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湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目
三角插頭外殼模具設(shè)計
作者
李志軍
學(xué)院
瀟湘學(xué)院
專業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)號
1053010530
指導(dǎo)教師
谷金良
二〇一 年 月 日
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進行綜合評價]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究思路，設(shè)計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]
答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
摘 要
注射成型生產(chǎn)塑件，具有成型周期短、效率高、可成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或帶嵌件的制品。本文對日常生活中人們經(jīng)常用的三角插頭外殼上蓋的結(jié)構(gòu)進行分析并對其生產(chǎn)加工的注塑模具進行設(shè)計。
本文主要介紹了三角插頭外殼的注塑模設(shè)計，其材料為PVC，根據(jù)PVC塑料的工藝特性和產(chǎn)品的使用要求，分析了三角插頭外殼結(jié)構(gòu)特點和成型工藝。通過采用PRO/E軟件對制件進行3維建模，分析制件的體積及質(zhì)量等屬性，得到的結(jié)果可作為確定塑件的澆口位置和工藝條件的參考，對模具進行了成型零部件、澆注系統(tǒng)、側(cè)向抽芯機構(gòu)、推出脫模機構(gòu)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計分析。在運用AutoCAD繪制工程圖時利用了燕秀工具箱插件,該插件里集成了大量包括注射模設(shè)計等標(biāo)準(zhǔn)零件能較大程度上實現(xiàn)了三維設(shè)計與二維設(shè)計的統(tǒng)一，并且也極大的提高繪圖效率。
關(guān)鍵詞：注塑成型；模具設(shè)計；proe；三維結(jié)構(gòu)圖
- i -
ABSTRACT
Plastic parts, injection molding production molding cycle is short, high efficiency, accurate but molding complex shape, size or products with embedded parts. In this paper, the daily life of people often use the structure of the plastic cover cover is analyzed and the production and processing to carry on the design of injection mold.
Plastic cap injection mold design is mainly introduced in this paper, its material is PVC, according to process characteristics and product requirements of the PVC plastic, plastic housing structure characteristics and molding process were analyzed. By using PRO/E software to 3 d modeling of parts, analysis of properties, such as volume and quality of parts, the result can be used as a plastic part of the gate location and process conditions of reference, to the molding parts, mold, side core-pulling mechanism, gating system launched demoulding mechanism and the analysis of the design of the cooling system. When using AutoCAD map project using the YanXiu toolkit plug-ins, integrates the plug-in in including the design of injection mould standard parts can be largely realized the unification of the 3 d and 2 d design, and also greatly improve the efficiency of drawing.
Key words: injection molding; Mold design; proe; Three-dimensional structure
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
目 錄
摘 要 i
ABStract ii
第1章 前 言 1
第2章 塑件工藝件設(shè)計分析 2
2.1概述 2
2.2塑件分析 2
2.3 塑件材料的確定 2
2.3.1 塑件材料的選擇 2
2.4 塑件材料的各項性能 2
2.4.1 主要特性 2
2.4.2 技術(shù)指標(biāo) 3
2.4.3 制件壁厚 3
2.4.4 精度 3
2.4.5 尺寸公差 3
2.4.6 塑件的成型工藝性能介紹 3
2.5 體積計算確定型腔數(shù)量及型腔布局 3
2.5.1 體積 3
2.5.3型腔布局 4
2.6 注塑設(shè)備的選擇及其主要參數(shù) 5
2.6.1注塑設(shè)備的型號選取 5
2.6.2射設(shè)備的主要參數(shù) 5
