1目 錄內(nèi) 容 提 要 .2Abstract3前 言 .41 塑件的工藝性分析 61.1 產(chǎn)品技術(shù)要求 61.2 塑件工藝分析 61.3 材料收縮率 72 注塑模的設計要點 83 注塑模的設計 93.1 注射模與注射機的關系 93.2 分型面的設計 .113.3 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設計 .123.4 成型零件的設計 .163.5 合模導向機構(gòu)的設計 .203.6 推出機構(gòu)的設計 .223.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 .243.8 模架的設計 .264 模具裝配的工藝過程設計 .264.1 模具總的裝配程序 .274.2 模具裝配要點 .275 模具的安裝、調(diào)試及維護 .29設 計 總 結(jié) 312內(nèi) 容 提 要本模具為一個紅酒酒瓶內(nèi)蓋的注塑模具。設計分為整體裝配圖設計和所用各零件的設計。本設計從實際生產(chǎn)條件出發(fā)，結(jié)合相關理論給出了生產(chǎn)此類塑料制件的模具設計解決方案，涉及塑料的工藝性能、模具設計、以及機械設計等相關知識。關鍵詞：注塑模具 模具設計 塑料3AbstractThis is the injection plastic mould ,which is the cover of one kind of wines. It inclouds installing drawing and parts of the total drawing ,under the circum stance of real produce mert and associated with referring theory knowledges such as the properties of plastic mould design, manchining manufacture, design of machinery,the designives one general kind of solution about manufacturing of plastic products by mould.【Keywords】 Injection plastic mould Mould design Plastic 4前 言大學三年時光轉(zhuǎn)瞬即逝。在驚嘆時光飛逝的同時，我們也面臨著畢業(yè)設計的來臨。畢業(yè)設計作為?？迫甑膶W業(yè)安排，是對大學三年所學知識的一場大檢測，是對大學三年專業(yè)知識的一次全面總結(jié)，也是在參加工作前對理論知識的進一步加強和鞏固，并進行的一次全面實踐 ，對模具設計的全過程的學習。模具是工業(yè)生產(chǎn)中極為廣泛的主要工藝裝備，采用模具生產(chǎn)零部件，具有高效、節(jié)材、成本低、保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點，是當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科技水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具工業(yè)以成為國民經(jīng)濟的基礎之一。隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力” ，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王” ，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金” 。可見模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在 1989 年 3 月頒布的《關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。塑料以成為在鋼鐵、木材、水泥之后的第四代工業(yè)基礎材料，越來越廣泛地在各行各業(yè)應用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大。隨著社會的經(jīng)濟技術(shù)不斷發(fā)展，對注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接于模具設計和制造有關系，對注塑制品的要求就是對模具的要求。有人說，模具是現(xiàn)代工業(yè)之母。新的世紀已經(jīng)到來了，世界各國對模具生產(chǎn)技術(shù)非常重視，出現(xiàn)許多新工藝、新技術(shù)。從而促進模具制造技術(shù)的不斷提高和發(fā)展。一個國家模具生產(chǎn)能力的強弱、水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。塑料制品生產(chǎn)中先進合理的成型工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的重要因素。塑料模具對實現(xiàn)塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q代都是以模具更新為提前的，由于目前工5業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增，質(zhì)量要求越來越高，因而導致了塑料模具研究、設計和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。本次畢業(yè)設計的主要任務是紅酒酒瓶內(nèi)蓋注塑模具的設計。