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摘 要
隨著工業(yè)的發(fā)展，注塑成型工藝在機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航天航空工業(yè)、生物領(lǐng)域及日用品的生產(chǎn)中占的比例越來越大。而PRO/ENGINEER2001自1988年問世以來，十多年來已成為全世界最普及的3D CAD/CAM系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用與機(jī)械、電子、模具等行業(yè)。
本次我設(shè)計(jì)的是遙控器外殼，整體設(shè)計(jì)是現(xiàn)代先進(jìn)的模具加工制造方法和強(qiáng)大的PRO/ENGINEER20001模具設(shè)計(jì)的結(jié)合，設(shè)計(jì)思路與要求符合當(dāng)代模具設(shè)計(jì)的潮流和未來的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：注塑成型、模具、CAD、CAM
Abstract
With the development of industry, The Mould plastics shapings covers more and more in mechanical industy, electronics industry, spaceflight industry, biological field and production of daily necessities. For more than ten years, the PRO/ENGINEER2001 has become the most common 3 D CAD/CAM systems since 1988 it come out. And it extensively use in machinery, election and mould fields.
The very remote controuer out cover what I designed is the intergration of modern advanced mould proess manufacturing approach and strong PRO/ENGINEER 2001.mold design. The thought and requirement of this design accord with the trend of contemporary mold design and its future of development direction.
Keyword: Mould plastics shaping, mould, CAD, CAM
目 錄
第一章 設(shè)計(jì)題目與要求 1
第二章 注射模的可行性分析 1
2.1 注射模設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1
2.2 注射模組成 2
2.3 注射性能分析 3
2.4 材料選擇 5
2.4.1 塑料介紹 5
2.4.2 分析塑料零件材料 6
2.4.3 我的材料選擇 9
2.5 塑件成型特性 10
2.6 塑件分析 12
2.6.1 拔模角分析 12
2.6.2 法向量分析 12
2.6.3 高斯曲率分析 13
2.6.4 曲面上最小半徑分析 13
2.6.5 上下方向斜率分布分析 14
第三章 擬訂模具結(jié)構(gòu)形式 16
3.1 型腔數(shù)目確定 16
3.2 分型面的選擇 17
第四章 注射機(jī)型號的確定 19
4.1 鎖模力的計(jì)算 19
4.2 注射容量的計(jì)算 20
4.3 注射機(jī)的選用 20
第五章 澆注系統(tǒng)和排氣的設(shè)計(jì) 22
5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 22
5.2 澆注系統(tǒng)的布置 22
5.3 流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22
5.3.1 主流道 22
5.3.2 分流道截面形狀 24
5.3.3 冷料井及拉料桿 25
5.4 澆口的設(shè)計(jì) 26
5.4.1 澆口類型的選用 26
5.4.1 澆口尺寸的設(shè)計(jì) 27
5.5 澆注系統(tǒng)的平衡 28
5.6 派氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28
第六章 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
6.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
6.1.1 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
6.1.2 動模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36
6.2 成型零件鋼材選用 41
6.2.1 選材要求 41
6.1.2 我所選用的鋼材 41
6.3 成型零件尺寸計(jì)算 42
6.3.1 凹模鑲件的尺寸計(jì)算 43
6.4 側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì) 44
6.4.1 抽芯滑塊設(shè)計(jì) 45
6.4.2 斜頂抽芯設(shè)計(jì) 45
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 46
7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 46
7.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 46
7.3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套材料的選擇 44
第八章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 50
8.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 50
8.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 50
第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 52
9.1 冷卻系統(tǒng)的功用 52
9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 52
9.2.1 設(shè)計(jì)原則 52
9.3 我的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 53
9.3.1 動模鑲件1 54
9.3.2 定模鑲件1 54
第十章 數(shù)控程序的編制 55
設(shè)計(jì)小結(jié) 58
參考文獻(xiàn) 59
前 言
四年的大學(xué)生活很快就過去了！回首過去，我從一個(gè)無知的高中生成長為一個(gè)新世紀(jì)的大學(xué)生，進(jìn)而又要走向社會，這與學(xué)校及系部的培育是分不開的。
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)將會給四年的生活劃上一個(gè)圓滿的句號。他將是我四年的學(xué)習(xí)的總結(jié)；是站在四年學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上一次全新的升華；是將我所學(xué)的理論用于實(shí)踐的開始；也是一次對我自己知識的考核和肯定。
我在一開始就對塑料模具比較感興趣，而且在畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)也是從事這方面的工作，所以做塑料模具比較有心得。這最終決定了我選擇塑料模具作為畢業(yè)設(shè)計(jì)！起先我選擇了電插板塑料模具設(shè)計(jì)，可是在工廠做了一端時(shí)間后，對塑料模具又有了新的認(rèn)識，自己的那個(gè)零件就覺得太簡單了，而文老師的要求是不論怎么換，都必須有側(cè)向抽心的難度要求，所以最后選擇了比較復(fù)雜的遙控器外殼塑料模具設(shè)計(jì)。
塑料件的形狀比較復(fù)雜，所以采用容易流動的聚苯乙烯（PS）作為原料。其中有用于遙控器上下裝起來時(shí)用的螺釘孔，倒扣槽等等；還有用于遙控功能的各種孔。需要裝鑲針，做側(cè)向抽心等等，所以模具的結(jié)構(gòu)也是比較復(fù)雜。這將對我來說是一種挑戰(zhàn)，同時(shí)也是一種鍛煉。
現(xiàn)代有效、快速、精確的設(shè)計(jì)手段是采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是人和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，各盡所長的新型設(shè)計(jì)方法。我的設(shè)計(jì)就充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)，采用PRO/E設(shè)計(jì)零件。先構(gòu)出模具構(gòu)件（Mold Component），再根據(jù)模型特征來設(shè)計(jì)模座（Moldbase）.模具構(gòu)件件包括上模型腔、下模型腔、（也稱為凸模型腔，凹模型腔）、澆道系統(tǒng)（注道、流道、流道滯料部澆口等）、砂心、銷、回位銷、冷卻水線、電熱管、停止銷、定位螺栓、導(dǎo)柱、導(dǎo)鍵、側(cè)向抽心、斜頂?shù)?。最后采用Assembly方式對進(jìn)行裝配。
