塑料堵頭的注塑模具設計【含CAD圖紙三維模型和說明書】

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機械加工工藝過程卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 空調堵頭 零（部）件名稱 型腔 共 頁 第 頁 材料牌號 718H 毛胚種類 718 毛胚外形尺寸 每毛胚可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 1 開料 鋸床依型芯毛坯料尺寸開料 鋸床 2 磨床 將毛坯料外表面磨平，保證其平面度在0.2以下，外觀清潔 無油污， 大水磨 砂輪 3 鉆孔 鉆水路，螺絲過孔 深孔鉆床 外經8MM麻花鉆頭，長300MM 4 鉗工 將鉆孔工件攻螺牙 組裝設備 紅丹、扳手、合模機、毛刷、潤滑油、 氣槍、吵紙、挫刀、高度規(guī)、千分尺、 卡尺、銅棒、吊環(huán)等 5 加工中心 電腦鑼工件異形面 CNC 外經10MM銑刀，飛刀和鏜刀 6 打光 用吵紙打光工件毛刺及刀紋 吵紙，油石 7 放電 用銅公放電不可加工面 火花機 銅公，基準臺 8 品檢 工件檢測外觀及尺寸 測量儀器 卡尺、千分尺、三次元 9 鉗工組裝 組裝合模，組立 組裝設備 紅丹、扳手、合模機、毛刷、潤滑油、 氣槍、吵紙、挫刀、高度規(guī)、千分尺、 卡尺、銅棒、吊環(huán)等 編制（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 空調堵頭 零（部）件名稱 型芯 共 頁 第 頁 材料牌號 718H 毛胚種類 718 毛胚外形尺寸 每毛胚可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 1 開料 鋸床依型芯毛坯料尺寸開料 鋸床 2 磨床 將毛坯料外表面磨平，保證其平面度在0.2以下，外觀清潔 無油污， 大水磨 砂輪 3 鉆孔 鉆水路，螺絲過孔 深孔鉆床 外經8MM麻花鉆頭，長300MM 4 鉗工 將鉆孔工件攻螺牙 組裝設備 紅丹、扳手、合模機、毛刷、潤滑油、 氣槍、吵紙、挫刀、高度規(guī)、千分尺、 卡尺、銅棒、吊環(huán)等 5 加工中心 電腦鑼工件異形面 CNC 外經10MM銑刀，飛刀和鏜刀 6 打光 用吵紙打光工件毛刺及刀紋 吵紙，油石 7 放電 用銅公放電不可加工面 火花機 銅公，基準臺 8 品檢 工件檢測外觀及尺寸 測量儀器 卡尺、千分尺、三次元 9 鉗工組裝 組裝合模，組立 組裝設備 紅丹、扳手、合模機、毛刷、潤滑油、 氣槍、吵紙、挫刀、高度規(guī)、千分尺、 卡尺、銅棒、吊環(huán)等 編制（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 目 錄 1前言 1 1.1課題內容 1 1.2課題背景 1 1.3模具國內發(fā)展概況 1 2塑件的工藝分析 2 2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征 2 3初步確定型腔數(shù)目 5 3.1確定型腔數(shù)目 5 4注射機的選擇 6 4.1塑件體積 7 4.2塑件質量 8 4.3確定型腔數(shù)目 8 4.4注射機選擇 9 5澆注系統(tǒng)設計 10 5.1主流道設計 11 5.2分流道設計 11 5.3分型面的選擇與設計 12 5.4交口的設計 13 6確定主要零件尺寸，選擇模架、成型零件 15 6.1型腔型芯工作尺寸設計 15 6.2側抽芯機構設計 16 6.3模架選擇 17 7導向機構設計 18 7.1導桿設計 18 7.2導套設計 18 7.3推出機構的設計 18 8冷卻系統(tǒng)設計 20 8.1塑件冷卻每小時釋放能量Q 20 9排氣系統(tǒng)的設計 21 10校核 21 10.1注射機有關參數(shù) 21 10.2模具工作原理 22 11模具制造的工藝分析 23 11.1 模具制造工藝的任務 23 11.2 模具零件加工工藝規(guī)程的編制 23 12結束語 27 參考文獻 28 致謝 29 附錄 30 1 前言 1.1 課題內容 空調管堵頭模具設計。 1.2 課題背景 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，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(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注。早在1989年3月中國政府頒布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。 1.3 模具國內發(fā)展概況 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經了半個多世紀，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48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。 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)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。 注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，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越高，模具也將日趨大型化和精密化。