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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
1前言
1.1模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)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(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)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(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)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(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時(shí)約有80％的模具需要更換。中國(guó)摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)摩托車共有14種排量80多個(gè)車型，1000多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車約有零件2000種，共計(jì)5000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號(hào)的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價(jià)值為1000多萬(wàn)元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。
目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó)家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2各種模具的分類和占有量
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S模具形腔是材料成型。
1.2.1沖模
沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏＃瑳_孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。
1.2.2鍛模
鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
1.2.3塑料模
塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
1.2.4壓鑄模
壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
1.2.5粉末冶金模
粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。
1.3我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長(zhǎng)到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以10℅~15℅的速度快速增長(zhǎng)。 目前，我國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬(wàn)。除了國(guó)有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國(guó)國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50℅（中國(guó)臺(tái)灣：40℅），塑料模具約占33℅（中國(guó)臺(tái)灣：48℅），壓鑄模具約占6℅（中國(guó)臺(tái)灣：5℅），其他各類模具約占11（中國(guó)臺(tái)灣：7℅）。
中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，分為萌芽期（1961——1981），成長(zhǎng)期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個(gè)階段。
萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。
1981年——1991年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺(tái)灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺(tái)灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早。
成熟期，在國(guó)際化，自由化和國(guó)際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺(tái)灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí)，朝向開(kāi)發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴高的模具。1997年11月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，獲得世界模具協(xié)會(huì)（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì)，正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員，。整體而言，臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測(cè)能力的提升，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，臺(tái)灣模具廠商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車運(yùn)輸工具業(yè)，提升到計(jì)算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。
1.4我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)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"（約122CM）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，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
（1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。
2塑件成型工藝性分析
2.1塑件分析
該塑件為窩眼式排種器殼體注塑模具。其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺(tái)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。該塑件為播種器的外殼，要求具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐磨等性能。結(jié)合以上要求以及經(jīng)濟(jì)因素，故該塑件材料選用聚乙烯。該塑件外形尺寸中等，塑料熔體流程不太長(zhǎng)，適合于注塑成型。該塑件上每個(gè)尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實(shí)際公差進(jìn)行計(jì)算。該塑件粗糙度值為Ra0.06mm。影響塑件公差的主要因素是：模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動(dòng)、注射工藝條件的變化、塑料制品的形狀和飛邊厚度的波動(dòng)、脫模斜度及成型后制品的尺寸變化。排種器殼體的塑件的選用的精度等級(jí)為6級(jí)，公差按照GB1800-79選擇尺寸公差數(shù)值。
2.2聚乙烯的性能分析
2.2.1聚乙烯的使用性能
綜合性能好，具有優(yōu)良的耐熱性能、耐寒性能、耐磨性及介電性、化學(xué)性穩(wěn)定。在室溫下幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑。能耐多種酸堿及各種鹽類的腐蝕。吸水性和水蒸氣滲透性均比較低。但是低聚亞乙烯的耐老化性能比較差。
2.2.2成型性能
