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分類號：
畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 開 題 報 告
學生姓名
學號
1030113219
班級
模具11132
所屬院系專業(yè)
模具設(shè)計與制造
指導(dǎo)教師
職稱
講師
所在部門
模具調(diào)研組
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目
彎支架沖壓模具設(shè)計
題目類型
工程設(shè)計（項目）□
論文類□
作品設(shè)計類□
其他□
一、選題簡介、意義
21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化.智能化.柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率.縮短設(shè)計及生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度的提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。
二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問題，預(yù)期目標，研究步驟、方法及措施等）
塑料作為高分子化學和材料科學發(fā)展的重要成果，早已為人們熟悉，塑料產(chǎn)品已經(jīng)成為人類生產(chǎn)和生活中不可缺少的重要組成部分。多年來，塑料產(chǎn)品制造業(yè)一直在迅速發(fā)展，而當前全球范圍的以塑料代替金屬的趨勢又進一步加速了這一發(fā)展速度。塑料產(chǎn)品一般采用模塑成型方法生產(chǎn)，因而塑料模具早已成為一種重要的生產(chǎn)工藝裝備，在國民經(jīng)濟中起著越來越重要的作用。隨著塑料產(chǎn)品在家電、電子等產(chǎn)品和日常用品中的越來越廣泛應(yīng)用，對塑料模具的設(shè)計和制造的要求也越來越高。傳統(tǒng)的手工設(shè)計與制造方式早已滿足不了生產(chǎn)發(fā)展的需要。CAD/CAM的發(fā)展正適應(yīng)了這種客觀實際要求。CAD/CAM可以顯著提高塑料產(chǎn)品和塑料模具的設(shè)計制造效率，提高設(shè)計制造質(zhì)量，減少試模修模時間，從而縮短從塑料產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、模具制造到進行產(chǎn)品模塑生產(chǎn)的整個周期。
目前，塑料模具設(shè)計、制造一般采用通用機械的CAD/CAM軟件與專用塑料模CAE軟件相結(jié)合。開發(fā)與推廣專用模具CAD軟件是面臨的一個課題。CAE分析只能在設(shè)定條件下對塑料成型過程行模擬，還不能對分析結(jié)果進行優(yōu)化，更不能對設(shè)計過程作專家指導(dǎo)。集成專用的塑料模具CAD/CAE軟件，提高其智能化程度，是塑料模CAD/CAE技術(shù)發(fā)展的趨勢。
三、設(shè)計（論文）體系、結(jié)構(gòu)（大綱）
檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結(jié)合。
初步掌握進行模具設(shè)計的方法.過程.為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫好科研論文打下基礎(chǔ)。
培訓(xùn)自己的動手能力.創(chuàng)新能力.計算機運用能力。
此塑件外表面不允許有印痕，并且要光滑。
要使注射模結(jié)構(gòu)簡單，并且可自動脫模。
流道設(shè)計合理，可保證產(chǎn)品質(zhì)量冰球額又節(jié)約生產(chǎn)原材料。
了解聚乙烯的性能.特性和設(shè)計時的要求。
指導(dǎo)教師意見：
簽字：
年 月 日
院（系）審批意見：
簽章：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
2013年 9 月 19 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目
頂塊塑料模設(shè)計
題目來源
自擬
指導(dǎo)教師
職稱
講師
所在部門
機械技術(shù)學院
學生姓名
學號
19
班 級
模具11132
所屬院系專業(yè)
模具
外語翻譯要求
翻譯后中文字數(shù)約2500字左右，內(nèi)容與課題相關(guān)。
課題需要完成的任務(wù)
【工程設(shè)計類課題：】
根據(jù)導(dǎo)師下達的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，查閱相關(guān)設(shè)計資料（不少于5本），綜合應(yīng)用所學的專業(yè)知識，填寫開題報告。對產(chǎn)品進行分型工藝分析，制訂完整的工藝方案，計算所需的工藝數(shù)據(jù)，設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)，正確選用標準件和常用件。繪制裝配圖（1-2張）和主要工作部分零件圖（不少于5張）。編寫注塑工藝卡片和主要工作部分零件加工工藝過程卡，撰寫完整的設(shè)計說明書1份（15000字以上）。
課題
計 劃 安 排
序號
內(nèi) 容
時 間 安 排
1
查閱相關(guān)設(shè)計資料填寫開題報告
2013.9.23～9.29
2
制訂完整的塑料模具設(shè)計方案及計算工藝數(shù)據(jù)
2013.9.30～10.11
3
設(shè)計塑料模結(jié)構(gòu)，繪制裝配圖和零件圖
2013.10.14～11.1
4
整理塑料模設(shè)計說明書
2013.11.4～11.8
5
填寫沖壓工藝卡、零件加工工藝過程卡、小結(jié)
打印所有資料并裝訂
2013.11.11～11.15
計劃答辯
時間
2014年4月20日
答辯提交資料
2014年4月18日
教研室主任審核意見
簽名：
盒蓋的塑料成型與模具設(shè)計
摘要：塑料作為高分子化學和材料科學發(fā)展的重要成果，早已為人們熟悉，塑料產(chǎn)品已經(jīng)成為人類生產(chǎn)和生活中不可缺少的重要組成部分。多年來，塑料產(chǎn)品制造業(yè)一直在迅速發(fā)展，而當前全球范圍的以塑料代替金屬的趨勢又進一步加速了這一發(fā)展速度。塑料產(chǎn)品一般采用模塑成型方法生產(chǎn)，因而塑料模具早已成為一種重要的生產(chǎn)工藝裝備，在國民經(jīng)濟中起著越來越重要的作用。隨著塑料產(chǎn)品在家電、電子等產(chǎn)品和日常用品中的越來越廣泛應(yīng)用，對塑料模具的設(shè)計和制造的要求也越來越高。傳統(tǒng)的手工設(shè)計與制造方式早已滿足不了生產(chǎn)發(fā)展的需要。CAD/CAM的發(fā)展正適應(yīng)了這種客觀實際要求。CAD/CAM可以顯著提高塑料產(chǎn)品和塑料模具的設(shè)計制造效率，提高設(shè)計制造質(zhì)量，減少試模修模時間，從而縮短從塑料產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、模具制造到進行產(chǎn)品模塑生產(chǎn)的整個周期。
