
模具在美國、西歐等發(fā)達國家也占有相當(dāng)高的地位。現(xiàn)在國際模具生產(chǎn)的總的發(fā)展趨勢是，品種多樣化——變種變量生產(chǎn)；產(chǎn)品精密化——高速、高效率、高精度加工；加工精細(xì)化——微量切削、高速進給；開發(fā)短期化——高硬材料直接加工，減少后繼工序；綠色環(huán)境化——無切削液干式切削加工。
1.1.2國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況：
近年來，我國塑料模具水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達到3μm，制件精度為0.5μm的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴大，高速加工及RP/RT等先進技術(shù)的采用已越來越多。模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設(shè)計制造水平及企業(yè)管理水平的提高。
1.1.3我國模具與國際模具相比存在的主要問題：
我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比，主要存在6個方面的問題。
1)原材料問題
受售價限制，國產(chǎn)模具多采用2Cr13和3Cr13作精密熱處理，而國外則采用專用模具材料DINI、2316，其綜合機械性能，耐磨、耐腐蝕性能及拋光亮度均明顯優(yōu)于國產(chǎn)材料。這從根本上影響了國產(chǎn)模具的外觀質(zhì)量和使用壽命。
2)制造工藝水平
國內(nèi)模具生產(chǎn)廠家，工藝條件參差不齊，差距很大。不少廠家由于設(shè)備不配套很多工作依賴手工完成，嚴(yán)重影響了精度和質(zhì)量。
3)設(shè)計體系
國內(nèi)一些生產(chǎn)廠家雖然也采用了計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造技術(shù)(CAM)，但依舊停留在引進、消化和吸收階段，難以形成具有成熟的理論指導(dǎo)和設(shè)計體系。因此，規(guī)范模具設(shè)計軟件系統(tǒng)的開發(fā)是當(dāng)務(wù)之急。
4)調(diào)試水平
模具就其本質(zhì)而言屬于工裝，生產(chǎn)出合格制品才是最終目的。因此，模具的質(zhì)量、性能依賴試模結(jié)果檢驗。國內(nèi)模具廠因交貨期短，試模設(shè)備局限，往往把質(zhì)量檢驗工作放在用戶處試模，易給用戶造成大量的損失和浪費。而且由于修模受時間，場地限制，往往難以調(diào)試出最佳狀態(tài)。而國外一些發(fā)展較好的企業(yè)都擁有自己的試模場所和設(shè)備，可以模擬用戶的工作條件試模，所以能在最短的時限達到很好的效果。
5)價格因素
目前一些廠商只關(guān)心價格，而忽略了模具的技術(shù)質(zhì)量，對用戶而言合理的質(zhì)量價格比是最優(yōu)選擇，所以進口模具價格比國產(chǎn)模具高8-10倍，仍有其市場空間。國內(nèi)一些模具廠，迫于競爭需要，盲目壓價，甚至以次充好，粗制濫造，是一種不負(fù)責(zé)任的短期行為，將為國產(chǎn)模具的發(fā)展帶來重創(chuàng)。當(dāng)然，在確保品質(zhì)的前提下，加強管理，擴大規(guī)模，降低成本無疑是努力的方向。
6)配套體系
我國模具生產(chǎn)企業(yè)習(xí)慣埋頭搞生產(chǎn)科研，而忽視了與其他設(shè)備供應(yīng)商、原料供應(yīng)商合作。無形中使用戶走了許多彎路。我們的模具廠必須和其他廠家及各大科研院所共同合作，為用戶創(chuàng)造最佳的制品，創(chuàng)造更大的利潤，才有希望為自己營造廣闊的發(fā)展空間。
1.2塑料模具設(shè)計方法主要發(fā)展方向：
經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具的開發(fā)、結(jié)構(gòu)和企業(yè)管理等方面已顯示出了一些新的趨向，現(xiàn)綜合如下：
（1）模具的質(zhì)量、周期、價格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將周期放在首位，要求模具盡快交貨，這已成為一種趨勢。為滿足用戶的這一要求，各方面的工作必須跟上。
（2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確的用戶對象之前進行開發(fā)（這需要在有較大把握和敢冒一定風(fēng)險的情況下進行），變被動為主動。目前，電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已經(jīng)采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進行模具設(shè)計的被動局面。事實證明，這種做法不但使模具廠變被動為主動，而且對開發(fā)業(yè)務(wù)和縮短模具生產(chǎn)周期也十分有利，受到用戶的歡迎。青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個概念，我還你一個產(chǎn)品”的一站式服務(wù)模式及太倉求精模塑公司和浙江陶氏模具集團有限公司等企業(yè)主動開發(fā)的辦法已被越來越多企業(yè)所接受，這可能也是今后發(fā)展的一種趨向。
（3）隨著模具企業(yè)設(shè)計和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。在某種意義上說：“模具是一種工藝品”的概念已逐漸被“模具是一種高新技術(shù)工業(yè)產(chǎn)品”所替代，模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配”的概念所替代。模具正從長期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g(shù)。這不但是一種生產(chǎn)手段的改變，也是一種生產(chǎn)方式的改變，更是一種觀念的改變。這一趨向使得模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促使整個模具工業(yè)水平不斷提高，正在被社會所接受。我國模具行業(yè)，目前已有4個國家級高新技術(shù)企業(yè)，近百個省市級高新技術(shù)企業(yè)。與此趨向相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸變?yōu)榧夹g(shù)型人才是十分必要的。當(dāng)然，目前及相當(dāng)長一段時間內(nèi)，技藝型人才仍是十分重要的，因為模具畢竟難以完全擺脫對技藝的依靠。
（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方面迅速發(fā)展，這也是一種趨向。21世紀(jì)，信息越來越多，信息技術(shù)越來越先進發(fā)達，信息已與人們的生產(chǎn)和生活休戚相關(guān)。在目前的信息社會中，高水平的模具，現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用的CAE、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其他許多先進制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已被行業(yè)所共認(rèn)。
（5）隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向著更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機遇，開拓市場，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)日子普遍好過，任務(wù)忙不過來，利潤水平和職工收入都很好，日子紅紅火火。因此，模具企業(yè)應(yīng)把握這個趨向，使自己生產(chǎn)的模具向高水平發(fā)展，不斷提高自己的綜合素質(zhì)和整體實力及進入國際市場的競爭力。
