塑料外殼注射成型工藝及模具設計【罩蓋】【盒蓋】

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It is widely used in computers, mobile phones, cars, motors, electrical, home appliances and communication products manufacturing. Injection molding is one of the main methods of forming plastic parts, it refers to the use of plastic injection machine to inject the thermoplastic melts into the mold under high pressure , after cooled to obtain the products . It has the advantage of fast production speed , high production efficiency , and automated operations , it can form the shape of complex parts, particularly suitable for mass production. The production of graduation project is power button , which has a light weight , high strength , corrosion resistance and easy cleaning features for mass production . After analysis the process of the product , the mold parting line , cavity number , gate form , gate location can be determined , one of the most important is to identify core and cavity structures , as well as their positioning and fastening methods. In addition,it also carries out the design of stripping agencies , mold-oriented organizations and the cooling system .At last, draw a complete mold assembly drawing , major parts diagram , and draw up cards of parts manufacturing and processing process . It is proved that the mold structure is reasonable , reliable and can guarantee product quality , and is valuable for the injection mold design of such products . key words: Plastic Injection molding Mold design 目 錄 1緒 論 1 1.1模具工業(yè)產(chǎn)品結構的現(xiàn)狀 1 1.2模具工業(yè)技術結構現(xiàn)狀 1 1.3模具的發(fā)展趨勢 1 2.塑件的工藝分析 4 2.1 模具工藝規(guī)程的編制 4 2．1．1塑件的原材料分析聚丙烯 (簡寫為PP) 4 2.1.2 分析制品的工藝性和注射成型工藝規(guī)程對模具設計的要求 5 2.1.3 分析研究制品的生產(chǎn)綱領 5 2.2 根據(jù)塑件形狀尺寸，估算塑件體積和重量 6 2.3 模腔的選擇與設計 7 3 模具結構設計 8 3.1 主流道設計 8 3.2 分流道設計 9 3.3 冷料井及拉料桿設計 9 3.4 澆口設計 10 3.5分型面的選擇設計 11 3.6 排氣結構的設計 12 3.7合模導向機構的設計 12 3.8頂出脫模機構設計 13 3.9推板推出脫模機構 13 3.9.1 推板和型芯的配合位置 13 3.10側抽芯機構的設計 14 3.11凹模的結構設計 15 3.12凸模的結構設計 17 3.13成型零部件工作尺寸計算 18 3.15模具的工作原理和動作過程 18 4注射機有關參數(shù)的校核 19 5塑料模具的安裝 20 5.1模具的裝配及調試 21 結束語 21 致 謝 22 參考文獻 23 1緒 論 模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、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)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)值。 