購買設(shè)計(jì)請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點(diǎn)開預(yù)覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。。【注】：dwg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別 電信息系系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級 B070203
姓 名 李 勇
學(xué) 號 B0706011
外文出處 ScienceDirect International
Journal of Machine Tools &
Manufacture 47 (2007) 740–747
附 件 1. 原文； 2. 譯文
分析快速成型注塑模具加工程序
Sadegh Rahmati, Phill Dickens
摘要
隨著全球市場競爭的日益激烈，企業(yè)壓力增加，不斷調(diào)低產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于交貨時(shí)間和工具加工成本趨于下降的趨勢,所以現(xiàn)代工具制造廠必須在壓力下快速、準(zhǔn)確、以較低成本來生產(chǎn)產(chǎn)品?？s短生產(chǎn)原型產(chǎn)品是時(shí)間加快新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵?？焖俪尚湍＞呱a(chǎn)當(dāng)中，特別使用快速成型技術(shù)制造注塑模具裝配可節(jié)約生產(chǎn)成本并減少時(shí)間。在本文中,快速成型技術(shù)是用來直接生產(chǎn)快速注射模這種短期生產(chǎn)工具。對快速成形工具成功注射的數(shù)量及其性能進(jìn)行評價(jià)分析?？焖俪尚铜h(huán)氧工具能抵抗注射壓力、注射溫度以及500次注射次數(shù)。對注射過程中工具失效機(jī)制調(diào)查得知工具的失效是由于過度的彎曲應(yīng)力或是因?yàn)橛捎诩羟袘?yīng)力過大而造成的。
2006年愛思唯爾出版社有限公司版權(quán)所有。
介紹
設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)新部件時(shí)間的方法,因?yàn)楫a(chǎn)品的交貨時(shí)間拖很久的話無法滿足客戶需求[1,2]。設(shè)計(jì)能力提高、產(chǎn)品品種增加、交貨時(shí)間縮短，以及產(chǎn)量降低，均是快速模具技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力,生產(chǎn)期間，加工時(shí)間和生產(chǎn)成本明顯有所降低[3 - 5]。與此同時(shí),快速成型模具加工技術(shù)正在不斷提高,并在制造商企業(yè)內(nèi)越來越受歡迎 [6 - 8]。在諾丁漢大學(xué)研發(fā)的快速成型注塑模具工具方面占有兩種優(yōu)勢。
第一種是在在應(yīng)力和溫度的極端條件下針對工具的設(shè)計(jì)可提供資料數(shù)據(jù),并能從不同的測試中獲取數(shù)據(jù), 類似于真實(shí)情況[9]。第二種是研發(fā)一種理論分析快速成型注塑模具過程的方法 [10]。這證明可使用少量的快速成型注塑模具成功生產(chǎn)五百個(gè)以上數(shù)量的工具零件。
作者：S. Rahmati的郵箱，rahmati@rapidtoolpart.com。英國拉夫堡大學(xué)快速生產(chǎn)研究小組的負(fù)責(zé)人和教授。
實(shí)驗(yàn)方法
在構(gòu)建快速成型注塑模具工具過程當(dāng)中，根據(jù)光固化快速成型250型號快速成型機(jī)上的CAD數(shù)據(jù)，直接將環(huán)氧樹脂殼層嵌入到模具當(dāng)中。這些嵌入物正好通過鋼框架插入到鋼模具當(dāng)中，模具背面用鋁粉或是鋁薄片和環(huán)氧樹脂的混合物填充(圖1)。這些混合物額外增加了嵌入物力量并使模具具有散熱特點(diǎn)。使用50噸的巴頓菲爾注塑機(jī)測試快速成型工具，生產(chǎn)聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯零件。如圖2
彈簧澆注系統(tǒng)
快速成型模具
上內(nèi)模
腔鋼框架
模后填充材料
鐵心用鋼框架
頂出
針
快速成型模具下內(nèi)膜
圖1：快速成型模具工具鑲件橫截面
圖2：從快速成型工具取出后的模具狀態(tài)
模具加工過程當(dāng)中，測出型腔模具溫度和壓力，利用不同的熱電偶控制熔體溫度，以盡可能地確保型腔狀態(tài)保持一致。使用光學(xué)顯微鏡或是掃描電子顯微鏡檢測兩種模具斷裂樣本。裂縫的立方體用于橫截面和斷裂面的研究。裂縫當(dāng)中嵌入模具材料的立方體，使用鑄造材料鑄好，切割然后使用光學(xué)顯微鏡將其拋光，以便于檢測?？墒牵褂脪呙桦娮语@微鏡研究立方體斷裂面和模心，導(dǎo)致快速成型模具工具出現(xiàn)失效機(jī)理。
注射壓力分析
在噴射器底部放上測壓軟件來檢測壓力剖面（如圖3）。
澆道套
模制
澆鑄道
噴射器內(nèi)角
模腔邊
噴射器中間
噴射器
測壓元件
模蕊側(cè)
噴射器中間
測壓元件電纜
圖3：噴射器和測壓元件的位置
在頂針施加的壓力將轉(zhuǎn)移到放置在噴射器另一末端的測壓元件上。取五個(gè)頂針其中的三個(gè),其中一放在噴射器中間，另外兩個(gè)放在噴射器拐角處，測量壓力。所有的測壓元件與數(shù)據(jù)記錄器連接，并用電腦操作。在注射過程中記錄的變化電壓轉(zhuǎn)換成為壓力。結(jié)果如圖4描繪所示，在噴射器中間達(dá)到最大噴射壓力1650 psi （11.4兆帕), 在噴射器拐角壓力下降到約1300psi(9兆帕)。
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面
Corner Pressure 1
Middle Pressure
Corner Pressure 3
0 3 6 9 12 15 18 21 24
時(shí)間 (秒)
圖4. 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面。
快速成型環(huán)氧樹脂模具工具相關(guān)溫度和材料的研究
