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摘 要
本課題主要是針對(duì)環(huán)型塑料件模具設(shè)計(jì)，通過對(duì)塑料件進(jìn)行工藝分析和比較，最終設(shè)計(jì)出一副注射模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核，都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝，根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是環(huán)型塑料件模具設(shè)計(jì)，也就是該副模具能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)環(huán)型塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口一個(gè)分型面注射模具。由于塑件外側(cè)有個(gè)通孔，固采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：環(huán)型塑件 注射模 斜導(dǎo)柱 側(cè)向抽芯
Abstract
The main topic for the ring of plastic mold design, plastic parts through process analysis and comparison, the final design of an injection mold. The subject of the process from the product structure, concrete mold structure view, the choice of the die casting systems, structures forming part of the mold, the ejection system, cooling system, injection molding machines and related parameters in check, has a detailed design, while and simple preparation of the mold processes. Through the entire design process indicates that the mold can be achieved in this process required for plastic parts, the main task is to design a ring according to the topic plastic mold design, which is the deputy dies can be automated to increase production. Specific structural ring shape the piece, the mold is a point gate injection mold parting line. Because the outer plastic parts have a through-hole, using solid core pulling angle pin lateral structure.
Keywords: ring shape the piece injection molded bevel pillar core pulling sideways
目 錄
前 言 1
第一章 緒 論 2
1.1 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2 塑料的注射成型過程 4
1.2.1 塑化過程 5
1.2.2 注射過程 5
1.2.3 模塑過程 5
1.3 塑料注塑模具介紹 5
1.3.1 塑料模具結(jié)構(gòu)的組成 6
1.3.2 料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7
1.4 工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位 7
1.5 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及本文章節(jié)組成 10
第二章 零件分析 11
2.1對(duì)塑料制作進(jìn)行分析 11
2.1.2塑件尺寸精度（表面粗糙度） 12
2.1.3塑件形狀，計(jì)算塑件體積質(zhì)量 12
2.1.4確定塑料注射工藝參數(shù) 12
第三章 分型面的選擇與澆注系統(tǒng) 14
3.1確定型腔數(shù)量 14
3.2選擇分型面 14
3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
3.3.1確定主流道 15
3.3.2確定分流道 16
3.3.3澆口的確定 16
3.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 16
3.4確定加熱、冷卻裝置的位置、形式 17
3.5確定嵌件的安放、固定形式 17
3.6確定排氣槽形狀、尺寸 17
第四章 確定注射量及結(jié)構(gòu)尺寸 19
4.1計(jì)算一次所需的注射量 19
4.2確定型腔模板和支撐板厚度 20
4.3計(jì)算成型零件的工作尺寸 20
4.4確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 22
4.5確定推出機(jī)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)及復(fù)位機(jī)構(gòu) 23
4.6側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
第五章、校核注射模與注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)和尺寸 26
5.1 模具與注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 26
5.1.1注射量的校核 26
5.1.2鎖模力的校核 26
5.2 模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核 27
5.2.1噴嘴尺寸 27
5.2.2定位圈尺寸 27
5.2.3模具的最大、最小厚度 27
5.2.4安裝螺釘孔尺寸 28
5.2.5 開模行程的校核 28
總 結(jié) 31
展 望 32
致 謝 33
參考文獻(xiàn) 34
IV
前 言
模具是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，隨著社會(huì)的不斷社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種各樣的商品被不斷生產(chǎn)出來(lái)，其中大多數(shù)商品的生產(chǎn)都依賴于模具的多樣化。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑業(yè)的發(fā)展也要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。模具在制造業(yè)中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技術(shù)水平已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平和創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。近年來(lái)隨著模具制造能力的不斷提高，使得模具有著高精度、長(zhǎng)壽命、高生產(chǎn)率、型腔形狀和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。
