044-兒童石英手表注塑模具設(shè)計【模具三維】
044-兒童石英手表注塑模具設(shè)計【模具三維】,模具三維,044,兒童,石英,手表,注塑,模具設(shè)計,模具,三維
畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告
題目：電子石英表表蓋注塑模具設(shè)計
1.設(shè)計（論文）進展狀況
本設(shè)計已經(jīng)完成以下內(nèi)容：
（1） 對于在開題報告中，老師對我總設(shè)計草圖，開題報告中提出的相關(guān)問題，我修改了平面圖、剖面圖，通過指導(dǎo)老師的檢查；完善了開題報告的內(nèi)容和格式。
（2） 根據(jù)相關(guān)規(guī)定、規(guī)范和原則，完成了塑件的材料選擇及其工藝性的了解，成型方案的擬定和模架的選擇，外文文獻的翻譯，塑件總裝配圖初步的繪制。
具體完成情況如下：
1.1 塑件原材料的分析
圖1 塑件圖
（1）該制品所用材料為ABS塑料，其是由三種單體聚合而成，故而它有三種單體的綜合性能。ABS塑料具有較高的沖擊強度和表面硬度以及耐磨性，適合旋手柄的使用需求。另外，它具有化學(xué)穩(wěn)定性和良好的節(jié)電性能，制品的尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可拋光和電鍍。
（2）ABS塑料有較好的成型性能，它的流動性較好，成型收縮率較小，比熱容較低，塑化和凝固效率高，利于制品的成型，但是ABS塑料的吸水性大，成型前必須干燥，干燥時采用負壓沸騰干燥。
1.2 分型面的選擇
分型面為定模和動模的分界面，每個塑件的分型面可能有一種，也可能有幾種選擇。合理的選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面應(yīng)考慮以下幾個原則：
（1）分型面應(yīng)選在制品最大截面處；（首要原則）
（2）分型面的痕跡不影響制品的外觀；
（3）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理安排；
（4）有利于排氣；
（5）使推桿的痕跡不露在塑件的外觀表面上；
（6）使塑件開模后留在動模上，便于推出機構(gòu)的設(shè)置；
（7）盡可能滿足使用要求且容易脫模；
（8）盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力；
（9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，保證制品的尺寸精度；
（10）長型芯置于開模方向上；
開題報告中擬采用的表蓋下表面為分型面，沒有就考慮到表蓋下表面有一倒角結(jié)構(gòu)，這些會使分型面不整齊，所以換做上表面為分型面，如圖所示
圖2 分型面的選擇
1.3澆口的設(shè)計
澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當(dāng)注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側(cè)澆口，點式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。根據(jù)澆口選用原則及塑件的特點為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，采用側(cè)澆口。
1.4 型腔的排列方式的確定
（1） 塑件尺寸精度
（2） 模具制造成本
（3） 注塑成形的生產(chǎn)效益
（4） 制造難度
本設(shè)計根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點，考慮型腔布局方式，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣比一模一腔模具的生產(chǎn)效率高，同時結(jié)構(gòu)更為合理。
圖3 型腔布局圖
1.5利用AutoCAD軟件繪制出裝配草圖，如圖4：
圖4 裝配草圖
2.存在問題及解決措施
存在的問題：在本設(shè)計里涉及到了許多非標準件的選用，雖然之前接觸過，但在綜合考慮結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟等方面還有所欠缺。我會認真的參考資料積極地和同學(xué)討論，向老師請教。還有就是軟件畫圖存在問題不能完全按照計算結(jié)果畫出相一致的圖。
解決措施：繼續(xù)完善計，從圖中改進，優(yōu)化設(shè)計，以求更加準確。
3.后期工作安排
（1）對所確定的實施方案進行全面的、系統(tǒng)的設(shè)計與分析。
（2）修改完善裝配圖。
（3）撰寫說明書，完成畢業(yè)設(shè)計的其余部分。
（4）完成論文的錄入排版，準備答辯。
（5）畢業(yè)答辯，裝訂論文。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義
?模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，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)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。?
????隨著社會的發(fā)展，人類生活水平的提高。人們對電子產(chǎn)品的要求日益增高，不但要求有的效果，還應(yīng)有美觀大方的外表。設(shè)計和制造者都應(yīng)以人為本，創(chuàng)造人類的視聽夢想。?
?????電子產(chǎn)品的材料主要來自塑料，即大部份的零件都是以注塑模的制造。因此，注塑模在電子業(yè)中顯得相當(dāng)重要。?
由于電子產(chǎn)品應(yīng)用前景可觀，更新?lián)Q代較快，也就要求注塑模也應(yīng)跟上時代發(fā)展的步伐。
1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
塑料工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速，早在7年前塑料的年產(chǎn)量按體積計算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和，塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具。隨著塑料制品復(fù)雜程度和精度要求的提高以及生產(chǎn)周期的縮短，主要依靠經(jīng)驗的傳統(tǒng)模具設(shè)計方法已不能適應(yīng)市場的要求，在大型復(fù)雜和小型精密注射模具方面我國還需要從國外進口模具。
雖然我國塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、復(fù)雜、長壽命的高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，造成極低的利潤率
從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點發(fā)展那些目前需進口的技術(shù)含量高的大型、精密、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)計，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，近年內(nèi)年增長率將保持15%以上的水平。
1.2.2國外模具工業(yè)的發(fā)展狀況
??我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7：1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。
歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，在國際上是一流的。?將高新技術(shù)運用于其中已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAE/CAM的廣泛運用，顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性，在歐美，這些已得到廣泛應(yīng)用。CAE技術(shù)在歐美也逐漸成熟，在注射模設(shè)計中應(yīng)運CAE分析軟件，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)運CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。?
為了縮短制模周期、提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術(shù)。?目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)運數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動的，大大縮短了制模時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4-5年，增加數(shù)控高速銑是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點之一。?