圖5記錄了在周期時(shí)間內(nèi)的典型實(shí)際溫度，在開始下一次注射前，溫度達(dá)到451攝氏足夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成使模具冷卻過程。為了計(jì)算抗?jié)q強(qiáng)度和剪切應(yīng)力，需準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品，規(guī)格按照ISO527測量剪切應(yīng)力，按照ISO179檢測沖擊強(qiáng)度。
120
100
80
60
40
模心1
模心2
模心3
模心4
型腔1
型腔2
型腔3
型腔4
20
0
0 100 200 300 400 500 600
時(shí)間 秒)
圖5：環(huán)氧樹脂模具工具內(nèi)逐次循環(huán)溫度變化
沖擊強(qiáng)度平均值被測定為28.4 kJ/m2 ，不同溫度平均值如圖6描繪所示。環(huán)氧樹脂拉力和剪切力測試結(jié)果如圖7所示。
100
90
沖擊強(qiáng)度
80
70
60
50
40
30
20
10 20 30 40 50 60 70 80 90
溫度 (攝氏度)
圖6：飽和環(huán)氧樹脂的不同溫度下相關(guān)的沖擊強(qiáng)度。
70 70
60 60
抗拉強(qiáng)度(MPa)
50 剪切應(yīng)力(MPa) 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
溫度 (°C)
圖7：快速成型環(huán)氧樹脂5170型號模具的相關(guān)溫度下的最大抗拉強(qiáng)度和最大剪切應(yīng)力
失效機(jī)理分析
當(dāng)塑膠被注入到在型腔時(shí),型腔內(nèi)突然壓力上升, 在成型周期期間內(nèi)腔壓力達(dá)到最高(圖4)。這種壓力表現(xiàn)出核心特征,這可能導(dǎo)致工具斷裂,如果超過材料的極限抗拉強(qiáng)度極限抗撓曲強(qiáng)度，圖8顯示了在注塑期間各種可能發(fā)生的情況,。在8(a),沒有失敗,8(b)中出現(xiàn)一個(gè)彎曲故障，8(c)有一個(gè)剪切破壞。瞬間彎曲應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致過程失敗,或是裂紋擴(kuò)展，疲勞失效。
立方體 模制
流動(dòng)方向
旋轉(zhuǎn)點(diǎn)
熔體壓力傳感器 熔體壓力傳感器
(a) (b) (c)
圖8：注射期間發(fā)生不同情況下示意圖，(a) 沒有失敗; (b) 玩去破壞; (c) 剪切失敗.
在注射過程中抗彎失敗
觀察到絕大多數(shù)失敗的情況是在彎曲應(yīng)力上。出現(xiàn)彎曲故障時(shí)注射壓力克服了工具的抗彎強(qiáng)度,致使繞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致斷裂(圖8(b))。如果注射壓力超出了快速成型模具工具的抗彎強(qiáng)度這種情況可能會(huì)出現(xiàn),但通?？箯澥∈怯捎谑褂么螖?shù)過多 (圖9)。表1記錄了快速成型模具立方體的抗彎強(qiáng)度的相關(guān)理論計(jì)算。
Z
Y
X軸方向的彎曲應(yīng)力
X
a
h
Y
Y
中性軸
塑性流動(dòng)
圖9立方體壓力參量和迎風(fēng)氣流示意圖
表 1
快速成型模具立方體彎曲應(yīng)力
慣性矩 力矩 彎曲應(yīng)力 40 1攝氏度
撓曲強(qiáng)度
（m4) (N m) (Mpa) (Mpa)
立方體1 108 x 10—12 1.687 46.85 65.0
然而,在實(shí)踐當(dāng)中,產(chǎn)生了數(shù)以百計(jì)的快速成型模具工具零件失效情況,過高地估計(jì)理論模型的彎曲應(yīng)力。這兩個(gè)理由，第一，最小寬高比為10時(shí)彎曲應(yīng)力方可承擔(dān),而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中高寬比為四。第二, 在注射過程中注射壓力施加應(yīng)該在在立方體的前面,但是現(xiàn)實(shí)中這種壓力施加在熔壓方塊的后面。
疲勞裂紋擴(kuò)展
圖10是一幅拍攝在實(shí)際故障發(fā)生前的制模斷面圖，圖中顯示的是在后續(xù)注射制模時(shí)真實(shí)的逆裂紋方向，也就是裂紋產(chǎn)生的相反方向。圖11顯示了一個(gè)簡單的立方體的抗彎失敗圖,而圖10是經(jīng)過大量的鏡頭拍攝得到的。在快速成型模具工具在設(shè)置應(yīng)力集中時(shí)發(fā)生裂紋萌生,如尖銳的角度和階梯(此為快速成型模具工具零件固有性質(zhì))。
圖10：制模過程失敗前產(chǎn)生的多余的裂紋
圖11：抗彎失敗后裂紋擴(kuò)展圖
裂縫破壞的跡象如圖12所示,能看到在破裂面條紋形式排列,每條裂紋都代表裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。
圖12 掃描式電子顯微鏡下觀察到的斷裂面上的真實(shí)條紋
剪切破壞
剪切破壞在熔體流動(dòng)的方向剪切時(shí)出現(xiàn)。圖13展示了快速成型模具立方體的剪切斷面圖。值得注意的是,快速成形模具立方體是通過塑料流動(dòng)堆積而成的表2記錄了剪切應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果, 在操作期間產(chǎn)生快速成型工具的最大剪切應(yīng)力，均低于快速成型工具工具的抗剪強(qiáng)度。此外, 在表2最后一列所示注射溫度超過401攝氏度時(shí)快速成型工具可以被制做成功。圖14,描繪立方體各點(diǎn)最大剪切應(yīng)力的剪切應(yīng)力與平均剪切應(yīng)力比較，以及最大剪切應(yīng)力各點(diǎn)拋物曲線情形。
表 2
快速成型模具立方體個(gè)點(diǎn)剪切應(yīng)力
剪切面積 AS (mm2)
剪切力 V (N)
剪切應(yīng)力 tave (Mpa)
剪切強(qiáng)度（40 1攝氏度） (Mpa)
最高溫度 (1C)
立方體1
36
421.64
11.71
24.3
65.3
立方體2 2
30
421.64
14.05
24.3
61.5
立方體3 3
24
421.64
17.57
24.3
55.9
立方體4
18
421.64
23.42
24.3
46.4
?
