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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 儀表板的注塑模設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 肖婷英
學(xué) 號： 20101139
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
年 級： 機(jī)制1004班
指導(dǎo)教師： 賴曲芳職 稱：助理實(shí)驗(yàn)師
二0一四 年 五 月
摘 要
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物,樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大類,塑料大多采用合成樹脂.塑料制件之所以能得到廣泛應(yīng)用,是由于它們本身具有的一系列特殊優(yōu)點(diǎn)決定的.塑料工業(yè)是新興的工業(yè),是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的,目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域.塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域.我國的香港與深圳等地區(qū),其模具工業(yè)主要是從事塑料模具的制造與塑料制件的生產(chǎn).在江蘇省、浙江省、上海市及其以南地區(qū)，尤其在浙江省從事塑料模具的制造與塑料制件的開發(fā)的個體企業(yè)也日益增多。本設(shè)計(jì)說明書對塑料模具設(shè)計(jì)的各種成型方法，成型材料的設(shè)計(jì)，成型，成型零件的加工工藝（主要有線切割，電火花加工，數(shù)控車床，加工中心），主要設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，產(chǎn)品缺陷及其解決方法，模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)較詳細(xì)的做了介紹。綜上所述，塑料成型工業(yè)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對國民經(jīng)濟(jì)的影響顯得日益重要。
關(guān)鍵詞：模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、加工工藝。
Abstract
Plastic is resin as the main component of macromolecule organic compounds, the resin can be divided into two categories, natural resin and synthetic resin, plastic mostly adopts the synthetic resin. Plastic parts are widely used, because they decided itself has a series of special advantages. Plastic industry is an emerging industry, is along with the development of oil industry arises at the historic moment, the plastic parts already in almost all industrial sectors and different areas of the People's Daily life. The plastics industry is a rapidly developing industry. Hong Kong and shenzhen and other areas in China, the mould industry is mainly engaged in the manufacture of plastic mold and plastic parts production. In the region south of jiangsu, zhejiang, Shanghai and, especially in zhejiang province is engaged in the manufacture of plastic mold and plastic parts of the development of individual enterprises are also increasing.This design manual molding methods of plastic mold design, the design of the molding material, molding, molding parts processing (mainly include wire cutting, edm, CNC lathes, machining centers), main design parameters, product defects and their solutions, mould structure and components of the overall design is presented in detail.To sum up, the status of plastic molding industry in basic and appear increasingly important impact on the national economy.
Keywords: mold structure, pouring system, processing technology.
目錄
前言……………………………………………………………….. 2
