機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于SolidWorks的鬧鐘后殼注塑模設(shè)計【全套SW三維圖紙】

目目 錄錄 1 緒論1 1.1 模具在加工工業(yè)中的地位1 1.2 注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀.1 1.3 Solidworks 軟件在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用.2 塑件的工藝分析.2 2.1 塑件成型工藝分析.2 2.2 鬧鐘后蓋原料（ABS）的成型特性與工藝參數(shù)3 注塑設(shè)備的選擇.4 3.1 估算塑件體積4 3.2 選擇注射機4 3.3 模架的選定5 3.4 注射機參數(shù)校核5 3.4.1 最大注射壓力的校核5 3.4.2 最大注塑量的校核5 3.4.3 鎖模力校核6 3.4.4 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核6 3.4.5 開模行程校核6 塑料件的工藝尺寸的計算.6 4.1 型腔的徑向尺寸7 4.2 型芯的計算7 4.3 模具型腔壁厚的計算8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計.8 5.1 主流道設(shè)計9 5.2 冷料井設(shè)計9 5.3 分流道設(shè)計9 5.4 澆口選擇11 6 分型面的選擇12 7 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計13 8 脫模機構(gòu)的設(shè)計14 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計14 9.1 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計15 9.2 模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計16 10 模 具 的 裝 配16 10.1 模具的裝配順序16 10.2 開模過程分析17 11 結(jié)論18 致謝18 參考文獻19 1 緒論緒論 1.1 模具在加工工模具在加工工業(yè)業(yè)中的地位中的地位 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料 加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬 壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 全套全套圖紙圖紙，加，加 153893706 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使 用要求的制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度， 要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進 澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性 能、機械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、 燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度 影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中 的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品 能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用 在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具， 以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少是三項重要 因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重 要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用， 產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很 大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展。 1.2 注塑模的注塑模的發(fā)發(fā)展展現(xiàn)現(xiàn)狀狀 注射成型技術(shù)作為塑料加工成型方法中重要的方法之一，已經(jīng)得到相當廣泛的 應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，注塑制品約占整個塑料制品的2030，而在工程塑料中有80以 上的制品是采用注塑成型加工的。但隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，不同的領(lǐng)域?qū)λ?料制品的開頭精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在傳統(tǒng)注塑成型技 術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了許多特殊的新興注塑成型技術(shù)，如低壓注射成型、熔芯射擊成 型、裝配注射成型、磁場定向注射成型、單色多模注射成型、氣體輔助注射成型、薄殼 注射成型技術(shù)等。因此必須改變注塑模具的設(shè)計和制造體系，才能夠滿足成型要求。 另外，隨著微機電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的進展，微細型注塑模具設(shè)計與制造技術(shù)的研究近年來得 到了人們的重視，隨著MEMs產(chǎn)業(yè)化的進程，微注塑成型技術(shù)有著巨大的潛力和發(fā)展 空間。微型注塑成型通常用于醫(yī)療、電信、計算機、電氣等領(lǐng)域，醫(yī)療和電子器械越來 越小型化，因此對人們希望制件可以做得越來越小。微型注塑成型有許多優(yōu)點，如工 模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究適合微型注塑模具和微型 注塑機的成型理論和制造方法，尋找和研制適合微型塑料制件生產(chǎn)的塑料原料，以及 開發(fā)相應(yīng)的檢測儀器設(shè)備，已經(jīng)成為目前國內(nèi)外的研究熱點 在當前先進制造技術(shù)對注塑模具制造產(chǎn)生了重大的影響，反過來，注塑成型新技 術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也對制造技術(shù)不斷提出了新的要求。