塑料蓋模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計1

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1、黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 黃岡職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 課題名稱: 塑料蓋模具設(shè)計 學院名稱: 機電學院 專 業(yè): 模具設(shè)計與制造 班 級: 模具XXXX班 目 錄 一、塑件的工藝分析 3 1.1 塑料制品的材料 3 1.1.1 一般性能 3 1.1.2 力學性能 3 1.1.3 熱學性能 3 1.1.4 電學性能 3 1.1.5 環(huán)境性能 4 1.1

2、.6 ABS 一般參數(shù) 4 1.2 塑件結(jié)構(gòu)分析 4 1.2.1 壁厚 5 1.2.2 脫模斜度 5 1.2.3 圓角 5 1.2.4 塑件尺寸精度分析 6 1.2.5 塑件表面質(zhì)量分析 6 1.3 注塑機的選擇 6 1.3.1 注塑機簡介 6 1.3.2 注塑機基本參數(shù) 6 1.3.3 選擇注塑機 7 1.3.4 注塑模工藝條件: 7 二、型腔分布與分型面設(shè)計 8 2.1 型腔數(shù)目的確定 8 2.2 型腔的布局 9 2.3 分型面的設(shè)計 9 三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 3.1 主流道的設(shè)計 10 3.2 分流道的設(shè)計 11 3.2.1 分流道的表面粗糙度

3、12 3.2.2 分流道長度 12 3.2.3 分流道的布置形式 12 3.3 澆口的設(shè)計 13 3.3.1 澆口的選用 13 3.3.2 澆口的位置選用 13 3.4 澆注系統(tǒng)的平衡 14 3.4.1 分流道平衡 14 3.5 冷料穴的設(shè)計 14 3.6 拉料桿的設(shè)計 15 3.7 排氣設(shè)計 15 3.7.1 排氣設(shè)計原則： 16 四、成型零件的設(shè)計 16 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4.1.1 凹模（型腔）結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4.1.2 凸模（型芯）結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 4.2 成型零件工作尺寸計算 17 4.2.1 型腔、型芯徑向尺寸計算[9][10] 18

4、 4.2.2 型腔、型芯的深度尺寸的計算 20 五、合模導向機構(gòu)的設(shè)計 21 5.1 導柱的設(shè)計 21 5.2 導套的設(shè)計 22 六、脫模機構(gòu)的設(shè)計及有關(guān)參數(shù)校核 22 6.1 脫模機構(gòu)設(shè)計的總體原則 22 6.2 推桿設(shè)計 22 6.2.1 推桿的形狀 22 6.2.2 推桿的位置與布局 23 6.3 推件板設(shè)計的要點 23 6.4 模架的確定 23 6.5 校核計算 24 塑料蓋模具設(shè)計 一、塑件的工藝分析 1.1 塑料制品的材料 1.1.1 一般性能 ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無毒、無味、吸水率低其制品可著成

5、各種顏色，并具有90%的高光澤度。ABS的相對密度為1.05，ABS同其它材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不滴落，并發(fā)出特殊的肉桂味。 ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強度和表面硬度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。其臨界表面張力為34-38mN/cm。 ABS熔體的流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似。ABS的流動特性屬非牛頓流

6、體，其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。 ABS的主要成型特點： (1)可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。 (2)收縮率小,可制得精密塑料。 (3)吸濕性較大,成型前應干燥處理。 (4)流動性中等,溢邊值0.04mm,溶體粘度強烈依賴于剪切速率,因此模具設(shè)計大都采用點澆口形式。 (5)熔融溫度較低,熔融溫度范圍固定,宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。 (6)澆注系統(tǒng)流動阻力小,注意澆口形式和位置應合理,防止產(chǎn)生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜過小。 1.1.2 力學性能 ABS有優(yōu)良的力學性

7、能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用。即使ABS制品被破壞，也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞。ABS的耐磨性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的蠕變性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學性能受溫度的影響較大。 1.1.3 熱學性能 ABS屬于無定形聚合物，無明顯熔點；熔體粘度較高，流動性差；熱穩(wěn)定不太好，耐候性較差，紫外線可使變色；熱變形溫度為70—107℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。對溫度，剪切速率都比較敏感；ABS在－40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 -40℃到80℃的溫度范

