044-兒童石英手表注塑模具設計【模具三維】

044-兒童石英手表注塑模具設計【模具三維】,模具三維,044,兒童,石英,手表,注塑,模具設計,模具,三維 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：電子石英表表蓋注塑模具設計 0 1 緒論 1.1選題的背景和意義 塑料行業(yè)是20世紀發(fā)展最快的行業(yè)，也是21世紀最有前途的行業(yè)門類之一。塑料的發(fā)展直接導致了塑料模具的發(fā)展 。 在現(xiàn)代生產制造技術中，模具的使用很廣泛，模具技術的水平在很大程度上反映了整個國民經濟中的發(fā)展程度，隨著塑料在機械，電子，國防，交通，建筑，通訊，農業(yè)，輕工和包裝等各個行業(yè)的廣泛應用，對塑料模具的需求量也日益增加，塑料模具在國民經濟中的重要性也就越來越突出，上世紀90年代，我國塑料技術的發(fā)展進入了一個全新的階段。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品在工業(yè)及日常生活中使用越來越大，因此對塑料模具設計人員的需求也在逐年的增加。同時對設計的人員的先進的設計思維、掌握較多先加工技術以及加工工藝也是非常必要的。作為學習模具專業(yè)的學生，我們有必須以提高自己的基礎理論為前提，為促進我國工業(yè)提高標準化水平而做出自己的貢獻 。 縱觀世界經濟的發(fā)展，模具工業(yè)在經濟繁榮和經濟蕭條時代都不可或缺。經濟發(fā)展較快時，產品暢銷，自然要求模具能跟上；而經濟發(fā)展滯緩期，產品不暢銷，企業(yè)必然想法設法開發(fā)新產品，這同樣會給模具帶來強勁需求。因此，國內外行家都稱現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰的工業(yè)。 模具畢業(yè)設計是模具專業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)之一，同時它也是最后的一個關鍵教學環(huán)節(jié)。它是由學生過渡到生產的一步，由學校走向工廠的橋梁。是我們第一次系統(tǒng)地把所學理論應用在實際生產。 通過此次的畢業(yè)設計制造的各個環(huán)節(jié)有了更加深入明確的了解從而培養(yǎng)和提高設計的能力。 畢業(yè)設計的目的有兩個，第一個目的是讓我們掌握模具設計的基本技能，如繪圖，計算，查閱設計資料和手冊。熟悉國標和各種標準的能力，能夠熟練運用CAD，Pro/E。進行繪圖。第二個目的是了解和掌握模具設計與制造的工藝，從而獨立的設計一般的塑料模具，為走出學校走向社會打下基礎。 本人設計的這副模具是鬧鐘后蓋塑料成型模具,在設計過程中我是按照循序漸進的方法，嚴格按照設計要求去做，力求數(shù)據準確，結構合理，在保證合乎塑料件要求的同時，力求結構簡單。但是由于本人的實踐經驗不足，因此考慮的問題可能有些地方不是很全面，設計中難免會出現(xiàn)錯誤，還望各位老師和同學指正。在此，我在這里衷心的感謝老師對我的指導和同學對我的幫助。 36 1.2我國塑料模具的發(fā)展 20世紀80年代前，很多模具是靠鉗工用手打磨出來的；90年代，由于引入了數(shù)控加工機床、edm等較先進的設備，大大地提高了模具的生產工藝水品，生產周期及模具的品質也有了很大的縮短和改進 。近年來，我國模具工業(yè)的技術水平取得了長足的發(fā)展。當前，國內已經能生產精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，使用壽命1—2億次，大型模具、精密塑料模具和部分汽車覆蓋模具都已經達到了很高的水平，在模具工業(yè)總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。 我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展, 歷經了半個多世紀, 近幾年來, 我國模具技術水平有了很大的發(fā)展和提高; 大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了一個新臺階, 模具質量及壽命明顯提高, 模具交貨期大大縮短。模具CAD/CAE/CAM技術廣泛地得到應用, 并開發(fā)出了自主版權的模具CAD/CAE/CAM軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。 1.3未來我國模具行業(yè)發(fā)展措施 高新技術蓬勃發(fā)展的今天，為保證屬高新技術產業(yè)的模具工業(yè)快速發(fā)展，模具行業(yè)中許多共性技術也必須共上一層樓，應不斷開發(fā)和推廣應用并積極應用高新技術。 主要措施如下： a. 開發(fā)擁有自主知識產權。適合于我國國情，具有較高水平的模具設計、加工及模具企業(yè)管理的軟件，不斷提高軟件的智能化、集成化程度，并推廣應用。 b. 推廣應用高速、高精加工技術并研制相應設備。高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精電加工及復合加工等。在未來15年左右的時間里，我國機床行業(yè)應向模具行業(yè)逐步提供適合于模具高速高精加工的相應設備，如有可能，建議開發(fā)擁有自主知識產權、精度能達到0.0001mm的高精度模具制造設備。 c. 快速原型和快速經濟模具制造新技術的進一步開發(fā)、提高和應用。 d. 大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術。