模具技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，是近年來(lái)飛速發(fā)展的學(xué)科之一。該論文以環(huán)型塑料件注塑模具為例，力求體現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的新型實(shí)用性，結(jié)合近年來(lái)模具技術(shù)的發(fā)展，注重反映先進(jìn)技術(shù)。在該模具的設(shè)計(jì)中，詳細(xì)介紹了模具的結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理，設(shè)計(jì)要點(diǎn)，模具成型生產(chǎn)所用的設(shè)備、模具材料和熱處理要求，以及該副模具的成型工藝。由于在塑料的成型生產(chǎn)中，注塑成型模應(yīng)用最為廣泛，而且模具的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。
該論文以環(huán)型塑料件注塑模具為例，對(duì)注射?；窘Y(jié)構(gòu)與注射機(jī)、分型面的選擇與澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，成型零部件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等作了重點(diǎn)介紹。該設(shè)計(jì)采用Auto/CAD軟件對(duì)主要的零部件與裝配圖進(jìn)行繪制，雖然對(duì)模具的結(jié)構(gòu)有一些感性和理性的認(rèn)識(shí)，也進(jìn)行過時(shí)間和相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，但是由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多困難，但通過老師耐心指導(dǎo)和詳細(xì)查閱資料，以及同學(xué)們的討論，解決了不少問題。相信這次設(shè)計(jì)能夠符合設(shè)計(jì)的要求，完成實(shí)際的任務(wù)。
由于自身知識(shí)的不夠完善，在設(shè)計(jì)的過程中存在著一些不足和不完善的地方，懇請(qǐng)老師及讀者批評(píng)指正。
第一章 緒 論
塑料制件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，猶如空氣，塑料時(shí)時(shí)刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。由于塑料具有密度小、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性能高、比強(qiáng)度大等優(yōu)異性能，在加上原料豐富、制作方便及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的方面應(yīng)用廣泛。無(wú)論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、郵電通訊、軍事國(guó)防、儀器儀表、文體醫(yī)衛(wèi)及建筑五金，還是能源開發(fā)、海洋利用等，各行各業(yè)都有這種新穎、性能特異的塑料產(chǎn)品。塑料是從石油生產(chǎn)出來(lái)的合成樹脂加入增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成，原料為小顆?；蚍蹱?。將這些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個(gè)具有所需產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來(lái)，就得到了一個(gè)與型腔形狀一樣的塑件，這個(gè)具有型腔的東西就叫做模具，因?yàn)樗鼘ｉT用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。
目前，塑料制品得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，塑料的成型方法也越來(lái)越多，如注射成型、擠壓成型、真空成型、發(fā)泡成型、中空吹塑成型、薄膜吹塑成型，以及熱固型塑料的各種成型等。其中，塑料的注射成型是最主要的成型方法，塑料注射模則是注射成型的工具。在現(xiàn)代塑料注射成型的生產(chǎn)實(shí)踐中，高效的塑料注射機(jī)、先進(jìn)的塑料注射模具和合理的成型工藝是不可缺少的三項(xiàng)主要因素。
1.1 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率與塑料模具的技術(shù)水平關(guān)系十分密切。模具的結(jié)構(gòu)、型腔的精度、表面粗糙度、分型面位置、脫模方式對(duì)塑件的尺寸精度、形位精度、外觀質(zhì)量影響很大。模具的溫度控制、充模速度、澆口位置、排氣槽大小對(duì)塑件內(nèi)分子取向、結(jié)晶形態(tài)等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)以及由它們決定的力學(xué)性能、殘余應(yīng)力水平、光學(xué)、電學(xué)性能以及氣泡、凹陷等各種制品缺陷又重要的關(guān)系。
模具的脫模機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式、動(dòng)作簡(jiǎn)繁、運(yùn)動(dòng)速度、冷卻快慢對(duì)成型效率又決定性的影響。從模具的制造角度出發(fā)，要求模具零件經(jīng)久耐用，它的加工工藝性能好，選材合理，制造容易，造價(jià)低廉。由于模具的制造費(fèi)用十分昂貴，它的成本對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格影響很大。
綜上所述可以看出：對(duì)于一副模具的要求是多方面的，在各種產(chǎn)品制造行業(yè)，人們對(duì)上述各個(gè)方面都進(jìn)行深入而全面的研究，使模具的產(chǎn)量和水平十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、精密、長(zhǎng)壽命模具在模具總產(chǎn)量所占比例不斷增大。從模具設(shè)計(jì)和制造兩方面來(lái)看，模具發(fā)展趨勢(shì)可歸納為一下幾個(gè)方面：
(1) 高速、高效的自動(dòng)化模具 現(xiàn)在的塑料模具基本上都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫出產(chǎn)品、自動(dòng)脫出澆注系統(tǒng)、自動(dòng)墜落，大型制品或不能自動(dòng)墜落的制品則采用機(jī)械手或機(jī)器人取出制品，對(duì)又側(cè)抽芯或帶螺紋的制品多采用自動(dòng)側(cè)抽芯或自動(dòng)旋出螺紋型芯的結(jié)構(gòu)。