2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要內(nèi)容：
?（1）對塑件進行實體測繪，并完成基本參數(shù)的計算及注射機的選用；（2）確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具的結(jié)構(gòu)草圖的繪繪；（3）運用Pro/E、CAD等工具軟件輔助設(shè)計完成模具整體結(jié)構(gòu) ；（4）對模具工作部分尺寸及公差進行設(shè)計計算；（5）對模具典型零件需進行選材及熱處理工藝路線分析；（6）對設(shè)計方案和設(shè)計結(jié)果進行經(jīng)濟分析和環(huán)保分析；（7）繪制模具模具零件圖及裝配圖；（8）對模具結(jié)構(gòu)進行三維剖析，輸出模具開合結(jié)構(gòu)圖；（9）選2個典型零件編制加工工藝規(guī)程。
2.2研究方案:
模具的設(shè)計：
（1） 塑件分析和設(shè)計
（2） 注塑機的選擇
（3） 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
（4） 分型面的選擇
（5） 塑件抽芯機構(gòu)和脫模機構(gòu)的設(shè)計
（6） 合膜導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
（7） 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計
（8） 模具總裝圖
2.3 擬采用的方案
塑件三維圖零及零件圖如圖2.1,2.2所示
圖2.1塑件三維圖
圖2.2塑件二維圖
對塑件進行分析，該塑件正方形殼類零件，壁厚為不均勻，對塑件進行分析，塑件外部不是很復(fù)雜，在塑件左右左右兩個側(cè)面分布有兩個側(cè)孔，及另外兩面內(nèi)側(cè)各有兩個圓孔，由于成型方向與分型面垂直，所以無法順利脫模，所以要借助側(cè)抽芯機構(gòu)脫模。
方案一：分型面：表蓋的上表面、型腔數(shù)：一模一腔、澆口形式：側(cè)澆口、頂出方式：
方案二：分型面：表蓋的下表面、型腔數(shù)：一模一腔、澆口形式：點澆口、頂出方式：
方案三：分型面：表蓋的上表面、型腔數(shù)：一模兩腔、澆口形式：側(cè)澆口、頂出方式：
擬定方案：方案二，原因如下
（1）分型面的選擇
分型面的選去原則：
①應(yīng)選取在塑件外形輪廓尺寸的最大斷面處，便于順利地從塑件型腔中取出。
②應(yīng)保證塑件在開模的時候留在動模上。
③分型面應(yīng)有利于排氣并要能防止溢流。
（2）澆注口類型的選擇
澆注口大致分為五種：直接澆口、側(cè)澆口、點澆口、潛伏澆口、耳形澆口、
根據(jù)所做塑件我選擇的是點澆口：
原因：澆口小，流速增加，提高了沖模速度；冷凝快，縮短了成型周期。直接澆口，其交口較大，對塑件的表面質(zhì)量有一定的影響；側(cè)澆口，注塑壓力損失大，保壓補縮能力沒有點澆好，對殼形零件排氣不方便；潛伏澆，對此零件脫模時不方便；耳形澆，澆口附近的較大容易引起塑件變形。
（3）型腔數(shù)目的確定
型腔數(shù)目確定的依據(jù)：a.注射機的注射能力；b.根據(jù)鎖模力確定；c.根據(jù)塑件的精度高低。d.塑件側(cè)抽芯機構(gòu)的布局根據(jù)我的塑件初定方案為一模一腔。
3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
本課題的重點和難點：分析產(chǎn)品（具體材料性能，外觀要求，是否倒扣，是否有特殊工藝，成型是否有缺陷）。提高模具壽命，控制成本（最容易加工），產(chǎn)品最佳外觀 的綜合把握，簡單說就是設(shè)計的東西，制造能最節(jié)約成本，生產(chǎn)產(chǎn)品效果能最好。
前期已開展的工作：查閱各種學(xué)術(shù)文獻，期刊雜志，科技報紙等資料深入了解本課題內(nèi)容以及注塑模具的具體狀況，分析部件的工作原理。
4. 完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫)
（1）1周：確定研究課題；
（2）2周：調(diào)研并收集資料；
（3）3周：繪制CAD塑件圖；
（4）4周: 繪制塑件Proe三維圖；
（5）5—6周：確定設(shè)計方案和整體結(jié)構(gòu)特點；
（6）7—11周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；
（7）12—15周：完成零件圖和裝配圖的繪制；
（8）16—18周：完成論文撰寫，準備答辯。
5. 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師：
年 月 日
6. 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
參考文獻
[1] 王樹勛等.典型模具結(jié)構(gòu)圖冊[M].廣州,華南理工大學(xué)出版社.2005.4.
[2] 王廣文等.塑料注射模具設(shè)計技巧與實例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004.1.
[3] 陳志剛.塑料模具設(shè)計[M],北京:機械工業(yè)出版社,2003.8
[4] 馬正元.基于虛擬現(xiàn)實的注塑模工作過程仿真[J],沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報2004,2(1):1～3.
[5] 王衛(wèi)衛(wèi).材料成形設(shè)備[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.1
[6] 馮炳堯.模具設(shè)計與制造簡明手冊[M]..北京:人民郵電出版社,2001.11
[7] 楊古堯.pro/engineer wildfire 2.0產(chǎn)品造型與模具設(shè)計精解及案例[M],北京:化學(xué)工
業(yè)出版社,2005.12
[8] 鄒繼.料制品及成型模具的設(shè)計[M],北京:清華大學(xué)出版社,2005.3
[9] 成大先.機械設(shè)計手冊[M],北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.2005.12
[10] 傅建軍.模具制造工藝[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.7
[11] 肖祥芷,王孝培.中國模具工程大典(第三卷 塑料和橡膠模具設(shè)計)[M].北京:電子
業(yè)出版社.2007.3
[12] 謝金武.冷沖模具的材料選擇[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2001,(4): 34-34.
[13] 郭建芬,陳以蔚等.UG在自由曲面產(chǎn)品逆向工程與模具設(shè)計中的應(yīng)用[J].濟
南:中國兵器工業(yè)集團第五三研究所.2007(8):35-35.
[14] 冷真龍,劉旭,楊文均等.側(cè)凹凸塑件不抽芯注射模設(shè)計研究[J].四川:四川工
程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系.2010.
[15] 冷真龍,胡兆國,楊金鳳等.內(nèi)置抽芯注射模具設(shè)計[J].四川:四川工程職業(yè)
技術(shù)學(xué)院機電工程系.2011.
[16] Low Maria Leng-Hwa,LEE Kim一Seng.APPlication of Standardization for
Initial Design of Plastie Injeetion Moulds.2002.
[17] KoSsa Lee,M.R.Alaln, Y.F.zhang and M..Rahman.AN AUTOMATED PROCESS
PLANNING FOR THE MANUFACTURE OF INJECTION MOULD
COMPONENTS.Nationa Unlversity of singapore.
[18] C.Y.Hung,K.S.Lee,M.Rabman and Y.F.Zhang.PROCESS PLAN
OPTIMISATION FOR PLASTIC INJECTION MOULD BASE.
hep---ph/119260.