無(wú)定形材料其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來(lái)確定成型方法及成型條件。吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。收縮率為2.5%。流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右。模具設(shè)計(jì)師要注意澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇好進(jìn)料口的位置和形式。推出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件呈現(xiàn)白色痕跡。
2.2.3低壓聚乙烯的主要性能指標(biāo)
密度為0.942～0.950g/cm3,比體積為0.84～0.96cm3/g，吸水率為0.2%～0.4%，熔點(diǎn)為131℃，收縮率為3%，比熱容為1400J/(kg·℃)，屈服強(qiáng)度為30MPa，拉伸強(qiáng)度為23MPa，拉伸彈性模量為1300MPa，抗彎強(qiáng)度為70MPa，抗壓強(qiáng)度為52MPa，彎曲彈性模量為1300MPa。
2.3注塑成型工藝簡(jiǎn)介
2.3.1注射成型原理及工藝
注射成型又稱注射模塑，是熱塑性塑料制品的一種主要成型方法，除個(gè)別熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用這種方法成型。注射成型模具占整個(gè)塑料模的90%左右。近年來(lái)，注射成型已經(jīng)成功的用來(lái)成型某些熱固性塑料制品。注射成型可成型各種形狀的塑料制品，它的特點(diǎn)是成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制品，并且注射成型的生產(chǎn)效率很高，很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，所以注射模具廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)當(dāng)中。但是，注射成型的設(shè)備及模具的制造費(fèi)用較高，不適合但剪輯批量較小的塑料制品的生產(chǎn)。
2.3.2注射成型原理及注射機(jī)
注射成型的原理是將顆粒狀或者粉末狀的塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔融，化成為粘流狀熔體，在注射機(jī)柱塞或者螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一段時(shí)間的保壓、冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開(kāi)模分型，獲得成型塑件。
1956年制造出了世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注射機(jī)，這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破。目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%。注塑機(jī)的產(chǎn)量在整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%。稱為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快產(chǎn)量最多的機(jī)器之一。
注射機(jī)的分類方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法，通常的分類方法有：按設(shè)備外形特征分類：臥式，立式，直角式，多工位注塑機(jī)；按加工能力分類：超小型，小型，中型，大型和超大型注塑機(jī)。
此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類，但日常生活中用的較少。
注射模均由定模和動(dòng)模兩大部分組成，定模安裝在注射機(jī)的固定模板上，動(dòng)模安裝在注射劑的移動(dòng)模板上。注射時(shí)，動(dòng)模、定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模定模分離，取出制品。
注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范有公稱注射量、注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開(kāi)合模速度和空循環(huán)時(shí)間等。這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、制造、購(gòu)買(mǎi)和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。
2.4注射成型工藝過(guò)程
2.4.1注射前準(zhǔn)備
注射前必須對(duì)原料進(jìn)行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）進(jìn)行檢測(cè)，判斷原料的品種、規(guī)格、牌號(hào)等與所要求的參數(shù)是否相符和。對(duì)于易吸潮的塑料，在注射前必須進(jìn)行干燥處理，以避免產(chǎn)品表面出現(xiàn)斑紋、銀絲和氣泡等缺陷，同時(shí)也可以避免注射時(shí)發(fā)生水解降解。低壓聚乙烯屬于對(duì)吸濕性或粘水性不強(qiáng)的成型材料，當(dāng)在包裝貯存比較好的情況下，可以
不進(jìn)行預(yù)熱干燥。
2.4.2注射過(guò)程
所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達(dá)到粘流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過(guò)程。塑化之后熔體內(nèi)的組分、密度、粘度和溫度分布都比較均勻，才能保證塑料熔體在下一注射充型過(guò)程中具有良好的流動(dòng)性。所謂計(jì)量是指能夠保證注射機(jī)通過(guò)柱塞過(guò)螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出（即注射）料筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作，這些動(dòng)作均需要注射機(jī)控制柱塞或螺桿在塑化過(guò)程中完成。計(jì)量動(dòng)作的準(zhǔn)確性不僅與注射機(jī)控制系統(tǒng)的精度有關(guān)，而且還直接受料筒（即塑化室）和螺桿的幾何要素及其加工質(zhì)量的影響。很顯然，計(jì)量精度越高，能夠獲得高精度制品的可能性越大，因此在注射成型生產(chǎn)中應(yīng)十分注重計(jì)量的作用。
注射充型：柱塞或螺桿從料筒內(nèi)的計(jì)量位置開(kāi)始，通過(guò)注射液壓缸和活塞施加高壓，將塑化好的塑料熔體經(jīng)過(guò)噴嘴和澆注系統(tǒng)快速進(jìn)入封閉型腔的過(guò)程，稱為注射充型。注射充型又可細(xì)分為流動(dòng)充型、保壓補(bǔ)縮和倒流三個(gè)階段。在注射過(guò)程中壓力隨時(shí)間呈非線性變化圖4-1示出一個(gè)注射成型周期內(nèi)用壓力傳感器測(cè)得的壓力隨時(shí)間變化的曲線圖。
冷卻定型階段：在模具冷卻系統(tǒng)作用下制品逐漸冷卻到具有一定的剛度和強(qiáng)度的時(shí)候進(jìn)行脫模。脫模時(shí)制品內(nèi)的殘余壓力為此。若殘余壓力過(guò)大，會(huì)造成制品開(kāi)裂、鎖模和卡模等弊病。
塑件在成型過(guò)程中由于塑化不均勻，或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻造成的各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免的存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開(kāi)裂，因此應(yīng)該設(shè)法消除掉。消除內(nèi)應(yīng)力的方法有退我處理和調(diào)濕處理。
圖2-1 注射成型周期內(nèi)壓力-時(shí)間曲線
2.5注射成型工藝參數(shù)
2.5.1溫度
在注射成型中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。前兩種影響塑件的塑化流動(dòng)，后一種溫度主要影響充型和冷卻。噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口處發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制，為了保證塑件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免塑件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
料筒溫度，后段為150～210℃，中段為170～230℃，前段為190～250℃，噴嘴溫度為240～250℃，模具溫度為5～75℃，熱變形溫度為65～96℃.