（6）世界上工業(yè)發(fā)達國家的模具正加速向我國轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)形式：一是遷廠，二是投資，三是采購。這一趨向雖然并非近幾年才有，但近幾年更加明顯。我們應(yīng)抓住機遇，加快發(fā)展步伐。
發(fā)展展望
在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績，又要重視落后，要抓住機遇，采取措施，在經(jīng)濟全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，把自己帶入到國際市場中去，促進我國整個模具行業(yè)的快速發(fā)展。
隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也一定會越來越高。為了滿足市場的需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工技術(shù)都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢預(yù)計會在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。當(dāng)然，這是需要開拓、創(chuàng)新和做出艱苦努力的。
以下為幾個發(fā)展方向：
1)超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。
2)多樣材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。
3)各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。
4)模具設(shè)計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展，CAD/CAM/CAE/CAPP及PDM等將向智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
5)更加高速、更加高精度、更加智能化的各種模具加工設(shè)備將進一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。
6)更高性能及滿足特殊用途的各種模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之而來的也會產(chǎn)生一種特殊的和更為先進的加工方法。
7)各種模具型腔表面處理技術(shù)、涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。
8)逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。
9)熱流道技術(shù)將會迅速發(fā)展，氣輔和其他注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。
10)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高?！笆晃濉逼陂g，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，廣大模具企業(yè)將進一步深化改革，下功夫搞好科技進步與創(chuàng)新，堅持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來。由于國際、國內(nèi)宏觀環(huán)境良好，國內(nèi)塑料模具各主要用戶行業(yè)仍將以較快速度發(fā)展，塑料模具也必將持續(xù)高速發(fā)展。目前存在的主要問題通過國內(nèi)外交流與合作。全行業(yè)的共同努力和各方面的支持，不久的將來，定會得到較好的解決。
1.3畢業(yè)設(shè)計課題資料查詢
1.3.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求：
該塑件名為蝶形螺帽，機構(gòu)復(fù)雜，有比較多的孔和凹槽，采用的材料：POM（聚甲醛），其技術(shù)要求：
1.收縮率2.0%。
2.未注公差尺寸按sj1372-78.8級。
3.大批量生產(chǎn)。
在加工型腔時有一定的加工難度，因為型腔的內(nèi)凹是曲面，而且有圓角，增加了一定的難度，若是考慮組合式型芯的話，在裝配上有時個很大的問題，綜上所述采用整體式并在一定程度上增加型芯的精度和強度。此次設(shè)計型芯主要是螺紋部分，只有由于不是所有螺紋都是在分型面上面，所以要裝固螺紋嵌件。
1.3.2了解注塑機的技術(shù)規(guī)格：
圖1-3-1臥式注塑機外形圖
圖1-3-2臥式注塑機結(jié)構(gòu)圖
注塑成型機可分為合模裝置與注射裝置。其中合模裝置主要作用是實現(xiàn)模具開閉以及頂出制品，注射裝置作用是將樹脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)。
注射成型過程大致可分為以下6個階段：1、合模 2、注射 3、保壓4、冷卻5、開模6、取出制品。
從模具設(shè)計角度考慮，需了解注塑機技術(shù)規(guī)范的主要項目有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖（合）模力，模具安裝尺寸以及開模行程等。常用國產(chǎn)注塑機的主要規(guī)范見《塑料模具設(shè)計手冊》表3-48。具體選用SZ-160/1000型注塑機，其規(guī)格如下：
結(jié)構(gòu)形式：臥式
理論注射量：130cm
螺桿注射直徑：44mm
注射壓力：126MPa
注射行程：115mm
注射時間：4.3s
螺桿轉(zhuǎn)速：10～150r/min
注射方式：螺桿式
鎖模力：1000kN
最大成型面積：320cm
最大開合模行程：350mm
拉桿內(nèi)間距：360260mm
最大模具厚度：360mm
最小模具厚度：170mm
動定模固定板尺寸：230250mm
噴嘴球直徑：15mm
噴嘴口直徑：4mm
移模行程：280mm
模具定位孔直徑：120mm
合模形式：液壓—機械
1.3.3了解塑件的工藝性能和加工性能，塑料熔體流動行為，塑料在模具內(nèi)可能的結(jié)晶，取向及導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力：
聚甲醛：聚甲醛是乳白色不透明的，是一種有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。機械強度較高，它的抗張強度達700公斤/厘米^2，可在104℃下長期使用，脆化溫度為-40℃，吸水性亦較小。缺點是熱穩(wěn)定性差，所以必須嚴(yán)格控制成形加壓溫度。聚甲醛遇火易燃燒，長期在大氣中曝曬會老化。目前聚甲醛可以分為共聚和均聚兩種。POM規(guī)整的分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的結(jié)晶性使其物理機械性能十分優(yōu)異，有金屬塑料之稱。聚甲醛聚甲醛(POM)有均聚物與共聚物，均為流動性不太好的樹脂。此類樹脂易發(fā)生熱分解，必須注意控制成型時的溫度。共聚甲醛比均聚甲醛的熱穩(wěn)定性好，它可以在稍高的溫度條件下成型加工，但此材料在料筒內(nèi)停留的時間不宜過長，否則，會發(fā)生熱分解使制品色澤發(fā)黃。POM為乳白色不透明結(jié)晶性線性熱塑性樹脂，具有良好的綜合性能和著色性，具有較高的彈性模量，很高的剛性和硬度，比強度和比剛性接近于金屬；拉伸強度，彎曲強度，耐蠕變性和耐疲勞性優(yōu)異，耐反復(fù)沖擊，去載回復(fù)性優(yōu)；摩擦系數(shù)小，耐磨耗，尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤好，有較高的粘彈性，電絕緣性優(yōu)，且不受溫度影響；耐絕緣性好且不受濕度影響；耐化學(xué)藥品性優(yōu)：除了強酸、酚類和有機鹵化物外，對其他化學(xué)品穩(wěn)定，耐油；機械性能受溫度影響小，具有較高的熱變形溫度。缺點是阻燃性較差，遇火徐徐燃燒，氧指數(shù)小，即使添加阻燃劑也得不到滿意的要求，另外耐候性不理想，室外應(yīng)用要添加穩(wěn)定劑。??