- 6 -
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
題目：電子石英表表蓋注塑模具設(shè)計
0
1 緒論
1.1選題的背景和意義
塑料行業(yè)是20世紀發(fā)展最快的行業(yè)，也是21世紀最有前途的行業(yè)門類之一。塑料的發(fā)展直接導(dǎo)致了塑料模具的發(fā)展
。
在現(xiàn)代生產(chǎn)制造技術(shù)中，模具的使用很廣泛，模具技術(shù)的水平在很大程度上反映了整個國民經(jīng)濟中的發(fā)展程度，隨著塑料在機械，電子，國防，交通，建筑，通訊，農(nóng)業(yè)，輕工和包裝等各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對塑料模具的需求量也日益增加，塑料模具在國民經(jīng)濟中的重要性也就越來越突出，上世紀90年代，我國塑料技術(shù)的發(fā)展進入了一個全新的階段。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品在工業(yè)及日常生活中使用越來越大，因此對塑料模具設(shè)計人員的需求也在逐年的增加。同時對設(shè)計的人員的先進的設(shè)計思維、掌握較多先加工技術(shù)以及加工工藝也是非常必要的。作為學(xué)習(xí)模具專業(yè)的學(xué)生，我們有必須以提高自己的基礎(chǔ)理論為前提，為促進我國工業(yè)提高標準化水平而做出自己的貢獻
。
縱觀世界經(jīng)濟的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟繁榮和經(jīng)濟蕭條時代都不可或缺。經(jīng)濟發(fā)展較快時，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟發(fā)展滯緩期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然想法設(shè)法開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會給模具帶來強勁需求。因此，國內(nèi)外行家都稱現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰的工業(yè)。
模具畢業(yè)設(shè)計是模具專業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)之一，同時它也是最后的一個關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。它是由學(xué)生過渡到生產(chǎn)的一步，由學(xué)校走向工廠的橋梁。是我們第一次系統(tǒng)地把所學(xué)理論應(yīng)用在實際生產(chǎn)。
通過此次的畢業(yè)設(shè)計制造的各個環(huán)節(jié)有了更加深入明確的了解從而培養(yǎng)和提高設(shè)計的能力。
畢業(yè)設(shè)計的目的有兩個，第一個目的是讓我們掌握模具設(shè)計的基本技能，如繪圖，計算，查閱設(shè)計資料和手冊。熟悉國標和各種標準的能力，能夠熟練運用CAD，Pro/E。進行繪圖。第二個目的是了解和掌握模具設(shè)計與制造的工藝，從而獨立的設(shè)計一般的塑料模具，為走出學(xué)校走向社會打下基礎(chǔ)。
本人設(shè)計的這副模具是鬧鐘后蓋塑料成型模具,在設(shè)計過程中我是按照循序漸進的方法，嚴格按照設(shè)計要求去做，力求數(shù)據(jù)準確，結(jié)構(gòu)合理，在保證合乎塑料件要求的同時，力求結(jié)構(gòu)簡單。但是由于本人的實踐經(jīng)驗不足，因此考慮的問題可能有些地方不是很全面，設(shè)計中難免會出現(xiàn)錯誤，還望各位老師和同學(xué)指正。在此，我在這里衷心的感謝老師對我的指導(dǎo)和同學(xué)對我的幫助。
36
1.2我國塑料模具的發(fā)展
20世紀80年代前，很多模具是靠鉗工用手打磨出來的；90年代，由于引入了數(shù)控加工機床、edm等較先進的設(shè)備，大大地提高了模具的生產(chǎn)工藝水品，生產(chǎn)周期及模具的品質(zhì)也有了很大的縮短和改進
。近年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長足的發(fā)展。當(dāng)前，國內(nèi)已經(jīng)能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，使用壽命1—2億次，大型模具、精密塑料模具和部分汽車覆蓋模具都已經(jīng)達到了很高的水平，在模具工業(yè)總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。
我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展, 歷經(jīng)了半個多世紀, 近幾年來, 我國模具技術(shù)水平有了很大的發(fā)展和提高; 大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了一個新臺階, 模具質(zhì)量及壽命明顯提高, 模具交貨期大大縮短。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)廣泛地得到應(yīng)用, 并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE/CAM軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。
1.3未來我國模具行業(yè)發(fā)展措施
高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，為保證屬高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的模具工業(yè)快速發(fā)展，模具行業(yè)中許多共性技術(shù)也必須共上一層樓，應(yīng)不斷開發(fā)和推廣應(yīng)用并積極應(yīng)用高新技術(shù)。 主要措施如下：
a. 開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。適合于我國國情，具有較高水平的模具設(shè)計、加工及模具企業(yè)管理的軟件，不斷提高軟件的智能化、集成化程度，并推廣應(yīng)用。
b. 推廣應(yīng)用高速、高精加工技術(shù)并研制相應(yīng)設(shè)備。高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精電加工及復(fù)合加工等。在未來15年左右的時間里，我國機床行業(yè)應(yīng)向模具行業(yè)逐步提供適合于模具高速高精加工的相應(yīng)設(shè)備，如有可能，建議開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、精度能達到0.0001mm的高精度模具制造設(shè)備。
c. 快速原型和快速經(jīng)濟模具制造新技術(shù)的進一步開發(fā)、提高和應(yīng)用。
d. 大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術(shù)。例如：逆向工程、冰箱工程、敏捷制造技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用;包括大型級別進模及高精度和搞復(fù)雜性的高技術(shù)含量的先進模具三維技術(shù)和制造技術(shù)的研發(fā)；包括沖壓工藝設(shè)計系統(tǒng)、模具型面設(shè)計系統(tǒng)、成型分析系統(tǒng)、磨具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、模具CAM系統(tǒng)和沖壓專家咨詢系統(tǒng)的車身磨具系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計制造系統(tǒng)的研發(fā)；模具的集成、柔性及自動加工技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)等。
