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本 科 畢 業(yè) 論 文 第 30 頁(yè) 共 30 頁(yè)
1 引言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，絕大多數(shù)的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低。
模具實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和商品化生產(chǎn)，是制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和水平的標(biāo)志，是制造業(yè)現(xiàn)代化的工業(yè)基礎(chǔ)。模具產(chǎn)品的品種很多，主要以沖壓模具、塑料模具和壓鑄模具為主。塑料注射模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最廣的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品。設(shè)計(jì)塑料注射模具首先要對(duì)塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我們常說(shuō)的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體采用乳液、本體或懸浮聚合法生產(chǎn)，使其具有三種單體的優(yōu)越性能和可模塑性，在一定的溫度和壓力下注射到模具型腔，產(chǎn)生流動(dòng)變形，獲得型腔形狀，保壓冷卻后頂出成塑料產(chǎn)品[1]。
現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，涉及機(jī)械工程、信息與電子工程、冶金與材料工程、工程管理等學(xué)科專(zhuān)業(yè)范圍。優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高了塑件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低工件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應(yīng)用針對(duì)各種類(lèi)模具型件所采用的高性能、易切削的專(zhuān)用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場(chǎng)多樣化和新產(chǎn)品試制，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應(yīng)當(dāng)是未來(lái)模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
1.1 我國(guó)模具制造現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1 我國(guó)模具技術(shù)現(xiàn)狀
這些年來(lái)，中國(guó)模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已經(jīng)取得了共識(shí)。目前，中國(guó)有17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠(chǎng)點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類(lèi)模具約占11%。近年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α４送?，許多研究機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步,在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
進(jìn)入21世紀(jì)，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的重新整合，中國(guó)裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無(wú)論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶(hù)對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，這是各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求[2]。
1.1.2 我國(guó)模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
（1）CAD/CAM/CAE應(yīng)用
在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù),是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明,模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在,全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡(jiǎn)化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過(guò)程中,應(yīng)抓住機(jī)遇,重點(diǎn)扶持國(guó)產(chǎn)模具軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用；加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍 [3,4]。
從CAD/CAE/CAM一體化的角度來(lái)說(shuō)，其發(fā)展趨勢(shì)是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶(hù)在統(tǒng)一的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢(shì)和功效。
（2） 現(xiàn)場(chǎng)化的模具檢測(cè)技術(shù)
精密模具的發(fā)展，對(duì)測(cè)量的要求越來(lái)越高。精密的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，長(zhǎng)期以來(lái)受環(huán)境的限制，很少在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。新一代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)基本上都具有溫度補(bǔ)償及采用抗振材料，改善防塵措施，提高環(huán)境適應(yīng)性和使用可靠性，使其能方便地安裝在車(chē)間使用，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)化的特點(diǎn)[5]。