2.7本章小結(jié) 5
第3章 分型面的設(shè)計 6
3.1概述 6
3.2分型面的選擇 6
3.3 本章小結(jié) 7
第4章 澆注系統(tǒng) 8
4.1主流道設(shè)計 8
4.1.1澆口套設(shè)計 8
4.1.2澆口套的固定形式 8
4.2分流道的設(shè)計 9
4.3澆口的設(shè)計 10
4.4 本章小結(jié) 10
第5章 模具成型零部件的設(shè)計 11
5.1型腔的設(shè)計 11
5.2型芯的設(shè)計 11
5.3成型零部件工作尺寸的計算 12
第6章 頂出脫模機構(gòu)的設(shè)計 15
6.1概述 15
6.2 推件機構(gòu)的設(shè)計 15
6.3 三角插頭外殼的推出機構(gòu) 15
6.4 斜滑塊推出機構(gòu) 16
6.4.1 抽芯距S 16
6.4..2 斜導(dǎo)柱傾斜角 16
6.4..3斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 16
6.4.4 滑塊的設(shè)計 17
6.4本章小結(jié) 18
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 19
7.1 冷卻管道的體積流量 19
7.2 冷卻水道的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
7.3 本章小結(jié) 20
第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 21
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu) 21
8.2導(dǎo)套的設(shè)計 22
第9章 模具零部件材料選擇 23
9.1 塑料模選用鋼材的原則 23
9.2 模具的選材及熱處理要求 23
結(jié) 論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
- i -
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
第1章 前 言
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料也工程塑料在強度和精度方面的不斷提，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴展。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個設(shè)計合理的塑件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗能和加工及裝配工時，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。
? 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適應(yīng)于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適應(yīng)于多種原料，能夠成批地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實現(xiàn)自動化、高速化，因此具有較高的經(jīng)濟效益。
?? 作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具。在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中反應(yīng)能力和速度。 與其它機械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個特點：
第一，模具不能像其它機械那樣可作為基本定性定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。這是因為每副模具都是針對特定塑料制品的規(guī)格而產(chǎn)生的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也大相徑庭，所以模具制造不能形成批量生產(chǎn)。換句話說，模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，復(fù)加工的可能性越小。因此模具的制造成本較高。
? ?第二，因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而定制的。作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價格等因素外，很重要的一點就是需要盡快的投放市場，所以對于塑料制品 而特殊定制的模具來說，其制造周期一定要短。
? ?第三，模具制造是一項技術(shù)很強的工作，其加工過程集中了機械制造技術(shù)中先進技術(shù)的精華部分與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應(yīng)多種要求，這種技術(shù)工人對于模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述，模具制造業(yè)存在成本高，要求制造周期短，技性強等特點，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用，這些問題得到了很大改善。由于有了計算機輔助設(shè)計和計算機輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所要的精度與質(zhì)量。預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新興模具材料的應(yīng)用，大大方便了加工及熱處理。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)件為基礎(chǔ)的特殊定制零件的普及，明顯地模具制造周期。
? ?在模具設(shè)計方面，正逐漸把理論設(shè)計提高到日益重要的位置，即采用了理論與經(jīng)驗結(jié)合的方法，改變了以往的經(jīng)驗—類比—實驗的方法。使我國的塑料模具設(shè)計水平進入了新階段。
