畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）題目： 掛鉤零件注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： XX 指 導(dǎo) 教 師： XX 年 04 月 14 日0摘 要本文是掛鉤零件注塑模具設(shè)計(jì)的詳細(xì)過程，包括分析，說明，與計(jì)算過程，說明書四部分組成，組要闡述了此模具設(shè)計(jì)的全過程。包括塑件的工藝性能分析、注塑成型模具設(shè)計(jì)、模具與注塑機(jī)的關(guān)系、注塑模成型零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算、模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算、試模與模具的維修等。關(guān)鍵詞：掛鉤零件，塑料模具，模具設(shè)計(jì)AbstractThis instruction booklet is the detailed design process which the handset outer covering injection mold designs, including analysis, explanation, with computation process.The instruction booklet is composed by four parts, mainly elaborated this mold designs entire process.Including models the shop characteristics analysis, the injection formation mold design, the mold and the injection machine relations, the note mold formation spare part design and the computation, the mold formation components design and the computation, the experimental mold and the mold service and so on.Key words : handle swatch， plastic molding；mold design1目 錄摘 要 1Abstract .1引言 4第一章 掛鉤零件及其成型工藝的分析 41.1 塑件分析 .41.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下 51.1.2 成型工藝分析 51.2 塑料的選材及性能分析 .51.2.1 PA1010 使用特點(diǎn) .51.2.2 PA1010 成型特性 .51.2.3 PA1010 的主要性能指標(biāo) .51.3 PA1010 塑料的注射過程及工藝 61.3.1 注射成型過程 61.3.2 PA1010 的注射工藝參數(shù) .61.4 PA1010 的主要缺陷及消除措施 71.4.1 殘余應(yīng)力引起的龜裂 71.4.2 熔接痕 7第二章 模具設(shè)計(jì)方案 72.1 分型面方案的優(yōu)化確定 .72.1.1 分型面的選擇原則 72.2 型腔數(shù)量以及排列方式確定 .8第三章 模具設(shè)計(jì)與對比創(chuàng)新 103.1 注塑機(jī)選型 .103.1.1 注射量計(jì)算 103.1.2 注射機(jī)型號的選定 103.1.3 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 113.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì) .133.2.1 主流道的設(shè)計(jì) 133.2.2 澆口和流道的設(shè)計(jì)優(yōu)化 143.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 .143.3.1 型芯與型腔 153.3.2 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核 173.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .173.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) .183.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 183.5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 183.5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 193.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .193.6.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 193.6.2 塑件的推出機(jī)構(gòu) 1923.7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .203.7.1 斜導(dǎo)柱及滑塊設(shè)計(jì) .203.7.2 斜頂?shù)脑O(shè)計(jì) .213.8 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) .223.8.1 加熱系統(tǒng) 223.8.2 冷卻系統(tǒng) 223.8.3 冷卻裝置布置方案的確定 233.9 模具材料例表 .23第四章 模具裝配 244.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 .244.2 塑料模具裝配過程 .254.2.1 裝配動模部分 254.2.2 裝配定模部分 25總 結(jié) 25致 謝 25參考文獻(xiàn) 263引言中國工業(yè)這些年發(fā)展迅速，市場活躍度提高，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長。