?
N.A.
圖14：最大立方體底部剪切壓力分布圖
結(jié)論
該技術(shù)成功的關(guān)鍵是快速成形工具必須有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和較短的注射時(shí)間 (圖15)。這兩個(gè)因素是快速成型注塑模具成功的關(guān)鍵, 可大多情況下都被忽略了。
圖15：注射期間壓力與溫度相關(guān)分布圖
工作的結(jié)果可歸納如下:
?使用環(huán)氧樹脂過以生產(chǎn)超500個(gè)零件，并且使用外間空氣冷卻型腔到451攝氏度。
?在注射過程中工具的失效歸因于塑料溫度。
?在注射過程中在工具韌性不好,或在工具溫度過高時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失敗。
?經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算確認(rèn),在注射過程中大多是由于抗彎曲應(yīng)力失效而失敗。減少了長寬比的特征會(huì)降低工具抗彎曲失敗的現(xiàn)象。
?在注射過程中很少可能由于彎曲破壞而導(dǎo)致剪切應(yīng)力失效，由于快速成形工具要求特定條件，溫度超過401攝氏度才能注射。
參考文獻(xiàn)
1. [1] D. Chen, F. Cheng，《工業(yè)技術(shù)一體化的產(chǎn)品和工藝開發(fā)過程使用快速成型和工作細(xì)胞仿真技術(shù)雜志》16(1)(2000)。
2. J.A. McDonald, C.J. Ryall, D.H. Wimpenny快速原型個(gè)案資料，專業(yè)工程出版，英國，2001。
3. M.A. Evans, R.I. Campbell，使用快速成型模型比較評估工業(yè)設(shè)計(jì)和加工技術(shù)研討會(huì)，快速樣機(jī)成型雜志 9（5）（2003）
4. A. Venus, S. Crommert,快速成型注塑模具工業(yè)生產(chǎn)，快速原型法，容積2（2）。美國迪爾伯恩市1996。
5. Y. Li, M. Keefe, E.P. Gargiulo,研究直接加工快速成型模具工具，第六快速成形制造方法歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國,1997年7月,ISBN:0-9519759-7-8，頁數(shù)：253-266。
6. P. Decelles, M. Barritt, AIM原型工具,三維系統(tǒng),1996年P(guān) / N 70275/11-25-96。
7. T. Greaves, (Delphi-GM),研究:利用快速成型技術(shù)發(fā)展注塑模制模工具，生產(chǎn)廠家會(huì)議,1997年。
8. P. Jacobs,快速成型模具進(jìn)展,快速成型會(huì)議，10月，美國馬里蘭大學(xué),1996年。
9. S. Rahmati, P.M. Dickens,快速成型注塑模具工具,第六個(gè)快速成形及其制造方面的歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國,ISBN:0-9519759-7-8,1997年,第213-224頁。
10. S. Rahmati, P.M. Dickens,注塑模具的失效分析,第八年度固體成形技術(shù),德克薩斯州,1997年,頁數(shù)295-305。
第一步：項(xiàng)目初始化并設(shè)定收縮率，如圖4-1所示
第二步：設(shè)定模具工作坐標(biāo)，如圖4-2所示
第三步：設(shè)定工件大小，如圖4-3所示
第四步：設(shè)計(jì)型腔布局，如圖4-4所示
第五步：創(chuàng)建箱體，如圖4-5所示
第六步：補(bǔ)實(shí)體，如圖4-6所示
第七步：創(chuàng)建分型線，4-7所示
第八步：創(chuàng)建分型面，如圖4-8所示
第九步：自動(dòng)創(chuàng)建型芯型腔，如圖4-9所示
桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系 別
專 業(yè)
學(xué)生班級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
職 稱
設(shè)計(jì)（論文）題目及專題
設(shè)計(jì)所用原始資料：
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
任務(wù)下達(dá)日期： 200 年 月 日
學(xué)生提交設(shè)計(jì)期限：200 年 月 日至200 年 月 日
組織實(shí)施單位：
教研室主任意見：
簽 字： 200 年 月 日
系領(lǐng)導(dǎo)小組意見：
簽 字： 200 年 月 日
桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校
說明書
系 別 : 機(jī)械工程系
專 業(yè) : 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級 : 2005032103
姓 名 : 張 中 平
學(xué) 號 : 200503210312
指導(dǎo)老師: 楊 華
2008年04月09日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評語及成績
專業(yè)： 姓名： 班級學(xué)號：
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
二、指導(dǎo)教師評語：
簽字： 200 年 月 日
三、答辯小組評語：
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績：
評定成績：
五、答辯小組成員（簽字）： 、 、
、 、 、 、
答辯小組組長簽字： 200 年 月 日
桂林航專 課課 題題:收音機(jī)外殼塑料模具設(shè)計(jì)收音機(jī)外殼塑料模具設(shè)計(jì) 專專 業(yè)業(yè):模具設(shè)計(jì)與制造模具設(shè)計(jì)與制造 姓姓 名名:盧盧 齊齊 炎炎 學(xué)學(xué) 號號:200503210342200503210342 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師:覃覃 廣廣 偉偉20082008年年0404月月0505日日設(shè)計(jì)背景來自德聲牌高靈敏度收音機(jī)的外殼收音機(jī)背部產(chǎn)品三維圖片設(shè)計(jì)背景：來自德聲牌高靈敏度收音機(jī)的外殼設(shè)計(jì)背景：來自德聲牌高靈敏度收音機(jī)的外殼本模具設(shè)計(jì)流程：1、課題調(diào)研，查閱有關(guān)資料2、塑件的工藝分析及工藝方案的確定3、模具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計(jì)4、模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝性能參數(shù)的設(shè) 計(jì)計(jì)算5.模具的裝配圖、零件工作圖的設(shè)計(jì)6、編寫設(shè)計(jì)說明書和技術(shù)文件本模具的工作原理：開模時(shí)，動(dòng)模部分向后移，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于側(cè)抽芯活塊，迫使其在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng)，直至滑塊與塑件完全脫開，完成外側(cè)抽芯動(dòng)作，這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直至注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，同時(shí)斜頂作用于內(nèi)側(cè)抽芯滑塊，完成內(nèi)側(cè)抽芯動(dòng)作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)復(fù)位，最后由楔緊塊鎖緊！本設(shè)計(jì)難點(diǎn)1.本制件有外側(cè)抽芯兩處，內(nèi)側(cè)抽芯五處，插破兩處。2.本制件有300個(gè)1的小淺通孔和 260個(gè)1深1孔。難點(diǎn)攻關(guān)1.外側(cè)抽芯采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)2.