例如：逆向工程、冰箱工程、敏捷制造技術的研發(fā)及推廣應用;包括大型級別進模及高精度和搞復雜性的高技術含量的先進模具三維技術和制造技術的研發(fā)；包括沖壓工藝設計系統(tǒng)、模具型面設計系統(tǒng)、成型分析系統(tǒng)、磨具結構系統(tǒng)、模具CAM系統(tǒng)和沖壓專家咨詢系統(tǒng)的車身磨具系統(tǒng)數(shù)字化設計制造系統(tǒng)的研發(fā)；模具的集成、柔性及自動加工技術和網絡虛擬技術等。 e. 磨具制造新工藝、新技術。模具制造的節(jié)能、節(jié)材技術，模具熱處理、表面光整加工和表面處理新技術等。 f. 高性能模具材料的研制、系列化及其正確選用 4]。 2 零件分析 2.1零件的工藝分析 2.1.1 設計塑件時必須考慮的幾個方面的問題： a. 塑料的物理機械性能，如強度，剛性，彈性，吸水性等。 b. 塑料的成型工藝性。 c. 塑料成型所導致沖模流動，排氣，補縮等。 d. 塑件在成型后的收縮情況以及收縮率差異。 e. 模具的總體結構，以及脫模的復雜程度。 f. 模具零件的形狀和制造工藝 。 塑件的設計主要包括塑件的形狀，尺寸，精度，表面光潔度，壁厚，斜度，以及塑件上的加強筋等的設計。 2.1.2 尺寸和精度： 由于該塑件是不規(guī)則形狀，尺寸和精度要求不是很高，所以經分析選擇一般精度等級12級精度。 2.1.3 塑件的形狀： 圖2.1 塑件圖 該塑件為圓形帶有不規(guī)則輪廓，但在分模方向沒有阻礙，容易模塑，所以采用單分型面，塑件外表面本身帶有側孔，需要用的外向側抽芯。 2.1.4 塑件的臂厚： 塑件的壁厚對塑件的質量影響很大，壁厚過小，成型時流動阻力大，大型復雜制品就難以充滿型腔，壁厚過大，不但造成原料的浪費，而且對熱固性材料成型來說增加了壓塑的時間，而且容易造成固化不完全，對熱塑性材料來說就回增加冷卻時間，所以初步估計為該塑件壁厚約為1.0~3.0mm。 2.2 塑件選材 2.2.1零件的材料 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等 。 該塑件采用ABS樹脂，起成型特點流動性中等，吸濕性打算，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須經過長時間的預熱干燥，溢邊值0.04毫米，高模溫，但是料溫過高容易分解，對精度的要求較高的塑件，模溫適合取50-60攝氏度，對光澤，耐熱塑件，模溫取60-80攝氏度。注射壓力高于聚苯乙烯。用螺桿式注射機成型時，料溫為180-230攝氏度，注射壓力也比較大。而且有很好的抗沖擊強度和良好的機械強度以及一定的耐磨性。收縮率為0.4%--0.7%。質量密度為1.09克每立方厘米。 表2.1 ABS塑料主要性能指標 名稱 單位 數(shù)值 密度 (g/cm3) 1.04~1.06 熔 點 ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強度 Mpa 80 拉伸強度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 1.8 硬度 HR R62~86 收縮率 % 0.4~0.8 缺口沖擊強度 kJ/m2 11~20 彎曲彈性模量 Gpa 1.4 壓縮強度 HR R62~86 體積電阻系數(shù) Ωcm 1013 擊穿電壓 Kv.mm-1 15 介電常數(shù) 60Hz 3.7 2.2.2塑件收縮率與模具尺寸的關系 注塑件脫模后的尺寸要比模具零件的相應尺寸小。這是由于注塑成型過程中熔融塑料產生收縮造成的。成型塑件的收縮率是一個與多種因素有關的量。通常，塑料的收縮率是有生產廠家按照某一實驗標準給定的成型工藝，經過實驗后給出一個取值范圍。實際過程中的成型工藝不可能完全與實驗條件相同，因此，對具體的塑件，要根據其成型工藝選擇收縮率范圍內適當?shù)闹?，一般是取塑件收縮率的平均值。 在選擇塑件收縮率值時要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按給定收縮率范圍的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按給定收縮綠范圍的下限取值。 成型收縮率與模具和塑件尺寸有下述關系式 (2.1) 式中，k為成型收縮率；為模具尺寸（mm）；為塑件尺寸（mm）。 前人已經為我們總結了常用的塑料常用收縮率，對于生產性的塑件，實際已經證明，這些數(shù)據已經能夠應付實際的生產要求了。即使對于精密塑件也給予了其它方面的補償。故而，對于實際的生產只要按照經驗數(shù)據就可以滿足生產要求了。表2.2給出常見塑料的收縮率，以備查詢： 表 2.2常用塑料的收縮率 塑料 名稱 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚碳酸脂 尼龍 ABS 聚甲醛 縮寫 PE PP PVC PS PS N6 ABS POM 計算收縮率 1.5-3.6 1.0-2.5 0.6-1.5 0.6-0.8 0.5-0.8 0.8-2.5 0.4-0.8 1.2-3.0 3 塑件的體積估算和注塑機型號的選擇 3.1 估算零件體積及質量 根據Pro/e軟件模型分析得: 單個零件的體積為 V塑=5.75cm3 流道凝料V’=0.5 V塑 (流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據手冊取0.5 V塑來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；由此初步確認此模具為一模兩腔，即n=2，故所有的總體積為 V總=5.75×2+2×0.5×5.75=17.25cm3 因為ABS的平均密度為p=1.05 g/ cm3 則m全=pv （3.1） =1.05×17.25 =18.11g 3.2注射機的類型和規(guī)格 注射機的類型和規(guī)格有很多，按結構形式可分為機的類型和規(guī)格有很多，按結構形式可分為立式，臥式和直角式三類，國產臥式注射機一標準化和系列化。 