1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求
1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………… 3
1.2 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………… 3
2 模具設(shè)計(jì)
2.1 產(chǎn)品工藝性分析……………………………………………… 4
2.2 初選注射成型機(jī)的型號和規(guī)格……………………………….5
2.3 確定模具基本結(jié)構(gòu)…………………………………………….6
2.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………….7
2.5脫模機(jī)構(gòu)……………………………………………………….10
2.6復(fù)位機(jī)構(gòu)…………………………………………………….....12
2.7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………….12
2.8排氣系統(tǒng)………………………….……………………………12
2.9導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………….14
2.10確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及固定方式…………………...15
2.11鎖模力計(jì)算…………………………………………………...18
2.12型腔壁厚計(jì)算………………………………………………...20
2.13 模具整體設(shè)計(jì)………………………………………………..21
結(jié)束語…………………………………………………………….23
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………24
前言
隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅速發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中模具已成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝裝備。特別是在塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，塑料模具的應(yīng)用及其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設(shè)計(jì)、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。
根據(jù)這一發(fā)展趨勢，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在蔣育華老師的精心指導(dǎo)下，通過對手表托架注塑模的設(shè)計(jì)，深入學(xué)習(xí)了CAD 和Proe，掌握了注射模具設(shè)計(jì)的一般方法、模具制造的專用設(shè)備及注射機(jī)的工作原理，為今后工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)歷時5周，進(jìn)程如下：第一周、在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下去工廠參觀，了解產(chǎn)品的注塑過程和模具的制造方法，初步知道在設(shè)計(jì)過程中所需注意的問題；第二周、徹底弄清自己的具體工作，設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求。計(jì)算數(shù)據(jù)，確定每個零件用什么材料、熱處理。第三周、用Proe對產(chǎn)品進(jìn)行開模，完成三維造型。第四周，對各個零件出工程圖，整理資料并編寫設(shè)計(jì)說明書；第五周、交指導(dǎo)教師審閱，并作修改，最后定稿。
最后，由于設(shè)計(jì)水平有限，加之實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，不足和錯誤之處在所難免，懇請各位老師指正。謝謝?。?！
1 計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求
1. 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容：儀表板（圖一）注塑模
圖（一）儀表板
內(nèi) 容：1. 編寫設(shè)計(jì)說明書。
2. 測繪塑件，繪制塑件圖。
3. 繪制手表托架塑料模具的零件及裝配圖。
技術(shù)參數(shù)：1.儀表板塑料件兩件。
2. 材料為ABS。
1. 2設(shè)計(jì)要求：
1．了解塑料成型過程中的物理、化學(xué)變化及塑料的組成、分類極其性能。
2．了解塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn)，正確分析成型工藝對模具的要求。
3．掌握注塑成型模具對模具的要求。了解模具專用加工設(shè)備。
4．掌握塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的模具。
5．按規(guī)定的格式編寫設(shè)計(jì)說明書，字?jǐn)?shù)不少于5000個漢字，要求表述清楚，整潔規(guī)范；按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制圖樣，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)、出圖，圖紙量不少于1.5張零號圖紙
2 模具設(shè)計(jì)
2. 1 產(chǎn)品工藝性分析