(2) 高精度注塑模具 能否產(chǎn)出高精度的塑件取決于模具、機(jī)器、原料、工藝、環(huán)境五大影響因素，只有當(dāng)成型機(jī)械精度高、工藝穩(wěn)定、環(huán)境不變、原料收縮率波動(dòng)小，特別是模具精度高時(shí)，才能生產(chǎn)出高精度的塑件。
(3) 大型塑料模具 隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，在建筑、機(jī)械、汽車、儀器、儀表、家用電器上采用了許多大型塑料制品，如洗衣機(jī)桶、大周轉(zhuǎn)箱，甚至汽車車體，這就相應(yīng)的需要大型模具，特別是注塑模具。大型注塑模具物流流程長(zhǎng)，彈性變形大，自重大，因此它的設(shè)計(jì)、安裝、使用都有特殊之處。
(4) 計(jì)算機(jī)技術(shù)與模具技術(shù)完美結(jié)合 模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、輔助工程(CAE)是20世紀(jì)70年代迅速發(fā)展起來(lái)的，在80年代已進(jìn)入實(shí)用化，使設(shè)計(jì)質(zhì)量提高，設(shè)計(jì)速度加快很多倍。
(5) 模具設(shè)計(jì)新工藝的進(jìn)展 塑料模具制造中最困難的莫過于型腔，特別是異形復(fù)雜型腔的切削加工。為縮短制模周期，提高模具精度，減少鉗工等的手工操作量，采用了各種坐標(biāo)機(jī)床、仿形機(jī)床、光控機(jī)床和數(shù)控機(jī)床等。而別是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)輔助制造使模具制造技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，它采用計(jì)算機(jī)程序來(lái)控制數(shù)字機(jī)床的刀具和工件運(yùn)動(dòng)軌跡和加工程序，來(lái)完成模具型腔的加工 過程。
(6) 簡(jiǎn)易制模工藝的研究 為了及時(shí)地更新產(chǎn)品的花色品種，降低成本和適應(yīng)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，開展了簡(jiǎn)易制模工藝的研究。這些模具雖然精度較差，壽命不長(zhǎng)，但制模周期特別短，成本低，有一定的適用范圍。
(7) 模具標(biāo)準(zhǔn)化 近年來(lái)我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化工作有了很大的進(jìn)展，基本上配齊了各種主要模具類別的零件標(biāo)準(zhǔn)。在塑料模具方面有塑料模零件標(biāo)準(zhǔn)，塑料注塑模零件技術(shù)條件、塑料注塑模模架標(biāo)準(zhǔn)、塑料注塑模技術(shù)條件等，其中零件標(biāo)準(zhǔn)包括模板、墊塊、推桿、導(dǎo)柱等十余種零件。
(8) 特種塑料成型模具的研制 例如隨著成型新工藝不斷發(fā)展而出現(xiàn)的氣體輔助注塑成型模具、低頭泡制品注塑模具、反應(yīng)注塑成型模具、多層多腔注塑模具、多色注塑模具以及低發(fā)泡擠出機(jī)頭、多層復(fù)合機(jī)頭等。
此外在模具制造上采用特殊的模具專用鋼材，采用特殊的表面處理技術(shù)如離子注入、物理沉積、噴鍍、刷鍍等提高模具的使用壽命。表面花紋加工新技術(shù)可提高塑件外觀質(zhì)量等。
1.2 塑料的注射成型過程
注射成型是熱塑性塑料的主要成型方法。它的成型過程是，塑料在塑料注射機(jī)的料桶中加熱到一定溫度，使其熔融并保持流動(dòng)狀態(tài)，然后在注射機(jī)擠壓系統(tǒng)的高壓下，定溫、定壓、定量地注射到閉合的模腔內(nèi)成型，熔料經(jīng)過冷卻固化成與模腔相對(duì)應(yīng)的形狀，模具開啟后將成型的塑件頂出，其注射成型的工藝流程如圖1.2.1所示。
圖1.2.1 塑料注塑成型工藝流程方框圖
但總體歸納起來(lái)塑料的注射過程實(shí)質(zhì)上是塑化、注射和模塑三個(gè)重要過程。
1.2.1 塑化過程
指塑料在機(jī)筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)螺桿旋轉(zhuǎn)或柱塞的推擠達(dá)到組織分布均勻并具有良好可塑性的過程，即塑化過程只是注射成型的準(zhǔn)備過程。對(duì)塑化的要求是，熔料在進(jìn)入模腔之前應(yīng)達(dá)到規(guī)定的成型溫度，且溫度應(yīng)前后內(nèi)外均勻一致，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料。
1.2.2 注射過程
塑料由料筒注射進(jìn)入模腔需要克服一系列的流動(dòng)阻力和運(yùn)動(dòng)阻力，即必須克服熔料與料筒、澆口澆道和模腔的的外摩擦力和熔料間的內(nèi)摩擦力。因此所用的注射壓力很高，一般噴嘴的的注射壓力常在80～120MPa之間。
熔融塑料在柱塞式注射機(jī)中，注射過程壓力損失較大，注射速度低，螺桿式注射機(jī)注射時(shí)壓力損失較少，可以得到相對(duì)較高的注射速度。
1.2.3 模塑過程
從塑料熔體注射如模具開始，經(jīng)過模腔注滿熔體冷卻固化定型，直到塑件制品從模腔內(nèi)脫出的這一過程稱模塑。模塑大體分為兩個(gè)階段。
1. 充模階段0～t1
從柱塞或螺桿開始想向前推動(dòng)熔料起直至塑料充滿模腔為止。在這個(gè)過程中，起決定性作用的是注射壓力，他決定了充模時(shí)間。注射壓力大可以縮短充模時(shí)間（快速充模）。這時(shí)塑料熔體通過噴嘴、主流道、分流道及澆口時(shí)產(chǎn)生大量的摩擦熱而使料溫升高，在較高的注射壓力下的到強(qiáng)度、外觀都較好的塑件。
2. 保壓階段t1～t2
從熔體充滿模腔時(shí)起柱塞或螺桿撤回為止這段過程，由于塑料熔體在模腔受到冷卻而發(fā)生收縮，但因模腔內(nèi)的的塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓之下，料筒內(nèi)的熔料必然向模腔內(nèi)繼續(xù)填充，以補(bǔ)足因收縮而留出的空間。這個(gè)階段對(duì)于提高制品的密度，降低收縮和和克服制品表面缺陷如縮孔、凹陷、氣泡等都有作用。
保壓時(shí)間長(zhǎng)些，模內(nèi)封口壓力高，倒流少，收縮率較少。
1.3 塑料注塑模具介紹
塑料成型生產(chǎn)中使用的模具簡(jiǎn)稱注塑模，它是實(shí)現(xiàn)注塑成型生產(chǎn)的工藝裝備。注塑模、塑料原材料和注塑機(jī)通過成型工藝聯(lián)系在一起，形成注塑成型生產(chǎn)單元。
1.3.1 塑料模具結(jié)構(gòu)的組成
注塑模的結(jié)構(gòu)是根據(jù)選用的注塑機(jī)種類、規(guī)格和塑件本身的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定，注塑機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)形式是很多的，而塑件的形狀結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求不同更是千變?nèi)f化，從而導(dǎo)致注塑模的結(jié)構(gòu)形式也是十分繁多的。但不管模具結(jié)構(gòu)如何變化，每付模具都是由以下幾個(gè)部分組成，而且它們?cè)诓煌＞咧械乃鸬淖饔檬窍嗤摹?
