畢業(yè)設(shè)計--套件注射模設(shè)計

1、<p><b>　　引 言</b></p><p>　　塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一。自從1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)，材料改性技術(shù)的進度，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。新型塑料品種的增加以及塑料成型技術(shù)的發(fā)展，為了塑件的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑料制品已深入到國民經(jīng)濟的各個部

2、門中。特別是在辦公用品。照相器材。汽車。儀器儀表。機械。/航空。交通。通信。輕工。建材產(chǎn)品，日用品以及家用電器行業(yè)中的零件 塑料化的趨勢不斷加強，并且陸續(xù)出現(xiàn)以塑料代金屬的全塑產(chǎn)品。據(jù)報道，美國已是世界上的最大塑料生產(chǎn)國，每年的塑料消耗量已經(jīng)超過剛才。就全世界而言按照體積和質(zhì)量計算，塑料的消耗量也超過了剛材。我國自改革開放以來。塑料工業(yè)發(fā)展也很快，表現(xiàn)在不僅塑料產(chǎn)量增加而且其品種更為增多，其產(chǎn)量已上升到居世界第四位。由此可見，塑料工業(yè)已

3、在我國過名經(jīng)濟的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。</p><p>　　塑料模具是當今工業(yè)生產(chǎn)中利用特定的形狀，通過一定的方式來成型塑料制品的工藝裝配或工具，它屬于型腔模的范疇。通常情況下，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，其模具的因素約占80%，然而模具的質(zhì)量好壞又直接與模具的設(shè)計與制造有很大的關(guān)系隨著國民經(jīng)濟的領(lǐng)域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來愈大，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期也和質(zhì)量提出了更高的要求，這就促使塑料模具

4、設(shè)計和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)以及機械加工工業(yè)的告訴發(fā)展，可以說，模具技術(shù)，特別是設(shè)計與制造大型，精密，長壽命的模具技術(shù)便成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。模具在世界上占有的比列大，我作為一個學模具 專業(yè)的學生，應(yīng)在學完所學的知識之后來很好的進行模具設(shè)計。在我們進行設(shè)計之前，不許具備機械制圖，公差與技術(shù)測量，機械原理及零件，模具材料及熱 處理，模具制造技術(shù)，塑料制品成型工藝及模具設(shè)計等方面必要的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識

5、，并且通過教學和生產(chǎn)實習，初步了解塑料制品的生產(chǎn)過程，熟悉多種塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。</p><p>　　目前隨著我國汽車、電子、通訊、家電等行業(yè)的發(fā)展，對塑料模具的需求越來越大，對產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高。同時供貨期的要求越來越短。就國內(nèi)對注塑模具的需求來看，主要對大型注塑模具、汽車大中型內(nèi)外飾件塑料模具、發(fā)展科技含量高的精密電子模具三類模具的需求量每年都在遞增，尤其對高檔模具要求市場需求量更大。</p>

6、<p>　　隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展，以塑料替代木材和金屬，會使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量增加，尤其是新材料及新成型技術(shù)的出現(xiàn)，使得塑料制品在汽車工業(yè)中的消費量日益增加。在一定意義上說，汽車塑料制品的用量能反映一個國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平。德國每輛汽車平均使用塑料制品已經(jīng)達到了近300公斤，占汽車總消費材料的22%左右，是世界上采用汽車塑料零部件最多的國家。日本每輛汽車平均使用塑料100公斤，約占汽車材料消費總量的7

7、.5%。如日本一家公司開發(fā)銷售的新型汽車，除座椅外，車頂、裝潢材料、儀表盤等內(nèi)飾件全部采用塑料制造。當前，汽車塑料制品的應(yīng)用趨勢已由普通裝飾件發(fā)展到結(jié)構(gòu)件、功能件，塑料原料的使用也由普通塑料（多用于汽車內(nèi)飾件）擴展到強度更高、耐沖擊性更好的復(fù)合材料或塑料合金?？梢哉f，隨著塑料材質(zhì)及其成型技術(shù)與工藝的提高，塑料搭上飛馳的汽車，必然引來汽車塑料模具的大發(fā)展。</p><p>　　預(yù)計中國家電業(yè)所需的模具量的年增長率約

8、為15%。 “十五”期間中國僅彩電的年生產(chǎn)量就將超過4000萬臺，按10萬臺需要一整套塑料模具、價格約120萬元計，則僅彩電用塑料模具每年就有約4.8億元的市場。 目前市場對家電、電子消費品外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出了新要求，外殼設(shè)計成為重要的一環(huán)。大型、精密、設(shè)計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將在今后得到市場的歡迎。在集成電路制造中，集成電路塑封模具是半導體集成電路產(chǎn)品生產(chǎn)中必備的關(guān)鍵工藝裝備，電子封裝直接影響

9、著半導體器件和集成電路的電性能、熱性能、光學性能、美觀性能和機械性能，還影響其可靠性和成本，同時對系統(tǒng)小型化起到關(guān)鍵作用，而塑料封裝就占集成電路封裝市場的95%以上。作為集成電路的消費大國，中國目前年需半導體器件和集成電路塑封模具380萬副左右，但現(xiàn)有生產(chǎn)能力不足150萬副。預(yù)計今后10年中國半導體集成電路市場需求將以每年15%-20%的速度持續(xù)增長。模具市場的需求也呈線性增長趨勢，到2005年需求量將達到840萬副左右，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求