8、圍內(nèi)長期使用。 1.1.4 電學性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 1.1.5 環(huán)境性能 ABS不受水、無機鹽、堿醇類和烴類溶劑及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應力開裂。ABS的耐候性差，在紫外線的作用下易產(chǎn)生降解，置于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 1.1.6 ABS 一般參數(shù) 比重: 1.05克/立方厘米 成型收縮率: 0.4-0.7% 吸水率: 0.2%-0.45% 成型溫度：200℃-240℃ 干燥條件: 80-90℃ 20小時

9、 熱變形溫度為: 70℃—107℃ 使用溫度范圍: -40℃~80℃ 硬度: R65-R115 ABS注射成型的主要工藝參數(shù)見下表： ABS注射成型的主要工藝參數(shù) 樹脂名稱 ABS 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速，(r/min) 30～60 形式 直通式 噴嘴溫度（℃） 180～190 前 200～210 料筒溫度（℃）中

10、 210～230 后 180～200 模具溫度（℃） 50～70 注射壓力（MPa） 70～90 保壓壓力（MPa） 50～70 注射時間（s） 3～5 保壓時間（s） 15～30 冷卻時間（s） 15 ～30 總周期 （s） 40～70 密度（g/㎝） 1.01～1.08 1

11、.2 塑件結(jié)構(gòu)分析 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應性.在塑料生產(chǎn)過程中, 方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品;另一方面,模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點,為模具設(shè)計和制造提供依據(jù)。 本次設(shè)計任務是塑料制品——塑料蓋，壁厚平均為3mm,其形狀及其基本尺寸如圖1-2所示。塑件有著，未注公差均按MT4計算； 色澤鮮艷、表面光潔無疤痕、無飛邊。外觀質(zhì)量要求一般，表面粗糙度要求很低，根據(jù)塑件的尺寸要求，塑件有較好成型性能；從塑件結(jié)構(gòu)看，設(shè)置一個分型面；塑件本身結(jié)

12、構(gòu)簡單，利于分模；因而要求成型情況良好。 塑料：ABS 生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批量 圖1-2產(chǎn)品圖 1.2.1 壁厚 各種塑件,不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁,根據(jù)使用要求具有一定的厚度,以保證其力學強度.一般地說,在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚,不僅可以節(jié)約原材料,降低生產(chǎn)成本,而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短,提高生產(chǎn)率;其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷,縮孔,夾心等質(zhì)量上的缺陷.以下是ABS的最小壁厚3 mm ,整體壁厚3mm。 1.2.2 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件

13、內(nèi),外表面都應具有合理的斜度.以下是ABS的脫模斜度推薦值:制件外表面 35′-1.35,制件內(nèi)表面30′-1塑件內(nèi)外表面在造型時均沒有弧度,脫模斜度就是在分形面處,這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。 1.2.3 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應力集中的關(guān)系遵循R/T函數(shù)關(guān)系，當R/T=0.6以后應力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R5以內(nèi)，較小值取到R2。 1.2.4 塑件尺寸精度分析

14、 本設(shè)計采用的尺寸是未注公差均按MT4計算的精度設(shè)計，在保證基本尺寸情況下，以減少加工成本為第一準則。 1.2.5 塑件表面質(zhì)量分析 (1)必須避免在塑件的分型面處出現(xiàn)毛邊； (2)注意通孔處不出現(xiàn)銳邊； 1.3 注塑機的選擇 1.3.1 注塑機簡介 注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。分為立式、臥式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。 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(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；

15、 （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。 1.3.2 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(shè)計、制造、購買和使用注塑機的主要依據(jù)： （1）公稱注塑量：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(jīng)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

16、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度。 常用的如所示表3-4注射速率： 表3-4注射速率 注射量 /cm3 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/cm3/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(nèi)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(diào),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

17、之則會加長成型周期。 （5）鎖模力：注塑機的合模機構(gòu)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。 1.3.3 選擇注塑機 （1）由注射量選定注射機.由PRO/

18、E建模分析得（材料密度取ρ=1.05g/cm3）: 總體積V=43.64cm3； 總質(zhì)量M=45.82g； 流道凝料(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實際注射量為:V實=43.641.5=65.46cm3； 實際注射質(zhì)量為M實=1.5M=45.821.5=68.73g； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8 V公≧ V實 V公= V實 /0.8=65.460.8=81.83cm3 （2）一次成型的塑料重