2.5.2注射壓力
為了克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力，螺桿（或柱塞）對(duì)熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力成為注射壓力。查表可知，低壓聚乙烯的注射壓力為100～120MPa，這里取p0=100MPa。該注射機(jī)的公稱注射壓力為p公=150MPa。注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4，這里取k1=1.3，則：
k1 p0=1.3×100=130＜p公，所以注射機(jī)注射壓力合格。
2.5.3注射速率
為了使熔料及時(shí)充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動(dòng)速率，描述這一參數(shù)的量為注射速率或注射時(shí)間或注射素的。常用的注射速率：注射量為1000cm3,注射速率為570cm3/s，注射時(shí)間為1.75秒.
2.5.4成型周期
完成一次注射成型工藝過(guò)程所需的時(shí)間稱為成型（或生產(chǎn)）周期。它是決定注射成型生產(chǎn)率及塑件質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值40～120s。
2.5.5公稱注射容量
由注射量選擇注射機(jī)。由軟件計(jì)算的，該塑件的體積為V塑=595cm3，密度為 =0.942kg/dm3.總質(zhì)量M=560g。澆注系統(tǒng)凝料提及的初步估算。澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑料體積的0.2～1倍來(lái)進(jìn)行估算。澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來(lái)估算，見(jiàn)公式2-1
V總=V塑×（1+0.2） （2-1）
故以此注入模具型腔塑料熔體的總體積為V總=V塑×（1+0.2）=714cm3。根據(jù)計(jì)算得出的一次注入模具型腔的塑料總體積為 V總=714cm3，并結(jié)合計(jì)算注射機(jī)的公稱注射量，確定時(shí)間的關(guān)系式，V公=V總/0.8。則有，V總/0.8=714/0.8=892.5cm3.根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果，初步選定公稱注射量為1000cm3，注射機(jī)型號(hào)為浙江塑料機(jī)械廠所生產(chǎn)的SZ-1000/300臥式注射機(jī)。
2.5.6注射壓力
注射成型過(guò)程需要控制的壓力有塑化壓力、注射壓力、保壓壓力和型腔壓力4種。他們直接影響塑料的塑化和塑料質(zhì)量。塑化壓力是塑料塑化過(guò)程中所承受的壓力，故稱塑化壓力。它也是指螺桿式注射成型時(shí)，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所承受的阻力，所以又稱背壓。注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服熔體流動(dòng)充型過(guò)程中的流動(dòng)阻力，使熔體具有一定的充型速率。型腔充滿后，注射壓力的作用在于對(duì)模內(nèi)熔體的壓實(shí)，此時(shí)的注射壓力也可稱為保壓壓力。
2.5.7塑化能力
單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量，塑化能力與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào)。若塑化能力高二機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之，則會(huì)加長(zhǎng)成型走起。
2.5.8鎖模力
注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi)。塑件在分型面上的投影面積A塑，則A塑=1100mm2
澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆數(shù)值。A澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0.2～0.5倍。結(jié)合本塑件具體情況，這里取A澆=0.2A塑。
塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總，見(jiàn)公式2-2
A總=n（A塑+0.2A澆） （2-2）
則A總=n（A塑+0.2A澆）=1.2×1100=1320mm2，模具型腔內(nèi)的脹型力F脹，則F脹=A總×p模=1320×35N=46200N=46.2KN
式子中p模是型腔平均計(jì)算壓力值。p模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%～40%，大致范圍為25～40MPa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值，低壓聚乙烯屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p模取35MPa。查表可得該注射機(jī)的工程鎖模力F鎖=1000KN，鎖模力系數(shù)為k2=1.1～1.2，這里取k2=1.2，則：k2×F脹=1.2×F脹=1.2×46.2=55.44＜F鎖，所以，注射機(jī)的鎖模力合格。
2.5.9合模裝置基本尺寸