根據(jù)模具上各個(gè)部件的不同作用，可細(xì)分為以下幾個(gè)部分：
(1) 成型零部件 主要用來(lái)決定塑件的幾何形狀和尺寸，它通常由凸模（成型塑件內(nèi)部形狀），型腔（成型塑件外部形狀），型芯或成型桿、鑲塊，以及螺紋型芯或型環(huán)等組成。
(2) 澆注系統(tǒng) 將塑件熔體由注塑機(jī)噴嘴引向型腔的一組流動(dòng)通道，它由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞會(huì)直接關(guān)系到塑料制件的質(zhì)量和注塑成型的效率。
(3) 向?qū)Р考? 為了確保動(dòng)模與定模在合模時(shí)能準(zhǔn)確對(duì)中，在模具中必須設(shè)置向?qū)Р考ＭǔＯ驅(qū)Р考蓪?dǎo)柱和導(dǎo)向孔組成。
(4) 脫模機(jī)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)是指在開模過程的后期，將塑件從模具中脫出的機(jī)構(gòu)，它由拉料桿，推桿、復(fù)位桿、推桿固定桿和推板組成
(5) 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 對(duì)于有些帶帶外側(cè)凹槽或側(cè)孔的塑件，在被推出模具之前，模具必須先進(jìn)行側(cè)向分型，拔出側(cè)向凸?；虺槌鰝?cè)向型腔或側(cè)向抽芯，然后方能順利脫模，此時(shí)需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
(6) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為了滿足塑料成型工藝對(duì)模具溫度的要求，需要有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)模具的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。模具冷卻，一般在模板內(nèi)開設(shè)冷卻水道。加熱則在模具內(nèi)或周圍安裝加熱元件。
(7) 排氣系統(tǒng) 塑料模中設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)是為了在塑料熔體充模過程中排除模腔中的空氣和塑料本身?yè)]發(fā)出的各種氣體，以避免它們對(duì)塑件成型造成缺陷。對(duì)于小型塑料制件，因其排氣量不大，可直接利用分型面排氣，也可以利用模具的推桿或型芯與模具的的配合孔之間的間隙排氣。大型塑件需設(shè)置專用排氣槽。
1.3.2 料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
塑模具是成型塑料制品的主要工具。而一般來(lái)說塑料制品通常是批量和大批量生產(chǎn)，因此要求塑料模具在使用時(shí)具有高效率、高質(zhì)量及成型后少加工或不再加工，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮這些問題。
(1) 根據(jù)塑件的使用性能和成型性能，確定簡(jiǎn)潔合理的分型面基準(zhǔn)面和澆口的位置等形式，這是在模具設(shè)計(jì)中較為重要的問題。
(2) 在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)注意它在制造過程中的工藝性，根據(jù)工廠實(shí)際設(shè)備狀況以及技術(shù)力量等客觀因素，制定出立足本地切實(shí)可行的設(shè)計(jì)法案，從整體到零件都能易于加工，易于保證尺寸精度。
(3) 應(yīng)充分考慮注射過程中的生產(chǎn)效率，即在單位時(shí)間內(nèi)提高注射次數(shù)，即縮短成型周期。
(4) 綜合塑件的結(jié)構(gòu)狀況，盡可能地將需要有精度要求的尺寸以及孔、柱、凹、凸等結(jié)構(gòu)形式全部在模具中表現(xiàn)出來(lái)，即成型的塑件應(yīng)該是不需要或不太需要事后加工的較完整的塑件。
(5) 模具結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單實(shí)用、穩(wěn)定可靠，縮短制造周期和降低制造成本，并應(yīng)便于裝配，便于維修和便于更換易損件等。
(6) 重視模具材料的選擇與處理，在模體結(jié)構(gòu)間或模體與塑件間在頂出過程中又頻繁接觸和摩擦的部位，零部件應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材及必要的熱硬處理，使結(jié)構(gòu)零件提高耐磨性及強(qiáng)度，以減少故障，提高模具壽命。
(7) 模具的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)也是模具設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的問題。模具從設(shè)計(jì)到制造一般來(lái)說周期很長(zhǎng)，但為了開發(fā)產(chǎn)品、搶占市場(chǎng)的需要，往往要求越快越好。為了縮短模具生產(chǎn)的準(zhǔn)備期，應(yīng)降低成本，模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是十分必要的。由于塑件的結(jié)構(gòu)各式各樣，模具的型腔、型芯也各不相同，但模體選用標(biāo)準(zhǔn)模架、常用頂桿、導(dǎo)向零件、澆口套都可以盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。
1.4 工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，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。
鑒于振興我國(guó)模具工業(yè)的重要性，在1989年3月國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。
1997年以來(lái)，國(guó)家又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2002年，對(duì)全國(guó)部分重點(diǎn)專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。
1999年7月國(guó)家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(目錄)》，把電子專用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工技術(shù)及成套設(shè)備、汽車關(guān)鍵零部件等等，都列進(jìn)去了。
1999年8月20日黨中央和國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計(jì)算機(jī)及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。
所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
從以下四個(gè)方面，可以看出模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用。
第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分。例如：屬于高新技術(shù)領(lǐng)域的集成電路的設(shè)計(jì)與制造，不能沒有做引線框架的精密級(jí)進(jìn)沖模和精密的集成電路塑封模；計(jì)算機(jī)的機(jī)殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數(shù)字化電子產(chǎn)品(包括通訊產(chǎn)品)的發(fā)展，沒有精密模具也不行。不僅電子產(chǎn)品如此，在航天航空領(lǐng)域也離不開精密模具。例如：形狀誤差小于0.1～0.3μ的空空導(dǎo)彈紅外線接收器的非球面反射鏡，就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說，許多高精度模具本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分。有些生產(chǎn)高精度模具的企業(yè)，已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。