關(guān)鍵詞：塑料；建模；注塑模具；CAD
Lid plastic molding and mold design
Abstract：Plastic as an important achievement of polymer chemistry and materials science, has long been familiar, plastic products have become an important part of the human life and production. Over the years, the plastic products manufacturing industry has been developing rapidly, and the current global plastic instead of metal trend and accelerate the pace of development. Plastic products are generally produced by molding, thus the plastic mold has become an important technique of production equipment, plays a more and more important role in the national economy. Along with the plastic products in home appliances, electronics and other products and daily necessities in the increasingly widespread application, the plastic mold design and manufacturing requirements are also getting higher and higher. Traditional manual design and the manufacture way already cannot satisfy the needs of production development. The development of CAD/CAM is adapted to the objective and actual requirements. CAD/CAM can significantly improve the design of plastic products and plastic mold manufacturing efficiency, improve the quality of design and manufacture, reduce mold repair time, thus shortening the plastic products design, mold design, mold manufacturing to product molding production in the whole cycle.
Keywords：plastic, modeling, injection mold, CAD
畢業(yè)設(shè)計（論文） 1
盒蓋的塑料成型與模具設(shè)計 5
一． 前 言 7
1.1.1 概述 7
1.1.2 國外的發(fā)展情況 7
1.1.3 國內(nèi)的發(fā)展情況 8
1.2本課題的研究內(nèi)容.要求.目的及意義 8
1.2.2本課題的研究要求 8
1.2.3 研究意義 8
二．塑件成型工藝分析 9
1.塑件的分析 9
2.ABS的性能分析 9
三．擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 10
1.分型面位置的確定 10
2.型腔數(shù)目與排列方式的確定 11
3.注射機型號的確定。 12
四．澆注系統(tǒng)的設(shè)計 13
1.主流道的設(shè)計 13
2.分流道的設(shè)計 14
3.澆口的設(shè)計 15
4.校核主流道的剪切速率 16
5.冷料穴的設(shè)計及計算 16
四．成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 17
1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
2.成型零件鋼材的選用 17
3.成型零件工作尺寸的計算。 17
五．模架的確定 23
1.各模板尺寸的確定 23
2.模架各尺寸的校核 23
六．排氣槽的設(shè)計 23
七．脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 24
1.推出方式的確定 24
2.脫模力的計算 24
3.校核推出機構(gòu)作用在塑件上得單位壓應(yīng)力 24
八．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 25
1.冷卻介質(zhì) 25
2.冷卻系統(tǒng)的簡單計算 25
九．導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計 26
十．總裝配圖和零件圖的繪制 26
十一.設(shè)計總結(jié)與心得體會 27
參考文獻 28
致謝 29
一． 前 言
1.1 本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國內(nèi)外的發(fā)展趨勢
1.1.1 概述
21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化.智能化.柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率.縮短設(shè)計及生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度的提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。
1.1.2 國外的發(fā)展情況
國外的模具發(fā)展狀況具體表現(xiàn)為以下七個特征
（1） 集成化技術(shù)
現(xiàn)代模具制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強調(diào)技術(shù)人員和管理的集成。在開發(fā)模式制造系統(tǒng)時強調(diào)“多集成”的概念，即信息集成.智能集成
.串并行工作機制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需要。
（2） 智能化技術(shù)
應(yīng)用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。
（3） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件和軟件的集成實現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)，目前早通過了Internet實現(xiàn)跨國界模具設(shè)計的成功例子。
（4）多學科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)