在設(shè)計(jì)過程中我遇到了很多意想不到的問題和困難，但在我的指導(dǎo)老師的指引下，一一都得到了比較圓滿的解決方按。感謝文老師以及給我的設(shè)計(jì)提出修改方按的伍老師！但由于我能力有限，又受到非典型性肺炎的影響，隔離了8天，所以設(shè)計(jì)時(shí)間短，設(shè)計(jì)倉促，有不少的錯誤和不合理的地方，請各位老師給予耐心的指導(dǎo)和指正。
67
第一章 設(shè)計(jì)題目與要求
本次設(shè)計(jì)的題目為DVD遙控器外殼上半部分塑料模具設(shè)計(jì)，材料為聚苯乙烯（PS），年產(chǎn)量為50萬件，采用注射模塑成型，該遙控器的形狀如圖1.1所示。
圖 1.1
具體的零件尺寸參考附圖21。
第二章 注射模可行性分析
2.1注射模設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
塑料注射模塑能一次性地成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或嵌件的塑料制品。在注射模設(shè)計(jì)時(shí)。必須充分注意以下三個(gè)特點(diǎn)：
（1） 塑料熔體大多屬于假塑料液體，能剪切變稀。它的流動性依賴于物料品種、剪切速率、溫度和壓力。因此須按其流變特性來設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，并校驗(yàn)型腔壓力及鎖模力。
（2） 視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。應(yīng)在正確估算模具型腔壓力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為保證模具的閉合、成型、開模、脫模和側(cè)抽芯的可靠進(jìn)行，模具零件和塑件的剛度與強(qiáng)度等力學(xué)問題必須充分考慮。
（3） 在整個(gè)成型周期中，塑件—模具—環(huán)境組成了一個(gè)動態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。將塑件和金屬模的傳熱學(xué)原理應(yīng)用于模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以確保制品質(zhì)量和最佳經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2.2注射模組成
凡是注射模，均可分為動模和定模兩大部件。注射充模時(shí)動模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)；開模時(shí)動模和動模分離，取出制件。定模安裝在注射機(jī)的固定板上，動模則安裝在注射機(jī)的移動模板上。根據(jù)模具上各個(gè)零件的不同功能，可由一下個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成。
（1） 成型零件
指構(gòu)成型腔，直接與熔體相接觸并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型桿、凹模、成型環(huán)、鑲件等零件。在動模和動模閉合后，成型零件確定了塑件的內(nèi)部和外部輪廓尺寸。
（2） 澆注系統(tǒng)
將塑料熔體由注射機(jī)噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。
（3）導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)
為確保動模與定模閉合時(shí)，能準(zhǔn)確導(dǎo)向和定位對中，通常分別在動模和定模上設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套。深腔注射模還須在主分型面上設(shè)置錐面定位，有時(shí)為保證脫模機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確運(yùn)動和復(fù)位，也設(shè)置導(dǎo)向零件。
（4）脫模機(jī)構(gòu)
是指兒子開模過程的后期，將塑件從模具中脫出的機(jī)構(gòu)。
（5）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)
帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，在被脫出模具之間，必須先進(jìn)行側(cè)向分型或拔出側(cè)向凸?；虺槌鰝?cè)型芯。
（6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
為了滿足注射工藝對模具溫度的要求，模具設(shè)有冷卻或加熱額的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具冷卻，一般在模板內(nèi)開設(shè)冷卻水道，加熱則在模具內(nèi)或周邊安裝點(diǎn)加熱元件，有的注射模須配備模溫自動調(diào)節(jié)裝置。
（7）排氣系統(tǒng)
為了在注射充模過程中將型腔內(nèi)原有氣體排出，常在分型面處開設(shè)排氣槽。小型腔的排氣量不大，可直接利用分型面排氣，也可利用模具的頂桿或型芯與配合孔之間間隙排氣。大型注射模須預(yù)先設(shè)置專用排氣槽。
2.3注射性能分析
（1） 注射成型工藝的可行性分析：
本塑件形狀復(fù)雜，壁厚不均，尺寸精度要求較高，而且有較高的表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性的要求，因此對模具和設(shè)備的要求也較高。而注射成型方法有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
a:形狀：幾乎沒有復(fù)雜性限制，容許模具內(nèi)有不同塑料的成型型腔；
b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到幾十千克，沒有限制；
c:材料：在一定溫度范圍內(nèi)具有適宜流動性的熱塑性塑料；
d:精度：可注射高精度的塑件，有較好表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性；
e:生產(chǎn)率：中等，循環(huán)時(shí)間主要由塑件壁厚決定，最短可在十幾秒內(nèi)，可增加每模的型腔數(shù)來提高生產(chǎn)率。
由以上塑件的特點(diǎn)和注射成型工藝的優(yōu)點(diǎn)，分析可知：該塑件適合于采用注射成型方法。
（2） 表面粗糙度：
由塑件外觀可知，塑件的外表面要求較高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其內(nèi)表面由于是復(fù)讀機(jī)的內(nèi)部，為顧客視線所不及，故不影響其外觀視覺質(zhì)量，從簡化加工工藝和節(jié)約加工成本的角度考慮，其內(nèi)表面選用的表面粗糙度為Ra0.8mm。
一般情況下，模具粗糙度低于塑件1～2個(gè)等級，故取型腔表面粗糙度為Ra0.2um，而型芯表面粗糙度為Ra0.4um。
（3）尺寸精度：
按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級。本塑件所用材料為聚苯乙烯（PS）,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊可知，本塑件宜選用4級精度。零件具體尺寸及其公差值可詳見零件圖。
塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相關(guān)，尤以小型精密塑件為甚。從模具制造精度對塑件精度的影響可知，模具制造允許誤差和塑件尺寸公差之間具有對應(yīng)的關(guān)系，由塑件零件圖可得，模具精度等級為IT8。
（4） 脫模斜度：
該塑件采用的塑料是PS，而PS的成型收縮率較?。?.2-0.6%），而且塑件較復(fù)雜，對型芯的包緊面積也較大，所以應(yīng)取較大的脫模斜度。為保證壁厚的均勻一致，因此取塑料件的內(nèi)外表面的脫模斜度一致。再由零件設(shè)計(jì)圖紙要求可知α＝10。
（5） 壁厚：
由圖紙可知，該塑件有許多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、1mm、0.8mm等。壁厚不均勻，這就造成塑料熔體的充模速率和冷卻收縮不均勻，并由此產(chǎn)生許多質(zhì)量問題。如凹陷、真空包、翹曲、甚至開裂。為防止此類現(xiàn)象出現(xiàn)，這就要求防止出現(xiàn)突變與截面厚薄懸殊的設(shè)計(jì)，故我在壁厚不同處采取過渡設(shè)計(jì)，例如：采用圓弧過渡等措施。
（6）加強(qiáng)筋：
由圖紙要求可知，該塑件設(shè)機(jī)了很多加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的尺寸為頂部0.7mm，根部為0.8mm。這對提高塑料件的抗彎強(qiáng)度，減小塑料件的翹曲變形，提高抗蠕變和抗沖擊性能有好處，同時(shí)，加強(qiáng)筋的添加改善了塑料熔體的充模流動或者是縮短了流程或增加了流程的截面。
（7）圓角：