將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)應(yīng) 用于制造全過程，未來注塑模制造將是以計算機輔助技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)，以信息流暢作 為首要備件的有極強應(yīng)變能力與競爭力的技術(shù)15。 1.3 Solidworks 軟軟件在注塑模具件在注塑模具設(shè)計設(shè)計中的中的應(yīng)應(yīng)用用 通過對 Solidworks 軟件及其插件的運用可以把工作人員從重復(fù)的勞動中解脫出 來，更好的投入到設(shè)計中去，從而充分發(fā)揮計算機和設(shè)計人員各自的優(yōu)勢。IMOLD 是 應(yīng)用于 Solidworks 中的一個第三方插件，專門用于對注塑模的三維設(shè)計工作。它完全 集成于 Solidworks 的界面中，成為一個造型設(shè)計的整體，模具設(shè)計者通過它可以在一 個裝配方案中進行包括設(shè)計方案管理，模具設(shè)計過程，加工和模具裝配的整個處理過 程。它無縫集成的特點使得用戶在工作時不需要離開 Solidworks 軟件或使用其他軟 件。 IMOLD 提供的一整套功能對模具設(shè)計者來說是不可缺少的。他們將幫助經(jīng)驗豐 富的設(shè)計者減少產(chǎn)品從設(shè)計到完成的時間，從而大幅度提高生產(chǎn)率。它的界面具有直 觀，友好并且具有互動性，這使的軟件的學習和使用成為一件愉快的事，減少了學習 和使用過程中的彎路。同時它的設(shè)計過程和方法所包含的設(shè)計理論對模具初學者也 具有極強的指導(dǎo)意義14。 塑件的工塑件的工藝藝分析分析 2.1 塑件成型工塑件成型工藝藝分析分析 鬧鐘后蓋的形狀較復(fù)雜（如圖 2.1 所示）， 帶有很多不同形狀的孔，保證孔間距和孔的 形狀給模具的加工帶了很大的難度。鬧鐘后 蓋的注塑材料首先選用 ABS，鬧鐘的后蓋 絕大部分決定了鬧鐘的重心的位置的所在。 所以我們必須很好的處理后蓋壁厚的均勻， 譬如在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻 造成了收縮率的不一致，這樣就只能通 圖 2.1 鬧鐘后蓋 過有效的控制模具溫度來調(diào)節(jié)收縮率。由于鬧鐘后蓋的主體作用是起固定作用，它的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)就相應(yīng)的給注塑帶來了一定的難度。由于螺釘孔的壁厚相對后蓋壁厚有一 定的差距，勢必會在注塑的時候到來很大的牛頓減力，造成塑件填充不滿的缺陷，可 以考慮采用雙澆口，但可能會給鬧鐘后蓋的表面帶來更多的熔接痕和氣孔。也可以利 用模具的可靠的精度來定位，但是這樣的話成本太高，而且易造成模具損壞。因為考 慮到凹凸模形狀的復(fù)雜，用整體形式是不利于損壞后的維修，適當?shù)氖褂们都涂梢?解決這些問題，但不能利用過多的嵌件，不然的話就會造成型腔的強度與剛度不夠13。 2.2 鬧鐘鬧鐘后蓋原料（后蓋原料（ABS）的成型特性與工）的成型特性與工藝藝參數(shù)參數(shù) ABS 樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合 物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合 物良好的剛性和加工流動性。因此 ABS 樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。 同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模 斜度。性能指標如表 2.1： 表 2.1 ABS 塑料主要的性能指標 密度(Kg.dm-3) 1.131.14 收縮率（%） 0.3-0.8 熔 點() 130-160 熱變形溫度(45N/cm) 65-98 彎曲強度(Mpa ) 80 拉伸強度(Mpa) 35-49 拉伸彈性模量(Gpa) 1.8 彎曲彈性模量(Gpa) 1.4 壓縮強度(Mpa) 18-39 缺口沖擊強度(kJ/) 11-29 硬 度(HR) R62-86 體積電阻系數(shù)(cm) 1013 擊穿電壓 (Kv.mm-1) 15 介電常數(shù)60Hz 確定制訂各種塑料的注射成型工藝條件，即使選定性能良好的注射機，合理的溫 度（包括料筒，噴嘴，和模具的溫度），注射壓力和成型時間等，以保證塑件的成型精 度和質(zhì)量。ABS 的注射成型工藝參數(shù)如表 2.2 所示1： 表2.2 ABS 的注射成型工藝參數(shù) 注塑機類型螺桿式 噴嘴形式通用式 料筒一區(qū)150170 料筒二區(qū)180190 料筒三區(qū)200210 噴嘴溫度180190 模具溫度5070 注塑壓60100Mpa 保壓4060Mpa 注塑時間25h 保壓時間510h 冷卻時間515h 周期1530h 后處理紅外線烘箱 溫度70 注塑注塑設(shè)備設(shè)備的的選擇選擇 3.1 估算塑件體估算塑件體積積 估算塑件體積和質(zhì)量： 該產(chǎn)品材料為 ABS，其密度為 1.13-1.14g/cm3，計算其平均密度為 1.135 g/cm3， 平均收縮率為 0.55。 通過估算零件的體積為 7 cm3。 另預(yù)置澆道凝料為 2 cm3，因此估算塑件體積為 9 cm3。 3.2 選擇選擇注射機注射機 根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，可選定注塑機型號為 SZ-40/25（查模具結(jié)構(gòu)形式 與應(yīng)用手冊），注塑機的參數(shù)如表 3.1 所示： 3.1 注射機的主要參數(shù) 注塑機最大注塑量40cm3 注塑壓力200/Mpa 注塑速率50(g/s) 塑化能力 20(Kg/h) 鎖模力2500KN 注塑機拉行間距250250mm 頂出行程55mm 最小模厚130mm 最大模厚220mm 模板行程230mm 注塑機定位孔直徑55mm 噴嘴球半徑SR10 3.3 模架的模架的選選定定 根據(jù)塑件選定模架為：S2030BI353570。見圖 3.1： 圖 3.1 塑件的模架 3.4 注射機參數(shù)校核注射機參數(shù)校核 3.4.1 最大注射最大注射壓壓力的校核力的校核 鬧鐘后蓋所需注射為 60-100MPa，而所選注射機壓力為 200 MPa，所以注射壓力 符合要求。 