均聚甲醛結(jié)晶度高，機械強度、剛性、熱變形溫度等比共聚甲醛好，共聚甲醛熔點低，熱穩(wěn)定性，耐化學(xué)腐蝕性，流動特性，加工性均優(yōu)于均聚甲醛，新開發(fā)的產(chǎn)品為超高流動（快速成型），耐沖擊和降低模具沉積牌號，也有無機填充，增強牌號。
POM吸水率大于0.2%，成型前應(yīng)預(yù)干燥，POM熔融溫度與分解溫度相近，成型性較差，可進行注塑、擠出、吹塑、滾塑、焊接、粘接、涂膜、印刷、電鍍、機加工、注塑是最重要的加工方法，成型收縮率大，模具溫度宜高些，或進行退火處理，或加入增強材料（如無堿玻璃纖維）。?
POM屬結(jié)晶性塑料，熔點明顯，一旦達到熔點，熔體粘度迅速下降。當(dāng)溫度超過一定限度或熔體受熱時間過長，會引起分解。銅是POM降解催化劑，與POM熔體接觸的部位應(yīng)避免使用銅或銅材料。
pom材料性質(zhì)：
英文名字：Acetal resin、polyoxymethylene或polyacetal(homopolymer
copolymer), poly(methylene oxide)（簡稱POM）
日文名字：ポリオキシメチレン
聚甲醛的分子式：HO(CH2O)nH。
結(jié)構(gòu)式：nCH2—(CH2O)n，n為聚合度，一般為8～100。
無定型態(tài)密度(25oC): 1.25 g/cm3。
晶體密度(25oC): 1.54 g/cm3。
最小壁厚：1.4mm。
成型收縮率: 1～1.5%
計算收縮率：1.2%～3.0%
公差等級：一般精度 MT4，未注公差尺寸 MT6
玻璃化溫度:：-30℃。
預(yù)熱溫度：80℃～100℃。
預(yù)熱時間：3～5小時。
料筒溫度：a）料筒后段：160℃～170℃；
b）料筒中段：170℃～180℃；
c）料筒前段：180℃～190℃。
噴嘴溫度：170℃～180℃。
模具溫度：80℃～105℃；塑料模具加熱為宜。
熔化溫度：均聚物材料為190～230℃；共聚物材料為190～210℃。
干燥條件：80～90℃ (3～4小時)
注射壓力：120～140MPa
注射速度：薄壁中等或偏高的注射速度，厚壁宜慢速。
模具溫度：標(biāo)準(zhǔn)值為60~80℃，要求鏡面品質(zhì)時，可用約120℃的模具溫度成型。
成形時間：a）注射時間：20～90秒；
b）高壓時間：0～5秒；
c）冷卻時間：20～60秒；
d）總周期：50～160秒。
比熱容： 1500J/(kg.k)
導(dǎo)熱率: 0.37W/m·k
溢邊值：0.04mm
螺桿轉(zhuǎn)速：28轉(zhuǎn)/分
后處理：a）處理方法：紅外線燈照射，鼓風(fēng)烘箱烘；
b）溫度：140℃～145℃；
c）時間：4小時。
流道和澆口:可以使用任何類型的澆口。如果使用隧道形澆口，則最好使
用較短的類型。 對于均聚物材料建議使用熱注嘴流道。對于共聚物材料既可使用內(nèi)部的熱流道也可使用外部熱流道。
1.3.4塑料的適用范圍：
POM強度高，質(zhì)輕，常用來代替銅、鋅、錫、鉛等有色金屬， 廣泛用于工業(yè)機械、汽車、電子電器、日用品、管道及配件、精密儀器和建材等部門。??