e. 磨具制造新工藝、新技術(shù)。模具制造的節(jié)能、節(jié)材技術(shù)，模具熱處理、表面光整加工和表面處理新技術(shù)等。
f. 高性能模具材料的研制、系列化及其正確選用
4]。
2 零件分析
2.1零件的工藝分析
2.1.1 設(shè)計塑件時必須考慮的幾個方面的問題：
a. 塑料的物理機械性能，如強度，剛性，彈性，吸水性等。
b. 塑料的成型工藝性。
c. 塑料成型所導(dǎo)致沖模流動，排氣，補縮等。
d. 塑件在成型后的收縮情況以及收縮率差異。
e. 模具的總體結(jié)構(gòu)，以及脫模的復(fù)雜程度。
f. 模具零件的形狀和制造工藝
。
塑件的設(shè)計主要包括塑件的形狀，尺寸，精度，表面光潔度，壁厚，斜度，以及塑件上的加強筋等的設(shè)計。
2.1.2 尺寸和精度：
由于該塑件是不規(guī)則形狀，尺寸和精度要求不是很高，所以經(jīng)分析選擇一般精度等級12級精度。
2.1.3 塑件的形狀：
圖2.1 塑件圖
該塑件為圓形帶有不規(guī)則輪廓，但在分模方向沒有阻礙，容易模塑，所以采用單分型面，塑件外表面本身帶有側(cè)孔，需要用的外向側(cè)抽芯。
2.1.4 塑件的臂厚：
塑件的壁厚對塑件的質(zhì)量影響很大，壁厚過小，成型時流動阻力大，大型復(fù)雜制品就難以充滿型腔，壁厚過大，不但造成原料的浪費，而且對熱固性材料成型來說增加了壓塑的時間，而且容易造成固化不完全，對熱塑性材料來說就回增加冷卻時間，所以初步估計為該塑件壁厚約為1.0~3.0mm。
2.2 塑件選材
2.2.1零件的材料
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等
。
該塑件采用ABS樹脂，起成型特點流動性中等，吸濕性打算，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須經(jīng)過長時間的預(yù)熱干燥，溢邊值0.04毫米，高模溫，但是料溫過高容易分解，對精度的要求較高的塑件，模溫適合取50-60攝氏度，對光澤，耐熱塑件，模溫取60-80攝氏度。注射壓力高于聚苯乙烯。用螺桿式注射機成型時，料溫為180-230攝氏度，注射壓力也比較大。而且有很好的抗沖擊強度和良好的機械強度以及一定的耐磨性。收縮率為0.4%--0.7%。質(zhì)量密度為1.09克每立方厘米。
表2.1 ABS塑料主要性能指標
名稱
單位
數(shù)值
密度
(g/cm3)
1.04~1.06
熔 點
℃
130~160
熱變形溫度
45N/cm
65~98
彎曲強度
Mpa
80
拉伸強度
MPa
35~49
拉伸彈性模量
GPa
1.8
硬度
HR
R62~86
收縮率
%
0.4~0.8
缺口沖擊強度
kJ/m2
11~20
彎曲彈性模量
Gpa
1.4
壓縮強度
HR
R62~86
體積電阻系數(shù)
Ωcm
1013
擊穿電壓
Kv.mm-1
15
介電常數(shù)
60Hz
3.7
2.2.2塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系
注塑件脫模后的尺寸要比模具零件的相應(yīng)尺寸小。這是由于注塑成型過程中熔融塑料產(chǎn)生收縮造成的。成型塑件的收縮率是一個與多種因素有關(guān)的量。通常，塑料的收縮率是有生產(chǎn)廠家按照某一實驗標準給定的成型工藝，經(jīng)過實驗后給出一個取值范圍。實際過程中的成型工藝不可能完全與實驗條件相同，因此，對具體的塑件，要根據(jù)其成型工藝選擇收縮率范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)闹担话闶侨∷芗湛s率的平均值。
在選擇塑件收縮率值時要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按給定收縮率范圍的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按給定收縮綠范圍的下限取值。
成型收縮率與模具和塑件尺寸有下述關(guān)系式
(2.1)
式中，k為成型收縮率；為模具尺寸（mm）；為塑件尺寸（mm）。
前人已經(jīng)為我們總結(jié)了常用的塑料常用收縮率，對于生產(chǎn)性的塑件，實際已經(jīng)證明，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠應(yīng)付實際的生產(chǎn)要求了。即使對于精密塑件也給予了其它方面的補償。故而，對于實際的生產(chǎn)只要按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)就可以滿足生產(chǎn)要求了。表2.2給出常見塑料的收縮率，以備查詢：
表 2.2常用塑料的收縮率
塑料
名稱
聚乙烯
聚丙烯
聚氯乙烯
聚苯乙烯
聚碳酸脂
尼龍
ABS
聚甲醛
縮寫
PE
PP
PVC
PS
PS
N6
ABS
POM
計算收縮率
1.5-3.6
1.0-2.5
0.6-1.5
0.6-0.8
0.5-0.8
0.8-2.5
0.4-0.8
1.2-3.0
3 塑件的體積估算和注塑機型號的選擇
3.1 估算零件體積及質(zhì)量
根據(jù)Pro/e軟件模型分析得:
單個零件的體積為 V塑=5.75cm3
流道凝料V’=0.5 V塑 (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5 V塑來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；由此初步確認此模具為一模兩腔，即n=2，故所有的總體積為
V總=5.75×2+2×0.5×5.75=17.25cm3
因為ABS的平均密度為p=1.05 g/ cm3
則m全=pv （3.1）
=1.05×17.25
=18.11g
3.2注射機的類型和規(guī)格
注射機的類型和規(guī)格有很多，按結(jié)構(gòu)形式可分為機的類型和規(guī)格有很多，按結(jié)構(gòu)形式可分為立式，臥式和直角式三類，國產(chǎn)臥式注射機一標準化和系列化。
這三類不同的結(jié)構(gòu)形式的注射機的特點如下：
立式注射機的螺桿垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動動模板也沿垂直方向移動，優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上安放嵌件，嵌件不容易傾斜或墜落。缺點是制品自模中頂出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有礙于全自動操作。此類是注射機注射量一般均在60克以下。
臥式注射機是目前使用最廣，產(chǎn)量最大的注射成型機，其注射柱塞與螺桿合模運動均沿水平方向布置，并且多數(shù)在一條線上（或相互平行。優(yōu)點是機體比較低，容易加料和操作，制件頂出模具后可自動墜落，所以容易實現(xiàn)全自動操作，機床中心比較低，安裝穩(wěn)妥。其缺點是模具的安裝比較麻煩，嵌件放入模具有傾斜或下落的可能，機床的占地面積大。
具體特點有 ：
a. 即使是大型機由于機身低，對于安置的廠房無高度限制。
b. 產(chǎn)品可自動落下的場合，不需使用機械手也可實現(xiàn)自動成型。
c. 由于機身低，供料方便，檢修容易。
d. 模具需通過吊車安裝。
e. 多臺并列排列下，成型品容易由輸送帶收集包裝。
直角式注射機的注射螺桿或柱塞與合模運動方向相互垂直，這種注射機的重要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制，適合單件生產(chǎn)，中心不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時長利用開模時絲桿的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或螺紋型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力和鎖模力，模具受沖擊震動比較大。
根據(jù)注射機的最大注射量初步選擇型號為XZA-YY60的注射機，注射量表示法是用注射機的注射容量（單位：cm3）表示注射機的規(guī)格，以標準螺桿注射時的80%理論注射量表示。XS-ZY中X表示成型、S表示塑料、Z表示注射、Y表示預(yù)塑式。
