塑料把手注塑模具設(shè)計(jì)

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1、 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 摘 要 首先分析塑件工藝結(jié)構(gòu)，了解塑件的技術(shù)要求，測量塑件尺寸，繪制塑件圖，選用PVC材料，設(shè)計(jì)出一套塑料模具。同時(shí)，詳細(xì)敘述了設(shè)計(jì)過程如何分析塑件制品的結(jié)構(gòu)、性能，確定成型方案。成型部分，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)、排氣、冷卻系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)，接著分析了如何選擇模具材料、模具標(biāo)準(zhǔn)件。 本套模具設(shè)計(jì)應(yīng)用了機(jī)械制圖、CAD、公差配合、模具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)模具工藝學(xué)、ProE等專業(yè)課程的知識，講述了塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟，詳細(xì)介紹了一套塑料模具設(shè)計(jì)的全部過程。 關(guān)鍵詞：

2、注射模具；手柄  Abstract This instruction booklet main narration Charger shell models the graduation project which carries on the mold to design. First analyzes models the craft structure, understood models the specification, the survey models a size, the plan models a chart, select th

3、e PVC material, designs a plastic mold. At the same time, how in detail narrated the design process to analyze models a product the structure, the performance, determined took shape the plan, took shape the partial designs, the guidance organization, pours the system, goes against the organization,

4、the exhaust, the cooling system and so on, how then analyzed has chosen the mold aluminum, the mold standard This set molding tool design combined the machine graphics, CAD, the business trip match, molding tool design, machine manufacturing the technique molding tool craft learn, the ProE waits p

5、rofessional lesson, relating the plastics molding tool structure a design of step, detailed introduced a set of plastics molding tool to design of all processes. Key words: Injection mold; Charger shell 目 錄 1 緒 論 5 1.1 前言 5 1.1.1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 5 1.1.2各種模具的分類和占有量 5 1.1.3我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 6

6、 1.1.4世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況 7 1.1.5我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 8 2 零件材料分析及方案論證 9 2.1零件的材料及材料的特性 9 2.2 工件材料的工藝性分析 9 2.2.1基本特性 9 2.2.2主要用途 9 2.2.3成型特點(diǎn) 10 2.3 塑件的尺寸和公差分析 10 3 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 11 3.1 分型面的確定 11 3.1.1分型面的分類 11 3.1.2分型面的分類及選擇原則 11 3.1.3分型面的確定 11 3.2 型腔的分布 11 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 12 3.3.1注射模具基本組成 12 3.3.

7、2方案的論證和初步確定 12 3.4 注射機(jī)的選擇 12 3.4.1注射機(jī)的粗選擇 12 3.4.2注射機(jī)的校核 13 3.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 3.6 成型零件的設(shè)計(jì) 15 3.6.1動定模的設(shè)計(jì) 15 3.6.2側(cè)型芯的設(shè)計(jì) 16 3.6.3成型零件工作尺寸的分析 16 3.6.4模具型腔側(cè)璧和底板厚度計(jì)算 17 3.6.5塑件的結(jié)構(gòu)分析 18 3.6.6成型零件的強(qiáng)度分析 18 3.6.7型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 18 4 澆注系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20 4.1 流道的設(shè)計(jì) 20 4.1.1澆口套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4.2 澆口的設(shè)計(jì) 21 4.2.

8、1澆口類型的選擇 21 4.2.2澆口的位置確定 21 4.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 4.3.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 22 4.3.2導(dǎo)套選擇 23 4.4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4.4.1抽芯距確定與抽芯力計(jì)算 23 4.4.2斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 24 4.4.3斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 25 4.4.4滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 4.4.5導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 26 4.4.6楔緊塊設(shè)計(jì) 27 4.4.7滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 27 4.5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 4.5.1推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 4.6 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 4.7 彈簧的選定 29 4.8 模架的選擇 29

9、 5 加工工藝和加工仿真 30 5.1主要零件的加工工藝設(shè)計(jì) 30 5.2 主要零件的加工仿真 30 6 結(jié) 論 32 參 考 文 獻(xiàn) 34 1 緒 論 1.1 前言 1.1.1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料(固態(tài)或液態(tài))的流動,使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè) 是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際是公認(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

10、力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到眾的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為樞機(jī)工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是敲打技術(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)品零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場點(diǎn)破整個(gè)模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽

11、車工業(yè)重點(diǎn)的發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個(gè)型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時(shí)約有80%的模具需要更換。中國摩托車首先是位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國摩托車共有14種盾量80多個(gè)車型，1000多個(gè)型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計(jì)15000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號的摩托車生產(chǎn)需 1000副模具，總價(jià)值為10000多元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 上演世界模具市場供不應(yīng)求，模具的主要

12、出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家，中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。 1.1.2各種模具的分類和占有量 模具主要類型有：沖模，鍛模，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的，上述各種模具都屬于型腔模，因?yàn)樗麄円话愣剂拷衲耆S的模具型腔是材料成型。 （1） 沖模：沖模是對金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50%以上。按工藝性質(zhì)

13、的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。 （2） 鍛模：鍛模是金屬在熱太或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型時(shí)所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力檴鍛模，熱模鍛壓力鍛模，來鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，調(diào)整錘用鍛模，擺動碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 （3） 塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約點(diǎn)模具總數(shù)的35%，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模