在各行各業(yè)中，塑料、金屬產(chǎn)品的種類、數(shù)量的增加最為明顯，于此相符的質(zhì)量也有非常明顯的提高。隨之發(fā)展的模具行業(yè)發(fā)展迅速，各種技術(shù)創(chuàng)新不斷涌出；各種高精度加工工具一一問世。模具的發(fā)展也想著高精度、長壽命、特種材料成形的方向發(fā)展。在中國沿海地帶的工業(yè)型城市，如廣東、寧波等地區(qū)模具行業(yè)格外興盛，注塑、壓鑄、沖壓產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量都非常的大。特別是隨著生活質(zhì)量的提高，塑料產(chǎn)品的需求量與日俱增，帶動注塑模具的發(fā)展，使注塑模具成為模具行業(yè)中最為活躍的一部分。第一章 掛鉤零件及其成型工藝的分析1.1 塑件分析圖 1-1 塑料上圖 1-1 所示是塑料參考圖。41.1.1 結(jié)構(gòu)分析如下該塑件為掛鉤零件，表面光滑，在模具設(shè)計(jì)和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度；根據(jù)客戶要求，表面質(zhì)量要求較高，故要注意進(jìn)料口位置的選擇。1.1.2 成型工藝分析采用一般精度等級 5 級，大量生產(chǎn)。該塑件壁厚最小處為 0.9mm 左右，最厚處為 2.2mm，壁厚大小差別較大。 1.2 塑料的選材及性能分析 該產(chǎn)品用于起掛鉤作用，需要抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性要突出，綜合機(jī)械性能要好。具備這些條件的塑料首選：PA1010.聚癸二酰癸二胺又名聚酰胺 1010，俗稱 尼龍 1010，簡稱 PA1010，工程塑料的一種。工程塑料聚酰胺 1010 是我國獨(dú)創(chuàng)的工程塑料聚酰胺品種，由上海賽璐珞廠在 1958 年研制成功。由于工程塑料聚酰胺 1010 具有工藝簡單、設(shè)備無特殊要求、技術(shù)容易掌握、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定以及綜合性能優(yōu)良等特點(diǎn)，因而發(fā)展迅速。工程塑料聚酰胺 1010 是一種半透明白色或微黃色堅(jiān)韌固體，具有工程塑料聚酰胺的一般共性，對霉菌的作用非常穩(wěn)定，對光作用很穩(wěn)定。工程塑料聚酰胺 1010 是我國獨(dú)創(chuàng)的一種工程塑料，用蓖麻油做原料，提取癸二胺及癸二酸再縮合而成的。成本低、經(jīng)濟(jì)效果好、自潤滑性和耐磨性極好、耐油性好，脆性轉(zhuǎn)化溫度低（約在-60℃ ），機(jī)械強(qiáng)度較高，廣泛用于機(jī)械零件和化工、電氣零件。工程塑料聚酰胺 1010 具有優(yōu)越的延展性，同時具有優(yōu)良的常溫和低溫沖擊性能。工程塑料聚酰胺1010 在高于 100℃下，長期與氧接觸逐漸變黃，機(jī)械強(qiáng)度下降，特別是在熔融狀態(tài)下極易熱氧化降解。1.2.1 PA1010 使用特點(diǎn) 1、綜合性能較好，沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性，電性能良好。 2、與 372 有機(jī)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(qiáng)、透明等級別。 4、流動性比 HIPS 差一點(diǎn)，比 PMMA、PC 等好，柔韌性好 。 1.2.2 PA1010 成型特性 PA1010（ 尼龍 1010）塑料是半透明、輕而硬、表面光亮的結(jié)晶形白色或微黃色顆粒，相對密度和吸水性比 尼龍 6 和 尼龍 66 低，機(jī)械強(qiáng)度高，沖擊韌性、耐磨性和自潤滑性好，耐寒性比尼龍 6 好，熔體流動性好，易于成型加工，但熔體溫度范圍較窄，高于 100℃時長期與氧接觸會逐漸呈現(xiàn)黃褐色，且機(jī)械強(qiáng)度下降，熔融時與氧接觸極易引起熱氧化降解。PA1010（尼龍 1010）塑料還具有較好的電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，無毒。不溶于大部分非極性溶劑，如烴、脂類、低級醇等，但溶解于強(qiáng)極性溶劑，如苯酚、濃硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、細(xì)菌和蟲蛀。1.2.3 PA1010 的主要性能指標(biāo)表 1-1 PA1010 的技術(shù)指標(biāo)密度 3/()kgdm??:1.02～1.16 比體積 31/()vdmkg?:0.86～0.985吸水率 (24)10pc???0.2～0.4 收縮率 s 0.4～0.7熔點(diǎn) tC?130～160 硬度 HB 9.7R121抗拉屈服強(qiáng)度 bMPa?50 拉伸彈性模量 1EMPa31.80??體積電阻率 ()Vcm??:16.90?彎曲強(qiáng)度 w?800.46MP 90～108 無缺口 261熱變形溫度t/c0.185MP 83～103沖擊韌度 2()nkJm??:k缺口 111.3 PA1010 塑料的注射過程及工藝1.3.1 注射成型過程1、成型前準(zhǔn)備，對 PA1010 進(jìn)行干燥。PA1010 是吸水的塑料，于室溫下，24 小時可吸收 0.2%-0.35%水分，雖然這種水分不至于對機(jī)械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時若濕度超過 0.2%，塑料表面會受大的影響，所以對 PA1010 進(jìn)行成型加工時，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于 0.2%。PA1010 的干燥方法: 常壓熱風(fēng)干燥 80-85℃ 2-4 小時 ；真空熱風(fēng)干燥 80℃ 1-2 小時。2、注射過程.塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，起過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻 5 個階段。1.3.2 PA1010 的注射工藝參數(shù)1、螺 桿 類 別：標(biāo) 準(zhǔn) 螺 桿（直 通 式 噴 嘴）2、回 料 轉(zhuǎn) 速( rpm)：301minr??3、注射機(jī)料筒溫度:前段 180～200℃中段 165～180℃后段 150～170℃4、噴嘴 ：170～180℃。