第2章 塑件工藝件設(shè)計分析
2.1概述
本章將會對塑件的工藝設(shè)計進行分析，確定此論文題目三角插頭外殼的材料及其收縮率和密度等特性。然后通過體積計算確定型腔的數(shù)量及排列，并由此選擇相對應(yīng)的注塑機的型號和模架。
2.2塑件分析
制品的三維立體圖。
圖2.1 零件示意圖
參照塑件為三角插頭外殼。產(chǎn)品成型后，外表面要求沒有明顯的熔接線、縮水、缺膠、流痕和頂白等成型問題所有尺寸是按塑件公差等級5級控制的，即在模具制造中采用公差I(lǐng)T5級精度。還有其他一些尺寸均不影響配合尺寸，也按SJ—1732—T8中的7級精度控制。
2.3 塑件材料的確定
2.3.1 塑件材料的選擇
該塑件的原材料為硬聚氯乙烯(U-PVC),其價格便宜,應(yīng)用廣泛．由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道，管件，輸油管，離心泵和鼓風(fēng)機等．聚氯乙烯硬板廣泛用于化學(xué)工業(yè)上制作各種貯槽的襯里，建筑物的瓦楞板，門窗結(jié)構(gòu)，墻壁裝飾物等建筑用材．
2.4 塑件材料的各項性能
2.4.1 主要特性
聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末，是線型結(jié)構(gòu)，非結(jié)晶型的高聚物，其可溶性和可熔性較差，加熱后塑性也很差，故純聚氯乙烯不能直接用作塑料，一般都應(yīng)加入添加劑．在聚氯乙烯樹脂中加入少量的增塑劑，可制成硬質(zhì)聚氯乙烯，而軟質(zhì)聚氯乙烯樹脂中則含有較多的增塑劑，起塑性，流動性比硬質(zhì)聚氯乙烯好．純聚氯乙烯．加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一般為1.2～1.5g/cm3．
2.4.2 技術(shù)指標(biāo)
成型特點：聚氯乙烯成型性能較差，又是熱敏性塑料，在成型溫度下容易分解放出氯化氫．因此，在成型時，必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑并嚴(yán)格控制溫度及溶體的滯留時間．應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射成型．模具澆注系統(tǒng)也應(yīng)粗短，進料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置．
2.4.3 制件壁厚
零件的壁厚為2mm（PVC的推薦小型塑件壁厚：3.25mm和最小壁厚參考值0.80mm[3]）。
2.4.4 精度
三角插頭外殼上蓋的尺寸精度：根據(jù)“塑件精度等級的選用（SJ1372-1978）”，選擇建議采用的精度等級為PVC一般精度——5級。
2.4.5 尺寸公差
三角插頭外殼上蓋的尺寸公差：根據(jù)“塑件的尺寸公差（SJ1372-1978）”，塑件基本尺寸在20~30mm精度等級為5級的推薦公差數(shù)值為0.52mm。
2.4.6 塑件的成型工藝性能介紹
表2-2 PVC的注射工藝參數(shù)
注射機類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速
30 ~ 60r/min
噴嘴形式
直通式噴嘴
噴嘴溫度
180~190℃
模具溫度
50 ~ 70℃
注射壓力
60 ~100Mpa
保壓壓力
5 ~ 10 Mpa
冷卻時間
5 ~ 15s
周期
15 ~ 30s
后處理方法
紅外線烘箱溫度70℃時間0.3 ~ 1h
備注
原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上
2.5 體積計算確定型腔數(shù)量及型腔布局
2.5.1 體積
根據(jù)proe對零件的分析可得制件的體積
圖2.3 體積計算
根據(jù)proe的分析可得：
體積 =7.21931mm3
并由已知 密度 = 1.38 g/cm3 可得：
質(zhì)量 = 9.96 g
考慮到PVC的材料性質(zhì)（成型周期較短）、塑件的尺寸精度、每個塑件的成型壓力、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等各因素，將模具的型腔定為：一模2腔。
2.5.3型腔布局
由于零件比較簡單，塑件可以分布在模具中心的四周，這樣也保證了澆注系統(tǒng)的平衡，下圖為型腔的分布圖：
圖2.4 型腔分布圖
2.6 注塑設(shè)備的選擇及其主要參數(shù)
2.6.1注塑設(shè)備的型號選取
選取型號為XS-ZY-125的注塑機。
2.6.2射設(shè)備的主要參數(shù)
由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間方面考慮，查表附錄D（塑料成型工藝與模具設(shè)計）初步選用注射機XS-ZY-125。
注射機XS-ZY-125參數(shù)：
額定注射量：125mm
最大成型面積：320cm
柱塞直徑：42mm
注射壓力：120Mpa
模板尺寸：428×450（mm×mm）
柱桿空間：260×290(mm×mm)
鎖模力：900KN
噴嘴圓弧半徑：12mm
噴嘴孔徑：3mm
最大開模行程：300mm
模具最大厚度：300mm
模具最少厚度：200mm
2.7本章小結(jié)
此章對產(chǎn)品塑件的工藝設(shè)計進行了分析，確定了塑件產(chǎn)品的材料及其特性。然后通過計算確定了型腔的數(shù)量與排列方式，并由此選擇相對應(yīng)的注塑機型號和模架類型型號，最終通過計算驗證初步的選擇滿足了實際的情況。
第3章 分型面的設(shè)計
3.1概述
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料,它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
3.2分型面的選擇
分型面在整個注塑成型過程中起到非常重要的作用，分型面的選擇一般都會依據(jù)以下幾點原則：
（1）盡可能將鑄件的全部或大部分置于同一砂型內(nèi)，以避免錯箱和產(chǎn)生較大的縫隙。
（2）分型面的數(shù)目應(yīng)少且為平面。