14、，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （4） 壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄工藝裝備，壓力鑄是使液態(tài)金屬在高溫和調(diào)整下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6%。 （5） 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成形工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬核工業(yè)部，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。 1.1.3我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)

15、逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅30億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會以10%~15%的速度快速增長。 目前，我國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為

16、我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的夜。例如，科龍，美的，康佳和威力得知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50%（中國臺灣：40%），塑料模具約占33%（中國臺灣：48%），壓鑄模具約占6%（中國臺灣：5%），其他各類模具約占11%（中國臺灣：7%）。 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981），成

17、長期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個(gè)階段。 萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在些階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981年——1991年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時(shí)期，有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣專區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)選用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，愈發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械

18、五金業(yè)，汽機(jī)車車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，遨游形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計(jì)算機(jī)輔助言傳身教和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早。 成熟期，在國際化，自由化和國際分工的漫游下，1994年，1998年由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年市場調(diào)節(jié)”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展市場市場調(diào)節(jié)”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)向附加值與進(jìn)口依賴高的模具。1887年11月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會。正式成為世界模具協(xié)會會員。整體

19、而言，臺灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車運(yùn)輸工具業(yè)，提升到計(jì)算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 1.1.4世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況 美國塑料（原料）的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首，早在80年代前期，美國塑料產(chǎn)量就是已達(dá)2000萬噸之多，1986年增至2310噸，占全球總產(chǎn)量的28.5%，此后美國塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈規(guī)穩(wěn)定增長之勢，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到2710噸、2810萬噸、3010萬噸、4000萬噸和4360萬噸，占世界總產(chǎn)量的比例從1996年起提高

20、到30%以上。2001年美國塑料首先是為4170噸，其中以聚乙烯為最多，達(dá)15000多萬噸。其次分別是氯乙烯650萬噸、聚丙烯720萬噸、聚笨乙烯對酞酸脂320萬噸，聚笨乙烯280萬噸。國內(nèi)塑料消費(fèi)量（產(chǎn)量+進(jìn)口量-出口量），美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費(fèi)量2001年為4280萬噸。美國人均塑料消費(fèi)量也是很高的，2000年為159公斤，2001年略減為155公斤，居全球第3位。美國現(xiàn)有各種大小 塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53%，50~100人的占21%，100~500人的占23%，超過500人的占近4%，職工總數(shù)近90萬人。在美國塑料制品加工業(yè)報(bào)就職人數(shù)達(dá)

21、110萬，2001年出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。 德國是世界最大的塑料（原料）生產(chǎn)國之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料首先是都為990多萬噸，1994年增達(dá)超過1000萬噸的1110萬噸。1998年達(dá)近1300萬噸，19999年為近14000萬噸，2000年增至1550萬噸，超過日本成為世界第2大塑料生產(chǎn)國，2001年上升為1580萬噸，2002年已過1600萬噸。2001年德國生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為285萬噸（低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯125萬噸），氯乙烯175萬噸，聚丙烯160萬噸。德國2001年的國內(nèi)塑料消費(fèi)量

22、為1280萬噸，其中聚乙烯265萬噸，聚丙烯155萬噸。氯乙烯152萬噸。擂人均塑料消費(fèi)量2001年為160公斤，在世界上僅少于比利時(shí)的172公斤，高于美國的155公斤，排世界第2位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計(jì)有近30萬人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國塑料制品加工企業(yè)中職工50人的點(diǎn)44%，50~100人的點(diǎn)28%，100~500人的點(diǎn)25%，500人以上的點(diǎn)4%。 中國塑料工業(yè)多年持續(xù)調(diào)整增長，1991年首先是僅為250號，1995年增為350萬噸，1998年超過700萬噸，到2002年已增達(dá)約1400萬噸，超過日本而成為世界第3磊塑料原料生產(chǎn)國。中國今年顏料

23、制品市場將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域都將有較大幅度的增長，需求量銺超過2500萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過2500萬噸，其中包裝塑料制品今年需求量將超過850萬噸，工程塑料制品需求量將達(dá)400萬噸左右，建材塑料制品需求量將達(dá)300萬噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在500萬噸左右，日用塑料制品需求量約80萬噸左右。 日本在很長的時(shí)期內(nèi)都是僅次于美國的世界第2大塑料生產(chǎn)國。一直到1997年，日本塑料首先是曾經(jīng)連續(xù)多年增長，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)500多萬噸，1987年突破1000萬噸，1991年達(dá)約1300萬噸，1992年和1993年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的

24、影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至1258和1225萬噸。從1994年起產(chǎn)量再度增長，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬噸、1400萬噸和1470萬噸，1997年的產(chǎn)量又比上年增長3.7%，達(dá)到1521萬噸，首次超過500萬噸。但這種增勢在1998年受到遏制，首先是大幅度減少。1998年，日本塑料首先是為1390萬噸，比步行減少了8.7%。1999年和2000年日本塑料首先是分別回升到1432萬噸和1445萬噸，但遠(yuǎn)未恢復(fù)到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下降到1400萬噸以下 的1364萬噸和1361萬噸。2002年日本塑料（原料）首先是減為1361萬噸