產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機械科學的理論和知識，還用到了電磁學.光學.控制理論等，甚至要考慮到經(jīng)濟.心理.環(huán)境.衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標全性能的優(yōu)化設(shè)計，以追求模具產(chǎn)品的動靜態(tài)特性.效率.精度.使用壽命.可靠性與制造周期的最佳組合。
（5） 虛擬現(xiàn)實與多媒體技術(shù)的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實在21世紀整個制造中都將有廣泛的應(yīng)用，可以用于培訓(xùn).制造系統(tǒng)仿真的實現(xiàn)基于制造仿真的世紀與制造.集成設(shè)計與制造.實現(xiàn)集成人的設(shè)計等。美國已于1999年借助于VR技術(shù)成功地修復(fù)了哈勃太空望遠鏡。多媒體技術(shù)采用多種介質(zhì)來存儲.表達處理多種信息，融文字.語音.圖像與一體，給人一種真實感。
（6） 反求技術(shù)的應(yīng)用
在許多情況下，一些產(chǎn)品并不是來自設(shè)計概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?，要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ停鴽]有產(chǎn)品圖樣的條件下進行模具設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品，此時需要通過實物的測量，然后利用測量數(shù)據(jù)畸形實物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造。這種過程就是反求工程PE。建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作。
（7） 快速成型制造技術(shù)
快速成型制造技術(shù)RPM基于層制造原理，迅速制造出產(chǎn)品原型，而與零件的集合復(fù)雜程度無關(guān)，尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性它不僅能夠迅速制造出原型供設(shè)計評估.裝配校驗.功能試驗。而且還可以通過形狀復(fù)制，快速經(jīng)濟地制造出產(chǎn)品模具，從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費時和耗成本的NC加工，因而RPM技術(shù)在模具制造中發(fā)揮著重要的作用。
1.1.3 國內(nèi)的發(fā)展情況
目前國內(nèi)模具行業(yè)的反展情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為一個行業(yè)，但是我國模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少，精度低，制造周期長，壽命短，供不應(yīng)求的情況。一些大型.精密.復(fù)雜的模具還不能自行制造.需要每年花幾百萬.上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。
為了提高模具企業(yè)的設(shè)計水平和加工能力，中國模具協(xié)會向全國模具行業(yè)推薦適合于模具企業(yè)用的CAD/CAM系統(tǒng)。但是國內(nèi)優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)很少，只有少數(shù)適合模具行業(yè)應(yīng)用。而國外購買的雖有強大的三維曲面造型能力.強大的結(jié)構(gòu)有限元分所能力.強大的計算機輔助制造能力.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但是價格昂貴，一般企業(yè)難以支持。
1.2本課題的研究內(nèi)容.要求.目的及意義
1.2.1本課題的研究內(nèi)容
做盒蓋的模具設(shè)計，使盒蓋注射模結(jié)構(gòu)簡單，型芯.型腔.推出機構(gòu)設(shè)計合理，并可自動脫模。并書寫開題報告，和模具說明說。根據(jù)說明書畫模具CAD圖。
1.2.2本課題的研究要求
檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結(jié)合。
初步掌握進行模具設(shè)計的方法.過程.為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫好科研論文打下基礎(chǔ)。
培訓(xùn)自己的動手能力.創(chuàng)新能力.計算機運用能力。
此塑件外表面不允許有印痕，并且要光滑。
要使注射模結(jié)構(gòu)簡單，并且可自動脫模。
流道設(shè)計合理，可保證產(chǎn)品質(zhì)量冰球額又節(jié)約生產(chǎn)原材料。
了解聚乙烯的性能.特性和設(shè)計時的要求。
1.2.3 研究意義
（1） 對于模具的設(shè)計可以從選材到設(shè)計到成型有一個完整的了解和初步的掌握。以進一步的熟練掌握AuToCAD的運用。
（2） 鍛煉自己的獨立思考能力和創(chuàng)造能力，為更好更快的適應(yīng)工作作準備。
二．塑件成型工藝分析
1.塑件的分析
（1） 外形尺寸 該塑料件外形尺寸不大，塑料熔體流程不長，適合于注射成型。
（2） 精度等級 每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實際公差進行計算
（3） 脫模斜度 ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，參考表2-10選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1度。
2.ABS的性能分析
（1） 使用性能 綜合性能好，沖擊強度，力學強度高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能良好；易于成型和機械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機械零件，減摩零件，傳動零件和結(jié)構(gòu)零件。
（2） 成型性能
1.無定型塑料。其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來確定成型方法及成型條件。
2.吸濕性強。含水量應(yīng)小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。
3.流動性中等。溢邊料0.04mm左右。
4.模具設(shè)計方面。
a． 需要采用較高的料溫與模溫，澆注系統(tǒng)的流動阻力要小。為了在較高注射壓力下避免澆口附近產(chǎn)生較大應(yīng)力導(dǎo)致制品翹曲變形，可采取護耳式澆口。
B．注意選擇澆口位置，避免澆口與熔接痕位于影響制品外觀的部位。
C．合理設(shè)計頂出脫模結(jié)構(gòu)，推出力過大時，制品表面易“發(fā)白”，“變渾”。
（3）ABS的主要性能指標 如下表
密度/g.