5、模具 ：50～80℃，玻纖增強(qiáng)制品取 75℃。6、注射壓力:60～100℃。7、注射速度、注射壓力:一般 PA1010 制品采用高速及多級注射，但是對于阻燃品級，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱 PA1010 也要快速注射( 可減少內(nèi)部應(yīng)力) ，注射壓力在 75MPa 左右，保壓時可低些。8、熔膠溫度: 190℃9、成型時間( ):/s?6注射時間:20～90高壓時間:0～5冷卻時間:20～120總周期:50～220在 265℃溫度下，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時間最多不能超過 5-6 分鐘，若溫度為 280℃，則物料在機(jī)筒內(nèi)停留時間就不能超過 2-3 分鐘。10、后處理:把塑件放在紅外線或者烘箱下，溫度設(shè)為 70 度烘干 2～4 小時。1.4 PA1010 的主要缺陷及消除措施1.4.1 殘余應(yīng)力引起的龜裂殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況，即充填過剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手。1、由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點(diǎn)分布點(diǎn)澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。2、在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動性，同時也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。3、一般情況下，模溫較低時容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。但當(dāng)注射速度較高時，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。4、注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短或進(jìn)行 Th 次保壓切換效果較好。1.4.2 熔接痕熔接痕是由于來自不同方向的熔融樹脂前端部分被冷卻、在結(jié)合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴(yán)重時，對制品強(qiáng)度產(chǎn)生影響（特別是在纖維增強(qiáng)樹脂時，尤為嚴(yán)重）?？蓞⒖家韵聨醉?xiàng)予以改善：1、調(diào)整成型條件，提高流動性。如，提高樹脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓力及速度等。2、增設(shè)排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設(shè)置推出桿也有利于排氣。3、盡量減少脫模劑的使用。4、設(shè)置工藝溢料并作為熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以切斷去除。5）若僅影響外觀，則可改變燒四位置，以改變?nèi)劢雍鄣奈恢?。或者將熔接痕產(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等，予以修飾。第二章 模具設(shè)計(jì)方案2.1 分型面方案的優(yōu)化確定分型面是模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱為分型面,分型面的選擇對模具設(shè)計(jì)方式影響最大,分型面設(shè)計(jì)是否合理對塑件質(zhì)量和模具復(fù)雜程度具有很大的影響。基本上是一種分型面對應(yīng)著一種模具設(shè)計(jì)方案，所以分型面的選擇決定著模具總體的設(shè)計(jì)方案。72.1.1 分型面的選擇原則1、保證塑料制品能夠脫模。2、使分型面容易加工。3、盡量避免側(cè)向抽芯。4、使側(cè)向抽芯盡量短。5、有利于排氣。6、有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。7、盡可能使塑件留在動模一側(cè)。8、盡可能滿足塑件的使用要求。9、盡量減少塑件在合模方向的投影面積。10、長型芯應(yīng)置于開模方向。11、有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。綜上所述，由于該塑件曲面多，分型面不可能在一個平面上，為了順利脫模，分型面采用如下圖 2-1 所示，只需要斜頂出模，加工成本經(jīng)濟(jì)，塑件成型精度可靠。圖 2-1 分型面形式與位置2.2 型腔數(shù)量以及排列方式確定考慮到生產(chǎn)的要求，我們采用一模八腔，布局如下：8圖 2-2 型腔排列方式從該產(chǎn)品機(jī)構(gòu)考慮，該產(chǎn)品兩側(cè)需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯，所以該產(chǎn)品不能橫向并排放置，又考慮到進(jìn)澆點(diǎn)位置和設(shè)生產(chǎn)要求，所以此排位方案最為妥當(dāng)。9第三章 模具設(shè)計(jì)與對比創(chuàng)新3.1 注塑機(jī)選型注射機(jī)是安裝在注射機(jī)上使用的設(shè)備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機(jī)，倘若用戶自己提供型號和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整。3.1.1 注射量計(jì)算該產(chǎn)品為 PA1010，查書《設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)》得知其密度為 1.01~1.10g.cm-3收縮率為 0.4%~0.7%，計(jì)算其平均密度為 1.05，平均收縮率為 0.55%，通過計(jì)算得：塑件體積為：V 塑=2.84m3塑件的質(zhì)量：M 塑=2.98g澆注系統(tǒng)體積：V 澆=2.5cm3澆注系統(tǒng)質(zhì)量：M 澆=2.73g故得總體積和總質(zhì)量為：V 總 =2.84×8+2.5=28 cm3；M 總=30g3.1.2 注射機(jī)型號的選定根據(jù)注射機(jī)注射成塑件所用的塑料起量，選擇最少不小于 30g 的最小量注射機(jī)。