3.4.2 最大注塑量的校核最大注塑量的校核 注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊）， 通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的 80%。所以選用的注塑機最 大注塑量應(yīng)滿足： 澆塑機 VVV8 . 0 (3-1) 式中：V機 注塑機的最大注塑量，40cm3 ， V塑塑件的體積，該產(chǎn)品 V塑18cm3 ， V澆澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品 V澆2cm3， 故 V機（18+4）cm3。 3.4.3 鎖鎖模力校核模力校核 注射機的額定鎖模力應(yīng)大于塑件成形所需的壓力，其關(guān)系按下式校核: (3-2)pAF 鎖 式中： p熔融型料在型腔內(nèi)的壓力， F鎖注塑機的額定鎖模力。 故 F鎖pA=200Mpa4641 mm3， 選定的注塑機的壓力為 2500KN，滿足要求。 3.4.4 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 A 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合 模具長模具寬拉桿面積 B 模具閉合高度校核： Hmin注塑機允許最小模厚=130mm， Hmax注塑機允許最大模厚=220mm， H模具閉合高度=180mm， 故滿足 HmaxHHmin。 3.4.5 開模行程校核開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機構(gòu)的注塑機），故注塑機的 開模行程應(yīng)滿足下式： （3-3） min12 -(-)(510)SHHHH: 機模 S機注塑機最大開模行程，230mm; H1頂出距離，16mm； H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，52mm; 因為本模具的澆注系統(tǒng)和塑件的特殊關(guān)系，澆注系統(tǒng)和塑件的高度就已經(jīng)包括 了頂出距離。經(jīng)計算滿足條件 塑料件的工塑料件的工藝藝尺寸的尺寸的計計算算 所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑 向尺寸（包括矩形和型芯的長和寬），型腔深度和型芯高度和尺寸。由于鬧鐘后蓋須與 前蓋配合，所以只有鬧鐘后蓋的邊緣的榫才起著配合決定性的作用，還有鬧鐘后蓋與 電池蓋的配合，故需要計算相對于榫和鉸鏈的凹，凸模的尺寸，凹、凸模型腔尺寸則 直接按產(chǎn)品尺寸確定。因 ABS 的成型收縮率為 0.40.7%,所以平均收縮率取 S=0.5% 4.1 型腔的徑向尺寸型腔的徑向尺寸 （4-1） 0 0 0M 75 . 0 L008 . 1 .)75 . 0 5 . 0(LS1L ss ）（）（ 其中 LM為型腔的基本尺寸公差值為正偏差，Ls塑件的基本尺寸。塑件公差為 負偏差，S 為塑料的平均收縮率，z為模具成型零件的制造公差取 1/41/6，模具型 腔按六級精度制造，根據(jù)型腔的尺寸，代入數(shù)據(jù)得： 1） Ls=81mm . 經(jīng)計算得：LM=79.440+0.32mm; 2) Ls=1mm . 經(jīng)計算得：LM=0.79550+0.07mm; 3) Ls=5.5mm . 經(jīng)計算得：LM=5.3250+0.085mm; 4) Ls=1.8mm . 經(jīng)計算得：LM=1.5990+0.07mm; 5) Ls=10mm . 經(jīng)計算得：LM=9.780+0.1mm; 6) Ls=7mm . 經(jīng)計算得：LM=6.750+0.1mm; 7) Ls=2mm . 經(jīng)計算得：LM=1.8060+0.07mm; 8) Ls=3mm . 經(jīng)計算得：LM=2.8140+0.07mm; 9) Ls=4mm . 經(jīng)計算得：LM=3.7770+0.085mm; 10) Ls=6mm . 經(jīng)計算得：LM=5.7930+0.085mm; 11) Ls=8mm . 經(jīng)計算得：LM=7.7640+0.0.1mm; 12) Ls=16mm . 經(jīng)計算得：LM=15.7230+0.14mm; 13) Ls=12mm . 經(jīng)計算得：LM=11.7960+0.01mm 4.2 型芯的型芯的計計算算 () 芯徑向尺寸的計算： （4-2） 0 m 43LS1L s ）（ 其各字母的含義與前相同，型芯按六級精度制造，根據(jù)型芯的基本尺寸，代入數(shù) 據(jù)得： 1） Ls=81mm 經(jīng)計算得：LM=82.4050-0.32mm; 2） Ls=1mm 經(jīng)計算得：LM=1.2150-0.07mm; 3) Ls=5.5mm 經(jīng)計算得：LM=5.7450-0.085mm; 4） Ls=1.8mm 經(jīng)計算得：LM=2.0190-0.07mm; 5) Ls=10mm . 經(jīng)計算得：LM=10.480-0.1mm 6) Ls=7mm . 經(jīng)計算得：LM=7.4080-0.1mm; 7) Ls=2mm . 經(jīng)計算得：LM=2.2260-0.07mm; 8) Ls=3mm . 經(jīng)計算得：LM=3.2340-0.07mm; 9) Ls=4mm . 經(jīng)計算得：LM=4.2770-0.085mm; 10) Ls=6mm . 經(jīng)計算得：LM=6.3030-0.1mm; 11) Ls=8mm . 經(jīng)計算得：LM=8.3640-0.1mm; 12) Ls=16mm . 經(jīng)計算得：LM=16.5330-0.14mm; 13) Ls=12mm . 經(jīng)計算得：LM=12.3960-0.1mm; () 型芯高度尺寸的計算： , (4-3) 0 M 43)1 (H s HS 按六級精度制造 Hs=15mm 經(jīng)計算得： HM=15.4870-0.13mm。 4.3 模具型腔壁厚的模具型腔壁厚的計計算算 如果是利用計算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產(chǎn)中的精確性，我們可以根 據(jù)書中的經(jīng)驗值來選擇成型零件材料。 為實現(xiàn)高性能的目的，選用模具材料應(yīng)具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定性 和良好的導(dǎo)熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨，淬火變型要小，但不需要耐 腐蝕性，因為 ABS 沒有腐蝕性?？