也就是設計一個注塑模具來生產(chǎn)酒瓶內(nèi)蓋產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對酒瓶內(nèi)蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設計，使我對注塑模具設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。此次設計是在導師的帶領下通過同學的熱情幫助進行的首次畢業(yè)設計。在此，衷心感謝羅玉梅老師的悉心指導和身邊同學的熱心幫助！對于此次畢業(yè)設計，肯定難免存在很多的錯誤和漏洞，還敬請各位老師和同學給予耐心指正。謹表示感謝！ 61 塑件的工藝性分析1.1 產(chǎn)品技術(shù)要求(1) 使用性能 此為酒瓶內(nèi)蓋，對于表面粗糙度的要求不高，但也不能有粗糙感。(2) 外觀 平整，光滑，不能有制造缺陷，如氣泡、凹陷、燒焦、疤痕、銀紋等。 1X45°圖 1-1 工件簡圖1.2 塑件工藝分析1.2.1. PE 材質(zhì)簡介據(jù)《注塑制品與注塑模具設計》 （化學工業(yè)出版社 付宏生 劉京華 主編2003 年辦版）介紹。聚乙烯無味，無毒、呈乳白色。密度為 0.91～0.96g/cm3為結(jié)晶型塑料。聚乙烯有一定的機械強度，但和其他塑料相比其機械強度低，7表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙烯有高度的耐水性，長期接觸水其性能可保持不變。聚乙烯透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質(zhì)蒸汽的性能好。聚乙烯在熱、光、氧氣的作用下會產(chǎn)生老化和變脆。一般高壓聚乙烯的使用溫度約在 80℃左右，低壓聚乙烯為 100℃左右。聚乙烯能耐寒，在-60℃時仍有較好的機械性能，-70℃時仍有一定的柔軟性。聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向的收縮率差異較大。注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形，并使塑件澆口周圍部位的脆性增加；聚乙烯收縮率的絕對值較大，成型收縮率也較大，易產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時可強行脫模。1.3 材料收縮率據(jù)《塑料注射模具設計實用手冊》 （宋于恒 主編 航空工業(yè)出版社 1994） 表 2－1 聚乙烯（PE）1.5%～3.5%。82 注塑模的設計要點PE 塑料它是屬于通用塑料，該產(chǎn)品是通過注塑成型的。它的原理是將顆?；蚍蹱钏芰蠌淖⑺軝C的料中送進加熱器中，經(jīng)加熱熔化，在受壓的情況下，把它注到成型的型腔中，再冷卻成型。注塑成型它的周期短，能成型復雜的、尺寸精確的制件。它的成型工藝過程包括如下：成型前的準備，注塑過程，塑件后處理。注塑過程它是一個比較關鍵的進程，各個步驟都要控制好，這對塑件的質(zhì)量和形狀起著至關重要的作用。注塑成型的核心問題是：就是采用措施得到良好的塑料熔體，并把它注塑到型腔中去，在控溫下，使塑件達到所要求的質(zhì)量。溫度、注塑壓力、時間是其最關鍵的工藝參數(shù)。注塑模包括：成型零部件、合模導向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件。只有處理好各個環(huán)節(jié)的制約關系，才能設計出一副較好的模具來，一副模具設計出來，把它裝在注塑機上，還要通過校核，才能投入生產(chǎn)。因此注塑模與注塑機的關系也是至關重要。93 注塑模的設計3.1 注射模與注射機的關系注射模具是安裝在注射機上使用的。在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選用注射機的有關技術(shù)參數(shù)有全面的了解，以保證設計的模具與使用的注射機相適應。3.1.1. 注塑機的選用塑件體積和質(zhì)量的確定：V 圓頂=πr2h=3.14×13×2×13=1061.32mm3V 圓柱 1=πr12h=3.14×9×9×30=7630.2 mm3V 圓柱 2=πr22h=3.14×8.2×8.2×30=6334 mm3V 蓋=V 圓頂+V 圓柱=1061.32+（7630.2～6334）=1061.32+1296.2=2357.5 mm3m=ρv=2.358×（0.91～0.96）=2.15g～2.26g根據(jù)前面的分析，塑件的形狀大小，塑件的結(jié)構(gòu)特征及模具最小厚度、最大厚度的估算值選用 XS-ZS-22 型注射機，該注射機的基本參數(shù)如下：額定注射量為 20cm3,螺桿直徑 D=20mm,注射壓力 75MPa鎖模力 F=250KN，拉桿內(nèi)間距 d=235mm,開模行程 s=160mm,模具最大厚度 d=180mm,模具最小厚度 d=60mm,噴嘴球半徑 d=SR12.103.1.2. 型腔數(shù)目的確定(1) m1澆注系統(tǒng)凝量的計算該注射模采用點澆口d=0.5～1.5mm， L=0.5～2mm， α=6°～15°， β=60°～90°，V 小圓柱=4.71 mm3V 圓臺=43.75 mm3V 澆=2×V 圓臺+ V 小圓柱=2×43.75+4.71=92.1 mm3(2) 按注射機最大注射量確定型腔數(shù)量 n 得：n≤(Kmp-m1)/m （3.1） n≤(0.8×22-0.092)/2.358≤7其中 n 是型腔數(shù)目，K 是注射機的最大注射量的利用系數(shù)，取 0.8，m 是注射機的最大注射量(cm)，m1 是澆注系統(tǒng)的塑料的質(zhì)量體積。根據(jù)對塑件的精度要求及型腔的排布，n=43.1.3. 最大注射量的校核nm+m1≤kmp （3.2） 4×2.358+0.092=9.5〈17.5式中 mp 是注射機充許的最大注射量(g 或 cm3)。