這三類不同的結構形式的注射機的特點如下： 立式注射機的螺桿垂直裝設，鎖模裝置推動動模板也沿垂直方向移動，優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上安放嵌件，嵌件不容易傾斜或墜落。缺點是制品自模中頂出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有礙于全自動操作。此類是注射機注射量一般均在60克以下。 臥式注射機是目前使用最廣，產量最大的注射成型機，其注射柱塞與螺桿合模運動均沿水平方向布置，并且多數(shù)在一條線上（或相互平行。優(yōu)點是機體比較低，容易加料和操作，制件頂出模具后可自動墜落，所以容易實現(xiàn)全自動操作，機床中心比較低，安裝穩(wěn)妥。其缺點是模具的安裝比較麻煩，嵌件放入模具有傾斜或下落的可能，機床的占地面積大。 具體特點有 ： a. 即使是大型機由于機身低，對于安置的廠房無高度限制。 b. 產品可自動落下的場合，不需使用機械手也可實現(xiàn)自動成型。 c. 由于機身低，供料方便，檢修容易。 d. 模具需通過吊車安裝。 e. 多臺并列排列下，成型品容易由輸送帶收集包裝。 直角式注射機的注射螺桿或柱塞與合模運動方向相互垂直，這種注射機的重要優(yōu)點是結構簡單，便于自制，適合單件生產，中心不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時長利用開模時絲桿的轉動來拖動螺紋型芯或螺紋型環(huán)旋轉，以便脫下塑件。缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力和鎖模力，模具受沖擊震動比較大。 根據注射機的最大注射量初步選擇型號為XZA-YY60的注射機，注射量表示法是用注射機的注射容量（單位：cm3）表示注射機的規(guī)格，以標準螺桿注射時的80%理論注射量表示。XS-ZY中X表示成型、S表示塑料、Z表示注射、Y表示預塑式。 XZA-YY60的注射機其工藝參數(shù)如下： 　額定注射量 62mm3 螺桿（柱塞）直徑 35mm 注射壓力 138.5Mpa 注射行程 80mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 440KN 模具最大厚度 250mm 模具最小厚度 150mm 頂出形式 兩側設有頂桿，機械頂出 拉桿空間 330x300mm 3.3 注射機有關工藝參數(shù)的校對 3.3.1最大注射量的校核 注射機的最大注射量標志著注射機所能加工塑件的最大重量或體積，選擇注射機時，必須保證塑件所需的注射量（包括澆注系統(tǒng)及飛邊在內）小于注射機允許的最大注射量，一般占注射機最大注射量的80%以內。否則，就會使塑件成型不完整或內部組織疏松，塑件強度降低。當注射機的最大注射量以最大注射容積標定時，注射機的最大注射容積應等于或大于成型塑件所需塑料的體積即： 　　　 (4.1) 　　　式中，——注射機最大注射量（公稱容積，cm3）取62； 　　　　　　——塑件所需塑料的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內，cm3）； 　　　　　　——注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取KL=0.8。 因塑料的容積（體積）與其壓縮率有關，故所需塑料的體積為： 　　　 式中，——塑料的壓縮率,查表得1.6 ——塑件的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內，cm3），取17.25cm3； 　　　 代入上式得： 　　　 0.8×62=49.6>17.25cm3 經校核符合最大注射量要求。 3.3.2 鎖模力： A——澆注塑料和塑件的最大投影面積: A=6358.5×2 =12717mm２＜320cm2 符合要求; 根據公式P腔A≤P機 A=63.4cm2 P腔：F=2×63.4=126.8KN＜900KN。 既型腔投影面積所需鎖模力小于注射機的額定鎖模力p。 3.3.3 注射機壓力的校核 塑料成型壓力p成≤p機 p成=70~140MPa≤120Mpa 即：塑件的注射壓力小于注射機額定壓力。 3.3.4 最小模具厚度與最大模具厚度校核 安裝模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所設計的模具的總高度應在最大模厚與最小模厚之間，以外形設計尺寸須在注射機根（或二根拉桿之間），既： 150≤H?！?50 但此處H模=251，該注塑機型號不滿足要求。故此選擇注射機為XS-ZY-125，其工藝參數(shù)如下： 表3.1 注塑機工藝參數(shù) 注射機的工藝參數(shù)表 額定注射量： 125cm３ 螺桿直徑： 42mm 注射壓力： 120M Pa 注射行程： 115 mm 合模力：KN 900KN 最大成型面積： 320cm2 最大開模行程： 300mm 模具最大厚度： 300mm 模具最小厚度： 200mm 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 主流道襯套的設計 在臥式注射機的模具中，主澆道應設計成垂直的分型面，為了使凝料從主流道拔出，故設計成圓錐形，要有2度到6度的錐角，內壁有△8以上的光潔度，其小端直徑常見為4mm-8mm，看制品重量和補料需要而定，但是小端直徑應大于噴嘴直徑約1mm，否則主流道中的凝料將無法順利脫出，主流道的 長度由定模板厚度而定的。