1.1模具工業(yè)產(chǎn)品結構的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上。 我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。 1.2模具工業(yè)技術結構現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備或因計算機制式不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作。 1.3模具的發(fā)展趨勢 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展 （1）模具軟件功能集成化模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。集成化程度較高的軟件包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。（2）模具設計、分析及制造的三維化傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術要求。模具設計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結構的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關等特點，從而使模具并行工程成為可能。國內有華中理工大學研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學的Z-mold軟件。 2、模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 （1）模具檢測設備的日益精密、高效精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達2～3μm，目前國內廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm×3250mm三坐標測量機，還擁有數(shù)碼攝影光學掃描儀，率先在國內采用數(shù)碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現(xiàn)了從測量實物→建立數(shù)學模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術的開發(fā)和應用。 （2）數(shù)控電火花加工機床 日本沙迪克公司采用直線電機伺服驅動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)。 （3）高速銑削機床(HSM) 銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點。因而在模具加工中日益受到重視。 3、快速經(jīng)濟制模技術 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術相比，快速經(jīng)濟制模技術具有制模周期短、成本較低的特點，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟效益比較顯著的模具制造技術，具體主要有以下一些技術。 (1)快速原型制造技術(RPM)。它包括激光立體光刻技術(SLA) ；疊層輪廓制造技術(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結成形技術(SLS) ；熔融沉積成形技術(FDM) 和三維印刷成形技術(3D-P)等。 (2)表面成形制模技術。它是指利用噴涂、電鑄和化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術。 (3)澆鑄成形制模技術。主要有鉍錫合金制模技術、鋅基合金制模技術、樹脂復合成形模具技術及硅橡膠制模技術等 (4)冷擠壓及超塑成形制模技術。 (5)其他方面技術。如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術、沖壓單元組合技術、刃口堆焊技術及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術等。 4、模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速 模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結硬質合金及硬質合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展。 2.