（3） 先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用
隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展,加工精度超過(guò)1μm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工將得到發(fā)展。兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點(diǎn)的復(fù)合加工技術(shù)在今后的模具制造中將有廣闊的前景。
基于RPM快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)快速原型零件制造技術(shù)就是20世紀(jì)后期起源于美國(guó)，并很快發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)制造技術(shù)，RPM技術(shù)就是近20年來(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破、它是綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、機(jī)械工程、電子技術(shù)及激光技術(shù)的技術(shù)集成以實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)[6,7]。
RPM技術(shù)發(fā)展至今天，其發(fā)展重心已從快速原型制造（RPM）向快速模具（RT）制造及金屬零件快速制造方向轉(zhuǎn)移，各種各樣的后續(xù)制造材料及工藝不斷出現(xiàn)。目前RPM的快速制模主要是注射模、沖壓模、壓鑄模等。快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)乏二袤躉在快速原型（RP）與快速模具制造（RT）上。近年來(lái)，RP+ RT的研究成為國(guó)內(nèi)外RPM界十分關(guān)注并大力開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域之一。
（4） 模具材料的發(fā)展
近些年來(lái)，除了傳統(tǒng)的表面淬火技術(shù)、熱擴(kuò)散技術(shù)、堆焊技術(shù)和電鍍硬鉻技術(shù)，還包括激光表面強(qiáng)化技術(shù)、物理氣相沉淀技術(shù)、化學(xué)氣相沉淀技術(shù)、離子注入技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、符合電鍍技術(shù)、符合電刷鍍技術(shù)和化學(xué)鍍技術(shù)等[8]。
稀土表面工程技術(shù)和納米表面工程技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)一步推動(dòng)模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展。在具體處理方而，其主要趨勢(shì)是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAIN、CrN、Cr7C3、W2C等，由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。
（5） 其逆向工程技術(shù)
逆向工程也稱(chēng)反向工程或反求工程，是相對(duì)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程即所謂的正向工程而提出的。其基本思想是：通過(guò)對(duì)實(shí)物或零件進(jìn)行掃描測(cè)量以及各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息，然后充分利用CAD/CAM技術(shù)快速、準(zhǔn)確地建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)幾何模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)設(shè)計(jì)，最后經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)墓こ谭治觥⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和CAM編程，就可以加工出產(chǎn)品模具。逆向工程是以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專(zhuān)業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造[9]。
1.2 計(jì)劃任務(wù)要求
本設(shè)計(jì)要求根據(jù)所給插座實(shí)物，測(cè)繪零件圖紙，設(shè)計(jì)成型注射模具，并學(xué)習(xí)Pro/E、solidworks或solid edge等大型CAD軟件在模具設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。以及要求完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)模具零件CAD三維造型設(shè)計(jì)，完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì)和全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，最后完成該注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)。
1.3 模具設(shè)計(jì)步驟
該設(shè)計(jì)分為兩部分，一部分是對(duì)塑料插座測(cè)繪零件圖紙，用PRO/E軟件進(jìn)行三維造型，完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；另一部分是完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì)和全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。第一階段相關(guān)計(jì)算和方案確定大概要一個(gè)月的時(shí)間；第二階段模具設(shè)計(jì)大概要兩個(gè)月的時(shí)間。
首先，根據(jù)給定的塑料插座進(jìn)行測(cè)繪，我用AUTOCAD軟件繪制了經(jīng)過(guò)測(cè)量后的圖紙，并學(xué)習(xí)了PRO/E軟件，在基本掌握該軟件的運(yùn)用后，對(duì)插座做了三維造型，然后按照要求進(jìn)行了計(jì)算。