包括模板尺寸、拉桿空間、模板間最大開(kāi)距、動(dòng)模板的行程、模具的最大厚度與最下凹厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍。注塑機(jī)的動(dòng)模板、定模板臺(tái)面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽。用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時(shí)（大型模具常用這種方法），模具動(dòng)、定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機(jī)模板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（中、小模具常用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以了，這種方法具有較大的靈活性。
該模具外形尺寸為502×392，屬于中、小型模具，所以采用壓板固定方法固定。（一般認(rèn)為尺寸在500×500內(nèi)為中、小模具）。
2.5.10開(kāi)合模速度
為使模具閉合時(shí)平穩(wěn)，以及開(kāi)模、推出制件時(shí)不使所料制件損壞，要求模板在整個(gè)行程中速度要合理，即合模時(shí)從快到慢，開(kāi)模時(shí)從快到慢。
2.5.11空循環(huán)時(shí)間
在沒(méi)有塑化、注射保壓、冷卻、取出制件等動(dòng)作的情況下，完成一次循環(huán)所需要的時(shí)間。
2.5.12具體工藝參數(shù)
經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)：塑料名稱為低壓聚乙烯。干燥溫度為80～100℃，處理時(shí)間為3～4小時(shí)，料筒溫度，后段為160～180℃，中段為180～200℃，前段為200～230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30～60r/min，噴嘴結(jié)構(gòu)為直通式，噴嘴溫度為180～190℃，模具溫度為40～80℃，注射壓力為70～120MPa，注射時(shí)間為1～5秒，保壓壓力為50～60MPa，時(shí)間為20～50秒，降溫固化時(shí)間為20～50秒，成型周期為40～120秒，注射機(jī)；類型為螺桿式，螺桿結(jié)構(gòu)形式為突變式。型腔平均壓力 25MPa.
3模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程
3.1方案的確定
該塑件采用一模一腔。塑件入料口沿左側(cè)方向側(cè)放，出料口方向沿右方。澆口設(shè)在零件的前表面。使用斜導(dǎo)板，第一次分型抽出入料口成型滑塊和出料口的成型滑塊。第二次通過(guò)抽芯油缸總成將內(nèi)部成型滑塊抽出，以完整取出塑件。
3.2確定型腔分型面及型腔數(shù)目
分型面是指分開(kāi)模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面需要符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位；分型線不影響塑件外觀，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面；確定塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面；確保塑件質(zhì)量；應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡量避免定?；瑝K；滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動(dòng)模的合模方向，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置；有利于模具加工。
3.3型腔和型芯的結(jié)構(gòu)
3.3.1型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用整體式型腔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于中小型塑件的注塑模具中。加工方法可以采用數(shù)控加工中心以及電火花的加工方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.3.2型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯是用來(lái)成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。本模具中采用的依然是整體式型芯的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
3.4模具結(jié)構(gòu)
注塑模具由動(dòng)模和定模兩部分組成，動(dòng)模安裝在注射成型機(jī)的移動(dòng)模板上，定模安裝在注射成型機(jī)的固定模板上。在注射成型時(shí)動(dòng)模與定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔，開(kāi)模時(shí)動(dòng)模和定模分離以便取出塑料制品。模具主要由澆注系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成。
1 WPM-3為動(dòng)模固定板，2 GB/T70.1-2000內(nèi)六角圓柱頭螺釘M16×145，3 WPM-4動(dòng)模墊板，4 WPM-5 動(dòng)模，5 WPM-6斜導(dǎo)板，6 WPM-7成型滑塊A，7 WPM-8 楔緊塊，8 WPM-9凹模，9 GB/T70.1-2000內(nèi)六角圓柱頭螺釘M12×35，10 WPM-10為定模固定板，11 WPM-11孔成型芯A，12 WPM-12定位圈，13 WPM-13澆口套，14 WPM-14孔成型芯B，15 WPM-15成型滑塊B，16 GB/T 859-1987彈簧墊圈Φ16，17 GT/T 5780-2000螺栓M16×80，18 WPM-16導(dǎo)向銷，19 WPM-17成型滑塊C，20 WPM-18退件桿，21 GB/T70.1-2000內(nèi)六角圓柱頭螺釘M16×35，22 WPM-19成型滑塊B抽芯油缸總成，23 WPM-20退件板，24 WPM-21退件桿固定板。
圖3-1 模具
3.5模具的工作過(guò)程