故此選擇注射機(jī)為 HTF120X，其工藝參數(shù)如下：表 3-1 注塑機(jī)工藝參數(shù)注射裝置 INJECTION UNIT A B C螺桿直徑 Screw Diameter mm 40 45 48螺桿長徑比 Screw L/D Ratio L/D 22.5 20 18.8理論容量 Shot Size(Theoretical) cm3 253 320 364注射重量 Injection Weight(PS) g 230 291 331注射壓力 Injection Pressure Mpa 202 159 140螺桿轉(zhuǎn)速 Screw Speed rpm 0～175合模裝置 CLAMPING UNIT合模力 Clamp Tonnage KN 1600103.1.3 型腔數(shù)量的校核及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核1、型腔數(shù)量的校核（1）由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 146.273.058.1 ??????mKMtnt 取 60s, 符合要求。式中 K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，非結(jié)晶型塑料一般取 0.8；M——注射機(jī)的額定塑化量，改注射機(jī)為 7.5g/s；T——成型周期，因塑件還比較大，壁厚，取 30s;m1——單個塑件的質(zhì)量，取 2.66g ;m2——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，取 2.73g ;（2）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量 （3.2）14.76.20812??????mKnN符合要求。式中 ——注射機(jī)允許的最大注射量，該注射機(jī)為 60g。Nm其他符號意義與取值同前。（3）按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量殼體正反兩面產(chǎn)生的脹模力由內(nèi)模殼抵消；左右兩行位壓力由導(dǎo)柱和前模板的斜面抵消，取這兩處力的一半為正壓力： ??21 8730286mA????移模行程 Toggle Stroke mm 420拉桿內(nèi)距 Space Between Tie Bars mm 455x455最大模厚 Max.Mold Height mm 500最小模厚 Min.Mold Height mm 180頂出行程 Ejector Stroke mm 140頂出力 Ejector Tonnage KN 33頂出桿根數(shù) Ejector Number Piece 5其它 OTHERS最大油泵壓力 Max.Pump Pressure MPa 17.5油泵馬達(dá) Pump Motor Power kw 15電熱功率 Heater Power kw 9.75外形尺寸 Machine Dimension(LxWxH) m 5.4x1.45x2.05重量 Machine Weight t 5.2料斗容積 Hopper Capacity kg 25油箱容積 Oil Tank Capacity L 32011分型面合模處的作用面積： 22435mA?塑料熔體對型腔的成型壓力是 ，一般是注射壓力的 30%-65%，601aMP?取平均壓力為：（3.2）3(85)0412????型 aP（3.3）12 .().(78)FnPA?型符合要求。2、注射機(jī)工藝參數(shù)的校核（1）注射量的校核注射量以容積表示最大注射容積為： 3max51608.cmvV????而 ?.7V符合要求。（2）鎖模力的校核前面計(jì)算過，符合要求。（3）最大注射壓力的校核注射機(jī)的額定注射壓力即為該機(jī)器的最高壓力 MP245max?應(yīng)該大于注射成型所需調(diào)用的注射壓力的 即0ax'k?式中 ；'1.254k??為 70—90 ；0PaM代入數(shù)據(jù)計(jì)算，符合要求。3、安裝尺寸的校核最大與最小模具厚度模具厚度 H 應(yīng)滿足 minaxH?式中 320,120axmin??該套模具厚度 H=25+65+65+80+25=260mm 。很明顯，選擇該注射機(jī)能滿足模具設(shè)計(jì)的要求。4、開模行程校核 12(50)Hm??:——注射機(jī)動模板的開模行程，取 270mm，見表 4.2；H12——塑件推出行程取 19.5mm；1H——為包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度；2代值計(jì)算發(fā)現(xiàn)開模行程能滿足。3.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)凝料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能。 3.2.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，具有一頂?shù)腻F度，以便熔體的流動和開模時主流到凝料的順利拔除。1、主流道尺寸和澆口的設(shè)計(jì)（1）主流道的小端直徑：D =注射機(jī)噴嘴直徑+ （0.5~1）=3+（0.5~1），取 D=3.5mm（2）主流道的球面半徑：SR =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2）=15+（1~2），取 SR=16mm 。（3）球面的配合高度： ，取 h=3mm 。35hm?:（4）主流道的長度：取 L=85.5mm。主流道大端直徑： （半錐角 ）， 。'2tan6.4DL???1???'5.8Dm澆口套總長： mhL5835.802、澆口套的設(shè)計(jì)主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 T8A、T10A 等，熱處理硬度為50HRC~55HRC，如圖 3-1 所示。