塑件的工藝分析 2.1 模具工藝規(guī)程的編制 該塑件是一個塑料外殼，其零件如圖所示。本塑件的材料采用PP，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2-1塑料外殼零件圖 2．1．1塑件的原材料分析聚丙烯 (簡寫為PP) （1） 結構分析　從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形并且在長度方向兩端加上兩個小半圓弧，在寬度方向的兩側有兩個高度為1.2mm的兩個凸起，在兩個高度為1.2mm，長、寬分別為6mm和1.2mm的凸臺，模具設計時必須設置斜桿導滑塊抽芯機構解決制品的脫模問題。模具結構緊湊，動作可靠，制造成本低。該零件屬于中等復雜程度。 （2） 尺寸精度分析 該零件重要尺寸如：,尺寸精度為3級（GB/T14486-1993），次重要尺寸如：Ф，Ф，等的尺寸精度為4-5級（GB/T14486-1993）。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處為1.74mm，最小處為1.2mm，壁厚差為0.54mm，較均勻，有利于零件的成型。 表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷，毛刺，內部不得有導電雜質外，沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 塑件制品為塑料外殼，塑料外殼通過兩個溝槽與機身聯(lián)接，為保證裝配關系與要求，兩個側向溝槽裝配部分公差為0.1，其余部分極限偏差按JS15，要求表面光滑無毛刺，工作環(huán)境溫度較高，先用耐熱性PP。從該塑件制品的圖形可知該制品的形狀結構較為復雜，但對尺寸大小，精度和表面質量的要求都不太高。 制品的尺寸 制品尺寸大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機的規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下，流動性好的塑料品種可以成型出較大尺寸的制品，反之成型出的制品尺寸較小，原材料（PP）流動性一般，滿足尺寸大小要求不高的要求。 （3） 制品的尺寸精度 制品的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制品精度，該塑件圖上尺寸公差0.1mm,0.2mm,屬一般精度，其余Js屬較低精度。 （4） 制品的形狀結構 制品結構上有一定的特征。在平行于脫模方向的塑件表面上，沒有一定的斜度，此斜度即脫模斜度。目的是便于塑件從模腔中脫出。斜度留取方向，對于塑件內表面是以小端為基準（即保證徑向基本尺寸）。斜度向擴大方向??；塑件外表面則應以大端為基準（保證徑向基本尺寸），斜度向縮小方向取。脫模斜度隨制件形狀、塑件種類、模具結構、表面精加工程度，精加工方向等而異。一般情況下，脫模斜度取~（2°~1°）較適宜，實際工作中采用的最小脫模斜度為（0.5°）。脫模斜度的選取，往往采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。如果在允許范圍內取較大值。可使制件頂出更加容易，所以應盡可能采用較大的脫模斜度，其目的是使模具成型零件有修理的余地，留有足夠的修模余量。查楊占堯主編《塑料注射模結構與設計》表2-2不同高度塑件的脫模斜度值可得：PP：塑件外表面35′~1°30′，塑件內表面30′~1°，h=10.2，則塑件外表面脫模斜度0.125~0.250mm,塑料內表面對應的值：0.080~0.170mm。根據(jù)塑件的用途、工作環(huán)境、對塑件圖上制品形狀、尺寸精度、表面粗糙度等要求進行綜合性分析?？芍撍芗墓に囆暂^好，比較容易注射成型。注射成型工藝規(guī)程對模具設計的要求在設計任務書上無特殊要求，故此地不作特殊說明。 2.1.2 分析制品的工藝性和注射成型工藝規(guī)程對模具設計的要求 塑料制品為塑料外殼，根據(jù)《實用模具技術手冊》注射壓力（49~190）×106Pa,[6]由《模具設計簡明與制造手冊》、《塑料注塑模結構與設計》可知：成型塑件材料為PP，收縮率為0.5%~0.6%,塑料的脫模斜度：塑件外表面為35′~1°30′，塑件內表面30′~1°塑件圖見裝配圖。 查表得：熱塑性塑料擠出成型時的溫度參數(shù) 聚丙烯（PP） 擠出溫度（℃）室溫~100（加料段）；130~170（壓縮段）；170~220（均化段）；180~245（機頭及口模段）； 塑料制件的結構工藝性 尺寸及其精度： PP高精度3級；一般精度4級；低精度：5級。 2.1.3 分析研究制品的生產(chǎn)綱領 注射成型制品的生產(chǎn)綱領屬于大批量生產(chǎn)，對于大批量生產(chǎn)，由于模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占的比例小，生產(chǎn)率和模具壽命問題比較突出，因此可考慮使用自動化程度較高復雜模具結構，以及對成型零部件采用較好的模具材料。 