從塑件可知，該塑件內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)折處加強(qiáng)筋的根部等處都設(shè)計(jì)了圓角。其采用圓角不僅降低了應(yīng)力集中系數(shù)，提高了抗沖擊、抗疲勞能力，而且改善了塑料熔體的流動充模性能，減少了流動阻力。降低了局部的殘余應(yīng)力，防止開裂和翹曲，也使塑料件外形流暢美觀。而且成型模具型腔也有了對應(yīng)的圓角，提高了成型零件的強(qiáng)度。
（8）質(zhì)量和體積：
由天平可稱出該塑件的質(zhì)量約為m＝30g
再由公式v=m/ ρ＝30/1.25=24cm3，由此可知，該塑件屬于小型塑件。
2.4 材料選擇
2.4.1 塑料介紹
塑料（Plastics)是以有機(jī)高分子化合物為基礎(chǔ)，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。
塑料的優(yōu)點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度較小，有較高的比強(qiáng)度。塑料還具有較高的電絕緣和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的成型工藝性。
塑料的缺點(diǎn)：強(qiáng)度，硬度較底，易老化等。
2.4.2 分析塑料零件材料
該塑件為DVD遙控器外殼的上半部分，有以下特點(diǎn)：
（1）它所處的工作環(huán)境好，處于室溫下，不承受沖擊載荷，也不處于酸、堿、鹽性環(huán)境中；
（2）產(chǎn)量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料質(zhì)優(yōu)而價(jià)廉，且對人體不產(chǎn)生任何毒副作用。
（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜成型較困難。
（4）要求要有較美麗的外觀。因此我初步選擇采用通用塑料。
通用塑料分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等品種，多用于一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活之中，具有價(jià)格低等特點(diǎn)。
ａ聚乙烯PE：是由乙烯單體聚合而成的。
特點(diǎn)：采用不同的聚合條件可得到不同性質(zhì)的聚合物：有高壓PE、中壓PE、低壓PE三種。
高壓PE：由于有較低的密度、相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度，故質(zhì)地柔軟；低壓PE：由于含有較高的相對分子質(zhì)量、密度、結(jié)晶度，故質(zhì)地堅(jiān)硬，耐寒性能良好，在－70℃時(shí)還保持柔軟，化學(xué)穩(wěn)定性很高，能耐酸、堿及有機(jī)溶劑，吸水性極小有跟突出的電氣性能和良好的耐輻射性等。
缺點(diǎn)：是力學(xué)強(qiáng)度不高，熱變形溫度很低，故不能承受較高的載荷和不能在較高的溫度下正常工作。
b聚氯乙烯PVC：是由乙炔氣體與氯化氫合成氯乙烯單體，然后在聚合成聚氯乙烯。
特點(diǎn)：可分為硬質(zhì)PVC和軟質(zhì)PVC。
硬質(zhì)PVC:力學(xué)強(qiáng)度高，電氣性能優(yōu)良，耐酸、堿的抵抗力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性很好。缺點(diǎn)：是軟化點(diǎn)低，機(jī)械強(qiáng)度高。其可在－15～60℃時(shí)使用。
軟質(zhì)PVC：有質(zhì)輕、隔熱、隔音、防震等特點(diǎn)，而且強(qiáng)度低、易老化、延伸率高。
c聚丙烯PP：
特點(diǎn)：聚丙烯的主要特點(diǎn)是相對密度小，約為0.9。它的力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度等，均優(yōu)于低壓PE。并有很突出的剛性，耐水行較好，可在100以上使用，若不受外力，則溫度升到150也不變形?；旧喜晃?，并且有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，除對濃硫酸、濃硝酸外，幾乎都
很穩(wěn)定。絕緣性能優(yōu)越，高頻電性能優(yōu)良，而且不受溫度影響，成型容易。對人體不產(chǎn)生毒副作用，可用于藥品及食品的包裝。
缺點(diǎn)：耐磨性不夠高，成型收縮率較大，低溫呈脆性，熱變形溫度亦較低。
d聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯問世，其原料十分豐富，是目前最廣泛應(yīng)用的材料之一。
聚苯乙烯的密度為1.04~1.16g/cm3 ,比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火會自燃。
聚苯乙烯的代號為（PS），其分子結(jié)構(gòu)式為：
聚苯乙烯的主鏈上有結(jié)構(gòu)龐大的苯環(huán)，故柔順性差，質(zhì)地脆硬，抗沖擊性能差，敲打時(shí)發(fā)出類似金屬的響聲。
機(jī)械強(qiáng)度低于硬質(zhì)聚氯乙烯，尤其是相對分子量較小的品種強(qiáng)度更差，
聚苯乙烯屬于非結(jié)晶型聚合物。
聚苯乙烯具有良好的可塑流動性和較小的成型收縮率，是成型工藝最好的塑料品種之一，容易制造形狀復(fù)雜的制品。
聚苯乙烯無色透明，透光性僅次于有機(jī)玻璃，容易著色，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品。
聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮濕的環(huán)境中尺寸變化很小，適用于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品，如儀表儀器殼體等。
聚苯乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，尤其是在高頻條件下的介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。聚苯乙烯的主要缺點(diǎn)是脆性大，形狀復(fù)雜的制品成型后存在較大的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，常會在使用中自行開裂。為改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明顯降低脆性，提高沖擊韌性。這種塑料稱為高沖擊聚苯乙烯。
2.4.3 我的材料選擇
由以上四種通用塑料的性能分析可知：我的塑件DVD遙控器外殼的材料宜采用聚苯乙烯（PS）。
以下是聚苯乙烯塑料的技術(shù)數(shù)據(jù)：
1：成型特點(diǎn)：
ａ：無定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；
ｂ：流動性好，溢邊值0.03ｍｍ左右，應(yīng)防止飛邊；
ｃ：塑件壁厚應(yīng)均勻，不易有嵌件，（如有嵌件應(yīng)先預(yù)熱），缺口，尖角各面應(yīng)圓弧連接；
ｄ：可用螺桿式或柱塞式注射機(jī)加工，噴嘴可以選用直通式或自鎖式；
ｅ：易采用高料溫，低模具溫度，低注射壓力延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔，變形（尤其對厚壁塑件）但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性較差；
ｆ：可以采用各種形式的澆口，澆口于塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時(shí)損壞塑件，脫模斜度易取2以上，頂出均勻，以防止脫模不良而發(fā)生開裂
2:物理性能：
密度
g/cm3
比體積
cm3/g
吸水率
透光率
%
摩擦系數(shù)
24h
長時(shí)間
PS鋼
（無潤滑）
PS銅
（有潤滑）
%
1.04～1.06
1.10～1.11
0.01～0.03
浸水18天 0.05
透明
0.34
0.16
3:熱性能：
玻璃化溫度 ℃
熔點(diǎn)
℃
熔融指數(shù)
MFI g/10min
維卡針入度 ℃
熱變形溫度
45N/㎝2℃
180N/㎝2
100~105
170~176
230℃負(fù)荷21N?2.09 2.03～8.69
140~150
102~115
56~57
線膨脹系數(shù)
10－5/℃
計(jì)算收縮率
％
比熱容
J/(kg.k)
熱導(dǎo)率
w/(m.k)
燃燒性
cm/min
9.8
0.6~0.8
1930
0.118
緩慢
4:力學(xué)性能：
屈服強(qiáng)度
Mpa
抗彎強(qiáng)度Mpa
斷裂伸長率%
彎曲彈性模量 Gpa
抗壓強(qiáng)度Mpa
沖擊韌度 KI/m2
布氏硬度
HBS
無缺口
缺口
37
67
>200
1.45
56
78
3.4~4.8
8.65 R9.5~10.5
5:電氣性能：
電阻率
Ω·m
擊穿電壓
kv/㎜
介電常數(shù)
介電損耗角正切
耐電弧性
s
>1014
30
2.0~2.6
0.001
125~185
7:成形條件：
注射機(jī)類型
密度
g/cm3
計(jì)算收縮率
%
預(yù)熱
溫度 ℃
時(shí)間 h
柱塞式
1.2～1.33
0.1～0.2
60～75
2
料桶溫度 ℃
噴嘴溫度
℃
模具溫度
℃
注射壓力
Mpa
后段
中段
前段
140~160
-----------
170~190
――
32~65
60~110
成型時(shí)間 s