其次，開(kāi)始對(duì)塑料插座進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)插座的形狀并結(jié)合手冊(cè)循序漸進(jìn)的進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。這次模具設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一次實(shí)踐。由于我沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所以很多東西都要依靠手冊(cè)。包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定。模具設(shè)計(jì)包括澆注系統(tǒng)和動(dòng)、定模個(gè)部分的結(jié)構(gòu)以及脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)要使用到AUTOCAD和PRO/E。
2 塑件分析與模具方案設(shè)計(jì)
2.1 塑料插座結(jié)構(gòu)分析
電路插座作為電路組成原件的一部分，結(jié)構(gòu)上要求有一定的強(qiáng)度，方便插頭的多次拔插。同時(shí)因?yàn)槭窃陔娐分泄ぷ鳎⑶遗c使用者接觸機(jī)會(huì)更多，要求對(duì)使用者提供足夠的保護(hù)，要求能夠很好的隔絕電流。插座結(jié)構(gòu)如圖2.1和圖2.2所示。
圖2.1 插座三維視圖一
圖2.2 插座三維視圖二
在這個(gè)插座的表面有三組雙孔，側(cè)面有一直徑為2mm的通孔，在插座背面是兩條加強(qiáng)筋。
三組雙孔直接與其他工件接觸的工作界面，因此對(duì)這里的精度和結(jié)構(gòu)合理性要求更高，同時(shí)對(duì)側(cè)面孔的制造要求使用側(cè)抽心機(jī)構(gòu)，是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。因?yàn)閭?cè)面開(kāi)口形狀規(guī)則，位置不復(fù)雜，因此直接使用一個(gè)整體型芯。
在插座背面是中空結(jié)構(gòu)，在中心線(xiàn)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布有兩個(gè)加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)典型，是規(guī)整的長(zhǎng)方形，對(duì)表面粗糙度和位置精度沒(méi)有過(guò)高要求，不需要附加額外的技術(shù)要求。
2.2 成型制品的選材
根據(jù)插座的工作要求和材料成型后的強(qiáng)度以及注塑過(guò)程中塑料的流動(dòng)性，選用ABS作為其原料。ABS是丙烯晴、丁二烯、苯乙烯三種單體的共聚物，原料易得，價(jià)格便宜，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程材料之一，可作為機(jī)電外殼，儀表殼，電器元件等零件的材料。
ABS是由三種成分組成的，故它有三種成分的綜合性能，而每一組成分又在其中起著固有的作用。丙烯晴使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌。苯乙烯使它具有良好的加工性和染色性能。
ABS無(wú)毒、無(wú)味，成微黃色，成型的塑料件有較好的光澤，熔融溫度為217℃～237℃，熱分解溫度為250℃以上，無(wú)毒、無(wú)味、不透明。ABS具有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性和化學(xué)穩(wěn)定性。水、無(wú)機(jī)鹽、酸、堿類(lèi)對(duì)ABS幾乎無(wú)影響，在酮、醛、脂、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化熔脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。ABS有一定的尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線(xiàn)作用下易變硬發(fā)脆。根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等[10,11]。
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤(pán)、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏柜和冰箱襯里等。汽車(chē)工業(yè)上用ABS制造汽車(chē)擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車(chē)車(chē)身。ABS還可以用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕，云紋等缺陷。為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；在正常的成型條件下，壁厚、融料溫度對(duì)收縮率影響極?。灰笏芗雀邥r(shí)，模具溫度可控制在50℃～60℃之間，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，控制在60℃～80℃；ABS比比熱容低，俗話(huà)效率高，凝固也快，故成型周期短；ABS的表觀(guān)粘度對(duì)剪切速率的依賴(lài)性很強(qiáng)，因此在模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)交口。
2.3 塑件精度及表面粗糙度分析
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖紙中尺寸的符合程度。即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。影響塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是模具的收縮率的波動(dòng)以及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得，ABS建議采用的精度為高精度8級(jí)，較高精度為6級(jí)?？紤]到插座的使用對(duì)精度的要求不太高，所以各個(gè)地方均選擇8級(jí)精度。公差值的選擇見(jiàn)模具設(shè)計(jì)部分。
塑件間的表面粗糙度一般取0.8μm～0.2μm之間，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到插座的適用性，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性要求。塑件的表面要求不高，取Ra0.8μm [12]。
2.4 模具方案
2.4.1 模具方案及選擇
注射模的分類(lèi)方式很多。例如，可按照注射模在注射劑上的安裝方式、模具型腔數(shù)目和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分類(lèi)；但是從模具設(shè)計(jì)角度上看，按注射模的總體機(jī)構(gòu)特征分類(lèi)最為方便。按注射模的總體機(jī)構(gòu)特征分類(lèi)一般可將注射模分為以下幾類(lèi)。