滿足 nm1+m2≤80%mp，所以能保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機的最大注射范圍內(nèi)。3.1.4. 鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生使模具分型面漲開的力，這個力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應小于注射機的額定鎖模力 Fp，才能保證注射時不發(fā)生溢料現(xiàn)象即： Fz=p(nA+A1)Fp （3.3）(其中 Fz為熔融塑料在分型面上的漲開力，N) A=πr2=3.14×13×13=530.66A1=πr12=3.14×1.5×1.5=7.07 Fz=(10～15)×(4×A+7.07)=21297～31945.5N FzFp=250KN 11其中 A 是塑件在分型面上的投影面積，A1 是澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積。P 是塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般約為注射機的 80%左右。由上式可得它也是符合要求。3.1.5. 注射壓力的校核PE 塑料是綜合力學性較好的塑料，粘度不高，精度要求也比較低，根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊》 ，它所需的壓力一般選 80～100Mpa 即可。經(jīng)查得此注射機的注射壓力為 75Mpa,所以由此可得它的壓力也是足夠的。噴嘴尺寸的查表得它的球面半徑為 SR12,則 R2=SR+0.5-1，這樣有利于主流道的凝料脫出。3.1.6. 開模行程的校核注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模行程可按下式校核：S≥H1+H2+(5～10)+a1+a2 （3.4）=28+30+10+15+35=118〈160mm所以也是符合的。由上述數(shù)據(jù)可以確定，選擇 XS-ZS-22 型注射機，是合適的。選擇好的注射機是得到高質(zhì)量塑件的重要前提，因此這個步驟是必不可少的。 3.2 分型面的設計打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素，它的設計受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。 3.2.1. 型腔的布局由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在設計中加以綜合考慮。由于是一模四腔，應該使型腔的每一處都有足夠的壓力，同時保證塑件充滿型腔每一處，所以，采用短形對稱布置。12圖 3-1 型腔排布圖3.2.2. 分型面設計該模具采用的是全開分型面，其分型面的設計原則滿足了以下幾項原則：(1) 有利于塑件的順利脫模。(2) 應保證塑件的質(zhì)量要求。(3) 便于模具的加工制造。(4) 應保證塑件的精度要求。(5) 有利于排氣效果。該模具的成型面的設計可以見裝配圖，它基本符合上述要求。 3.3 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。 3.3.1. 澆注系統(tǒng)的設計經(jīng)分析計算，此塑件采用普通流道系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口、冷料穴組成。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 13圖 3-2 澆注系統(tǒng)示意圖澆注系統(tǒng)是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時使型腔的氣體能及時順利排出，在塑件熔體填充凝固的過程中，將注塑壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外質(zhì)量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)的設計的一般原則：(1) 了解塑件的成型性能。(2) 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。(3) 有利于型腔中的氣體排出。(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) 流動距離比和流動面積比的校核。 3.3.2. 主流道的設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注塑機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑件熔體的流通通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響。在注塑機上，主流道垂直分型面。為了使凝料從其中順利推出，需設計成圓錐形，錐角為 4°，表面粗糙度 Ra≤0.8,主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注塑機及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替反復接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆，采用碳素工具鋼即 T8A，淬火到 53～57HRC。143.3.3. 