05 級模具二班 1緒論我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn) ①①我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(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 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生 產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達(dá)到了國外同 類產(chǎn)品的水平，而且 還采用最新的 齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達(dá)到了 標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。 還 能生產(chǎn)厚度僅為 0.08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30 萬次，淬火鋼模達(dá) 50～ 1000 萬次，交 貨期較以前縮 短，但和國外相比仍有較大差距。①①成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體 輔助注射成型技術(shù)的使用更 趨成熟，如青 島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 29～34 英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還 使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá) 20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式 熱流道裝置，少數(shù) 單位采用具有世界先 進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。① 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生 產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UGⅡ、美國Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美國 CV 公司的 CADS5、英國 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)， 雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行 業(yè)中， 實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行 計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。①①近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大 發(fā)展，主要有北航華正軟件工05 級模具二班 2程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具 鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo) 準(zhǔn)模架、 標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到 應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具 標(biāo) 準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70%～80%相比，仍有差距。①據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市場的 總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、 長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材 擠出模具、 PVC 塑料管材接 頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽 車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展， 這些都是塑料模具市 場的增長點(diǎn)。二、我國塑料模具工業(yè) 和今后的主要發(fā)展方向①①(1)提高大型、精密、復(fù)雜、 長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生 產(chǎn)率要求而發(fā) 展的一模多腔所致。 ① ①①(2)在塑料模 設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM 技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為 其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng) 絡(luò)的 CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決 傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設(shè)計(jì)與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工 業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。① ①①(3)推廣應(yīng)用 熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用 熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度 節(jié)省塑料制件的原材料和 節(jié)約能源，所以廣泛 應(yīng)05 級模具二班 3用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制 訂熱流道元器件的國家 標(biāo)準(zhǔn)， 積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān) 鍵。