由于主流道要與高溫的塑料和噴嘴反復的接觸和碰撞，所以模具的主流道部分常設計成可以拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質鋼材進行加工和熱處理，主流道與噴嘴接觸處多作成半球形的凹坑，二者嚴密的配合，以避免高壓以至塑料從縫隙處溢出。一般凹坑的半徑R2應比R1大1-2毫米。主流道襯套大端的圓凸出定模端面5-10毫米，并與注射機定模板的定位孔成功配合，起定位環(huán)作用，所以設計成為圖紙所示。 圖4.1 主澆道 4.2 冷料井和拉料桿的設計 臥式注射機用模具的冷料井，設立在主流道正對面的動模上，該模具采用帶Z型頭拉料桿的冷料井，分模時，就可以將該凝料從主流道中拉出，拉料桿的根部是固定在頂出板上的，所以在制件頂出時，冷料也一同被頂出。制造也方便。 圖4.2 冷料井 4.3 分流道的設計 該模具是一模兩腔，所以要設計分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，從前兩點出發(fā)，分流道應該短而粗，但是不能太粗，該模具采用半圓形斷面分流道，因為這樣分流道易與機械加工，分流道尺寸視該塑件的大小和塑料品種，注射速率，以及分流道長度而定，對多數(shù)塑料，分流道直徑為5mm，該模具分流道的布置采用平衡式分布。見圖 圖4.3 分流道 4.4 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應根據塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。此副模具，開模時，澆口即被自動切斷，流道凝料自動脫落，模具采用二板式的結構。ABS具有良好的力學性能，它適用于采用側澆式澆口，塑件從邊緣進料，能夠提高生產率，并去除澆口方便，有利于熔體流動和補縮口，有利于型腔內氣體的排出，減少塑件熔接痕，增加熔接強度。它在推出時，由于澆口及分流道成一定角度，形成了能切斷澆口切口，這一切口所形成的剪切力可以將澆口自動切斷。 澆口的位置的確定： 圖4.4 側澆口 5 成型零部件的設計 5.1 分型面的確定 由于塑件在型腔中的方位和形狀，故采用單分型面。打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面的設計它受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。 分型面設計： 該模具采用的是單分型面的模具，其分型分面的設計原則就滿足以下幾項原則： a. 塑件的脫模； b. 保證的塑件的質量。該模具采用在最大圓周上，保證了塑件的外觀； c. 便于磨具加工，該模具采用在圓周上分型，模具的型腔容易在電火上加上， 型芯也易于加工； d. 對排氣效果的影響； 該模具的分型面在開題報告中本想設計到塑件的下表面，可是在模具實際設計過程中碰到塑件一些倒角結構，所以最終將分型面的位置定在了塑件的上表面，如圖所示，箭頭所指為塑件中的倒角結構。 5.2 排氣槽的設計 排氣系統(tǒng)對確保制品成型質量起著重要的作用，排氣方式一般有利用排氣槽，利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙，利用分型面上的間隙。 a. 排氣槽的主要作用： (1) 是在模具注膠時，排除模腔內的空氣。 (2) 是排除膠料在加熱過程中產生的各種氣體。 b. 排氣槽即為使模具型腔內的氣體排出模具外面在模具上開設的氣流通槽或孔，排氣槽若設計不合理，將回產生如下弊?。? (1) 增加熔體充模流動的阻力，使型腔無法被充滿，導致制品棱邊不清晰。 (2) 在制品上呈現(xiàn)明顯的流動痕和熔接痕，使制品的力學性能降低。 (3) 滯留氣體使制品產生銀紋，氣孔，剝層等表面質量缺陷。 (4) 型腔內氣體受到壓縮后產生瞬時的局部高溫，使熔體分解變色，甚至炭化燒焦。 (5) 由于排氣不良，降低了熔體的充模速度，延長了注射成形周期。 當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內原有氣體不能順利排出，就將在制品上形成氣孔或其它制品缺陷，因此，設計型腔就一般要考慮排氣的問題，但是該模具是采用分型面和嵌件的縫隙排氣，故不特意開設排氣槽。 5.3 成型零件的結構設計 成型零件主要包括型腔，型芯，各種形環(huán)的設計，由于型腔直接關系到塑件的質量，因此要求有足夠的強度，剛度，硬度和耐磨性，還有要受塑料的擠壓和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足夠的精度和表面光潔度，一般光潔讀在△8以上，以保證所需的塑料產品的質量以及脫模方便。 5.3.1 型腔的結構設計 該模具是采用整體嵌入式型腔，在動模板上直接嵌入型腔。有利于局部采用耐磨材料和以后更換。 圖5.2 型腔 5.3.2 型芯的結構設計 型芯是用成型塑料內表面的零件。組合型芯注意一下幾點： a. 小型芯盡量鑲拼； b. 非圓型小型芯，裝配部位宜做成圓形； c. 復雜型芯可將凸模做成數(shù)件再拼合。 二者并沒有嚴格的區(qū)分，該模具的型芯；比較分散，而且是一模兩腔，所以該模具采用嵌入式的型芯。 圖5.3 型芯 5.3.3 成型零件的尺寸計算 型腔直徑按平均收縮率計算（單位：mm）因為ABS的收縮率為0.4%-0.7%，所以可知平均收縮率為0.55%。于是根據上列平均收縮率來計算下列成型零件的尺寸。型腔直徑平均收縮率計算（單位=mm）： Scp=0.55% a. 型腔計算 43；40 (Lm)0δz=[(1+Scp)Ls-1/4△]0δz (5.1) 其中△---代表塑件公差，一般取1/4—3/4△，在這里取1/4△。 