內(nèi)側(cè)抽芯采用斜頂頂出機(jī)構(gòu)3.本制件的300個(gè)1的小淺通孔和260個(gè)1深1孔均采用電火花成型加工外側(cè)抽芯內(nèi)側(cè)抽芯小型芯插破分型線澆注系統(tǒng)分型面型芯型腔本設(shè)計(jì)充分利用了Auto CAD的燕秀工具箱內(nèi)側(cè)抽芯利用斜頂頂出機(jī)構(gòu)參考資料采用Auto CAD燕秀工具箱的標(biāo)準(zhǔn)模架模具總裝配圖通過畢業(yè)設(shè)計(jì)掌握了許多模具設(shè)計(jì)與制造方面的知通過畢業(yè)設(shè)計(jì)掌握了許多模具設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)，我也從中認(rèn)識(shí)到自己的不足，彌補(bǔ)了缺乏的知識(shí)，我也從中認(rèn)識(shí)到自己的不足，彌補(bǔ)了缺乏的知識(shí)面，使專業(yè)知識(shí)得到升華。識(shí)面，使專業(yè)知識(shí)得到升華。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到老師和同學(xué)的不少幫助，老師和在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到老師和同學(xué)的不少幫助，老師和同學(xué)幫我解決了在設(shè)計(jì)中遇到的各種問題。在此我向他們表示同學(xué)幫我解決了在設(shè)計(jì)中遇到的各種問題。在此我向他們表示忠心的感謝。忠心的感謝。v感謝大學(xué)三年來所有給我授過課和指導(dǎo)過我的老師們！特別感謝大學(xué)三年來所有給我授過課和指導(dǎo)過我的老師們！特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師覃廣偉老師，覃老師在設(shè)計(jì)中給了感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師覃廣偉老師，覃老師在設(shè)計(jì)中給了我關(guān)鍵性的意見，在這再次對他表示衷心感謝！我關(guān)鍵性的意見，在這再次對他表示衷心感謝！由于時(shí)間倉促加上本人沒有電腦且水平有限，在設(shè)計(jì)難免有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處，懇請各位老師和讀者批評指正！桂林航天工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書專用紙
目 錄
中文摘要…………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………Ⅱ
引 言…………………………………………………1
第1章 制件及模具的三維造型………………………2
第2章 第2章 該塑件材料分析和工藝性分析……………8
2.1 材料分析 ………………………………………8
2.2 工藝分析 ………………………………………9
第3章 擬定的成型工藝……………………………10
3.1 制件成型方法…………………………………10
3.2 制件成型參數(shù)…………………………………10
3.3 確定型腔數(shù)目…………………………………10
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………11
4.1 制件在模具中的位置…………………………11
4.2 確定澆口形式及位置…………………………13
4.3 流道設(shè)計(jì)………………………………………12
4.4冷料穴設(shè)計(jì)……………………………………16
第5章 成型零部件的設(shè)計(jì)……………………………16
5.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………16
5.2 成型零部件工作尺寸計(jì)算……………………17
5.3 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算………………18
第6章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)……………………………19
6.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架……………………………21
6.2 支承零部件的設(shè)計(jì)……………………………21
6.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………23
第7章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ……………………………21
第8章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………26
第9章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………27
第10章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………28
第11章 注塑機(jī)參數(shù)校核 ……………………………29
11.1 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 …29
11.2 開模行程的校核 ……………………………29
11.3 模具與注射機(jī)安裝相關(guān)部分尺寸校核 ……29
第12章 編寫技術(shù)文件 ………………………………29
設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………32
答謝語……………………………………………………32
參考文獻(xiàn)…………………………………………………33
電池后蓋塑料模具設(shè)計(jì)
中文摘要: 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。手機(jī)業(yè)的快速發(fā)展要求手機(jī)外殼快速更新。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了一款手機(jī)電池后蓋的注塑模設(shè)計(jì)，對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析。確定了分型面、澆注系統(tǒng)等，選擇了注射機(jī)，計(jì)算了成型零部件的尺寸。采用側(cè)澆口。利用推桿頂料及內(nèi)抽芯方式并對模具的材料進(jìn)行了選擇。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。并用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
Abstract: Thermoplastic injection molding plastic molding is the main method of forming the shape can be a complex precision plastic parts. The mobile phone industry's rapid development requirements of mobile phone casing quickly update. The design for a cell phone battery the back of injection mold design, the structure of parts of the process. Determine the type face, pouring system, a choice of injection machine, calculating the size of the molding components. Using the side gate. Use of materials and putting in top form and die out of the core material of choice. So the structure can be designed to ensure that the use of reliable mold work. Finally, the structure and mold injection machine to match the check. AutoCAD and drawing with a mold assembly and parts plans.