加強模具標準件的應用；使用模具標準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量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。 2 塑件的工藝分析 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說,要考慮的主要是材料的力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先必須是透光性好,其次才是成型難易和經濟性問題,以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表2-1所示。 表2-1 材料的特性 塑料名稱 PS PC PMMA 拉伸強度/MPa 51.9 66~72 —— 彎曲強度/MPa 110 95~113 —— 斷裂伸長率/% 2 80~100 —— 落球沖擊強度J/m 16 422 —— 洛氏硬度（M） 115 82 101 氧指數(shù)（OI） 18.1 24.9 17.3 熱變形溫度/℃ 85 134 100 維卡軟化點/℃ 105 153 120 馬丁耐熱溫度/℃ —— 112 —— 體積電阻率/·cm 10~10 2.1×10 10~10 吸水率% 0.05 0.13 1.19 透光度/% 88~92 93 93 霧度% 3 0.9 0.9 折射率 1.592 1.586 1.492 價格（元/噸） 1150~1230 33000~41000 19500~20700 和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-2所示。 表2-2 材料的性能和成型特性比較 塑料 品種 性 能 特 點 成 型 特 點 模具設計 注意事項 使用溫度 主要用途 聚苯乙烯 （非結晶型） 透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產生內應力，易開裂 因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件 —30℃~80℃ 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等 有機玻璃（非結晶型） 透光率最好，質輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質脆易開裂，化學穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑 流動性差，易產生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高 合理設計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，以防分解 收縮率取0.35℅ 〈80℃ 透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，燈罩等 聚碳酸酯（非結晶型） 透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯 耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產生殘余應力，甚至裂紋，質硬，易損模具，使用性能好 盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉2? 〈130℃脆化溫度為—100℃ 在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產品零件，光學零件等 該塑件材料選用聚碳酸酯，英文名稱ABS，是產量僅次尼龍居第二位的工程塑料.聚碳酸酯的工業(yè)生產方法有光氣化法和酯交換法兩種.國內以酯交換法為主，國外則多采用光氣化法.酯交換法只能生產低、中粘度樹脂，而光氣化法可制得任意分子量的產品. 聚碳酯具有優(yōu)良的物理機械性能，尤其是具有突出的沖擊強度，聚碳酸酯蠕變性極小，尺寸穩(wěn)定性相當好.聚碳酸酯作為工程塑料，有相當好的透明度，厚度為2mm的聚碳酸酯透光率約為90%.聚碳酸酯的使用溫度在-100~130℃，熱分解溫度>310℃，可燃性規(guī)格屬自熄性.聚碳酸酯還具有良好的電性能，是屬于E級的絕緣材料.聚碳酸酯的還足是耐疲勞強度低，耐磨性較差，易產生應力開裂.聚碳酸酯不耐堿，長期浸入沸水中易引起水解和開裂. 聚碳酸酯有良好成型加工性.可用注塑成型加工尺寸不大但較精密，能承受沖擊負荷的中小型制品；用擠塑法加工管材、棒材、板材、型材和薄膜.聚碳酸酯在室溫下具有伸展性，因此可用輥壓、沖壓和深拉伸等方法進行冷加工.經改性的PC還能用來生產擠一吹的大型中空制件.聚碳酸酯在成型加工時，需對原料含水率嚴加控制，一般應在0.02%以下，含水溫過高的聚碳酸酯在加工溫度下易發(fā)生水解發(fā)應，導致分子鏈的斷裂.聚碳酸酯按粘度分級，有低粘度、中粘度和高粘度.因此加工時應有所選擇.低粘度加工流動性性好，宜注塑成型，高粘度有高的分子量，擠塑法多采用高粘度品級.為了提高聚碳酸酯使用性能，可在聚碳酸酯中加入玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維等增強材料，提高材料的抗疲勞強度、拉伸強度、彈性模量、并可改善應力開裂性，提高熱變形溫度.聚碳酸酯中還可以摻混聚乙烯、EEA、ABS、MBS、POM、PA、PMMA、PBT、聚四氟乙烯等聚合物改善耐磨性、耐沖擊性、耐應力開裂性和成型加工性. 