19、量（塑件與流道凝料之和）應在注塑機理論注射量的10%-80%之間；既能保證制品質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選50%-80%為最佳。 （3）塑件的形狀較復雜，壁厚不均，也無特別高的精度要求，但是塑件的材料為ABS，粘度為中等，一般選用的壓力為50-100Mpa，因塑件的結(jié)構(gòu)較簡單，取P=60Mpa 塑件的投影面積計算 A=6X3.6X4=86.4cm 型腔的壓力計算P腔=2/3P=40Mpa 鎖模力的計算F=AP腔 =86.440=33104N 根據(jù)計算，初選柱塞式注射機 ：XS-ZY-125 XS—ZY—125型注射機的技術(shù)規(guī)范 注射量/cm3 125 模板最大行

20、程/mm 300 螺桿直徑/mm 42 模具厚度/mm 最大 300 注射壓力/MPa 120 最小 200 注射行程/mm 115 拉桿空間/mm 260290 注射時間/s 1.6 模板尺寸/mm 428458 鎖模力/kN 900 噴嘴球徑/mm SR12 最大成型面積/cm2 320 噴嘴孔徑/mm φ4 1.3.4 注塑模工藝條件: 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條 件為80～90℃下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210℃-28

21、0℃，建議溫度：245℃。 模具溫度：25℃-70℃，（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔 度較低。） 注射壓力：500～1000bar。 注射速度：中高速度。 1.3.4.1時間： 完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間，在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為3-5秒，保壓時間一般為20-120秒，冷卻時間一般為30-120秒。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如下表所示： 成型周期與壁厚關(guān)系表 制件壁厚 /mm

22、 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如下表所示: 制品成型工藝參數(shù)初步確定表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50 噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度(℃) 15

23、0-210 中段溫度(℃) 170-230 前段溫度(℃) 190-250 注射壓力MPa 90 保壓力MPa 80 注射時間s 3 保壓時間 s 10 冷卻時間s 20 其他時間s 12 成型周期s 45 成型收縮(%) 0.5 干燥溫度(℃) 80-90 干燥時間(℃) 2-3h 二、型腔分布與分型面設(shè)計 2.1 型腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度； （

24、5）塑件的幾何形狀及質(zhì)量； （6）塑件的批量大?。? （7）交貨的長短。 根據(jù)注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n，即 n≦ 式中 F─注射機額定鎖模力（N） P─型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） 、─分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（） 大多數(shù)小型件常用多行腔注射模，面高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過4個，生產(chǎn)中如果交貨允許，可以根據(jù)上述公式估算，因此本設(shè)計采用了一模四腔的結(jié)構(gòu)方式，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 2.2 型腔的布局 考慮到模具成型零件和出模方式的設(shè)計，模具的型腔排列方式如下圖所示： 型腔的布局

25、2.3 分型面的設(shè)計 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、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比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： 1、分型面應選在塑件外形最大截面處。 2、便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 3、有利于保證塑件的精度要求。 4、滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 5、便于模具加工制造。 6、對成型面積的影響。 7、對排氣效果的影響。 8、對側(cè)向抽芯的影響。 9、應有利于簡化

26、模具結(jié)構(gòu)。 10、分型面的選擇，應有利于型腔加工和脫模方便 結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu),分型面確定在塑件的最大投影面積上.如圖2-2所示。 圖2—2分型面的位置 三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注系統(tǒng)的設(shè)計對注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。它的設(shè)計合理與否，影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易程度。 澆注系統(tǒng)一般均由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成[9]。 3.1 主流道的設(shè)計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料 的流動通道。因主流道部分在成型過程中，其小端

27、入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力塑料熔體要冷熱交替反復接觸，屬于易損件，對材料要求較高，所以模具的主流道部分設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。主流道襯套設(shè)置在模具的對稱中心位置上。 （1）主流道設(shè)計如右圖所示 ，其主要參數(shù)為： d=碰嘴直徑+1mm； R=碰嘴球面半徑+2～3mm； α=2～4； r=D/8； H=（1/3～2/5） R。 其設(shè)計要點為： a、主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角可取2～6，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工時應沿道軸向拋光。 b、主流道如端凹坑球面半徑R2比注射機的

28、噴嘴球半徑R1大1～2mm；球面凹坑深度3～5mm；主流道始端入口直徑d比注射機的噴嘴孔直徑大0.5～1mm；一般d=2.5～5mm。 c、主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑r=1～3mm。 d、主流道長度L以小于60mm為佳，最長不宜超過95mm。 e、主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T8A，熱處理淬火后硬度53～57HRC。 （2)主流道襯套形式 對于小型模具，主流道襯套采用直桿螺栓式，材料T8A,熱處理方式：淬火 表面硬度為50~55HRC 3.2 分流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道