（1） 二板式注射模
二板式注射模又稱(chēng)單分型面注射模，結(jié)構(gòu)上具有典型的兩塊模具，即動(dòng)模具板和定模具板。開(kāi)模時(shí)動(dòng)模具部分和定模具部分沿一個(gè)分型面分型，塑件和澆注系統(tǒng)凝料從同一分型面脫出。
二板模是注射模具中最常用的一類(lèi)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但是除采用直接澆口之外，型腔的澆口位置只能選擇在塑件的側(cè)面。
（2） 三板式注射模
三板式注射模又稱(chēng)雙分型面注射模，與二板式注射模相比，三板式注射模在結(jié)構(gòu)上增加了一塊可移動(dòng)的中間板，即具有動(dòng)模板、中間板和定模板三塊模板。開(kāi)模時(shí)模具需沿著不同的分型面二次或者三次分型，塑件和澆注系統(tǒng)凝料分別從不同的分型面脫離。
三板模能在塑件中心設(shè)置點(diǎn)澆口，但必須設(shè)計(jì)定居順序分型機(jī)構(gòu)以保證模具的分模順序，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。
（3） 二板半式注射模
二板半式注射模是指在結(jié)構(gòu)上仍具有典型的動(dòng)模板和定模板兩塊模板，但開(kāi)模時(shí)模具必須沿不同的分型面兩次分型的一類(lèi)模具。
二板半式注射模也需設(shè)計(jì)定居順序分型機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，當(dāng)塑件上具有側(cè)向孔或側(cè)凸槽，并且成型這些部位的側(cè)型芯設(shè)置在定模部分時(shí)，一般就必須采用這種模具結(jié)構(gòu)。
（4） 活動(dòng)鑲塊注射模
由于某些塑件的特殊結(jié)構(gòu)，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的分型從模具中取出塑件，這時(shí)就要在模具中設(shè)置活動(dòng)鑲塊或活動(dòng)側(cè)向型芯以方便的取出塑件。開(kāi)模時(shí)這些活動(dòng)鑲塊不能簡(jiǎn)單的沿著開(kāi)模方向與塑件分離，而是在脫模時(shí)必須將它們連同塑件一起移出模外，然后用手工或者借助簡(jiǎn)單的工具將它們與塑件分離。合模時(shí)這些活動(dòng)鑲塊嵌入模具必須可靠的位置，因此這類(lèi)模具的成產(chǎn)效率不高，適用于小批量或者試制件生產(chǎn)。
（5） 定模設(shè)推出機(jī)構(gòu)注射模
為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于塑件脫模，一般模具開(kāi)模后應(yīng)盡可能使塑件能滯留在動(dòng)模一側(cè)，但有時(shí)由于某些塑件的特殊要求或者形狀限制，塑件必須留在定模一側(cè)，這些在定模塑件的特殊形狀，開(kāi)模后塑件會(huì)包裹在定模一側(cè)的型芯上，為了使塑件脫模，特意從型芯上模設(shè)置推件板，開(kāi)模時(shí)由設(shè)在動(dòng)模側(cè)的拉板帶動(dòng)推板運(yùn)動(dòng)，將塑件從型芯上脫離。
（6）無(wú)流道凝料注射模
無(wú)流道凝料注射模也稱(chēng)無(wú)流道注射模具，是指采用對(duì)流道加熱或者絕熱的辦法使從注射劑噴口到澆口處之間的塑料保持熔融狀態(tài)，開(kāi)模后只修取出塑件的這類(lèi)模具。無(wú)流道凝料注射模能保證注射壓力在流道中的有效傳遞，有利于改善塑件的質(zhì)量，而且節(jié)約了塑料，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作；但模具成本高，澆注系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)要求高，對(duì)塑件形狀和塑性有一定的限制，一般適用于大批量生產(chǎn)。
此次設(shè)計(jì)的塑料插座模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，綜合考慮其結(jié)構(gòu)對(duì)模具的要求和成本，我選用二板半式注射模。
2.4.2 脫模方式制定
從模具中退出塑件及澆注系統(tǒng)凝料的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作是通過(guò)注射機(jī)上的頂桿或液壓缸來(lái)完成的。
此次設(shè)計(jì)的塑料插座沒(méi)有特殊的結(jié)構(gòu)，因此我選用常見(jiàn)的推桿來(lái)進(jìn)行脫模。通過(guò)分析零件的外形特點(diǎn)，我制訂了兩個(gè)推出方案，主要是頂桿的位置不同，圖中十字星位置是頂桿頂出位置。圖2.3所示為方案一示意圖。
圖2.3 頂出桿方案一
在這個(gè)方案中我從分型面處選擇零件內(nèi)部的三個(gè)點(diǎn)作為頂桿的頂出位置，避開(kāi)了周?chē)膫€(gè)角，避免將四個(gè)角頂壞，同時(shí)避開(kāi)了孔，減少了加工難度。圖2.4所示為方案二示意圖。
圖2.4 頂出桿方案二
在這個(gè)方案中我選擇將頂桿的頂出位置放在零件內(nèi)部，采用五個(gè)頂出點(diǎn)，一是將頂點(diǎn)的位置放在了加強(qiáng)筋的旁邊和凸臺(tái)處，二是保證工件在推出過(guò)程中受力均勻，防止工件受力變形。
經(jīng)過(guò)對(duì)比我認(rèn)為在方案一中存在幾點(diǎn)不足，一是頂點(diǎn)位置不完全對(duì)稱(chēng)，二是受力不均勻，綜合分析我選擇了第二個(gè)方案。
3 插座模具設(shè)計(jì)
3.1 模具成型尺寸計(jì)算
模具的成型尺寸是指型腔上直接用來(lái)成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔和型芯的深度和高度尺寸，中心距尺寸等。在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須根據(jù)制品的尺寸和精度要求來(lái)確定成型零件的相應(yīng)的尺寸和精度等級(jí)，給出正確的公差值。
模具尺寸偏差標(biāo)注為對(duì)包容面尺寸采用單向正偏差標(biāo)注，基本尺寸為最小。對(duì)被包容面尺寸采用單向夫偏差標(biāo)注，基本尺寸為最大[13]。
3.1.1 凹模型腔尺寸的計(jì)算
（1）凹模徑向尺寸計(jì)算公式：
(3.1)
其中：
——塑件的平均收縮率，S=0.006；
——塑件的公差，取8級(jí)精度；
——模具制造公差，按/3選取。
下標(biāo)：、分別代表塑件和模具,單位mm。
經(jīng)計(jì)算得: mm
（2）凹模深度尺寸計(jì)算公式：
(3.2)
其中：
——塑件的平均收縮率，S=0.006；
——塑件的公差，取8級(jí)精度；
——模具制造公差，按/3選取。
下標(biāo)：、分別代表塑件和模具,單位mm。
經(jīng)計(jì)算得: mm
3.1.2 型芯尺寸的計(jì)算