2. 1.1 材料性能
1）ABS為熱塑性材料，密度1.03~1.07g/cm2，抗拉強(qiáng)度30~50MPa，抗彎強(qiáng)度41~76 MPa，拉深彈性模量1587~ 2277MPa，彎曲彈性模量1380~ 2690MPa，收縮率0.3%~0.8%，常取0.5%。該材料綜合性能好，即沖壓強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性能好，并有良好的耐寒性。
2） ABS塑料注塑過程的溫度控制
預(yù)熱干燥溫度：80~85℃；料筒溫度：后段150~170℃，中段165~180℃，前段180~200℃；噴嘴溫度：170~180℃；模具溫度：50~80℃；后處理溫度：70℃
2. 1.2 成型特性及條件
1）其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型前必須充分預(yù)熱干燥，其含水量應(yīng)小于0.3%。對于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應(yīng)該進(jìn)行長時間預(yù)熱干燥。
2）流動性中等，溢邊值0.04mm。
3）塑料的加熱溫度對塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度為250℃）。成型時宜采用較高的加熱溫度（模溫50~80℃）和較高的注射壓力（柱塞式壓力機(jī)：料溫180~230℃，注射壓力100~140MPa；螺桿式注射機(jī)：溫度160~220℃，注射壓力70~100 MPa。）
2. 1.3 結(jié)構(gòu)工藝性
零件壁厚基本均勻，所有壁厚（最小為1.0 mm）均大于塑件的最小壁厚0.8 mm，注射成型時應(yīng)不會發(fā)生填充不足的現(xiàn)象。
該塑料制件的上下兩圓弧面上各有一個1mm厚的小圓弧型突起，注塑模應(yīng)另加兩個成型桿。
2. 1.4 零件體積及質(zhì)量估算（用Pro/e分析得到）
單個塑件體積：V=165758mm3=165.758cm3，質(zhì)量 m=165.758×1.05=174.046g。（ABS的密度取1.05g/㎝3）
兩個塑件和澆注系統(tǒng)凝料的總體積：
凝料的體積V澆=5699.68㎜3=9.51㎝3；V總=5.07×2+9.51=19.65㎝3，總質(zhì)量 m總=19.65×1.05=20.63g。
2. 2 初選注射成型機(jī)的型號和規(guī)格
注射模具是安裝在注射機(jī)上的。在設(shè)計(jì)注射模時，必須了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格（基本參數(shù)），正確處理好注射模與注射機(jī)的關(guān)系，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具。
從實(shí)際注射量在額定注射量的20%~80%之間考慮，初選額定注射量在500㎝3的臥式注射成型機(jī)XS-ZY-500。該設(shè)備的技術(shù)規(guī)范見下表。
序號
主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目
參數(shù)數(shù)值
1
最大注射量
500
2
注射壓力
145
3
鎖模力
3500
4
動、定模板最大安裝尺寸
700×850
5
最大模具厚度
450
6
最小模具厚度
300
7
最大開模行程
500
8
最大成型面積
1000
9
注射行程
200
10
拉桿空間/㎜
540×440
2. 3 確定模具基本結(jié)構(gòu)
經(jīng)分析，該零件的外端面邊緣有兩個弧形的突出塊，須用另加兩個成型桿來輔助成型。則可能適合的模具結(jié)構(gòu)有兩種，既單分型面注射模和雙分型面注射模。
方案一：單分型面注射模 型腔（凹模）在定模上；主流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面上，開模后塑件連同流道內(nèi)的凝料一起留在動模一側(cè)；動模上設(shè)有頂出機(jī)構(gòu)，用以頂出塑件和流道內(nèi)的凝料?？赡艿臐部谛问接校褐苯訚部?、側(cè)澆口、扇形澆口、重疊式澆口、和潛伏式澆口等。其成型桿設(shè)在動模上，可不用專門的成型機(jī)構(gòu)。
方案二：雙分型面注射模 它從不同的分型面分別取出流道內(nèi)的凝料和塑件，又稱為三板式注射模具。與單分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一個可移動的中間板（又稱澆口板）。中間板與定模板作定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，而利用推板和推桿將型芯上的塑件脫出。適合的澆口形式有：點(diǎn)澆口、直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、重疊式澆口等。其成型桿可固定在動模上，也可通過中間板來定位。脫模時還必須有順序脫模機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。成型桿可在動模，也可有中間板定位。
該零件為托架，要求外表光滑，無明顯痕跡，可選用的澆口形式有側(cè)澆口、重疊式澆口、點(diǎn)澆口和潛伏式澆口。其中潛伏式澆口去除澆口留下的痕跡可選在制品的內(nèi)側(cè)，對制品的外觀無任何影響，但澆口的制造較復(fù)雜；點(diǎn)澆口去除澆口留下的痕跡在制品的外表面，對制品的外觀有一定的影響，而且必須采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三板模；重疊式澆口和側(cè)澆口的結(jié)構(gòu)都很簡單，但側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從外側(cè)充滿型腔，其截面形狀多為巨型（扁槽），改變澆口的尺寸可以調(diào)整充模時的剪切速率和澆口冷凝時間，所以應(yīng)用較廣泛。特別是一模多腔的澆注系統(tǒng)，使用這種澆口非常方便，同時去除澆注系統(tǒng)凝料比較方便。其特點(diǎn)是在塑件的外表面留有澆口痕跡。