該模具為精量播種器注塑模具，該模具有三個(gè)成型滑塊，分別為成型滑塊A8、成型滑塊B17和成型滑塊C21，三個(gè)滑塊移動(dòng)距離分別為10mm，150mm和27mm。
成型滑塊A8和成型滑塊C21的移動(dòng)距離比較小，所以采用斜導(dǎo)板7。成型滑塊B17的的移動(dòng)距離為150mm，移動(dòng)距離比較大，不適合斜導(dǎo)板，應(yīng)采用液壓或氣壓。注塑機(jī)的開(kāi)合和退件都是采用液壓，所以成型滑塊C移動(dòng)采用油缸抽芯比較方便，所以采用油缸24，注塑過(guò)程中塑料件能夠自動(dòng)脫模。
開(kāi)模時(shí)，先從I-I面分離，當(dāng)定位銷脫離開(kāi)滑動(dòng)型芯后，斜導(dǎo)板工作。開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)板作用于滑塊A8，迫使滑塊A8在動(dòng)模6的滑槽內(nèi)向右移動(dòng)，完成抽芯動(dòng)作。同時(shí)開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)板作用于成型滑塊A8，成型滑塊C21和孔成型芯13和16已經(jīng)完全脫離了塑料件。這時(shí)成型滑塊B17的移動(dòng)油缸24開(kāi)始工作，把成型滑塊B17從塑料件中取出，此時(shí)，抽芯動(dòng)作完全結(jié)束。
退件，當(dāng)動(dòng)模板6移動(dòng)到位后壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，接通退件油缸的電磁閥，油缸活塞頂出，推動(dòng)注塑機(jī)頂出桿、退件板、退件桿，把注塑件推出動(dòng)模，脫模完成。頂出油缸回退帶動(dòng)注塑機(jī)頂出桿25、退件板26、退件桿22歸位。油缸24工作，把成型滑塊B17推到動(dòng)模型腔內(nèi)。注塑機(jī)動(dòng)模板前移，成型滑塊A8、成型滑塊C21通過(guò)斜導(dǎo)板7使成型滑塊A8、成型滑塊C21歸位，合模動(dòng)作完成。
4主要零部件的設(shè)計(jì)
4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，交口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置歲數(shù)間的質(zhì)量影響很大。其主要有兩個(gè)作用：一是塑料流體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。在澆口的限制性斷面前加工出圓弧，有利于延緩澆口處熔體凍結(jié)，對(duì)向型腔中的補(bǔ)料有好處。
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，橫截面為圓形，帶有一定的錐度。目的是便于凝料的脫模，同時(shí)也改善塑料流動(dòng)的速度，因?yàn)橐妥⑸錂C(jī)相配，所以其尺寸與注射機(jī)有關(guān)。
由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)機(jī)型加工和熱處理。
1 澆口套 2主流道 3分流道
圖4-1主流道
主流道的長(zhǎng)度：本次設(shè)計(jì)中初選65mm進(jìn)行設(shè)計(jì)，
主流道小端直徑，d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5～1）=4mm，
主流道大端直徑，d′=d+2L主tana=9mm，
主流道球面半徑：SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）=22mm，
4.2模架的確定
模架也稱模體，是注射模的骨架和基體，模具的每一部份都寄生在其中，通過(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系在一起。我國(guó)市場(chǎng)上銷售的標(biāo)準(zhǔn)模架，它一般由定模座板（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動(dòng)模固定板（或叫型芯固定板）、動(dòng)模墊板、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動(dòng)模座板（或叫動(dòng)模底板）、推板（或叫推出底板）、推出固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)柱、復(fù)位桿等組成。
4.2.1標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)與形式
我國(guó)注射模架標(biāo)準(zhǔn)有2個(gè)，即《注射模中小型模架及技術(shù)條件》（GB/T12556-1990）和《大型注射塑料模具》（GB/T12555-1990）。由于本模具尺寸不算很大，于是采用中小型模架即可。W×L≤500mm×900mm。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，采用 A型模架。
4.2.2凹凸模尺寸的確定
凹凸模受力的作用，其尺寸需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度校核來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，只要凹模長(zhǎng)邊的寬度滿足12mm即可滿足剛度要求。理論上只要取大于12mm的數(shù)值即可。但是考慮到導(dǎo)柱、螺釘、冷卻水孔等對(duì)模架強(qiáng)度、剛度的削弱作用，實(shí)際生產(chǎn)中取的都是比理論之大得多的值。在本次設(shè)計(jì)中，在長(zhǎng)度方向，取模具的單邊寬度為45mm，在寬度方向上，取模具的單邊寬度為49mm（實(shí)際生產(chǎn)中寬度方向上的邊值一般比長(zhǎng)度方向的邊值大）。所以凹、凸模尺寸為422mm×160mm.