氣體 輔助注射成型可在保 證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電 行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù) 雜的大型制品，模具 設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工 藝與模具也非常重要。①①(4)開發(fā)新的成型工 藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適 應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。①①(5)提高塑料模 標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的 應(yīng)用要大力推廣。 為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 ① ①①(6)應(yīng)用優(yōu)質(zhì) 材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 ①①(7)研究和應(yīng) 用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的 檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。三、設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具中的作用通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型 過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能 夠獨(dú)立設(shè)計(jì) 一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識，金屬材料的 選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜 合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識。第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書05 級模具二班 4此塑件為骨架（SMBS-04），采用 ABS 材料，小批量生產(chǎn)，塑件的外表面無特別要求。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作量較大，主要包括模具 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)總裝圖的繪制等，所以歷時較長，要求完成以下任 務(wù)：1① 根據(jù)尺寸分析零件工藝性；2① 設(shè)計(jì)骨架的注射模，完成模具裝配圖一張， 產(chǎn)品圖 一張，型芯鑲塊、型腔的零件圖各一張，非標(biāo)準(zhǔn)零件圖一套。3① 編寫設(shè)計(jì)說明書。 第二章 塑件分析本塑件為骨架.主要形狀為長方體的殼類零件,零件形狀如產(chǎn)品圖所示,具體尺寸請看產(chǎn)品圖紙。05 級模具二班 5塑件的工藝性1) 尺寸精度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所或塑件尺寸的準(zhǔn)確度。一般塑件的尺寸精度是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝特點(diǎn)，過高的精度要求是不恰當(dāng)?shù)摹Ｒ虼?，要合理地選擇塑件精度，在滿足使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動，而本塑件的結(jié)構(gòu)簡單無配合精度，由于所用材料為 ABS 所以確定其采用一般精度，為 MT3 級精度，無公差 值者，按 MT5級精度取值。其主要尺寸公差 標(biāo)注如下（單位均為 mm）。塑件定位尺寸：10+ -0.14、13+——-0.0.16 。2）表面粗糙度 塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、波紋等庛點(diǎn)外，主要由模具成型零件的表面粗糙度決定。由于本塑件的外觀要求不高，所以表面粗糙度要求低,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高 1~2 級.所以依據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 3-3 可知，塑件的表面粗糙度在 1.6～3.2 之間， 選取 3.2。aR3）形狀 05 級模具二班 6塑件在滿足功能的要求下，其內(nèi)外表面應(yīng)盡可能保證有利于成型，以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低成本，提高生產(chǎn)率和保證 塑件的質(zhì)量。由于此塑件的外表面要求不高、塑件 結(jié)構(gòu)簡單，可以把澆口設(shè)在上表面。4）壁厚 本塑件為薄壁小型零件。5）脫模斜度 為了便于塑件脫模，以防脫模 時擦傷塑件表面，與脫模方向平行的塑件表面一般應(yīng)具有合理的脫模斜度。脫模斜度的大小主要取決于塑料的收縮率、塑件的形狀和壁厚以及塑件的部位等因素，收縮率大的塑料取 較大的脫模斜度。由于塑件在冷卻收縮時，會使它包 緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉住塑件，而又因 為本塑件是一個殼類零件，如不設(shè)適當(dāng)?shù)男倍葘⒈?較難脫模。因此根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 3-7 中查得：型腔的脫模斜度 選 40ˊ～1°20ˊ；型芯選 35ˊ～1° 。所以 選取 1o。二、塑件結(jié)構(gòu)分析由于所選的材料為 ABS。塑件成型性較好，它的流 動性好，收縮率小，加上塑件的表面質(zhì)量要不高、尺寸精度要求的 問題，故適合采用點(diǎn) 澆口。由于模具的結(jié)構(gòu)簡單，考慮本塑件 為小批量生產(chǎn)、注射機(jī)的各項(xiàng)規(guī)格、工作性能、制品的精度要求、模具制造費(fèi)用、生產(chǎn)效率等，采用一模二腔模具。第三章 材料的成型特性與工藝參數(shù)本塑件材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，俗稱 為 ABS。英文名稱 為 Acrylonitrile-butadiene-styrene。 1. 主要用途 ABS 是一種 綜 合性能優(yōu)良的在工程中廣泛應(yīng)用的新型塑料。