綜上，選擇單分型面注射模，側(cè)澆口進(jìn)料，兩成型桿在動模的模具結(jié)構(gòu)。
2. 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2. 4.1 確定型腔數(shù)目及配置
確定模具型腔的方法有：根據(jù)鎖模力確定；根據(jù)最大注射量確定；根據(jù)塑件精度和經(jīng)濟(jì)性確定等。
本零件用作手表托架。其長度l=380㎜，寬度b=133㎜，屬于中型零件；從經(jīng)濟(jì)性來說，試制或小批量時，宜取單型腔或少型腔，大批量時采用多型腔。而該零件中等產(chǎn)量，因此采用一模兩腔，即一次注射成型兩個塑料制件。
當(dāng)所有的型腔不在同一個時間充滿時，是得不到尺寸正確和物理性良好的塑件的。為此，必須為澆注系統(tǒng)進(jìn)行平衡，采用如圖（二）所示的型腔分布，為所有的型腔在同一時間充滿。該平衡澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)是：從分流道到澆口及型腔，其形狀、長度尺寸、圓角、模壁的冷卻條件都完全相同。
2. 4.2 選擇分型面
模具閉合時型腔與型芯相接觸的表面稱之為分型面。為了便于脫模，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸最大的地方，還要不影響制品的外觀，根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特征和頂出產(chǎn)品的方便，選定水平分型面。
2. 4.3 確定澆注系統(tǒng)的尺寸
如圖（二）所示，澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷凝穴四部分組成。其作用是使來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體，穩(wěn)定而順利地流入并充滿全部型腔，同時，在充模的過程中將注射機(jī)壓力傳遞到型腔的各個部位，以保證塑件的完整成型。
1．主流道 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流道通道。由于選的是臥式注塑機(jī)，主流道垂直于分型面。。
（1）為便于凝料能從主流道中拔出，主流道一般設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角一般為2°~ 4°，流動性差的可取3°~ 6°這里取6°內(nèi)壁表面粗糙度為Ra0.63μm
（2）為保證主流道與注射機(jī)噴嘴緊密接觸，防止漏料，一般主流道與噴嘴對接處作成球面凹坑，其凹坑半徑為R=噴嘴球半徑+1㎜=10㎜，上端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+0.5=8㎜，H=(1/3～2/5)R=5㎜。
（3）為減少熔體充模時的壓力損失和塑料損失，應(yīng)盡量縮短主流道的長度。一般主流道的長度應(yīng)控制在60㎜內(nèi)，這里取L=35㎜。為減少料流轉(zhuǎn)向時的阻力，主流道的出口端應(yīng)有大圓角的過度，其半徑r為1～3mm，這里取1mm。
2．冷料穴 冷料穴位于主流道正對面的動模上，或者在分流道的末端。其主要作用是收集熔體前鋒的冷料，防止進(jìn)入型腔而影響塑件的質(zhì)量。這里選用倒錐形冷料穴，其形狀和尺寸如圖（五）所示。
3． 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道。在多形腔模中，一般均設(shè)置分流道。為了便于制造，本模具分流道為半圓形，只設(shè)在定模一側(cè)。
（1） 分流道的截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形和矩形等。為了使其既有大的截面積以減少熔體流動的壓力損失，同時又要流道的表面積小，以減少熔體的傳熱損失，這里選用U形截面。為使塑料熔體能在流道壁形成凝固層，常將分流道的表面加工得比較粗糙，一般取Ra1.25~2.5μm，以加大對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料凝固層固定。
（2） 分流道的截面尺寸 分流道截面尺寸一般可根據(jù)塑件的尺寸、塑料品種、注射速率、及分流道的長度而定。要求分流道截面尺寸應(yīng)滿足良好的壓力傳遞，保證合理的填充時間。由《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》得分流道的截面尺寸為半徑R=5mm,高度H=5mm。分流道的長度一般取主流道大端面直徑的1~2.5倍，這里取其長度為10mm。
4．澆口 澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它起著調(diào)節(jié)、控制料流速度、補(bǔ)料時間，防止倒流及在多型腔中起著平衡進(jìn)料的作用。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)、體積和表面質(zhì)量要求，這里選用側(cè)澆口。
澆口的尺寸確定，塑件不是很大，澆口的高度取h=1mm；根據(jù)塑件的質(zhì)量，澆口的寬度b=2mm；澆口的長度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的情況下以短為好，一般取L=0.5~2mm，這里取L=1.6mm
5．定位環(huán)及澆口套 由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以常將主流道設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套（澆口套）。常用T8或T10鋼材制作，并淬火處理到洛氏硬度50~55HRC。定位環(huán)和澆口套的固定形式如圖（六）所示。