（1）型芯徑向尺寸計(jì)算公式：
(3.3)
其中：
——塑件的平均收縮率，S=0.006；
——塑件的公差，取8級(jí)精度；
——模具制造公差，按/3選取。
下標(biāo)：、分別代表塑件和模具,單位mm。
經(jīng)計(jì)算得: mm
（2）型芯高度尺寸計(jì)算公式：
(3.4)
其中：
——塑件的平均收縮率，S=0.006；
——塑件的公差，取8級(jí)精度；
——模具制造公差，按/3選取。
下標(biāo)：、分別代表塑件和模具,單位mm。
經(jīng)計(jì)算得: mm
3.1.3 中心距尺寸的計(jì)算
中心距尺寸計(jì)算公式：
(3.5)
其中：
——塑件的平均收縮率，S=0.006；
——塑件的公差，取8級(jí)精度；
——模具制造公差，按/3選取。
下標(biāo)：、分別代表塑件和模具,單位mm。
經(jīng)計(jì)算得：mm
3.2 注射機(jī)的選擇及型腔數(shù)目的確定
3.2.1 塑件的質(zhì)量體積分析及ABS的注射工藝性
塑件的體積大小，通過(guò)分析，可知體積約為4cm，ABS的密度為1.02g/cm，所以質(zhì)量為4.08 g。
ABS流動(dòng)性好，易于成型。熔融溫度為217℃～237℃，熱分解溫度為250℃以上。熔融溫度與分解溫度比較接近，選擇料筒溫度為200℃～230℃，為了防止流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度稍低于料筒溫度取180℃～190℃。ABS具體注射工藝參數(shù)參見(jiàn)表3.1。
表3.1 ABS注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類(lèi)型
螺桿式
模具溫度（℃）
60～70
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30～60
注射壓力(MPa)
70～90
噴嘴形式
直通式
保壓力(MPa)
50～70
噴嘴溫度（℃）
180～190
注射時(shí)間(s)
3～5
料桶前段溫度（℃）
200～210
保壓時(shí)間(s)
15～30
料桶中段溫度（℃）
210～230
冷卻時(shí)間(s)
15～30
料桶后段溫度（℃）
180～200
成型周期(s)
40～70
注射時(shí)，需在70℃～80℃預(yù)干燥4小時(shí)以上，注射溫度為170℃～200℃，注射成型過(guò)程中，模溫越低，冷卻速度太快，熔體溫度降低越迅速，造成熔體粘度增大，注射壓力損失，引起充模不足，反之，則有利于提高制品表面質(zhì)量，但制品生產(chǎn)率大大降低，綜合以上兩點(diǎn)，取模具溫度為60℃～70℃[14]。
3.2.2 型腔數(shù)目的確定
在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，有確定注射機(jī)的型號(hào)，再根據(jù)所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算能夠選取的型腔數(shù)目，也有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先確定型腔數(shù)目的，然后根據(jù)生產(chǎn)條件，如注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行校核計(jì)算，看所選的型腔數(shù)目是否滿(mǎn)足要求，由于塑件尺寸較小，可確定腔數(shù)為雙型腔。
3.2.3 注射機(jī)的選擇
根據(jù)塑件體積為4 cm，選擇注射機(jī)為XS-ZS-22，其具體技術(shù)規(guī)范參見(jiàn)表3.2。
（1）鎖模力的校核
鎖模力是指注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。在選用注射機(jī)時(shí)，要對(duì)其合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核。通?？捎孟铝泄竭M(jìn)行：
（3.6）
式中： ——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積；
——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積；
——型腔數(shù)量；
——塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力；
——鎖模力。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取模腔平均壓力為p為40 Mpa，通過(guò)分析，塑件在分型面上的投影面積為A=13cm。粗略計(jì)算鎖模力為F =pA=40×106×13×10-7=51.84KN<250 KN，所以滿(mǎn)足鎖模力的要求[15]。
表3.2 XS-ZY-500的技術(shù)規(guī)范
公稱(chēng)注射量(cm)
30
最大成型面積(cm)
90
螺桿直徑(mm)
28
最大開(kāi)（合）模行程(mm)
160
注射壓力(MPa)
115
模具最大厚度(mm)
180
注射行程(mm)
130
模具最小厚度(mm)
60
螺桿轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)
40
動(dòng)定模固定板尺寸(mm)
25×280
DFDSAF
25
拉桿空間(mm)
235
噴嘴孔直徑(mm)，
Φ2
噴嘴圓弧半徑(mm)
R12
（2）注射容量校核
模具型腔能否充滿(mǎn)與注射機(jī)允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量的范圍內(nèi)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80％。塑件的體積為4cm，加上澆注系統(tǒng)凝料的體積大約為4 cm，小于注射機(jī)的額定注射量為30cm，滿(mǎn)足需求。
（3） 最大注射壓力的校核
注射壓力是指在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強(qiáng)，注射壓力過(guò)低會(huì)導(dǎo)致型腔壓力不足，熔體不能順利充滿(mǎn)型腔；反之，注射壓力過(guò)大，不僅會(huì)造成溢料，甚至系統(tǒng)過(guò)載。螺式注射機(jī)ABS注射壓力一般是70 MPa～100MPa，取80Mpa。注射機(jī)注射壓力為145 MPa，滿(mǎn)足要求[16,17]。
（4） 模具厚度的校核
本注射機(jī)所允許的最小厚度和最大厚度分別為60mm和180mm，所選模架的閉合高度為160mm，滿(mǎn)足要求。
（5）開(kāi)模行程校核
所選注射機(jī)的最大開(kāi)模行程為160mm，模具結(jié)構(gòu)為雙分型面注射模，其開(kāi)模距為：
（3.7）
式中： ——脫模距離(mm），為14mm；
——塑件高度（mm），為19mm；
——取出澆注系統(tǒng)凝料所需的距離（mm），為40mm；
所以，mm，60mm≤83mm≤160mm，滿(mǎn)足要求。