10、極其迫切。 </p><p>　　在國內(nèi),就大型模具來說,在硬件和加工設(shè)備上與國外的差別并不大，但是在原材料和高精密制品方面存在很大的差距。一些壽命高的和高精度的模具，原材料還是需要進口，拿制作模具的原材料來說，國內(nèi)的材料很難達到大型、精密模具所需要的性能要求，所以國內(nèi)對高性能原材料的需求量是很大的。</p><p>　　從軟件的方面來講，國內(nèi)的軟件技術(shù)遠遠沒有跟上國際模具技術(shù)的

11、發(fā)展速度。目前，模具行業(yè)中主要的應(yīng)用：CAE CAD CAM.CAPP等軟件很多都是國外的，而這些軟件是需要我們用高額的資金來購買，所以說軟件的落后也是我們模具發(fā)展中的一個至關(guān)重要的問題。</p><p>　　塑料模具的設(shè)計不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用CAE技術(shù)。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計，這

12、增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，預(yù)測塑料熔體在型腔中的整個成型過程，幫助研判潛在的問題，有效地防止問題發(fā)生，大大縮短了開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。 </p><p>　　近年來，CAE技術(shù)在注塑成型領(lǐng)域中的重要性日益增大，采用CAE技術(shù)可以全面解決注塑成型過程中出現(xiàn)的問題。CAE分析技術(shù)能成功地應(yīng)用于三組不同的生產(chǎn)過程，即制品設(shè)計、模具

13、設(shè)計和注塑成型。</p><p>　　制品設(shè)計上制品設(shè)計者能用流動分析解決下列問題：</p><p>　　1、制品能否全部注滿　這一古老的問題仍為許多制品設(shè)計人員所注目，尤其是大型制件，如蓋子、容器和家具等。</p><p>　　2、制件實際最小壁厚　如能使用薄壁制件，就能大大降低制件的材料成本。減小壁厚還可大大降低制件的循環(huán)時間，從而提高生產(chǎn)效率，降低塑件成本。&

14、lt;/p><p>　　3、澆口位置是否合適　采用CAE分析可使產(chǎn)品設(shè)計者在設(shè)計時具有充分的選擇澆口位置的余地，確保設(shè)計的審美特性。</p><p>　　模具設(shè)計和制造上CAE分析可在以下諸方面輔助設(shè)計者和制造者，以得到良好的模具設(shè)計：</p><p>　　1、良好的充填形式　</p><p>　　2、最佳澆口位置與澆口數(shù)量　</p>

15、<p>　　3、流道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計　</p><p>　　4、冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計　</p><p>　　5、減小反修成本　提高模具一次試模成功的可能性是CAE分析的一大優(yōu)點。反復(fù)地試模、修模要耗損大量的時間和金錢。此外，未經(jīng)反復(fù)修模的模具，其壽命也較長。 </p><p>　　注塑成型可望在制件成本、質(zhì)量和可加工性方面得到CAE技術(shù)的幫助： </

16、p><p>　　1、 更加寬廣更加穩(wěn)定的加工“裕度”　流動分析對熔體溫度、模具溫度和注射速度等主要注塑加工參數(shù)提出一個目標趨勢，通過流動分析，注塑者便可估定各個加工參數(shù)的正確值，并確定其變動范圍。會同模具設(shè)計者一起，他們可以結(jié)合使用最經(jīng)濟的加工設(shè)備，設(shè)定最佳的模具方案。</p><p>　　2、 減小塑件應(yīng)力和翹曲　選擇最好的加工參數(shù)使塑件殘余應(yīng)力最小。殘余應(yīng)力通常使塑件在成型后出現(xiàn)翹曲變形，

17、甚至發(fā)生失效。</p><p>　　3、省料和減少過量充?！×鞯篮托颓坏脑O(shè)計采用平衡流動，有助于減少材料的使用和消除因局部過量注射所造成的翹曲變形。 </p><p>　　4、最小的流道尺寸和回用料成本　流動分析有助于選定最佳的流道尺寸。以減少澆道部分塑料的冷卻時間，從而縮短整個注射成型的時間，以及減少變成回收料或者廢料的澆道部分塑料的體積。  </p>

18、<p>　　1、塑件的成型工藝分析</p><p>　　1.1 塑件的原材料分析</p><p>　　塑件原材料為PA 中文名: 聚酰胺(也稱尼龍)</p><p>　　表1.1 塑件的原材料分析</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　聚酰胺通稱尼龍，其成型

19、性能主要有：</p><p>　　PA易吸濕，加工前一定要充分干燥，含水量應(yīng)控制在0.3%以下。原料干燥得好，制品光澤高，否則比較粗糙，PA不會隨受熱溫度的升高而逐漸軟化，而是在一個靠近熔點的較窄的溫度范圍內(nèi)軟化，熔點很明顯，溫度一旦達到就會出現(xiàn)流動，PA的粘度遠比其它熱塑性塑料低，且其熔化溫度范圍較窄（僅5℃左右）。PA流動性好，容易充模成型，也易走披鋒。噴嘴易出現(xiàn)“流涎”現(xiàn)象，抽膠需大一點。PA熔點高，凝固點