1.02-1.08
屈服強度/MPa
50
比體積/
0.86-0.98
拉伸強度/MPa
38
吸水率（%）
0.2-0.4
拉伸彈性模量/MPa
1.4X
熔點/
130-160
抗彎強度/MPa
80
計算收縮率（%）
0.4-0.7
抗壓強度/MPa
53
比熱容/J.
1470
彎曲彈性模量/MPa
1.4X
1. ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)
1. 注射成型過程
A成型前的準備。 對ABS的色澤，粒度和均勻性等進行檢驗，由于ABS吸水性較大，成型前應(yīng)進行充分的干燥。
B．注射過程。 塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱，塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模，壓實，保壓，倒流和冷卻五個階段。
C．成型后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度60-75，處理時間為16-20s。
2.注射工藝參數(shù)
A 注射機：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為30r/min.
B．料筒溫度（）：后段 150-170；中段 165-180；前段180-200
C噴嘴穩(wěn)定（）：170-180
D模具溫度（）：50-80
E注射壓力(MPa)：60-100
F成型時間（s）：30（注射時間取1.6，冷卻時間取20.4，輔助時間取8）
三．擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
1.分型面位置的確定
通過對塑件結(jié)構(gòu)的分析，分型面應(yīng)該選擇在投影面積最大且利于開模取出塑件的平面。這里有兩種選擇，第一種：如圖1-1（UG 軟件設(shè)計）
圖1-1
這種類型設(shè)計使的推出機構(gòu)需要很大的力使得塑件順利脫模，而且兩個異形空的側(cè)向抽芯的對稱位要求較高，需要兩個側(cè)抽芯才能脫模。
第二種選擇（圖1-2）
（圖1-2）
這種選擇所需要的推出力較小，符合塑件最大投影面積在分型面上，只要一個側(cè)抽芯便可以脫模。不過對中的分型面使得塑件公模仁和母模仁有高的配合精度。
綜合考慮，選擇第二種分型面。即如下圖1-3
圖1-3
2.型腔數(shù)目與排列方式的確定
A． 型腔數(shù)量的確定 該塑件精度等級在3-4級之間，且大批大量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時考慮塑件的尺寸比較少，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步定為一模八腔結(jié)構(gòu)形式。
B． 型腔的排列方式。 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對稱。采用直線對稱排列，如下圖（1-4）所示
圖1-4
C． 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面分析可知道，本模具設(shè)計為一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)擬用頂針推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱形式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設(shè)分型面取出凝料，動模部分只需要型芯。
3.注射機型號的確定。
（1） 注射量的計算 通過NX軟件分析計算得
塑件的體積： ；
塑件的質(zhì)量： ；
式中，參考表4-44可取1.02g/
（2） 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前是不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2-1倍來估算。由于本次流道簡單比較遠，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件的體積的0.5倍計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為
;
(3)選擇注射機 根據(jù)第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積；并結(jié)合式（4-18）則有：；根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為37；注射機型號為SZ-68/40臥式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)表4-45.
理論注射容量/
37
最大行程/mm
220
螺桿柱塞直徑/mm
26
最大模具厚度/mm
240
V注射壓力/MPa
170
最小模具厚度/mm
110
注射速率/g.
43
鎖模形式
雙曲肘
塑化能力/g.
3.6
模具定位孔直徑/mm
100
螺桿轉(zhuǎn)速/r.
10-160
噴嘴孔半徑/mm
10
鎖模力/KN
320
噴嘴口孔徑/mm
3
拉桿內(nèi)間距/mm
300X300
（3） 注射機的相關(guān)參數(shù)的校核
1. 注射壓力校核 查表4-1可知，ABS所需注射壓力為80-110MPa。這里取=100MPa，該注射機的公稱注射壓力=170MPa；注射壓力安全系數(shù)=1.25-1.4，這里取=1.3，則：
=1.3X100=130<，所以，注射機壓力合格。
2. 鎖模力的校核
A． 塑件在分型面上的投影面積；
B． 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，即流道凝料（包括澆口在分型面上的投影面積）數(shù)值，可以按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定。是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2-0.5倍。這里取.