4.2.3模具的高度
在注射成型時(shí)型腔有很大的成型壓力，當(dāng)塑料和凝料在分型面上的投影面積很大時(shí)，若凸模底板厚度不夠，則既有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定。為了安全，取底板厚度為30mm。凹模底板因?yàn)榕c注塑機(jī)的工作臺(tái)面相接觸，所受的力傳遞到工作臺(tái)面，所以凹模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系統(tǒng)的空間就可以，本設(shè)計(jì)取凹模底板厚度為30mm。
分模時(shí)塑件一般是年節(jié)在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為223 mm，粘結(jié)在型芯上的尺寸約10mm和27 mm，所以當(dāng)推出距離為37mm時(shí)就能使塑件和型芯分離。
完成了以上的工作，確定模具尺寸為422×160，凹模固定板厚度為30mm，凸模固定板為105 mm。
4.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而且長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)該有開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量。
導(dǎo)柱的作用是維持動(dòng)模和定模的正確合模，合模后繼續(xù)保持型腔正確形狀，本設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱采用的是碳素工具鋼T8，由于導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，心部要堅(jiān)韌，所以需要用碳素工具鋼T8進(jìn)行淬火處理。
圖4-2 導(dǎo)柱
4.4推桿脫模機(jī)構(gòu)
注射成型的每一次循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具的凹?；蛐托局忻摮觯瓿擅摮鏊芗难b置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：
1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。
2）由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。
3）結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護(hù)。
本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推桿和推板脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡(jiǎn)單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。在對(duì)脫模機(jī)構(gòu)做說(shuō)明之前，需要對(duì)脫模力做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算。
4.4.1脫模力計(jì)算
λ=（a+b）/(πt) （4-1）
該塑件為矩形塑件，λ=（a+b）/(πt)=(157+220)/(3.14×5)=24＞10，所以，此時(shí)塑件稱為薄壁塑件。當(dāng)塑件橫截面形狀為矩形時(shí)，成型滑塊A和成型滑塊C是由注射劑帶動(dòng)，所有需要計(jì)算脫模力，成型滑塊B由成型滑塊B抽芯油缸總成帶動(dòng)，所以不需要計(jì)算。它的脫模力計(jì)算見(jiàn)公式4-2
F=[8tESLcosφ(f-tanφ)]/[(1+μ)K 2]+0.1A （4-2） F1=[8×5×840000×0.03×50×cos1×(0.3-tan1)]/[(1+0.38)(1+0.3×sin1cos1)]
=38387N
F2=46064N
F總=84451N
F—脫模力，
E—塑料的彈性模量840MPa，
S—塑料成型的平均收縮率3%，
t—塑件壁厚，5mm，
L—被包型芯的長(zhǎng)度，
μ—塑料的泊松比，0.38，
f—塑料與剛才之間的摩擦因數(shù)，0.3，
φ—脫模斜度，K2=1+fsinφcosφ （4-3）
4.4.2推桿計(jì)算
推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推桿直接與塑件接觸，開(kāi)模后將塑件推出。
推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。
本設(shè)計(jì)采用的推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對(duì)推桿做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑計(jì)算見(jiàn)公式4-4
d=k() （4-4）
=1.5×() = 12 mm
d—推桿直徑；；
n—推桿的數(shù)量，n取6
L—推桿長(zhǎng)度（參考模架尺寸，估取L=122）；
E—推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10MP
k—安全系數(shù)，取k=1.5；
F—總的脫模力，F(xiàn)=75490（N）；
實(shí)際推桿尺寸直徑為12 mm，推管直徑為24 mm，可見(jiàn)是符合要求的。但為了安全起見(jiàn)，再對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核見(jiàn)公式4-5
d≥ （4-5）
＝ ＝ 9mm 滿足強(qiáng)度要求。
[]—推桿材料的許用壓應(yīng)力, []=150Mpa。