Lm1=[43×(1+0.55%-1/4×0.28)] 0+0.28 =43×(1+0.0055-0.07) 0+0.28 =43.20+0.28 Lm2=[40×(1+0.55%-1/4×0.28)] 0+0.28 =40×(1+0.0055-0.07) 0+0.28 =40.40+0.28 b. 型芯按平均收縮率計算 40；37 (Lm)0δz=[(1+Scp)Ls+1/4△]0δz (5.2) =40×(1+0.0055+1/4×0.24) –0.240 =40.2 –0.240 Lm=[Ls+LsScp+1/4△] =37×(1+0.0055+1/4×0.2) –0.20 =37.2–0.20 c. 型腔深度按平均收縮率計算 Hs=10 Hm=[Hs(1+Scp)－ 2/3△] 0δz (5.3) =10×(1+0.0055) －2/3×0.2] 0+0.2 =100+0.2 d. 型芯深度按平均收縮率計算 Hs=8 （Hm）0δz=[(1+Scp)Hs＋2/3△]0δz (5.4) =[8×(1+0.0055)+2/3×0.18] 0+0.18 =8.2 由于此產品的外型要求不高，所以就沒必要對型芯和型腔的尺寸進行公差校核，就按平均收縮率進行粗略計算。 6 合模導向機構的設計 6.1導柱的設計 導向機構對于塑料模具來說是必不可少的部件，因為在模具的閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須有導向機構，導向機構主要有定位，導向，受一定的側壓力，一般的導柱所露出在分型面上的長度要比型芯高6-8毫米，以避免導柱型芯先進入型腔與其碰撞而損壞型腔和型芯。至于配合精度問題一般采用過度配合，導柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合，該模具所采用的是如下圖所示： 硬度調節(jié)到HRC50-55，配合光潔度要求為△7，圖如下： 圖6.1 導柱 6.2 導套的設計 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角，且導套孔為通孔，這樣容易排氣，材料用T8A，使其硬度應低于導柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導柱或導套拉毛。導套的精度與配合，是采用二級精度過渡配合壓入定模模板。樣式見圖紙。 圖6.2 導套 導柱布置見下圖箭頭所指位置。 圖6.3 導柱導套布置 7 塑件脫模機構的設計 7.1 推出機構的設計 使塑件從成型零件上脫出的機構稱之為推出機構。本副模具是通過注塑機的合模機構，把力傳給推板，然后通過固定板，再通過推桿把塑件推出的。推出零件常分為推件板、推桿、推管、成型推桿等。此副模具所設計的塑件是屬于厚壁塑件，所以該模具采用推桿推出，這樣有利于保證塑件的精度。此模具的設計也要滿足一般推出機構的設計原則：塑件滯于動模一側，這樣有利于設計推出機構，以致于使模具結構簡單、防止塑件變形、力求良好的塑個外觀、結構可靠、脫模時工作可靠，運動平穩(wěn)，制造方便，更換容易。 脫模力的計算： Ft=Fb （7.1） Fb=Ap =12700x10-9x2x107 =254N 其中Ft是脫模力，F(xiàn)b是塑件對型芯的包緊力，P為塑件對型芯的單位面積的包緊力。模外冷卻取P約為2.4~3.9x107Pa,模內冷卻約取0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，當塑件越大，對型芯的包緊面也越大，因此脫模力也越大，在模內脫出所需的脫模力要少于模外脫出的脫模力。但模內脫模容易使塑件容易變形，因此該模選用模外脫模。 此副模具采用簡單推出機構。它需要設計推桿、推桿固定板、推板等的設計。 推桿的設計：此模具由于塑件是圓形件，各處的脫模力是一樣的，為了各處平衡，設計推桿時應均勻布置推桿。這樣使系統(tǒng)就顯得比較平衡了，增加了推桿的壽命。推桿的直徑的設計，其尺寸和結構如下圖: 圖7.1 推桿 推桿在推推件板時，應具有足夠的剛性，以承受推出力，條件充許的話，盡可以把推桿的直徑設得大一點。經過仔細的推算，選推桿的直徑為5，為了保持推桿在工作時具有一定的穩(wěn)定性，把它進行校核。由公式: 直徑d=φ(L2Q/nE)1/4 (7.2) =1.5(81245/4x2.2x105)<10 取直徑為5mm,已經足夠了。 進行強度校核： σ=4Q/(nx3.14d2)≤σs (7.3) =4x45/(2x3.14x52) =180/402<σs 說明它的強度是滿足的。其中d是推桿直徑，φ是安全系數(shù)，通常取1.5，L是推桿長度，Q是脫模阻力，E彈性模量，n是推桿的根數(shù)，σs是推桿的屈服極限，推桿的材料選用T10A，淬火處理。 推桿的固定形式，推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f8的間隙配合。推桿的工作端面的配合部分的表面粗糙度Ra為0.8。 推件板的由一塊與型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周邊端面上進行推出，因此，作用面積大，推出力大，且均勻，運動平穩(wěn)，并且在塑件上沒有推出痕跡。推件應與型芯呈錐面配合，這樣可以降低運動磨擦，推件板與型芯的配合，以不產生溢料為準，否則推件板復位困難，并且有可能造成模具損壞。推件板復位后，推板與動模座板之間應有2~3mm的空隙。 推件板的厚度計算：對于筒形或圓形，推件板受力狀況可以簡化為“圓環(huán)形平板周界到集中的載荷”。按強度計算可得厚度為： h=(K2Q/[σ])1/2 (7.4) =(0.1x45/220)1/2<20mm 所以對推件板采用20mm，已經足夠了。其中h是推件板的厚度，K2是系數(shù)，Q是脫模阻力。