聚碳酸酯的成型收縮率在0.4-0.7%的范圍內.側澆口的厚度為制品厚度的2/3，一般不小于1.2MM，澆口長度為0.7-2.0MM.如用點澆口會在澆口部件產生一個暈斑，故宜設在不明顯區(qū)。 分析塑件的結構工藝性 表面質量是一個相當大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學性質兩方面技術指標，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高故選一般精度等級： 5級。 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口開設在模具的型腔處，塑件外表面因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果程度較小。通?？刂屏蠝卦?50-310℃，壓力500-800KG/cm2，模溫在85-120℃之間，噴嘴部分應有大的噴口和短的平直部分，噴嘴溫度應于料筒前部溫度相等或略低10℃左右.為了消除制品內應力，可在100-130℃內退火時間為1-2時間/1MM.干燥溫度在100-120℃之間，時間6小時以上. 3 初步確定型腔數(shù)目 3.1初步確定型腔數(shù)目 如下圖所示根據(jù)產品結構特點，此塑料產品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用1模2件的結構，因此，采用側向分模有些困難，注則機需要較 大的鎖模力，并且成型的產品上飛邊較厚，因此采用第二種布置方案。此種布置方式對澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和推出機構的設計都較第一種方式有利。型腔的結構采用動、定模對稱的結構，易于加工制造。根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用1模4腔 圖3-1 制品圖 4 注射機的選擇 4.1注塑機簡介 1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突破,目前注塑機加工的塑料量是塑料產量的30%;注塑機的產量占整個塑料機械產量的50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產量最多的機種之一. 注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有: （1）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機； （2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。 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。 注塑機基本參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)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,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù). (1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力. (2)注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力. (3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度. 常用的注射速率如表3-4所示。 表4-1 注射量與注射時間的關系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 (4)塑化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期. (5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開. (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍. (7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間. 4.1 塑件體積和質量的計算 圖4-1 制品 三維圖 根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到塑件的體積 V=4.11cm 澆注系統(tǒng)的體積：V2=3.1cm 塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為V=4.11+3.1=7.21cm 計算塑件的質量：pc密度ρ=1.2g/cm 塑件體積：V=4.11cm 塑件質量：根據(jù)有關手冊查得：ρ=1.05g/cm 所以，塑件的重量為： M=V×ρ=4.11cm×1.05= 4.32g 4.3 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 根據(jù) （4-1） 得 (4-2) 注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8; 注射機最大注射量，cmз或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g； 單個塑件體積或質量，cmз或g； 4.3.1 計算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖4-2 澆注系統(tǒng)示意圖 根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積V2=3.1cm 4.4 注射劑的選擇 4.4.1由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機.