POM 被廣泛用于制造各種滑動、轉(zhuǎn)動機械零件，做各種齒輪、杠桿、滑輪、鏈輪，特別適宜做軸承，熱水閥門、精密計量閥、輸送機的鏈環(huán)和輥子、流量計、汽車內(nèi)外部把手、曲柄等車窗轉(zhuǎn)動機械，油泵軸承座和葉輪燃?xì)忾_關(guān)閥、電子開關(guān)零件、緊固體、接線柱鏡面罩、電風(fēng)扇零件、加熱板、儀表鈕 ；錄音錄像帶的軸承 ；各種管道和農(nóng)業(yè)噴灌系統(tǒng)以及閥門、噴頭、水龍頭、洗浴盆零件；開關(guān)鍵盤、按鈕、音像帶卷軸；溫控定時器；動力工具，庭園整理工具零件；另外可作為沖浪板、帆船及各種雪撬零件，手表微型齒輪、體育用設(shè)備的框架輔件和背包用各種環(huán)扣、緊固件、打火機、拉鏈、扣環(huán)；醫(yī)療器械中的心臟起博器；人造心臟瓣膜、頂椎、假肢等。
1.4畢業(yè)設(shè)計思想簡述
本次畢業(yè)設(shè)計主要目的檢測畢業(yè)生大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)和專業(yè)知識的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生進行自主設(shè)計能力，避免畢業(yè)生在畢業(yè)后不能很好的把所學(xué)到的知識融入生產(chǎn)實踐中。為社會培養(yǎng)合格的人才。
本次設(shè)計將大量借助CAD/CAE技術(shù)進行設(shè)計分析，比如AtuoCad、Pro/e等設(shè)計分析軟件。以及運用一些專業(yè)軟件進行設(shè)計計算。比如《模具設(shè)計手冊》、《機械設(shè)計手冊》等軟件來查詢資料和工藝計算。這些工作都是為了適應(yīng)現(xiàn)代運用計算機技術(shù)突飛猛進的大氣候做準(zhǔn)備。
71
第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析
圖2-1-1塑件圖
2.1.1尺寸精度分析
在選擇塑料制件尺寸精度時，是以最高的尺寸進行分析。該產(chǎn)品的尺寸均為
公差,參考《塑料模具設(shè)計手冊》其精度一律按SJ1372-78，7級處理?？紤]到
配合問題，該產(chǎn)品精度要求最高的尺寸應(yīng)為五個側(cè)凹處。一般模具的精度要比
塑件的精度高2~3級,所以取模具精度為MT4.
2.1.2粗糙度分析
模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一級，模具型腔的粗糙度對塑料制品的表面狀態(tài)起決定性的作用。 目前注射成型塑件的表面粗糙度通常是Ra0.02~1.25um,模具的表面粗糙度值為塑件的1/2,即Ra0.01~0.63um.考慮到該塑件的外形加工的難度以及成型工藝,綜合考慮型芯部分取Ra為0.2um,相應(yīng)型腔的Ra為0.1um.其它塑料制品考慮到表面光亮程度其Ra為0.8um,相應(yīng)型腔的Ra為0.4um.
2.1.3塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計
此次設(shè)計的塑料制件是帶螺紋的制品，所以在設(shè)計塑件外形時要考慮到方便脫模，比如在開模方向開設(shè)花鍵槽，但由于此次設(shè)計的是在塑件外部做兩個把手，設(shè)計把手的高度要大于螺紋高度。這樣方便脫模，具體方式見第四章。
2.1.4斜度設(shè)計：便于拔模和留模，在塑料件的內(nèi)外表面沿脫模方向應(yīng)設(shè)計足夠的脫模斜度，以防發(fā)生脫模困難。由于塑件本身很小，加上POM質(zhì)軟，其脫模斜度可設(shè)計小點,以分型面為基準(zhǔn)，拔模斜度設(shè)為2°。
2.1.5壁厚設(shè)計:壁厚設(shè)計主要依據(jù)在Pro/e環(huán)境下分析所得的結(jié)論，塑料制品的壁厚要盡可能的均勻,如果壁厚過小則難以充型,反之則易浪費材料增加冷卻時間.POM 的最小壁厚為1.4mm.在一些情況下，為使塑料充型后能快速冷卻,在壁厚較厚的部位設(shè)置冷卻水道，防止塑件產(chǎn)生缺陷，由于此次設(shè)計的塑件本身就不大，不會出現(xiàn)壁厚過大的現(xiàn)象。下面是壁厚的分析。
圖2-1-2三維壁厚分析（a）
表2-1-1 壁厚分析
圖2-1-2剖面呈黃色的部分尺寸大于最小尺寸，藍色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚為272mm2，最小壁厚為11mm2。
圖2-1-3三維壁厚分析（b）
表2-1-2壁厚分析
圖2-1-3剖面呈黃色的部分尺寸大于最小尺寸，藍色部分小于了最小尺寸的部分。最大壁厚為302mm2，最小壁厚為15mm2。
通過上面分析可以看出，塑件大部分壁厚都是滿足要求的，只有螺紋部分小于最小壁厚，這是不可避免的，所以壁厚還是滿足要求的。
2.1.6圓角設(shè)計：塑料制件除了有特殊要求采用尖角外,其余所有轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能的采用圓弧過渡,因尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,在受力或沖擊振動時會發(fā)生破裂,甚至在脫模的過程中即由于模塑內(nèi)應(yīng)力集中而開裂,特別是制件的內(nèi)轉(zhuǎn)角處。
2.2．塑件三維CAD建模及CAE分析
2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設(shè)計
圖2-1-4三維塑件
由于在軟件分析中沒有查到國內(nèi)生產(chǎn)POM的廠家,所以本次設(shè)計分析選用的材料是日本Ployplastics公司生產(chǎn)的聚甲醛,品名為：Duracon GB-52。模具溫度：90℃。塑料熔化溫度：200℃。推薦注射壓力：125Mpa 。
2.2.2 CAE分析及其不同方案結(jié)果比較：
2.2.2.1最佳澆口位置分布分析
澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口位置的選擇將對整個澆注件的成型好壞起至關(guān)重要的作用。所以我們這次設(shè)計的第一步分析就是對澆口位置的選擇。而澆口位置的選擇與分型面的選擇有著緊密的關(guān)系，因為分型面的選擇必然對澆注系統(tǒng)的位置選擇起到?jīng)Q定性的作用。所以我根據(jù)分型面的不同擺放位置確定了兩套分析方案，通過比較加以取舍。