對于推件板，雖然推出的效果要比推桿好，但是當型芯和推件板的配合不好，則在塑件上會出現(xiàn)毛刺，而且塑件還有可能會滯在推件板上。在推出過程中，由于推件板和型芯有磨擦，所以推件板也必須進行淬火處理，以提高其耐磨性。推件板的材料選用45鋼，調質到HBS200，提高其耐磨性。 此副模具是采用側澆口，開模時，塑件包在動模型芯上，并且隨動模一起移動，所以它采用單分型面，這樣當動模移動，潛伏澆口被切斷，而分流道、澆口和主流道凝料在冷料井倒錐穴的作用下，拉出定模而隨動模移動。 推桿固定板它只要滿足它的強度和剛度則就可以滿足需要。它的粗糙度要求可以比較低。它是起到固定推桿的作用。 推板的設計主要從它的強度和剛度去考慮，只要滿足了，則就可以了。經核算推桿固定板為15 mm,推板的厚20mm,都采用45，淬火處理。 7.2 復位的設計 該模具脫模機構在完成塑件脫模后，為進行一個循環(huán)，必須回到初始位置，該模具是采用復位桿復位的。具體式樣見圖紙上的推桿固定板和裝配圖。 8 側向分型與抽芯機構設計 當在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內側或外側有孔、凹穴或凸臺時，塑件就不能直接由推桿等推出機構推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側向成型零件抽出，然后在把塑件從模內推出，否則就無法脫模。 8.1抽芯機構設計的原則 側抽芯機構的設計為斜導柱抽芯，固定部分的配合為H7／K6，斜導柱與滑塊孔之間保持1mm的間隙，（一般設計為0.5～1mm之間）。 斜導柱抽芯機構設計原則： a. 活動型芯一般比較小，應牢固裝在滑塊上，防止在抽芯時松動滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強度和剛度。 b. 滑塊在導滑槽中滑動要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動等現(xiàn)象。 c. 滑塊限位裝置要可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動； d. 鎖模塊要能承受注射時的側向壓力，應選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ1應大于斜導柱的傾斜角θ，一般取θ1-θ >2°～3°，否則斜導柱無法帶動滑塊運動。 e. 滑塊完成抽芯運動后，仍停留在導滑槽內，留在導滑槽內的長度不應小于滑塊全長的2/3，否則，滑塊在開始復位時容易傾斜而損壞模具。 f. 防止滑塊和推出機構復位時的相互干涉，盡量不使推桿和活動型芯水平投影重合。 g. 滑塊設在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開模前必須先抽出側向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。 8.2側向分型與抽芯機構類型的確定 由于表蓋左右兩側壁上存在側孔需要用到抽芯機構，在這里運用機動方式抽芯。驅動方式為斜導柱。該塑件的側凹較淺,所需的抽芯距不大,側凹的成型面積也不大,所以采用斜導柱側抽芯足夠.一般將主型芯和滑塊位置設于動模，這樣在脫模過程中，側向分型時對塑件有限制側向移動的作用，塑件不會黏附在滑塊上，脫模比較順利。斜導柱、滑塊、導柱之間的相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖所示。 側向抽芯機構 8.3 抽芯距S 側型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見，實際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大于1～3mm，即 S = S′+（1～3）mm 本次設計中S′=5mm，所以S 取7mm符合要求。 8.4 側抽芯力的計算 抽芯力的計算與脫模力的計算相同。對于側向凸起較少的塑件抽芯力往往是比較小的，僅僅是克服塑件與側形腔的粘附力和側形腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側型芯的抽芯力往往采用如下公式進行計算： （5.18） 式中：Fc為抽芯力；（N） c為型芯成型部分的平均周長；（m） h為側型芯成型部分高度；（m） p為單位面積的包緊力，其值與塑件的幾何形狀及塑件的品種、成型工藝有關，一般情況下模內冷卻的塑件p=(0.8~1.2)*107Pa,此處取p=1.2*107Pa.； 為側型芯的脫模斜度；本塑件為0°。 為塑料對金屬的摩擦系數(shù)；一般 =0.15~0.2此處取為0.18。 帶入數(shù)據進過計算得出Fc=240.5N。 5.11斜導柱的設計 5.11.1斜導柱傾斜角度的確定 傾斜角 不僅決定抽芯距離和斜導柱的長度，而且決定著斜導柱的受力狀況。當傾斜角 增大時，斜導柱受力狀況變壞，但為完成抽芯所需的開模行程可減少；反之，當傾斜角 減少時，斜導柱受力狀況有所改善，可是開模行程卻增加了，而且斜導柱長度也增加了，這會使模具厚度增加。因此，斜導柱傾斜角 過大或過小都是不好的，一般 取10~20 ，最大不超過25 .本設計中選取 值為18°。 5.11.2斜導柱直徑的的計算 斜導柱材料取T8，熱處理硬度為HRC45，表面粗糙度為0.8um，斜導柱與模板之間采用過渡配合H7/m6，與滑塊上斜導柱孔采用間隙配合H7/n6。斜導柱的計算公式如下所示： 式中 ：Hw為滑塊受的脫模力作用線與斜導柱中心線的交點到斜導柱固定板的距離； Fc為抽芯力； 為斜導柱所用材料的許用彎曲應力； 在本設計中Hw=15mm， Fc=240.5N，=140N/mm2,將數(shù)據帶入公式計算得d=5.32m經過查表可選擇導柱的直徑為10mm。 