20、也高，熔料在模具內(nèi)隨時會因溫度降到熔點以下而凝固，妨礙充模成型的完成。所以，必須采用高速注射，PA在熔融狀態(tài)時，熱穩(wěn)定性較差，易降解。料筒溫度不宜超過300℃，熔料在料筒內(nèi)加熱時間不宜超過30分鐘，PA對模溫要求較高，可利用模溫的高低來控制其結(jié)晶性，來獲得所需的性能。</p><p>　　1.2 塑料件的尺寸分析</p><p>　　塑件零件圖圖1.2所示，根據(jù)零件圖，該塑件尺寸精度無特殊

21、要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差（參見課程“附錄 — 模塑件尺寸公差表” ）。其主要尺寸公差標注如下（單位均為mm）：</p><p>　　高度尺寸：14-0.22 </p><p>　　外形尺寸：ø 19-0.23 18-0.28 </p><p>　　內(nèi)形尺寸：ø 14+0.22 2+0.16

22、</p><p>　　位置尺寸：10+0.22</p><p><b>　　圖1.1 塑件圖</b></p><p>　　1.3塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p>　　該制品結(jié)構(gòu)簡單，形狀尺寸小，壁厚均勻，使用PA制造。公差等級為MT5，該制品采用了凸起來增加制品的強度和剛度，表面粗糙度為1.6。采用液態(tài)石蠟作為尼龍類

23、塑料脫模劑效果較好，硅油的效果好，但價格貴，而且使用時要與甲苯等有機溶劑配成共溶液，涂抹型腔后待有機溶劑揮發(fā)后才能顯示硅油的潤滑效果。該制品在成型后應(yīng)進行調(diào)濕處理 ，因為這類塑料在空氣中使用或存放過程中容易吸水而膨脹，需要很長時間尺寸才能穩(wěn)定下來。所以將脫模后的塑件放在熱水中處理，不僅隔絕空氣防止氧化，消除內(nèi)應(yīng)力，而且還可以加速達到吸濕平衡，穩(wěn)定其尺寸。經(jīng)調(diào)濕處理后的塑料，其調(diào)濕處理后的塑件，其沖擊韌性和抗拉強度均有所提高。調(diào)濕處理的溫

24、度一般為100—150度。處理時間由塑料品種，塑件形狀，壁厚和結(jié)晶度的大小來決定的。達到 調(diào)濕處理后，應(yīng)緩慢冷卻至室溫。</p><p>　　1.4 成形工藝參數(shù)、工藝卡</p><p>　　1.4.1 塑件的體積及質(zhì)量</p><p>　　1）塑件的體積計算：</p><p>　　V1=6×3.14×（9.52 - 92

25、）×14=2439.6mm3</p><p>　　V2=6×4×（2×2- 4×0.5）×14=672 mm3</p><p>　　V塑= V1+ V2 =2439.6+672=3111.6 mm3</p><p>　　6V注=6×3111.6=18699.6 mm3</p><

26、;p>　　取V注=25000 mm3</p><p>　　2）塑件的質(zhì)量計算：</p><p>　　M塑=ρv =1.3×3111.6×10-3=4.045g</p><p>　　M注6 V塑 =6×4.045=24.27g</p><p><b>　　設(shè)凝料的質(zhì)量為5克</b><

27、;/p><p>　　M注24.27+5 =29.27g 取M注 =30g</p><p>　　塑件與澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量： </p><p>　　M = M塑 + M凝 ≈ 34（g）</p><p>　　1.4.2 選用注射機</p><p>　　按注射量選擇40000mm3的注射機。</p><

28、;p>　　按流量選擇注塑機，由《料制品及成型技術(shù)》教材P429附錄F選擇SZ—40/32立式注射機，表1.2為該注射機的技術(shù)參數(shù)。 </p><p>　　表1.2 注射機SZ-40/32的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　1.4.3 塑件注射成型工藝參數(shù)</p><p>　　表1.2 PA塑料的注射成型工藝參數(shù)</p><p>　　表1.

29、3 套件塑模工藝卡</p><p>　　工件的材料采用聚酰胺（PA6），生產(chǎn)批量大。</p><p>　　2 模具結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　2.1 分型面選擇及型腔布置</p><p>　　2.1.1分型面的選擇原則</p><p><b>　　1）便于塑件脫模；</b></p&

30、gt;<p>　?。?）在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi)；</p><p>　　（2）應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯；</p><p>　?。?）應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位。</p><p>　　2）考慮和保證塑件的外觀不遭損失：</p><p>　　3）盡力保證塑件尺寸的精度要求。</p><p><b&g

31、t;　　4）有利于排氣。</b></p><p>　　5）盡量使模具加工方便。</p><p>　　分型面的形式如圖3.1所示</p><p>　　圖2.1 分型面的位置</p><p>　　2.1.2型腔數(shù)目的確定與排列形式</p><p>　　2.1.2.1型腔數(shù)目確定方法</p><

32、;p><b>　　常見的有四種：</b></p><p>　　1）根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔樹木</p><p>　　2）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔樹木</p><p>　　3）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目</p><p>　　4）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目</p><p>　　對于高精度制

33、品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致。故通常推薦型腔數(shù)目不超過6個，本設(shè)計為六型腔注射模。</p><p>　　2.1.2.2型腔的排列</p><p>　　此設(shè)計的型腔在模板上呈圓形排布。在設(shè)計時要注意以下幾點</p><p>　　1）盡可能采用平衡式排列（參見分流道布置）確保制品的質(zhì)量的均一和穩(wěn)定</p><p>　　2）型腔