（3）盡量減少型芯和活塊的數(shù)目。
（4）分型面的選擇應(yīng)有利于下芯、合箱，使型芯安放穩(wěn)固，便于檢查型腔尺寸。
（5）分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。
（6）使塑件留在動模一邊，利于脫模。
（7）將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保征同心度。
（8）抽芯機構(gòu)要考慮抽芯距離。
（9）分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端。
（10）一般在分型面凹模一側(cè)開設(shè)一條深寬的排氣槽。亦可以利用頂桿，型腔，型芯鑲塊排氣。
本次設(shè)計的注射模為單分型面，其中型芯和型腔分型，澆注系統(tǒng)凝料留于動模一側(cè)；動模移動一定距離后，澆注系統(tǒng)凝料及塑件從推桿中脫出。具體由圖所示：
圖3.1 上下分模示意圖
3.3 本章小結(jié)
本章對本設(shè)計的模具分型面：上下分型面，前后分型面，內(nèi)部的分型面進行了設(shè)計分析，最終確定了最理想的方案。并在圖上給出參考的指示。
- 27 -
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
第4章 澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)：從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口之間的流道。多模腔的模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。本章會對此次設(shè)計的澆注系統(tǒng)進行分析并選出最適合的方案。
4.1主流道設(shè)計
4.1.1澆口套設(shè)計
主流道是注塑機噴嘴與分流道之間的供塑料熔體流動的通道，其形狀尺寸對熔體的流動和注射時間有很大的影響。主流道一般被設(shè)計在澆口套中。
表4-1 澆口套形式以及參數(shù)
澆口套
符號
名稱
數(shù)值
d
主流道小段直徑
0.5-1
SR
主流道球面半徑
噴嘴球面直徑+1
h
球面配合高度
2
L
主流道長度
取
D
主流道大端直徑
α
主流道錐角
1-3
R：球頭半徑= SR=(12+1)=13；
α：主流道的錐度，一般在o范圍之內(nèi)選取，對于粘度大的塑料，可取1-3o。但是由于受標(biāo)準(zhǔn)錐度鉸刀的限制，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)錐度值，或者選用標(biāo)準(zhǔn)澆口套o；
L：主流道長度，取=70.5；
d：主流道小端直徑，即主流道與注射機噴嘴接觸處的直徑。D0.5-1mm般在范圍內(nèi)我們這里可以選取。
4.1.2澆口套的固定形式
本次設(shè)計的澆口套固定形式如下：澆口套設(shè)置在定模座板表面。通過兩個M6螺絲固定定位環(huán)，具體如下圖：
圖4.2 澆口套與定位環(huán)
4.2分流道的設(shè)計
分流道橫截面形狀有很多種：圓形、梯形、六邊形、圓角梯形、等。在各種截面中，圓形截面是使用最為廣泛的，本設(shè)計就采用了圓形截面這樣的分流道使用效率高，在分流道中流過塑料熔體的流量相同的情況下，其分流道內(nèi)的表面積最小，減小注射過程中的散熱面積，減少壓力損失。對應(yīng)的缺點就是加工難度較大。不能采用加工中心端面銑刀銑削，一般采用電火花加工?？紤]到模具型腔的分布情況，為使注射壓力在各個型腔較為相近，保持相同的注射壓力，其具體的布局如下：
圖4.3 分流道
4.3澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道和型腔之間的通道。它的位置、形狀和尺寸對產(chǎn)品塑件的成型有較大的影響。它的設(shè)計包括了形狀、尺寸的確定和位置的選擇。
優(yōu)點：
（1）冷卻時間短，從而縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。
（2）易去除澆注系統(tǒng)凝料而不影響塑件外觀。
（3）可根據(jù)塑件形狀特點靈活多樣選擇澆口位置。
（4）澆口在分型面上且形狀簡單故易加工，且可隨時調(diào)整尺寸，使各型腔澆注平衡。
交口應(yīng)按要求迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔體回流。澆口截面尺寸要小、長度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉。交口采用側(cè)澆口，由經(jīng)驗公式h=nt, h=1.5mm
圖4.4 澆口的設(shè)計示意圖
4.4 本章小結(jié)
本章對設(shè)計中的澆注系統(tǒng)進行了設(shè)計，對主流道，分流道，澆口等進行了計算驗證。
第5章 模具成型零部件的設(shè)計
模具中，決定產(chǎn)品塑件幾何形狀與尺寸的零部件成為成型零部件，主要包括凸模，凹模，型芯，鑲塊，成型桿，成型環(huán)等等。
5.1型腔的設(shè)計
凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上的外螺紋稱為螺紋型環(huán)。凹模按結(jié)構(gòu)不同主要可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。
（1）整體式凹模 強度高，牢固，成型的塑件無拼縫痕跡，塑見的精度高；但模具加工困難，熱處理變形大，一般適用于簡單的中、小型模具。
（2）整體嵌入式凹模 嵌塊的外形多采用臺階的圓柱體，加工和安裝容易；熱處理變形小；便于凹模損壞時的更換和維修；多用于多型腔模具。
（3）組合式凹模 一般用于復(fù)雜的凹模，采用組合方式可以簡化復(fù)雜的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復(fù)，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。
本設(shè)計由于模具簡單，采用整體式，如下圖所示：
圖5.1 型腔設(shè)置示意圖
5.2型芯的設(shè)計