圖 3-1 主流道襯套3、定位圈的設(shè)計(jì)與固定由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式，注射機(jī)定位孔尺寸為，定位圈尺寸取 ，兩者之間呈較松的間隙配合。10.??2.041??13定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3-2 所示；定位圈和襯套的固定形式。圖 3-2 定位圈3.2.2 澆口和流道的設(shè)計(jì)優(yōu)化選擇側(cè)面進(jìn)膠，如圖 3-3，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型比較容易。另外傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng).圖 3-3 側(cè)澆口3.3 成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模14時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，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(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，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(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。PA1010 的成型收縮率為 0.4%--0.7%所以平均收縮率取 s=0.55%。塑件尺寸公差按 SJ1372--78 標(biāo)準(zhǔn)中的 5 級精度成型。 3.3.1 型芯與型腔1、型芯（見圖 3-4）圖 3-4 型芯（1）采用螺釘固定的形式，下底面用模珂與動模壓緊。（2）塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的塑件公差數(shù)值表。????4.04.025350%. ???????ML1731????4.04.062. ??M15????4.04.051235.1%.0???????ML3????4.04.066. ??M式中 L——為塑件外形最大尺寸 mm；K——為塑件的平均收縮率 0.005；——為塑件的尺寸公差 mm；?——為模具制造公差,取塑件尺寸公差的 1/3-1/4；?H——為塑件高度方向的最大尺寸 mm。2、型腔（見圖 3-5）圖 3-5 定模型腔（1）模仁為鑲?cè)胧剑ㄟ^沉頭螺釘固定在動模板上。（2）尺寸計(jì)算。塑件的尺寸公差源自《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的塑件公差數(shù)值表 3.1。????4.04.025350%. ???????ML1731????4.04.062. ??M16????4.04.051235.1%.0???????ML3????4.04.066. ??M式中 L——為塑件外形最大尺寸 mm；K——為塑件的平均收縮率 0.005；——為塑件的尺寸公差 mm；?——為模具制造公差,取塑件尺寸公差的 1/3-1/4；?H——為塑件高度方向的最大尺寸 mm。3.3.2 型腔零件剛度和強(qiáng)度校核由于塑件成型部分采用模仁，再從模板上開框把模仁鑲?cè)?，用螺絲吃緊。成型部分離模仁有滿足條件的規(guī)定距離（20~25mm），而模仁離模板四周也有滿足條件的規(guī)定距離，所以成型時型腔零件完全滿足強(qiáng)度和剛度的要求。3.4 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為 CI-3535-A70-B100-C100。即采用數(shù)量為 1 的工字標(biāo)準(zhǔn)模架。1、定模座板（400mmx350mm，厚為 25mm）定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為 45 鋼。通過 4 個 M12 的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過 2 個 M8 的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為 H8/f8 配合。2、定模板（350mm x 350mm，厚 65mm)用于固定型芯、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠強(qiáng)度，一般用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)到 230HB~270HB。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套一端采用 H7/k6 配合，另外一段采用 H7/f7 配合；定模板與澆口套采用 H7/m6 配合。3、動模座板（400mm x350mm，厚為 25mm）材料為 45 鋼，其上的注射機(jī)頂孔為直徑 40 mm。4、動模板（350mm x 350mm，厚 65mm）行位滑塊通過矩形導(dǎo)滑槽在模套中滑動，以完成側(cè)向分型和合模復(fù)位，材料為 45 鋼。其上的導(dǎo)柱和導(dǎo)柱孔為 H7/k6 配合。5、推板（220mm x 350mm，厚度 20mm）材料為 45 鋼，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7/k6 配合。用 M6 的內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。6、推桿固定板（220mm x350mm，厚度 25mm）鋼材為 45 鋼,其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7/f9 配合。模架如圖（3-6）所示：17圖 3-6 模架3.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置，按模架規(guī)格選取即可。3.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)1、導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。