表2-1-3澆口位置分析
方案一：
方案二：
通過Pro/e里面注射分析模塊Plastic adviser分析所得到不同視角，根據(jù)分型面選取不同適合擺放澆口區(qū)域分布示意圖：
下圖是考慮到正立擺放時分型面位置和上圖所示適合擺放澆口的區(qū)域綜合考慮，將澆口放在黃色箭頭所示的側(cè)面位置上。
下圖是考慮將螺紋橫放時分型面位置和上圖所示適合擺放澆口的區(qū)域綜合考慮，將澆口放在黃色箭頭所示底面位置上。
下圖是將澆口位置放在側(cè)面時的充型效果，由圖中可知，制件的綠色區(qū)域較多，黃色區(qū)域較少，紅色區(qū)域幾乎沒有。充型效果較好。
下圖是將澆口位置放在底面時的充型效果，由圖中可知，制件的綠色區(qū)域較多，黃色區(qū)域較少，紅色區(qū)域幾乎沒有。充型效果較好。
下面兩個圖顯示的是選擇不同澆口位置充型質(zhì)量預(yù)測比較，綠色區(qū)域顯示的是充型質(zhì)量高的區(qū)域，黃色是中等充型質(zhì)量區(qū)域，由下圖可知，選擇兩種澆口位置的充型質(zhì)量都比較好，但澆口放在側(cè)面的黃色區(qū)域更少，情況更好，而充型質(zhì)量是我們選擇澆口位置的主要依據(jù)之一，倘若澆口位置放在底面在后面幾項沒有上佳的表現(xiàn)，我就會因此選擇澆口放在側(cè)面的方案。
下面兩圖是不同澆口位置注射時間分布圖。由圖中可知，總的注射時間為5.48秒左右，離澆口近的地方時間很短，遠(yuǎn)端較之更長。
注射壓力的比較：通過比較可以發(fā)現(xiàn)，兩種方案差別不大，注射壓力比較小，估計是塑件體積小所致。
壓力降：通過比較發(fā)現(xiàn)，兩種方案差別不大。壓力降都比較小。
下面兩圖是對流動溫度分析，在澆口處、螺帽上部及一些邊緣地帶溫度較高，需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)。前一種方案其溫度差ΔΤ=200–154.53=45.47℃；后一種方案的溫度差ΔΤ=200–145.76=54.24℃。所以前一種方案比后一種溫度差異更短。更易于充型。
下面兩圖是對熔接痕分布進行分析，從圖中不難看出，熔接痕的數(shù)量比較少，主要分布在把手和型芯，熔接痕位置處對塑件壁厚進行適當(dāng)處理，同時通過適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整，盡量減少熔接痕的產(chǎn)生。第一種方案比第二種方案的熔接痕更少。
下面兩圖顯示的是氣泡分布情況，可以看出氣泡主要分布在螺紋附近，所以在后面的設(shè)計過程中，可以設(shè)計螺紋型心的排氣系統(tǒng)。
2.3．根據(jù)CAE分析結(jié)論進行模具工藝設(shè)計
2.3.1型腔數(shù)量的決定（型腔數(shù)必需同時滿足：交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、注塑機的塑化能力、鎖模力和模板尺寸）
2.3.1.1 通過在Pro/e軟件分析塑件和澆注系統(tǒng)的參數(shù)：
⑴單個塑料件的體積，密度，質(zhì)量如下：
圖2-3-1（a）單個塑件參數(shù)
由上圖可知，密度為1.54 g/cm3，質(zhì)量為7.3g，體積為4741.8mm3。
⑵澆注系統(tǒng)和四個塑料件總的體積，密度，質(zhì)量如下：
圖2-3-1（b）一模4型參數(shù)
即密度為1.54 g/cm^3，質(zhì)量為30.06g，體積為19864.8mm3。
⑶單個塑件最大投影面積 ：
= 78.5398+242.855+8.48735+18.6347x2+(0.252093+2.04104+6.26403+2.94643)x4
=405 mm2
⑷澆注系統(tǒng)和四個塑料件在分型面上的投影面積如下：
即投影面積為1845.51
而注射機選取的是SZ-160/1000型（臥式）注射機。
2.3.1.2由交貨期計算型腔數(shù)
4 (2-1)
式中 1.05——故障系數(shù)（以5％計）
N——一副模具定貨量（4×10^5件）
tc——成型周期（55s）
to——從定貨到交貨時間（5月）
tm——模具制造時間（2月）
th ——所在廠的每月工作時間計600／月
2.3.1.3根據(jù)注塑機最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)：
POM塑料最大注塑量計算： (2-2)
實際注塑量： (2-3)
型腔數(shù)量計算： (2-4)
式——注塑機的最大注塑量（按國際慣例指注塑在常溫下密度為ρs=1.54g/㎝3 的POM塑料對空注塑量）g(140)
q —— 一個塑件的質(zhì)量和它均分到的澆注系統(tǒng)質(zhì)量和g(11.8)
ρ——常溫下聚苯乙烯的密度g/cm^3(0.960)
ρs——常溫下POM的密度g/㎝3 (1.54)
2.3.1.4根據(jù)塑化能力來校核型腔數(shù)
模具的注塑容量還必須小于注塑機的塑化能力。
最大型腔數(shù)： (2-5)
式中 G—塑化能力，26kg/h
--- 每分鐘的注塑次數(shù)，
tc——成型周期（55s）
q——單個塑件質(zhì)量和均分到它上的澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和。（10g）
根據(jù)注射機的塑化能力所允許的最大型腔數(shù)遠(yuǎn)大于根據(jù)交貨期計算所須要的型腔數(shù)目，不會延誤交貨期，所以選擇一模四腔是滿足要求的。
2.3.2型腔布置
2.3.2.1采用一模四腔，型腔位置的排布如下圖：
圖2-3-2型腔布置
2.3.2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計三維圖
圖2-3-3三維型腔布置
2.3.3 確定分型面
2.3.3.2型腔分型面位置的設(shè)計：
外表質(zhì)量：分型面優(yōu)選在：對表面質(zhì)量要求不高的地方，盡量不要選在選在制品光亮平滑的外表面或圓角的拐角處，因為分型面不可避地會在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準(zhǔn)確的痕跡。
考慮側(cè)向抽芯距離和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性：分型面的選擇首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模的方向上，因為一般的側(cè)向抽芯機構(gòu)的能達到的距離都比較短，或者專門配液壓機，這樣勢必增加成本。從結(jié)構(gòu)上來講，盡量避免或減少側(cè)向分型抽芯。