材料密度ρ=1.05g/cm 總體積V=4.11*4=16.44cm； 總質量M=4.32*4=17.28g； 查注射機主要技術參數(shù)表取,XS/ZY180主要技術參數(shù)如下。 表4-2 注塑機參數(shù) 項目 XS/ZY18 螺桿直徑mm 50 注塑容積cm 180 注塑質量g 148 注塑壓力 mpa 147 注塑速率g/s 114 鎖模力KN 1600 移模行程 mm 500 5 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產生熔接痕,或使其熔接痕產生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內氣體的排出。 5.1主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動通道 根據(jù)選用的注射機的相關尺寸得 噴嘴前端孔徑：d0=2.0mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=5mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 （5-1） 取主流道球面半徑：R=5.5mm； 取主流道小端直徑：d=2.5mm 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為2°至5°，此處選用2°，經換算得主流道大端直徑為6MM。 圖5-1 主流道示意圖 5.2 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。 表5-1流道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm ABS，AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質同晶體 4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10 8~10 8~12.5 5~10 5~10 8~10 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8.0 3.5~8.0 6.5~10 6.5~10 2.4~10 6.5~13 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為10mm。 圖5-2 分流道分布示意圖 5.3分型面選擇設計 分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。 分型面的設計原則 a）分型面塑件應盡可能留在動模或下模，以便從動?；蛳履ｍ敵觯喕＞呓Y構。 b）分型面塑件留于動模時，應考慮最簡頂出形式，簡化模具結構。 c）塑件有側抽芯時，應盡可能放在動?；蛳履２糠郑苊舛；蛳履瘸樾?。 d）塑件有多組抽芯時，應盡量避免長端側抽芯。 e）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應選擇在頭部下端分型。 f）一般塑件分型面的選擇，應考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。 g）有同心度要求的塑件，應盡可能將型腔設在同一分型面上。 h）一般分型面應盡可能設在塑料流動方向的末端，以利于排氣。 由于本設計采用的是哈夫式分型并帶側抽芯機構。把能完成側向活動型芯抽出和復位的機構稱為抽芯機構。抽芯機構按動力來源分為手動、液壓、氣動和機動。注塑成型后，動模部分與定模板首先分離，在分離的同時，定模板上的小斜導柱將側芯抽出。然后，推出系統(tǒng)的推桿1推動推板，并向上移動時，使哈夫模順沿斜導柱向兩側分開，與此同時，塑料制品即與型芯脫離，最后頂桿把塑件頂出。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析。 其分型面如圖5-3 圖5-3 分型面示意圖 5.4澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側澆口，其有以下特性: ①形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； ②試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改； ③能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； ④對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。 澆口設計如圖5-4 圖5-4 澆口示意圖 6 確定主要零件結構尺寸選模架、成型零部件的設計 6.1型腔、型芯工作尺寸計算 PC塑料的收縮率是0.4%--0.7% 平均收縮率: =（0.4%--0.7%）/2=0.55% 型腔內徑： =57.5mm 型腔深度： =50mm 型芯外徑： =55mm 型芯深度： =49mm 型腔徑向尺寸（mm ）; - 塑件外形基本尺寸（mm）; -塑件平均收縮率； -塑件公差 -成形零件制造公差，一般取1/4—1/6； -塑件內形基本尺寸（ mm）; -型芯徑向尺寸（mm）; -型腔深度（mm）； -塑件高度（mm） -型芯高度（mm）； -塑件孔深基本尺寸（mm）； 6.2 側抽機構設計 6.2.1 抽芯距的確定與抽拔力的計算 〔1〕 抽芯距的計算公式如下： （6-1） 式中 S—抽芯距，mm； S1— 取出塑件最小尺寸，mm； R—最外尺寸，mm； r—滑塊內徑，mm。 