第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，也要與電子信息等高新技術(shù)嫁接，實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分。在1998年以前，許多人把機(jī)械工業(yè)當(dāng)作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開發(fā)力度，推進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。將機(jī)械工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開來(lái)，是對(duì)機(jī)械工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因?yàn)閲?guó)民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來(lái)的。
第四，模具工業(yè)地位之重要，還在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。機(jī)械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質(zhì)與量上都遠(yuǎn)不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年，我國(guó)每年要進(jìn)口近10億美元的模具。我國(guó)石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬(wàn)噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產(chǎn)和生活的消費(fèi)。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)模具的需求當(dāng)中，也可以看到模具工業(yè)地位之重要。
1.5 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及本文章節(jié)組成
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為環(huán)型塑料件的模具設(shè)計(jì)的注射工藝分析及塑料注射模具設(shè)計(jì)。本文首先分析制品結(jié)構(gòu)，建立注塑模具的基本結(jié)構(gòu)形式并確定分型面，然后進(jìn)而應(yīng)用 UG NX6.0 中 MoldWizard 插件結(jié)合 Auoto CAD ，根據(jù)注塑機(jī)的主要工藝參數(shù)完成注射模具中澆注系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu)、 冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)。最后應(yīng)用二維 CAD 軟件完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制。
本文共有7個(gè)章節(jié)組成，分別是緒論、零件分析、分型面的選擇與澆注系統(tǒng)、確定注射量及結(jié)構(gòu)尺寸、校核注射模與注射機(jī)的有關(guān)的參數(shù)和尺寸、模具的開模過程以及總結(jié)與展望。
本文的重點(diǎn)在于注射模具的相關(guān)設(shè)計(jì)說明，主要是對(duì)型腔布置和分型面確定、澆注系統(tǒng)和模具成型、成型零件和模架的設(shè)計(jì)，然后通過計(jì)算，選擇合適的脫模機(jī)構(gòu)和側(cè)向抽芯方式、以及 排氣和冷卻系統(tǒng)，最后對(duì)注射量，鎖模力，開模行程等進(jìn)行校核。
第二章 零件分析
2.1對(duì)塑料制作進(jìn)行分析
圖2.1.1 零件圖
2.1.1塑料的力學(xué)物理化學(xué)性能能、成型工藝性能
該塑件形狀比較簡(jiǎn)單，為一環(huán)形圓柱形零件，側(cè)壁有一個(gè)直徑為8mm的通孔，即需設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)和型芯，尺寸較小，壁厚均勻。側(cè)壁壁厚為4mm，中間圓柱壁厚為3mm。另外，塑件的原材料是ABS，這是一種微黃、無(wú)味、無(wú)毒、外觀似聚乙烯的塑料，但比聚乙烯更透明更輕。密度反為1.02～1.05g/cm3 。它不吸水，光澤好易著色。屈服強(qiáng)度，抗拉，抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗斜曲疲勞強(qiáng)度。ABS熔點(diǎn)為164～170℃，耐熱性好，能在100℃以上溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其高頻絕緣性能好，因不吸水，絕緣性能不受溫度的影響，但在氧、熱、光的作用下極易解聚，老化，所以必順加入防老化劑。成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形，熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷動(dòng)回路，成型的適宜模溫為80℃左右，不可低于50℃，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生接痕等缺陷。溫度過高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。塑料的流動(dòng)性較好，在工藝上宜采用高溫高壓注射方法，降低內(nèi)應(yīng)力，改善透明度。在模具設(shè)計(jì)和制造方面，要盡可能減小曉注系統(tǒng)的料流阻力，脫模斜度要適宜，推出機(jī)構(gòu)施力要均衡平穩(wěn)，模具型腔表面粗糙度要小，注意，排氣等。
2.1.2塑件尺寸精度（表面粗糙度）
根據(jù)我國(guó)目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依據(jù)SJ1372—78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-1，取一般精度IT4。
根據(jù)塑件外觀要求和批量生產(chǎn)的需要，塑件的表面粗糙度取Ra1.6um。
2.1.3塑件形狀，計(jì)算塑件體積質(zhì)量
因本塑件為環(huán)形，圓柱體，側(cè)壁通孔體積看似圓柱體算，因此易用圓柱體的體積公式求得其實(shí)際體積。
由零件圖的標(biāo)注尺寸和環(huán)形圓柱體體積公式可得，
V = 3.14×(40/2) 2×22-3.14×(32/2) 2×22 + 3.14 ×（12/2）2×(28-4)- 3.14×（6/2）2 ×(28-4)- 3.14 ×（8/2）2 ×4 × 2=11580.32mm3
V`= 11580.32/80% = 14475.4mm3 = 14.4754 cm3
塑料的密度為1.03g/ cm3，因此可得塑件的質(zhì)量m，即
m = Vρ= 14.4754 × 1.03 = 14.91g
2.1.4確定塑料注射工藝參數(shù)
根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-1查得，ABS的注射工藝參數(shù)如下：
注射機(jī)類型：螺桿式
形式 直通式
噴嘴
溫度（℃） 180～190
前段 200～210
料筒溫度（℃） 中段 210～230
后段 180～200
模具溫度（℃）
50～70
注射壓力（MPa）
70～90
保壓壓力（MPa）
50～70
注射時(shí)間（S）
3～5
保壓時(shí)間（S）
15～30
冷卻時(shí)間（S）
15～30
成型周期（S）
40～70
第三章 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)
3.1確定型腔數(shù)量
根據(jù)生產(chǎn)批量和零件分析并考慮，成型時(shí)模具受力均衡等因素，決定采用一模一腔。
3.2選擇分型面
選擇分型面一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
（1）分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處
（2）確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
（3）保證塑件的精度要求
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
（5）便于模具加工制造
（6）對(duì)成型面積的影響
（7）對(duì)排氣效果的影響
（8）對(duì)側(cè)向抽芯的影響
由于本塑件需設(shè)置側(cè)向抽芯，為保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，應(yīng)以清高的側(cè)向通孔作為抽芯方向；此外，據(jù)該塑件圖分析可知，該模具需設(shè)置兩個(gè)分型面。主分型面選擇如下圖3.2.1
圖3.2.1
3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.3.1確定主流道