型芯和成型桿均用來形成制品的內(nèi)表面。型芯和成型桿并無嚴(yán)格的區(qū)分。一般成型桿多指能形成制品孔和局部凹槽的小型芯。當(dāng)型芯用來成形制品的整個內(nèi)部形狀時，又稱為主型芯或凸模。
（1）整體式型芯 適用于塑件的內(nèi)形比較簡單的型芯，其結(jié)構(gòu)牢固；成型塑件的質(zhì)量好，但模具的加工量大，耗鋼材多，熱處理的變形大。
（2）組合式型芯 適用于塑件的內(nèi)形復(fù)雜，機加工困難的型芯。其加工簡單、容易。能減少貴重的模具鋼的耗重；節(jié)省加工工時；避免大型件的熱處理變形。
綜合上面的比較，本次設(shè)計中根據(jù)塑件的形狀可以確定模具采用整體式。
圖5.2 型芯設(shè)置示意圖
5.3成型零部件工作尺寸的計算
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定PVC材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實際尺寸
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT4～8級作為模具制造公差。在此取IT5級，型芯工作尺寸公差取IT5級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。
所以型腔尺寸如下：
L1=[40×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=39.78
L2=[12×(1+0.010)-(3/4)×0.32]=11.82
型腔深度的尺寸計算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.7）
式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H1=[2×(1+0.005)-(2/3)×0.20=1.88
H2=[23×(1+0.005)-(2/3)×0.44]=22.82
2）凸模的外形尺寸計算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8）
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L1=[45.17×（1+0.005）+（3/4）×0.64]=45.82
L2=[10×（1+0.005）+（3/4）×0.32]=10.29
型芯的深度尺寸計算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.9）
式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中兩個型芯的高度分別為：
H1=[21×(1+0.005)+(2/3)×0.44]=21.39
H1=[2×(1+0.005)+(2/3)×0.20]=2.14
第6章 頂出脫模機構(gòu)的設(shè)計
6.1概述
本設(shè)計中，頂出系統(tǒng)采用頂桿頂出機構(gòu)，產(chǎn)品塑件包覆的型芯分為兩個部分：型芯內(nèi)部作為頂桿，用于頂出塑件，使塑件脫出型芯外部表面；型芯外部固定于定模模板之上。
6.2 推件機構(gòu)的設(shè)計
三角插頭外殼推出(頂出)是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定三角插頭外殼的質(zhì)量，因此，三角插頭外殼的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則。
(1) 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。
(2) 保證三角插頭外殼不因推出而變形損壞。
(3) 機構(gòu)簡單、動作可靠。
(4) 良好的三角插頭外殼外觀。
(5) 合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。
6.3 三角插頭外殼的推出機構(gòu)
(1)方形推桿，如圖6.1所示。每個三角插頭外殼由3根推桿推出，共有6根。
圖6.1 三角插頭外殼推桿
(2) 推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方。
(3) 推桿應(yīng)均勻布置。
(4) 推桿應(yīng)設(shè)在三角插頭外殼強度、剛度較大的地方。
(5) 推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f8間隙配合。
(6) 通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔底面0.05mm~0.10mm。
(7) 推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙
(8) 推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度為m。
6.4 斜滑塊推出機構(gòu)
6.4.1 抽芯距S
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2～3mm，即
S = S′+（2～3）mm
本次設(shè)計中S′=12mm，所以S =12+3=15mm。
6.4..2 斜導(dǎo)柱傾斜角
導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)工作效果的一個重要參數(shù)，它不僅決定了開模行程和斜導(dǎo)柱長度，而且對斜導(dǎo)柱的受力狀況有著重要影響。決定傾斜角大小時，應(yīng)從抽芯距、開模行程和斜導(dǎo)柱受力幾個方面綜合考慮。實際生產(chǎn)中，一般取=12°～25°。
本次設(shè)計取=18°。
6.4..3斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
斜導(dǎo)柱頭部可做成半球或錐臺形，斜導(dǎo)柱的表面粗糙度Ra小于0.63～1.25μm。斜導(dǎo)柱與其固定板采用過渡配合H7/m6聯(lián)接。斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間可采用較松間隙配合(如H11/b11)，或在二者之間保留0.5～1mm以上的間隙，甚至當(dāng)分型抽芯有延時要求時，可以放大到1mm以上。