C． 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積；
D． 模具型腔內(nèi)的脹型力=；
式中，是型腔的內(nèi)的壓力，注射壓力的20%-40%，大致范圍為34-68Mpa。對于粘度較大哦塑制品應(yīng)取較大值。ABS屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故50MPa。
查表4-45可得該注射機的公稱鎖模力鎖模力安全系數(shù)為；這里取，則
=189.732KN<320KN=，所以注射機鎖模力合格。
對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進行。
四．澆注系統(tǒng)的設(shè)計
1.主流道的設(shè)計
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。
（1） 主流的尺寸
主流道長度： 小型模具應(yīng)盡量小于60mm,本次設(shè)計中初取50mm進行設(shè)計。
主流的小端直徑：d=注射機噴嘴尺寸+（0.5-1）mm=（3+0.5）mm=3.5mm；
主流道大端直徑：=d+2=7mm，式中=.
主流道球面半徑：S注射機噴嘴球頭半徑+(1+2)mm=（10+2）mm=12mm；
球面的配合高度：h=3mm。
（2） 主流道的凝料體積
；
（3） 主流道當量半徑 =mm=2.625mm。
（4） 主流道澆口套的形式。 主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè)計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼件進行單獨加工和熱處理。設(shè)計中常采用碳素鋼（T8A或者T10A），熱處理淬火表面硬度為50-55HRC，如下圖（3-1）所示。
主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式（3-1）
2.分流道的設(shè)計
（1） 分流道的布置形式 在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能 避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。
（2） 分流道的長度 由于流道設(shè)計簡單，根據(jù)八個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道較長。單邊分流道的長度；
（3） 分流道的直徑 由推薦的分流道直徑直接取;=(80%-90%);?。?
（4） 分流道的截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形，梯形，U形，六角形，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設(shè)計在分型面上。為了有助于熔融材料的流動和減少其溫度傳到模具中，本設(shè)計采用圓形流道，廣泛應(yīng)用于側(cè)澆口模具中。
（5） 分流道的截面尺寸 ;;
（6） 凝料的體積
1. 分流道的長度=75X2X==;=17X8X==;
(7)校核剪切速率
1. 確定注射時間：查表，可取T=1.0S
2.計算分流道體積流量：5.82;
由式（4-20）可得剪切速率
=6.37X;
該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率5X-5X之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。
(8)分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25-2.5um即可，此處取1.6um。另外，其脫模斜度一般??；這里取.
3.澆口的設(shè)計
該塑膠件表面質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為了便于調(diào)整沖模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側(cè)澆口。其截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，且開設(shè)在分型面上，從型腔的邊緣進料。
（1） 側(cè)澆口尺寸的確定
1.計算側(cè)澆口的深度 根據(jù)表4-10，可得側(cè)澆口的深度h計算公式為
H=nt=0.7X3.5mm=2.45mm；
式中，t是塑件平均壁厚，這里t=3.5mm，n是塑料成型系數(shù)，對于ABS，其成型系數(shù)n=0.7.
在工廠進行設(shè)計時。澆口深度常常先取小值，以便今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據(jù)表4-9中推薦的ABS側(cè)澆口的厚度為0.25-0.5mm，故此處澆口深度取0.4mm。
2. 計算側(cè)澆口的寬度。 根據(jù)表10-2，可得側(cè)澆口的寬度B的計算公式為
；
式中，n是塑料成型系數(shù)，對于ABS其n=0.7；A是凹模的內(nèi)表面積（約等于塑件的外表面積）。
由表10-2側(cè)澆口有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗值
取B=1mm。
側(cè)澆口剪切速率的校核
計算澆口的長度。根據(jù)表10-2，可得側(cè)澆口的長度一般選用0.7-2.5mm，這里取=1.1mm。
圖3-2
（2） 側(cè)澆口的剪切速率的校核。
1. 計算澆口的當量半徑 由面積相等可得由此矩形澆口的當量半徑。
2. 校核澆口的剪切速率
確定注射時間，查表4-8，可取t=1s；
計算澆口的體積流量：;