XZA-YY60的注射機其工藝參數(shù)如下：
額定注射量 62mm3
螺桿（柱塞）直徑 35mm
注射壓力 138.5Mpa
注射行程 80mm
注射方式 螺桿式
鎖模力 440KN
模具最大厚度 250mm
模具最小厚度 150mm
頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機械頂出
拉桿空間 330x300mm
3.3 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校對
3.3.1最大注射量的校核
注射機的最大注射量標志著注射機所能加工塑件的最大重量或體積，選擇注射機時，必須保證塑件所需的注射量（包括澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi)）小于注射機允許的最大注射量，一般占注射機最大注射量的80%以內(nèi)。否則，就會使塑件成型不完整或內(nèi)部組織疏松，塑件強度降低。當(dāng)注射機的最大注射量以最大注射容積標定時，注射機的最大注射容積應(yīng)等于或大于成型塑件所需塑料的體積即：
(4.1)
式中，——注射機最大注射量（公稱容積，cm3）取62；
——塑件所需塑料的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)，cm3）；
——注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取KL=0.8。
因塑料的容積（體積）與其壓縮率有關(guān)，故所需塑料的體積為：
式中，——塑料的壓縮率,查表得1.6
——塑件的體積（包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)，cm3），取17.25cm3；
代入上式得：
0.8×62=49.6>17.25cm3
經(jīng)校核符合最大注射量要求。
3.3.2 鎖模力：
A——澆注塑料和塑件的最大投影面積:
A=6358.5×2
=12717mm２＜320cm2 符合要求;
根據(jù)公式P腔A≤P機
A=63.4cm2
P腔：F=2×63.4=126.8KN＜900KN。
既型腔投影面積所需鎖模力小于注射機的額定鎖模力p。
3.3.3 注射機壓力的校核
塑料成型壓力p成≤p機
p成=70~140MPa≤120Mpa
即：塑件的注射壓力小于注射機額定壓力。
3.3.4 最小模具厚度與最大模具厚度校核
安裝模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所設(shè)計的模具的總高度應(yīng)在最大模厚與最小模厚之間，以外形設(shè)計尺寸須在注射機根（或二根拉桿之間），既：
150≤H?！?50
但此處H模=251，該注塑機型號不滿足要求。故此選擇注射機為XS-ZY-125，其工藝參數(shù)如下：
表3.1 注塑機工藝參數(shù)
注射機的工藝參數(shù)表
額定注射量：
125cm３
螺桿直徑：
42mm
注射壓力：
120M Pa
注射行程：
115 mm
合模力：KN
900KN
最大成型面積：
320cm2
最大開模行程：
300mm
模具最大厚度：
300mm
模具最小厚度：
200mm
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
4.1 主流道襯套的設(shè)計
在臥式注射機的模具中，主澆道應(yīng)設(shè)計成垂直的分型面，為了使凝料從主流道拔出，故設(shè)計成圓錐形，要有2度到6度的錐角，內(nèi)壁有△8以上的光潔度，其小端直徑常見為4mm-8mm，看制品重量和補料需要而定，但是小端直徑應(yīng)大于噴嘴直徑約1mm，否則主流道中的凝料將無法順利脫出，主流道的 長度由定模板厚度而定的。由于主流道要與高溫的塑料和噴嘴反復(fù)的接觸和碰撞，所以模具的主流道部分常設(shè)計成可以拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行加工和熱處理，主流道與噴嘴接觸處多作成半球形的凹坑，二者嚴密的配合，以避免高壓以至塑料從縫隙處溢出。一般凹坑的半徑R2應(yīng)比R1大1-2毫米。主流道襯套大端的圓凸出定模端面5-10毫米，并與注射機定模板的定位孔成功配合，起定位環(huán)作用，所以設(shè)計成為圖紙所示。
圖4.1 主澆道
4.2 冷料井和拉料桿的設(shè)計
臥式注射機用模具的冷料井，設(shè)立在主流道正對面的動模上，該模具采用帶Z型頭拉料桿的冷料井，分模時，就可以將該凝料從主流道中拉出，拉料桿的根部是固定在頂出板上的，所以在制件頂出時，冷料也一同被頂出。制造也方便。
圖4.2 冷料井
4.3 分流道的設(shè)計
該模具是一模兩腔，所以要設(shè)計分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，從前兩點出發(fā)，分流道應(yīng)該短而粗，但是不能太粗，該模具采用半圓形斷面分流道，因為這樣分流道易與機械加工，分流道尺寸視該塑件的大小和塑料品種，注射速率，以及分流道長度而定，對多數(shù)塑料，分流道直徑為5mm，該模具分流道的布置采用平衡式分布。見圖
圖4.3 分流道
4.4 澆口的設(shè)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(guān)鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應(yīng)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。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，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，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，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。此副模具，開模時，澆口即被自動切斷，流道凝料自動脫落，模具采用二板式的結(jié)構(gòu)。ABS具有良好的力學(xué)性能，它適用于采用側(cè)澆式澆口，塑件從邊緣進料，能夠提高生產(chǎn)率，并去除澆口方便，有利于熔體流動和補縮口，有利于型腔內(nèi)氣體的排出，減少塑件熔接痕，增加熔接強度。它在推出時，由于澆口及分流道成一定角度，形成了能切斷澆口切口，這一切口所形成的剪切力可以將澆口自動切斷。
澆口的位置的確定：
圖4.4 側(cè)澆口
5 成型零部件的設(shè)計
5.1 分型面的確定
由于塑件在型腔中的方位和形狀，故采用單分型面。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。分型面的設(shè)計它受到塑件的形狀、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。
分型面設(shè)計：
該模具采用的是單分型面的模具，其分型分面的設(shè)計原則就滿足以下幾項原則：
a. 塑件的脫模；
b. 保證的塑件的質(zhì)量。該模具采用在最大圓周上，保證了塑件的外觀；
c. 便于磨具加工，該模具采用在圓周上分型，模具的型腔容易在電火上加上，
型芯也易于加工；
d. 對排氣效果的影響；
該模具的分型面在開題報告中本想設(shè)計到塑件的下表面，可是在模具實際設(shè)計過程中碰到塑件一些倒角結(jié)構(gòu)，所以最終將分型面的位置定在了塑件的上表面，如圖所示，箭頭所指為塑件中的倒角結(jié)構(gòu)。
5.2 排氣槽的設(shè)計
排氣系統(tǒng)對確保制品成型質(zhì)量起著重要的作用，排氣方式一般有利用排氣槽，利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙，利用分型面上的間隙。
a. 排氣槽的主要作用：
(1) 是在模具注膠時，排除模腔內(nèi)的空氣。
(2) 是排除膠料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。
b. 排氣槽即為使模具型腔內(nèi)的氣體排出模具外面在模具上開設(shè)的氣流通槽或孔，排氣槽若設(shè)計不合理，將回產(chǎn)生如下弊?。?