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
適用注射機(jī)類型
注射時(shí)間（秒）
高壓時(shí)間
冷卻時(shí)間
總周期
15～45
0～3
15～60
40～120
48
螺桿、注塞均可
后處理
方法
紅外線鼓風(fēng)烘箱
溫度（℃）
70
時(shí)間（H）
2~4
2.6 塑件分析
2.6.1拔模斜角分析
分析結(jié)果：Bracketed area percentage: 25.1222
2.6.2 法向量分析
2.6.3 高斯曲率分析
2.6.4 曲面上最小半徑分析
分析結(jié)果：Min. inside radius: -177.8879
Surface is convex
2.6.5 上下方向上的斜率分布分析。
分析結(jié)果：Min. slope: -0.0193
Max. slope: 0.0485
Bracketed area percentage: 0.0000
2.6.6塑件表面積及重心位置分析
VOLUME = 2.7072260e+04 MM^3
SURFACE AREA = 4.4078063e+04 MM^2
DENSITY = 1.2500000e+00 TONNE / MM^3
MASS = 3.3840325e+04 TONNE
CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame:
X Y Z 7.8830943e+01 1.5052038e+02 -4.4591896e+01 MM
INERTIA with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * MM^2)
INERTIA TENSOR:
Ixx Ixy Ixz 9.5925963e+08 -4.0136164e+08 1.1830220e+08
Iyx Iyy Iyz -4.0136164e+08 2.9332132e+08 2.2629210e+08
Izx Izy Izz 1.1830220e+08 2.2629210e+08 1.1163238e+09
INERTIA at CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * MM^2)
INERTIA TENSOR:
Ixx Ixy Ixz 1.2527087e+08 1.7626238e+05 -6.5402701e+05
Iyx Iyy Iyz 1.7626238e+05 1.5737437e+07 -8.4378451e+05
Izx Izy Izz -6.5402701e+05 -8.4378451e+05 1.3932992e+08
PRINCIPAL MOMENTS OF INERTIA: (TONNE * MM^2)
I1 I2 I3 1.5731407e+07 1.2524068e+08 1.3936614e+08
ROTATION MATRIX from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES:
-0.00157 -0.99892 -0.04644
0.99998 -0.00125 -0.00688
0.00682 -0.04645 0.99890
ROTATION ANGLES from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES (degrees):
angles about x y z 0.395 -2.662 90.090
RADII OF GYRATION with respect to PRINCIPAL AXES:
R1 R2 R3 2.1560882e+01 6.0835272e+01 6.4174335e+01 MM
第三章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
3.1 型腔數(shù)目的決定
注射模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，每一次注射生產(chǎn)一個(gè)塑件，也可以是多腔，每一次注射生產(chǎn)多個(gè)塑件。每一副模具中，型腔數(shù)目的多少與下列條件有關(guān)系。
（1） 塑件尺寸精度
型腔數(shù)目越多時(shí)，精度也相對地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動不均所致。按照SJ1372—78標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的1、2級超精密級塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少（形狀簡單）可以是一模二腔。3、4級的精密級的精密塑料件，最多是一模四腔。
（2） 模具制造成本
多腔模的制造成本高于單腔模，但非簡單的倍數(shù)比。四腔模并非單腔模的四倍。因此，從塑件成本中所占模費(fèi)比例來看，多腔模比單腔模要低。
（3） 注塑成型的生產(chǎn)效益
多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高，但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)期長而維修費(fèi)用高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮一模的腔數(shù)。
（4） 制造難度
多腔模的制造難度比單腔模大。當(dāng)其中一腔先損壞（或磨損超差）時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)維修，影響生產(chǎn)。
綜合以上幾個(gè)方面綜合考慮，我的設(shè)計(jì)采用一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。就精度而言，我的塑件屬于四級精度，它可以使用一模四腔；但從模具制造成本以及模具成型的生產(chǎn)效益來看，他比單型腔模具降低了生產(chǎn)成本提高了生產(chǎn)效率；而且塑件的注射量比較??；但從制造難度來講，這套模具的型腔十分復(fù)雜已經(jīng)很難加工，必須采用較多的鑲塊才能實(shí)現(xiàn)，如果型腔過多，就會影響各個(gè)鑲塊之間的裝配關(guān)系，造成塑件成型困難，尺寸精度以及表面粗糙度難以保證。而一模兩腔恰好解決了這一問題，不僅使得模具有了較好的精度，而且便于加工，便于注塑，適應(yīng)了現(xiàn)代化大規(guī)模高效率生產(chǎn)高精密零件的要求。
3.2 分模面的選擇
分模面為定模與動模的分界面。用于取出塑料件或澆注系統(tǒng)凝料的面。。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。
選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
（1） 使塑件在開模后留在動模上；
（2） 分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
（3） 澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
（4） 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
（5） 使塑件易于脫模。
由于本塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為特殊，根據(jù)選擇分模面時(shí)，應(yīng)遵守以上的原則。再綜合我的塑件形狀的考慮，以及模具整體設(shè)計(jì)、制造、加工的要求，我選擇采用平面分型面，如圖3.2.1所示
這是PRO/E分模時(shí)作的單面分模面，由于上表面要求較高，必須要求塑件留在動模一側(cè)。這樣的分型面設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn)：
第一、 這樣的設(shè)計(jì)保證了分模時(shí)塑件留在動模一側(cè)；
第二、 分型面的痕跡會在塑件的下邊緣一圈，保證不會影響 外觀質(zhì)量；
第三、 這樣的設(shè)計(jì)使得推桿比較好布置，比較容易推出塑件；
第四、 使得脫模變的容易；
第五、 這樣的設(shè)計(jì)也迫使設(shè)計(jì)必須使用潛伏式澆口等不影響外觀質(zhì)量的特殊澆口；
第四章 注射機(jī)型號的確定
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品幾何尺寸及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡可能選用適合的注塑機(jī)以充分發(fā)揮設(shè)備的內(nèi)在能力。
4.1 鎖模力計(jì)算
鎖模力是指注射機(jī)構(gòu)在工作中對模具所能施加的最大夾緊力。鎖模力與注射容量全面地反映了設(shè)備的主要特征和加工能力。
在實(shí)際注射成型中，由于制品形狀不同，所采用樹脂品種不同，注射工藝條件及模具結(jié)構(gòu)不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在選用注射機(jī)時(shí),要對其合模力進(jìn)行計(jì)算。通常，可采用下列公式進(jìn)行：
F≥Pm(NAs+Aj) (4.1-1)
式中: F-----注射機(jī)最大合模力(MN);
N------型腔個(gè)數(shù);
Pm----成型時(shí)模腔平均壓力（MPa）;
As-----塑件在開模方向的最大投影面積(㎡).