4.5抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
播種器殼體的生產(chǎn)屬于大批量的，故設(shè)計(jì)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)首先考慮可靠耐磨，靈活方便。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式、抽芯部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（抽芯距、抽芯成型面積等），綜合分析比較后，為使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制造，采用斜抽芯較合適。
斜導(dǎo)槽抽芯機(jī)構(gòu)是由與開(kāi)模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動(dòng)作平穩(wěn)可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置等。
在一般情況下斜導(dǎo)槽固定在定模上，但有時(shí)根據(jù)塑料制品的結(jié)構(gòu)形狀、分型面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求，斜導(dǎo)槽也有固定在動(dòng)模上的。在本模具設(shè)計(jì)中，根據(jù)上述分析就采用將斜導(dǎo)槽也有固定在動(dòng)模上的方案。
4.5.1斜導(dǎo)槽抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算
把成型模塊從制品成型位置抽到不妨礙所料制品脫出的位置上去，即型芯在抽拔方向的距離，稱為抽芯距。抽芯距應(yīng)等于成型孔深度加上2～3mm。
抽芯距：將側(cè)型芯從成型位置抽至不妨礙塑件的脫模位置所以懂得距離，稱為抽芯距，一般情況下，側(cè)向抽芯距通常比塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大2-3mm，見(jiàn)公式4-6
S抽=h+（2-3） （4-6）
S抽=27+（2-3）=30mm
斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程計(jì)算：斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度主要根據(jù)抽芯距、斜導(dǎo)柱直徑及傾斜角大小而確定。角度為27°
斜導(dǎo)槽彎曲力計(jì)算：A：當(dāng)抽拔方向與開(kāi)模方向垂直時(shí)，N=Q’cos2φ/[cos(α+2φ)],N為斜導(dǎo)槽施加的正壓力，Q‘為抽拔阻力，p為斜導(dǎo)槽施加的壓力，F(xiàn)1是斜導(dǎo)槽與滑塊之間的摩擦阻力，F(xiàn)2是斜導(dǎo)槽與滑塊之間摩擦阻力，φ是摩擦角。
斜導(dǎo)槽橫截面尺寸的確定，對(duì)圓形橫截面的斜導(dǎo)槽，直徑為d=(NL/0.1[σ])1/4
[σ]為許用彎曲應(yīng)力，碳鋼[σ]=137.2MPa，L為斜導(dǎo)柱有效長(zhǎng)度，N為最大彎曲力，
N1=22720N N2=20996N
d=21mm
4.6成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對(duì)尺寸的要求比較高，但由于該塑件不是規(guī)則圖形，因?yàn)槭菍?duì)稱結(jié)構(gòu)，所以只要保證其中一半的精度尺寸就可以保證整個(gè)塑件在配合處的尺寸。
成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算；前一種方法簡(jiǎn)便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。
4.6.1凹模工作尺寸計(jì)算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過(guò)程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。
凹模徑向尺寸：采用的是平均尺寸法，見(jiàn)公式4-7
LM=[(1+Scp)ls-xΔ]+δz （4-7）
X為數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，這里取0.5，
LM為凹模徑向尺寸，
ls為塑件徑向基本尺寸，
Scp為塑料平均收縮率，這里取3%，
Δ為塑件公差值，
δz為凹模制造公差。
于是計(jì)算出凹模的徑向尺寸分別為L(zhǎng)M1=30+0.021mm，LM2=40+0.500mm，LM3=36+0.100mm，LM4=26.78+0.033mm，LM5=30+0.100mm，LM6=20.6+0.033mm，LM7=30+0.021mm，LM8=40+0.500mm。
凹模深度尺寸：采用的是平均尺寸法，見(jiàn)公式4-8
Hm=[(1+Scp)Hs-xΔ]+δz （4-8）
Hm為凹模深度尺寸，
Hs為塑件高度基本尺寸
δz為凹模深度制造公差。
Hm1=30.9mm，Hm2=5.15mm，Hm3=8.15mm，Hm4=36.05mm，
凹模中心距尺寸見(jiàn)公式4-9
LM=【（1+Scp）Ls】+-δz/2 （4-9）
模具中心局尺寸，塑件中心局尺寸
LM=89.94mm LM=34.16mm
4.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在注塑成型過(guò)程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動(dòng)性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過(guò)低會(huì)影響塑料的流動(dòng)，增大流動(dòng)剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對(duì)于高熔點(diǎn)，流動(dòng)性差的塑料，流動(dòng)距離長(zhǎng)的制件，為了防止填充不足，有時(shí)也在水管中通入溫水把模具加熱。低壓聚乙烯推薦的成型溫度為170~280℃，模具溫度為20~70℃ 。