梢圆捎?Cr12，經(jīng)過調(diào)質(zhì)，淬火加低溫回火，正火。 HRC55?？梢杂嬎阈颓槐诤駷椋?.20L+17=33。 澆澆注系注系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)計設(shè)計 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計澆注系統(tǒng)之前必須 確定塑件成型位置，可以才用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要 的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影 響，設(shè)計時必須按如下原則： (1)型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。 (2)型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。 (3)系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料 耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。 (4)對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，及 分流道盡可能平衡布置。 (5)滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。 (6)澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，以防止型芯變形，而澆口的 殘痕也不影響塑件的外觀。 5.1 主流道主流道設(shè)計設(shè)計 主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑 料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流 道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間， 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而 是將它單獨設(shè)計成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處 理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自 動減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將 主流道設(shè)計成錐形，錐度為 3，內(nèi)表面的粗糙度為 Ra0.8 微米,孔徑為 0.5 毫米。 主流道的設(shè)計要點如下： (1)為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè) 計成圓錐形，因 ABS 的流動性為中性，故其錐度取 3 度，過大會造成流速減慢，易成 渦流，內(nèi)壁粗糙度為 R0.8um。 (2)主流道大端呈圓角，其半徑取 r=13mm,以減少流速轉(zhuǎn)向過渡的阻力， r=1.5mm. (3)在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應(yīng)盡量短，否則會使主流道的凝 料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。 (4)為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機的噴嘴緊密對 接，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，其半徑為 r2=r1+(12),其小端直徑 D=d+(0.51),凹坑深度常取 34mm。在此模具中取 r2=1112mm。 (5)由于主流道要與高溫高壓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)計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作 定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度 H=510mm。同時因該鬧鐘后蓋采用 ABS，需加 熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。 5.2 冷料井冷料井設(shè)計設(shè)計 冷料井位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前 鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。 冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑。基于本次設(shè)計的模具，可 采用底部帶有拉料桿的冷料井，這類冷料井的底部由一個拉料桿構(gòu)成。拉料桿裝于型 芯固定板上，因此它不能隨脫模機構(gòu)運動。利用球頭形的拉料桿配合冷料井。 5.3 分流道分流道設(shè)計設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。 分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和 U 形等，圓形和正方形截面流 道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小， 阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn) 中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及 U 形。 （1）分流道設(shè)計要點： 1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面 積與長度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過度。 2）分流道較長時，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井。對于此模來說在分流道上不須 開設(shè)冷料井。 3）分流道的位置可單獨開設(shè)在定模板上或動模板上，也可以同時開設(shè)在動，定模 板上，合模后形成分流道截面形狀。 4）分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過度。 （2）分流道的長度 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減 少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 （3） 分流道的斷面 分流道的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑 料的工藝性能，注射速率和分流道長度等因素來確定。分澆道如圖 5.1 所示： 圖 5.1 分澆道 因 ABS 的推薦斷面直徑為 4.59.5( 查模具結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用手冊)，部分塑件 常用斷面尺寸推薦范圍。分流道要減小壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小， 以減小傳熱損失，同時因考慮加工的方便性。分流道應(yīng)考慮出料的流暢性和制造方便， 熔融料的熱量損失小，流動阻力小，比表面和小等問題，由于采用的是潛伏式二級分 流道對熱損失及流動提出了較高的要求，采用圓形的分流道，為了保證外形無澆口痕， 澆口前后兩端形成較大的壓力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔體冷凝速 度，保證熔融的塑料不回流，同時可隔斷注射壓力對型腔內(nèi)塑料的后續(xù)作用，冷卻后 快速切除。同時它的效果與 S 澆注系統(tǒng)有同樣的效果，有利于補塑。 （4）分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們 選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形 式。它要求各對應(yīng)部位的尺寸相等。這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的， 是成型的塑件力學性能基本一致。而且在此模具中不會造成份流道過長的缺點。 5.4 澆澆口口選擇選擇 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外）， 它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是： (1) 易于型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。 (2)在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的 0.030.09，澆 口的長度約為 0.5mm2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在 試模是逐步糾正。 當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)磨檫加劇，使料流的溫度 升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大， 凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。澆口位置的選擇： (1)澆口位置應(yīng)使填充型腔的流程最短。這樣的結(jié)構(gòu)使壓力損失最小，易保證料流 充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)，溫度，注塑壓力等的不同而 變化，所以我們在考慮塑件的質(zhì)量都要注意到這些適當值。 (2)澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補塑。 (3)澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側(cè)澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件 頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質(zhì)量較好，但是塑件壁 厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設(shè)在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔、凹痕 產(chǎn)生。 (4)澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流 在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設(shè)置澆口時應(yīng)考慮料流的方 向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機會很多。流程不長時應(yīng)盡量采用一個澆口，以減少 熔接痕的數(shù)量。對于大多數(shù)框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低， 熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。 為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設(shè)溢流槽，是冷料進入溢流槽。筒形塑件采用 環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產(chǎn)生。 (5)澆口位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細長型心或鑲件。 因點澆口在脫開時會傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注 系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口。由于鬧鐘后蓋的側(cè)內(nèi)壁與鬧鐘芯存在 一定的空隙，所以即使是在脫模的時候流在一定的澆口痕也不會影響裝配。澆口套如 圖 5.2 所示： 圖 5.2 澆口套 6 分型面的分型面的選擇選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就 是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。 通常有以下原則： （1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng)使塑件流 在動模部分，由于推出機構(gòu)通常設(shè)置在動模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動模部分，塑件冷 卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較 小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在動模一側(cè)。