2.2 根據(jù)塑件形狀尺寸，估算塑件體積和重量 V=70.6×51.6× 10.2+1.2×1.0×6×4－×（70.6－57）××10.2×51.6×2－(57+68)×5.2××[(51.6－2×1.2)+（38-2.4）]× =5021.77mm3 m=ρV=1.08×4.8=5.4g，選m=10g 按注射機的額定鎖模力確定模腔數(shù)量N1 根據(jù)注射機的額定鎖模力大于將模具分型面脹開的力得： ≥ 則型腔數(shù) 式中F—注射機的額定鎖模力N; P— 塑料熔體對型腔的平均壓力,MPa; An— 單個塑件在分型面上的投影面積mm2; Aj— 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積mm2; 其中 F= 250KN=250000N Aj初取530.66mm? An=70.6×51.6= 3642.96mm? P查表（3-1）《塑料成型工藝與模具設計》取值為40MPa 代入數(shù)值N1≤（250000-40×530）÷40×3642.96 =228800÷145718.4 ≈1.57 故取1。 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量n? （7-1） 式中Vg（Mg）－ 注射機最大注射量cm3或g Vj（Mj）－ 澆注系統(tǒng)凝料量cm3或g Vn（Mn）－ 單個塑件的體積或質量cm3或g K--------- 注射機最大注射量的利用系數(shù) 其中，Mg=30，Mj初取10，K=0.8，Mn =10代入數(shù)值得。 =1.4〉1 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應合理確定型腔數(shù)目。一般模腔數(shù)量取1，2，4，6，8，16個，參照上邊的計算結果，同時考慮到制品的形狀結構（特別帶有側向凸臺）確定該注射模為一模一腔。 2.3 模腔的選擇與設計 塑件形狀結構較為復雜，采用一模一腔大批量生產(chǎn)，定模動模部分的成型零部件均采用嵌入式，塑件內部四側均有一內凹，該模具采用斜桿導滑塊抽芯機構，模具融融洽整體上為二次分型抽芯機構，由于塑件尺寸較小，且結構復雜，故采用二級脫模機構。 3 模具結構設計 澆注系統(tǒng)指模具中從注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料由塑料熔體的流動通道，普通澆注系統(tǒng)包括流道（由主流道、分流道和冷料穴組成）和澆口。 3.1 主流道設計 根據(jù)設計手冊查得XS-ZY-30注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔徑：d0=Ф3.5mm 噴嘴前端球面半徑R0=12mm, 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系：R=R0+（1~2）mm D=d0+(0.5~1)mm 取主流道球面半徑R=13mm 取主流道的小端直徑d=3.5mm(進口端) 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于塑料熔體順利地向前流動，開模時主流道凝料又能順利地向前流動，開模時主流道又能順利地被拔出。為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為圓錐形，其斜度為1°~3°，須換算得主流道大徑為D=Ф5mm。可在主流道出料端設計半徑為r=5mm的圓弧過渡。PP（熱塑性塑料）的主流道一般有澆口套構成，主流道襯套的形式及尺寸如圖所示。圖中d=d0+0.5~1,R=R+1~2,α=1°~3°， LZ=50 。主流道進口端與出口端直徑D1=3。5mm,D2=5mm,D1—進口端直徑，D2—出口端直徑，以上為主流道截面推薦值。 圖3-1主流道截面圖 3.2 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，多型腔模具一定設置分流道。分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積壁厚、形狀的復雜程度，注射速率、分流道長度等因素來確定，常見分流道的截面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。 本塑件的形狀復雜，熔料填充型腔不太容易，根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長短，為了便于加工起見，選用截面形狀為梯形的分流道，查表6－2 H=4mm,L=6mm 圖3-2分流道截面形狀簡圖 查部分分流道斷面尺寸推薦范圍，分流道斷面直徑/mm,PP的該項值為3.5~10mm。由《塑料模具技術手冊》可得分流道直徑由經(jīng)驗公式確定，對于壁厚小于3mm，質量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗公式確定分流道的直徑。