計算澆口的剪切速率：由式（4-20）可得：=3.83
該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5X-5X之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。
4.校核主流道的剪切速率
上面分別求出了塑件的體積，主流道的體積，一級分流道的體積，二級分流道的體積，以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。
計算主流道的體積流量
;
計算主流道的剪切速率
=2.08X；
主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5X之間，所以主流道的剪切速率校核合格。
5.冷料穴的設(shè)計及計算
冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計有主流道和分流道冷料穴，采用頂針推出，開模時，利用凝料對球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。
四．成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算
1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模時成型制品的外表面的成型零件。按凹模的結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式，整體嵌入式，組合式和鑲拼式四種。這里選擇鑲拼式凹模。
（2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸?？煞譃檎w式和組合式，由對中性，此是模具的凹模和凸模具有相同的截面形狀，故只需要設(shè)計凹模或者凸模一種結(jié)構(gòu)既可以。
2.成型零件鋼材的選用
根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件由足夠的剛度，強度，耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批大量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的鑲拼式凹模鋼材選用NAK80（美國牌號）。對于成型塑件凸模選用NAK55做動模鑲件。此兩種鋼材均來自日本大同公司。
3.成型零件工作尺寸的計算。
采用表4-15中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。
（1） 凹模徑向尺寸的計算 塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換：;相應(yīng)的塑件制造公差；；相應(yīng)的塑件制造公差；
;
;
式中，,是塑件的平均收縮率，查表1-2知道ABS的收縮率為0.3%-0.8%，所其平均收縮率；是系數(shù)，查表4-15可知道x一般在0.5-0.8之間，此處選擇；分別是塑件上相應(yīng)的尺寸的公差（下同）；是塑件上相應(yīng)尺寸的制造公差，對于中小型塑件?。ㄏ峦?。
（2） 凹模的深度尺寸的計算 塑件高度方向上尺寸的轉(zhuǎn)換：塑件的最大尺寸（對中?。﹎m=；相應(yīng)的;塑件最低處的高度尺寸mm=，相應(yīng)的；
；
；
式中，是系數(shù)，由查表4-15可知道一般在0.5-0.7之間，此處取；
圖4-1
（3） 凹模小型芯的設(shè)計。
小型芯的徑向尺寸
;
;
;
圖4-2
凸模鑲件和小型芯的設(shè)計。
對于這種對稱性零件，凸模與凹模的截面尺寸基本一致，高度上可以適當?shù)脑黾樱梢栽黾幽＞叩膹姸?，延長模具的使用壽命。
圖4-3
圖4-4
（4） 滑塊（側(cè)向抽芯設(shè)計）
由于本鑲件是小型（尺寸比較?。┕蔬x用的抽芯機構(gòu)為滑塊+斜導(dǎo)柱的側(cè)向抽芯。為了便于后期的修模，現(xiàn)在選用以下的結(jié)構(gòu)，
圖4-5
1. 側(cè)抽芯的設(shè)計
本塑件的鑲件較小，抽芯較長，可做成拼接滑塊，滑塊結(jié)構(gòu)如上圖（4-5）
設(shè)計要點是，通過UG NX的“斜率分析”（如圖4-6）
圖4-6
該圖紅色區(qū)域表示型腔部分，藍色區(qū)域表示型芯部分面。而分型面上得區(qū)域有藍色區(qū)域表示該區(qū)域存在倒扣，需要側(cè)抽芯脫模。分型面以下存在紅色區(qū)域表示存在倒扣位置，需要側(cè)抽芯脫模。
為了便于抽芯，需要在端部做個脫模斜度，取雙邊的脫模斜度，然后真身位取經(jīng)驗值11mm，用螺釘鎖緊在滑塊上。如下圖（4-7）所示
圖4-7
2. 斜導(dǎo)柱的設(shè)計
直徑取D=6mm
確定斜導(dǎo)柱的斜度：在取值，初取斜導(dǎo)柱的角度；
滑塊的鎖緊角為；
抽芯距離；?。?
斜導(dǎo)柱的長度L,,由于模具的模仁高度并沒有確定，故現(xiàn)在只需要確定斜導(dǎo)柱伸入滑塊的長度即可，剩余長度可以由模仁高度直接確定。
（49-56）mm取50mm
滑塊的斜導(dǎo)柱內(nèi)孔單邊留有0.5mm的避空位。
3. 滑塊和鎖緊塊的設(shè)計
鎖緊塊的角度取
由于滑塊要保證一定的強度，設(shè)計參考表9-6和9-7滑塊和鎖緊塊的經(jīng)驗值。
側(cè)抽芯用螺釘連接在滑塊上。
其具體尺寸如下圖4-7所示
圖4-8
其配合精度為H7/f7（滑塊與導(dǎo)滑槽）滑塊頂?shù)膱A角可以減少應(yīng)力集中。
圖4-9
彈簧的選擇：因為抽芯距離較長，故選擇黑色圓彈簧，其規(guī)格如下表
彈簧規(guī)格
TL8X4X30
彈簧行程
7mm
最大壓縮量
14.4mm
剩余壓縮量
2.4mm
當前壓縮量
12mm
壓縮狀態(tài)長度
18mm