拔模斜度小 或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分 型的痕跡。 （2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。 （3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。 （4）分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯，但是此模具無須側(cè)向抽芯，此點可以不必考慮。分 型面如圖 6.1 所示： 圖 6.1 分型面 7 合模合模導(dǎo)導(dǎo)向機構(gòu)的向機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計 導(dǎo)向合模機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定 的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，通常 導(dǎo)柱設(shè)在主型腔周圍。 導(dǎo)向機構(gòu)的主要作用有：定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力。 定位作用：為避免裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確形 狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。 塑件在注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機的精度限制，使導(dǎo)柱工 作中承受一不定的導(dǎo)向作用。 動定模合模時，首先導(dǎo)向機構(gòu)接觸，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M 入型腔，產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會對導(dǎo)柱進行徑向的剪力，導(dǎo) 致導(dǎo)柱容易折斷。對型芯和型腔改進后，其的配合可以進行定位。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套零件如下圖： 圖 7.1 導(dǎo)柱 圖 7.2 導(dǎo)套 8 脫模機構(gòu)的脫模機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計 在對鬧鐘后蓋塑件進行脫模是必須遵循以下原則： (1)因為塑料收縮是抱緊凸模，所以頂出力的作用點應(yīng)盡量靠近凸模。因為塑件的 壁厚的關(guān)系我們可以利用推板。 (2)頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強筋，壁厚等處。作用面積 盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞。 (3)為了保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響 不大的部位。將頂桿設(shè)計在塑件的內(nèi)部型腔。 (4)若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準面上時，對不影響塑件尺寸和使用， 一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件 0.1mm；否則塑件會出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。 由于鬧鐘后蓋為薄壁圓筒形塑件，用頂管、推板脫模機構(gòu)和。為了縮短頂桿與型 芯配合長度以減少磨擦，可以將頂管配合孔的后半段直徑減少，一般減少 35mm. 這是最常用的一種脫模機構(gòu)，這些頂桿一般只起頂出作用。有時根據(jù)塑件的需要，頂 桿還可以參加塑件的成型，這時可以將頂桿做成與塑件某一部分相同形狀或作為型 芯。頂桿多用 T8AV、T10A 材料，頭部淬火硬度達 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra 值 小于 0.8 微米，和頂桿孔呈 H8/f8 配合。頂桿如圖 5.5 所示 圖 8.1 頂桿 9 溫度溫度調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)計設(shè)計 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng) 力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷卻時 間占注射成型周期的約 80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具 溫度的要求有盡相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了 塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑 件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它 工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很 多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參 數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具 間的熱循環(huán)交互作用等。 (1)低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 (2)模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 (3)對結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將 導(dǎo)致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 (4)隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應(yīng)力開裂性降低，因此降低模具 溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力 直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。 (5)提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。 在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料 的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 2000C 左右，而從模具中取出塑件的溫度約為 600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進 行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 因鬧鐘后蓋使用的塑料是 ABS，要求模溫高，若模具溫度過低則會影響塑料的流 動性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。 因此在注射開始時，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。 總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進行溫度調(diào)節(jié)。 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求： (1)確定加熱或是冷卻； (2)模溫均一，塑件各部分同時冷卻； (3)采用低的模溫，快速且大量通冷卻水； 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉10。 9.1 模具冷卻系模具冷卻系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)計設(shè)計 根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷 卻水孔數(shù)量大于或等于 3 根都是可行的。這樣做同時可實現(xiàn)盡量降低入水與出水的 溫度差的原則。根據(jù)書上的經(jīng)驗值取 4 根，冷卻水口口徑為 6mm. 另外，具冷卻系統(tǒng)的過程中，還應(yīng)同時遵循： (1)澆口處加強冷卻； (2)冷卻水孔到型腔表面的距離相等； (3)冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑應(yīng)盡可能的大； (4)冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲快或其接縫部位，以防漏水； (5)進水口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機的背 面； (6)冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處； (7)而且在冷卻系統(tǒng)內(nèi)，各相連接處應(yīng)保持密封，防止冷卻水外泄。冷卻系統(tǒng)布局 如圖 5.6 所示。 圖 9.1 冷卻系統(tǒng) 9.2 模具加模具加熱熱系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)計設(shè)計 因在 ABS 要求的熔融溫度為 200。而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度 要求為 5070，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及 電加熱等。由于電加熱清潔、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)范圍大，所以在該模具應(yīng)用電加熱。 10 模具的裝配模具的裝配 裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質(zhì)量、壽命 和各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術(shù)要求和相互間的關(guān)系，將合格的零件 連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。 在模具裝配過程中，對模具的裝配精度應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)，模具的裝配精度 包括相關(guān)零件的位置精度，相關(guān)的運動精度，配合精度及接觸只有當各精度要求得到 保證，才能使模具的整體要求得到保證。 塑料模的裝配基準分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺定模，動模的型 腔，型芯為裝配基準。這種情況，定模各動模的導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔先不加工，先將型腔和 型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動模內(nèi)，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法 保證壁厚，動模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔，最后安裝動模 和定模上的其它零件，另一種是已有導(dǎo)柱導(dǎo)套塑料模架的。 澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為 0.050.15 毫米，因為該處受噴嘴壓力的影響，在注射時會發(fā)生變形，有時在試模中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在 分模面上澆口套周圍出現(xiàn)塑料飛邊，就是由于沒有間隙的原因。為了有效的防止飛邊， 可以接近塑件的有相對位移的面上銼一個三角形的槽，由于空氣的壓力的緣故可以 更好的防止飛邊。 10.1 模具的裝配模具的裝配順順序序 （1）確定裝配基準； （2）裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈； （3）調(diào)整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模 板組裝密合，分型面吻合面積不得小于 80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產(chǎn)生飛 邊。 （4）在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總裝合模調(diào)整時檢查； （5）組裝導(dǎo)向系統(tǒng)并保證開模合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象； （6）組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動作靈活緊固所連 接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進入系 統(tǒng)中； （7）試模：試模合格后打上模具標記，包括模具編號、合模標記及組裝基面。 1)模具預(yù)熱 模具預(yù)熱的方法，采用外部加熱法，將鑄鋁加熱板安裝在模具外部，從外部向內(nèi) 進行加熱，這種方法加熱快，但損耗量大。 2)筒和噴嘴的加熱 根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱，與模具同時進行。 3)工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整 根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)初選溫度，壓力，時間參數(shù)，調(diào)整工藝參數(shù)時按 壓力，時間，溫度這樣的先后順序變動。 4)注塑 在料筒中的塑料和模具達到預(yù)熱溫度時，就可以進行試注塑，觀察注塑件的質(zhì)量 缺陷，分析導(dǎo)致缺陷的原因，調(diào)整工藝參數(shù)和其他技術(shù)參數(shù)，達到最佳狀態(tài)。 （8）模具的維護 模具在使。那么優(yōu)化設(shè)計的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用，只須更換個 別已損壞的零件，不會導(dǎo)致用過程中，會出現(xiàn)正常的磨損或不正常的磨損。不正常的 損壞絕大多數(shù)是由于操作不當所致模具的徹底報廢。 最后檢查各種配件、附件待零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過程中應(yīng)嚴防 零件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動軸承允許采用機油進行熱裝，油的 溫度不得超過 1000C。裝配圖如 10.1 所示： 10.2 開模開模過過程分析程分析 注塑機推動推桿墊板兼頂管墊板使動定模分開，在導(dǎo)柱導(dǎo)向的情況下，動定模順 利分型，同時拉料桿拉斷澆口，使塑件在推板和頂管的作用下順利脫出。閉合時，同 樣在導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向作用下通過頂柱使頂桿先于型腔復(fù)位。以免頂桿碰到型腔，損 壞模具。 圖 10.1 裝配圖 11 結(jié)論結(jié)論 文本以計算機為手段，專用模具分析設(shè)計軟件為工具設(shè)計模具。軟件可直接調(diào)用 數(shù)據(jù)庫中模架尺寸，金屬材料數(shù)據(jù)庫及加工參數(shù)，通過幾何造型及圖形變換可得到模 板及模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計。 模具 CAD 技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計方式的革命，大大提高了設(shè)計效率，尤其是系列 化或類似注射模具設(shè)計效率更為提高。 致致謝謝 通過對鬧鐘后蓋塑料成型模具的設(shè)計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝 要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，對獨立 設(shè)計模具具有了一次新的鍛煉。 在模具制造的加工工藝，來編寫加工工藝卡片。 總之，通過畢業(yè)設(shè)計的又一次鍛煉完全清楚：充分利用 CAD 技術(shù)進行設(shè)計，在模 具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時在實際中不斷的積累經(jīng)驗，以設(shè)計出價廉 物美的模具。 這次設(shè)計能順利完成，還得感謝聶老師的精心指導(dǎo)。但錯誤之處在所難免，望批 評指正。非常感激！ 參考文獻參考文獻 1許發(fā)樾，模具結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用手冊.機械工業(yè)出版社 2王愛玲，SolidWorks 模具設(shè)計基礎(chǔ)與進階. 機械工業(yè)出版社,2007 3李建軍，模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具 CAD. 機械工業(yè)出版社,2005 4何建中.CAE 技術(shù)在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用.中國西部科技，20074 5付偉，魏保立.注塑模具的排位設(shè)計.工程塑料應(yīng)用，20081 6田學軍.注塑模具鎖模力的影響要素及簡單經(jīng)驗計算方法.機電工程技術(shù)，2008,37(3) 7黃猛，何秀軍.薄壁凸臺套筒注塑模具的設(shè)計及加工.金屬加工.2009,1 8張映故.注塑模具自動控制系統(tǒng)的改造與設(shè)計.Equipment Manufacting Technology .2009,3 9徐長學，殷國富，湯慶華，任澤彬等.基于 SolidWorks 的計算機前面板注塑模校核與分析.機械 設(shè)計與制造.2009 年,3 10張文賓.小型復(fù)雜塑件注塑模的設(shè)計研究.北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報.2009，8（1） 11鈡義揚.塑料格板注塑模具的設(shè)計.金屬加工.2009，1. 12王莉影，毛寧，陳慶新.基于注塑模具本題的語義相關(guān)性研究.機械科學與技術(shù).2008，27（10） 13龔肖新.注塑模具加工工藝分析.樹脂與橡膠.2007，10（6） 14王華，尚振國，李藴娜.基于 imold 的注塑模具的設(shè)計.遼東學院學報.2008,15（3） 15楊手濱.淺談注塑模具先進制造關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展.科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2008,02