S=27+3=40mm 6.2.2 斜導柱分型抽芯機構的設計 斜導柱分型抽芯是應用最廣的分型抽芯機構，它借助開模力完成側向抽芯，結構簡單，制造方便，動作可靠。其結構如圖6-1所示，瓣合?；瑝K裝在T型導滑槽內，可沿著抽拔方向平穩(wěn)滑移，驅動滑塊的斜導柱與開模運動方向成斜角安裝，斜導柱與滑塊上對應的孔呈松動配合，開模時斜導柱與滑塊發(fā)生相對運動，斜導柱對滑塊產生一側向分力，迫使滑塊完成抽芯動作。 圖6-1 斜導柱分型抽芯機構示意圖 斜導柱 斜導柱的斜角一般為15°～20°，最大不得超過25°，本設計采用25°，斜導柱的尺寸如圖6.3所示，材料采用優(yōu)質鋼材T8A，淬火硬度HRC55～60。 〔1〕斜導柱的長度計算 當滑塊抽出的方向與開模方向垂直（圖6-2所示）斜導柱的長度計算公式如下： （6-2） 式中 L—斜導柱的總長度，mm； D—大端的直徑，mm； S—抽拔距，mm； d—導滑段的直徑，mm； h—固定模板厚度，mm； α—斜導柱的傾斜度，25°。 L=88mm 圖6-2斜導柱示意圖 6.3 模架的選擇 注塑模模架國家標準有兩個，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架，型號為：CI2035 。如6-3所示 圖6-3 模架模型圖 7 導向機構的設計 導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力 7.1導柱的設計 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出現(xiàn)導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。 形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼（經表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。 7.2導套的結構設計 8.2.1材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或導套拉毛。 8.2.2形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內的空氣。 7.3推出機構的設計 根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構可采用推桿推出機構、推件板推出機構。由于分型面有臺階，為了便于加工，我們采用推板推出機構，推出平穩(wěn)可靠，并且推出時不會在塑件上留下頂出痕跡，塑件底部裝配后使用時不影響外觀，既達到了推出塑件的目的，又保持了塑件外觀。結合制品的結構特點，模具型腔的結構采用了鑲嵌式型腔板，這種結構工作過程中精度高，并且在此模具中容易加工得到。 7.3.1推件力的計算 對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）： (7-1) 式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; --被包緊部分的深度（cm）; --由塑件收縮率產生的單位面積上的正壓力，一般取7.8至11.8MPa； --磨擦系數(shù)，一般取0.1到0.2； --脫模斜度（°）； L=173MM H=49MM Q=173MM*49MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5) =1.1(KN) 8 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應盡量多，b) 截面尺寸應盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應適當； d) 適當布置水道的出入口； e) 冷卻水道應暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應避開塑件易產生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積 澆注系統(tǒng)中的分流道布置如圖所示，采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設計可以使進人每—型腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說，并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用側澆口。冷卻系統(tǒng)的設計對于成型小型件的1模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結構。放為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板和動模利腔板內開沒了如圖所示的水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻 本塑件在注射成型機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)可作如下設計算計。 