排氣：當(dāng)分型面作為主要排氣面時，料流的末端應(yīng)在分型面上以利排氣。
2.3.3.2分型面形狀的決定
⑴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2-3-4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(shè)計分型面的擺放情況：
圖2-3-4分型面設(shè)計
⑵帶主分型面的型腔開模圖（圖2-3-5中可以看見主分型面立體形狀）：
圖2-3-5 三維分型面
整個澆注系統(tǒng)和型腔充型時間：
圖2-3-6充型時間分析
總的充型時間為4.33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4.33－0.43=3.9秒。
2.3.4確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)（以氣泡分析圖為基礎(chǔ)）
圖2-3-7 排氣分析
產(chǎn)生氣泡的原因：
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）麻煩溫太底，充模不完全
6）模具排氣不良
7）從加料端帶入空氣
解決的對策有以下幾個方面：
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(chǎn)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(yīng)為制品壁厚的50％~60％。
b）至澆口封合為止，留有一定的補充注射料。
c）注射時間應(yīng)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(chǎn)生而造成的氣泡，解決的方法主要有：
a）充分進行預(yù)干燥。
b）降低樹脂溫度，避免產(chǎn)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型芯分布較多，所以要在型芯處開設(shè)排氣系統(tǒng)。
在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：
⑴塑料成型特性：設(shè)計澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。
⑵模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計。
⑶塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。
⑷塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。
⑸注射機安裝模板的大?。涸谒芗队懊娣e比較大時，設(shè)置澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮到注射機模板大小是否允許，并應(yīng)防止模具偏單邊開設(shè)進料口，造成注射時受力不勻。
成型效率：在大量生產(chǎn)時設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成型周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。
⑺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(zhì)量，故
設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施。
2.3.4.1 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)
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(yīng)該最后固化。
⑴臥式或立式注塑機主流道結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)壁粗糙度值Ra＝0.4m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(yīng)將流道的內(nèi)孔鍍鉻。
主流道與噴嘴結(jié)構(gòu)：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑R2應(yīng)比噴嘴球頭半徑R1大l～2mm。
主流道小端直徑：應(yīng)比注塑機噴出孔直徑約大0.5～lmm 常取，d=4.5mm。
主流道大端直徑：應(yīng)比分流道深度大15mm以上，錐角一般取2O一6O。
由經(jīng)驗公式：D==8
式中：D——主澆道大端直徑（mm）；
d----主澆道小端直徑（4.5）；
a——主澆道錐角℃（2°）；
L——主澆道長度（56mm）；
澆注系統(tǒng)的基本尺寸為：
主流道
d=4.5mm，D=8.5mm，L=56mm，H=4mm，=2°，
R=9.5mm
圖2-3-9澆口套結(jié)構(gòu)
（1）所選澆口套的結(jié)構(gòu)如圖2-3-9：
1－定模板 2－澆口套
圖2-3-10澆口套的固定
（2）定位圈和澆口套的固定方式，如圖2-3-10：
（3）、主流道剪切速率校核
因為該副模具是一模四，采用側(cè)澆口要進行主流道和分流道的剪切速率校核。經(jīng)驗：主流道 分流道 點澆口，其它澆口
表2-3-1：主流道剪切速率校核
計算公式
符號
物理意義
出處
結(jié)果
①q=
②
主流道半徑7.5mm
①查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社P50
②查塑料設(shè)計手冊軟件版
主流道的剪切速率接近，符合設(shè)計要求
主流道的體積流率
剪切速率
（4）、冷料井類型和結(jié)構(gòu)
冷料井功用：使冷料不進人分流道和型腔。
冷料井結(jié)構(gòu)：冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽 使冷料井在分模時能將主流道凝料從主流道中拉出留在動模上。因采用直澆口故不用冷料井。
（5）、流道總壓力損失計算：
=22.5 (2-6)
式中： ——各段流道長度（60mm）
——各段流道半徑（8mm）
——各段流道體積流量（5012.5 mm3）