4.7.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；
模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減少塑件的變形
對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；
溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。
4.7.2對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；
希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；
采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；
從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。
4.7.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
壁厚為5mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，回路直徑設(shè)定為12mm。。
澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
4.7.4模具的冷卻
注射成型時(shí)，模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質(zhì)量，也影響到注射周期。因此在使用模具時(shí)必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使模具保持在一定范圍內(nèi)。
冷卻通道設(shè)計(jì)原則：
盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；
盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
塑料注射模具工作時(shí)必須將模具溫度控制在一定范圍內(nèi)。為使模具保持一定溫度，在單位時(shí)間內(nèi)所需排除的總熱量計(jì)算見(jiàn)公式4-10
（4-10）
=90×0.56×600
=149.4 J/min
式中 ——單位時(shí)間內(nèi)除去的總熱量（J/min）；
n——每小時(shí)注射的次數(shù)；n=90次；
m——每次注入模具的塑料質(zhì)量（kg）m=0.56 kg
——塑料成型時(shí)放出的熱熔量（J/kg），在這里根據(jù)所選的塑料查表得＝600 J/kg。
結(jié)論
窩眼式排種器殼體的材料是低壓聚乙烯。低壓聚乙烯，具有優(yōu)良的耐熱、耐寒、耐磨性及介電性、化學(xué)穩(wěn)定性。在室溫下幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑。能耐多種酸堿及各種鹽類溶液的腐蝕。吸水性和水蒸氣滲透性均低的特點(diǎn)。注塑機(jī)選型為浙江塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的SZ-1000/300臥式注射機(jī)。通過(guò)注射，脫模，退件，合模完成了整個(gè)注塑過(guò)程。成功的注塑出所需要的塑料制品。
致謝
為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，我也順利的完成了我的課題設(shè)計(jì)，在此之際我要衷心的感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中一直幫助我支持我的老師。
我要感謝指導(dǎo)老師，老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我的影響很大，設(shè)計(jì)過(guò)程中的很多個(gè)難點(diǎn)都是在老師的悉心指導(dǎo)下才克服的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的專業(yè)知識(shí)，誨人不倦教學(xué)精神，在學(xué)術(shù)上和為人上都是我們的楷模和榜樣。同時(shí)我還要感謝跟我一起參與設(shè)計(jì)的同學(xué)，雖然我們課題不同，但是都能在討論中發(fā)現(xiàn)各自的問(wèn)題，并互相提出解決的方法，設(shè)計(jì)能夠順利完成，也因?yàn)樗麄兊膸椭?
結(jié)束代表著新的開(kāi)始，新的征程，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)成為我今后工作，學(xué)習(xí)生活中的一份堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保證。從中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)也將成為我們?cè)诮窈笊畹缆飞系囊还P財(cái)富，挫折永遠(yuǎn)是前進(jìn)道路上所必須面對(duì)的，相信我們的未來(lái)會(huì)走的更好，也可以讓我們大學(xué)的老師放心。真心的感謝在大學(xué)幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們，再次感謝你們！
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