29、的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應盡可能短、應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 常用分流道斷面尺寸推薦如下表所示: 表3-2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

30、擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質(zhì)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(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減

31、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。 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設(shè)計中常采用梯形截面加工，工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸： （式1） H= (式2) 式中 D―梯形大底邊的寬度（mm） W―塑件的重量（g） L―分流道的長度（mm） H—梯形的高度（mm） 在應用式（式1）時應注意它的適用范圍，即

32、塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且計算結(jié)果在3.2－9.5mm范圍內(nèi)才合理。 本設(shè)計的塑料儀表外殼體積為38.72 cm3，質(zhì)量40.64g，分流道的長度預計設(shè)計成70mm長，且有4個型腔。 =4.8939mm 取D=5mm 分流道的截面圖如下圖所示3-2： 圖3-2 3.2.1 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.60μm左右就可以，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定

33、的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。 3.2.2 分流道長度 分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。 3.2.3 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如（下圖3-2-3）： 圖3-2-3流道布置 3.3 澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)

34、的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。 3.3.1 澆口的選用 它是流道系統(tǒng)和型腔之間的通道，在本設(shè)計中，我采用的是點澆口： u 澆口在成形自動切斷，故有利于自動成形。 u 澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。 u 澆口的壓力損失大，必須高之射出壓力。 u 澆口部份被固化之殘錙樹脂堵焦。 如圖3-4所示，一般取B=1.5mm-5.0mm，厚h=0.5mm-2mm,（也可取塑件的1/3-2/3），長L=0.7mm-2mm。澆口的形式和尺寸如下： 圖3-3-1澆口 3.3.2 澆口的位置選用 模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還

35、需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： 1.盡量縮短流動距離。 2.澆口應開設(shè)在塑件壁厚最大處。 3.必須盡量減少熔接痕。 4.應有利于型腔中氣體排出。 5.考慮分子定向影響。 6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 8.注意對外觀質(zhì)量的影響。 綜合這八點原則，同時結(jié)合所測繪塑件的實物所留下的澆口印，可以確定澆口的位置如（圖3-3-2）所示：

36、 圖3-3-2澆口位置圖 3.4 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應盡量保證所有的型腔同時得到均勻的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。 3.4.1 分流道平衡 對于本設(shè)計的四個型腔模具，為了達到各型腔同時充滿的目的，可通過調(diào)整分流道的長度及截面面積，改

37、變?nèi)廴谒芰显诟鞣至鞯乐械牧髁浚_到澆注平衡的目的。在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度不同或各型腔所需填充流量不同，也可采用調(diào)整各澆口截面尺寸的方法，使熔融塑料同時充滿各型腔。 3.5 冷料穴的設(shè)計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10－25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆

38、注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如（圖3-5）中所示。 圖3-5 冷料穴 3.6 拉料桿的設(shè)計 為了保證模具在分型面上分模時能把主流道上的凝料拉出，我在本設(shè)計中采用了主流道拉料桿，數(shù)量為一個，其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示： 圖3-6拉料桿 3.7 排氣設(shè)計 在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸

39、發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。 排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。適當?shù)拈_設(shè)排氣槽可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?nèi)菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機器的能量消耗。 模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排

40、氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。ABS料推薦的排氣槽深度為0.02mm。此模我們利用模具零件部件的配合間隙及分型面自然排氣。 3.7.1 排氣設(shè)計原則： 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時，應遵循以下原則： （1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； （2）最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出； （3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便； （4）開設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端； （5）開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； （6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時

41、， 可在型腔相應部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣； （7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 若制件具有高深的型腔，那么在脫模時需要對模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因為制件表面與型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時空氣無法進入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。 四、成型零件的設(shè)計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑件接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷

42、，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1.1 凹模（型腔）結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件。 其結(jié)構(gòu)特點：隨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變化。 對于形狀復雜的型腔，若采用整

43、體式結(jié)構(gòu)，比較難加工。所以采用組合式的凹模結(jié)構(gòu)。同時可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一樣的材料不經(jīng)濟，由于凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對于母模中易于磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報廢。 組合式凹模簡化了復雜凹模的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。在此采用整體嵌入式型腔，如下圖所示： 4.1.2 凸模（型芯）結(jié)構(gòu)設(shè)計 整體嵌入式型芯，適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具。最常用的嵌入裝配方法是臺肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯(lián)接式，沉孔