(1) 增加熔體充模流動的阻力，使型腔無法被充滿，導(dǎo)致制品棱邊不清晰。
(2) 在制品上呈現(xiàn)明顯的流動痕和熔接痕，使制品的力學(xué)性能降低。
(3) 滯留氣體使制品產(chǎn)生銀紋，氣孔，剝層等表面質(zhì)量缺陷。
(4) 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時的局部高溫，使熔體分解變色，甚至炭化燒焦。
(5) 由于排氣不良，降低了熔體的充模速度，延長了注射成形周期。
當(dāng)塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體不能順利排出，就將在制品上形成氣孔或其它制品缺陷，因此，設(shè)計型腔就一般要考慮排氣的問題，但是該模具是采用分型面和嵌件的縫隙排氣，故不特意開設(shè)排氣槽。
5.3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
成型零件主要包括型腔，型芯，各種形環(huán)的設(shè)計，由于型腔直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量，因此要求有足夠的強度，剛度，硬度和耐磨性，還有要受塑料的擠壓和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足夠的精度和表面光潔度，一般光潔讀在△8以上，以保證所需的塑料產(chǎn)品的質(zhì)量以及脫模方便。
5.3.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
該模具是采用整體嵌入式型腔，在動模板上直接嵌入型腔。有利于局部采用耐磨材料和以后更換。
圖5.2 型腔
5.3.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型芯是用成型塑料內(nèi)表面的零件。組合型芯注意一下幾點：
a. 小型芯盡量鑲拼；
b. 非圓型小型芯，裝配部位宜做成圓形；
c. 復(fù)雜型芯可將凸模做成數(shù)件再拼合。
二者并沒有嚴格的區(qū)分，該模具的型芯；比較分散，而且是一模兩腔，所以該模具采用嵌入式的型芯。
圖5.3 型芯
5.3.3 成型零件的尺寸計算
型腔直徑按平均收縮率計算（單位：mm）因為ABS的收縮率為0.4%-0.7%，所以可知平均收縮率為0.55%。于是根據(jù)上列平均收縮率來計算下列成型零件的尺寸。型腔直徑平均收縮率計算（單位=mm）：
Scp=0.55%
a. 型腔計算 43；40
(Lm)0δz=[(1+Scp)Ls-1/4△]0δz (5.1)
其中△---代表塑件公差，一般取1/4—3/4△，在這里取1/4△。
Lm1=[43×(1+0.55%-1/4×0.28)] 0+0.28
=43×(1+0.0055-0.07) 0+0.28
=43.20+0.28
Lm2=[40×(1+0.55%-1/4×0.28)] 0+0.28
=40×(1+0.0055-0.07) 0+0.28
=40.40+0.28
b. 型芯按平均收縮率計算 40；37
(Lm)0δz=[(1+Scp)Ls+1/4△]0δz (5.2)
=40×(1+0.0055+1/4×0.24) –0.240
=40.2 –0.240
Lm=[Ls+LsScp+1/4△]
=37×(1+0.0055+1/4×0.2) –0.20
=37.2–0.20
c. 型腔深度按平均收縮率計算
Hs=10
Hm=[Hs(1+Scp)－ 2/3△] 0δz (5.3)
=10×(1+0.0055) －2/3×0.2] 0+0.2
=100+0.2
d. 型芯深度按平均收縮率計算
Hs=8
（Hm）0δz=[(1+Scp)Hs＋2/3△]0δz (5.4)
=[8×(1+0.0055)+2/3×0.18] 0+0.18
=8.2
由于此產(chǎn)品的外型要求不高，所以就沒必要對型芯和型腔的尺寸進行公差校核，就按平均收縮率進行粗略計算。
6 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計
導(dǎo)向機構(gòu)對于塑料模具來說是必不可少的部件，因為在模具的閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須有導(dǎo)向機構(gòu)，導(dǎo)向機構(gòu)主要有定位，導(dǎo)向，受一定的側(cè)壓力，一般的導(dǎo)柱所露出在分型面上的長度要比型芯高6-8毫米，以避免導(dǎo)柱型芯先進入型腔與其碰撞而損壞型腔和型芯。至于配合精度問題一般采用過度配合，導(dǎo)柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合，該模具所采用的是如下圖所示：
硬度調(diào)節(jié)到HRC50-55，配合光潔度要求為△7，圖如下：
圖6.1 導(dǎo)柱
6.2 導(dǎo)套的設(shè)計
為了使導(dǎo)柱進入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，且導(dǎo)套孔為通孔，這樣容易排氣，材料用T8A，使其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套的精度與配合，是采用二級精度過渡配合壓入定模模板。樣式見圖紙。
圖6.2 導(dǎo)套
導(dǎo)柱布置見下圖箭頭所指位置。
圖6.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套布置
7 塑件脫模機構(gòu)的設(shè)計
7.1 推出機構(gòu)的設(shè)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(shè)計的塑件是屬于厚壁塑件，所以該模具采用推桿推出，這樣有利于保證塑件的精度。此模具的設(shè)計也要滿足一般推出機構(gòu)的設(shè)計原則：塑件滯于動模一側(cè)，這樣有利于設(shè)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。
脫模力的計算： Ft=Fb （7.1）
Fb=Ap
=12700x10-9x2x107
=254N
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2.4~3.9x107Pa,模內(nèi)冷卻約取0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，當(dāng)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(shè)計推桿、推桿固定板、推板等的設(shè)計。
推桿的設(shè)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(shè)計推桿時應(yīng)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。推桿的直徑的設(shè)計，其尺寸和結(jié)構(gòu)如下圖:
圖7.1 推桿
推桿在推推件板時，應(yīng)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(shè)得大一點。經(jīng)過仔細的推算，選推桿的直徑為5，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)1/4 (7.2)
=1.5(81245/4x2.2x105)<10
取直徑為5mm,已經(jīng)足夠了。
進行強度校核：
σ=4Q/(nx3.14d2)≤σs (7.3)
=4x45/(2x3.14x52)
=180/402<σs
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T10A，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/f8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。
推件板的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，因此，作用面積大，推出力大，且均勻，運動平穩(wěn)，并且在塑件上沒有推出痕跡。推件應(yīng)與型芯呈錐面配合，這樣可以降低運動磨擦，推件板與型芯的配合，以不產(chǎn)生溢料為準，否則推件板復(fù)位困難，并且有可能造成模具損壞。推件板復(fù)位后，推板與動模座板之間應(yīng)有2~3mm的空隙。
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])1/2 (7.4)
=(0.1x45/220)1/2<20mm
所以對推件板采用20mm，已經(jīng)足夠了。其中h是推件板的厚度，K2是系數(shù)，Q是脫模阻力。對于推件板，雖然推出的效果要比推桿好，但是當(dāng)型芯和推件板的配合不好，則在塑件上會出現(xiàn)毛刺，而且塑件還有可能會滯在推件板上。在推出過程中，由于推件板和型芯有磨擦，所以推件板也必須進行淬火處理，以提高其耐磨性。推件板的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)到HBS200，提高其耐磨性。
此副模具是采用側(cè)澆口，開模時，塑件包在動模型芯上，并且隨動模一起移動，所以它采用單分型面，這樣當(dāng)動模移動，潛伏澆口被切斷，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。
推板的設(shè)計主要從它的強度和剛度去考慮，只要滿足了，則就可以了。經(jīng)核算推桿固定板為15 mm,推板的厚20mm,都采用45，淬火處理。
7.2 復(fù)位的設(shè)計
該模具脫模機構(gòu)在完成塑件脫模后，為進行一個循環(huán)，必須回到初始位置，該模具是采用復(fù)位桿復(fù)位的。具體式樣見圖紙上的推桿固定板和裝配圖。