分流道的設計分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用圓形的截面形狀對于壁厚為 0.8mm,質(zhì)量在 20g 以下的塑件，分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 要求比較高，一般取 1.6um 左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必須遵循以下兩方面的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面的尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡，該模具采用平衡式的分流道。分流道的布置，分流道的布置也根據(jù)型腔的位置而定，型腔位置確定要考慮模具在分型面上力的平衡問題，它的要求是反作用力，以及鎖模力就作用于主流道中心。3.3.4. 澆口的設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關鍵的部位。其形狀、大小及位置應根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進行而確定。該塑件采用的是點澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率和剪切熱，使其順利充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。3.3.5. 澆口的位置的確定設計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜合分析。一般要滿足以下原則：(1) 考慮分子定向的影響。(2) 減少熔接痕提高熔接強度。(3) 澆口應開設在塑件壁厚處。(4) 避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷。(5) 盡量縮短流動距離。經(jīng)過仔細的考慮，該塑件是均勻壁厚件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用點澆口，它能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔。153.3.6. 澆注系統(tǒng)的平衡該塑件是屬于小型塑件，采用一模多腔，這樣有利于提高生產(chǎn)效率。但是在設計時是否能同時達到充滿型腔的目的。這就要對澆注系統(tǒng)的平衡。若澆口平衡則可以得到良好的物理和較精度尺寸的塑件。分流道的布置分平衡式和非平衡式。平衡式是指從主流道到各分流道，其長度、截面形狀和尺寸均對應相等。非平衡式即上述的參數(shù)不相等。澆口的平衡的經(jīng)驗公式如下：BGV=Ag/(Lr)?Lg （3.5）Ag 澆口的截面面積。Lr 從主流道中心至澆口的流動通道的長度。Lg 澆口的長度。此副模具是采用平衡式的，其上面的數(shù)據(jù)是一樣的。所以澆口是平衡的。分流的平衡的計算：l1/l2=d1/d2=Q1/Q2=130/130=10/10=1由于采用是一模四腔的，且采取的是平衡式的澆口，所以分流道的長度、和分流道的截面積尺寸也是一樣的。上式的式子它沒有考慮到分流道轉(zhuǎn)彎部分阻力的影響，以及模具濕度不均勻的影響。L1、L2 是流道 1 和 2 的長度.D1,d2 是流道 1 和 2 的直徑。Q1，Q2 別是塑料熔體在流道 1 和 2 的流量。澆注系統(tǒng)的設計后，還要對澆口平衡進行試模。其步驟如下：(1) 首先將各澆口的長度和厚度加工成對應相等的尺寸。(2) 試模后檢查每個型腔的塑件的質(zhì)量。(3) 將后充滿的型腔的澆口的寬度略為修大一點，盡可能不改變澆口厚度，因為澆口厚度不一，則澆口冷凝封固時間也就不一樣。(4) 用同樣的工藝條件重復上述步驟直到滿意為止。3.3.7. 排溢系統(tǒng)的設計16PE 材料在熔化時，會產(chǎn)生氣體，所以當塑料在充滿型腔時及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣，如果在型腔中不及時排除干凈，可以會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面氣體的受壓產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，還可能造成塑件碳化或燒焦。注射成型時的排氣可采用如下四種方式排氣：(1) 利用配合間隙排氣。(2) 在分型面上開設排氣槽排氣。(3) 利用排氣守排氣。(4) 強制性排氣。該模具是采用利用配合間隙排氣。3.4 成型零件的設計成型零件決定了塑件的幾何尺寸和形狀。成型零件它直接與高溫、高壓的塑料流接觸，因此成型零件要求具有較高的強度、剛度和耐磨性能。成型零部件，它包括：型腔、型芯、成型桿、和成型環(huán)等。該產(chǎn)品是 IT5 級精度制造的，產(chǎn)品外表面要求比較光滑，因此要求成型零件的拋光性能要好，表面應該光滑美觀。表面粗糙度要求 Ra0.8。型腔的材料選 Cr12MoV,淬火處理，并中溫回火，使其達到硬度達到 55HRC 以上。3.4.1. 型腔的結(jié)構(gòu)設計由于該塑件結(jié)構(gòu)比較復雜，且其精度較要求高，要求其塑件不充許出現(xiàn)表面刮傷，經(jīng)過仔細的參考，該型腔采用開式較為合理。查閱資料可得塑件的理想的外壁圓角半徑為塑件的壁厚的 1.5 倍。即R=1.5×t,即 R=1.2mm,該型腔的加工，先下料，經(jīng)粗加工后在磨床上進行磨削，使其達到應有的光潔度，然后熱處理，使其硬度達到 55HRC 以上，再進行精磨，最后用電火花將型腔加工出來并拋光。3.4.2. 型腔的工作尺寸計算所謂成型零件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸。它主要包括型腔的徑向尺寸、型腔的深度、中心距等尺寸。它受到塑件的尺寸精度的影響。