——各段流道中熔體表觀粘度，=3.2×10Pa.s查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社圖3-3-6
t值確定： 流道總體積為： 2.3.4.2分流道系統(tǒng)設(shè)計
⑴分流道斷面尺寸：
按經(jīng)驗計算 =4mm (2-7)
d: 分流道的直徑(㎜) , m:流經(jīng)的塑料熔體重量（12g）, L: 分流道的長度(27mm)
適用：壁厚小于3㎜，塑件重量小于200g;一般分流道直徑在3～10㎜之間，
⑵校核: 分流道剪切速率 = ～103s-1
⑶流道總損失計算：
=11.3Mpa (2-8)
式中 — 各段流道長度（20）；——各段流道半徑（4）；——各段流道體積流量（）；---各段流道中熔體表觀粘度（）
剪切速率確定： 經(jīng)驗：主流道 分流道 點澆道，其它澆口
表觀粘度確定：各段流道中熔體表觀粘度，=7.5×10Pa.s查《塑料成型模具》中國輕工業(yè)出版社圖3-3-6
表2-3-2剪切速率校核
計算公式
符號
物理意義
出處
結(jié)果
①
②
當(dāng)量半徑
①查《塑料模具技術(shù)手冊》機械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料設(shè)計手冊軟件版
=
分流道的剪切速率在的范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求
流道斷面積
流道長度
流道的體積流率
剪切速率
2.3.4.3分流道截面形狀設(shè)計
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，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以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。
根據(jù)塑料成型特性，可以初步確定分流道為圓形，其相應(yīng)的形式參照圖2-3-3所示。
2.3.4.4澆口 設(shè) 計
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。根據(jù)塑料成型特性，可以初步選擇澆口形式如圖2-3-8所示。
圖2-3-11澆口 設(shè) 計
⑴澆口斷面積：其斷面積約為分流道斷面積的3％－9%；澆口長度約0.5～2.5mm；
剪切速率校核：圓形 矩形
表2-3-3澆口剪切速率校核
計算公式
符號
物理意義
出處
結(jié)果
①
②
當(dāng)量半徑
①查《塑料模具技術(shù)手冊》機械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料設(shè)計手冊軟件版
=1.7
澆口的剪切速率在=的范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求
流道斷面積
流道長度
流道的體積流率
剪切速率
根據(jù)計算結(jié)果所設(shè)計的澆口的剪切速率符合要求，那么可以確定澆口的尺寸長為直徑Ф為1mm，長度為1.5mm。
⑵澆口斷面尺寸：按各類型澆口的經(jīng)驗計算
澆口位置設(shè)計說明（根據(jù)CAE分析結(jié)論）第二章第2節(jié)圖2-2-2。澆口的設(shè)計需要滿足一下條件：
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(xué)性質(zhì)
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(yīng)防止料流將型芯或嵌件擠歪變形
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核
3.1大注射量的校核：
最大注射容量的計算：（3-1）
V——注射機的公稱注射容量
——理論注射量
——螺桿直徑
S——螺桿的最大注射行程
——注射系數(shù)，結(jié)晶型塑料取值0.85
為了確保塑料件質(zhì)量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應(yīng)在公稱注射量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不應(yīng)低于10% 。在第二章中通過在Pro/e里面計算的一次澆注所需的注射量為20cm。即使保留兩三倍的預(yù)塑量，也能滿足以上要求，所以注射機的選擇適宜。
3. 2注射壓力的校核：
在前面進行CAE分析的時候，選取的是日本Ployplastics公司生產(chǎn)的聚甲醛,品名為:Duracon GB-52。其中推薦注射壓力：125Mpa ，而在《塑料模具手冊》上面介紹的聚甲醛黏度一般，塑件形狀一般，有一定的精度要求，注射壓力取120～140Mpa。
注射機的注射壓力為126Mpa，所以滿足要求。
3. 3鎖模力的校核：
MPa (3-2)
——型（模）腔注射壓力（MPa）
——注射壓力（125MPa）
——壓力損耗系數(shù)（取0.3）
根據(jù) (3-3)
——塑件在分型面上的投影面積（18.4）
——注射機額定鎖模力，SZ-160/1000型注射機額定鎖模力為1000kN
——安全系數(shù)，取1.1
所需的鎖模力為，所以所選注射機的鎖模力符合要求。
3.4模具厚度的校核：
模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：
(mm) (3-4)
——注射機允許的最小模具厚度（170mm）
——所設(shè)計的模具閉合高度（337mm）
——注射機允許餓最大模具厚度（360mm）
所以 (mm)
所以模具厚度滿足要求。
3.5 開模行程的校核
本次設(shè)計的模具與開模行程無關(guān)，由于液壓—機械式鎖模機構(gòu)的注射機，其最大開模行程由曲肘機構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。
此次設(shè)計的螺帽螺紋必須在開模行程允許的范圍內(nèi)脫出，否則就不能滿足要求。螺紋是隨著帶齒輪的導(dǎo)柱運動而脫出。而因節(jié)距P=1.5mm,螺紋總長為9mm, 所以需要和導(dǎo)柱嚙合的齒輪至少轉(zhuǎn)動6周才能順利脫出螺紋。而與之嚙合的齒輪分度圓直徑d為27mm，倘若在傳動比為1:1的情況下，所需的開模行程H=3.14×6×d=3.14×6×27=408mm,而所選注射機允許的最大開模行程S=320mm,因此傳動系統(tǒng)必須增速，所以我設(shè)計了傳動比為4:1的齒輪傳動系統(tǒng)。所需的最小開模行程H=408÷4=102mm，由于考慮到考慮到會產(chǎn)生少許的滑動摩擦現(xiàn)象，最后把開模行程定為110mm。