擴孔直徑
9.5mm
五．模架的確定
根據(jù)模具型腔的布局的中心和凹模鑲件的尺寸可以知道平面尺寸為220X110mm，又考慮到滑塊的抽芯距離和滑塊，鎖緊塊，側(cè)抽芯的徑向總長。同時參考選型公式，可確定選用模架為龍記（LKM），（WXL=250mmX300mm），類型為CI兩板模。
1.各模板尺寸的確定
A板尺寸，由于考慮冷卻水道的加入，取40mm
B板尺寸 ，鑲件對稱，可比A板取稍大一點，取50mm；
C板的尺寸，C板高度=限位釘高度+推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（10-15）mm=（4+5+25+25+10-15）mm=（69-74）mm，初步選擇70mm（標準）；
經(jīng)過上述確定，知道模架的尺寸如圖4-7所示。
圖4-8
2.模架各尺寸的校核
根據(jù)所選注射機來校核模具設(shè)計的尺寸
1. 模具平面尺寸250X300mm<300X300mm(拉桿間距)，校核合格。
2. 模具高度尺寸220mm,130mm<220mm<240mm,校核合格。
3. 模具的開模行程S==4+65+5-10mm=（74-79）mm<220mm(開模行程)，校核合格。
六．排氣槽的設(shè)計
該塑件由于采用側(cè)澆口進料，直接在公母模仁開排氣槽，同時鑲件和推桿配合間隙進行排氣。
七．脫模推出機構(gòu)的設(shè)計
1.推出方式的確定
本塑件采用推桿推出，便于修模和減少阻力。
2.脫模力的計算
由于該塑件為厚壁塑件
端面是矩形形狀，脫模力計算公式為
;
式中，F(xiàn)是脫模力（N），E是塑料的彈性模量（MPa），查表4-24；S是塑料的平均收縮率（%），查表4-24得；t是塑件的壁厚（mm）；L是被包型芯的長度（mm）；是塑料的泊松比；是脫模斜度；f是塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)。查表4-24；r是型芯的平均半徑（mm）；a是矩形的短邊長度（mm）；b是矩形型芯的長邊長度（mm）；A是塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（），當塑件底部有通孔時，A項視為零；是由和決定的無因次數(shù)，；；
所以1030.5+26.35N=1056.85N
3.校核推出機構(gòu)作用在塑件上得單位壓應(yīng)力
推出面積
A=263.6;推出應(yīng)力 <128MPa(抗壓強度)合格。
推桿的設(shè)計
根據(jù)塑件的分型面大小，本設(shè)計采用兩種推桿具體尺寸如圖7-1所示
其他結(jié)構(gòu)設(shè)計
支撐柱設(shè)計
為了防止鎖模力，或注塑時的注塑壓力（脹型力）將動模板壓彎變形而造成成型制品的品質(zhì)不能達到要求，需要在模具底板和動模板之間加撐柱，以提高模具的剛性和壽命。撐頭（支撐柱）必須用螺絲或管針與底板固定，撐頭直徑一般在25-50mm之間，撐頭孔需要大于撐頭2mm左右。撐頭用高碳鋼制造。
根據(jù)經(jīng)驗值選用直徑30mm的兩個撐頭，避空單邊1mm，用螺釘固定。
限位釘?shù)脑O(shè)計
在推桿固定板和模具底板之間按模架大小和高度加設(shè)小圓形支承柱，作用是減少推桿底板和模具底板的接觸面積，防止因掉入垃圾或模板變形，導(dǎo)致推桿復(fù)位不良。限位釘大端直徑一般取經(jīng)驗值10mm，16mm和20mm.本設(shè)計取16mm；四個垃圾釘。
八．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。設(shè)計時忽略模具因空氣對流，輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。
1.冷卻介質(zhì)
ABS屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200和50-80，所以，模具初步選定為。用常溫水對模具進行冷卻。
2.冷卻系統(tǒng)的簡單計算
（1） 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W
A． 塑料制品的體積
；
B．塑料制品的質(zhì)量 ;
C.塑件的平均厚度為3.5mm，可以查表4-34得；取注射時間；脫模時間；則注射周期：=30s。由此得每小時注射次數(shù)：N=（3600/30）次=120次。
D．單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：W=Nm=2.38KG/H。
（2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量， 查表4-35直接可知道ABS的單位熱流量的范圍在（310-400）KJ/KG,之間，可取.
（3）計算冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫為；取水的密度；水的比熱容.則根據(jù)公式可得：
;
(4)確定冷卻水路的直徑d 直接按照經(jīng)驗值 取d=6mm；
（5）冷卻水在管內(nèi)的流速v
；
（6）求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h 因為平均水溫為，查表4-31可得，則有：
(7)計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積A
0.00175;
(8)計算模具所需冷卻水管的總長度L
；
（9）冷卻水路的根數(shù)x 設(shè)每條水路的長度l=100mm，則冷卻水路的根數(shù)為
根。
由上述計算可以看出，一條冷卻水道可以滿足要求，不過，該設(shè)計為多腔模具，為了冷卻充分，可以增加一根冷卻水道。故采用兩根冷卻水道。
冷卻水道的設(shè)計。