17型腔的計算公式如下：型腔的徑向尺寸計算 Dx1=[(1+Scp)Ls-3/4 △] +δz （3.6）=[1.025×26-0.75×0.32]+0.011=26.41+0.011Dx1=Dx2=Dx3=Dx4 其中 Dx是型腔的徑向尺寸，Da 是塑件最大徑向尺寸，△是塑件的設計公差值，Dg 是塑件徑向公稱尺寸，Z 是模具制造公差，一般取 Z =1/3-1/6△查表得PE 塑料的最小收縮率為 1.5%，最大的收縮率為 3.5%，由公式得 Scp=(1.5%+3.5%)/2 得 Scp為 2.5%，至于塑件的精度，在此到△的系數(shù)為 0.32，當塑件的精度不同時會有變化。型腔的深度尺寸計算：Hx1= [(1+Scp)Hs-2/3 △] +δz （3.7）=[1.025×30-0.32×2/3]+0.011=30.54+0.011HX1=Hx2=Hx3=Hx4其中 HM 為型腔的深度尺寸，Hd 為制品高度最大尺寸，Hg 為制品高度公稱尺寸，△的系數(shù)取 2/3。塑件表面的凹槽是通過在型腔上設一塊鑲塊而得到的。3.4.3. 型芯的結(jié)構(gòu)設計型芯是成型塑件的內(nèi)表面的零件。此塑件用小型芯來成型，主型是用來成180.8632圖 3-3 型芯示意圖型塑件的內(nèi)壁，塑件的內(nèi)表面精度要求要稍微低一些，因此型芯的表面加工可以稍稍粗糙點。該芯采用鑲嵌式，它結(jié)構(gòu)牢固，它固定在動模固定板上。其形狀尺寸如上圖所示：其工件角度都是通過核算而得到的。型芯選 Cr12MoV，淬火處理，使其硬度達到 55HRC 以上，不至于使它在注射成型時變彎、變軟。它的加工過程是，先取一段圓棒料，在車床上車削，然后進行熱處理，再進行電火花加工，使其達到所要求的形狀和尺寸，最后進行磨和拋光。型芯的尺寸計算：型芯的徑向尺寸： Lm1=〔(1+scp)Ls+3/4△)〕 -δz （3.8）d1=〔(1+scp)Ls+3/4△)〕 -δz=〔(1+0.025)×16.4+0.75×0.24〕 -0.009=16.99-0.009d2=〔(1+scp)Ls+3/4△)〕 -δz=〔(1+0.025)×16.4+0.75×0.24〕 -0.009=16.99-0.009d1= d2= d3= d419其上面字母所表示的意義和型腔的字母是一樣的。 型芯的高度尺寸計算如下： Hx=〔(1+scp)Hs+2/3△)〕 -δz （3.9）H1=〔(1+scp)Hs+2/3△)〕 -δz=〔(1+0.025)×28+(2/3)×0.32〕 -0.011=28.91-0.011H2=〔(1+scp)Hs+3/4△)〕 -δz=〔(1+0.025)×28+(2/3)×0.32〕 -0.011=28.91-0.011 H1=H2=H3=H4影響塑件尺寸精度的因素較為復雜，主要存在以下幾方面：(1) 零件的制造公差；(2) 設計時所估計的收縮率和實際收縮率之間的差異和生產(chǎn)制品時收縮率波動；(3) 模具使用過程中的磨損。以上三方面的影響表述如下：(1) 制造誤差： △ z=a·i=a(0.45 +0.001D) （3.10）3D其中，D — 被加工零件的尺寸，可被視為被加工模具零件的成型尺寸；△ z — 成型零件的制造公差值； i — 公差單位；a — 精度系數(shù)，對模具制造最常用的精度等級。(2) 成型收縮率波動影響：（3.11）%10???MSLs?其中， — 塑件成型收縮率；L M — 模具成型尺寸；L S — 塑件對應尺寸。s(3) 型腔磨損對尺寸的影響：為簡便計算，凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損量，與脫模方向平行的面才考慮磨損。考慮磨損主要從模具的使用壽命來選定，磨損值隨產(chǎn)量的增加而增大；此外，還應考慮塑料對鋼材的磨損情況；同時還應考慮模具材料的耐模性及熱處理情況，型腔表面是否鍍鉻、氮化等。有資料介紹，中小型模具的最大磨損量可取塑件總誤差的 1/6(常取 0.02～0.05mm)，而對于大的模具則應取201/6 以下。但實際上對于聚烯烴(如像 PP)、尼龍等塑料來說對模具的磨損是很小的，對小型塑件來說，成型零件磨損量對塑件的總誤差有一定的影響，而對于大的塑件來說影響很小。塑件理想的內(nèi)角圓半徑應為塑件壁厚的 1/3 以上。所以取內(nèi)角圓半徑為 0.5mm.型腔由于受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度。如果型腔側(cè)壁和厚度過下，則會引起溢料和出現(xiàn)飛邊，這樣就降低了塑件的精度，嚴重時還會影響脫模。因此還要計算側(cè)壁和底板的厚度。模具型腔的壁厚的計算，應以最大的壓力為準。此塑件是屬于小尺寸塑件，側(cè)壁長 L〈370㎜，所以強度不足是主要原因，因此應以強度計算。型腔側(cè)壁尺寸查表可得 S=48mm底板厚度的計算：按強度的條件，最大應力發(fā)生在板中，底板厚度為：H≥(3Pbl×l/4B[σ]) ? （3.12）=6㎜H 型腔板的高度，經(jīng)算得 6mm 滿足要求了。3.5 合模導向機構(gòu)的設計導向機構(gòu)是保證動模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。本副模具是采用導柱、導套導向。導向機構(gòu)它起到的作用有：定位作用、導向作用、承載作用、保持運動平穩(wěn)的作用。導柱導向通常是由導柱和導套的間隙配合而組成的。導柱分帶頭導柱和有肩導柱。因為該產(chǎn)品是成批量的生產(chǎn)，導柱經(jīng)常運動，容易磨損，所以采用導套，這樣導套壞了，可以隨時更換。小型模具采用帶頭導柱。3.5.1. 導柱的設計技術(shù)要求包括：導柱的長度、形狀、材料、數(shù)量及布置。此副模具把導柱設在動模一側(cè)，這樣有利于推桿的運動。導柱固定端與模板之間采用 H7/m6，而導柱與導套采用 H7/f7 的間隙配合。導套也分直導套和芾頭導套。