5.11.3斜導柱的總的長度的計算 （5.19） 式中：d2 為斜導柱固定部分大端直徑（㎜）； h 為斜導柱固定板厚度（㎜）； d 為斜導柱工作部分直徑（㎜）； s 為抽芯距（㎜）； 為斜導柱傾斜的角度； 在本設計中斜導柱大端的直徑d2為13mm,斜導柱固定板的厚度h為60mm，斜導柱工作部分的直徑d為10mm，抽芯距s為7mm,斜導柱傾斜角度 為18°，將數(shù)值帶入公式中經過計算得出斜導柱的總長度L=63mm。斜導柱的結構如圖所示： 8.4 滑塊與導滑槽的組合及設計形式 斜導柱驅動滑塊是沿著導滑槽移動的，故對導滑槽提出如下要求： a、 滑塊在導滑槽內運動要平穩(wěn)； b、 為了不使滑塊在運動中產生偏斜，其滑動部分要有足夠的長度，一般為滑塊寬度的一倍以上； c、 滑塊在完成抽拔動作后，仍留在導滑槽內，其留下部分的長度不應小于滑塊長度的2/3，否則，滑塊在開始復位時容易發(fā)生偏斜，甚至損壞模具； d、 滑塊與導滑槽間應上、下與左、右各有一對平面呈動配合，配合精度可選H7/g6或H7/h7，其余各面均應留有間隙[10]； 基于以上要求，用耐磨塊加以固定其結構及與滑塊的配合如下圖所示： 導滑槽與斜滑塊配合示意 8 模架及標準件的選用 8.1 確定模具的基本類型 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典型結構如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。 8.2 模架的選擇 根據對塑件的綜合分析，確定該模具是多分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結構如下： 圖5.10 模架 CI型模具定模采用一塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側澆口，采用斜導柱或定模側抽芯的注射成形模具。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。 根據所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，經過計算可以知道該模具是一模兩腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間把型腔排列成一模兩腔可側得長為160mm，寬為90mm，模架的長L=160+復位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚300mm模架的寬W=90+復位桿的直徑+型腔壁厚200mm，根據內模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。所以就取BL=250x300的模架，塑件的高度為9mm，塑件的全部膠位都留在定模部分，該模具型腔結構簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取60mm，滿足強度要求，A板為60mm，C板為80mm（C的選擇應考慮推出機構的推出距離是否滿足推出的高度）在本設計中，因為采用龍記的CI2323-A80-B70-C80標準模架，其標準模腳的高度為70mm，完全滿足頂出要求。綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI23230。 9 模具冷卻系統(tǒng)的設計 在塑料注射成型中，注入模腔中熔體的溫度一般在200~300℃之間，為了保證正常生產，模具必須將這部分熱量及時傳遞出去，使模具的溫度始終控制在合理范圍。模具中將這部分熱量及時傳出的結構就叫做冷卻系統(tǒng)。 注射模具的溫度設計是否恰當，不僅影響塑件的質量，而且對生產效率、充模流動、固化定型都有重要影響。 模具對塑件質量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：a.改善成形性;b.成形收縮率; c.塑件變形; d.尺寸穩(wěn)定性;e.力學性能;f.外觀質量。 當大批量的生產時，而且又要滿足塑件的質量要求時，增多型腔是不現(xiàn)實的。這時提高生產率顯得尤其重要了。而提高生產率又與模具溫度的控制有密切關系。生產效率主要取決于冷卻介質（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產效率的關鍵。 根據牛頓冷卻定律，冷卻介質從模具帶走的熱量為： Q=αA△Tθ (8.1) =8.2x4.45x10-2x40x6 =88J 其中：α是冷卻管道孔壁與冷卻介質間的傳熱系數(shù)； A冷卻管道壁的傳熱面積； △T模具與冷卻介質溫度之差值； θ冷卻時間（s）。 由上述式子可得，當需傳遞熱量不變時，可通過以下三條途徑來縮短冷卻時間。 a. 高傳熱系數(shù)α α=φ（ρv）0.8/d0.2 (8.2) =7.5x(1x2)0.8/100.2 =8.2 φ是冷卻介質，ρ是冷卻介質在該溫度下的密度，d是冷卻管道直么，v是冷卻介質的流速。由上式得，只有提高冷卻介質的流速，便可達到傳熱系數(shù)。 b. 高模具與冷卻介質間的溫差△T △T=Tw-Tθ (8.3) =60-20 =40℃ 式中Tw是模具溫度。Tθ是冷卻介質的溫度。一般模溫是一定，為了提高溫差△T， 有利于縮短冷卻時間。從而提高生產率。 c. 增大冷卻介質的傳熱面積A A=nx3.14dL (8.4) =4x3.14x10x355 =44588mm2 L模具上一根冷卻水孔的長度。d 是冷卻通道的直徑。n 是模具開設冷卻通道孔數(shù)。顯然，應在模具上開盡可能多的冷卻通道，以增大傳熱面積，縮短冷卻時間，達到提高生產生產效率。 冷卻時間的計算：影響冷卻時間的因素有如下：a.