2. 5 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2. 5.1 選擇脫模機(jī)構(gòu)
脫模機(jī)構(gòu)的種類有：推桿推出、推管推出、推件板推出、推塊推出和多元件聯(lián)合推出。根據(jù)成型塑件的形狀，復(fù)雜程度和所選注射機(jī)的推出機(jī)構(gòu)形式這里選擇推桿推出機(jī)構(gòu)，由注射機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)一次性推出。
2. 5.2 托模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于塑件的形狀不規(guī)則，這里把塑件簡化為圓環(huán)形薄壁塑件進(jìn)行計(jì)算。
1．正壓力 由公式得：
正壓力
p——正壓力（MPa）；
E——塑料的彈性模量（N/cm^2）；取E=235000N/㎝2
S——成形收縮率（mm/mm）；取0.005
t——塑件平均壁厚（cm）；取0.2㎝
α——脫模斜度（°）；取0.6°
R——凸模半徑（指圓形截面，矩形截面時可求其相等遠(yuǎn)，即以其周長除以π）（cm）；近似取4.4㎝
m——塑料的帕松比，約為0.38～0.39。取0.38
2．初始脫模力 由公式得
初始脫模力
Q——脫模力（N）；
L——包容凸模的長度（cm）；取2.2㎝
f——塑料與鋼的摩擦系數(shù)；0.28
3．推桿直徑 由公式得
推桿直徑 為了保證推桿有足夠的強(qiáng)度這里取d=3㎜
d——圓形推桿直徑（cm）；
φ——推桿長度系數(shù)≈0.7；
l——推桿長度（cm）；取9.5
Q——總脫模力（N）；一模兩腔取2292.15×2=4584.31N
n——推桿數(shù)量；取9×2=18
E——推桿材料的彈性模量（N/cm^2），
鋼 E=21000000=2.1×10^7
4．推桿的應(yīng)力校核
合格
Q ——總脫模力（N）取4584.31N
d ——圓形推桿直徑（cm）
σ——推桿應(yīng)力（N/cm^2）
σs——推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度（N/cm^2）
一般中碳鋼 σs=32000N/cm^2
5．推桿的組合形式
由于推桿的數(shù)量比較多，推桿所受的力很小，采用常用的圓柱直推桿即可。其頂出部分長一般為非頂出部分的1/2。其組合形式簡圖（七）如下：
6．推板的厚度 由公式得
推板的厚度
為了使推板有一定的強(qiáng)度和使用壽命這里應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取H=40㎜
2. 6 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了進(jìn)行下一循環(huán)的成型，脫模推出機(jī)構(gòu)在完成塑件的頂出動作后必須回到初始位置。本模具采用推桿推出機(jī)構(gòu)，需要設(shè)置復(fù)位機(jī)構(gòu)。
常用的復(fù)位機(jī)構(gòu)有彈簧復(fù)位和復(fù)位桿復(fù)位兩種。由于彈簧復(fù)位不可靠，所以采用復(fù)位桿復(fù)位。復(fù)位桿復(fù)位機(jī)構(gòu)的組合形式如圖（八）所示。
復(fù)位桿的數(shù)量為4根，對稱布置在推出板的四周。為避免在工作過程中復(fù)位桿將定模固定板頂出凹坑，影響脫模推出機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確復(fù)位，可在定模固定板上鑲?cè)氪慊鸬膲|塊。
2. 7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2. 7. 1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射成型是向模具注射200℃左右的塑料熔體，使熔體在模具內(nèi)冷卻定型，所以模具在成型過程中還起著熱交換器的作用。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響著塑料件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。成型的塑料品種不同，塑件的質(zhì)量要求不同，對模具的溫度要求也不同。
本塑件的材料是ABS，如果溫度過高易于分解（分解溫度為250℃），成型時要控制模具溫度為：50~80℃，具體措施是布置冷卻水管。
2. 7. 2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
塑料熔體具有的熱量通過輻射，對流約有5%擴(kuò)散到空氣中，而95%由模具傳導(dǎo)。
1）單位質(zhì)量的塑料熔體在凝固時放出的熱量
C2——塑料的比熱容[kJ/(kg·℃)] 查表取1.047 kJ/(kg·℃)
θ3——塑料熔體的初始溫度（℃）
θ4——塑件在推出時的溫度（℃）
2）冷卻水的體積流量
查表得冷卻通道直徑d=8㎜最低流速1.66m/s
W——單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料熔體質(zhì)量
經(jīng)計(jì)算得 W=0.00825Kg/min
ρ——冷卻水的密度 取1000 Kg/m3
c1——冷卻水的比熱熔 取4.2Kj/℃
θ1——冷卻水的出口溫度（℃）取18℃
θ2——冷卻水的入口溫度（℃）取20℃
2. 7. 3 冷卻回路布置
由于產(chǎn)生的熱量少，型芯和型腔一樣均采用單一矩形冷卻回路。防止型芯和型腔受熱變形，這樣可以保證產(chǎn)品精度。而塑件傳給推桿的熱量，則在每次開模時，可以散發(fā)出去，不需要對其加冷卻裝置。型腔的冷卻回路布置簡圖如圖（九）所示。
2. 8 排氣系統(tǒng)
因?yàn)樵摿慵樾⌒土慵荒汕?，所以利用分模面及推桿之間的配合間隙排氣即可，不必單獨(dú)考慮排氣方式。分型面之間，推出機(jī)構(gòu)與模板之間及活動型芯之間與模板之間的配合間隙可進(jìn)行排氣，間隙值為0.03～0.05㎜。