關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面；成型
引言
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。所以研究塑料模具設(shè)計(jì)意義重大！
本課題設(shè)計(jì)產(chǎn)品是楊華老師指定的，塑料制件：電池后蓋。它包含了模具的基本結(jié)構(gòu)，并有側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)，屬于中等難度的塑料模具。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則。還分別介紹了塑料模具的一般設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟、材料的選取、材料性能、結(jié)構(gòu)和用途的分析等。詳細(xì)介紹了注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明，以及模具的各種工藝參數(shù)的確定與校核等。亦介紹了模架選取的方法和校核注射機(jī)的各種工藝參數(shù)等。在模具制造中運(yùn)用了現(xiàn)代先進(jìn)的線切割和數(shù)控加工等加工技術(shù)。綜合利用三維UG和二維Auto CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)并繪制各種非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙。說明書已詳細(xì)地闡述設(shè)計(jì)的全過程。
由于時(shí)間倉促、水平有限，本設(shè)計(jì)難免有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處，懇請各位老師和讀者批評指正！
第一章 制件及模具的三維造型
如圖1-1所示塑料制件,材料為ABS,取收縮率０.5％。大批量生產(chǎn)。
圖1-1
本模具采用UG4.0進(jìn)行模具分型，各步驟如下：
1.載入產(chǎn)品同時(shí)設(shè)定收縮率，如圖1-2所示
圖1-2
2.設(shè)定模具工作坐標(biāo)系，以制件主分型面中心為模具工作坐標(biāo)且Z 指向制件頂出方向, 如圖1-3所示
圖1-3
3.設(shè)定工件大小, 如圖1-4所示
圖1-4
4.型腔布局，如圖1-5所示
圖1-5
5.創(chuàng)建各箱體，如圖1-6所示
圖1-6
6.在各箱體處補(bǔ)實(shí)體，如圖1-7所示
如圖2-4
圖1-7
7.創(chuàng)建分型線，如圖1-8所示
圖1-8
8.創(chuàng)建分型面，如圖1-9所示
圖1-9
9.創(chuàng)建預(yù)備型芯，如圖1-10所示
如圖2-6
圖1-10
10.創(chuàng)建預(yù)備型腔，如圖1-11所示
圖1-11
第2章 塑件材料分析和工藝性分析
2.1 材料分析
該產(chǎn)品的成型材料是ABS，該材料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。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(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)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。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。
主要用途：ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具等；
成型特點(diǎn)：ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆口對流道的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐用時(shí)，應(yīng)控制在60～80°C。
2.2 工藝分析
1）該塑件尺寸不大，一般精度等級。屬于中等難度的塑料模具。包括了模具的基本結(jié)構(gòu)，其中有兩處內(nèi)側(cè)抽芯。
2）為滿足制品表面質(zhì)量要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。
3）為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔和型芯均采用整體鑲嵌式結(jié)構(gòu)。
4）ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，要有足夠的脫模斜度防止頂角；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，要注意澆口位置防止和減少熔接痕；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 模具溫度應(yīng)控制在60°～80°。
第3章 擬定的成型工藝
3.1 制件的成型方法
熱塑性塑料指定采用注射成型，本設(shè)計(jì)選用熱塑性塑料ABS，可用注射成型。
3.2 制件的成型參數(shù)
根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選定的原料ABS，可擬定如下工藝參數(shù)）。
塑料名稱： ABS密度（g/cm3）：1.02～1.05
計(jì)算收縮率（%）：0.5
模具溫度（℃）： 50～60
注射壓力（MPa）：60～100
成型時(shí)間（s）： 注射時(shí)間15～60；
加壓時(shí)間0～3；
冷卻時(shí)間 20～90；
總周期 50～160
適應(yīng)注射機(jī)類型：柱塞式
3.3 確定型腔數(shù)目
（1）計(jì)算制品的體積和重量
通過三維制圖UG軟件測量得:
單件塑件面積 S=6900.6㎜2 ;
單件 塑件體積V=4897.91㎜3
查有關(guān)資料可知ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 ，則單件塑件重量m=5g
（2）型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點(diǎn)來確定
1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目和總成型加工費(fèi)用最小的原則,并略準(zhǔn)備時(shí)間試生產(chǎn)原材料費(fèi)用,僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)
2）根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當(dāng)成型大型平板制件時(shí)常用這種方法
3）根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),每加一個(gè)型腔制品尺寸精度要降低4%,對于高精度制品,由于多型腔模具難以保證各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過4個(gè)。
（3）根據(jù)本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用一模兩腔
由于多型腔模具在滿足塑料制件的形狀和尺寸一致性好，成型工藝條件容易控制條件下具有提高生產(chǎn)效率和降低塑件的整體成本。并結(jié)收音機(jī)外殼的質(zhì)量要求，所以采用雙型腔模具。
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1制件在模具中的位置
（1）型腔的布置
主要考慮制件在分型后能保留在動(dòng)模上以便脫模，并結(jié)合制件的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)將型腔設(shè)置在定模側(cè)，型芯設(shè)置在動(dòng)模側(cè)。
（2）分型面的選擇
選擇分型面即是決定型腔空間在模內(nèi)應(yīng)占有的位置。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析，應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)的設(shè)計(jì)原則：
1）、復(fù)合塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸大的部位。
2）、確保塑件質(zhì)量。分型面應(yīng)不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量；將塑件要求同軸度的
3）、有利于塑件脫模。由于模具脫模機(jī)構(gòu)通常只設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，故選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。這對于自動(dòng)化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。
4）、考慮側(cè)向軸拔距。一般機(jī)械式抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向拔距都較小，因此選擇分型面時(shí)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動(dòng)、定模的開 合模方向上，而將短抽拔距做為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動(dòng)模邊，避免定模抽芯。
5）、鎖緊模具的要求。側(cè)向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動(dòng)、定模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面。
6）、有利于排氣。當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時(shí)，應(yīng)將分型面設(shè)在塑料熔體的末端，以利于排氣。
7）、模具零件易于加工。選擇分型面時(shí)，應(yīng)使模具分割成便于加工的零件，以減小機(jī)械加工的困難。
除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側(cè)向型芯的位置的放置及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置在開合模方向。
綜合考慮以上的設(shè)計(jì)原則并結(jié)合該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和質(zhì)量要求，應(yīng)采用階梯分型面。如圖4—1粗實(shí)線所示。
圖4-1
4.2 確定澆口形式及位置
對澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則：
（1）了解塑料的成型性能
（2）盡量避免或減少熔接痕
（3）有利于型腔中氣體排出
（4）防止型芯的變形和嵌件的位移