25、。而中國增為1366萬噸，日本又退居第4位。 韓國首先是增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達(dá)300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和8000多萬噸，1998年產(chǎn)量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達(dá)1200萬噸，躋身于世界5大塑料生產(chǎn)國之列。韓國塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首，2001年首先是為340萬噸（低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯180萬噸），聚丙烯以238萬噸排在第2位，其次分別是聚酯161萬噸、氯乙烯124萬噸、ABS-AS樹脂86萬噸、聚笨乙烯77萬噸。韓國塑料制品加工業(yè)的

26、職工總數(shù)2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。 塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸，比利時(shí)600萬噸，中國臺灣598萬噸，加拿大432萬噸和意大利385萬噸（均為2001年產(chǎn)量）。 1.1.5我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過可信度工業(yè) 的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長秘藏。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)坤的投稿力度，將技術(shù)坤區(qū)重要?jiǎng)恿Α４送?，許多科研機(jī)構(gòu)和院校也開展了模具技術(shù)的

27、與開發(fā)。模具行業(yè)的發(fā)展是使我國成為世界制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國。 中國塑料模工業(yè)從走上到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，歷了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多開腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具，經(jīng)過多年的努力，在模具CAM/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具核工業(yè)部等方面取得了顯著坤；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制

28、造周期等方面創(chuàng)造出了貢獻(xiàn)。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)甲寅的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上還有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下 幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。 （1） 注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具：隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成形零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （2） 加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用：使用模具件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將

29、日漸廣泛。 （3） 推廣CAD/CAD/CAE技術(shù)：模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 （4） 重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期：隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于成形的制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 2 零件材料分析及方案論證 2.1零件的材料及材料的特性 工件基本參數(shù)如表2-1所示： 表 2-1 工件的基本參數(shù) 質(zhì)量 m=18.2 g 密度 ρ=1.4

30、g/cm3 體積 13 cm3 材料 聚氯乙烯 工件的基本尺寸如圖2-1所示： 圖2-1 工件的基本尺寸 2.2 工件材料的工藝性分析 2.2.1基本特性 聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最大的塑料品種之一。其體格便宜，應(yīng)用廣泛。聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。根據(jù)不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑件可呈規(guī)不同的物理性能和力學(xué)性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品。純聚氯乙烯的密度為1.4 g/cm3 。硬聚氯乙烯有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨(dú)用作結(jié)構(gòu)材料。軟聚氯乙烯的柔軟性、斷裂伸長率、耐寒性會增加，但脆性、硬度、拉伸強(qiáng)度會

31、降低。聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料。其化學(xué)穩(wěn)定性也較好。由于聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，長時(shí)間加熱會導(dǎo)致分解，放出氯化氫氣體，使聚氯乙烯變色，所以其應(yīng)用范圍較窄，使用溫度一般在-15~55℃之間。 2.2.2主要用途 由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、輸油管、離心泵和鼓風(fēng)機(jī)等。聚氯乙烯的硬板廣泛用于化學(xué)工業(yè)上制作各種貯槽的襯里，建筑物的瓦楞板、門窗結(jié)構(gòu)、墻壁裝飾物等。由于其電氣絕緣性能優(yōu)良，可在工業(yè) 中用于制造插座、插頭、開關(guān)和電纜。在日常生活中，聚氯乙烯用于制造涼鞋、雨衣、玩具和人造革等。 2.2.3成型特點(diǎn) 聚氯乙烯在成型溫度下容

32、易分解放出氯化氫。因此，在成型時(shí)，必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑，并嚴(yán)格控制溫度及熔料的滯留時(shí)間。不能用一般的柱塞式注射成型機(jī)成型聚氯乙烯塑料，因?yàn)榫勐纫蚁┠蜔嵝院蛯?dǎo)熱性不好，而用柱塞注射機(jī)需將料舳 內(nèi)的物料溫度加熱到166 ~ 193℃，這會引起聚氯乙烯分解。所以，應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)注射成型，模具澆注系統(tǒng)也應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置。 2.3 塑件的尺寸和公差分析 塑件的尺寸大小，受以下因素的影響：1.塑件的使用要求；2.塑料的流動性；3.注射機(jī)的注射量,鎖模力和模板的尺寸的限制。 塑件公差的影響因素：1.模具的制造精度和塑料收縮率波動；2.模具的磨損程度；3.

33、成型工藝條件的變化,塑件成型后的時(shí)效變化,塑件的飛邊等。 說明: (1)在引起塑件的尺寸的誤差中,模具制造公差和成型收縮波動引起的誤差各占三分之一； (2)對于塑料制作圖樣上未注明的公差尺寸的允許偏差時(shí),一般采用MT5級精度等級。 3 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 3.1 分型面的確定 分型面是動、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。 3.1.1分型面的分類 實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況： （1） 型腔完全在動模一側(cè)； （2） 型腔完全在定模一側(cè)； （3） 型腔各有一部分在

34、動定、模中。 3.1.2分型面的分類及選擇原則 分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條： （1） 脫出塑件方便； （2） 模具結(jié)構(gòu)簡單； （3） 型腔排氣順利； （4） 確保塑件質(zhì)量； （5） 無損塑件外觀； （6） 合理利用設(shè)備。 3.1.3分型面的確定 鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在方形握柄對稱面所在的平面，此面為塑件截面尺寸最大的部位，是該塑件分型面的一個(gè)好的選擇。如圖3-1所示： 圖3-1 分型面的位置 3.2 型腔的分布 與多型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制作