Aj-----澆注系統(tǒng)在開模方向的最大投影面積(㎡)
從前面可知: N=2
采用PRO/E測得澆注統(tǒng)以及塑件在開模方向上的投影面積為
0.025．
所以： F≥nPcA
=2×40×0.025
=2 MN
=2000KN
4.2 注射容量計(jì)算
注射機(jī)的理論注量，指在對空注射時(shí)能完成一次注射熔料的體積量(㎝3).模具安裝后，對模腔注射容量的計(jì)算,可以制件產(chǎn)品為主,計(jì)算其體積量，然后確認(rèn)總體積注射量，從而可得:
Vg>n(Vs+Vj)(cm3)
式中： Vg-----注射機(jī)額定注射量(cm3)；
Vs----單個(gè)塑件的容積量(cm3)；
Vj-----澆注系統(tǒng)和飛邊所需要的容積量(cm3)；
N-----型腔數(shù)。
其中： Vs=24cm3
Vj=3cm3
所以： V>n(Vs+Vj)
=2×(24+3)
=54cm3
4.3 注射機(jī)的選用
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》附表8(P392)，由以上所取得的數(shù)據(jù)F和V可知，可選用型號為 G54-S-200/400的注射機(jī)可。
XS-ZY-125注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范及特性如下：
螺桿直徑(mm)： 55
最大理論注射容量(cm3)： 200~400
注射壓力(MPa)： 109
注射行程： 160
鎖模力(KN)： 2540
最大注射面積(cm2)： 645
最大模具厚度H(mm)： 406
最小模具厚度H1(mm)： 165
最大和穆行程： 260
模板最大距離L0(mm)： 800
模板行程L1(mm)： 400
噴嘴圓弧半徑R(mm)： SR18
噴嘴孔徑d(mm)： 4
噴嘴移動距離(mm)： 210
推出形式： 中間推出
和模方式： 液壓-機(jī)械
螺桿轉(zhuǎn)速： 16、28、48
機(jī)器外型尺寸： 4700X1000X1815
其他： 總力280KN,開模力8T,頂桿最大距離190mm
第五章 澆注系統(tǒng)和排氣的設(shè)計(jì)
5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應(yīng)有壓降、流量和溫度分布的均衡布置；
（2）盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時(shí)間；
（3）澆口位置的選擇，應(yīng)避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇行流動，并有利于排氣和補(bǔ)縮；
（4）避免高壓熔體對型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移。
（5）澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無損傷；
（6）熔合縫位置必須合理安排，必要時(shí)配置冷料井或溢料槽；
盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；
（7）澆注系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到所需精度和粗糙度，其中澆口必須有IT8以上精度。
5.2 澆注系統(tǒng)布置
在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，一般以平衡式為宜。本次設(shè)計(jì)采用的是對角式布置，充分利用了它質(zhì)量好，一致性好等優(yōu)點(diǎn)。
5.3 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主流道、分流道和冷料井及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5.3.1 主流道
直澆口式主流道呈截錐體，見圖5.5-1。主流道入口直徑d應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對準(zhǔn)，也使得主流道凝料能順利脫出。所以：
d =4+1=5mm
主流道入口的凹坑球面半徑R，應(yīng)該大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑約2~3mm。反之，兩者不能很好貼和，會讓塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難。故：
R=12+（2~3）=（14~15）mm
取R=15mm
錐孔壁粗糙度Ra≤0.8μm。主流道的錐角α=2°～4°。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小錐角使凝料脫模困難，還會使充模時(shí)流動阻力大，比表面增大，熱量損耗大。
主流道的出口端應(yīng)該有較大圓角r≈D。
其中， D可用經(jīng)驗(yàn)公式求出：
D=
其中， V----流經(jīng)主流道的熔體體積（cm3）；
K----因熔體材料而異的常數(shù)，取K=1.2；
所以， D==≈ 8mm
所以， r===1 mm
主流道的比表面S為：
S=
==0.58
主流道的長度是L，一般按模板厚度確定。但為了減小充模時(shí)壓力降和減少物料損耗，以短為好。小模具控制在50mm之內(nèi)。初步確定：
L=50mm
H=R=×15=6mm
5.3.2 分流道截面形狀
分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、V形等多種。其中圓形截面最理想，使用越來越多。本次設(shè)計(jì)采用單面圓形截面，形狀如圖5.1所示。
圖 5.1
分流道的尺寸由經(jīng)驗(yàn)得知。
（2）流道剪切速率的校核
=
由課本《塑料制品與模具設(shè)計(jì)》中表3.3-5可知，注射時(shí)間為
t=2.0s
故： Q===20.4㎝3/s
==≈1275
=12.75x102＞5×102s-1
符合要求。
5.3.3 冷料井及拉料桿
冷料井有兩種，一種是純?yōu)椤安蹲健被蛸A存冷料之用；另一種是還兼有拉或頂出凝料功用。
(1) 拉料桿冷料井
拉料桿冷料井可分為頂出桿成型的“拉頂”冷料井、拉料桿成型的“拉料”冷料井和凹坑拉料冷料井。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用圓形頭頂出桿成型的“拉頂”冷料井。它具有“拉頂”動作可靠的優(yōu)點(diǎn)。形狀如圖5.2所示：
圖 5.2
5.4 澆口設(shè)計(jì)
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門，對塑件質(zhì)量具有決定性的影響。因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。
5.4.1 澆口類型的選用
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門，對塑料件質(zhì)量具有決定性的影響，因而澆口類型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。澆口有多種類型，如直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、重疊式澆口、扇形澆口、潛伏式澆口等。
直接澆口雖然有如以等流程充模、澆注系統(tǒng)流程短、壓力損失和熱烈散失小，且有利于補(bǔ)縮和排氣等優(yōu)點(diǎn)，但是，塑件上殘留痕跡較大，切除困難。
重疊式澆口多用于大型腔。
扇形澆口適合于大面積薄壁塑件。
點(diǎn)澆口必須采用雙分型面的模具結(jié)構(gòu)；澆口位置可以自由選擇，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；澆口必須用三板模切斷；
潛伏式澆口是點(diǎn)澆口在特殊場合下的一種應(yīng)用形式。但可以在脫模時(shí)自動拖斷；它可以隱藏在外表不露出的部位，使?jié)部诤圹E不外漏。但加工比較空難，容易磨損。
側(cè)澆口也稱為邊緣澆口，由于它開設(shè)在主分型面上，截面形狀易于加工和調(diào)整。多型腔模具常采用側(cè)澆口，可設(shè)計(jì)成兩板模。