34、布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象如圖2.2，盡量使型腔排的緊湊，以便減少模具的外形尺寸。</p><p>　　圖2.2 型腔的分布</p><p>　　2.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　澆注系統(tǒng)通常由主流道 分流道 澆口料穴等組成。 </p><p><b>　　2.2.1設(shè)計原則</b

35、></p><p>　　1）流程要短。減少壓力和熱量損失及塑料消耗量，同時縮短了充模時間</p><p>　　2）排氣良好。使料流平穩(wěn)順利充滿型腔。</p><p>　　3）防止型芯變形和嵌件位移。應(yīng)避免料流直沖較小的型芯和嵌件。 </p><p>　　4）防止塑件翹曲變形和表面形成冷疤，冷斑等缺陷。應(yīng)減輕澆口附近應(yīng)力集中。</p

36、><p>　　5）合理選擇冷料穴 </p><p>　　2.2.2 主流道設(shè)計</p><p>　　主流道是指連接注射機噴嘴與風流道或型腔〈單腔?！档倪M料通道。負責將塑料溶體從噴嘴引入模具，其形狀，大小直接影響塑料的流速及填充時間。主流道垂直于分型面通常作在淬硬澆口套內(nèi)，如圖2.3所示。為了使塑料疑料能從主流道中順利拔出，需將主流道設(shè)計成圓錐形，具有a=2-6的錐角。內(nèi)

37、壁為Ra0.8 um 以下的表面粗糙度，小端直徑大于噴嘴直徑約0.5~1mm，凹坑半徑R也應(yīng)比噴嘴頭半徑大1~2mm，以便疑料順利拔出。澆口套大端高出定模端面H=5~10mm，起定位作用與注射機定模板的定位孔呈間隙配合。為了拆御更換方便，模具的定位圈常與澆口套分開設(shè)計，如圖2.3所示。 </p><p>　　圖2.3 主流道的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.3分流道及其平衡布

38、置</p><p>　　分流道是主流道和澆口之間的進料通道。其作用是通過流道截面及方向變化使塥料平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向，并均勻分配給各個型腔〈多型腔?！怠３Ｒ姺至鞯赖慕孛嫘螤钣袌A形 梯形 U形 半圓形及矩形等幾種形式，其中圓形截面分流道的比面積最小，但需要開設(shè)在分型面兩側(cè)，且對應(yīng)兩部分必須吻合，加工不方便；梯形及U形截面分流道加工較容易，且熱量損失和流動阻力均不大，為最常用形式；半圓形和矩形截面的分流道則因此比面積最大。

39、在此設(shè)計中，采用圓形截面。</p><p><b>　　1）分流道的尺寸</b></p><p>　　因為各種塑料的流動性有差異，所以a 以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計分流道的直徑。常用塑料的分流道直徑推薦值如〈塑料制品成型及模具設(shè)計〉表4-3。對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑件可以用以下經(jīng)驗公式確定分流道的直徑；</p><p>&l

40、t;b>　　D=0.2654</b></p><p><b>　　式中；</b></p><p>　　M - 流徑分流道的塑料量 </p><p>　　L - 分流道長度〈mm〉 </p><p>　　D- 分流道直徑，對于粘度叫大的塑件，可用上式算得的D值再以1.2~1.25的系數(shù)，據(jù)表4—

41、3查得尼龍類分流道的直徑為1.6~9.5，取D=4。</p><p><b>　　2）分流道的布置</b></p><p>　　分流道采用平衡布置，多型腔模具應(yīng)盡量均衡布置型腔，使熔融塑料幾乎同時到達每個型腔的進料口，這樣，塑料到每個型腔的壓力和溫度是相同的，塑件的品質(zhì)理應(yīng)相同。</p><p>　　2.2.4澆口的設(shè)計</p>

42、<p>　　澆口又稱進料口，是分流道與型腔之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分，他使塑料溶體的流速產(chǎn)生加速度，有利于迅速充滿型腔，同時還起封閉型腔防止溶體倒流的作用，并在成型后使?jié)部谀吓c塑件易于分離。澆口的設(shè)計與塑料性能，塑件形狀，截面尺寸 模具結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等有關(guān)。總的要求是使溶料以較快的速度進入并充滿型腔，同時在充滿后能適時冷卻封閉，因此澆口的截面要小，長度要短，這樣可以增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與

43、凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。</p><p><b>　　1）澆口的形式</b></p><p>　　澆口的形式很多，在此設(shè)計中為了保證制件的外觀，采用推切式潛伏口。</p><p>　　2）潛伏澆口的優(yōu)缺點；進料口設(shè)在塑件內(nèi)側(cè)時，塑件外邊面沒有點澆口切斷痕跡。脫模時，推桿切斷進料口可實行注射機的全自動化操作。避免了點澆口流

44、道所需要的定模定距分型機構(gòu)。模具結(jié)構(gòu)簡單。但隧道斜孔的加工較困難。為了將斜的點澆口推出。必須是柔韌性好的塑料，必須是柔韌性好的塑料。并且要嚴格掌握塑件在模內(nèi)的冷卻時間。在流道為凝固時及時推出潛伏澆口</p><p>　　2.2.5 冷料穴設(shè)計</p><p>　　冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及塥體流動的前鋒冷料，以防止溶體冷料進入型腔。冷料穴一般設(shè)在主流道的末端，冷料穴