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第四章. 模具設(shè)計
4.1確定標(biāo)準(zhǔn)注塑模架
由于本次設(shè)計需要附屬的脫螺紋機構(gòu)，需要額外的齒條、齒輪所組成的傳動機構(gòu)，所以嚴(yán)格的選取標(biāo)準(zhǔn)模架是不顯示標(biāo)準(zhǔn)模架許選用標(biāo)準(zhǔn)模架是不現(xiàn)實的，但為了方便設(shè)計選取各零部件，所以選取標(biāo)準(zhǔn)模架A3型模架作為參考，再在A3模板的基礎(chǔ)上增加需要的內(nèi)容，得到所需的非標(biāo)準(zhǔn)模架。各模板尺寸根據(jù)所選的A3型模板來確定，由于本是用脫螺紋機構(gòu)進行脫模，所以就不需要推桿、推件板、復(fù)位桿等推出、復(fù)位機構(gòu)。又因為此次選取的脫螺紋機構(gòu)需要額外的齒條，所以必須加長所選A3動、定模板的長度，來放置脫螺紋的部件，又考 慮到縮短主流道長度，這樣就得縮短定模板厚度，但這勢必影響頂模板強度，而本次設(shè)計對強度要求較高，所以為了即能保證主流道長度又能夠不減小定模板厚度，保證強度，決定不用定模墊板。
最終確定參照模架為A3-180355-28-F2 GB/T 12556－90
解釋：基本型為A3型，模板B×L為180×250，規(guī)格編號28，即模板A為50mm，模板B為50mm，導(dǎo)柱反裝F3。
閉和高度:H=50＋15＋32＋50＋140＋50=337mm
補充：墊板厚度為32mm，動模厚度為15mm；由于要留放置齒輪的空間，所以墊塊的高度尺寸得足夠長，初步定為200mm，待齒輪系統(tǒng)設(shè)計完成后若需變動，再行修改。
１）定模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×50
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，
公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余
圖4-1-1塑架圖 為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
附：上述并非定模板的最終尺寸。
2）動模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×15
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
3）墊板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×32
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
4）動模板尺寸選擇：GB 4169.8—84
B×L×H ：160×250×50
材料：45鋼 GB699－88
注：當(dāng)用作定模板是允許用Q235鋼GB700－88，公差等級模板側(cè)面為3.2，上下底面為0.8，其余為6.4。厚度H的極限偏差之上偏差為+0.2，下偏差為+0.05。
技術(shù)要求：P483。
5）墊塊尺寸選擇：GB 4169.6—84
B×L×H ：50×180×140
材料：Q235A鋼 GB700－88
技術(shù)條件：P482
4.2模具成型零件設(shè)計
4.2.1成型零件設(shè)計
4.2.1.1凹模（陰模）的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模用以成型塑件的外表面，按結(jié)構(gòu)不同，可分為六種。根據(jù)分型面的選擇和塑件的外型特征，以及模具是多型腔模具，所以采用整體嵌入式凹模，把凹模加工成帶臺階的鑲塊，從凹模固定板下模嵌入，用支撐板固定。在開模過程中，凹模是固定不動的。凹模的外形是矩形的，所以螺紋轉(zhuǎn)動脫塑件對其影響很小，凹模滑塊見下圖：
圖4-2-1凹模結(jié)構(gòu)
4.2.1.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型芯用來成型塑件的內(nèi)表面，此次設(shè)計的型芯分兩部分，上型芯成型塑件不帶螺紋的內(nèi)凹，下型芯成型帶螺紋的內(nèi)凹，上型芯結(jié)構(gòu)簡單，如下圖，下型芯由于還擔(dān)負(fù)著傳動軸的作用，所以結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。
圖4-2-2上型芯結(jié)構(gòu)
圖4-2-3下型芯結(jié)構(gòu)
4.2.1.3選擇凹，凸模模具材料、進行強度剛度計算或者按經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸：
根據(jù)塑件尺寸精度的要求和型芯、型腔的制造難度與加工中的特性,以及耐腐蝕性，所以選擇1Cr18Ni9鋼。在強度計算時，取較大的安全系數(shù)，主要原因是由于在注射壓力的作用下，凹模型腔會產(chǎn)生一個向外脹出的變形。當(dāng)變形量大于塑件在壁厚方向的成型收縮量時，會造成脫模困難，嚴(yán)重時還不能開模。同時，由于成型過程中多種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實際受力情況有時很復(fù)雜，不能夠從單一的角度概括。
在注射模的標(biāo)準(zhǔn)件中，凹模的外形為矩形，所以當(dāng)凹模為圓形時，一般也采用矩形模板。因此，凹模強度的計算也以矩形為主。
中小型模具（模板的長度和寬度在500mm以下的模具）的強度，只要模板的有效使用面積不大于其長度和寬度的60％，深度不超過其長度的10％，可以不必通過計算。大型模具（長度或?qū)挾仍?30mm以上）的凹模強度必須通過計算。
在該設(shè)計中，因為凹模壁厚的取值較大，所以可以不進行強度和剛度的效核。
4.2.1.4排氣方式及排氣槽的設(shè)計
根據(jù)前面在Pro/e環(huán)境下進行的CAE分析可知，塑件在成型中產(chǎn)生的氣泡較少，而且較分散，不利于集中在某一部分開設(shè)專門的排氣系統(tǒng)，如排氣