設定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為。 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 查表可知根據(jù) PC的單位流量設計冷卻水道直徑為6mm。 表8-1 水道 9、模具排氣槽的設計 當塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱而產生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設計在分型面之間、推桿預模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取0.04㎜。 10、校核 10.1注射機有關工藝參數(shù)的校核 根據(jù)模具總體設計方案的結構，校驗所需注射機的能力。注塑機的規(guī)格及尺寸校核注射機有關工藝參數(shù)： a. 注射量的校核：由測量所得塑件和澆注系統(tǒng)的總質量為4.32*4+3.3*4=30.48g，由于一模4腔則每次注射所需的塑料量為30.48g 注射機的最大注射量200×0.8=160〉30.48g 能滿足要求。 b. 鎖模力與注射壓力的校核 鎖模力可按下式校核。 F （10-1） 式中----注射壓力查手冊??； ----塑件在分型面上的投影面積（cm2）； ----澆注系統(tǒng)在粉性面上的投影面積（cm2）； ----注射機額定鎖模力，XS-X-60注射機額定鎖模力為500KN。 投影面積計算： 因為底座與分形面相似于圓，所以： cm2 cm2 KN （10-2） 由于F=500KN，故滿足F 同時CJNC500II的額定注射壓力為122MPa，故也能滿意聚丙烯（PP）塑料成型的注射 壓力的要求。 c.模具厚度H與注射機閉合高度按下式校核 Hmin>H>Hmax （10-3） 式中 Hmin——注射機允許最小模厚（Hmin =300mm）; Hmax——注射機允許最大模厚（Hmax=700mm）; 根據(jù)所選的模架，模具閉合時的厚度H為400mm，300＜235＜700 所以，滿足要求。 d. 注塑機開模行程 注射機的開模行程應大于模具開模時取出塑件的（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模矩。 即滿足下式： SK≥H1+H2+(5～10) （10-4） 式中 SK——注塑機行程（SK=300mm）； H1——脫模距離 （H1=80mm）； H2——塑件高度+澆注系統(tǒng)高度（H2=100+55=155mm）。 則 H1+H2+(5～10)=80+155+10=245mm＜300mm 能滿足要求。 10.2模具工作原理： 開模時，定模板與動模從分型面處分開，動模向后運動，Z形拉料桿拉住澆注系統(tǒng)的冷凝料及塑料制品一起向后運動。當主流道中的凝料完全拉出一段距離后， 注射機的頂桿作用在推板上，使得澆注系統(tǒng)中的的冷凝料和制件在Z形拉料桿和推桿的作用下一起推出，完成脫模過程。合模時，注射機頂桿復位，推桿固定板在復位桿的作用下，回到初始狀態(tài)，動、定模完全閉合?；氐匠尚臀恢?，進入下一個工作循環(huán)。 11模具制造的工藝分析及仿真加工 11.1 模具制造工藝的任務 模具制造的工藝路線是在制品零件圖樣或實物進行估算的基礎上進行模具設計、零件加工、裝配調整、式模，直到生產出符合要求的制品。而所謂的制造工藝，就是把設計轉化為產品的過程。模具制造工藝，是把模具設計轉化為模具產品的過程。模具制造工藝的任務就是研究探討制造的可能性和如何制造的問題，進而研究這樣以低成本。 模具零件的結構工藝性是指所設計的模具零件對加工工藝的適應性和經濟性。即所設計的零件，應根據(jù)操作者的技能和設備條件，在加工后不但要保證零件的使用要求，而且還應能滿足其加工方法如機械加工、電控加工過程中的要求。模具零件結構工藝性的基本要求如下： a． 應便于達到零件圖要求的加工精度及質量 b． 應便于采用先進、高效的加工方法 c． 應有利于減少零件的加工量，縮短加工過程中的輔助時間 d． 應具有良好的加工性能 e． 應有利于加工時的安全 本次模具設計中，模具零件大致可分為三類，即板類零件，圓柱類零件，套類零件。其中板類零件應用的最多，如上、下模板、動、定模固定板、墊板、推板、支承板等。其平面加工的方法主要采用車削、刨削、銑削、磨削、研磨等。在加工中，除能保證平面本身的形狀精度（直線度、平面度）及表面粗糙度外，還應保證平面與零件上其他表面的尺寸精度和相互位置精度（平行度、垂直度、傾斜度和對稱度）。在這板類零件中最難加工的型芯和型腔，下面就定模板的加工工藝過程作詳細的說明。 11.2 模具零件加工工藝規(guī)程的編制 編制工藝規(guī)程的原則 編制模具零件工藝規(guī)程的基本原則是：在一定的生產條件下，要以最少的勞動量和最低的費用，按生產計劃規(guī)定的速度，可靠地加工出符合圖樣上所提出的各項技術要求的零件。 零件工藝規(guī)程的編制方法及步驟 a．準備原始材料 原始材料包括模具整套總裝配圖、零件圖和明細表，技術任務書或協(xié)議書，模具的性能資料，現(xiàn)有的生產條件以及工廠中的各工種工藝守則、時間定額標準及有關工藝規(guī)則等。 b．對零件圖進行工藝分析 模具零件工藝規(guī)程的編制，是以零件形狀、結構、加工質量要求、數(shù)量作為編制依據(jù)的。因此，在編制時應首先對零件進行工藝分析，以此根據(jù)現(xiàn)有的加工設備及生產條件，初步確定加工方法及方案，選擇加工順序 c． 