45、底部常作成曲折的鉤行或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時將主流道襯套中拉出，并留在動模一側(cè)的作用。在此設(shè)計中采用帶球型頭拉料桿的冷料穴。這種拉料桿專用于借助推板將制品脫模時模具中。前鋒冷料進入冷料穴后，緊包在拉料桿的球形頭上，開模時便可將主流道凝料從主流道中拉出。球頭拉料桿固定在動模一側(cè)的型芯固定板上，并不隨推出機構(gòu)移動，所以當推件板從型芯上推出制品時，也就將主流道凝料從球頭拉桿上硬刮下來 </p><p>　　圖2

46、.4 冷料穴的形式</p><p>　　2.3 脫模機構(gòu)的設(shè)計</p><p><b>　　2.3.1設(shè)計原則</b></p><p>　　1) 結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準確，可靠。靈活，并有足夠的剛度和強度。</p><p>　　2) 保證塑件不變形，不損壞</p><p>　　3) 保證塑件外觀良

47、好</p><p>　　4) 盡量使塑件留動模以便以便借助與開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作</p><p>　　2.3.2脫模力的計算</p><p>　　= +0.1A=PA+0.1A</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　P—塑件對型芯產(chǎn)生的正壓力，一般P=8—12

48、MPa，薄件取小值，厚件取大值，取P=10MPa</p><p>　　F脫=103.14714+0.1×3.14714=3102.72N</p><p>　　F總=63102.72=18616.32N</p><p>　　2.3.3 脫模板的厚度計算</p><p><b>　　按剛度計算則為：</b><

49、/p><p>　　H （ </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　H —脫模板厚度（mm）</p><p><b>　　F脫—脫模板（N）</b></p><p>　　R —推桿軸線到脫模板中心的距離（mm）</p>

50、<p>　　與—與R/r相關(guān)的系數(shù)，由教材4—18查得：</p><p>　　=17/15=1.13 按=1.25 取=0.0051，=0.227</p><p>　　H2.65mm 取H=10mm</p><p><b>　　若按強度計算：</b></p><p>&

51、lt;b>　　H（=4.46mm</b></p><p>　　取H=10mm 符合要求</p><p><b>　　2.4 模架的選擇</b></p><p>　　2.4.1標準模架的選擇</p><p>　　根據(jù)注塑機的類型選用A3型模架，其規(guī)格為315×315圓柱形模架；其參數(shù)如下：<

52、;/p><p>　　凹模板厚度 A=14mm</p><p>　　凸模板厚度 B=25mm</p><p>　　墊塊厚度 C=43mm</p><p>　　模具的閉合厚度 H=160mm</p><p>　　模板寬B0=315 L0=315mm

53、</p><p>　　座板寬B1=345 L1=345mm</p><p>　　定模座板厚 H1=25mm</p><p>　　動模座板厚 H2=25mm</p><p>　　墊塊寬度 B3=40mm</p><p>　　頂出底板厚度

54、h2=25mm</p><p>　　頂出底板長度 B2=199mm</p><p>　　2.4.2 合模導向機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　為了保證注射模準確合模和開模，在注射中必須設(shè)置導向機構(gòu)。導向機構(gòu)的作用是導向。定位。以及承受一定的側(cè)向壓力。本設(shè)計中采用導柱導向機構(gòu)。導柱 導套結(jié)構(gòu)適用與精度要求高，生產(chǎn)批量大的模具。對于小批量模具可不采用導套，直

55、接與模體間隙配合。同時在設(shè)計導柱導套時還應(yīng)注意以下幾點：</p><p>　　1）導柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度；</p><p>　　2）導柱的長度應(yīng)比型芯凸模端面的高度高出6—8mm以免型芯進入凹模時與凹模想碰而損壞；</p><p>　　3）導柱和導套應(yīng)有足夠的耐磨度和強度采用20低碳剛經(jīng)滲0.5 —0.

56、8mm，淬火48—55HRC，也可采用T8A碳素工具剛，經(jīng)淬火處理；</p><p>　　4）為了使導柱能順利地進入導套，導柱端應(yīng)做成錐形或半球形，導套的前端也應(yīng)倒角；</p><p>　　5）導柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式；</p><p>　　6）一般導柱滑動部分的配合形式按H8/F8，導柱

57、和導套部分配合按H7/K6，導套外徑的配合按H7/K6；</p><p>　　7）除了動模，定模之間設(shè)導柱，導套外一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常運動；</p><p>　　8）導柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取采用直徑為32的帶頭導柱。 </p><p>　　2.5 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計與計算</p>

58、<p>　　2.5.1 設(shè)計要點</p><p>　　1）盡量保證塑件收縮均勻，維持 模具的熱平衡。</p><p>　　2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的1—2倍冷卻水孔中心距約為水孔直徑的3—5倍，水孔的直徑一般為8—12mm。</p><p>　　3）盡可能便冷卻水

59、孔至型腔邊面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔邊面的距離應(yīng)處處相等。</p><p>　　4）澆口處加強冷卻。</p><p>　　5）應(yīng)降低進水與出水的溫差。</p><p>　　6）合理選擇冷卻水管的形式。對于收縮大的塑件應(yīng)治收縮方向開設(shè)冷卻水孔。</p><p>　　7）合理確定冷卻水管接頭位置。為不影響操作，進出口水管接頭通