2、該導(dǎo)套采用 4 根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對稱布置。3、導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。4、為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)只有承屑槽，在導(dǎo)柱孔口倒角。5、在合模時，保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。6、動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。3.5.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)1、采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽。如圖 3-7。2、導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出 6mm～8mm。3、為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱端部常做成圓錐形的先導(dǎo)部分。4、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度。5、導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7/k6 配合，導(dǎo)柱滑動部分按 H7/f7 或H8/f7 間隙配合[7] 。6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 0.2um。7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面、不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或18碳素工具鋼 T8A、T10A 經(jīng)淬火處理，硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火、硬度為 50HRC 以上。圖 3-7 導(dǎo)柱與導(dǎo)套3.5.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套與安裝在另外一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，以保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。 1、采用帶頭導(dǎo)套，如圖 3-7 所示。2、導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。3、導(dǎo)套孔的的滑動部分按 H8/f7，H7/f7 的間隙配合，表面粗糙度為 0.4um。導(dǎo)套外徑與模板一端采用 H7/k6 配合；另外一端采用 H7/e7 配合鑲?cè)肽０濉?、導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用 T8A。3.6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。3.6.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則塑件推出（頂出）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，應(yīng)遵循以下原則。1、推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動模一側(cè)。2、保證塑件不因推出而變形損壞。3、機(jī)構(gòu)簡單，動作可靠。4、良好的塑件外觀。5、合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。3.6.2 塑件的推出機(jī)構(gòu)該套模具的塑件采用推桿推出，推桿的形式為圓形。1、推桿如圖所示，共 16 根推桿。19圖 3-8 頂桿位置圖2、推桿應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大的地方。3、推桿應(yīng)布置均勻。4、推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。5、推桿直接與模板上的推桿空采用 H8/f8 間隙配合。6、通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔地面平齊或高出型腔底面0.05mm~0.10mm。7、推桿與推桿固定板，通常采用單邊 0.5mm 的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。8、推桿的材料常用 T8、T10 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 50HRC 以上，工作端配合部分的表面粗糙度為 u=0.8um。3.7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺時，塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從模內(nèi)推出，否則就無法脫模。3.7.1 斜導(dǎo)柱及滑塊設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，模具需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，根據(jù)資料可得到斜導(dǎo)柱斜度為 15 度。其余尺寸如下圖：20圖 3-7-1 斜導(dǎo)柱的尺寸模板分型面上設(shè)置 1mm 的縫隙可用于排氣，而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上設(shè)置了 6根推桿，排氣條件足夠。3.7.2 斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，模具需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，根據(jù)資料可得到斜頂斜度為 7 度。