44、螺釘聯(lián)接式。如下圖所示： 4.2 成型零件工作尺寸計算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算簡便，規(guī)定在此處采用簡便計算。 l 塑件的公差 塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品軸類尺寸公差取負值r"-r"，制品內(nèi)孔類尺寸公差取正值“+r”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取。 l 模具制造公差 實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的～，即～）r，而且按成型加工過程中的增減趨向取“

45、+”、“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+”型芯尺寸不斷減少則取“-”中心距尺寸取“”，現(xiàn)取。 l 模具的磨損量 實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的，對于大型塑件則取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因為脫模方向垂直，故磨損量。 l 注射塑料ABS的成型收縮率： Scp= 由表18.1.3-2知=0.7%，=0.3% Scp= =0.5% l 模具在分型面上的合模間隙 由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型的平面度較高

46、、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般應小于0.02∽0.1mm。 4.2.1 型腔、型芯徑向尺寸計算[9][10] （1）型腔徑向尺寸：（單位mm） 產(chǎn)品圖 =[（1+Scp）－] 式中 ——型腔徑向尺寸；單位為mm ——塑件的基本尺寸；單位為mm ——塑件的公差值； ——模具成形零件的制造公差；取/3將數(shù)據(jù)代入公式中得： D1m=[D1s(1+Scp)- ] = [60(

47、1+0.5%)-0.1] =60.23 D2m=[D2s(1+Scp)-] =[36(1+0.5%)-0.42] =35.86 （2）型芯徑向尺寸：（單位mm） = [（1+Scp）+] 式中 ——型芯徑向尺寸；單位為mm ——塑件的基本尺寸；單位為mm ——塑件的公差值； ——模具成形零件的制造公差；取/3將數(shù)據(jù)代入公式中得： 將數(shù)據(jù)代入公式

48、中得： d1m= [d1s（1+Scp）+] =[30(1+0.5%)+0.12] =30.24 d2m= [d2s（1+Scp）+] =[6(1+0.5%)+0.18] =6.17 4.2.2 型腔、型芯的深度尺寸的計算 （1）型腔深度尺寸計算：（單位mm） =[（1+Scp）－Δ] 式中 ----型腔深度尺寸；單位為mm

49、 ----塑件的基本尺寸；單位為mm 將數(shù)據(jù)代入公式中得： H1m =[ H1S（1+Scp）-Δ] =[20(1+0.5%)-0.1] =20.03 H2m =[ H2S（1+Scp）-Δ] =[3(1+0.5%)-0.16] =2.91 （2）型芯高度尺寸計算：（單位mm） hm =[（1+Scp）hs +Δ]

50、 h1m =[ h1S（1+Scp）+Δ] =[17(1+0.5%)+0.1] =17.16 h2m =[ h2S（1+Scp）+Δ] =[3(1+0.5%)+0.16] =3.13 （3）中心距尺寸計算：（單位mm） 根據(jù)公式： CM= （1+Scp）Cs

51、CM= （1+Scp）Cs =50(1+0.5%)0.05 =510.05 五、合模導向機構(gòu)的設(shè)計 模具閉合時要求有準確的方向和位置。具有一定精度的合模導向機構(gòu)，是注射模設(shè)計不可缺少的組成部分。 導柱導向機構(gòu)設(shè)計要點： l 直導套常應用于簡單模具或模板較薄的模具；I型帶頭導套主要應用于復雜模具或大、中型模具的動定模導向中；II型帶頭導套主要應用于推出機構(gòu)的導向中。 l 為了確保合模的分型面良好貼合，導柱與導套在分型面處應設(shè)置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角。

52、 l 導柱工作部分的長度應比型芯端面的高度高出6∽8mm，以確保其導向作用。 l 應確保各導柱、導套及導向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。 l 導向零件應合理分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位；導柱中心到模板邊緣的距離一般取導柱固定端的直徑的1∽1.5倍；其設(shè)置位置可參見標準模架系列。 l 導柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側(cè)依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支承作用，而在動模側(cè)設(shè)置導柱。 l 小型模具一般只設(shè)置兩根導柱，當其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則采取等徑不對稱布置