綜合我的塑件，是比較容易流動的聚苯乙烯，而且零件外表面要求較高；潛伏式澆口也稱為隧道澆口或剪切澆口，，它從分型面的一側(cè)沿斜向進(jìn)入行腔。這樣在開模時(shí)，不僅能自動切斷澆口，而且其位置也可以設(shè)置在制品的側(cè)面、端面和背面等各個(gè)隱蔽處，使制件外表無澆口的痕跡。它的截面形狀如下圖5.3所示：
圖 5.3
5.4.2 澆口尺寸計(jì)算
潛伏式澆口的幾個(gè)尺寸中，以深度h最為重要。H控制了澆口暢通開放時(shí)間和補(bǔ)縮作用。澆口寬度W的大小控制了熔體充模流量。澆口長度L，只要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許，以短為好，一般選用L=0.5~1.5mm。澆口深度有經(jīng)驗(yàn)公式：
h=nt (5.6-1)
式中， h-----潛伏式澆口寬度(mm)，中小型塑件通常用h=0.5~2mm，大約為制品最大壁厚的~；
t-----塑件壁厚(㎜)；
n-----塑件材料系數(shù)，取n=0.6。
故： 澆口的經(jīng)驗(yàn)公式：
d= (5.6-2)
式中， d-----澆口直徑；
A-----型腔表面積(mm2)；
n-----塑料材料系數(shù)；取n=0.6。
A≈πD2+4×(15×18)+2×(2π×5×13)
=×3.14×632+4×(15×18)+2×(2×3.14×5×13)
=3115.665+1080+816.4≈5012mm2
所以： W==≈1.4mm
最后，須用流經(jīng)側(cè)澆口熔體剪切速率=≥104s-1進(jìn)行校核。又知充模注射時(shí)間為t=1.6s，
故： Q===25.5cm3/s
===33730
=3.373×104＞104s-1
符合要求。
5.5 澆注系統(tǒng)的平衡
本次設(shè)計(jì)分流道的布置采取的是平衡式布置，從主流道末端到各型腔餓分流，其長度、斷面形狀和尺寸都對應(yīng)相等，各型腔受力相同，不需采取平衡計(jì)算 。
5.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
從某種角度而言，注塑模具也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔的同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)的空氣和從物料中溢出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計(jì)的重要組成部分。
5.6.1排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
（1） 利用分型面排氣是最簡單的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)。
（2） 利用頂桿與孔的間隙排氣，必要時(shí)可對頂桿作些排氣的結(jié)構(gòu)措施；
（3） 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣，燒結(jié)塊應(yīng)有足夠的承壓能力，設(shè)置在塑件隱蔽處，并需要開設(shè)排氣通道；
（4） 在熔合縫位置開設(shè)冷料井，在儲存冷料前也滯留了不少氣體；
（5） 可靠有效的方法是在分型面上開設(shè)專用的排氣槽，尤其上大型注塑模具必須如此；
（6） 對于大型的模具，也可以利用鑲拼的成型零件的縫隙排氣。
由于我的設(shè)計(jì)將采用大量的鑲件以保證模具具有良好的加工、維修性能；采用了大量的頂針以實(shí)現(xiàn)模具對塑件的均勻頂出，使得塑件不會因?yàn)閼?yīng)力不均勻而斷裂或留下痕跡；采用了斜滑頂桿和側(cè)抽芯滑塊來實(shí)現(xiàn)塑件的抽芯。這些結(jié)構(gòu)都的存在著間隙，可以利用這些間隙實(shí)現(xiàn)派氣的功能，而不用設(shè)計(jì)另外的排氣結(jié)構(gòu)。
另外，為了在分型面良好的排氣，可以在動模鑲塊1與定模鑲塊1結(jié)合的同時(shí)，將動模板的厚度減少1mm，從而加強(qiáng)了分型面的排氣功能，如圖5.4所示：
圖 5.4
第六章 成型零件設(shè)計(jì)
模具閉合時(shí)，成型零件構(gòu)成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件、各種成型桿與成型環(huán)。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力。作為高壓容器，它的強(qiáng)度和剛度必須在容許值之內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)、材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。
6.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)然以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的價(jià)格，隨著型腔的復(fù)雜程度、精度等級和壽命要求的提高而增加。
6.1.1 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
定模是成型塑件外表面的成型零件。定模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體潛入式和組合式。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的塑料的特點(diǎn)，采用組合式定模。定模的形狀如下各圖所示。
（1）定模板：
圖 6.1
定模板設(shè)計(jì)如圖6.1所示，其中一位置是用來放制定位定模鑲塊的鍥型鎖緊塊，他與模板垂直的方向有一定的斜度在螺釘?shù)淖饔孟驴梢詫﹁倝K起到定位的作用。二位置上是用來放制側(cè)向抽心導(dǎo)塊所用的定位孔。三位置放一個(gè)凸型鎖緊塊，如圖6.2所示：
圖 6.2
的上半部分，它的下半部分裝在動模板上，兩者之間具有較高的配合關(guān)系，這不僅可以起到二次定位的作用，最主要的是在注塑機(jī)注射時(shí)，可以鎖緊模具，使得導(dǎo)柱，導(dǎo)套承受較小的橫向沖擊力保護(hù)了導(dǎo)柱、導(dǎo)套的使用壽命。四位置為放置導(dǎo)套的導(dǎo)套孔，由于所選的導(dǎo)套為帶肩導(dǎo)套，所以該孔為梯形孔，具體零件參考定模板零件圖。五位置是參與冷卻的水流道由于它由此處流入定模鑲快，所以設(shè)計(jì)了防止漏水的橡膠圈槽，其形狀如圖6.3所示：
一圖 二圖
三圖
圖 6.3
一圖是放入橡膠圈但鑲塊還沒有裝入的時(shí)刻，當(dāng)鑲塊裝入時(shí)鑲塊的壓力將橡膠圈壓成圖二所示的橢圓形狀，同時(shí)，利用自身的彈力將兩塊模板之間的縫隙牢牢的封死，使冷卻液在流過兩塊模板之間時(shí)不會漏出模板，影響注塑生產(chǎn)的過程。
三圖是六處的放大圖。
其他特征如螺釘孔以及吊耳螺釘孔可參考上模板零件圖。
模板的厚度以及各個(gè)螺釘孔的位置、導(dǎo)套孔的位置是由所選擇的模架給出的，可參見模架A1-355355-38-Z1。（GB/T12556）尺寸。
（2）定模鑲塊的設(shè)計(jì)：
鑲拼式組合模具雖然具有強(qiáng)度和剛度較差，制造成本高的問題，但是由于它具有但由于它具有良好的互換性，型腔成型部分容易損壞，可以在損壞時(shí)進(jìn)行互換，簡化了模具的維修過程，同樣節(jié)省了成本；而且它可以合理的運(yùn)用材料，定模板由于不參與零件成型，可以采用一般的材料，而鑲塊參與零件成型，屬于重要零件必須用要求比較高的材料，比如鏡面鋼（PMS），節(jié)約了優(yōu)質(zhì)的模具鋼，在某種程度上也是節(jié)省成本。
鑲拼式組合凹模鑲塊的加工一般是采用線切割、電火花、數(shù)控銑床等現(xiàn)代化加工手段來保證加工的精確性和良好的表面光潔度。
我所設(shè)計(jì)的定模鑲塊1如圖6.4所示：
圖 6.4
圓圈所引出的地方是根據(jù)零件要求所做的兩個(gè)定模鑲塊2孔，三維圖如圖6.5所示：
圖 6.5
（3）鑲塊的定位：
鑲塊1的定位是由位于定模板底板的螺釘與側(cè)面的鍥型鎖緊塊來實(shí)現(xiàn)的。如圖6.6所示：
圖 6.6
1為定模板；2為鍥型鎖緊塊；三為定模鑲件1；四為動模部分。螺釘旋入定模板1時(shí)，同時(shí)帶動2向下，從而使得定模鑲件1在橫向精確定位。