D=0.2654（mm）， 式中—塑件的質量：（g）； L—分流道長度（mm）其中ω=10g，L一般取8~30mm。此處可初選為50mm，代入數(shù)值D= 0.2654×≈4 mm。 分流道設計時應注意以下幾點： 各型腔均衡進料，應采用平衡式布置。 R0.8（表面粗糙度）； 分流道多開設在定模一側； 分流道與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡。 3.3 冷料井及拉料桿設計 冷料井位于主流道正對面的模板上，或處于分流道末端，其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量；開模時又能將主流道中的冷凝料拉出。 冷料井直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 3.4 澆口設計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔排列方式，選用點澆口。 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口長度約為0.5~2mm,具體尺寸一般由經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 澆口位置選擇遵循原則：[15] a、避免塑件上產(chǎn)生缺陷，避免澆口正對著寬度和厚度都比較大的型腔空間。 b澆口應開設在塑件截面最大處。 由上述兩個原則，結合塑件的結構，澆口的位置選擇在塑件長度、寬度方向的對稱中心線交點處。 點澆口又稱橄欖形澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸特小的圓形澆口，其特點是：澆口位置限制小。去除澆口后殘留痕跡小，不影響塑件外觀。開模時澆口可自動拉斷。有利于自動化操作。澆口由補償造成的應力小，但對于薄壁塑件因剪切速率過高，由于分子高度定向而造成局部應力，甚至開裂。為改善這一情況，在不影響使用前提下，可局部增加澆口處塑件壁厚，以圓弧R過渡，壓力損失大，模具必須采用三板式模具結構，導致模具結構復雜，并要采用順序分模結構，但在無流道模具中仍有采用二板式模具結構。對于投影面積大的塑件及容易變形的塑件，應采用多點澆口，以減小翹曲變形。它特別適用于表現(xiàn)粘度隨剪切速率增大而明顯降低的塑料。 查《塑料成型工藝與模具設計》（屈華昌主編）上表5-4可得常用的澆口形式；點澆口尺寸及說明：d=0.8~2.0mm，[4] α=60°~90°, 圖3-4點澆口 α1=12°~30°, l=0.8~1.2mm, l0=0.5~1.5mm, l1=1.0~2.5mm。 l=0.5~0.75有倒角C時取l=0.75~2,C=R0.3或（30°~45°），d=0.3~2， α=2°~4°， α1=6°~15°, δ=0.3,D1≤D 經(jīng)驗計算公式d=nK.。 K—系數(shù)，為塑件壁厚的函數(shù)，見表注為了去澆口方便，可取=0.5~2,l—澆口長度（mm）,d—澆口直徑（mm）,A—型腔表面積（mm2）圖略。 2、塑料系數(shù)n由塑料性質決定，通常PP n=0.6, k—系數(shù)，塑料壁厚的函數(shù)，k=0.206,k值適用于t=0.75~2.5。 3.5分型面的選擇設計 模具設計中，分型面選擇很關鍵，它決定了模具的結構，應該根據(jù)分型面選擇原則和塑料的選擇要求選擇分型面。模具取出塑件回澆注系統(tǒng)凝料的面，稱為分型面。分型面的選擇受塑件的形狀、壁厚、外觀、尺寸精度及模腔數(shù)量排槽和澆口位置等許多因素的影響。 根據(jù)下述分型面選擇原則確定分型面位置： 1 符合塑件脫模，分型面的位置應設在塑件斷面尺寸最大的部位。 2 分型面數(shù)目應盡量少，形狀應盡量簡單。 3 有利于塑件脫模，選擇分型面應盡可能使開模后塑件留在動模一側。 4 考慮側向抽拔距選擇分型面時應盡可能使開模后塑件留在動模一側。 5 有利于排氣。 6 模具零件易于加工，選擇分型面時，應將模具分割成便于加工的零件。 概括起來說選擇分型面的原則是：塑件脫出方便、模具結構簡單、腔排氣順利、確保塑件質量、無損塑件外觀、設備利用合理。 綜上所述，該塑件采用二次分型，開模時，先通過彈簧彈力使Ⅰ－Ⅰ面分型，即沿定模板與定模座板接觸面分型，然后再沿Ⅱ－Ⅱ面即動模板與定模板接觸面分型。這樣便于拉斷點澆口然后既可降低模具復雜程度，減少模具加工難度又便于成型后出件。 確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時采用一模一件，即模具需要一個型腔，綜合 采用如圖所示的型腔排列方式。（見裝配圖） 這種型腔的排列方式便于設置斜滑塊抽芯機構，其缺點是將熔料進入型腔后弄另一端的料流長度較長，但因本塑件較小，幫對成型無太大的影響。 