由上面的計算可以得出冷卻水道的大致尺寸，其設(shè)計分布可以按照模具型腔的分布和模具的大小來設(shè)計。型腔和型芯對稱布置，模板和型腔，模板和型芯的交界處用密封圈進行密封。冷卻水道的布置如圖8-1
圖8-1
九．導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計
注射模的導(dǎo)向機構(gòu)用于動，定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進行合模定位。錐面定位則用于動定模之間的精密定位，還有使用了側(cè)抽芯機構(gòu)中的導(dǎo)向槽定位機構(gòu)，滑塊與導(dǎo)向槽，斜導(dǎo)柱與滑塊的定位。其他的定位可采用模架本身所帶的定位機構(gòu)。
十．總裝配圖和零件圖的繪制
經(jīng)過上述的計算，把設(shè)計結(jié)果用總裝配圖來表示模具結(jié)構(gòu)，主要零件圖的繪制如附圖，附三維模型。
十一.設(shè)計總結(jié)與心得體會
本次模具設(shè)計的課程設(shè)計，使自己了解到了注射模具設(shè)計的基本步驟。提高了自己對模具設(shè)計的感性認識，跨越了書本內(nèi)容的局限性。從實際例子中去提高了自己各個方面的設(shè)計能力，包括提高自己的繪圖能力，提高了查閱手冊解決問題的速度。能吸取網(wǎng)上的前輩實際例子中得出經(jīng)驗教訓(xùn)?？偨Y(jié)了模具設(shè)計的基本步驟與內(nèi)容：注塑模具設(shè)計之前的準備：分析塑料產(chǎn)品的外觀與尺寸要求，制造要求，模具要求和結(jié)構(gòu)分析，進料分析，側(cè)向凹凸分析，脫模分析，澆注系統(tǒng)分析，模具機構(gòu)，側(cè)向抽芯分析，推出系統(tǒng)設(shè)計，溫度控制系統(tǒng)分析，排氣問題分析以及加工上的問題?？傊O(shè)計關(guān)于模具質(zhì)量方面的問題都要考慮。模具裝配圖包括2D和3D圖的繪制使自己繪圖能力得到很大的提高，特別是UG三維圖形的繪制，模架及其他標準件的調(diào)用等。雖然現(xiàn)在與一名合格的模具設(shè)計師還有很大的距離，不過相信有志者事竟成。
此次課程設(shè)計是學習好塑料模具這門課程的一個重要環(huán)節(jié)，是對整個課程的一個全面的考察，也是對我們以前學過的機械制圖，公差與技術(shù)測量，機械原理，材料成型原理，材料成型工藝，材料成型設(shè)備，等一系列課程的綜合考察。使我們能夠更好的分析和解決塑料模具設(shè)計中的問題，進一步鞏固，加深和拓寬我們所學的知識。
通過設(shè)計實踐，逐步樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計思路，和流程。掌握塑料模具設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。通過計算，繪圖和運用各種技術(shù)標準和規(guī)范，設(shè)計手冊等有關(guān)資料，對設(shè)計一整套模具的方法有了充分的認識，為畢業(yè)設(shè)計做好了準備。
在設(shè)計工程中所涉及到的公式，都是從各個參考文獻中經(jīng)過比較而選取的，選擇上來講，還是較為合理的，計算結(jié)果正確，能滿足塑件的制造要求。
模具在選材過程中，在滿足要求的前提下盡量采用性價比高而又滿足要求的的材料，主要的零部件都是較為常用的制造方便，能夠使用標準件的盡量使用標準件。
在這次的設(shè)計過程中，我學到了很多書本上沒有學到的東西，在老師的指點和同學的幫助下，順利的完成了這次任務(wù)。也使我發(fā)現(xiàn)了自身很多不足的地方。在選取某些材料，配合公差時，經(jīng)常是和參考文獻上的一樣，不是特別的熟練。使我認識到自己水平的有限和專業(yè)知識的欠缺，另外就是缺少實踐經(jīng)驗，在思考某些東西的時候要查閱很多的書籍才能搞懂，為我以后的學習指明了方向。
總之，本次課程設(shè)計使我受益匪淺，我會在今后的學習和工作中繼續(xù)努力，為我的不足得到更好的完善。在此，感謝老師的指導(dǎo)！
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致謝
畢業(yè)設(shè)計即將要結(jié)束了，此刻的我，心情不能平靜?；貞浽趯W院學習的三年中，令我難忘的是我們機械系的老師們，他們那治學嚴謹，學識淵博，品德高尚，平易近人，使我在學習期間不僅得到了做學問的道理，更懂得了做人的準則，這些都將使我終生受益。
在做畢業(yè)設(shè)計最后的半年期間，無論是在理論學習階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究及繪圖過程的每一個環(huán)節(jié)，無不得到我的指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和幫助。他嚴謹求實的治學態(tài)度，待人以誠的寬廣胸懷以及淵博的知識為我們樹立了榜樣，做學問的楷模。
我愿借此機會向在這三年里關(guān)心我們的機械系老師們表示衷心的感謝！同時，也對我們的畢業(yè)設(shè)計做出大量輔導(dǎo)的材料成型教研室老師的辛勤栽培表示由衷感謝。
時光匆匆而逝，我的大學生活馬上也要結(jié)束。仍清楚記得第一次走進學院時憧憬，在這三年的學習和生活中，我沒有忘記過我的諾言，沒有放棄過我的追求，我一直在堅持著奮斗著。大學生活的酸甜苦辣總是深刻的留在我的腦海里。
我愿在未來的學習和研究過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的學院所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學、和朋友們。
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