35、的形狀和尺寸一致改好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)。 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對稱排列及復(fù)合排列等。 綜合考慮，該制件比較大，外型比較復(fù)雜，宜采用三向側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，因此模具型腔選擇一模一腔，型腔設(shè)置在模板上的位于中心位置。 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 3.3.1注射模具基本組成 注射模具一般包括： （1） 澆注系統(tǒng)； （2） 成型零件。包括凹模(型腔)、凸模和型芯等； （3） 脫模系統(tǒng)。 包括推出和抽芯機(jī)構(gòu)等； （4） 導(dǎo)向系統(tǒng)； （5） 冷卻系統(tǒng)； （6） 固定和安裝部分等。

36、 3.3.2方案的論證和初步確定 根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》，注射模具有以下6種典型結(jié)構(gòu)： （1） 單分型面注射模 也稱二板式注射模，它是注射模中最簡單的一種結(jié)構(gòu)形式。這種模具只有一個(gè)分型面，單分型面注射模具根據(jù)需要，既可設(shè)計(jì)成單型腔注射模，也可以設(shè)計(jì)成多型腔注射模，應(yīng)用十分廣泛。多用于生產(chǎn)外形較為簡單的塑件。 （2） 雙分型面注射模 雙分型面注射模具有兩個(gè)分型面，第一分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此脫出；第二分型面，分型后塑件由此脫出。與單分型面注射模具比較，雙分型面注射模具在定模部分增加了一塊可以局部移動的中間板，所以也叫三板式（動模板、中間板、定模板）注射模具。雙分型面注射

37、模常用于點(diǎn)澆口進(jìn)料的單型腔或多型腔的注射模具，開模時(shí)，中間板在定模的導(dǎo)柱上與定模板作定距離分離，以便在這兩模板之間取出澆注系統(tǒng)凝料。 （3） 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模 當(dāng)塑件側(cè)壁有通孔、凹穴或凸臺時(shí)，其成型零件必須制成可側(cè)向移動的，否則塑件無法脫模。帶動型芯滑塊側(cè)身移動的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 （4） 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯注射模 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯注射模一樣也是用來成型帶有側(cè)向凹凸塑件的模具，所不同的是，其側(cè)向分型與抽芯動作是由可斜向移動的斜滑塊來完成的，常常用于側(cè)向分型與抽芯距離較短的場合。 （5） 帶有活動鑲件的注射模 有些塑件上躍然有側(cè)向的通孔及凹凸形狀，但還有更特殊的

38、要求，如模具上需要設(shè)置螺紋型芯或螺紋型環(huán)等。這樣的模具，有時(shí)很難用側(cè)向返崗芯機(jī)構(gòu)來滿足側(cè)向抽芯的要求。為了簡化模具結(jié)構(gòu)，將不采用斜導(dǎo)柱、斜滑塊等機(jī)構(gòu)，而是在型腔的局部設(shè)置活動鑲件。開模時(shí)，這些活動鑲件不能簡單地沿開模方向與塑件分離，而是必須在塑件脫模時(shí)連同塑件一直移出模外，然后通過手工或用專門的工具將它與塑件分離，在下一次合模注射之前，再重新將其放入模內(nèi)。 采用活動鑲件結(jié)構(gòu)形式的模具，其優(yōu)點(diǎn)不僅活動了斜導(dǎo)柱、滑塊等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成型，更主要的是在某些無法安排斜滑塊等結(jié)構(gòu)的場合，必須使用活動鑲件形式。這種方法的缺點(diǎn)是操作時(shí)安全性差，生產(chǎn)效率低。 （6

39、） 角式注射機(jī)用注射模 角式注射機(jī)用注射模又稱直角式注射模。這類模具在成型時(shí)進(jìn)丵的方向與開模方向相互垂直，其主流產(chǎn)開設(shè)在動’定模分型面上的兩側(cè)，其截面積通常是不變的，常呈圓形或扁圓形，這與其他注射機(jī)用的模具是有區(qū)別的。 通過以上的分析，再考慮到制件的外形特點(diǎn)，模具宜采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，綜合各種因素，這里選擇“斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射?！?。 3.4 注射機(jī)的選擇 3.4.1注射機(jī)的粗選擇 從模具設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)了解的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的類型、最大注射量、最大注射壓力、鎖模力、最大注射面積、模具的最大和最小閉合厚度、最大開模行程以及模具在注射機(jī)上安裝時(shí)所需的定位孔的大小、螺釘

40、孔的位置等等。 工件有關(guān)尺寸如表2-1所示。 注射機(jī)型號選擇為 臥式XS-ZY-125 ， 其基本參數(shù)如表3-1所示： 表3-1 臥式XS-ZY-125注射機(jī)的規(guī)格和性能 型號 XS-ZY-125 額定注射量 125 cm3 螺桿直徑 42 mm 注射壓力 120 MPa 注射行程 115 mm 鎖模力 900 KN 最大成型面積 320 cm2 最大開合模行程 300 mm 模具最大厚度 300 mm 模具最小厚度 200 mm 噴嘴圓弧半徑 12 mm 噴嘴孔直徑 4 mm 動、定模固定板尺寸 428 × 458 mm 拉桿空