60、常設(shè)在注射機背面的模具同一側(cè)。</p><p>　　8）冷卻系統(tǒng)的水管應(yīng)盡量避免于模具上其他機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時通盤考慮。</p><p>　　9）冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損害，最好在進口和出口初打出。</p><p>　　2.5.1 冷卻系統(tǒng)的計算</p><p>　　1）計算單位時間內(nèi)從型腔中散發(fā)出的總熱

61、量Q總=Q1</p><p>　?。?）計算每次需要的注射量（kg）</p><p>　　G==6×4.045+5=29.27=0.02927kg</p><p>　　（2）確定生產(chǎn)周期（S）</p><p>　　t==35+5+65=105</p><p>　?。?）求使用的塑料的單位熱流量QS，查表4—2

62、5得：</p><p>　　QS=350KJ/kg</p><p>　　（4）求每小時需要注射的次數(shù)</p><p>　　N=3600/t=3600/105=34.29 取35</p><p>　?。?）求每小時的注射量（kg/h）</p><p>　　W=NG=35×0.02927=1.02445kg&

63、lt;/p><p>　　2）以凹模冷卻系統(tǒng)為例求凹模冷卻水的體積流量（m3/min）</p><p>　　===1.61×/min</p><p>　　3）求凹模冷卻系統(tǒng)水孔的直徑d，查表4—26選用d=8mm的水管</p><p>　　4）求冷卻水的平均流速</p><p>　　==0.4807m/min<

64、;/p><p>　　5) 選用v=1.66m/s（由表4—26查得）</p><p>　　6）計算凹模的冷卻管的總傳熱面積：</p><p>　　A==466.1/119×37.5×3=0.035</p><p>　　式中為模具溫度與冷卻介質(zhì)之間的平均溫差，即</p><p>　　==65—（25+30

65、）/2=37.5℃</p><p>　　7）計算凹模上應(yīng)設(shè)冷卻水管的總長度</p><p>　　L=A/=0.035/3.14×=1.39m</p><p>　　8）求凹模冷卻水管的根數(shù)</p><p>　　n=L/B=1.39/0.315=4</p><p>　　3 成型零部件的設(shè)計與計算</p>

66、;<p>　　3.1 型腔，型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　凹模分為整體式和組合式凹模。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，故只使用于小型且形狀簡單的塑件成型。組合式凹模又可分為整體嵌入式，局部鑲嵌式以及拼塊組合式。本設(shè)計采用整體式凹模，

67、型腔對稱 均布在定模板上，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 型腔的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.1.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面成型零件，通常可分為整體式和組合式兩種類型。整體式凸模是將成型的凸模與動模板做成一體，不僅結(jié)構(gòu)牢固還可省去動模墊板（既支承板）。但是由于不便于加工，故只適用于形狀簡單且凸模高度較小的單

68、型腔模具。組合式凸模又分整體裝配式和鑲件組合式。</p><p>　　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。</p><p>　　鑲件組合式凸模：對于形狀復(fù)雜的凸模，為了加工方便，可采用鑲件拼合式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　綜上所述，本模具凸模采用整體裝配式凸模凸模的固定采用帶脫模板式。結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。</p><p>

69、;　　圖3.2 型芯的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.2成型零部件工件尺寸計算</p><p>　　1）影響工件尺寸的因素：</p><p>　　塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取制品內(nèi)腔尺寸公差取正值 若制品上原有公差標注方法與上不符，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。既取 </p>&l

70、t;p>　　2）模具制造公差：時間證明，模具制造公差可取塑件公差的</p><p>　　3）模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6</p><p>　　4）塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，通常取平均收縮率：</p><p>　　5）模具分型面上的合模間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模，定

71、模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型面的平面度較高時，表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小，飛邊厚度一般應(yīng)小于0.02~0.1mm。</p><p>　　6）成型零件工作尺寸的計算</p><p>　　圖3.3 塑件的尺寸</p><p>　　1）凹模徑向尺寸的計算</p><p>　　LM = LS(1+s)—</p>

72、<p>　　=19×（1+0.005）—×0.23</p><p><b>　　=18.92</b></p><p>　　= [H（1+S）—</p><p>　　= 14×（1+0.005）—×0.22</p><p><b>　　= 13.92</b&

73、gt;</p><p><b>　　2）型心尺寸：</b></p><p>　　Lm = [ls（1+s）+</p><p>　　= 18×（1+0.005）—×0.23</p><p><b>　　= 17.92</b></p><p><b&g

74、t;　　4 零件的加工工藝</b></p><p><b>　　4.1定模型芯</b></p><p>　　定模型芯是主要的工作零件，這套模具的生產(chǎn)批量為大批量，且塑件成型時有一定的腐蝕性，因此選用的材料要具有良好的耐磨性，由于客戶已明確提出成型零件的材料要選用瑞典一百騰公司的718S鋼材（注：此種鋼材的性能特好，是做塑料的專用材料，具有良好的耐磨性，耐腐

75、蝕性，它的價格為一百多元人民幣一斤），因此我們選用718S的材料。</p><p>　　同時考慮到此塑料對尺寸精度要求一般，但對表面要求較高，根據(jù)本工廠的實際設(shè)備情況，在對材料進行粗加工后，留0.5mm的單邊，淬火，低溫回火后，用電火花機放電到位，最后還需要對成型表面進行拋光，省模（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機，沙紙、油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗

76、糙度）。</p><p>　　其澆道襯套孔要與襯套配合，在粗加工后，留單邊0.2—0.5mm的余量，熱處理后采用慢走絲割出即可。</p><p>　　綜上所述，定模型芯加工工藝如下：</p><p><b>　　1）材料：718S</b></p><p><b>　　2）加工工藝：</b></

77、p><p>　?。?） 開料：開出長x寬x高為241×96×31mm的毛坯。</p><p>　　（2） 磨基準：按照零件圖基準方位在平面磨床上磨出基準面，同時磨平各平面，留0.1—0.3mm單邊余量。</p><p>　　（3） 按照圖樣，在銑床上鉆螺紋孔，運水孔。</p><p>　?。?）在數(shù)控銑床上采用Masterca

78、m9.0軟件，采用直徑為Φ8的銑刀，銑出兩條澆道，采用直徑為Φ6的銑刀銑出分流道，同時，按照圖樣要求銑出四個型腔的形狀，單邊留0.2—0.5mm的余量。</p><p>　　（5） 送熱處理車間進行熱處理：淬火（油淬+低溫回火），使其表面硬度達到56—60HRC。</p><p>　?。?）按照圖樣要求加工型芯各表面，保證型芯的平行度，垂直度，要求型芯磨后六面見光。</p>

79、<p><b>　?。?）電火花放電：</b></p><p><b>　　3）工件準備：</b></p><p>　　模塊材料為718S鋼，銑、磨按圖紙要求加工成型，熱處理56—60HRC 后，六面見光，保證平行度及垂直度，同時加工兩塊模板，保證尺寸的一致電性。</p><p><b>　　4）電極制

80、作：</b></p><p>　　電極材料為紫銅，最好選用銅鎢合金，根據(jù)型腔的形狀，為了便于銅公的加工，將銅公分體做成三個依次放電到位（注：兩邊側(cè)抽芯的型腔各一個，中間型腔做一個銅公，同時考慮到銅公的裝夾，將其銑成兩邊各一半的外形，中間為方形，便于裝夾，每擋加工制作一個銅公，可連續(xù)放電四個型腔，利用銅公的別一邊用來放電動模型腔.</p><p>　　5）校正、裝夾、安裝合格。&

81、lt;/p><p><b>　　6）使用設(shè)備：</b></p><p>　　使用北京易通電加工技術(shù)研究所制造的ETD7125電火花成形機床。</p><p>　　7）加工規(guī)準：如上表所示（注：以上規(guī)準只供參考，具體規(guī)準應(yīng)根據(jù)機床的性能，及其加工工人的經(jīng)驗來確定，確保最后一檔放電加工到位）。</p><p>　　8）用慢走絲割

82、出直徑為Φ32k6的澆口襯套孔，鑲件孔。</p><p>　　9）對成型面進行研磨達到圖樣表面粗糙度的技術(shù)要求。</p><p>　　10）最后用激光在型芯上刻出產(chǎn)品上的文字。</p><p><b>　　4.2 動模型芯</b></p><p><b>　　同定模型芯一樣。</b></p&g

83、t;<p><b>　　1）材料：45#</b></p><p><b>　　2）加工工藝：</b></p><p>　　（1）開料：在45#鋼板上割出一塊長x寬x高為100×177×51mm的毛坯。</p><p>　?。?）在平面磨床上磨基準。</p><p>

84、　?。?）在銑床上有角度分度頭調(diào)好角度，粗銑左側(cè)的斜面。</p><p>　?。?）在銑床上銑出如圖所示右側(cè)的形狀及其導滑部分。</p><p>　?。?）在銑床上銑出用分度頭調(diào)好角度，用鏜刀鏜出的直徑為Φ17mm的斜孔。</p><p>　?。?）鉆螺釘固定孔。</p><p>　?。?）熱處理：淬火+低溫回火，淬硬表面硬度為54—58HR

85、C。</p><p>　?。?）磨削基準平面及其斜面，使各部分的尺寸加工到位。</p><p>　?。?）用電火花機放電打出滑塊兩個R7的定位孔。</p><p>　　（10）在滑塊斜面磨出45度，寬大10mm,深0.2mm的儲油槽，其它的零件在此就不一一敘述。</p><p>　　4.3 模具加工工藝流程</p><p&

86、gt;　　根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和制造工藝,模架的基本組成零件有兩種:</p><p>　　1) 導柱、導套等回轉(zhuǎn)零件；</p><p>　　2) 模板等平板零件。</p><p>　　4.3.1 導柱、導套的加工</p><p>　　導柱、導套的加工主要是內(nèi)、外圓柱面加工，平板內(nèi)零件的制造過程主要進行平面加工和孔隙加工，他們在模具中起定位的導向作用，

87、保證凹凸模在工作時具有正確的相對置，除了要保證導柱，導套配合表面尺寸形狀精度外，還應(yīng)該保證導柱、導套各自配合面之間的同軸度要求。</p><p>　　導柱、導套一般采用低碳鋼進行滲碳、淬火處理，也可選用碳素工具鋼T10淬火處理，淬火處理硬度58-62HRC。</p><p>　　根據(jù)分析，導柱、導套加工藝過程如下：</p><p>　　備料——粗車、半精車內(nèi)外圓柱表