由于定模鑲件2鑲嵌在1內(nèi)，所以不可能用這種比較簡單實(shí)用的方法。而由于它大小比較小，所以可以做一個(gè)斜面，依靠斜面將鑲塊定位，在底部用螺釘孔固定。如圖6.7所示：
圖 6.7
其中，1為定模鑲件（1），2為定模鑲件（2），3為定模板，4為定模座板。
6.1.2 動模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
動模和和動模型芯都是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。動模也稱主型芯，用來成型塑件整體的內(nèi)部形狀。小型芯也稱成型桿，用來成型塑件的局部孔或槽。與定模部分不同，它與注塑機(jī)后半部分相連它參于塑件的頂出，一般的模具設(shè)計(jì)都要求塑件留在動模部分，好容易脫模。因而動模一般比定模復(fù)雜。
我的塑件由于外表面向上，要求較高，而內(nèi)表面裝配在遙控器里面，主要是參與增加強(qiáng)度的肋板以及定位零件的特殊裝置，對于外觀并沒有太高的要求，所以只要保證尺寸的精確就可以了。經(jīng)過查資料和考證，我決定采用與定模部分一樣的結(jié)構(gòu)……整體鑲拼式組合凹模。
（1） 動模板的結(jié)構(gòu)
由模具設(shè)計(jì)手冊才查的模架A1-355355-38-Z1（GB/T12556）動模板的尺寸，再由PRO/E設(shè)計(jì)可以得到如圖6.8所示的動模板結(jié)構(gòu)：
圖 6.8
其中1位置用來放凹型鎖緊塊，它與定模板上的凸型鎖緊塊相配合，正在注射時(shí)鎖緊模具使得導(dǎo)柱導(dǎo)套承受較小的橫向沖力，減少了導(dǎo)柱的壓力同時(shí)也對型腔起到保護(hù)的作用。2位置為回程桿孔屬于復(fù)位機(jī)構(gòu)，這一點(diǎn)將在復(fù)位機(jī)構(gòu)中進(jìn)行詳細(xì)的介紹。3位置為放置側(cè)向抽心的滑塊槽，在圖中一共有四個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，在它上面的臺階安放壓板壓住滑塊，從而起到抽心的作用，同時(shí)也比一般的燕尾槽，梯形槽減少了加工難度，簡化了模具結(jié)構(gòu)。4為大斜切角，在模具的每一塊模板上都有一個(gè)角是這個(gè)樣子的而且在安裝后他們處在同一面上這主要上為了方便安裝為此，還要在它上面打上模板字號，此塊模板牌號為三，所以打上三字。5為計(jì)數(shù)器安裝的位置，計(jì)數(shù)器示意圖如圖6.9所示：
圖6.9
模具開模一次，對計(jì)數(shù)器的小按鈕壓一次，帶動計(jì)數(shù)器個(gè)位的數(shù)字向前走一位，當(dāng)走過一個(gè)周期后，就自動向前進(jìn)一位，從而起到計(jì)量模具注塑次數(shù)的作用。它對于檢驗(yàn)?zāi)＞叩氖褂脡勖?，定期定量的維護(hù)模具，以及對易磨損件做定期的更換都有至關(guān)重要的作用。6出為帶肩導(dǎo)柱空，具體尺寸見動模零件圖。7為參與冷卻的水流道由于它由此處流入動模鑲快1，所以設(shè)計(jì)了防止漏水的橡膠圈槽，其形狀以及作用參見圖6.3和定模板設(shè)計(jì)。：
（2）動模鑲件1的設(shè)計(jì)：
動模鑲件1是安裝在動模板內(nèi)的大型整體式鑲件，它參與一部分不重要的型腔成型起結(jié)構(gòu)如圖6.10所示：
圖 6.10
[1]處裝入動模鑲塊3以成型塑件薄壁的紫外線孔。[2]處為用以側(cè)向抽芯的斜頂孔。由于每個(gè)塑見有六個(gè)側(cè)向抽芯模具又是一模兩腔所以將外側(cè)的四個(gè)抽芯做成斜滑塊，而里面的四個(gè)和兩側(cè)的四個(gè)做成斜滑頂桿。[3][4]均為抽芯槽。
（3）動模鑲件2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
動模鑲件2是塑件內(nèi)側(cè)的主要成型件，其三維結(jié)構(gòu)如圖6.11所示：
圖 6.11
這是通過PRO/E拆模而地出的鑲件，它的尺寸以PRO/E圖為標(biāo)準(zhǔn)。
（4）動模鑲件3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
它成型遙控器的紫外線孔，與其他鑲塊不同的除了外形，還有它采用臺階定位。起結(jié)構(gòu)如圖6.12所示：
圖 6.12
（5）鑲針的設(shè)計(jì)：
由于遙控器的外殼除了采用倒扣連接外，還要通過螺釘連接由于塑料件是非鋼性零件，所以在設(shè)計(jì)零件時(shí)，沒有螺紋的要求，而在成型后將螺釘強(qiáng)行擰入，塑件上就會自然留下螺紋的痕跡。起結(jié)構(gòu)裝配如圖6.13所示：
圖 6.13
6.2 成型零件鋼材選用
6.2.1 選用要求
（1） 機(jī)械加工性能良好。
（2） 拋光性能優(yōu)良。
（3） 耐磨性和抗疲勞性能好。
（4） 具有耐腐性能。
6.2.2 我所選用的鋼材：
由于我的設(shè)計(jì)采用整體鑲拼式模具所以可以在符合模具強(qiáng)度，剛度以及光潔度的前提下合理的選用鋼材。
（1） 定模板： 定模板由于沒有參與塑件的成型，所以對表面光潔度要求不高，因而我采用了5CrMnMo。5CrMnMo屬于通用塑料模具鋼材，用于調(diào)質(zhì)后精加工大型熱塑塑性塑料注射模具，淬透性差，淬火變形小，較高溫度下時(shí)，熱疲勞性不高，拋光性能差。此種鋼材適用于制造要求具有較高強(qiáng)度和高耐磨性的各種模具。
（2） 定模鑲件：定模鑲件是零件外表面的成型面，由于零件的外表面要求比較高，所以所以定模鑲件要求能夠拋光到鏡面要求。所以我選擇了鏡面鋼P(yáng)MS。在鏡面鋼中，我選擇了10CrNi3MnCuAl。它是一種高級鏡面Ni-Cu-Al析出硬化型塑料模具鋼，采用電弧爐加電渣重溶法制剛，鋼材純凈，有高的拋光性能，拋光后表面粗糙度可達(dá)到Ra0.05~0.12μm，并具有很好的花紋圖案蝕刻性能，時(shí)效后硬度可以達(dá)到HRC38~45，變形率在0.05%以下，是熱塑性塑料透明件和各種光亮要求的塑料制品成型模具專用鋼。
（3） 動模鑲件：動模鑲件成型塑件的下表面，由于它于遙控器下半部分配合，裝在里面，所以要求只要達(dá)到一定的光潔度就可以了。我選擇了3Cr2Mo，該鋼是由美國AISI的P20轉(zhuǎn)化過來的預(yù)硬性塑料模具鋼，并已經(jīng)納入國標(biāo)（GB1299-1985）可在29.5~35HRC硬度條件下供應(yīng)，有良好的機(jī)加工性能，極好的拋光性能，是各國應(yīng)用比較廣泛的塑料模具鋼材。
（4） 動模板：動模板同樣采用5CrMnMo，理由與定模板相同。
6.3 成型零件工作尺寸計(jì)算
注塑模成型零件工作尺寸，是指這些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進(jìn)行尺寸檢測和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。由于塑件尺寸類型的多樣性，及其成型收縮率的方向性和收縮率的不穩(wěn)定性，以及塑件和金屬模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的計(jì)算，一直是注塑加工中的重大課題。
成型零件的每個(gè)工作尺寸，都要根據(jù)塑件尺寸和精度要求逐一計(jì)算。對塑件和模具成型零件，掌握它們的尺寸和公差確定的公式與規(guī)則，及其影響因素，是十分必要的。
模具成型零件工作尺寸，應(yīng)按照國家GB1800-79標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值，用公差等級IT6~IT10確定偏差，并作相應(yīng)規(guī)定：
(1) 包容和被包容尺寸采用單向偏差制；
(2) 模具上包容尺寸均采取正偏差，既作為基孔制的孔；被包容尺寸均標(biāo)注負(fù)偏差，即作為基軸制的軸。
(3) 對中心距和單向位置尺寸，均取雙向等值偏差。
按照以上規(guī)定，現(xiàn)根據(jù)塑料件的尺寸按平均收縮率Scp對模具尺寸進(jìn)行計(jì)算。
注：本小節(jié)所有表格除表3.11-2 SJ1372-78公差數(shù)值從《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》中查出外，其余均從《塑料制品與模具設(shè)計(jì)》中查出。