8 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計
當(dāng)在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺時，塑件就不能直接由推桿等推出機構(gòu)推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從模內(nèi)推出，否則就無法脫模。
8.1抽芯機構(gòu)設(shè)計的原則
側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計為斜導(dǎo)柱抽芯，固定部分的配合為H7／K6，斜導(dǎo)柱與滑塊孔之間保持1mm的間隙，（一般設(shè)計為0.5～1mm之間）。
斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)設(shè)計原則：
a. 活動型芯一般比較小，應(yīng)牢固裝在滑塊上，防止在抽芯時松動滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強度和剛度。
b. 滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動等現(xiàn)象。
c. 滑塊限位裝置要可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動；
d. 鎖模塊要能承受注射時的側(cè)向壓力，應(yīng)選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ1應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角θ，一般取θ1-θ >2°～3°，否則斜導(dǎo)柱無法帶動滑塊運動。
e. 滑塊完成抽芯運動后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于滑塊全長的2/3，否則，滑塊在開始復(fù)位時容易傾斜而損壞模具。
f. 防止滑塊和推出機構(gòu)復(fù)位時的相互干涉，盡量不使推桿和活動型芯水平投影重合。
g. 滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。
8.2側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)類型的確定
由于表蓋左右兩側(cè)壁上存在側(cè)孔需要用到抽芯機構(gòu)，在這里運用機動方式抽芯。驅(qū)動方式為斜導(dǎo)柱。該塑件的側(cè)凹較淺,所需的抽芯距不大,側(cè)凹的成型面積也不大,所以采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯足夠.一般將主型芯和滑塊位置設(shè)于動模，這樣在脫模過程中，側(cè)向分型時對塑件有限制側(cè)向移動的作用，塑件不會黏附在滑塊上，脫模比較順利。斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)柱之間的相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖所示。
側(cè)向抽芯機構(gòu)
8.3 抽芯距S
側(cè)型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見，實際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大于1～3mm，即
S = S′+（1～3）mm
本次設(shè)計中S′=5mm，所以S 取7mm符合要求。
8.4 側(cè)抽芯力的計算
抽芯力的計算與脫模力的計算相同。對于側(cè)向凸起較少的塑件抽芯力往往是比較小的，僅僅是克服塑件與側(cè)形腔的粘附力和側(cè)形腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側(cè)型芯的抽芯力往往采用如下公式進行計算：
（5.18）
式中：Fc為抽芯力；（N）
c為型芯成型部分的平均周長；（m）
h為側(cè)型芯成型部分高度；（m）
p為單位面積的包緊力，其值與塑件的幾何形狀及塑件的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件p=(0.8~1.2)*107Pa,此處取p=1.2*107Pa.；
為側(cè)型芯的脫模斜度；本塑件為0°。
為塑料對金屬的摩擦系數(shù)；一般 =0.15~0.2此處取為0.18。
帶入數(shù)據(jù)進過計算得出Fc=240.5N。
5.11斜導(dǎo)柱的設(shè)計
5.11.1斜導(dǎo)柱傾斜角度的確定
傾斜角 不僅決定抽芯距離和斜導(dǎo)柱的長度，而且決定著斜導(dǎo)柱的受力狀況。當(dāng)傾斜角 增大時，斜導(dǎo)柱受力狀況變壞，但為完成抽芯所需的開模行程可減少；反之，當(dāng)傾斜角 減少時，斜導(dǎo)柱受力狀況有所改善，可是開模行程卻增加了，而且斜導(dǎo)柱長度也增加了，這會使模具厚度增加。因此，斜導(dǎo)柱傾斜角 過大或過小都是不好的，一般 取10~20 ，最大不超過25 .本設(shè)計中選取 值為18°。
5.11.2斜導(dǎo)柱直徑的的計算
斜導(dǎo)柱材料取T8，熱處理硬度為HRC45，表面粗糙度為0.8um，斜導(dǎo)柱與模板之間采用過渡配合H7/m6，與滑塊上斜導(dǎo)柱孔采用間隙配合H7/n6。斜導(dǎo)柱的計算公式如下所示：
式中 ：Hw為滑塊受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點到斜導(dǎo)柱固定板的距離；
Fc為抽芯力；
為斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力；
在本設(shè)計中Hw=15mm， Fc=240.5N，=140N/mm2,將數(shù)據(jù)帶入公式計算得d=5.32m經(jīng)過查表可選擇導(dǎo)柱的直徑為10mm。
5.11.3斜導(dǎo)柱的總的長度的計算
（5.19）
式中：d2 為斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑（㎜）；
h 為斜導(dǎo)柱固定板厚度（㎜）；
d 為斜導(dǎo)柱工作部分直徑（㎜）；
s 為抽芯距（㎜）；
為斜導(dǎo)柱傾斜的角度；
在本設(shè)計中斜導(dǎo)柱大端的直徑d2為13mm,斜導(dǎo)柱固定板的厚度h為60mm，斜導(dǎo)柱工作部分的直徑d為10mm，抽芯距s為7mm,斜導(dǎo)柱傾斜角度 為18°，將數(shù)值帶入公式中經(jīng)過計算得出斜導(dǎo)柱的總長度L=63mm。斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)如圖所示：
8.4 滑塊與導(dǎo)滑槽的組合及設(shè)計形式
斜導(dǎo)柱驅(qū)動滑塊是沿著導(dǎo)滑槽移動的，故對導(dǎo)滑槽提出如下要求：
a、 滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運動要平穩(wěn)；
b、 為了不使滑塊在運動中產(chǎn)生偏斜，其滑動部分要有足夠的長度，一般為滑塊寬度的一倍以上；
c、 滑塊在完成抽拔動作后，仍留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，其留下部分的長度不應(yīng)小于滑塊長度的2/3，否則，滑塊在開始復(fù)位時容易發(fā)生偏斜，甚至損壞模具；
d、 滑塊與導(dǎo)滑槽間應(yīng)上、下與左、右各有一對平面呈動配合，配合精度可選H7/g6或H7/h7，其余各面均應(yīng)留有間隙[10]；
基于以上要求，用耐磨塊加以固定其結(jié)構(gòu)及與滑塊的配合如下圖所示：
導(dǎo)滑槽與斜滑塊配合示意
8 模架及標準件的選用
8.1 確定模具的基本類型
注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。
8.2 模架的選擇
根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是多分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇CI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
圖5.10 模架
CI型模具定模采用一塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側(cè)澆口，采用斜導(dǎo)柱或定模側(cè)抽芯的注射成形模具。
由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。
根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，經(jīng)過計算可以知道該模具是一模兩腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間把型腔排列成一模兩腔可側(cè)得長為160mm，寬為90mm，模架的長L=160+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚300mm模架的寬W=90+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚200mm，根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對模架尺寸的影響，在設(shè)計中避免干涉。所以就取BL=250x300的模架，塑件的高度為9mm，塑件的全部膠位都留在定模部分，該模具型腔結(jié)構(gòu)簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取60mm，滿足強度要求，A板為60mm，C板為80mm（C的選擇應(yīng)考慮推出機構(gòu)的推出距離是否滿足推出的高度）在本設(shè)計中，因為采用龍記的CI2323-A80-B70-C80標準模架，其標準模腳的高度為70mm，完全滿足頂出要求。綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI23230。