41、間 266 × 290 mm 合模方式 液壓 - 機(jī)械 液壓泵流量 100 L/min 壓力 6.5 Mpa 電動機(jī)功率 11 KW 螺桿驅(qū)動 4 kN 加熱功率 5 kW 機(jī)器外形尺寸 3340 × 750 × 1550 mm 3.4.2注射機(jī)的校核 （1） 最大注射量的校核 最大注射量是指注射機(jī)一次注射塑料的最大容量。設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證成型塑件所需的總注射量小于所選注射機(jī)的最大注射量，根據(jù)《塑料成型與模具設(shè)計(jì)》公式4.5，有： nm + m1 ≤　Kmp 式中：K —— 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； m1 —— 澆注

42、系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量，g； m —— 單個(gè)塑件的質(zhì)量，g； n —— 開腔的數(shù)量。 這里取，m1 = m，聚氯乙烯的密度1.4g/cm3，則 nm + m1 = 18.2 + 18.2 = 36.4 g Kmp = 0.8 × 125 × 1.4 = 140g 所以該注射機(jī)的最大注射量符合要求。 （2） 鎖模力的校核 當(dāng)高壓的塑料精神分析充滿模具型腔時(shí)，會產(chǎn)生使模具分開面漲開的力，這個(gè)力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分開面上的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應(yīng)小于注射機(jī)的客家鎖模力Fp，才能保證注射時(shí)不發(fā)生溢料現(xiàn)象，根據(jù)《塑料成型與模具設(shè)計(jì)》公式4.6有： Fz =

43、p(nA + A1) ＜ Fp 式中， Fz —— 熔融塑料在分型面上的漲開力，N； Fp —— 注射機(jī)的額定鎖模力，N； A —— 單個(gè)塑件在模具分型面上投影面積， A1 ——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的夜景面積，； P —— 塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80%，MPa。 nA + A1 根據(jù)塑件取保守最大值 40 × 72 = 2880 mm2 ； P = 0.8 × 120 = 96 MPa 那么 Fz = 276.48 KN ≤ 900 KN ， 鎖模力符合使用要求。 （3） 注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、

44、注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件形狀和澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的，對于粘度較大的塑料以及形狀細(xì)薄、流程長的塑件，注射壓力應(yīng)取大些。由于注塞式注射機(jī)的壓力損失比螺桿式大，所以注射壓力也應(yīng)取大些。注射壓力的校核是核定注射機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時(shí)所需的壓力。查表知，PVC的成型壓力一般為20~40MPa，XS-ZY-125注射機(jī)的額定注射壓力為 120 MPa，所以該注射機(jī)符合使用要求。 （4） 開模行程的校核 注射機(jī)的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時(shí)所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。 由于XS-ZY-125注射機(jī)采用液壓和機(jī)械聯(lián)合用的鎖模機(jī)構(gòu)，

45、所以最大開模程度由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定，并不受模具厚度的影響。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分開面注射模具，需要在開模距離增加定模板與中間板之間的分開距離a。a的大小應(yīng)保證可以方便地取出流道內(nèi)的凝料，這里取a = 50 mm。根據(jù)《塑料成型與模具設(shè)計(jì)》公式4.8有： s ≥ H1 + H2 + a + (5~10 ) mm = 16 + 24 + 50 + (5~10) = 96 mm 式中 s —— 注射機(jī)的最大開模行程，mm，XS-ZY-125注射機(jī)為115 mm； H1 —— 推出距離（脫模距離），mm； H2 —— 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件

46、高度，mm。 （5） 推出裝置的校核 各種型號的注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離不盡相同，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的推出機(jī)構(gòu)與注射機(jī)相適應(yīng)。通常是根據(jù)開合模系統(tǒng)推出裝置的推出形式、推桿直徑、推桿間距和推出距離等，校核模具內(nèi)的推桿位置是否合理，推桿推出距離能否達(dá)到使塑件脫模要求。 查表知臥式 XS-ZY-125注射機(jī)宜采用兩側(cè)雙頂桿推出裝置，符合本模具。 3.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排干凈，一方面將會在塑件上產(chǎn)生氣泡，接縫表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓

47、，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問題。由于本模具型腔較小且很簡單，所以可以利用推板、活動型芯等活動配合間隙排氣，排氣間隙應(yīng)小于聚氯乙烯的溢料間隙（0.04mm）。 3.6 成型零件的設(shè)計(jì) 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(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生磨擦。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)

48、計(jì)成型零件應(yīng)根據(jù)塑料的特性、塑件的結(jié)構(gòu)和使用要求，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)算成型零件的尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 3.6.1動定模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樗芗^小，而且采用一模一腔，使用動定模采用組合式，因?yàn)椴捎眠@種形式各個(gè)凹模采用機(jī)械加工、冷擠壓和電加工等方式加工制成，然后壓入模板中，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，維護(hù)方便，可以保證型腔形狀尺寸。它的特點(diǎn)是加工容易，熱處理方便，節(jié)約成型核材料，特別是形狀比較復(fù)雜的零件。根據(jù)工件的外形，定模設(shè)計(jì)為圖3-1所示的形狀。 圖 3-1 動