其用法與21導柱的用法一樣。導套的技術(shù)要求的技術(shù)要求包括：導套的形狀、導套的材料、及固定形式及配合精度。導套采用 H7/r6 配合鑲?cè)肽０?。導柱結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖所 2X45°圖 3-4 導柱示意圖取導柱的長度為 100mm,導柱的材料選 20 鋼,淬火處理到 55～60HRC,導柱的前端做成錐臺形，這樣是為了導柱順利進入導套，導柱固定端粗糙度 Ra 為1.2，導向部分 Ra 為 0.8 該導柱的布置采用階梯導柱對稱分布。3.5.2. 導套的設計導套采用直導套，這樣簡單易制作，而且也適用。其結(jié)構(gòu)和形狀如下圖所示： 22圖 3-5 導套示意圖導套的前端倒圓角，是為了讓導柱順利進入導套。材料通常也采用 20 鋼，熱處理，使其硬度達到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度為 Ra 為 0.8，固定采H7/r6 配合鑲?cè)肽０濉?.5.3. 斜導柱的設計其材料用 T8A，硬度 HRC≥55，表面粗糙度≤0.8,它與其固定板之間采用H7/m6 配合，斜角取 25°。3.6 推出機構(gòu)的設計使塑件從成型零件上脫出的機構(gòu)稱之為推出機構(gòu)。本副模具是通過注塑機的合模機構(gòu)，把力傳給推板，然后通過固定板，再通過推桿，最后傳給推件板，把塑件推出的。推出零件常分為推件板、推桿、推管、成型推桿等。此副模具所設計的塑件是屬于薄壁塑件，而且在推出時不允許有推出痕跡，所以該模具采用推件板推出，這樣有利于保證塑件的精度。此模具的設計也要滿足一般推出機構(gòu)的設計原則：塑件滯于動模一側(cè)，這樣有利于設計推出機構(gòu)，以致于使模具結(jié)構(gòu)簡單、防止塑件變形、力求良好的塑個外觀、結(jié)構(gòu)可靠、脫模時工作可靠，運動平穩(wěn)，制造方便，更換容易。3.6.1. 脫模力的計算 由下式：23Ft=FbFb=AP （3.13）Ft =19140×20 =382KN其中 Ft 是脫模力，F(xiàn)b 是塑件對型芯的包緊力，P 為塑件對型芯的單位面積的包緊力。模外冷卻取 P 約為 2.4～3.9×107Pa,模內(nèi)冷卻約取0.8×1.2×107Pa,由此式可以得到，當塑件越大，對型芯的包緊面也越大，因此脫模力也越大，在模內(nèi)脫出所需的脫模力要少于模外脫出的脫模力。但模內(nèi)脫模容易使塑件容易變形，因此該模選用模外脫模。此副模具采用簡單推出機構(gòu)。它需要設計推桿、推件板、推桿固定板、推板等的設計。 3.6.2. 推桿的設計此模具由于塑件是圓形件，各處的脫模力是一樣的，為了各處平衡，設計推桿時應均勻布置推桿。這樣使系統(tǒng)就顯得比較平衡了，增加了推桿的壽命。推桿在推推件板時，應具有足夠的剛性，以承受推出力，條件充許的話，盡可以把推桿的直徑設得大一點。經(jīng)過仔細的推算，選推桿的直徑為 8，為了保持推桿在工作時具有一定的穩(wěn)定性，把它進行校核。由公式:直徑 d=φ(L2Q/nE) ? （3.14）=6.5取直徑為 8mm,已經(jīng)足夠了。進行強度校核。σ=4Q/n×3.14d2≤σs （3.15）=4×765/4×3.14×62=410/452.12σs說明它的強度是滿足的。其中 d 是推桿直徑，φ 是安全系數(shù)，通常取1.5，L 是推桿長度，Q 是脫模阻力，E 彈性模量，n 是推桿的根數(shù)，σs 是推桿的屈服極限。推桿的材料選用 T8A，淬火處理。推桿的固定形式，推桿直徑與模板上的推桿孔采用 H8/f7 的間隙配合。推桿的工作端面的配合部分的表面粗糙度 Ra 為 0.8。24推件板由一塊與型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周邊端面上進行推出，但作用面積小，推出力比較小，且均勻，運動平穩(wěn)，并且在塑件外表面上沒有推出痕跡。配合，這樣可以降低推件板與型芯的配合，以不產(chǎn)生溢料為準，否則推件板復位困難，并且有可能造成模具損壞。復位機構(gòu)采用彈簧復位，并將彈簧裝在推料桿上。3.6.3. 推件板的厚度計算對于筒形或圓形，推件板受力狀況可以簡化為“圓環(huán)形平板周界到集中的載荷。 ”按強度計算可得厚度為：h=(K2Q/[σ]) ? （3.16）=12所以對推件板采用 12mm。其中 h 是推件板的厚度，K2 是系數(shù)，Q 是脫模阻力。此副模具是采用點澆口，開模時，塑件包在動模型芯上，并且隨動模一起移動，所以它采用多型面，這樣當動模移動，點澆口被切斷，而分流道、澆口和主流道凝料在冷料井倒錐穴的作用下，拉出定模而隨動模移動。推桿固定板它只要滿足它的強度和剛度則就可以滿足需要。它的粗糙度要求可以比較低。它是起到固定推桿的作用。它對的設計主要從它的強度和剛度去考慮，只要滿足了，就可以了。經(jīng)核算推桿固定板和推板它們的厚度均為12mm,采用 45。3.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計注射模具的溫度設計是否恰當，不僅影響塑件的質(zhì)量，而且對生產(chǎn)效率、充模流動、固化定型都有重要影響。3.7.1. 模具對塑件質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、改善成形性 2、成形收縮率 3、塑件變形 4、尺寸穩(wěn)定性 5、力學性能 6、外觀質(zhì)量。當大批量的生產(chǎn)時，而且又要滿足塑件的質(zhì)量要求時，增多型腔是不現(xiàn)實的。這時提高生產(chǎn)率顯得尤其重要了。而提高生產(chǎn)率又與模具溫度的控制有密25切關系。生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關鍵。