（5）盡量采用較短的流程充滿型腔
（6）流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核
為了提高成型效率和綜合考慮以上的基本設(shè)計(jì)原則并結(jié)合制件質(zhì)量要求，本模具應(yīng)采用側(cè)澆口，由兩處澆口進(jìn)料。澆口位置如圖4—2所示
圖4—2
澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
d=（0.14～0.20）
式中 d—澆口直徑（mm）
—塑件在澆口處的壁厚（mm）
A—型腔的表面積㎜2
d=（0.14～0.20）×13491≈1mm
(澆口直徑也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取 d=1mm)
澆口錐角取
澆口傾斜角取
5.3流道的設(shè)計(jì)
(1) 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)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，帶有一定錐度
1）主流道設(shè)計(jì)成圓錐型，其錐角為2°～6°，內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4um
分流道截面設(shè)計(jì)成圓型截面，加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大為常用形式。圓形截面分流道的直徑可以根據(jù)塑料的流動(dòng)性等因素確定，該塑料件采用ABS塑料，流動(dòng)性為中等，所以選圓形截面。根具經(jīng)驗(yàn)分流道的直徑可以取d=5～6mm。根據(jù)型腔在分型面上的排布情況設(shè)置分流道。
2）主流道大端成圓角，半徑r=1～3mm，以減小料轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力
3）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm，過長則會(huì)影響流體的順利充型
4）對于小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，但在大多數(shù)情況下將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，主流道襯套與定模板采用H7/m6過度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合
5）主流道襯套一般選用T8 T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC
根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表，選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，澆口套始端半徑R=機(jī)床噴嘴小經(jīng)d +（0.5～1）=10+(0.5～1)=11mm，半錐角a=2o。其長度尺寸取L=40mm，其余尺寸見圖。主流道內(nèi)壁粗造度Ra=0.63，拋光時(shí)要沿軸向進(jìn)行。
澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)插入注射機(jī)定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機(jī)的安裝定位。定位圈外徑比注射機(jī)定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套與模板的配合為H7/m6
（2）分流道設(shè)計(jì)
分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。
1）分流道的形狀與尺寸 分流道的截面尺寸視塑料的品種、塑件是尺寸、成型工藝條件以及流道長短等因素來確定。通常圓形截面分流道直徑為2～10㎜ 。本制件采用的是ABS，由于ABS的流動(dòng)性能較好且分流道長度教短時(shí)，因此分流道采用圓形截面。初選直徑為3㎜，具體尺寸由修模時(shí)修正。
2）分流道的長度 具體尺寸根據(jù)型腔的太小而定
3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有內(nèi)部的熔體比較理想，因此分流道的表面粗糙糙不能太低，一般Ra取1.6um這可增加對外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮固定,形成絕熱層。
4）分流道在分型面的布置形式如圖4-2
根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)校核流動(dòng)比
式中 —流動(dòng)比距離
Li—模具中各段料流通道及各段型腔的長度（mm）
ti—模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm）
=60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=108mm
因?yàn)橛绊懥鲃?dòng)比的因素主要是塑料的流動(dòng)性，ABS塑料的流動(dòng)性為中等，經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS允許的流動(dòng)比[]=210～110，所以 〈[]
4.4 冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒的“冷料”，以避免這些冷料注入型腔而影響塑件質(zhì)量；還有便于在流道處設(shè)置主流道拉料桿的功能。開模時(shí)又可以將主流道的冷凝料拉出，冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。分流道冷料穴當(dāng)分流道較長時(shí)，可將分流道的盡頭沿料流前進(jìn)方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.5～2倍。
本模具采用Z形拉料桿。
第5章 成型零部件的設(shè)計(jì)
5.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于制件有抽芯機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，為了便于加工制造，型芯型腔均采用整體鑲嵌式，只有型腔有兩處鑲嵌小型芯。
（1）圖5-1所示，兩處均需要內(nèi)側(cè)抽芯，采用斜頂頂出機(jī)構(gòu)來成型。
圖5-1
（4）圖5-2所示，一個(gè)小槽，為了方便如加工應(yīng)制造成小型芯
圖5-2
5.2 成型零部件工作尺寸計(jì)算
（1）由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以
一些性能:
1） 必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；
2） 有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進(jìn)行熱處理，使其硬度達(dá)到HRC40以上；
3） 對于成型會(huì)產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼理；
4） 材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在Ra0.4以下；
5） 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；
6） 熔焊性能要好,以便修理；
7） 成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度?？最惲慵镠8~H10，軸類零件為h7~h10。
（2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料的收縮率是0.3%～0.8%
平均收縮率為: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%
型腔工作部位的尺寸：
型腔徑向尺寸
型腔深度尺寸
型芯徑向尺寸
型芯高度尺寸
中心距尺寸
式中 L—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）
l—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）
H—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）
h—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）
C—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）
x—修正系數(shù)，取0.5～0.75
△—塑件公差（mm）
—模具制造公差，?。?/3～1/4）△。
各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果詳見相應(yīng)零件圖紙所標(biāo)明
通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計(jì)算。
5.3 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算
為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體形式。因此，型腔的強(qiáng)度和剛度按型腔整體式計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，也可參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。經(jīng)查有關(guān)資料可知型腔側(cè)壁厚S=25mm。支承板厚度計(jì)算可以經(jīng)過Auto CAD的燕秀工具箱承板厚度計(jì)算器來計(jì)算，如圖5-3所示
圖5-3
第6章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
6.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架
（1）初選注射機(jī)
1）注射量：該塑料制件單件重量m=148g
澆注系統(tǒng)重量的計(jì)算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積
V= 3.601
粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)重量為 3.601×1.053.5g
總體積 V塑件=（4.898+3.601）=8.499
總重量 M=8.499×1.05=9g
聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，ABS的密度為1.02～1.05g/
滿足注射量 V機(jī)≥V塑件/0.80
式中 V機(jī)—額定注射量（）
V塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（）
= 28.05