3.3 分型面的選擇
3.3.1分型面的基本形式
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面。
3.3.2分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：
（1）盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一側(cè)；
（2）分型面應(yīng)有利于排氣；
（3）保證塑件外觀(guān)質(zhì)量要求；
（4）有利于塑件分型和抽芯動(dòng)作；
（5）有利于塑件脫模；
3.3.3分型面的選擇
按塑件結(jié)構(gòu)，有兩種分型面方案,參見(jiàn)圖3.1：
方案1??????????????????????????????????方案2
? 圖3.1 分型面示意圖
方案1與方案2相比，方案1型芯設(shè)在動(dòng)模，開(kāi)模后塑件包在型芯上留在動(dòng)模，符合分型面設(shè)計(jì)原則，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)，且縮短了流道，節(jié)約材料，提高經(jīng)濟(jì)效益，因此選用第一方案。同時(shí)選用雙分型面分型，詳見(jiàn)圖3.2，I-I分型面的分型距離是11mm。II-II分型面分型距離是83mm。
圖3.2 模具裝配圖
3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.4.1 主流道襯套部分設(shè)計(jì)
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(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。屬于從熱的塑料熔體到相對(duì)較冷的模具的一段過(guò)渡的流動(dòng)長(zhǎng)度，因此它的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動(dòng)速度及填充時(shí)間，必須使塑料熔體的溫度降和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最遠(yuǎn)位置的能力。主流道垂直于分型面。
主流道長(zhǎng)度一般按模板厚度確定，但為減小充模時(shí)的壓力降和減小物料損耗，以短為好，中小模具控制在50mm以?xún)?nèi)，在出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)主流道時(shí)，可將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴深入模具。本題取L為34mm。主流道襯套如圖3.3所示：
圖 3.3 主流道襯套結(jié)構(gòu)
各部分尺寸如下：
XS-Z-30注射機(jī)噴嘴口孔徑為2mm，噴嘴球徑為13mm。
d ——主流道小短直徑 d=3mm；
R ——主流道球面半徑 R a =12/2+2=8mm；
R a——表面粗糙度 R a≤0.8um；
a ——主流道錐角 a=5o ；
L ——主流道長(zhǎng)度 L=34mm；
h ——球面配合高度 h=2mm；
Ｄ ——主流道大端直徑 D=d+2Ltg(a/2)=5mm 。
3.4.2 冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴是用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱(chēng)為冷料穴。
冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上（亦即塑料流動(dòng)的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱(chēng)直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。
本設(shè)計(jì)中，冷料穴和分流道均開(kāi)設(shè)在中間板上，主流道的大端直徑D為5mm，所以冷料穴的直徑可以取6mm，深度可以取7mm。如圖3.4所示。
圖3.4 冷料穴示意圖
3.4.3 分流道設(shè)計(jì)
在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)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(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料有主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換一伙的平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此要求所設(shè)計(jì)的分流道能滿(mǎn)足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿(mǎn)型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失和熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。通常分流道直徑為主流道的80%左右，我選用半徑為2mm的圓形流道。
3.4.4 澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱(chēng)進(jìn)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)中介面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。
通常澆口可分為大澆口和小澆口兩類(lèi)，前者也稱(chēng)非限制性澆口，系指直接澆口，后者也稱(chēng)限制性澆口和內(nèi)澆，常用的有側(cè)澆口，點(diǎn)澆口等。
小澆口最適合于填充薄壁和壁厚均勻的型腔，它能有效的防止制品發(fā)生變形、翹曲和裂紋等弊病，而大澆口對(duì)補(bǔ)縮有利，它能提高制品的尺寸精度，因此當(dāng)制品的壁厚不均勻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大澆口的尺寸。
本設(shè)計(jì)澆口采取側(cè)澆口，模具結(jié)構(gòu)采用雙分型面，如圖3.5所示。
側(cè)澆口截面形狀簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)單，主要用于中小型塑件的多型腔模具，對(duì)多種塑料的成型適應(yīng)性較強(qiáng)；缺點(diǎn)是塑件外表面上有澆口痕跡，注射壓力損失大，對(duì)深型腔塑件排氣不便。
圖3.5 側(cè)澆口簡(jiǎn)圖
3.5 凹模型腔側(cè)壁厚度與底板厚度的計(jì)算