2. 9 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模在工作中周期性地開模、合模。當(dāng)動、定模完全分開時，可依靠注射成型機(jī)的拉桿導(dǎo)向，但僅靠注射成型機(jī)的拉桿導(dǎo)向并不能保證注射模具正常工作，注射模本身必須設(shè)置導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)。
注射模導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確配合和可靠地分開，以避免模內(nèi)各零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要形式有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種。本次設(shè)計(jì)為小型模具，選擇前者。
2. 9.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的組合形式
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔之間的間隙配合來保證模具的對合精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的組合形式如圖（11）所示，有導(dǎo)柱導(dǎo)套配合要求，使用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的注射模具，且導(dǎo)柱導(dǎo)套可設(shè)計(jì)油槽，便于潤滑，使用壽命長。制造時，可采用配合加工的方法一次性加工出導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔d1（H7），降低了對設(shè)備加工的要求，可獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
2. 9 .2 導(dǎo)柱的機(jī)構(gòu)形式
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，常見的結(jié)構(gòu)形式有帶頭和有肩導(dǎo)柱。為減小導(dǎo)柱與導(dǎo)柱套之間的摩擦，在導(dǎo)柱的工作部分設(shè)置儲油槽存潤滑油。本次設(shè)計(jì)選擇帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)如圖（12）所示。
2. 9. 3 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式
導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和尺寸也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，常見的結(jié)構(gòu)形式有帶頭導(dǎo)套和之導(dǎo)套。本次設(shè)計(jì)選擇帶頭導(dǎo)套，結(jié)構(gòu)如圖（13）所示
2. 9. 4 導(dǎo)柱的分布
根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具 一般一般采用2到4根導(dǎo)柱。本次設(shè)計(jì)采用4根導(dǎo)柱，為了確保動模和定模只能按一個方向合模，導(dǎo)柱的布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱的不對稱布置如圖（14）。為保護(hù)型芯不受。
2. 10 確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及固定方式
2. 10. 1 型腔、型芯的結(jié)構(gòu)形式
1. 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于模具采用一模兩腔，幾何形狀不復(fù)雜；采用整體式凹模，其強(qiáng)度高、剛性好，不會使塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡，可減少注塑模中成型零件的數(shù)量，便于模具裝配，但熱處理不方便。
2. 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑件有兩個圓弧形的突臺，位于工件的底部，需要用兩個細(xì)長的成型桿。成型桿容易磨損和毀壞，故采用嵌入式型芯，便于更換和維修。主型芯采用整體鑲塊式，由線切割加工而成。
塑件的結(jié)構(gòu)為開口的不規(guī)則環(huán)形件，為了增大塑件和型芯的摩擦力，使工件可以順利的從型腔中脫出，須在型芯側(cè)壁上適當(dāng)增加幾條卸料槽。
3. 固定方式
型腔和型芯均通過套板用臺階方式固定，成型桿采用階梯形以增加型芯的剛度，局部采用過渡配合（H7/m6），成型桿底部用凸肩固定到凸模上，這樣做便于更換和維修。
2. 10. 2 型腔和型芯的設(shè)計(jì)計(jì)算
1. 型芯設(shè)計(jì)
a) 型芯的徑向尺寸用以下公式計(jì)算
——型芯徑向尺寸
——塑件內(nèi)形尺寸
Δ——塑件公差
S——塑料平均收縮率
——成形零件制造公差,取。
b) 型芯的高度尺寸用以下公式計(jì)算
——型芯的高度尺寸
——塑件側(cè)壁的高度
Δ——塑件公差
S——塑料平均收縮率
——成形零件制造公差,取。
2. 型腔設(shè)計(jì)
a) 型腔的徑向尺寸按以下公式計(jì)算
——型腔的徑向尺寸
——塑件的外形尺寸
Δ——塑件公差
S——塑料平均收縮率
——成形零件制造公差,取。
b) 型腔深度尺寸按以下公式計(jì)算
——型腔的深度尺寸
——塑件的側(cè)壁高度
Δ——塑件公差
S——塑料平均收縮率
——成形零件制造公差,取。