或滿足注射量M機(jī)≥M塑件
式中 M機(jī)—額定注射量（g）
M塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g）
—聚苯乙烯的密度（g/cm3）
—塑件采用塑料的密度（g/cm3）
g
2）注射壓力：
P注≥P成型
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70～90MPa
3）鎖模力：
P鎖模力≥pF
式中p—塑料成型時(shí)型腔的壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30MPa
F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積
F=8187.5
PF=30×8187.5=245.625KN
根據(jù)以上的分析、計(jì)算，查教材第103頁表4.2初選注射機(jī)型號為：XS-ZS-22,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：
理論注射容量（cm3） 30、20
螺桿直徑（mm） 25、20
注射壓力（MPa） 75、115
注射行程（㎜） 130
注射方式 注塞式
鎖模力（KN） 250
拉桿內(nèi)向距（mm） 350
移模行程（mm） 160
最大模具厚度（mm） 180
最小模具厚度（mm） 60
噴嘴圓弧半徑（mm） 12
噴嘴孔直徑（mm） 2
最大開合模行程（mm） 160
動(dòng)、定模板尺寸（㎜） 250×280
拉桿空間（㎜） 235
（2）選標(biāo)準(zhǔn)模架
根據(jù)以上分析、計(jì)算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。通過調(diào)用Auto CAD的燕秀工具箱模架選用，如圖6-1所示
定模板厚度：A=40 ㎜
動(dòng)模板厚度：B=45 ㎜
墊塊厚度： C=70 ㎜
模具厚度：H模=250 ㎜
模具外形尺寸：250㎜×300㎜×250 ㎜
6.2 支承零部件的設(shè)計(jì)
支承板厚度計(jì)算可以經(jīng)過Auto CAD的燕秀工具箱承板厚度計(jì)算器來計(jì)算，如圖5-3所示
6.3 定模板與動(dòng)模板的設(shè)計(jì)
本模具的模架是Auto CAD的燕秀工具箱調(diào)出拉，已經(jīng)設(shè)計(jì)好動(dòng)定各模板的相關(guān)參數(shù)。
圖6-1
6.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。
2.導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則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。
3.一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
4.除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。
5.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。一次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：導(dǎo)柱固定在固定模板上，與固定模板為H7/m6的過渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標(biāo)準(zhǔn)，取D=12mm，導(dǎo)柱頭部做成半圓形。導(dǎo)柱長度與主流導(dǎo)長度點(diǎn)澆口長度以及塑件長度等有關(guān)。
第7章 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)確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成模具脫模。
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則：
1. 塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。
2. 防止塑件結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及所部位，有針對性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
3. 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
4. 力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课弧Ｔ诓捎猛茥U脫模時(shí)，尤其要注意這個(gè)問題。
5. 結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易，且有足夠的強(qiáng)度和剛度。
根據(jù)制件的形狀，本模具可才用頂桿頂出。
復(fù)位桿長度尺寸：
L4=L頂桿固定板+L支撐板+L型芯板+30
=20+15+30+45+30=120mm
復(fù)位桿徑向尺寸參考標(biāo)準(zhǔn)見尺寸，取d=15mm。
推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1）.推件力的計(jì)算
推件力
式中 A—塑件包絡(luò)型芯的面積（）
—塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×107～1.2×107Pa
—脫模斜度
—大氣壓力0.09MPa
—塑件對鋼的檫系數(shù)，約為0.1～0.3；
—制件垂直于脫模方向的投影面積（）
查教材第70頁可知道ABS的脫模斜度=
A 103.5
=[103.5×1.0×(0.2cos -sin)/+0.09×1715]=11.6kN
（2）確定頂出方式及頂桿位置
根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定在制品的四角上設(shè)置六根普通的圓頂桿。普通的圓形頂桿按GB4169.—1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。
經(jīng)查相關(guān)資料，選用5㎜×129.5㎜型號的圓型頂桿4根和選用2㎜×127㎜型號的圓型頂桿2根。由于塑件不大，推出裝置可不設(shè)導(dǎo)向裝置。
第8章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)由斜頂頂出。斜頂角度計(jì)算由Auto CAD的燕秀工具箱斜頂角度計(jì)算器計(jì)算，如圖8-1所示，具體參數(shù)設(shè)計(jì)參考圖8-2的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。抽芯滑塊具體尺寸詳見零件圖。
圖8-1
模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：斜頂頂出TSUN NGAI INDUSTRIAL.CO.,LTD.
圖8-2
以上是斜頂頂出機(jī)構(gòu)的主要參考資料，斜頂?shù)南嚓P(guān)參數(shù)均按照以上模具標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
第9章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
1.盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。
2.冷卻水孔的數(shù)量約多，孔徑約大，則對塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般冷卻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（常位12～15mm），冷卻水孔中心距約為水孔直徑的3～5倍，水孔直徑約為8～12mm。
3.盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，壁厚處應(yīng)強(qiáng)化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小，但也不應(yīng)小于10mm。
4.澆口處加強(qiáng)冷卻。一般在注射成型時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此要加強(qiáng)澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入。
5.應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。如果進(jìn)水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進(jìn)水與出水溫差不大于5℃。
6.合理選擇冷卻水道的形式。對于收縮大的塑件（入聚乙烯）應(yīng)沿收縮方向開設(shè)冷卻水孔。
7.合理確定冷卻水管的接頭的位置。為不影響操作，進(jìn)出口水管接頭通常設(shè)在注射機(jī)背面的模具的同一側(cè)。
8.冷卻系統(tǒng)的水道應(yīng)盡量避免與模具上其它機(jī)構(gòu)（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)要通盤考慮。
9.冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運(yùn)過程中造成損壞。最好在進(jìn)口和出口處分別打出標(biāo)志，如“IN”（進(jìn)口）和“OUT”（出口）等。
由于制品平均厚度為2㎜，制品尺寸不大，確定水孔直徑為10㎜。由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水的傳遞，精確計(jì)算比較困難。實(shí)際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。
第10章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
當(dāng)排氣不良時(shí)將在塑件上形成氣泡，銀文，云霧，接縫，使表面輪廓不清，甚至沖模不滿；嚴(yán)重時(shí)在塑件表面產(chǎn)生焦痕；降低沖模速度，影響成型周期；形成斷續(xù)注射，減低生產(chǎn)效率。因此我們一般用以下的幾種排氣方法：
1、排氣槽排氣 對于成型大中型塑件的模具，需排住的氣體量多，通常都應(yīng)開設(shè)排氣槽。
2、分型面排氣 對于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于容體流動(dòng)末端。
3、拼鑲件縫隙排氣 對于組合的凹?；蛐?芯，可利用其拼合的縫隙排氣。
4、推桿間隙排氣 利用推桿與模板或型芯的配合間隙排氣。
5、粉末燒結(jié)合金塊排氣。
6、排氣井排氣 在塑料熔體匯合處的外側(cè)，設(shè)置一個(gè)空穴，使氣體排入其中，也可以獲得良好的排氣效果。
7、強(qiáng)制性排氣 在封閉氣體的部位，設(shè)置排氣桿。
由于本模具有較多的型芯是采用鑲拼形式,內(nèi)部排氣效果較好.故只在分型面上開設(shè)排氣槽.