其余尺寸如下圖：圖 3-7-2 斜頂?shù)某叽?13.8 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)3.8.1 加熱系統(tǒng)該套模具的模溫要求在 70 以下，又是小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置。C?3.8.2 冷卻系統(tǒng)PA1010 塑料注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 180 —190 左右，而塑料固化后?C從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下，熱塑性塑料在注射成型后，須對模具進(jìn)?行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。PA1010 的成型溫度和模具溫度分別為 180 ~190 、50 ~70 ，用常溫水??對模具進(jìn)行冷卻。1、冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水比較多，因?yàn)槔鋮s水熱容量大、傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即使在模具型腔周圍或者內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。2、冷卻系統(tǒng)的簡略計(jì)算如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的簡略計(jì)算。（1）求塑料固化時每分鐘釋放的熱量 Q查表得 PA1010 單位質(zhì)量放出的熱量 ，故2170/kJg??10. 7.49Wgjkj?式中 W—單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kj/min ），模具每分鐘注射 1 次。（2）冷卻水的體積流量 33127.490.58min()018(2)vQkjqPC? ?? ????式中 ——冷卻水的密度，為 ;?3/gm——冷卻水出口溫度，取 25 ；1 C?——冷卻水進(jìn)口溫度，取 20 ；2?C——冷卻水的比熱容，為 4.187 ；/()kjg?:（3）冷卻管道的直徑為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取 d=6mm。（4）冷卻水在管道內(nèi)的流速 32240.581.0/3(6)vqmsd?????22(5)冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)查參考文獻(xiàn)中的表取 f =7.22，水溫為 25 時，因此C?0.832()3.61679/()vhfkjmhd???:(6)冷卻管道的總傳熱面積 2420.0845.101679()QAh????????(7)模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)（孔）45.1023.4(8)()ndl?????式中 l—模具長度，為 150mm.3.8.3 冷卻裝置布置方案的確定我們在上下模仁上各開設(shè)兩條水道，用于冷卻塑件的兩側(cè)面，這樣才能使塑件各個方面都能得到冷卻，防止了受熱不均勻?qū)е碌穆N首。從裝配圖上可查看“冷卻水路示意圖” 。圖 3-10 冷卻水路示意圖233.9 模具材料例表表 3-7 該模具的選材及熱處理見表零件名稱 材料牌號 熱處理 硬度 說明模仁 718H 預(yù)硬化 36HRC-38HRC保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度，易于拋光圓柱型芯 Cr12MoV 淬火 58HRC-62HRC 淬透性好，熱處理變形小、耐磨性好斜導(dǎo)柱 T7A 淬火 52HRC-55HRC動模型芯 718H 淬火 42HRC-54HRC保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度，沿脫模方向拋光動定模座板 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB墊塊 Q235 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB支撐柱 S50C 調(diào)質(zhì) 225HB-240HB推板固定板 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB主流道襯套 T10A 淬火 50HRC-55HRC導(dǎo)柱導(dǎo)套 T10A 淬火 54HRC-58HRC定位圈 45 調(diào)質(zhì) 230HB-270HB復(fù)位桿 45 淬火 43HRC-48HRC第四章 模具裝配4.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求塑料模具種類較多，結(jié)構(gòu)差異很大，裝配的具體內(nèi)容與要求也不同。一般注射、壓縮和擠出模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，裝配環(huán)節(jié)多，工藝難度大。其他類型的塑料模具結(jié)構(gòu)較為簡單。無論哪種類型的模具，為保證成形制品的質(zhì)量，都應(yīng)具有一定的技術(shù)要求。1、模具裝配后各分型面應(yīng)貼合嚴(yán)密,主要分型面的間隙應(yīng)小于 0.05mm;在模具適當(dāng)?shù)钠胶馕恢脩?yīng)裝有吊環(huán)或起吊孔; 模具的外形尺寸、閉合高度、安裝固定及定位尺寸、推出方式、開模行程等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣要求，并與所使用的設(shè)備條件相匹配，模具應(yīng)有標(biāo)記，各模板應(yīng)打印順序編號及加工與裝配時使用的基準(zhǔn)標(biāo)記。2、導(dǎo)向或定位精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，動、定模開合運(yùn)動平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確，無卡阻、咬死或刮傷現(xiàn)象，安裝精定位元件的模具時，應(yīng)保證定位精度、可靠，且不得與導(dǎo)柱、導(dǎo)套發(fā)生干涉。