圖6.2 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)
6.4.4 滑塊的設(shè)計
滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)中的一個重要零部件，注射成型時塑件尺寸的準(zhǔn)確性和移動的可靠性都需要它來保證。
經(jīng)驗所得，滑塊長度（運動方向）應(yīng)為寬度的1.5倍，滑塊在側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和復(fù)位過程中，要沿一定的方向平穩(wěn)往復(fù)運動。為了保證滑塊運動平穩(wěn)，抽芯及復(fù)位可靠，無上下竄動和卡緊現(xiàn)象，滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)必須很好地導(dǎo)滑。
圖6.3 滑塊示意圖 6.4本章小結(jié)
本章對頂出脫模機構(gòu)進行了設(shè)計。對本設(shè)計中的頂桿，推板頂出機構(gòu)，作了介紹并計算。
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
注塑模具型腔的溫度高低及均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200-300（℃），而塑件固化后從模具中取出的溫度為60-80（℃）以下，視塑料品種不同有很大的差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，通過模溫調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。
7.1 冷卻管道的體積流量
（7-1）
式中 W--單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min）按每分鐘兩次注射
--單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的的熱量PVC為取370kJ/kg
--冷卻水的密度（）
--冷卻水的比熱容（）
--冷卻水出口溫度()
--冷卻水出口溫度()
7.2 冷卻水道的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。
2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。
3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。
4、水道的開設(shè)便于加工和清理，一般孔徑為6～12mm，該設(shè)計取用D=8mm。
5、采用并流流向，加強澆口處的冷卻。
冷卻水管道分布在型腔和型芯上，直徑為6mm。動模板的一端用短膠管聯(lián)通，另一端的兩個孔分別接進水孔和出水孔。
圖7.1 冷卻水管的設(shè)計圖
7.3 本章小結(jié)
本章通過計算得出冷卻水管道直徑 只需6mm即可。冷卻管道的數(shù)目為4根。
分布在動模連接型芯的槽兩側(cè)（可以靠近型芯起到更好的散熱效果）。
第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
注塑模的導(dǎo)向機構(gòu)用于、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的導(dǎo)向。定位機構(gòu)分模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具易于在注射機上安裝，以及模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位。而模內(nèi)定位則通過錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)
（1）導(dǎo)柱的形式
導(dǎo)柱的基本機構(gòu)形式有兩種，一種是帶頭導(dǎo)柱，另一種是帶肩導(dǎo)柱。，帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量的模具，可以不用導(dǎo)套。帶肩導(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。
本設(shè)計中采用帶頭導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，可以用于簡單模具，其機構(gòu)及尺寸如圖8.1所示。
圖8.1 帶頭導(dǎo)柱
（2）導(dǎo)柱數(shù)量、大小及其布置
根據(jù)模具形狀及尺寸，一副塑料模架導(dǎo)柱數(shù)量一般需要個，本設(shè)計選用4個。 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出，以免在錯誤定位時，型芯進入凹模型腔相碰撞而損壞。
導(dǎo)柱設(shè)置在動模一側(cè)可以保護型芯及塑件脫模時，支撐推件板的作用，設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用，在設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)具體情況來選擇，一般設(shè)置在動模一側(cè)。
（3）配合精度
導(dǎo)柱固定端與模板之間采用或的過渡配合。導(dǎo)柱導(dǎo)向部分采用的間隙配合。
（4）導(dǎo)柱的材料
導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅韌不容易折斷的內(nèi)芯，多采用20鋼參碳或T8，T10淬火處理。本設(shè)計中用T8A鋼。
8.2導(dǎo)套的設(shè)計
導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導(dǎo)向精度的圓套形零件。
（1）固定形式及配合精度
常采用或配合鑲?cè)肽０濉?