3.6 排氣結構的設計 從某種意義上說，注射模也是一種置換裝置，即塑體進入模腔的同時，置出模腔內的氣體，這些氣體如果不能排出模腔，將會影響制品成型以及脫模后的質量。因此，在設計模具時，必須考慮排氣結構的設計問題。 排氣方式有兩種，排氣槽排氣、間隙排氣。 塑件采用的是中小型模具，可直接利用分型面，斜滑塊活動余量，頂桿間隙，頂桿間隙，拼鑲件縫隙進行排氣，而不需要另設排氣榜，間隙大小以不產(chǎn)生溢料現(xiàn)象為宜，通常在0.02~0.05mm選擇。 3.7合模導向機構的設計 注射模中，合模導向機構主要用來確保動模和定模兩大部分或模內其它零件之間準確對合，以保證塑料制品的形狀和尺寸精度，并避免模內各種零件發(fā)生碰撞和干涉。 對于小型模具，可選以導柱為基本零部件構成的合模導向機構，該導向機構通常由導柱與導套的間隙配合組成，導柱形式尺寸查《塑料成型工藝與模具簡明手冊》王孝培主編，表3-44可得直通式導柱。 導柱長度L應保證，開模后導柱長度比凸模端面長出6~8mm，查表3-44直通式導柱。 取值：材料為T8A淬火回火后硬度50~55HRC，長度L及L1按使用情況自選。表4、表5在后面。 表3-1導柱的有關尺寸 公稱直徑d d1 固定孔公差（H7） D H L2 R W L3(參考) 尺寸 公差f7 尺寸 公差m6 16 -0.016 -0.033 16 +0.019 +0.007 +0.019 20 4 10 2 2.5 16 表3-2導套的有關尺寸 公稱尺寸d d1 d1固定孔落（H7） D H R 尺寸 公差H7 尺寸 公差m6 16 +0.019 24 +0.023 +0.008 +0.023 30 5 2.5 注：材料為20鋼滲碳或T8淬硬，50~55HRC，L按使用情況決定，L1一般為1~1.5d.查表3-1導套長度系列尺寸，取導套長度為69。 導套形式及尺寸查表3-2， 導套系列尺寸（mm） 公稱尺寸為d=30,該模具采用的導套的結構形式如圖所示，導柱的數(shù)量和布置采用適當?shù)墓潭ǚ椒?，以防止導柱從安裝孔中脫出。導柱與安裝孔間采用過渡配合H7/m6或H7/k6. 導柱與導套的配合與安裝，導柱與導套一般采用間隙配合，H7/f7或H8/f8導柱的安裝方式，采用型可不需要導套結構簡單加工方便。 3.8頂出脫模機構設計 推出脫模機構是注射模的重要功能結構之一，它由一系列推出零件和輔助零件組成，可以具有不同的推出動作。其作用是將冷卻固化后的成型制品從模具中取出，最理想的情況是模具開啟后，制品由自身重力作用而從型腔或型芯上自動脫落。 3.9推板推出脫模機構 推板推出的原理是在型芯根部安裝一與之密切配合的扒板，推板沿型芯周邊移動將制品推離型芯，其特點是推出力均勻，力量大，運動平衡。主要用于薄壁容積殼體以及表面不允許帶出推出痕跡的制品，但對于型芯周邊外形復雜時，推板與凹模配合部分加工困難。 3.9.1 推板和型芯的配合位置 設由5°~10°的配合斜度，便于脫模。為了減小推出過程中扒板與凸模間的磨擦，二者之間應留有0.25mm的間隙。 設計推板推出脫模機構注意的事項： 配合應淬火，推板的推出距離不得大于導柱長度。間隙配合，一般為H8/f8。 推板與型芯的配合應為錐面，斜度不小于5°。若用直面，一則不易導向，二則容易磨損而導致溢出飛邊。在合模過程中，因為推板能在合模力的作用下回到初始位置，所以在結構中不必另設復位機構。 3.10側抽芯機構的設計 該模具采用斜桿導滑的斜滑塊抽芯機構，由于受斜導桿強度的限制，常用在抽芯力不大的場合。 設計斜滑塊分型與抽芯機構應注意的問題 1 主型芯位置的合理選擇。 2 開模時制動斜滑塊的方法。 3 斜滑塊的推出行程與傾角。 4 斜滑塊的裝配要求。 5 斜滑塊推力不均問題。解決辦法，可在推桿與斜滑塊之間加設一個推板。 該結構的斜導桿與滑塊合為一體，制品內側的凸起由斜導柱5的頭部成型。在型芯7上開有斜孔，滑座2固定在推桿固定板上，斜導柱桿的成型端可在型芯7的斜孔內滑動，另一端與滑座T型槽配合。在推出裝置的作用下，斜導桿5沿斜孔移動而實現(xiàn)內側抽芯，同時由推件板4推出制品。斜導桿成型端在抽芯的同時，斜導桿另一端在滑座T形槽中滑動，即斜導桿兩端同步移動，不致卡死。斜導桿5的復位桿3完成。 圖 3-10斜滑塊的簡圖 3.11凹模的結構設計 凹模用以成型塑件的外表面，按其結構不同可分六種，該模具采用整體式凹模，說明：如圖所示，適用于形狀簡單，小型模具，可在型板上直接加工出型腔，模具一般不進行熱處理。圖見后面。 尺寸部位類別 序號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算尺寸公式 計算公式說明 工作尺寸 凹模徑向尺寸 1 凹模 LS1=φ70.? LS2=51.6 LS3=38 LS4=6 平均尺寸法：LM=[（1+SCP）Ls－Δ]+δZ [注1] 注1：Δ項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5~0.8間； LM—凹模徑向尺寸（mm） Ls—塑件徑向公稱尺寸（mm） Scp—塑料的平均收縮率（%） δZ—凹模制造公差（mm） Δ—塑件公差值（mm） LM1=70.488+0.21 LM2=51.438+0.19 LM3=37.845+00.15 LM4=5.8 凹模深度方向尺寸 2 凹模 HS1=10.2 HS2=1.2 HS3=5.2+0。