3.5.1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;還可能因剛度不足而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致溢料形成飛邊，降低塑件的尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿(mǎn)足剛度條件為準(zhǔn)；而對(duì)于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生彈性變形前，其內(nèi)應(yīng)力往往已經(jīng)超過(guò)了模具材料的許用應(yīng)力，因此強(qiáng)度不足是主要矛盾，設(shè)計(jì)型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。此次使用是中小模具，因此主要校核強(qiáng)度條件。
形型腔側(cè)壁厚度可表示為：
(3.8)
式中 ：
——腔側(cè)壁厚度，mm；
——型腔有效高度，為17㎜；
——型腔內(nèi)壓，為45Mpa；
——型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊尺寸,36mm；
——模具材料的許用應(yīng)力156.8MP。
經(jīng)計(jì)算為12mm。設(shè)計(jì)中壁厚為13.5mm，滿(mǎn)足使用要求。
3.5.2 底板厚度的計(jì)算
按剛度條件計(jì)算底板厚度為
(3.9)
式中：
——底板厚度，mm；
——型腔有效高度，為17㎜；
——型腔內(nèi)壓，為45Mpa；
——型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊尺寸,36mm；
——底板總寬度，200mm；
——模具材料的許用應(yīng)力156.8MP。
經(jīng)計(jì)算h為23mm。設(shè)計(jì)中底板厚度為25mm,能夠滿(mǎn)足使用要求。
3.5.3 必須設(shè)置必要的脫模斜度
為確保制件成型時(shí)能順利脫模，設(shè)計(jì)時(shí)必須在脫模方向設(shè)置脫模斜度，對(duì)于工程塑料的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，一般應(yīng)在保證順利脫模的前提下，盡量減小脫模斜度[18]。
（1）對(duì)于收縮率大的塑料制件應(yīng)選用較大的脫模斜度；
（2）對(duì)于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件應(yīng)采用較小的脫模斜度；
（3）制件壁厚較厚時(shí)，成型收縮增大，因此脫模斜度應(yīng)取大；
（4）一般情況下脫模斜度不包括在制件公差范圍內(nèi)。
根據(jù)以上各點(diǎn)，本設(shè)計(jì)取脫模斜度為1°。
3.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的插座零件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用常規(guī)的頂桿頂出機(jī)構(gòu)來(lái)完成脫模。
3.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定模或上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.6所示：
圖 3.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
一般導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模板之間的固定部位采用H7/m6或H7/k6的過(guò)渡配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套間滑動(dòng)部分采用H7/f7或H8/f8的間隙配合。在此次設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際出發(fā)，分別選用了H7/m6和H7/f7配合。采用了帶肩導(dǎo)柱與帶頭導(dǎo)套的配合方案[19]。
導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出8mm～12mm，以避免導(dǎo)柱未進(jìn)入導(dǎo)套而型芯先進(jìn)入凹模與凹模發(fā)生相碰而損壞。
導(dǎo)套根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)出發(fā)采用了兩段式，以滿(mǎn)足分模要求。
3.8 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開(kāi)模力傳遞給側(cè)型芯或側(cè)向成型塊，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成側(cè)抽心動(dòng)作。該機(jī)構(gòu)主要由斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)滑槽、鎖緊塊和定距裝置等組成。
3.8.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱與固定模板之間采用的配合一般為H7/m6。由于斜導(dǎo)柱在工作過(guò)程中主要來(lái)驅(qū)動(dòng)滑塊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滑塊運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽之間的配合精度保證，而合模時(shí)滑塊的最終精確位置由鎖緊塊確定。為了運(yùn)動(dòng)靈活，滑塊上斜導(dǎo)孔和斜導(dǎo)柱之間可以采用較寬松的間隙配合或取0.5mm～1mm間隙。通常斜導(dǎo)柱的角度采用15°～20°，一般不大于25°[20]。
（1）斜導(dǎo)柱傾斜角度和直徑的確定
斜導(dǎo)柱軸向與開(kāi)模方向的夾角稱(chēng)為斜導(dǎo)柱的傾斜角。確定時(shí)要綜合考慮抽芯距以及斜導(dǎo)柱所受的彎曲力。斜導(dǎo)柱的直徑取決于它所所承受的最大彎曲應(yīng)力，按斜導(dǎo)柱所受的最大彎曲應(yīng)力應(yīng)小于其許用應(yīng)力的原則，可以通過(guò)計(jì)算獲得，但是由于計(jì)算比較復(fù)雜，有時(shí)為了方便，也可用查表方法確定斜導(dǎo)柱的直徑。
通過(guò)對(duì)工件的和相關(guān)材料的參考，綜合分析后，選定斜導(dǎo)柱傾斜角度為20°，直徑為10mm。
（2）抽芯距的確定
抽芯距一般被要求倍塑件的厚度大3mm即可，插座的壁厚為1mm，因此其抽芯距為4mm。
（3）斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算
斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度根據(jù)活動(dòng)型芯的抽芯距、斜導(dǎo)柱的大端直徑、傾斜角以及定模板厚度來(lái)確定。