在機(jī)械工業(yè)上用來制05 級模具二班 7造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè) 上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用 ABS 夾層板制小轎車車身。 ABS 還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。2. 基本特性 ABS 是由丙 烯腈、丁二烯、苯乙 烯共聚而成的非結(jié)晶型的高聚物。這三種組分各自的特性，使 ABS 具有良好的綜合力學(xué)性能。ABS 呈淺象牙色或白色，不透明，無嗅，無味，能緩慢燃燒 。密度 為1.02～1.05g/cm 3，ABS（抗沖）收縮率為 0.3～0.8% ，ABS（耐 熱）收縮率為 0.3～0.8% 。它既有聚苯乙烯的光澤和成型加工性能，有具有聚本烯腈的 剛性、耐曲性和 優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，同時和發(fā)揮了橡膠組分所具有的 優(yōu)良的抗沖擊強(qiáng)度，ABS 有堅(jiān)韌、硬質(zhì)、剛性的特征。電性能良好，耐藥品、耐磨、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性，水、無機(jī)鹽、堿、酸 類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛 、酯、 氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會 軟化溶脹。尺寸 穩(wěn)定，易著色。ABS 塑料表面受冰酸醋、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。易于成型加工。其缺點(diǎn)是賴熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70°C 左右，熱變形溫度約為 93°C 左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。3. 成型特點(diǎn) ABS 材料具有吸濕性，要求在加工前進(jìn)行干燥處理，建 議干燥條件：80°～90°C 溫度下至少干燥 2 小時。材料濕度 應(yīng)保證小于 0.1﹪。ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；ABS 在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～60°C，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60～80°C。4. ABS 注射參數(shù)根據(jù)《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 6-5 查得：注射類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min05 級模具二班 8噴嘴類型：形式① 直通式；溫度 ①180～190°C料筒溫度：前段① 200～210°C；中段① 210～230°C；后段① 180～200°C①模具溫度：50～80°C注射壓力：70～90 MPa保壓力① ：50～70 MPa注射時間：3～5 S保壓時間：15～30 S冷卻時間：15～30 S成型時間：40～70 S①后處理 ：方法 紅外燈烘箱；溫度 70°C；時間 2～4h.第四章 成型設(shè)備的選擇一、初選注射機(jī)為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的能力,應(yīng)根據(jù)注射模一次成型的塑料體積和質(zhì)量來初步確定注射機(jī)的類型。1) 注射量 由此得（初步估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 2g）：05 級模具二班 9通過使用 PRO/E 軟件實(shí)體造型后知質(zhì)量為 5 克，取材料密度為 1.05g/cm3，所以塑件體積：V= =5/1.05=4.76 cm3m?澆初步估算叫住系統(tǒng)的質(zhì)量為 3g，計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積 ：V 澆= =2/1.05cm3=1.9 cm3澆總體積： V 總 =（2x4.76+1.9）cm3=11.42cm3總重量： M 總 =11.42X1.05g=11.99g聚苯乙烯的密度為 1.054g/cm3,ABS 塑料密度為 1.02～1.05g/cm 3.應(yīng)滿足注射量： V 機(jī) ≥V 塑料 /0.80 試中 V 機(jī) ——額定注射量（ cm3）V 塑料—— 塑件與澆注系 統(tǒng)凝料體積和（cm 3） V 塑料 /0.80=11.42/0.80=14.28cm32) 注射壓力：P 注 ≥P 成型查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 6-5 可知：ABS 塑料的成型 時的注射壓力 P 成型 =70～90MPa3) 鎖模力：P 鎖模力≥ pF式中 p—塑料成型時型腔壓力， ABS 塑料的型腔壓力 p=30MPa；F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm 2）。各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積（尺寸參考零件圖）：F=25×22.5+3.14×3=571.92 mm2pF=30X571.92N=17157.6KN由此查表可初選注射機(jī)型號為 XS-ZY-60 的注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表 1結(jié)構(gòu)形式 臥 鎖模力/㎏ 500理論注射量/cm 3 60 最大成型面積/㎜ 2 130螺桿直徑/㎜ 38 最大模具厚度/㎜ 200注射壓力/mPa 122 最小模具厚度/㎜ 7005 級模具二班 10注射行程/mm 170 模板最大行程/mm 180注射時間/s 2．9 鎖模方式 液壓-機(jī)械噴嘴口孔徑/㎜ φ4 中心孔徑 56噴嘴球半徑/㎜ SR12 孔徑/㎜ φ22定位孔直徑/㎜ φ60+00.054 孔距/㎜ 230移模行程/㎜ 300頂出兩側(cè) 二、型腔數(shù)量的確定因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)的最大注射量來確定型腔數(shù)量 ；nn ≤(K - )/mN21式中 ——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8；KmN——注射機(jī)允許的最大注射量（g 或 cm3）；——成型周期（s ）； t——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（ 或 ）；2mg3cm——單個塑件的質(zhì)量或體積( 或 )。