根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具帶走的熱量為Q=αA△Tθ （3.17）=4.09×0.09243×(60-45)×35=198.47Jα 是冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)。A 冷卻管道壁的傳熱面積。T 模具與冷卻介質(zhì)溫度之差值。θ 冷卻時間(s)。由上述式子可得，當需傳遞熱量不變時，可通過以下三條途徑來縮短冷卻時間。(1) 提高傳熱系數(shù) α。α=φ(ρv)4/5/d 0.2 （3.18）=2.57φ 是冷卻介質(zhì)，ρ 是冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度，d 是冷卻管道直么，v是冷卻介質(zhì)的流速。由上式得，只有提高冷卻介質(zhì)的流速，便可達到傳熱系數(shù)。(2) 提高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差△T△T=Tw-Tθ （3.19）=60-45=15℃式中 Tw 是模具溫度。Tθ 是冷卻介質(zhì)的溫度。一般模溫是一定，為了提高溫差△T，有利于縮短冷卻時間。從而提高生產(chǎn)率。(3) 增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積 A。A=n×3.14dL （3.20）=4×3.14×26×30mm226=9796.8 mm2L 模具上一根冷卻水孔的長度。d 是冷卻通道的直徑。n 是模具開設冷卻通道孔數(shù)。顯然，應在模具上開盡可能多的冷卻通道，以增大傳熱面積，縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。3.7.2. 冷卻系統(tǒng)的設計原則(1) 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大。(2) 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等。(3) 澆口處加強冷卻。(4) 冷卻水道出、入口溫差應盡量小。(5) 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置。(6) 冷卻水道盡量避免在塑件的熔接痕處。(7) 合理確定冷卻水接頭位置。3.8 模架的設計模架技術(shù)的標準，是指在模具設計中和制造中所應遵循的技術(shù)規(guī)范、基準、和準則。它具有以下義：(1) 減少了模具設計者的重復性工作。(2) 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉(zhuǎn)為 專業(yè)生產(chǎn)。(3) 模具的標準化是采用 CAD/CAM 技術(shù)的先決條件。(4) 有利于模具技術(shù)的國際交流和模具出口。該模具的模架采用 A3 型，它適應于單分型面的模具的推件板的推出機構(gòu)，且可以用半開式澆口。其圖可見其裝配圖。根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊》表 9-16的中小型模架的尺寸組合系列：模寬 B=260mm, 模長 L=260mm.模板 A=20mm， 材料 45 鋼。模板 B=25mm， 材料 45 鋼。墊塊 C=50mm， 材料 45 鋼。動模座板的高度為 36mm,它的材料為 45 鋼，定模座板的高度為 20mm,它的材料也為 45 鋼。 27模架的總高度計算得：H=25+36+28+20+20+30+50+20=229經(jīng)校核模具的強度和剛度都是足夠的。且模架的大小也適中，經(jīng)核算選用該模架是較為合理的。4 模具裝配的工藝過程設計模具裝配是模具制造過程的最后階段，裝配質(zhì)量如何將影響模具的精度、壽命各部分的功能。同時模具裝配過程階段的工作量又比較大，又將影響模具的生產(chǎn)制造和生產(chǎn)成本。因此，模具裝備是模具制造過程中的重要環(huán)節(jié)。模具裝配過程是按照模具技術(shù)要求和各零件間的相互關系，將合格的零件連接固定為組件、部件，直至裝配成合格的模具。它可以分為組件裝配和總裝配等。模具裝配內(nèi)容包括：選擇裝配基準、組件裝配、調(diào)整、修配、研磨拋光、檢驗等環(huán)節(jié)，通過裝配達到模具各項裝配精度指標和技術(shù)要求。4.1 模具總的裝配程序4.1.1. 模具總的裝配程序如下(1) 確定裝配基準(2) 裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈。(3) 調(diào)整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密合，分型面處吻合面積不得小于 80%，間隙不得超過溢料最小值，防止產(chǎn)生飛邊。(4) 配盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調(diào)整時檢查。(5)裝導向系統(tǒng)，并保證開模、合摸動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象。(6) 組裝修整頂出系統(tǒng)，并調(diào)好復位及頂出位置等。(7) 組裝修整型芯、鑲塊，保證配合面間隙達到要求。(8) 組裝冷卻或加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水、不漏電、閥門動作靈(9) 組裝液壓或氣動系統(tǒng)，保證運行正常。(10) 緊固所有連接螺釘，裝配定位銷。(11) 試模：試模合格后打上模具標記。如模具編號、合格標記及組裝基面28(12) 最后檢查各種配件、附件及起重吊環(huán)等零件。