確定零件的加工工藝路線 零件的加工方案及加工順序確定之后，可制定出零件的加工工藝路線。在制定時，往往一種零件可采用幾種方法加工，編制時應對各種方法進行認真分析、研究，最終確定出一種既方便有省事的工藝路線，以降低成本，提高效率，質量和精度。 d． 確定毛坯形狀和大小 模具零件的坯料大多數(shù)是以計算后加以修正來確定的，在加工允許的情況下， 盡量使坯料接近零件形狀和尺寸，以降低原材料消耗，達到降低成本的目的。在編制時，最好選用標準坯料，以節(jié)省加工時間。 e． 選擇機床及工藝裝備 在選擇機床及工藝準備時，應根據(jù)零件的加工尺寸精度，結合本企業(yè)現(xiàn)有生產條件，既要考慮生產的經濟性，又要考慮其適用性和合理性，并畫出各工序必須的專用夾具、刀具和工具電極的圖樣。其中工具電極的尺寸精度及表面質量，直接影響到型腔及形孔加工質量和精度，必須根據(jù)零件要求給以精心設計。 f． 確定工序尺寸及公差要求 零件的工藝路線及使用設備確定之后，在設計、定位和測量基準統(tǒng)一的情況下，應計算出各個工序加工后的尺寸和公差。在確定時，一般采用查表或經驗估算法確定。只有在采用NC、CNC高效精密機床加工，其工序內容集中時，須進行計算。若定位基準或測量基準與設計基準不重合，則需進行工藝尺寸驗算。 g． 確定加工余量、工序或工步切削用量 合理確定工序余量和切削用量對保證零件的加工質量、提高生產率、減少刀具的損耗具有重要意義。工序余量的確定常采用查表修正法和估算法確定，而切削用量主要包括：主軸轉速(r/min)、切削速度(m/min)、進給量(mm/r)、背吃刀量(mm)和走刀次數(shù)。采用電加工時，應合理確定電規(guī)準，如電脈沖能量及頻率等。 工藝文件的制定 工藝規(guī)程編制之后，工藝設計人員應將模具制造工藝過程及其有關內容，按在制造過程中不同用途和作用分別以工藝過程卡、工藝卡和工序卡的表格形式，使工藝規(guī)程文件化，以利于有順序、有計劃地完成模具及其零件制造的全過程，并對其制造過程進行有效的控制。 在本模具設計中，主要編制了模具制造工藝過程卡以及模具制造工序卡，主要對定模擬訂其加工工藝路線，進行加工工藝分析，詳見工藝工序卡片冊。 12 結束語 這次為期三個多月的畢業(yè)設計已接近尾聲，在這段時間里我結合設計課題和設計任務書的要求，首先進行畢業(yè)實習，在工廠中對模具結構有了理性的認識，對模具設計奠定了基礎，同時對塑料模具設計和制造進行文獻檢索，了解模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并制定了設計方案和計劃。 按照畢業(yè)進度安排，我先對塑件進行測繪，確定尺寸精度和加工要求，并對其進行加工工藝分析，確定了各個零件之間的關系，對模具整體按照設計手冊進行設計計算，取得各個零件的設計參數(shù)，繪制了模具裝配圖。最后實現(xiàn)型腔的仿真加工。 通過這次畢業(yè)設計我對模具結構有了清楚的認識，了解了注塑模具的工作方式，對型腔、型芯等主要零件的設計及要求有了初步知識。能夠對模具設計中出現(xiàn)的問題予以解決，正確選取了型腔數(shù)、模具結構尺寸。在模具設計中，精度要求的確定是至關重要的一步，要綜合考慮尺寸精度及配合要求，特別是各模板及型腔、型芯等配合精度要求高的部件，其精度確定的合理與否將影響到塑件的質量，從而對產品的使用性能及企業(yè)的經濟效益產生很大的影響。 在設計中由于使用最新的模具設計軟件是工作效率大大提高，并且提高了模具結構的合理性。但由于實踐工程經驗的欠缺，在設計中對零件的加工精度和成型零件的加工工藝的確定由很多不足之處，在以后的工作學習中還有待改進。 參考文獻 [1] 申開智.塑料成型模具[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.9. 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[13]塑料模具技術手冊編委會. 塑料模具技術手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1990. 致 謝 經過四個月的畢業(yè)設計忙碌之后，設計最終完成，心理有一種說不出的輕松，設計過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝惠老師對我的指導和督促，惠老師給我指出了正確的設計方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設計過程中少走彎路，惠老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理，保證按質按量的完成；同時還要感謝郁老師和許老師對我的畢業(yè)設計提出的寶貴意見；還要感謝宿舍同學，是大家營造了良好的學習環(huán)境，在做設計的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學，使得我查閱資料非常方便；還要感謝同學在我最需要電腦的時候給我提供電腦，使我能夠按時完成畢業(yè)設計。 大學生活至此劃上了圓滿的句號，在鹽城工學院這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠不會忘記可親的同學，我永遠記得這片土地。 附 錄 序號 圖名 圖號 圖幅 張數(shù) 1 模具裝配圖 XZZSMJ-00 A0 1 2 澆口套 XZZSMJ-01 A4 1 3 定模固定板 XZZSMJ-02 A3 1 4 定模板 XZZSMJ-03 A1 1 5 滑塊 XZZSMJ-06 A2 1 6 動模板 XZZSMJ-08 A1 1 7 制品 XZZSMJ-07 A3 1 41