2. 10. 3 表面粗糙度
本產(chǎn)品為手表托架，需要有光滑的表面和較好的光潔度，對型芯和型腔的表面質(zhì)量不能過低，需要經(jīng)過其它的特殊加工。考慮到修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取小值，而型腔則取大值。因此對型腔和型芯的表面粗糙度一般取Ra0.8～0.4。在本次設(shè)計(jì)中取Ra0.8。
2. 10. 4 拔模斜度
為了便于塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯，在設(shè)計(jì)時塑件內(nèi)外壁應(yīng)具有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。由于脫模后塑件保持在型芯的一邊，所以塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面小，但是，當(dāng)內(nèi)外表面要求脫模斜度不一致時，往往不能保證壁厚的均勻，所以相差不能太大。根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》取型芯的拔默斜度為60'，型腔的拔模斜度為80'。
2. 10. 5 型腔、型芯工作尺寸的計(jì)算
要計(jì)算型芯、型腔的工作尺寸，必先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要求塑件精度取IT5。根據(jù)塑料制件公差數(shù)值表（SJ1372—78）塑件在五級精度下，基本尺寸對應(yīng)的尺寸公差如下：
基本尺寸㎜
公差㎜
基本尺寸㎜
公差㎜
~3
0.12
3~6
0.14
6~10
0.16
10~14
0.18
14~18
0.20
18~24
0.22
24~30
0.24
30~40
0.26
40~50
0.28
50~65
0.32
65~80
0.38
80~100
0.44
100~120
0.50
120~140
0.56
1. 型腔
a) 型腔的深度尺寸：
由公式 得：
=
(Δ=0.22mm δZ=2/3Δ=0.14mm S=0.005 HS=22mm)
=
(Δ=0.12mm δZ=2/3Δ=0.08mm S=0.005 HS=2.0mm)
=
(Δ=0.12mm δZ=2/3Δ=0.08mm S=0.005 HS=1.5mm)
b) 型腔的徑向尺寸：
由公式得：
mm
(Δ=0.22mm δZ=2/3Δ=0.14mm S=0.005 HS=19.30mm)
mm
(Δ=0.22mm δZ=2/3Δ=0.10mm S=0.005 HS=9.00mm)
mm
(Δ=0.20mm δZ=2/3Δ=0.13mm S=0.005 HS=17.81mm)
(Δ=0.12mm δZ=2/3Δ=0.08mm S=0.005 HS=2.3mm)
2. 型芯
a) 型芯的徑向尺寸：
由公式得：
mm
(Δ=0.20mm δZ=2/3Δ=0.14mm S=0.005 BS=15.81mm)
(Δ=0.12mm δZ=2/3Δ=0.08mm S=0.005 BS=2.3mm)
(Δ=0.12mm δZ=2/3Δ=0.08mm S=0.005 BS=2.0mm)
(Δ=0.22mm δZ=2/3Δ=0.14mm S=0.005 BS=22.74mm)
b) 型芯的高度尺寸：
由公式得：
(Δ=0.22mm δZ=2/3Δ=0.14mm S=0.005 hS=22.0mm)
(Δ=0.22mm δZ=2/3Δ=0.14mm S=0.005 hS=20.9mm)
2. 11 鎖模力計(jì)算
1）最大注射量 由公式得：
Qmax——注射機(jī)對某種塑料的最大注射量（g）；
V——注射機(jī)規(guī)定的（以聚苯乙烯為基準(zhǔn)）注射量（cm^3/h）；
ρ——使用的塑料在常溫下的密度（g/cm^3）；
c——系數(shù)，非結(jié)性晶塑料 c≈0.95
2）型腔內(nèi)注射壓力強(qiáng)度 由公式得：
p——型腔內(nèi)注射壓力強(qiáng)度（MPa）；
PB——基本壓力 （MPa）；由L/t=97.5查表得PB=27.55MPa
Kc——依材料種類的系數(shù)；查表得Kc=1.15
Ks——依塑料幾何形狀的復(fù)雜程度而異的系數(shù)，Ks=1～1.5；
t——平均壁厚（mm）；由工件可知t=2㎜
L——最長流程（mm）。經(jīng)計(jì)算得L=195㎜
3）鎖模力 由公式得：
F——所需鎖模力（kN）；
p——型腔單位面積的注射壓力（MPa）；
A——型腔（包括澆注系統(tǒng)）的投影面積（cm2）。經(jīng)計(jì)算得約為20 cm2
2. 12 型腔壁厚的計(jì)算
1. 型腔的強(qiáng)度及剛度要求
塑料模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度計(jì)算是模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問題，尤其對大型模具更為突出。目前常用的計(jì)算方法有按強(qiáng)度條件計(jì)算和按剛度條件計(jì)算兩類，但塑料模具要求既不許因強(qiáng)度不足而發(fā)生明顯變形，甚至破壞，也不許剛度不足而變形過大的情況，因此要求對強(qiáng)度和剛度加以考慮。
型腔主要受到的力是塑料熔體的壓力，在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形。如果型腔側(cè)壁和底壁厚度不夠。當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時，型腔發(fā)生強(qiáng)度破壞，與此同時，剛度不足則發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，將影響塑件成型質(zhì)量，所以模具對強(qiáng)度和剛度都有要求。
但是，實(shí)踐證明，模具對強(qiáng)度和剛度的要求并非同時兼顧，對大型腔，按剛度條件，對小型腔則按強(qiáng)度條件計(jì)算即可。在此設(shè)計(jì)中按強(qiáng)度條件來計(jì)算。