1由此可求出：n≤(0.8*125*1.05-2)/5=20.6故取 n=2 滿足設(shè)計(jì)要求。第五章 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、塑料制件在模具中的位置1、型腔數(shù)量及排列方法05 級模具二班 111) 有以上計(jì)算得出，型腔數(shù) 為 2，即一模 2 件。2) 此塑件結(jié)構(gòu)對稱，在模具中采用平衡式布置。2、分型面設(shè)計(jì)將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型 時又必 須接觸封閉， 這樣的接觸表面稱為模具的分型面。根據(jù)塑件的形狀和尺寸，采用單分型面即可滿足要求。所以采用平直分型面，分型面的形狀如圖（2）所示：圖（2）分型面形式選擇分型時應(yīng)遵循以下基本原則：1① 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；2① 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；3① 保證塑件的精度要求；4① 滿足塑件的外觀要求；5① 便于模具加工制造；6① 考慮成型面積和鎖模力；7① 對側(cè)向抽心的影響；8① 考慮排氣效果。由塑件分析本選擇平面分型。二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對塑件性能、 結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且對于塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此 這 是一個重要環(huán)節(jié)。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四部分。1、主流道的設(shè)計(jì)05 級模具二班 12主流道(俗稱澆口套)是塑料熔體的流動通道，在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面， 為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐 形， 錐角取 1°，內(nèi)壁粗糙度 Ra 小于 0.4μm,小端直徑 d 取2mm。選用澆口套材料為 T10A，熱處理要求淬火 53～57HRC。其主要尺寸見下圖：2、分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道,它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前通過截面積的變化及流向變換來獲得平穩(wěn)流態(tài)的過濾段.因此要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔,并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小,能將塑料熔體均衡分配到各個型腔。分流道的形狀及尺寸根據(jù)分析，采用半圓形截面的分流道直徑 為 φ2如下：3、 澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔的通道，根據(jù)《塑料成型工藝與模具 設(shè)計(jì)》書中表 5-5 查得，材料 ABS 適應(yīng) 于任何澆口。根據(jù)對塑件的分析，由于其外表面要求比較高,再結(jié)合各種 澆口的特點(diǎn)， 選擇用潛伏澆口。澆口位置的選擇：05 級模具二班 13澆口位置的選擇在模具設(shè)計(jì)時，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán) 格，它一般根據(jù)下述幾 項(xiàng)原則來參考：①1① 盡量縮短流動距離①2① 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處①3① 必須盡量減少或避免熔接痕①4① 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除①5① 考慮分子定向的影響①6① 避免產(chǎn)生噴射和蠕動①7① 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口①8① 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量4、冷料井的設(shè)計(jì)用來容納注射隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料井。冷料井位于主流道正對面的動模板上，或 處于分流道末端。其作用是凝集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料 ”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。冷料井除了具有容納冷料的作用以外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動模一側(cè)，便于脫模的功能。Z 字形拉料桿是最常用的一種形式,工作時依靠 Z 字形鉤將主流道凝料拉出澆口套,推出后由于鉤子的方向性而不能自動脫落,需要人工取出，故本設(shè)計(jì)選用 Z 形推料桿的冷料井。三、排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)塑料溶體填充型腔時，必 須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)因各種原因沒有將產(chǎn)生的氣體排除干 凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同 時積存的氣體還會 產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型 時排氣通常用如下四種方式 進(jìn)行：①1① 利用配合間隙排氣①2① 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣①3① 利用排氣塞排氣05 級模具二班 14①4① 強(qiáng)制性排氣此塑件利用此配合間隙排氣，不 專門設(shè)計(jì)排溢系統(tǒng)，如在 調(diào)試 中認(rèn)為必須開設(shè)排溢系統(tǒng)，到時也可以開設(shè)。