53、，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設(shè)置三個或四個導柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。 l 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8/f8或H9/f9）；導柱固定部分的配合精度采用H7/k6(或H7/m6)。導套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側(cè)向螺釘防止其被拔出。 l 對于生產(chǎn)批量小、精度要求不高的模具，導柱可直接與模板上加工的導向孔配合。通常導向孔應做成通孔；如果型腔板特厚，導向孔做成盲孔時，則應在盲孔側(cè)壁增設(shè)通氣孔，或在導柱柱身、導向孔開口端磨出排氣槽；導向孔導滑面的長度與表面粗糙度可根據(jù)同等規(guī)格的導套尺寸來取，長度超出部分應擴徑以縮短滑配面

54、。 5.1 導柱的設(shè)計 技術(shù)要求：（1）為使導柱具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，采用T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC～55HRC。導柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8m,導向部分表面的粗糙度為 Ra0.8m～Ra0.4m。 （2）導柱固定端與模板之間采用H7/k6過渡配合；導柱導向部分采用H7/f7的間隙配合。 導柱設(shè)計如圖。 5.2 導套的設(shè)計 導套選用注塑模 型直導套采用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉? 導柱圖 導套結(jié)構(gòu)如圖所示。

55、 導套圖 六、脫模機構(gòu)的設(shè)計及有關(guān)參數(shù)校核 6.1 脫模機構(gòu)設(shè)計的總體原則 l 要求在開模過程中塑件留在動模一側(cè)，以便推出機構(gòu)盡量設(shè)在動模一側(cè)，從而簡化模具結(jié)構(gòu)。 l 推出位置應盡可能設(shè)在塑件內(nèi)部或塑件外觀影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。 l 推出機構(gòu)應結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），運動靈活，制造及維修方便。 l 正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推

56、出裝置和推出裝置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。 6.2 推桿設(shè)計 6.2.1 推桿的形狀 如下圖所示： 6.2.2 推桿的位置與布局 l 應設(shè)在脫模阻力大的部位，均勻布置。 l 在模內(nèi)排氣困難的部位應設(shè)置推桿，以利于用配合間隙排氣。 l 若塑件上不允許有推桿痕跡時，可在塑件外側(cè)設(shè)置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽內(nèi)的凝料上而帶動塑件。 l 應保證塑件推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時，則均勻布置；若某個

57、部位脫模阻力特大，則該處應當增加推數(shù)目。 l 推桿應盡可能設(shè)在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結(jié)構(gòu)特殊，需要推在薄壁處時，可采用盤狀推桿以增大接觸面積。 l 推桿的位置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側(cè)壁≥0.13mm;當推桿設(shè)置在型芯內(nèi)部推在塑件內(nèi)部時，推桿孔距型芯側(cè)壁3mm。 6.3 推件板設(shè)計的要點 l 推件板復位后，在推板與動模座板間應留有為保護模具的2∽3mm空隙。 l 當用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類塑件時，應在型芯上增設(shè)一個進氣裝置，以避免塑件脫模時在型芯與塑件間形成真空。 l 推件板可用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45鋼制造，對要求比較高的模具，也可以采

58、用T8或T10等材料，并淬硬到53∽55HRC，有時也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長壽命。 l 推件板與型芯應呈3∽10的推面配合，以減少運動摩擦，并起輔助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側(cè)壁之間應有0.20∽0.25mm的間隙，以防止兩者間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產(chǎn)生塑料溢料為準，塑料的最大溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.8∽0.4m。 6.4 模架的確定 由以上可知定模模仁的尺寸為 1.定模座板： 尺寸為315250mm,厚度為25mm 2.定模板：

59、 尺寸為250250mm,厚度為50mm 3．墊塊： 墊塊高度>推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度=45+20+15=80mm 墊塊高度為80mm，壁厚為45mm 4.推桿固定板： 尺寸為250150mm,厚度為15mm 5.推板: 尺寸為250150mm,厚度為20mm 6.支撐板: 尺寸為250250mm,厚度為40mm 7.動模板: 尺寸為250250mm,厚度為20mm 8.動模座板: 尺寸為315mm250mm ，厚度為25mm 根據(jù)以上設(shè)計，選定模架為A4型，周界尺寸180*250，具體參數(shù)見塑料模具課程設(shè)計指導書。 6.5 校核計算 （1）、開模行程的校核: S≥40mm+(5∽10)mm=45mm∽50mm 注射機開模行程=460mm≥(45∽50)mm 故開模行程校核合格. （2）、裝模高度的校核: HM=25+50+80+40+20+25=240mm 注射機裝模高度200∽300mm,故裝模高度校核合格. 25