（2）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式
導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是直導(dǎo)套，另一種是帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板應(yīng)采用帶頭導(dǎo)套。
本設(shè)計中根據(jù)導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)簡單，加工方便的帶頭導(dǎo)套。
（3）導(dǎo)套的材料
套用與導(dǎo)柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)套和導(dǎo)柱拉毛。導(dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為。本次設(shè)計的導(dǎo)套結(jié)構(gòu)及尺寸如圖6.2所示。
圖8.2 導(dǎo)套的形式
第9章 模具零部件材料選擇
9.1 塑料模選用鋼材的原則
（1）模具鋼材成分應(yīng)不包括各種夾雜物，否則在拋光時會出現(xiàn)麻點及氣孔。
（2）鋼材必須結(jié)構(gòu)緊密，沒有空氣及氣孔。
（3）組織必須均勻，化學(xué)成分定性分析勻稱，合金偏析度小。
（4）機械加工性能要好，易于加工。
（5）擠壓性能好。
（6）模腔表面硬度要足夠，而且既要有硬度，又要耐磨損。熱處理后，硬度要均勻一致，變形要小。
9.2 模具的選材及熱處理要求
表9-1 零部件選材及熱處理
零部件
選材
熱處理
動模座板、定模座板
45鋼板
調(diào)質(zhì) 230~270HB
推板
45鋼板
------------
推桿固定板
45鋼板
------------
墊塊
45鋼板
------------
凸模板
40Cr
淬火60-64HRc
凹模板
40Cr
淬火60-64HRc
定位圈
45鋼板
淬火 40~50HRC
澆口套
T8A圓鋼
淬火 50~55HRC
導(dǎo)套
T8A圓鋼
淬火 50~55HRC
導(dǎo)柱
T8A圓鋼
滲碳，淬火 56~60HRC
復(fù)位桿
圓鋼
淬火 50~55HRC
推桿
圓鋼
淬火 50~58HRC
模架的選擇
制品加工行業(yè)的顯著特點之一是高效率、大批量的生產(chǎn)方式。這樣的生產(chǎn)方式要求盡量縮短模具的生產(chǎn)周期，提高模具制造質(zhì)量。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)就必須采用模具標(biāo)準(zhǔn)模架及標(biāo)準(zhǔn)零件。
圖9.2 模架的基本結(jié)構(gòu)
1-動模座板；2- 螺栓； 3-墊塊； 4-動模板； 5-定模板；6-定模座板；
7-導(dǎo)套； 8-導(dǎo)柱； 9-復(fù)位桿； 10-推板固定板；11-推板
根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]《實用模具技術(shù)手冊》P433選擇A1型。
A1型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板。設(shè)置推桿推出機構(gòu)，適用于單分型面注射模。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]《塑料塑料技術(shù)手冊》注射模中小型模架標(biāo)準(zhǔn)尺寸組合（GB/T12556.1—1990）可選模板
注塑機重要參數(shù)的校核
初選完注塑機的型號以后要對注塑機的各項重要參數(shù)進行校核，比較實際需求是否能滿足注塑機的重要參數(shù)。
注塑容量的校核
注射機的最大注射量指注射機一次注射塑料的最大容積。選擇注射機時，必須保證塑件連同凝料、飛邊在內(nèi)的質(zhì)量或體積不大于注射機的最大注射量，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。校核公式
，
所以滿足的注射條件
注射壓力的校核
注射壓力校核的目的是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要，注射機的最大壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時所需的注射壓力，即
因注射機的最大注射壓力塑件的成型壓力，滿足要求。
鎖模力的校核
鎖模力為注塑機鎖模裝置用來夾緊模具的力。鎖模力過小會在產(chǎn)品塑件成型發(fā)生飛邊跑料的現(xiàn)象。
F＞p×A/1000 （2.3）
式中：F為鎖模力,KN；
P為型腔壓力，MPa；