2. 整體式凹模側(cè)壁厚度
由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以查表取得（本此設(shè)計(jì)的型腔比較復(fù)雜，現(xiàn)簡化為矩形型腔計(jì)算）。
矩形型腔內(nèi)壁短邊 b
整體式型腔側(cè)壁厚 s
40
25
>40~50
25~30
>50~60
30~35
>60~70
35~42
>70~80
42~48
>80~90
48~55
```
```
根據(jù)工件的尺寸短邊b=35㎜，查上表得型腔的側(cè)壁厚度為：s=25㎜。
3. 型腔底版厚度計(jì)算
整體式矩形型腔底版的最大應(yīng)力發(fā)生在短邊與側(cè)壁交界處，按照強(qiáng)度條件，型腔底版厚度為：
——系數(shù) 由l/b≈1.6查表得=0.468
P——型腔壓力 已計(jì)算為34.85MPa
b——型腔短邊長 其值近似為3.5㎜
——材料彎曲許用應(yīng)力。材料為45鋼，[σ]取140Mpa
由于底版需安裝冷卻水管，會影響底版的強(qiáng)度，所以底版的厚度取h=25㎜。
2. 13 模具的整體設(shè)計(jì)
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，模體設(shè)計(jì)已接近標(biāo)準(zhǔn)化，可以從市場上購買相應(yīng)的模體。標(biāo)準(zhǔn)模體一般包括定模板、動模板、墊塊、推桿、推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等。標(biāo)準(zhǔn)模架有12種結(jié)構(gòu)，15876種規(guī)格。在本次設(shè)計(jì)中,澆口套、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿、水嘴都采用的標(biāo)準(zhǔn)件,可以外購。
該模具總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。采用一模兩腔，分型面為平面；定模座板和動模座板的長、寬都為700mm
確定模板的厚度——注射機(jī)能安裝的各模板厚度總和應(yīng)小于700mm，大于300㎜。
定模座板和動模座板厚度都為40mm；定模固定板厚度為120mm，動模固定板厚度為90mm。
推件板厚度為35+40=40mm，支承板厚度取80mm，墊塊的高度取100mm，可以保證產(chǎn)品能順利的脫模。
根據(jù)以上選取，模具的厚度H=470mm＜700mm），符合條件。
推板及頂桿固定板分別為35及40㎜。各板的厚度已經(jīng)確定。
結(jié) 束 語
經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺得自己學(xué)到了不少東西。歸納起來，主要有以下幾點(diǎn)：
????1、大學(xué)四年的時間都是在學(xué)習(xí)機(jī)械理論基礎(chǔ)知識，并未真正地去應(yīng)用和實(shí)踐。平時很少接觸設(shè)計(jì)，加工，生產(chǎn)。但是在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下多次深入工廠了解產(chǎn)品的注塑方法和模具的加工過程。在參觀學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學(xué)理論知識的重要性：知識掌握得越多，設(shè)計(jì)得就更全面、更順利、更好。
2、了解進(jìn)行一向設(shè)計(jì)必不可少的幾個階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠從理論設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)。我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟悉了對模具進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的詳細(xì)過程。這些對我在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助和啟發(fā)。
?3、學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書。平時課堂上所學(xué)習(xí)的知識不夠全面，作為機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，由于專業(yè)特點(diǎn)自己更要積極查閱資料吸取別的在設(shè)計(jì)，加工中的寶貴經(jīng)驗(yàn)。一個人不可能什么都學(xué)過，什么都懂，因此，當(dāng)你在設(shè)計(jì)過程中需要用一些不曾學(xué)過的東西時，就要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己應(yīng)用的能力，而且還能增長自己見識，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識。????
4、畢業(yè)設(shè)計(jì)對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。????
5、畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中體現(xiàn)出來了。
由于設(shè)計(jì)水平有限，加之實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，不足和錯誤之處在所難免，懇請各位老師指正。謝謝！?。?
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