32 平均尺寸法：HM=[（1+SCP）Hs－Δ]+δZ [注3] 注3: Δ項，有的資料介紹系數(shù)為0.5 HM—凹模深度尺寸（mm） Hs—塑件高度公稱尺寸（mm） δZ—凹模制造公差（mm） HM1=10.038+00.17 HM2=1.033+0.09 HM3=5.0668+0.06 凸模徑向尺寸 3 凸模 LS1=φ66+00.64 LS2=φ57 平均尺寸法：LM=[（1+SCP）Ls+Δ]-δz [注2] 注2: 注1：Δ項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5~0.8間； LM—凸模徑向尺寸（mm） Scp—塑料的平均收縮率（%） δZ—凸模制造公差（mm） δc—型芯磨損量（mm） LM1=φ66.90660-0.11 LM2=φ57.7050-0.19 LM3=φ69.027150-0.11 圖3-11凹模簡圖 3.12凸模的結構設計 凸模用來成型塑件的內表面，成形桿多用來成型塑件上的孔。視情況不同，凸?？煞譃檎w式凸模，組合式凸模，成形桿，該模具采用整體式凸模，即將凸模與模板做成整體。 說明；用整體式模具材料直接加工而成，結構牢靠，不易變形，制品無鑲拼接縫的溢料痕跡；但形狀復雜時不易加工，材料消耗量大，適用于凸模形狀簡單的小型模具。 3.13成型零部件工作尺寸計算 成型零部件工作尺寸計算 所謂工作尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件部位的工作尺寸，主要有凹模和型芯的徑向的徑向尺寸（包括矩形和異形的長度和寬度尺寸）。凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。工作尺寸計算受塑件尺寸精度的制約。本例按照成型零部件的工作尺寸的有關規(guī)定，計算時均采用平均值法，即采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損易來進行計算。 3.14冷卻系統(tǒng)的設計計算 本塑料件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算：根據(jù)選擇冷卻或加熱措施的原則及影響因素，該系統(tǒng)選用常溫水作為介質對模具進行冷卻。設定模具平均工作溫度為40℃，用20℃的常溫水作為介質，其出口溫度為30℃。[16] 求塑料在硬化時每小時 釋放的熱量Q3.查表3-78單位質量（或體積）聚合物在注射成型溫度下的總熱容h得PP的h=272q/(J·g-1)，即293q/(J·cm-3)。由前面的成型周期90S，注射量32.4g產(chǎn)量為每1.5分鐘1套）1.296kg/h。 即32.4×10-3÷（）=1.296kg/h Q=WQ?=1.296×27.2×104J/kg =35.2512×104J/kg 求冷卻水流量：V=WQ÷[Pc1×（t1-t2）] =35.512×104÷60÷[103×4.187×103×(30-20)] ≈0.14×10-3m3/min 查表可得由體積流量V表可查得所需冷卻水管的直徑非常小，由上述可知，模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 3.15模具的工作原理和動作過程 本模具的工作原理，斜推桿脫模的注射模，如圖3-391所示，該模具成型塑料四邊具有內側凹，模具采用順序 分型脫出點澆口流道凝料，斜推桿頂出塑料，斜推桿頂出塑件，模具結構緊湊，動作可靠。 動作過程：開模時由彈簧的作用，模具沿面分型，脫出流道凝料，當限位釘拉住定模型腔板時，模具沿Ⅱ－Ⅱ面動、定模分型，塑件留于動模邊，注射機頂桿推動推板時，斜推桿3斜向中心前移，推出塑件。斜推桿3同時在滑座6內橫向移動。通過滑座，由復位桿迫使斜推桿復位。 4注射機有關參數(shù)的校核 （1） 注射量校核 Mi=Mn+Mj〈Mi′=0.8Mi 由上面計算代入相應數(shù)據(jù) （1×10+10）〈0.8×30 注射量滿足要求 20〈 24 （2） 開模行程的校核 選用的注射機合模系統(tǒng)為柱塞－直通式，且模具結構為雙分型面，故校核開模行程采用下式： Smax≥H1+H2+a+（5～10）mm 式中H1 — 制品所用的脫模距離，單位為mm； H2 — 制品高度，單位為mm； a — 取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度，單位為mm； 其中 H1 =50 mm， H2 =10.2mm， a =30 mm Smax=160mm 代入數(shù)值：160＞50+10.2+30+（5~10）=95.2~100.2 （對于帶有斜桿導滑的斜滑塊抽芯機構的塑料模，在校核開模行程時，需考慮側向抽芯動作的開模距離Hc,由后面的有關斜滑塊部分的計算可得抽拔距S=22mm，對應的開模距Hc=5ctgα=22×ctg20°=60 Hc＜H1+H2故這里可不考慮Hc對最大開模行程的影響，開模行程滿足要求。 （3） 模具厚度校核：Hmin —實際模具厚度（mm） Hmin,Hmax—注射機允許安裝的最小、（大）模具厚其中 Hmin=60 Hmax=180 Hm由后面模架的選取中計算取60≤Hm≤180模具厚度滿足要求。 （4） 模具在注射機上的安裝與固定尺寸校核 模具外形尺寸應小于注射機拉桿內間距，模具外形尺寸由后面模架的選取中取250×290（定模板）。 注射機拉桿的間距為：250×280（動模板） 模具外形尺寸滿足要求。 5塑料模具的安裝 5.1模具的裝配及調試 表5-1模具的裝配及調試見下表： 裝配步驟 裝配方法說明 1、精修定模 定模前工序完成情況，外形粗加工，每邊1mm加工余量；型腔用電火花加工，按要求留0.2mm加工余量；用油電火花加工，深度按要求留加工余量0.2mm；油石修光型腔表面；控制腔深度分型面。 2精修定模固定板孔 按劃線加工定模固定板型孔；按線將預加工的型芯精修成型。 用鏜導柱、導套孔及定模型芯（采用標準模架已完成） 按動定模固定板疊合在一起，使分型面，緊密貼合，然后夾緊；锪導套，導柱孔的臺肩。 4、復鉆各螺孔、銷孔 定模錠模板疊合在一起來緊復鉆螺孔銷孔的模固定板、墊板、支板、動模板、疊合夾緊來復鉆螺孔、銷孔 5、型芯壓入定模固定板 將型芯壓入固定并配合緊密；裝配后，型芯外露部分要符合圖紙要求 6\?壓入導柱導套（采用標準模架已完成） 將導套壓入定模；將導柱壓入固定模；檢查導柱導套的配合松緊程度。 7、磨安裝基面 將定模上平面磨磨平；將動模固定板下平面磨平。 8、裝斜滑塊抽芯機構 將滑塊型芯裝入滑塊槽，并推至端面與定模板定位面相接觸；用軸銷上螺釘，使滑塊與滑座均勻接觸，同時分型面間留有0.2mm的間隙，此間隙可用塞尺檢查，保證模具閉合后，滑座和滑塊之間具有鎖緊力；通過斜滑塊對定模板復鉆、鉸銷釘孔后裝入銷釘；鏜銷孔，壓入斜滑塊。 9、將澆口套壓入定模板 用壓力機將澆口套壓入定模板。 10、裝好定模部分 將定模板，復鉆螺孔鉆孔后，擰入螺釘和敲入銷釘緊固。 11、裝好動模部分 將定模板復鉆螺孔鉆孔后，擰入螺釘和敲入銷釘緊固。 12、試模調整 各部分裝配完成后，進入試模，檢查制品，驗證模具質量狀況，發(fā)現(xiàn)問題可以調整。 結束語 畢業(yè)設計作為三年大學學習中極為重要的一部分，是衡量一個學生專業(yè)課水平的重要標志。畢業(yè)設計是我們所學課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復習，是一次理論聯(lián)系實踐的訓練，也是我們步入工作前的一次檢驗。 就我個人而言，通過這次畢業(yè)設計，使我學習到了許多知識，對模具的設計與制造有了極為深刻的認識，是一次由理論向實踐的飛躍，回顧一個多月的設計生活，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點：1 扎實的基礎課，專業(yè)課是模具設計的基礎2 理論與實踐相結合的重要性3 對模具設計中的安全性，經(jīng)濟性加深了認識4 電腦成為設計中重要的輔助工具5設計態(tài)度直接決定著設計質量。 畢業(yè)設計一般時間都足夠，但足夠的時間不一定都能設計出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題外，極為重要的一點便是態(tài)度問題，作為學生必須要態(tài)度謙虛、工作認真、勤學好問、實事求是，才能正確對待設計，才有可能取得設計的圓滿成功。 總之，通過畢業(yè)設計使我對模具的設計與制造有了更深的認識，得到了許多有益的啟示，這對畢業(yè)后的過渡轉變有極重要的影響。在以后的工作中，我將繼續(xù)保持謙虛謹慎的工作作風，揚長避短，多與人交流，提高自己的個人素質和技能，積累經(jīng)驗，誠實守信，爭取在事業(yè)上更上一層樓，芝麻開花—節(jié)節(jié)高。 致 謝 首先感謝本人的導師董二婷老師，她對我的仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。董二婷老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽瞎W院的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗王文祥同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001 [2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 [3]許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [4] 李軍主編 , 《精通PRO/E中文野火版模具設計》.北京:中國青年出版社,2004 [5]《塑料模設計及制造》．李學鋒主編．北京：機械工業(yè)出版社，2001年 21