其中，我們由第三章可知，Scp=0.44％。
本節(jié)所采用的主要代號及其含義如下：
Dm、dm------模具的包容、被包容尺寸，mm；
Hm、hm------模具的包容、被包容深度、高度尺寸，mm；
Lm、lm------模具的中心距、單邊位置尺寸，mm；
-------塑料件尺寸公差,按SJ1372-78選定，mm；
m-------模具成型零件的制造公差，按GB/T1800-1998確定，mm；
Scp-------注射塑料物料的平均成型收縮率；
D、d-------塑料件包容、被包容徑向尺寸，mm；
H、h-------塑料件的包容、被包容的深度、高度尺寸，mm；
L、l-------塑料件的中心距與單邊位置尺寸，mm；
6.3.1 凹模和鑲件尺寸計(jì)算
遙控器外殼的尺寸詳見零件圖，所用的計(jì)算公式如下：
型腔徑向尺寸： （1）；
型芯徑向尺寸： （2）；
型腔深度尺寸： （3）；
型芯高度尺寸： （4）；
其中：：注射塑料物料的平均成型收縮率，＝0.004；
：模具成型零件的制造公差；
：塑料件尺寸公差；
塑料件尺寸公差可由文獻(xiàn)〔2〕上表3.4－3查出，系數(shù)x可由表3.4－9查出，模具成型零件的制造公差可由表3.4－6查出。
a：動模鑲件2的徑向尺寸計(jì)算：
由公式（1）：
；
；
；
b： 型腔深度尺寸：
由公式（3）：
；
6.4 側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì)：
側(cè)型芯抽芯塑件外圍的凹槽，可以利用斜頂和抽芯滑塊來實(shí)現(xiàn)抽芯，如果全部使用滑塊，則受到一模兩腔的限制，不能抽出處在模具內(nèi)側(cè)的凹槽；但假如全部使用斜滑頂桿，則會影響塑件推出時(shí)，從模具上拿下，因?yàn)樵谀且粫r(shí)刻，塑件還沒有完全定型，很容易在外力的作用下，產(chǎn)生一定量的變形。
鑒于以上兩種情況，我的模具決定采用斜滑頂桿與抽芯滑塊聯(lián)合使用以實(shí)現(xiàn)所有位置的抽芯。
6.4.1 抽芯滑塊的設(shè)計(jì)
圖 6.14
如圖6.14所示的抽芯結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場極為常用，原因在于它便于加工制造，容易裝配。在抽拔力不大的情況下能實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定的抽芯，
6.4.2 斜頂抽芯設(shè)計(jì)
圖 6.15
斜頂如圖6.15所示，在頂出塑件時(shí)，不但充當(dāng)?shù)耐茥U的功能，還可以而且起到抽芯的作用，減少了推桿的數(shù)目。
第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具閉合時(shí)要求有準(zhǔn)確的方向和位置，具有一定精度的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，是注射模設(shè)計(jì)不可缺少的組成部分。
7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用
在注射模中，指引動模與定模之間按一定的方向閉和定位的裝置，稱之為合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。此外，在臥式注塑機(jī)上的注塑模，其脫模機(jī)構(gòu)也需設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。因此，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能有：
（1） 定位作用
（2） 導(dǎo)向作用
（3） 承受一定側(cè)壓力
（4） 支承定模型腔板或動模推件板
本次設(shè)計(jì)中，我們選用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
7.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個(gè)主要零件，分別安裝在動、定模兩邊。
導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種。一種是除安裝部分的凸肩外，長度的其余部分直徑相同，稱帶頭導(dǎo)柱，見GB4169.4-84，另一種是除安裝部分的凸肩外，使安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱有肩導(dǎo)柱，GB4169.5-84。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一尺寸一次加工而成，保證了同軸度。導(dǎo)柱前端均須有錐形引導(dǎo)部分，并可割有儲油槽。導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)愈大。
根據(jù)前面的計(jì)算可知，我們可根據(jù)模板外形尺寸可選擇導(dǎo)柱直徑d=25mm的有肩導(dǎo)柱 .
無論帶導(dǎo)套或不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，都應(yīng)設(shè)計(jì)為通孔，或?qū)ｉT設(shè)計(jì)排氣槽，以避免模具閉合時(shí)的空氣阻力，我在定模板開了一個(gè)凹槽，用以排氣。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式也有兩種，一種是直導(dǎo)套，見GB4169.2-84。直導(dǎo)套常用于厚模板的導(dǎo)向，需與模板上導(dǎo)向空有較緊配合，防止被導(dǎo)柱拖出，應(yīng)該有緊定螺釘固定。另一種是帶頭導(dǎo)套。帶頭導(dǎo)套安裝需要復(fù)以墊板。這種導(dǎo)套長度取決于模板厚度。這兩種導(dǎo)套中，孔的工作部分長度一般是孔徑的1～1.5倍。
本次設(shè)計(jì)選用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套有兩種，一種是導(dǎo)向模具動模板與定模板，使之能精確定位的導(dǎo)柱導(dǎo)套，另一種是導(dǎo)向推板，推板固定板的導(dǎo)柱導(dǎo)套；但兩種都是標(biāo)準(zhǔn)件，其形狀和尺寸如圖7.1所示。
圖 7.1
7.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套材料的選擇
模具中導(dǎo)向副的作用是保證上模相對于下模有一精確的位置關(guān)系。在中小型模具中應(yīng)用最廣的滑動導(dǎo)向副結(jié)構(gòu)，對于要求精度高、壽命長的模具，導(dǎo)柱導(dǎo)套不但要求具有較高的剛度和強(qiáng)度來承受大的沖擊、支撐模具的部分板件，而且要求要有良好的耐磨性，保證在使用期間能起到其應(yīng)有的作用。
尊上所述，我的導(dǎo)柱選擇了20號鋼，該鋼屬于低碳碳素鋼，強(qiáng)度不高，但韌性，塑性和焊接性能均好，經(jīng)過滲碳淬火、回火處理，可獲得外表較高的硬度，外表面又比較耐磨，而心部又具有比較好的韌性，所謂外影心韌，是優(yōu)良的導(dǎo)柱材料。
20號鋼的熱處理工序安排：
鍛造a正火a粗加工a機(jī)加工成型a滲碳或碳氮共滲a淬火及回火a嵌修拋光a鍍烙
我的導(dǎo)套采用黃銅，因?yàn)閷?dǎo)柱和導(dǎo)套在導(dǎo)向中總有一方會因?yàn)榭諝庵械碾s質(zhì)產(chǎn)生磨損，而銅的質(zhì)地柔軟，這樣就保護(hù)了導(dǎo)柱，從而使得導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以長時(shí)間的使用。同時(shí)銅也是自然界最耐磨的金屬材料之一，它還有一定的自潤滑性能。
第八章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
可靠地脫模，讓固化的成型塑件完好地從模具中頂出，取決于脫模機(jī)構(gòu)合理設(shè)計(jì)。脫模在開模的后期，常見脫模過程是塑件滯留在動模邊，通過脫模機(jī)構(gòu)的頂出動作，將塑件從主型芯上脫出。
8.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求
（1） 盡可能讓塑件留在動模，使脫模動