第六章 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì)，包括型芯鑲塊、型芯和螺 紋套筒等。一、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 凹模（型腔）的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)型腔是成型零件外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)形式可分為 整體式、整體嵌入式、局部嵌入式、組合式等。由于本塑件為工字型且內(nèi)空的薄壁小零件，且此塑件為小批量生產(chǎn)，因此塑件的凹模采用側(cè)滑塊組合式， 鑒于本塑件較小,各單個型腔采用機(jī)械加工 ,電加工等方法加工制成,然后裝入模板中.這種結(jié)構(gòu)加工效率高,裝卸方便。2、 型芯設(shè)計(jì)05 級模具二班 15成型零件內(nèi)表面的零件統(tǒng)稱為凸模或型芯。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用推管推出，用推管推出里的固定型芯做凸模。二、成型零件工作尺寸的 計(jì)算成型零件工作尺寸是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，型芯之間的位置尺寸等。 由于考慮到影響因素較多，所以我 們一般按照平均收 縮率、平均磨 損量和模具平均制造公差為基準(zhǔn)的計(jì)算方法。即： %102minax_???S式中 ——塑料的平均收縮率（其他的同上）。_S由材料的性質(zhì)可知：ABS 的收縮率為 0.3﹪～0.8﹪。故_0.3810.52S????在以下的計(jì)算中塑料的收縮率即為平均收縮率，并 規(guī)定：塑件外形最大尺寸 為基本尺寸，偏差為負(fù)值，與之相對應(yīng)的模具型腔最小尺寸 為基本尺寸，偏差為正值。塑件內(nèi)形最小值為基本偏差為正值，與之相對應(yīng) 的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。1、型腔和型芯工作尺寸的 計(jì)算①1① 型腔徑向尺寸（需要修改的地方）由平均收縮率法公式：_0(1)[]zMsLLx??????式中 ——凹模徑向尺寸（mm）—— 塑件徑向公稱尺寸（mm）s—— 塑料的平均收縮率（%）_—— 塑件公差值（mm）?X —— 修正系數(shù)（0.5 ～0.75）在此取 0.505 級模具二班 16對于中小型塑件，取 ，其余的同上。3z???塑件公差值見《塑料成型工藝與模具制造》表 3-1，表 3-2.型腔部分的尺寸如下：25L1=[（1+0.0055）×25-0.5×0.35] =23.9616.5L2=[（1+0.0055）×16.5-0.5×0.25] =16.4722.5L3=[（1+0.0055）×22.5-0.5×0.3] =22.4714L4=[（1+0.0055）×14-0.5×0.25] =13.952 型芯徑向尺寸由平均收縮率法公式： _0[(1)]zMsllx?????得: 13L1=[（1+0.0055）×13+0.5×0.18] =13.1610.5L2=[（1+0.0055）×10.5+0.5×0.18] =10.642 、 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸型腔深度也由平均收縮率法公式：??????0_0])1[()(xHsMz型芯高度也由平均收縮率法公式： 0_0])[()(zzhsh????得： 14h=[（1+0.005）×14+0.5×0.32] =14.241005 級模具二班 17h’=[（1+0.005）×10+0.5×0.16] =10.143、中心距尺寸制件上凸臺之間，凹槽之間或凸臺到凹槽的中心 線之間的距離稱 為中心距。由于模具上中心距和塑件中心距公差都是雙向等值公差，同 時磨損的 結(jié)果不會使中心距尺寸發(fā)生變化，所以計(jì)算中心尺寸不必考慮磨損量。因此，塑件中心距的基本尺寸 Cs 和模具上成型零件中心距的基本尺寸 CM 均為平均尺寸。于是：sL)1(_??標(biāo)注上制造公差后得： 2)(2_zszM????對于塑件 圖紙上的規(guī)定是： z對于模具型芯 圖紙上的規(guī)定是： zL根據(jù)以上公式得：45L1± /2=（1+0.005）×45±0.05=45.25±0.055、 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的 計(jì)算（1） 型腔側(cè)壁厚度 d 確定側(cè)壁厚度由于型腔是采用側(cè)滑塊組合式結(jié)構(gòu)。由《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表 4-3 查得：t =5mm①2① 厚度的計(jì)算如果后部沒有支承板，直接支承在模腳上，中間是懸空的，底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板，由于溶體的 壓力，板中心將產(chǎn)生最大的變形量，按剛度條件，型腔底板厚度為：34]['?Epbch?式中 ——由型腔邊長比 決定的系數(shù)， 查《塑料成型工 藝與模具設(shè)計(jì)》表 5-15。'cl/——型腔內(nèi)溶體的壓力（ ）；pMPa——型腔邊長（ ）；bm——鋼的彈性模量，取 ；E5106.2?——允許變形量 ；][?)(05 級模具二班 18查表得 =0.0267（由于 l/b=1.8125）p=80MPa，b=94.2mm。 =0.05'c ][?所以 25.4mm???354340.16.229807]['?Epbch由于考慮到這是近似計(jì)算，所以 選取 h=26mm。三、模架的選?、佗?模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面。盡量選取標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)成型零件的計(jì)算和，還有注射機(jī)的參數(shù)，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)的龍記模架（LKM），模架的尺寸如裝配圖所示， 則所選模架如下圖：第七章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)塑件在從模具上取下以前,還有一個從模具的成型零件上脫出的過程,使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。它包括以下幾個部分，脫模力的計(jì)算、推出機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)等的機(jī)構(gòu)形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機(jī)構(gòu)所需的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)性校核。