49、模的基本形狀 3.6.2側(cè)型芯的設(shè)計(jì) 本模具設(shè)計(jì)的難度在于側(cè)型芯的設(shè)計(jì)，由于小型芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果用手工去設(shè)計(jì)，那難度是很大的，利用CAD三維軟件Pro/ENGINEER去設(shè)計(jì)，用軟件中的型腔設(shè)計(jì)可以很方便的抽取出小型芯。本方案中直徑較小的型芯采用階梯軸結(jié)構(gòu)，單獨(dú)制造，在嵌入模板中，用壓板固定。型芯采用P20鋼，熱處理要求硬度32~36HRC。如圖3-1、3-2所示： 圖3-2 側(cè)型芯I 圖 3-3 側(cè)型芯 II 3.6.3成型零件工作尺寸的分析 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸。任何塑件制作

50、都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸精度等級來確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因數(shù)很多，主要有： （1） 塑件收縮率的影響　拉手塑件的材料是聚氯乙烯，聚氯乙烯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，流動性好，易于成型，成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為0.5%； （2） 模具成件型零件的制造誤差；　　 （3） 模具成型零件的磨損； （4） 模具的安裝配合的誤差。 3.6.4模具型腔側(cè)璧和底板厚度計(jì)算 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小,可能因強(qiáng)度不

51、夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足而產(chǎn)生繞曲變形,導(dǎo)致溢料或出現(xiàn)飛邊,降低塑件尺寸精度，并影響到脫模的順利進(jìn)行.因此,應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚,尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來確定型腔側(cè)壁和底板厚度。 模具型腔壁厚的計(jì)算,應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn).而最大壓力是在注射時(shí),熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的,隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié),型腔內(nèi)的壓力逐漸降低,在開模時(shí)接近常壓.理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明,大尺寸的模具型腔,剛度不足是主要矛盾,型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn);而對于小尺寸的模具型腔,在發(fā)生大的彈性變形前,其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力,因此強(qiáng)度不夠是主要

52、矛盾,設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。 型腔壁厚的強(qiáng)度計(jì)算條件是型腔在各種應(yīng)力形式下的應(yīng)力值不得超過模具材料的許用應(yīng)力;而剛度計(jì)算條件由于模具的特殊性,應(yīng)從以下三方面來考慮:(1)模具成型過程中不發(fā)生溢料；(2)保證塑件尺寸精度；(3)保證塑件順利脫模。 （1） 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 在熔體壓力作用下,側(cè)壁向外膨脹產(chǎn)生彎曲變形,使側(cè)壁與底板間出現(xiàn)間隙,間隙過大將發(fā)生溢料或影響塑件尺寸精度.將側(cè)壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部固定梁,設(shè)允許最大變形量為[], 根據(jù)《塑料成型工藝和模具設(shè)計(jì)》公式6.22，其壁厚按剛度條件計(jì)算式為: 式中 s----型腔側(cè)壁厚度(mm); p-----型腔

53、內(nèi)熔體的壓力(Mpa); H1----承受熔體壓力的側(cè)壁高度(mm); l -----型腔側(cè)壁長邊長(mm); E-----鋼的彈性模量，取2.06 × 105 MPa; H-----型腔側(cè)壁總高度(mm); []--- 允許變形量(mm)。 這里p = 50 MPa、H1/H = 4/5、[]=0.05mm、l= 72mm，代入數(shù)據(jù)計(jì)算，型腔側(cè)壁厚度s計(jì)算得：20mm （2） 底板厚度計(jì)算 組合式型腔底板厚度實(shí)際上是支承板厚度.底板厚度的計(jì)算因其支撐形式不同有很大差異,對于常見的動模邊為雙支腳的底板,為簡化計(jì)算,假定型腔長邊l和支腳間距L相等,底板可作為受均勻載荷的簡支梁,其

54、最大變形出現(xiàn)在板的中間,根據(jù)《塑料成型工藝和模具設(shè)計(jì)》公式6.28，按剛度條件計(jì)算底板的厚度為: 式中 c----由型腔邊長比l/b決定的系數(shù)，l=72mm、b=42mm，查表得c為0.0260，經(jīng)計(jì)算取h=50mm。 （3） 動模支撐板厚度 動模支撐板又稱作型芯支撐板，一般都是兩端用墊塊支撐的。其厚度的選用按照經(jīng)驗(yàn)來選用，取30mm。 3.6.5塑件的結(jié)構(gòu)分析 設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要考慮塑件壁厚均勻，以產(chǎn)生縮孔，氣孔，變形，開裂等缺陷,塑件強(qiáng)度較低處可設(shè)置加強(qiáng)筋等。塑件兩壁相交處必須用圓弧過渡，為了便于塑件從模具中脫出,防止脫模時(shí)拉傷塑件，設(shè)計(jì)時(shí)，塑件內(nèi)外表面沿脫模方向應(yīng)留