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位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道,是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度，壓力的塑料熔要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料的要求較強(qiáng)，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更損的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如下8A、T10A等，熱處理要求淬火53～57HRC。為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角α為2。-6。。流道的表面粗糙度為Ra≤0.8um。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具的對(duì)稱中心位置上，并盡可是能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴為同一軸心線。
結(jié)合該模具的特點(diǎn)，其主流道設(shè)計(jì)如下：
D = 注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）
= 4+0.8
= 4.8mm
SR = 噴嘴球面半徑+（1～2）
= 12+1.5
= 13.5mm
H = 4mm
α= 40
L = 60mm
D = d+2L×(tan4O/2)
= 4.8+2×60×(tan4O/2)
= 9mm
3.3.2確定分流道
在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道未端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。其作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失和壓力損失。但由于本次設(shè)計(jì)的模具采用一模一腔的澆注系統(tǒng)，所以不存在這樣的問題。
由于此塑件采用圓形截面分流，圓形截面的流道總是比任何其他形狀截面的流道更可取。
3.3.3澆口的確定
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但動(dòng)是澆過系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、輪幅澆口、爪形澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口和護(hù)耳澆口。
根據(jù)該塑件的特點(diǎn)，選用點(diǎn)澆口，點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口，這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，能較大的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(dòng)性增加，有利于型腔的填充，因而對(duì)薄壁塑件表觀粘度隨剪切速率變化敏感的塑料成型有利。查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》圖6.20。點(diǎn)澆口直徑d=0.5-1.5mm,最大不超過2，點(diǎn)澆口的直徑用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
d=(0.14～0.20)4√(δ2A)
式中 d-點(diǎn)澆口直徑，mm；
δ-塑件在澆口處的壁厚，mm；
A-型腔表面積，mm2。
經(jīng)計(jì)算得d=2.584，但最大不超過2，所以d取2。
3.3.4冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔，既影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。需要指出的是，點(diǎn)澆口形式澆注系統(tǒng)的三板式模具在主流道末端是不允許設(shè)置拉料桿的否則定模部分不能分型，模具將無(wú)法工作。
由于該模具采用點(diǎn)澆口形式澆注系統(tǒng)的三板式模具，所以不設(shè)置拉料桿，因此不再設(shè)置冷料穴。
3.4確定加熱、冷卻裝置的位置、形式
當(dāng)注射成型工藝要求模具溫度在80℃以上時(shí)，模具中必須設(shè)置加熱裝置，模具加熱的方法很多，可用熱水、熱油、蒸汽和電加熱等。
據(jù)本模具的特點(diǎn)，注射塑料之前對(duì)模具進(jìn)行噴燈加熱即可滿足要求。
本塑件的材料為ABS，共粘度低，流動(dòng)性好，因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶x，所以可選用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下：
（1）冷卻水道應(yīng)盡量多，截面尺寸應(yīng)盡量大
（2）冷卻水道至型腔表面距離慶盡量相符
（3）澆口處加強(qiáng)冷卻
（4）冷卻水道出，入口溫差應(yīng)盡量小
（5）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置
此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生深接痕，降低塑件強(qiáng)度，冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為10mm左右（不小于8mm）；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。
由本模具的裝配圖可知，設(shè)置兩個(gè)冷地裝置即可滿足要求。春一，由鍵長(zhǎng)水嘴流入到水套里，由于間隔水板的阻擋，水流繞零件一同進(jìn)行冷卻；其二，由型腔導(dǎo)板的長(zhǎng)水嘴流入繞塑件上端進(jìn)行冷卻。
3.5確定嵌件的安放、固定形式
由于此塑件是通過斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)完成的抽芯，所以無(wú)需設(shè)置嵌件即可滿足要求。
3.6確定排氣槽形狀、尺寸
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)的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)生的氣體不被排除干凈，一方面將會(huì)在塑體上形成氣泡，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，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)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。
本模具屬中型模具，模具的型腔簡(jiǎn)單，可利用推桿，活動(dòng)型芯以及固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間障為0.03～0.05mm。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.6.1所示:
圖3.6.1
第四章 確定注射量及結(jié)構(gòu)尺寸
4.1計(jì)算一次所需的注射量
根據(jù)注射量初選注射機(jī)型號(hào)由經(jīng)驗(yàn)公式可得一次所需的注射量V1 =1.3×塑件體積:
V = 1.3×11.58032 = 15.054416cm3
注射機(jī)額定注射量=（1.5～2）×塑件所需注射量
=（1.5～2）×11.58032
=17.37048～23.16064cm3
由以上計(jì)算，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-1，初選注射機(jī)型號(hào)為XS－ZY－125，其參數(shù)如表4.1.1所示：
表4.1.1 注射機(jī)參數(shù)
額定注射量（cm3）
125
螺桿直徑（mm）
42
注射壓力（MPa）
120
注射行程（mm）
115
注射方式
螺桿式
鎖模力（KN）
900
最大成型面積（cm2）
320
最大開（合）模行程（mm）
300
模具最大厚度（mm）
300
模具最小厚度（mm）
200
噴嘴圓弧半徑（mm）
12
噴嘴孔直徑（mm）
4
頂出形式
兩側(cè)設(shè)有頂出，機(jī)械頂出
動(dòng)定模固定板尺寸（mm）
428×458
拉桿空間（mm）
260×290
合模方式
液壓-機(jī)械
液壓泵流量（L/min）
100，12
液壓泵壓力（MPa）
6.5
電動(dòng)機(jī)功率（KW）
11
螺桿驅(qū)動(dòng)功率（KW）
4
加熱功率（KW）
5
機(jī)器外形尺寸（mm）
3340×750×1550
續(xù)表
4.2確定型腔模板和支撐板厚度