在設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時， 應(yīng)遵守以下幾個原則：① 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)① 保證塑件不因推出而變形損壞① 機(jī)構(gòu)簡單動作可靠① 良好的塑件外殼① 合模時的正確定位05 級模具二班 19一、脫模力的計(jì)算注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包 緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論，塑料制件剛開始脫模時，所需克服的阻力最大，所以選擇 此時作為臨界條件。二、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)一般包括推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、活動鑲塊及凹模推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及型腔的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用推管推出。其特征如下：推管推出是用于薄壁圓筒形塑件或局部為圓筒形塑件，推管推出塑件的運(yùn)動方式與推桿推出基本相同，只是推管中間多了一個固定型芯。推管推出機(jī)構(gòu)動作均勻、可靠，且在塑件上不留任何推出痕跡，推管推出的材料可為 T8、T10 等，淬火 53～57HRC；對與一般要求不高的模具，可用 45 鋼做， 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 235HB。推管推出的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)有分好幾種，由于本塑件推出距離短且 為小批量生產(chǎn)，所以本設(shè)計(jì)選用結(jié)構(gòu)簡單、可靠的（ɑ ）所示形式。推管與型芯的配合長度為推出行程加 3～5㎜，推管與模板的配合一般等于（0.8～2）D ，其余部分?jǐn)U孔，推管擴(kuò)孔（d+0.5）㎜，模板 擴(kuò)孔（D+1）㎜。本設(shè)計(jì)推管推出機(jī)構(gòu)的尺寸是根據(jù)塑件尺寸、 書上的計(jì) 算方法、開模行程及推管的剛性要求所確定的。簡圖如下：（詳圖見 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 》書 P108，圖 4-97）技術(shù)要求:1① 材料 T8A 碳素工具鋼2① 熱處理要求 HRC≧533① 工作配合部分表面粗糙度 Ra≤0.8μm（2）、推桿應(yīng)力的校核05 級模具二班 20由《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》公式 5-58 得g=4Q/(n3.14d2)≤gsg—推桿應(yīng)力(N/cm2)gs—推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度 N/cmQ—脫模力（一般中碳鋼 gs=32000N/cm2 合金 結(jié)構(gòu)鋼 gs=42000N/cm2）Q=19200 n=2 d=12∴g=4*19200/(2*3.14*1.2*1.2)=8493≤gs∴推桿 應(yīng) 力強(qiáng)度足夠。2、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平 穩(wěn)，每次合模后推出機(jī)構(gòu)能回到原來的位置，需要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。1) 導(dǎo)向零件推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向零件，通常由推板 導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套所 組成，其 導(dǎo)向裝置。見裝配圖。2) 復(fù)位零件由于推桿的設(shè)置,可以同時可以實(shí)現(xiàn)卸料和推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，其具體 結(jié)構(gòu)和相對位置如裝配圖所示。第八章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和 導(dǎo) 向的零件。合模 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì) 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外， 還要承受一定的側(cè)向 壓力。塑料熔體在充型 過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成?設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱， 導(dǎo)柱導(dǎo)面部分 長度比凸模端面高出05 級模具二班 218～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo) 正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10A，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0.8μm，導(dǎo)向部分 Ra 為 0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用四根導(dǎo)柱，固定端與模板 間采用 H7/m6 過渡配合，導(dǎo)向部分采用 H7/f7 間隙配合。二、導(dǎo)套導(dǎo)套常采用帶頭導(dǎo)套的形式，采用 H7/m6 配合鑲?cè)肽０濉＞唧w結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖。第九章鑲塊的精定位設(shè)計(jì)滑塊定位裝置：為了保證斜導(dǎo)柱伸出端準(zhǔn)確可靠的進(jìn)入滑塊斜孔，則滑塊在完成抽芯動作后，必須停留在一定位置上。為此，滑塊需有靈活、可靠、安全的定為裝置。 （詳看裝配圖）由于本設(shè)計(jì)采用的是側(cè)滑塊組合式凹模，所以在定位上要更 為緊密，固在在滑 塊間裝有精定位銷。