55、有足夠的斜度，即脫模斜度，脫模斜度的取向應(yīng)根據(jù)塑件的內(nèi)，外尺寸而定。在塑件圖上標(biāo)注時(shí)，內(nèi)孔以小端尺寸為準(zhǔn)，塑件外形以大端尺寸為準(zhǔn)，尺寸符合圖樣要求，且由于斜度而導(dǎo)致的尺寸變化應(yīng)滿足塑件的公差要求。 3.6.6成型零件的強(qiáng)度分析 塑料塑件在模腔中成形以后，便可以從模具中取下，但塑件從模具中取下之前，制件在成形過程中，模具型腔受到熔體高溫高壓的作用，所以模具型腔側(cè)壁和底板必須有足夠的厚度，以滿足強(qiáng)度和剛度的要求。剛度不足，模具會產(chǎn)生彈性形變，強(qiáng)度不夠，模具會產(chǎn)生塑性變形或破裂。 （1） 滿足強(qiáng)度要求 各種情況下所受的應(yīng)力必須小于材料的許用應(yīng)力。如拉伸時(shí)，拉伸應(yīng)力＜拉伸許用應(yīng)力。型芯受彎

56、時(shí)，彎曲應(yīng)力＜彎曲許用應(yīng)力。理論分析和大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，對于小尺寸的型腔，強(qiáng)度不足是主要矛盾。 （2） 滿足剛度要求 需要型腔不產(chǎn)生溢料,保證塑件尺寸精度并能順利脫模。 1　 模具型腔不產(chǎn)生溢料 型腔在高壓作用下會產(chǎn)生彈性形變，使一些配合面形成間隙，間隙超過一定值，將出現(xiàn)溢料。不同塑料其最大的不溢料間隙也不同，設(shè)計(jì)時(shí)需使模具型腔在高壓作用下產(chǎn)生的彈性形變的變形量小于所允許的最大變形量。 2　 保證塑件尺寸精度 如果型腔變形量較大，還會影響塑件的尺寸精度，所以通常使型腔變形量為塑件公差的1/5。 3　 保證塑件順利脫模 若塑料熔體的壓力產(chǎn)生過大的彈性形變，其型腔變形量大于

57、塑件收縮量時(shí)，塑件的周邊被型腔包住，這樣塑件脫模時(shí)必須強(qiáng)制脫模，從而使塑件劃傷、劃裂，因此型腔變形量應(yīng)小于塑件收縮量。 3.6.7型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 （1） 型腔和型芯的徑向尺寸 1　 型腔徑向尺寸 如前所述，塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差為負(fù)偏差，如果塑件上原有的公差標(biāo)注與此不符，應(yīng)按此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差。因此塑件的平均徑向尺寸為Ls-/2。模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，其公差為正偏差，型腔的平均尺寸為Ls+/2。型腔的平均磨損量為/2，考慮平均收縮率后，根據(jù)《塑料成型與模具設(shè)計(jì)》150頁的分析，可列出下列等式： 略去比其它各項(xiàng)小得多的/2和S，則型腔徑向尺

58、寸為： 與是和有關(guān)的量，因此公式后半部分可用x表示。標(biāo)注上制造公差后得： 由于 ，與的關(guān)系隨塑件的精度等級和尺寸的不同而變化，因此式中前的系數(shù)x在塑件的尺寸較大，精度較低時(shí)，和可以忽略，則x=0.5；塑件的尺寸較小，精度較高時(shí)，可取/3，可取/6，此時(shí)X=0.75，則： 式中 Ls=72mm，=0.13mm.，查《塑料成型與模具設(shè)計(jì)》附錄B取22.5%，經(jīng)計(jì)算得型腔徑向尺寸為： 。 2　 型芯的徑向尺寸 塑件孔的徑向尺寸ls是最大尺寸，其公差為正偏差，模具型芯的基本尺寸lm是最大 尺寸，其公差為負(fù)偏差，經(jīng)過與上面類似的推導(dǎo)，可得： 式中 Ls=42mm

59、，=0.13mm，經(jīng)計(jì)算得型芯向尺寸為： 。 帶有嵌件的塑件，收縮率較實(shí)體收縮率小，在計(jì)算收縮值時(shí)，應(yīng)將上式中含有收縮值的這一項(xiàng)的塑件尺寸改為塑件外形尺寸減去嵌件部分尺寸。 為了塑件脫模的方便，型腔和型芯的側(cè)壁都應(yīng)設(shè)計(jì)有脫模斜度，當(dāng)脫模斜度值不包括在塑件 公差范圍內(nèi)時(shí)，塑件的外形的尺寸只保證大端塑件內(nèi)腔的尺寸只保證小端。這時(shí)計(jì)算型腔尺寸以大端尺寸為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)減小；計(jì)算型芯尺寸以小端尺寸為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大，以便于修模時(shí)有余量。如果塑件 的使用要求正好相反，則應(yīng)在圖紙上注明。 （2）型腔深度尺寸和型芯高度尺寸 根據(jù)《塑料成型與模具設(shè)計(jì)》，在型腔深度尺寸和型芯

60、高度尺寸計(jì)算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不考慮磨損量，由此可以推出： 式中，Hs=5mm，hs=4.5mm，修正系數(shù)x=1/2～2/3，當(dāng)塑件尺寸大精度要求低是取小值，反之取大值，這里取x=0.70，經(jīng)計(jì)算得型腔深度尺寸和型芯高度尺寸分別為： 。 4 澆注系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 流道的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道，澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道澆系統(tǒng)兩大類，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能及理想外觀的塑料制件，以及獲得最佳成型效果有著直接影響。普通流道澆注