A為塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm2。
已知參考的低PVC的型腔壓力為25~30MPa。確定型腔壓力25MPa。
澆注系統(tǒng)的投影面積與產(chǎn)品的投影面積可以通過proe中的分析得出，A=18897。由于澆注系統(tǒng)的投影較為分散，即定為一倍的單個制品的陰影面積。
圖9.3 截面面積分析圖
鎖模力即為F=p×A=25×994.5=24.86KN。
而注塑機的鎖模力為900KN遠(yuǎn)大于計算所得的脹模力
所以注塑機的鎖模力符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
開模行程的校核
模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。
注塑機的開模行程是有限的，設(shè)計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應(yīng)。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關(guān)，對于多分型面注射模應(yīng)有：
式中 --推出距離
--包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度
=（水口料的長度+20~30）
總的開模距離需要H=98mm以上
經(jīng)計算，符合要要求。
結(jié) 論
這次塑料模具設(shè)計，全面考慮了塑料成型性能，模具結(jié)構(gòu)特點，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證該設(shè)計是合理可行的。并且，通過這次設(shè)計，我了解了注射模設(shè)計概況，熟悉了注射設(shè)備，基本掌握了注射成型的一般原理。
在設(shè)計和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設(shè)計各個階段的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計的目的。
伴隨經(jīng)濟建設(shè)，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具設(shè)計與制造的人才的需求與日俱增，模具設(shè)計制造，特別是注射模具的設(shè)計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，飛速發(fā)展。
相信這次設(shè)計中獲得的經(jīng)驗及處理問題的能力將會對今后的學(xué)習(xí)和工作有所啟示和幫助。
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
致 謝
在這次畢業(yè)設(shè)計中，特別感謝谷老師和陳老師的指導(dǎo)和幫助，給予了我充分的信心和把握，讓我按時完成了本次設(shè)計。由于經(jīng)驗不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹，在設(shè)計時常常遇到一些問題無法理解，老師則耐心而認(rèn)真的加以指導(dǎo)幫助，讓我學(xué)到了書本上學(xué)不到的知識，既增長了見識也充實了自己。
在我畢業(yè)設(shè)計和論文的整個完成過程中都凝聚著老師的智慧和心血，你給了我熱心關(guān)懷和諄諄教誨。從畢業(yè)設(shè)計的選題開始到設(shè)計完成，中間過程中我遇到了很多的困難，老師的大力支持和精心的指導(dǎo)使我能夠及時地調(diào)整好狀態(tài)，投入到正常的設(shè)計中去，按時的完成進度要求，并最終完成了課題，順利完成了設(shè)計的基本要求。老師的教誨對我來說是一筆非常寶貴的財富，不但對于我現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計，也對我將來走上工作崗位都有著極大的鼓勵和幫助。這些都使我在各方面取得了可貴的進步。
其次，我要感謝我們這組的同學(xué)，是你們的無私的幫助讓我能夠順利完成設(shè)計，從你們那里我學(xué)到了很多知識，謝謝你們的幫助。
此次的畢業(yè)設(shè)計，給了我一個相對獨立完成課題的機會。在完成整個設(shè)計的過程中，我學(xué)到了很多書本上沒有的知識，并將這些與自身的實際能力很好的結(jié)合了起來，真正了解了自己所要從事的事業(yè)，使自己有了很大的提高。
最后，再次感謝老師和同學(xué)們在畢業(yè)設(shè)計過程中所給予的指導(dǎo)與幫助。
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