確定型腔、開芯結(jié)構(gòu)及固定方式，確定型腔模板、支承板厚度入手，因凹模帶有凸肩，從下面嵌入凹模固定板，再用墊板螺釘緊固。
主型芯系用組合式的能孔凸肩式，凸模用臺(tái)肩和模板連接，再用墊板螺釘緊固，連接牢固。
此型腔為圓形型腔，由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》公式7.23和7.24及模具實(shí)際成型尺寸計(jì)算可確定型腔模板厚度為25mm。
由該模具的特點(diǎn)和實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算可確定支承板厚度為20mm,如圖4.2.1所示：
圖4.2.1 支撐板
4.3計(jì)算成型零件的工作尺寸
按照中華人民共和國(guó)電子工業(yè)部頒發(fā)的塑料制件精度等級(jí)和尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)，取4級(jí)精度所對(duì)應(yīng)的尺寸偏差為該塑件相對(duì)應(yīng)的偏差。型腔型芯分別如圖4.3.1、圖4.3.2所示。
塑料的平均收縮率
S = (Smax+Smin)/2×100%
= (0.8+0.2)/2×100%
= 0.5%
<1> 模具的制造公差按IT4選，則型腔徑向尺寸，根據(jù)公式
（LM）0+δz = [（1+S）Ls－0.5△] 0+δz
即400－0.56mm：LM = [（1+0.5%）×40－0.75×0.42] 0+0.14
= 39.8850+0.14 mm
同理 220－0.88mm：LM = 21.840+0.12 mm
<2> 型腔深度尺寸，根據(jù)公式
（HM）0+δz = [（1+S）Hs－2/3△] 0+δz
即30+0.18 mm： HM = [（1+0.5%）×3－2/3×0.18] 0+0.06
= 2.895 0+0.06mm
同理180+0.32mm ：HM = 17.850+0.10mm
320+0.42mm ： HM = 31.8450+0.14mm
40+0.18 mm ： HM = 3.8850+0.06mm
<3> 型芯徑向尺寸，根據(jù)公式
（lM）0-δz = [(1+S)ls＋0.5△] 0-δz
即80+0.52mm：lM = [（1+0.5%）×8＋0.5×0.24]0-0.08
= 8.160-0.08mm
同理 320+0.42mm：lM = 32.370-0.08mm
180+0.32mm：lM = 18.250-0.10mm
<4> 型芯高度尺寸，根據(jù)公式
（hM）0-δz = [（1+S）hs+2/3△] 0-δz
即3 0+0.18mm：hM = [（1+0.5%）×3+2/3×0.18] 0-0.06
= 3.1350-0.06mm
同理 240+0.36mm：hM = 24.3 0-0.12mm
180+0.32mm：hM = 18.25 0-0.10mm
4 0+0.18mm：hM = 4.110-0.10mm
圖4.3.1 型腔
圖4.3.2 型芯
4.4確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)的需要和精度的要求，選用有肩導(dǎo)柱，如圖4.4.1所示，這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固途孔直徑相等，兩孔可同時(shí)加工，確保同軸度的要求。材料選用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬功夫度為50～55HRC，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8um，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8～0.4um。數(shù)量設(shè)置4個(gè)，采用等直徑對(duì)稱布置，設(shè)置在動(dòng)橫一側(cè)。導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合，導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7間隙配合。
導(dǎo)套選用帶頭導(dǎo)套，且裝配時(shí)兩個(gè)相互配合，共設(shè)置4個(gè)。這種導(dǎo)套精度較高，導(dǎo)套的固定孔便于與導(dǎo)柱的固定孔同時(shí)加工。導(dǎo)套的材料選用銅合金耐磨材料制造，硬度低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度為Ra0.8um。導(dǎo)套用推板和型腔板上下擠壓的形式固定，選用H7/m6配合鑲?cè)肽０濉?
圖4.4.1 有肩導(dǎo)柱
4.5確定推出機(jī)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)及復(fù)位機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)的需要，本模具選用機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，它是利用進(jìn)射機(jī)的開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模。
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則如下：
（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)
（2）保證塑件不因推出而變形損壞
（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠
（4）良好的塑件外觀
（5）合模時(shí)的正確復(fù)位
由本塑件的外形特點(diǎn)及符合推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的要求，本模具選用推件板推出機(jī)構(gòu)，如圖4.5.2所示，它是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整個(gè)周邊端面上進(jìn)行推出，優(yōu)點(diǎn)是作用面積大，推出力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并且塑件上無(wú)推出痕跡。
本模具選用的是推件板推出機(jī)構(gòu)，由于推桿端面與推件板接觸，可以起到復(fù)位桿的作用，故在推件板推出機(jī)構(gòu)中，不再另行設(shè)置復(fù)位桿。
頂桿設(shè)計(jì)如圖4.5.1所示：
圖4.5.1 推桿
推件板設(shè)計(jì)如圖4.5.2所示：
圖4.5.2 推件板
4.6側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
根據(jù)生產(chǎn)需要選用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯無(wú)需手工操作，生產(chǎn)率高。據(jù)本塑件四面有扎的特點(diǎn)，選用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)置四個(gè)斜導(dǎo)柱，四個(gè)滑塊。這類側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作安全可靠，加工制造方便。斜導(dǎo)柱工作端的端部設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，材料選用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC≥55，表面粗糙度Ra≤0.8um，斜導(dǎo)柱與其固定的模板之間采用過渡配合H7/m6。
斜導(dǎo)柱的傾斜角又取200即可滿足要求，由此可得抽芯力Fc，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P156頁(yè)公式可得，
A = 68×46+46×28×2-Π×52+68×28×2= 9433.5mm2=0.0094335 m2
側(cè)抽芯高度h = 10 mm = 0.010 m
包緊力P = 1.0×107pa u = 0.2
FC = 0.0094335×0.010×1.0×107(0.2×cos1°- sin1°)
= 0.173KN
根據(jù)斜導(dǎo)柱傾斜角又和抽芯力Fc的取值，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表10.1得最大彎曲力Fw=1.0KN
由本塑件的外形可知與抽芯矩S對(duì)應(yīng)的開橫距H正好與側(cè)型芯的長(zhǎng)度相等為30mm，而Hw=(1/2)H=15mm，由以上關(guān)系，再查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表10.2得斜導(dǎo)柱的直徑d為10vmm。
由本塑件圖可知