88、面——熱處理——研磨導柱中心孔——粗磨、精磨配合表面——研磨導柱、導套重要配合表面。</p><p>　　凸模加工工藝過程如下：</p><p>　　下料——鍛造——退火——粗加工——精磨基面準面——劃線——工作型面半精加工——淬火、回火——磨削——修研。</p><p>　　凹模加工工藝過程如下：</p><p>　　下料——鍛造——退火—

89、—粗加工六面——精磨基面準面——劃線—型孔半精加工——型孔精加工——淬火、回火——精磨（研磨）</p><p>　　4.3.2 模架的裝配</p><p>　　導柱、導套與模板之間一般采用過盈配合，裝配時可采用手動壓力機將導柱壓入動模板的導柱孔，復(fù)位機構(gòu)的裝配復(fù)位桿與固定板一般采用過度配合。模架的裝配比較的簡單，主要是用螺釘將裝有導套的定模板連接起來。</p><p&g

90、t;　　模具表面強化處理工藝特點及應(yīng)用：</p><p>　　滲氮處理：滲氮處理是向模具零件表面滲入氮原子的過程，</p><p>　　模具滲氮前應(yīng)加工到尺寸精度和表面粗糙度，最好是經(jīng)過試模確認完全合格后再進行滲氮處理。根據(jù)模具的技術(shù)要求分別采用以下兩種工藝路線：</p><p><b>　　精密模具：</b></p><p

91、>　　備料——鍛造——退火或回火——粗加工——調(diào)質(zhì)——半精加工——裝配——試模——滲氮——研磨拋光——裝配；</p><p><b>　　一般模具：</b></p><p>　　備料——粗加工——調(diào)質(zhì)——精加工——糝氮——研磨——裝配；</p><p><b>　　總裝的技術(shù)要求</b></p><

92、;p>　　1）裝配后的模具安裝表面的平行誤差不大于0.05；</p><p>　　2）模具閉合后分型面應(yīng)均密合；</p><p>　　3）導柱、導套滑動靈活，推件時推桿和卸料板動作一致；</p><p>　　4）合模后動模部分和定模部分的型芯必須緊密接觸</p><p><b>　　試模：</b></p>

93、;<p>　　模具在裝配完成之后，在交付生產(chǎn)時試模，其目的是檢查模具在設(shè)計制造上是否存在缺陷，若有，則要求排除；對模具成型工藝條件進行試驗以有利于模具成型工藝的確定和提高。</p><p><b>　　4.4 強度校核</b></p><p>　　在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)具有足夠的強度和剛度。如果型腔的壁厚和底板的厚度

94、不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料 本身的應(yīng)力 時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的變形從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此。有必要對型腔進行強度和剛度的計算，尤其對重要的精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗確定型腔壁厚和底板厚度。常用的剛度和強度計算公式見《塑料制品成型及模具設(shè)計》P85 采用T10淬火。 HRC=60</p><p>　　側(cè)壁厚度：S 1.15（<

95、/p><p>　　由《塑料制品成型及模具設(shè)計》教材P86查得。=0.025—0.04</p><p>　　取:=0.03 E=2.1×Mpa P=25—40MPa </p><p>　　取: P=30MPa </p><p>　　S6.74

96、 取:S=10mm</p><p>　　S r=2 </p><p><b>　　取S=10符合要求</b></p><p>　　底板厚度，即推板厚度：</p><p>　　=3.28 取=10mm</p><p>　　0.87（=3.96

97、 取=10mm符合要求</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是對畢業(yè)生三年大專學習的一次總結(jié)，是對畢業(yè)生的一次考核。通過畢業(yè)設(shè)計可以看出一個大專生在其專業(yè)方面是否合格，同時也是對三年所學專業(yè)的一次廣而深的復(fù)習。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是與實際緊密相接的，是一次真正的理論和實踐的結(jié)合。它要求學生

98、的設(shè)計能夠真正應(yīng)用到實際中去。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我看到了自己的不足，也看到了自己的能力和潛力。從中學到很多，培養(yǎng)了自己從多方面、多角度、細致考慮問題的能力和習慣。從模具整體結(jié)構(gòu)到應(yīng)注意的有關(guān)細節(jié)如公差、配合、加工工藝性、減少成本、安全性等問題都有一個細致的了解和全面的思考，可以說是一次真正的實戰(zhàn)。</p><p>　　同時，在此我衷心感謝各位老師給予了我耐心的指導，感謝每一位給予我友好幫助的同學。</p&g

99、t;<p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1 塑料模具手冊編委會.塑料模具手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1999.</p><p>　　2 賈潤禮.實用注塑模設(shè)計手冊.北京:中國輕工業(yè)出版社,2000.</p><p>　　3 中國標準出版社第三編輯室.塑料模具標準匯編.北京:中國標準出版社,1997.</

100、p><p>　　4中國模具設(shè)計大典編委會.中國模具設(shè)計大典.南昌:科學技術(shù)出版社,2003. </p><p>　　5中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編.塑料模具設(shè)計及制造.北京:機械工業(yè)出版社,2001. </p><p>　　6鄭新建,孫先明等點滴瓶瓶蓋注塑模設(shè)計.模具技術(shù)，2005.(4).</p><p>　　7孫鳳蔚.沖壓與塑壓設(shè)備.北京:機械工