9 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
在塑料注射成型中，注入模腔中熔體的溫度一般在200~300℃之間，為了保證正常生產(chǎn)，模具必須將這部分熱量及時傳遞出去，使模具的溫度始終控制在合理范圍。模具中將這部分熱量及時傳出的結(jié)構(gòu)就叫做冷卻系統(tǒng)。
注射模具的溫度設(shè)計是否恰當(dāng)，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。
模具對塑件質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：a.改善成形性;b.成形收縮率; c.塑件變形; d.尺寸穩(wěn)定性;e.力學(xué)性能;f.外觀質(zhì)量。
當(dāng)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切關(guān)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(guān)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 (8.1)
=8.2x4.45x10-2x40x6
=88J
其中：α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(dāng)需傳遞熱量不變時，可通過以下三條途徑來縮短冷卻時間。
a. 高傳熱系數(shù)α
α=φ（ρv）0.8/d0.2 (8.2)
=7.5x(1x2)0.8/100.2
=8.2
φ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)。
b. 高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差△T
△T=Tw-Tθ (8.3)
=60-20
=40℃
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。
c. 增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積A
A=nx3.14dL (8.4)
=4x3.14x10x355
=44588mm2
L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(shè)冷卻通道孔數(shù)。顯然，應(yīng)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，達到提高生產(chǎn)生產(chǎn)效率。
冷卻時間的計算：影響冷卻時間的因素有如下：a.模具材料;b.冷卻介質(zhì)溫度和及流動狀態(tài);c.模塑材料;d.塑件壁厚;e.冷卻回路的設(shè)計;f.模具溫度。
冷卻時間指塑料熔體從充滿型腔時起到可以取出塑件時止這一段時間。本副模具采用塑件截面內(nèi)平均溫度達到規(guī)定的脫模溫度時，所需冷卻時間的簡化計算公式：
θ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)] (8.5)
=[12/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)]
=4s
其中：式中θ’是塑件所需冷卻時間；t 是塑件的厚度t=1.5mm；k是塑件的熱擴散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔體溫度；Ts塑件脫時的截面內(nèi)平均溫度；Tw是模具度,ABS料時模具溫度為60℃。
冷卻水的進出口溫差由下式校核：
t1-t2=Gx△i/900×3.14x102Cρv (8.6)
冷卻水道布置三維效果圖
10 模具的裝配
該模具以模板相鄰側(cè)面作為裝配基準，磨削模板相鄰兩側(cè)面成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。
10.1 組件型腔和型芯與模板的裝配
根據(jù)這模具的結(jié)構(gòu)采用埋入式型芯裝配，固定板沉孔與型芯尾部為過度配合。固定板沉孔一般采用立銑加工，在修整配合部分時，應(yīng)注意動模和定模的相對位置，修配不當(dāng)則將使裝配后的型芯不能與定模配合。埋入型芯還用螺釘緊固。型腔采用鑲?cè)敕?，在裝配時，要選取裝配基準，合理的確定其裝配工藝，保證裝配關(guān)系正確。裝配好后還打上記號，便于以后的拆裝。
裝配時的注意事項：
a. 型腔和型芯與模板固定孔一般為H6/m6配合，如配合過緊，應(yīng)進行修磨，否則在壓入后模板變形，對于多型腔模具，還將影響個型芯間的尺寸精度。
b. 裝配前應(yīng)檢查，修磨影響裝配的傾角為圓角或倒棱。
c. 為了便于型芯和型腔鑲?cè)肽０?，并防止擠毛孔壁，壓入端設(shè)計有導(dǎo)入圓角。
d. 型芯和型腔壓入模板時應(yīng)保持垂直和平穩(wěn)，在壓入的過程中應(yīng)邊檢查邊壓入。
10.2 推桿的裝配要求
a. 推桿的導(dǎo)向段與型腔推桿孔的配合間隙要正確合理，一般采用H8/f8配合，應(yīng)注意防止間隙太大漏料。
b. 推桿與推桿孔中往復(fù)運動平穩(wěn)，無卡滯現(xiàn)象。
c. 推桿與復(fù)位桿端應(yīng)分別與型腔表面和分型面齊平。
d. 推桿固定板的加工與裝配
為了保證制作的順利脫模，各推出元件應(yīng)運動靈活，復(fù)位可靠，推桿固定板與推板需要導(dǎo)向裝配和復(fù)位支承，采用導(dǎo)柱導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。用復(fù)位桿復(fù)位，為了使推桿在推板孔中往復(fù)平穩(wěn)，推桿在推桿孔中有所浮動，推桿與推桿孔的裝配部分分每邊流有0.5mm的間隙。所推桿固定的位置通過型腔鑲塊上的推桿孔配鉆而得。
當(dāng)推桿數(shù)量較多時，裝配應(yīng)注意兩個問題：
第一，應(yīng)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。
第二，必須使個推桿端面與制件相吻合，推理不均勻，使制件脫模時變形。
10.3 模具總裝配程序
a. 確定裝配基準
b. 裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦洗干凈。
c. 調(diào)整個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，防止飛邊。
d. 裝配中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總合模調(diào)整時檢查。
e. 組裝導(dǎo)向系統(tǒng)，并保證開模，合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象。
f. 組裝頂出系統(tǒng)。并調(diào)整好復(fù)位已經(jīng)頂出位置等。
g. 組裝休整型心，保證配合面間隙達到要求。
h. 組裝冷卻或加熱系數(shù)，保證管路暢通，不漏水，法門動作靈活。
j. 緊固所有螺釘。
k. 試模：試模合格后打上模具標記，最后檢查各種配件，附件，保證模具裝配齊全。
10.4 該模具的裝配要求：
a. 模具上下平面的平行度偏差不大于0.03mm，分型面處需密合。
b. 頂件時頂桿必須保持同步，上下模芯必須緊密接觸。
10.5 模具的裝配工藝
a. 按圖紙要求檢查各零件尺寸。
b. 修磨分型面的密合度。
c. 將定模和動模板合在一起并用夾板夾緊，鏜導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面垂直基準。
d. 利用定模的側(cè)面垂直基準來確定定模上時間型腔中心，作為以后加工的基準，分別加工定模的型腔。
e. 利用定模型腔的實際中心，加工型心固定型孔的切割穿線孔，并進行線切割型孔。
f. 在定模和動模上分別壓入導(dǎo)柱導(dǎo)套，并保持導(dǎo)向可靠，靈活。
g. 過型心引鉆，鉸動模板上的頂桿孔。
h. 過動模引鉆頂桿固定板上的頂桿孔。
j. 加工復(fù)位桿孔，并組裝頂桿固定板。
k. 組裝模底板和動模板。
l. 在定模板上加工導(dǎo)柱孔，并將澆口套壓入定模板上。
m. 裝配定模部分。
n. 裝配動模部分并修正頂桿和復(fù)位桿長度。
o. 裝配完畢后進行試模，試模合格后打上標記并交驗入庫。
10 結(jié)論
經(jīng)過了一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計，我終于完成了《電子石英表表蓋模塑料模具設(shè)計》的論文。從2015年11月開始接觸模具設(shè)計到整個設(shè)計完成，每一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨立完成的最大項目。
通過這次畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)，我不但鞏固了大學(xué)四年里所學(xué)到知識，包括CAD的制圖以及三維設(shè)計軟件的使用等等，而且又新接觸了一種模具開發(fā)工具，收獲很大。在設(shè)計的過程中，不可避免會遇到許多的疑惑、問題甚至是挫折，我也學(xué)會了通過各種渠道取得解決的辦法，看書，上網(wǎng)，與同學(xué)討論，及時向老師請教，總能讓我有很
收藏