模具材料;b.冷卻介質溫度和及流動狀態(tài);c.模塑材料;d.塑件壁厚;e.冷卻回路的設計;f.模具溫度。 冷卻時間指塑料熔體從充滿型腔時起到可以取出塑件時止這一段時間。本副模具采用塑件截面內平均溫度達到規(guī)定的脫模溫度時，所需冷卻時間的簡化計算公式： θ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)] (8.5) =[12/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)] =4s 其中：式中θ’是塑件所需冷卻時間；t 是塑件的厚度t=1.5mm；k是塑件的熱擴散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔體溫度；Ts塑件脫時的截面內平均溫度；Tw是模具度,ABS料時模具溫度為60℃。 冷卻水的進出口溫差由下式校核： t1-t2=Gx△i/900×3.14x102Cρv (8.6) 冷卻水道布置三維效果圖 10 模具的裝配 該模具以模板相鄰側面作為裝配基準，磨削模板相鄰兩側面成90度，然后以側面為基準分別安裝定模和動模上的其它零件。 10.1 組件型腔和型芯與模板的裝配 根據這模具的結構采用埋入式型芯裝配，固定板沉孔與型芯尾部為過度配合。固定板沉孔一般采用立銑加工，在修整配合部分時，應注意動模和定模的相對位置，修配不當則將使裝配后的型芯不能與定模配合。埋入型芯還用螺釘緊固。型腔采用鑲入法，在裝配時，要選取裝配基準，合理的確定其裝配工藝，保證裝配關系正確。裝配好后還打上記號，便于以后的拆裝。 裝配時的注意事項： a. 型腔和型芯與模板固定孔一般為H6/m6配合，如配合過緊，應進行修磨，否則在壓入后模板變形，對于多型腔模具，還將影響個型芯間的尺寸精度。 b. 裝配前應檢查，修磨影響裝配的傾角為圓角或倒棱。 c. 為了便于型芯和型腔鑲入模板，并防止擠毛孔壁，壓入端設計有導入圓角。 d. 型芯和型腔壓入模板時應保持垂直和平穩(wěn)，在壓入的過程中應邊檢查邊壓入。 10.2 推桿的裝配要求 a. 推桿的導向段與型腔推桿孔的配合間隙要正確合理，一般采用H8/f8配合，應注意防止間隙太大漏料。 b. 推桿與推桿孔中往復運動平穩(wěn)，無卡滯現(xiàn)象。 c. 推桿與復位桿端應分別與型腔表面和分型面齊平。 d. 推桿固定板的加工與裝配 為了保證制作的順利脫模，各推出元件應運動靈活，復位可靠，推桿固定板與推板需要導向裝配和復位支承，采用導柱導向結構。用復位桿復位，為了使推桿在推板孔中往復平穩(wěn)，推桿在推桿孔中有所浮動，推桿與推桿孔的裝配部分分每邊流有0.5mm的間隙。所推桿固定的位置通過型腔鑲塊上的推桿孔配鉆而得。 當推桿數(shù)量較多時，裝配應注意兩個問題： 第一，應將推桿與推桿孔進行選配，防止組裝后，出現(xiàn)推桿動作不靈活、卡緊現(xiàn)象。 第二，必須使個推桿端面與制件相吻合，推理不均勻，使制件脫模時變形。 10.3 模具總裝配程序 a. 確定裝配基準 b. 裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦洗干凈。 c. 調整個零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面處吻合面積不得小于80%，間隙不得超過溢料最小值，防止飛邊。 d. 裝配中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總合模調整時檢查。 e. 組裝導向系統(tǒng)，并保證開模，合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象。 f. 組裝頂出系統(tǒng)。并調整好復位已經頂出位置等。 g. 組裝休整型心，保證配合面間隙達到要求。 h. 組裝冷卻或加熱系數(shù)，保證管路暢通，不漏水，法門動作靈活。 j. 緊固所有螺釘。 k. 試模：試模合格后打上模具標記，最后檢查各種配件，附件，保證模具裝配齊全。 10.4 該模具的裝配要求： a. 模具上下平面的平行度偏差不大于0.03mm，分型面處需密合。 b. 頂件時頂桿必須保持同步，上下模芯必須緊密接觸。 10.5 模具的裝配工藝 a. 按圖紙要求檢查各零件尺寸。 b. 修磨分型面的密合度。 c. 將定模和動模板合在一起并用夾板夾緊，鏜導柱，導套孔，在孔內壓入工藝定位銷后，加工側面垂直基準。 d. 利用定模的側面垂直基準來確定定模上時間型腔中心，作為以后加工的基準，分別加工定模的型腔。 e. 利用定模型腔的實際中心，加工型心固定型孔的切割穿線孔，并進行線切割型孔。 f. 在定模和動模上分別壓入導柱導套，并保持導向可靠，靈活。 g. 過型心引鉆，鉸動模板上的頂桿孔。 h. 過動模引鉆頂桿固定板上的頂桿孔。 j. 加工復位桿孔，并組裝頂桿固定板。 k. 組裝模底板和動模板。 l. 在定模板上加工導柱孔，并將澆口套壓入定模板上。 m. 裝配定模部分。 n. 裝配動模部分并修正頂桿和復位桿長度。 o. 裝配完畢后進行試模，試模合格后打上標記并交驗入庫。 10 結論 經過了一個學期的畢業(yè)設計，我終于完成了《電子石英表表蓋模塑料模具設計》的論文。從2015年11月開始接觸模具設計到整個設計完成，每一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大項目。 通過這次畢業(yè)設計的學習，我不但鞏固了大學四年里所學到知識，包括CAD的制圖以及三維設計軟件的使用等等，而且又新接觸了一種模具開發(fā)工具，收獲很大。在設計的過程中，不可避免會遇到許多的疑惑、問題甚至是挫折，我也學會了通過各種渠道取得解決的辦法，看書，上網，與同學討論，及時向老師請教，總能讓我有很