3、成型零件的形狀與尺寸精度及表面粗糙度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣要求，表面不得有碰傷、劃痕、裂紋、銹蝕等缺陷；拋光方向應(yīng)與脫模方向一致，成形表面的文字、圖案與脫模方向一致；活動成形零件或鑲件應(yīng)定位可靠。配合間隙適當(dāng)，活動靈活，不產(chǎn)生溢料。4、澆注系統(tǒng)表面光滑，尺寸與表面粗糙度符合設(shè)計(jì)要求。5、推出機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動靈活，工作平穩(wěn)、可靠；推出元件不應(yīng)承受側(cè)向力；既不允許放生溢料，也不得有卡阻現(xiàn)象。6、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動靈活、平穩(wěn)；斜導(dǎo)柱不應(yīng)承受側(cè)向力；滑塊鎖挈應(yīng)固定可靠，工作時不得產(chǎn)生變形。247、模具加熱元件應(yīng)安裝可靠、絕緣安全、無破損，能達(dá)到設(shè)定溫度要求；模具冷卻水道應(yīng)通暢，無堵塞，連接部位密封可靠。4.2 塑料模具裝配過程塑料模的總裝過程因模具結(jié)構(gòu)的不同而不同,但其主要的總裝配順序不變,具體如下:1、確定裝配基準(zhǔn)。2、安裝導(dǎo)柱導(dǎo)套和型芯、型腔并使間隙均勻。3、安裝側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)等。4、其他零件的裝配。5、檢驗(yàn)、試模。下面以裝配圖上的編號為準(zhǔn)，裝配時以導(dǎo)柱、導(dǎo)套為基準(zhǔn)件，裝配過程如下。 4.2.1 裝配動模部分1、裝配模仁先把圓柱型芯 12 和長方塊型芯 09 壓入動模仁 16，使 09 和 11 的底部與 16 持平，并高出12 有 0.01-0.02mm 的間隙，以防止型芯松動。再把動模仁 16 放入動模板并壓平，用穿過動模板的內(nèi)六角螺絲把模珂吃緊在動模板上。2、裝配推出機(jī)構(gòu)推板放在動模固定板上，將推桿套裝在固定板上推桿孔內(nèi)并穿入型芯固定板的推桿孔內(nèi)，在套裝到推板導(dǎo)柱上，使推板和推桿固定板重合。在推桿固定板板螺孔內(nèi)涂紅丹粉，將螺釘孔復(fù)印到推板上。然后，取下推板固定板，在推板上鉆孔攻絲后，重新合攏并擰緊螺釘固定。裝配后，進(jìn)行滑動配合檢查，經(jīng)調(diào)整使其滑動靈活，無卡阻現(xiàn)象。最后，將卸料板拆下，把推板放到最大極限位置，檢查推桿在型芯固定板上平面露出的長度，將其修磨到與型芯固定板上平面平齊或低 0.02mm。4.2.2 裝配定模部分總裝配前澆口套、導(dǎo)套都已裝配結(jié)束并經(jīng)驗(yàn)合格。裝配時，將定模板套在導(dǎo)柱上并與已裝澆口套的定模座板合攏，找正位置，用平行夾頭夾緊，以定模座板上的螺釘孔定位，對定模板鉆錐窩，然后拆開，在定模板上鉆孔、攻絲后重新合攏，用螺釘擰緊固定，最后鉆、鉸定位銷釘孔打入定位銷釘。經(jīng)以上裝配后，要檢查定模板和澆口套的澆道錐孔是否對正，如果在接逢處有錯位，需要進(jìn)行鉸削修整，使其光滑一致。總 結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)所學(xué)知識做的一次總測驗(yàn)，是鍛煉也是檢驗(yàn)自己三年來所學(xué)并掌握運(yùn)用知識的能力，是我們高等院校學(xué)生的最后的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通過這次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多原來未能學(xué)到的東西，對過去沒有掌握的知識得到了更進(jìn)一步鞏固。獨(dú)立思考，綜合運(yùn)用所掌握理論知識的能力得到很大的提高，學(xué)會了從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，針對實(shí)際課題解決實(shí)際問題，掌握了綜合使用各種設(shè)計(jì)手冊、圖冊、資料的方法，提高了電腦繪圖水平，也是為我們即將參加工作所做的必要準(zhǔn)備，打下基礎(chǔ)，更是我們四年機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)知識的一次綜合。25致 謝感謝我這幾年帶過我的老師們，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關(guān)系，各奔前程，大家珍重。愿離開我們寢室的每一個人開開心心。我們在一起的日子，我會記一輩子的。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!參考文獻(xiàn)[1]陳立德主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2009.6[2]唐家鵬等著.精通 UGNX7.0 中文版模具設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社，2011.8[3]陳于萍,高曉康編著.互換性與測量技術(shù).北京：高等教育出版社,2002 年[4]徐進(jìn).模具材料應(yīng)用手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001 年[5]陳勇.模具材料及表面處理北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002 年[6]黃云清.公差配合與測量技術(shù)北京：高等教育出版社,2003 年[7]譚雪松等編.新編塑料模具設(shè)計(jì)手冊.北京：人民郵電出版社,2007 年[8]彭建生編著.模具設(shè)計(jì)與加工.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005 年[9]王憲倫、蘇德勝編著.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 年