如下：05 級模具二班 22裝配關(guān)系請看裝配圖。第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)無論什么塑料進(jìn)行注射成型，均有一個比 較適宜的模具溫度范 圍，在此模具溫度范 圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充 滿型腔，塑件脫模后收 縮和翹 曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量較高。為 了使模溫控制在一理想的范 圍內(nèi)， 現(xiàn)設(shè)計(jì)一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于本次設(shè)計(jì)的塑料 ABS 黏度和流動性一般，模溫 為 40～ 60℃，故無須設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)，只需設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)以確保合理的模溫。常用的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用的是水冷卻，經(jīng)濟(jì)實(shí) 惠。冷卻的計(jì)算在單位時間內(nèi)所需排除的總熱量可近似由下面公式計(jì)算：Q = nmΔh/60其中 n 為每小時注射次數(shù)， m 為每次注入模具的塑料質(zhì)量（kg）,Δh 為塑料成型時放出的熱熔量（J/kg）由于 ABS 成型周期 為 50～220S，取 T=150（S）； n=3600/150=24 (次) ； m=7(g)=0.007(kg);；查《塑料模具設(shè)計(jì)》表 3-19 得:Δh=326.26～396.48kJ/kg, 取 Δh′=360kJ/kg, 所以Δh=360×0.007=2.52（kJ）=2520(J)Q = 24×0.007×2520/60=7.6（J/min）為了滿足注射模冷卻需要，在 單位時間內(nèi)所需冷卻水量可按下式 計(jì)算：V = Q/ρCρ（t1-t2）= nmΔh/60ρCρ（t1-t2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與常見冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1. 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1) 冷卻水道應(yīng)盡量多2) 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等3) 澆口出加強(qiáng)冷卻05 級模具二班 234) 冷卻水道、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溶接部位以免 產(chǎn)生溶接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道具體結(jié)構(gòu)如裝配圖所示。第十一章 注射機(jī)參數(shù)的校核一、 注射量的校核在初選注射機(jī)時，以計(jì)算出塑件與 澆注系統(tǒng)凝料體積和 為 12 cm3，初 選注射機(jī) XS-ZY-60 的注射量為 60 cm3.∴注射量滿足要求。注射壓力的校核05 級模具二班 24初選注射機(jī) XS-ZY-60 的注射壓力為 120Mpa,塑料 ABS 的注射范 圍為 70～90，故所選的注射機(jī)的注射壓力滿足要求。三、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)不同型號的注射機(jī)其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同，設(shè)計(jì)模具時應(yīng)對相關(guān)尺寸加以校核，以保護(hù)模具能順 利安裝。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等。1 噴嘴尺寸XS-ZY-60 型注射機(jī)的噴嘴球面半徑為 12mm，而本次設(shè)計(jì)的模具主流道始端凹下的球面半徑為 11mm，與之相適 應(yīng)，故滿足要求。2 模具厚度模具厚度 H 必須滿足：Hmin﹤H﹤Hmax式中:Hmin－注射機(jī)允許的最小模具厚度；即動、定模板之間的最小開距；Hmax—注射機(jī)允許的最大模具厚度;XS-ZY-125 型注射機(jī)模具最小厚度為 70mm，最大模具厚度為 200mm，本次設(shè)計(jì)的模具厚度為 H=20+60+40+25+20=165mm，滿足 70mm﹤165mm﹤200mm，故模具厚度 滿足要求。3 模具外形尺寸本設(shè)計(jì)的模具外形尺寸為 250mm*270mm，在其范圍內(nèi)，故滿足要求。四、行程的校核開模行程 S（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。它的大小直接影響模具所成型的塑件高度。注射機(jī) XS-ZY-60 的最大開模行程 Smax 與模具無關(guān)，它的開模距離由連桿機(jī)構(gòu)的沖程或其它機(jī)構(gòu)的沖程所決定的，不受模具厚度的影響，由于此模具是分型面注射模。由〈參 1〉公式（4-9）得Smax≥S=H1+H2+a+5~10S—開模行程05 級模具二班 25H1—推出距離（mm）H2—包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（ mm）取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm）H1=14 mm H2=45mm a=30mm∴S=14+45+30+10=99mmSmax=200mm 故：Smax≥S 滿足要求五、頂出裝置的校核XS-ZY-60 型號的注射機(jī)的頂出裝置為兩側(cè)頂桿機(jī)械頂出，此模具的頂出機(jī)構(gòu)也采用兩側(cè)頂桿機(jī)械頂出，故相適應(yīng) 。經(jīng)校核，注射機(jī) XS-ZY-60 滿 足要求。致 謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我得到了老 師們的指導(dǎo)和幫助；在研究 過程中，同學(xué) 們給了我很多獨(dú)特的見解和幫助。使我有了很大的 進(jìn)步，在此表示 誠摯的、衷心的感謝。參考文獻(xiàn)1.薄繼康主編.Pro／ENGINEER 基礎(chǔ)教程.北京：人民郵電出版社， 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