由于本制品尺寸不大，可利用分型面開設(shè)排氣槽、推桿的配合間隙和活動(dòng)型芯排氣即可。分型面排氣槽應(yīng)離開型腔5～6㎜，深度h0.03㎜。利用間隙排氣，其配合間隙不能超過0.05㎜，一般為0.03～0.005㎜。
第11章 注塑機(jī)參數(shù)校核
11.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核
由于在初選注射機(jī)和選用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)是根據(jù)以上的四個(gè)技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核，已經(jīng)符合所選注射機(jī)要求。
11.2 開模行程的校核
注射機(jī)最大的開模行程S
S≥2h件+h澆+（5～10）=91<160
式中 2h件 —塑料制品高度（mm）
h澆—澆注系統(tǒng)高度
故滿足要求。
11.3 模具與注射機(jī)安裝相關(guān)部分尺寸校核
從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。
第11章 編寫技術(shù)文件
編寫加工工藝和裝配技術(shù)
模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：
a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。
b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng)自如，并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求
d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進(jìn)行修整，直至試出合格的成型件為止。
（1）加工要求
1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合，局部間隙不大于0.02mm
2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時(shí)允許不大于0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外）。當(dāng)不允許有圓角時(shí),應(yīng)在圖樣上注明。
3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按H13，軸按h13，長度按J14來加工。
4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級。
5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按H8/f8。
6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應(yīng)各孔配作。
7）導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺(tái)肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。
8）導(dǎo)套（直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。
9）主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。
10）成型零部件：為了保證導(dǎo)向作用，動(dòng)、定模的導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標(biāo)鏜床對動(dòng)、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強(qiáng)度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。
型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑進(jìn)行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺(tái)，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型
型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。
(2)裝配要求：
1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平，允許推桿端面
高出型面不大于0.1mm。
2）注射模的復(fù)位桿，其端面應(yīng)與模具分型面齊平，允許低于分型面大
大于0.03mm。
3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時(shí)，其端面應(yīng)在
裝配后與其配合的零件齊平。
4）制品同一表面的成型腔分布在上、下?；騼赡r(shí)，裝配后沿分型面的錯(cuò)邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。
5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應(yīng)保持周圍均勻。
6）需保持同軸的兩個(gè)以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動(dòng)自如。
7）模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分，裝配后保證滑動(dòng)靈活，無卡滯現(xiàn)象。
8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應(yīng)在同一平面內(nèi)，允許其極限偏差為±0.1mm。
9）模具裝配后，兩安裝平面應(yīng)保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級。
(3)綜合要求
1）模具、模架及其零件的工件表面，不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。
2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應(yīng)均勻，不允許有脫碳、軟點(diǎn)、氧化斑點(diǎn)及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮，臟物油污。
3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時(shí)磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。
4）模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。
設(shè)計(jì)總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)收益匪淺。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1．培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)和基本技能，提高分析解決實(shí)際問題的能力。
2．接受模具設(shè)計(jì)工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實(shí)際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力；制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力；設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。
3．檢驗(yàn)我綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力，是畢業(yè)的重要依據(jù)。
通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在成型過程中對模具的工藝要求，掌握模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
由于時(shí)間倉促、水平有限，本設(shè)計(jì)難免有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處，懇請各位老師和讀者批評指正！
答謝語
? 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及身邊同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
??? 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師楊華老師。楊老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從題目的確定到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)雖然結(jié)構(gòu)相對簡單，但我的水平有限，設(shè)計(jì)中有很多不足，而楊老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩楊老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
??? 其次要感謝協(xié)助我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的盧齊炎和劉寶貴同學(xué)，他們在本次設(shè)計(jì)中給予了我很多指導(dǎo)和幫助。
??? 然后還要感謝大學(xué)三年來所有的老師，為我們打下模具專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
??? 最后感謝機(jī)械工程系和我的母?！鹆趾教旃I(yè)高等?？茖W(xué)校三年來對我的大力栽培。
參考文獻(xiàn)
1. 史鐵梁.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).第1版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
2. 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).第1版.北京：高等教育出版社,2001（教材）
3. 王樹勛.注塑模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用技術(shù). 第1版.廣州：華南理工大學(xué)出版社,1996
4. 唐海翔.UGNX2注塑模具設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程. 第1版.北京：清華大學(xué)出版社,2005
5. 閻啞林.塑料模具圖冊. 第1版.北京：高等教育出版社，2001
6. 高長銀.模具設(shè)計(jì). 第1版.北京：電子工業(yè)出版社，2007
7. UGNX4.0塑料模具設(shè)計(jì)就業(yè)實(shí)戰(zhàn)精解. 第1版.北京：清華大學(xué)出版社，2006
8. UGNX4.0 模具設(shè)計(jì)典型范例教程. 第1版.北京：電子工業(yè)出版社，2007
- 36 -