斜導(dǎo)柱水平段長(zhǎng) = 型腔板厚度 + 定模板厚度 -（2～3）mm
斜段長(zhǎng)=L工作+（5～10）mm
而L工作= 抽芯距S ÷ sinα
= 5 ÷ sinα
= 14.62mm
H = 模座厚度 + 凹模厚度 = 25 + 60 = 85mm
L總長(zhǎng)度 = d2/2tgα+ h/cosα+α/2 tgα+ s/sinα+10
=15/2 tg20°+ 85/cos20°+ 10/2 tg20°+ 15 + 10
=120 mm
第五章、校核注射模與注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)和尺寸
5.1 模具與注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
5.1.1注射量的校核
注射機(jī)標(biāo)稱注射量有兩種表示方法，一是用容量（cm3）表示，一是用質(zhì)量（g）表示。國(guó)產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的注射量均以容量表示。
設(shè)計(jì)模具是，必須使在一個(gè)注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量，在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，由此有：
nm1+m2≤80%m
m——注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）；
n——型腔數(shù)量；
m1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）
m2——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該模具采用一模一腔的注塑形式。因此：
n=1
由上文計(jì)算可知
m1=11.58032cm3
m2=15.054416cm3
所以，m≥（nm1+m2）/80%
=33.29342cm3
而所選注射機(jī)XS—ZY—125的額定注射量為125 cm3，因此符合要求。
5.1.2鎖模力的校核
注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：
（nA1+A2）P＜F
n——型腔數(shù)量；
A1——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）；
A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；
P——塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）其大小一般是注射壓力的80%；
F——注射機(jī)的額定鎖模力。
由塑件圖的尺寸可計(jì)算
A1 = 3.14×(40/2)×2 = 1256mm2
由于A2與A1重合，所以不再計(jì)算
由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表查得
所選注射機(jī)的注射壓力f = 120MPa
注射機(jī)的額定鎖模力F = 900KN
所以由以上計(jì)算可知，
1×1256×120×80%×1/1000=120.58KN＜F = 900KN
因此所選注射機(jī)的鎖模力符合要求。
5.2 模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核
注射模具是安裝在注射機(jī)上生產(chǎn)的，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須使模具的有關(guān)尺寸與注射機(jī)相匹配。與模具安裝的有關(guān)尺寸包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度以及模板上的安裝螺孔尺寸等。
5.2.1噴嘴尺寸
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，主流道始端的內(nèi)球面半徑必須比注射機(jī)噴嘴頭部球面半徑略大一些，主流道的小端直徑要比噴嘴直徑略大一些。即SR比SR1大1～2mm；主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大，即D比d大0.5～1mm。
5.2.2定位圈尺寸
為了使模具在注射機(jī)上的安裝準(zhǔn)確、可靠，定位圈的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。模具定位圈其外徑尺寸必須與注射機(jī)的定位孔尺寸相匹配。通常采用間隙配合，以保證模具主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線重合，一般模具的定位圈外徑尺寸應(yīng)比注射機(jī)固定模板上的定位孔尺寸小0.2mm以下。
5.2.3模具的最大、最小厚度
模具的總高度必須位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間，同時(shí)應(yīng)校核模具的外形尺寸，使模具能從注射機(jī)的拉桿之間裝入。
由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和型腔結(jié)構(gòu)可知，模具厚度取257mm即可滿足使用要求。
由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表查得所選注射機(jī)的模具厚度為300～200mm，因此所設(shè)計(jì)的模具厚度符合要求。
5.2.4安裝螺釘孔尺寸
注射模具在注射機(jī)上的安裝方法有兩種，一種是用螺釘直接固定；另一種是用螺釘、壓板固定。當(dāng)用螺釘直接固定時(shí)，模具動(dòng)、定座板與注射機(jī)模板上的螺孔應(yīng)完全吻合；而用壓板固定時(shí)，只要在模具固定板需安放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能緊固，因此壓板固定具有較大的靈活性。而對(duì)于重量較大的大型模具，采用螺釘直接固定則比較安全。在該模具設(shè)計(jì)中采用螺釘壓板固定。
5.2.5 開模行程的校核
注射機(jī)的開模行程是受合模機(jī)構(gòu)限制的注射機(jī)的最大開模距離必須大于脫模距離，否則塑件無(wú)法從模具中取出。由于注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)不同，開模行程可按下面方法校核：
注射機(jī)的最大開模行程與模具厚度無(wú)關(guān)的校核 當(dāng)注射機(jī)采用液壓和機(jī)械聯(lián)合作用的合模機(jī)構(gòu)時(shí)，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，該模具采用雙分型面注射模，參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》圖5.16，式5.6并結(jié)合本模具的特點(diǎn)，可確定開模行程為：
H1 = 47mm
H2 = 40+62 = 102 mm
S = H1+H2+（5～10）= 47+102+10 = 159mm
式中 s-注射機(jī)最大開模行程，mm；
H1-推出距離（脫模距離），mm；
H2-包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；
而所選注射機(jī)的開模行程為300mm，因此所設(shè)計(jì)的開模行程符合要求。
第六章 模具的開模過程
塑料制件的上側(cè)有通孔,下側(cè)有凹凸,這樣, 上側(cè)就需用帶有側(cè)型芯的側(cè)型芯滑塊成型, 下側(cè)用側(cè)型腔滑塊成型.斜導(dǎo)柱通過定模板成型定模座板上.開模時(shí),塑件包在凸模上隨動(dòng)模部分一起向左移動(dòng),在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)型芯滑塊和側(cè)型腔滑塊隨推件板后退的同時(shí),在推件板的導(dǎo)滑槽內(nèi)分別向上側(cè)和下側(cè)移動(dòng),于是側(cè)型心和側(cè)型腔逐漸脫離塑件,直至斜導(dǎo)柱分別與兩滑塊脫離,側(cè)向抽芯和分型才結(jié)束.為了合模時(shí)斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確的插入滑塊上的斜導(dǎo)孔中,在滑塊脫離在滑塊脫離斜導(dǎo)柱時(shí)要設(shè)置滑塊的定距限位裝置.在壓縮彈簧的作用下,側(cè)型芯滑塊在抽芯結(jié)束的同時(shí)緊靠擋塊而定位,側(cè)型腔滑塊在側(cè)向分型結(jié)束時(shí)由于自身的重力定位于擋塊上.動(dòng)模部分繼續(xù)向左移動(dòng),直至推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作,推桿推動(dòng)推件板把塑