4.2 模具裝配要點4.2.1. 選擇裝配基準面該模具選用標準模架和導柱導套，因此以模板相鄰兩兩側(cè)面作為裝配基準；將已有導向機構(gòu)的動模和定模合模后，磨削模板相鄰兩側(cè)面呈 90 度，然后以側(cè)面為基準分別安裝定模和動模上的其它零件。4.2.2. 組件的裝配(1) 型腔和型芯與模板的裝配該模具的型芯與固定板之間的裝配采用螺釘固定式。裝配時可按下列順序：① 在加工好的型芯上壓入實心的定位銷釘套。② 在型芯螺孔口部抹紅丹粉，根據(jù)型芯在固定板上的要求位置，用定位板定位，把型芯與固定板合攏，用平行夾板夾緊在固定板上。將螺釘孔位置復印到固定板上，取下型芯，在固定板上鉆螺釘孔過孔及沉孔，用螺釘將型芯初步固定。③ 在固定板的背面劃出銷孔位置，并與型芯一起鉆、鉸銷釘孔，壓入銷釘。該模具的型腔凹模較為簡單，該種型腔凹模鑲?cè)肽０澹P鍵是型腔形狀和模板相對位置的調(diào)整及其最終位置。可采用部分壓入后調(diào)整。調(diào)整方法：型腔凹模壓入模板極小一部分時，用百分表校正其直邊部分。當調(diào)至正確位置時，再將型腔凹模全部壓入模板。(2) 裝配時的注意事項 裝配時應注意：① 型腔凹模和型芯與模板固定孔一般為 H7/m6 配合，如配合過緊，應進行磨修，否則在壓入后模板變形，對于多型腔模具，還將影響各型芯間的尺寸精度。② 裝配前，應檢查、修磨影響裝配的清角為倒棱或圓角。③ 為便于型芯和型腔凹模鑲?cè)肽０?，并防止擠毛孔壁，應在壓入端設計成導入斜度。④ 型芯和型腔凹模鑲?cè)肽０鍟r應保持垂直與平穩(wěn)，在壓入過程中應邊檢查29邊壓入。(3) 盈配合零件的裝配過盈配合零件裝配后，應該緊固，不允許有松動脫出。為保證裝配質(zhì)量，應有適當?shù)倪^盈量和較小的粗糙度數(shù)值，而且壓入端導入斜度應做得均勻，并與軸線垂直。薄壁精密件，如導套或鑲套壓入模板，除上述要求外，更應該邊檢查邊壓入。在壓入后必須檢查內(nèi)孔尺寸，如發(fā)現(xiàn)縮小后，應進行研磨到規(guī)定要求?；驂喝朐龠M行精密加工。(4) 推桿的裝配與修整推桿的作用是推出制件。推件時，推桿應動作靈活、平穩(wěn)可靠。(5) 推桿的裝配要求：① 推桿的導向段與型腔推桿孔的配合間隙要正確，一般用 H8/f8 配合，注意防止間隙太大漏料。② 推桿在推桿孔中往復運動應平穩(wěn)，無卡滯現(xiàn)象。③ 推桿和復位桿端面應分別與型腔表面和分型面齊平。(6) 推桿固定板的加工與裝配為了保證制作的順利脫模，各推出組件應運動靈活，復位可靠，推桿固定板與推板需要導向裝置和復位支承。其結(jié)構(gòu)式有：用導柱導向的結(jié)構(gòu)、用復位桿導向的結(jié)構(gòu)和用模腳作推桿固定板支承的結(jié)構(gòu)。該模具采用導柱導向結(jié)構(gòu)。為使推桿在推桿孔中往復平穩(wěn)，推桿在推桿固定板孔中應有所浮動，推桿與推桿固定孔的裝配部分每邊留有 0.5mm 的間隙。所以推桿固定孔的位置通過型腔鑲塊上的推桿孔配鉆而得。其裝配過程：① 先將型腔鑲塊上的推桿孔配鉆到支承板上，配鉆時用動模板和支承板上原有的螺釘與銷釘作定位和緊固。② 再通過支承板上的孔配鉆到推桿固定板上。兩者之間可利用已裝配好的導柱、導套定位，用平行夾來夾緊。(7) 推桿的裝配與修模① 將推桿孔入口處和推桿頂端倒成小圓角或斜度。② 修剪推桿尾部臺肩厚度，使臺肩厚度比推桿固定板沉孔的深度小0.05mm 左右。③ 裝配推桿時將有導套的推桿固定板套在導柱上，然后將推桿復位桿穿入推桿固定板、支承板和型腔鑲塊推桿孔，而后蓋上推板，并用螺釘緊固。30④ 將導柱臺肩尺寸修磨到正確尺寸。由于模具閉合后，推桿和復位桿的極限位置決定于導柱的臺階尺寸。因此在修磨推桿端面之前，先將推板復位到極限位置，如果推桿低于型面，則應修磨導柱臺階；如推桿高出型面，則可修磨推板的底面。⑤ 修磨推桿和復位桿的頂端面時，先將推板復位到極限位置，然后分別測量出推桿和復位桿高出型面與分型面的尺寸，確定磨修量。修磨后，推桿端面應與型面齊平，但可高出 0.05-0.10mm；復位桿與分型面齊平，但可低 0.02-0.05mm。由于該模具推桿數(shù)量較多，所以應該注意：一是應將推桿與推桿孔進行選配，防止組裝后，出現(xiàn)推桿動作不靈活、卡緊現(xiàn)象；二是必須使各推桿端面與制件相吻合，防止頂出點的偏斜，推力不均勻，使制件脫模時變形。5 模具的安裝、調(diào)試及維護模具裝配完成后，在交付生產(chǎn)之前，應進行試模，試模的主要目的是：查模具在設計制造上是否存在缺陷，若有缺陷，則需查明原因并進行排除；對模具成型工藝條件進行試驗，以有利于模具成型工藝的確定和提高。試模應按下列順序進行：裝模：在模具裝注射機之前，應按設計圖樣對模板進行檢驗，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，進行修理，減少不必要的重復安裝和拆卸。模具應可能整體安裝。模具定位圈裝入注射機上定模板的定位圈孔后，以極慢的速度合模，由動模板將模具輕輕壓緊，然后裝上壓板。通過調(diào)節(jié)螺釘，將壓板調(diào)整到與模具的安裝基面基本平行后壓緊，壓板的數(shù)量應跟根據(jù)模具的大小進行選擇，一般為 4-8 塊。模具固緊后可慢慢啟模，直到動模部分停止后退，此時就調(diào)節(jié)注塑機的頂桿，使模具上的推桿固定板和動模支承板之間的距離不小于 5mm，以防頂壞模具。為了防止制件溢邊，又保證型腔能適當排氣，合模的松緊程度 很重要。因此，對注塑機的液壓柱塞－肘節(jié)機構(gòu)要進行，目前主要是憑目測和經(jīng)驗進行，即合模時，肘節(jié)先快后慢，自然伸直時，合模的松緊程度合適。裝好模具后，接通冷卻水管或加熱路線并進行檢驗。試模：做好試模準備好后，選用合格原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)將料筒和