61、系統(tǒng)一般由主流道，分流道，澆口和冷料井等四部分組成，普通澆注系統(tǒng)主要是將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出。在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。同時(shí)應(yīng)把澆注系統(tǒng)和型腔布局結(jié)合起來考慮。 澆注系統(tǒng)的分布形式與型腔的排布密切相關(guān)，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能保證在同一時(shí)間內(nèi)塑料熔體充滿各型腔，并且使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總重心與注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)的鎖模力作用中心相重合，這對于鎖模的可靠及鎖模機(jī)構(gòu)受力的均勻性都是有利的。 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道

62、為止的塑料熔體的流動通道。屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具的一段過渡的流動長度，因此它的進(jìn)口形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時(shí)間，必須使熔體的溫度降和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最遠(yuǎn)位置的能力。 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為2°~6°，表面粗糙度Ra<0.8μm;在直角式注射機(jī)上使用的模具中，主流道開設(shè)在分型面上，因其不需沿軸線上拔出凝料，設(shè)計(jì)成圓柱形，其中心軸線就在動定模的合模面上。綜合考慮這些因素，注流道開在型腔板中，直接與澆口襯套相連接。 4.1.1澆口套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖4-1 澆口

63、套 澆口套一般采用碳素工具鋼（如T8A、T10A等）制造，經(jīng)淬火熱處理，其結(jié)構(gòu)形式上如圖4-1所示。澆口套采用定位圈固定方式，澆口套和模板間的配合采用H7/m6過渡配合，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，根據(jù)注射機(jī)結(jié)構(gòu)形式確定其尺寸為：公稱尺寸為Φ20,其長度L=50mm;T12A，熱處理32~36HRC。 4.2 澆口的設(shè)計(jì) 4.2.1澆口類型的選擇 本模具采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)，點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)式澆口、橄欖形澆口或菱形澆口，其尺寸很小。這類澆口由于前后

64、兩端存在較大的壓力差，截面形狀小如針點(diǎn)的澆口,塑件澆口痕跡小,能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，利于填充，因而對于薄壁塑件以及諸如聚乙烯、聚甲醛、聚苯乙烯等表觀粘度隨剪切速率變化而敏感改變的塑料成型有利，但不利于成型流動性差及熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變形及形狀復(fù)雜的塑件。 用于粘度對剪切速率和溫度敏感及粘度低的塑料,但不利于成形流動性差(如PC，PVC，PSF)的及熱敏性塑料.適用材料：PP、PE、PS、POM、PA、ABS。根據(jù)塑件尺寸，取半徑為1mm的圓形澆口。 4.2.2澆口的位置確定 澆口的形式很多，但無論采用什么

65、形式的澆口，其開設(shè)的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響都很大，因此，合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的一個(gè)重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。另外，澆口公交車的不同還會影響模具的結(jié)構(gòu)。選擇澆口位置時(shí)，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)與工藝特征和成型的質(zhì)量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內(nèi)的流動狀態(tài)、成型的工藝條件，綜合進(jìn)行考慮。 (1) 盡量縮短流動距離 澆口位置的選擇應(yīng)保證迅速和均勻地充填模具型腔，盡量縮短精神分析的流動距離，這對大型塑件更為重要。 (2) 避免精神分析破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷 小的澆口如果正對著一個(gè)寬度和厚度較大的型腔，則熔體經(jīng)過澆口時(shí)，由于受到很高的剪切應(yīng)力，將產(chǎn)生噴射和蠕動等熔體斷

66、裂現(xiàn)象。有時(shí)塑料熔體直接從型腔的一端噴射到型腔的另一端，造成折疊，在塑件上產(chǎn)生波紋狀痕跡或其表面疵瘢缺陷。要克服這種現(xiàn)象，可適當(dāng)?shù)丶哟鬂部诘慕孛娉叽?，或采用沖擊型澆口（澆口對著大型芯等，）避免熔體破裂現(xiàn)象的產(chǎn)生。 (3) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處 當(dāng)塑件的壁厚相差較大時(shí)，若將澆口開設(shè)在壁薄處，這時(shí)塑料熔體進(jìn)入型腔后，不但流動阻力大，而且還易冷卻，影響精神分析的流動距離，難以保證充填滿整個(gè)型腔。從收縮角度考慮，塑件壁厚處往往是熔體最晚固化的地方，如果澆口開設(shè)在薄壁處，那壁厚的地方因精神分析收縮得不到補(bǔ)縮就會形成表面凹陷或縮孔。為了保證塑料熔體順利充填型腔，使注射壓力得到有效地傳遞，而在熔體液態(tài)收縮時(shí)又能得到充分地補(bǔ)縮，一般澆口位置應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚處。 (4) 考慮分子定向的影響 塑件熔體在充填模具型腔期間，會在其流動方向上出現(xiàn)聚合物分子和填料的取向。由于垂直于流向和平行于流向之處的強(qiáng)度和應(yīng)力開裂傾向是有差別的，往往垂直于流向的方位強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，所以在選擇澆口位置時(shí)，應(yīng)充分注意這一點(diǎn)。 (5) 減小熔接痕提高熔接強(qiáng)度 由于澆口位置的原因，塑料熔體充填型腔時(shí)會造成兩股或