如圖3.7所示，設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際要求將斜導(dǎo)柱進(jìn)行加長(zhǎng)處理，以滿(mǎn)足要求。
其公式為：
（3.10）
式中：
、——斜導(dǎo)柱固定部分的長(zhǎng)度，mm；
——斜導(dǎo)柱工作不分的長(zhǎng)度，mm；
——斜導(dǎo)柱引導(dǎo)部分的長(zhǎng)度，一般?。?～10）mm；
——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm；
——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，mm；
——斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm；
——抽芯距，mm。
經(jīng)計(jì)算得=50mm。
圖3.7 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)
3.8.2 滑塊的設(shè)計(jì)
滑塊分為整體式和組合式兩種。實(shí)際中廣泛采用組合是結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是滑塊和側(cè)型芯分開(kāi)制造，然后安裝在一起，這樣既可以節(jié)省材料，方便加工，而且容易更換。在設(shè)計(jì)中采用的就是組合式滑塊，其結(jié)構(gòu)可參看圖3.7。
成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過(guò)程中，要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)的往復(fù)移動(dòng)，不應(yīng)發(fā)生上下竄動(dòng)和卡死現(xiàn)象。
在設(shè)計(jì)滑塊與導(dǎo)滑槽時(shí)，要注意選用正確的配合精度。導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H7/i7配合，其余各面均留有0.5mm左右的間隙。間隙部分的表面要求較高，表面粗糙度值均為。設(shè)計(jì)中滑塊與導(dǎo)槽的配合形式如圖3.8所示。
圖3.8 滑塊與導(dǎo)槽配合形式
3.8.3 鎖緊塊設(shè)計(jì)
在注射成型過(guò)程中，側(cè)向型芯會(huì)受到塑件熔體很大的推力作用，該推力通過(guò)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般的斜導(dǎo)柱為細(xì)長(zhǎng)桿件，受力后容易變形導(dǎo)致滑塊后移，因此在抽芯機(jī)構(gòu)中必須設(shè)置鎖緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受來(lái)自側(cè)向型芯的推力。鎖緊塊與模具的連接方式可根據(jù)推力的大小來(lái)確定。在設(shè)計(jì)中采用了較為常見(jiàn)的鎖緊塊，如圖3.7所示。
3.8.4 定位裝置的設(shè)計(jì)
滑塊的定位裝置用于保證滑塊在開(kāi)模后停留在剛剛脫出斜導(dǎo)柱的位置，不再發(fā)生任何移動(dòng)，以避免合模時(shí)斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確的進(jìn)入滑塊的斜導(dǎo)孔，造成模具損壞。在設(shè)計(jì)滑塊的定位裝置時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)和滑塊所在的不同位置選用不同形式。
通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)中各種情況的分析，在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)不方便使用定位裝置，因此將斜導(dǎo)柱加長(zhǎng)，使其在分模后仍有一大部分留在斜導(dǎo)孔中，通過(guò)斜導(dǎo)柱來(lái)定位滑塊。
3.9 順序開(kāi)模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)中模具需要沿不同的分型面兩次分型，以便取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料。為此，要控制模具分型面的打開(kāi)順序和打開(kāi)距離，本設(shè)計(jì)采用了彈簧式定距順序分型機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖3.9所示。
圖3.9 彈簧順序分型機(jī)構(gòu)示意圖
已知型芯的抽芯距為4mm，傾斜角為20°。完成抽芯距所需要的開(kāi)模距離可以通過(guò)計(jì)算獲得。
其公式為：
（3.11）
式中：
——型芯抽芯距，mm；
——斜導(dǎo)柱傾斜角度。
經(jīng)計(jì)算得：=11mm。
4 模具的制造
4.1 制定模具的加工工藝規(guī)程
工藝規(guī)程是按照模具設(shè)計(jì)圖樣，由工藝人員指定出整個(gè)模具或各個(gè)零件部件制造的工藝過(guò)程，模具加工工藝規(guī)程通常采用卡片的形式從到生產(chǎn)部門(mén)。一般模具的生產(chǎn)以單位加工為主，工藝規(guī)程卡片是以加工工序?yàn)閱挝?，?jiǎn)要說(shuō)明模具或零部件的加工工序名稱(chēng)、加工內(nèi)容、加工設(shè)備以及必要的說(shuō)明，它是組織生產(chǎn)的依據(jù)。
4.2 型腔零件的數(shù)控編程
在模具三維設(shè)計(jì)中形成的型腔零件的三維實(shí)體模型，可作為數(shù)控編程幾何模型，這樣使得模具的設(shè)計(jì)與制造都是建立在一個(gè)統(tǒng)一的幾何模型上，保證了模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和正確性。
4.3 組織模具零件的生產(chǎn)
按照零件的加工工藝卡片組成的零部件的生產(chǎn)，一般可采用常規(guī)的機(jī)械加工、數(shù)控加工、電加工、鑄造、擠壓等方法完成零部件的加工過(guò)程，制造出符合設(shè)計(jì)要求的零部件。
4.4 塑料模具的裝配和調(diào)試
按規(guī)定的技術(shù)要求，將加工合格的零部件進(jìn)行裝配和連接，裝配成符合裝配圖要求的模具，塑料模具的裝配，按照作業(yè)的順序通?？煞譃椋耗＞哐b配關(guān)系的研究、待裝零件的清理與準(zhǔn)備、總裝配等幾個(gè)階段。
將裝配好的模具固定在規(guī)定的塑料成型設(shè)備上（也可以再專(zhuān)用的試模機(jī)上）進(jìn)行試模，在試模過(guò)程中，不斷調(diào)整、校正，直到生產(chǎn)出合格的塑件為止。
結(jié)束語(yǔ)
這次設(shè)計(jì)的完成是基于AUTOCAD2007和PRO/E軟件，模具設(shè)計(jì)部分先用AUTOCAD2007進(jìn)行了詳細(xì)的繪制，在此基礎(chǔ)上制作了三維造型，三維造型全是用PRO/E完成。
文獻(xiàn)綜述介紹了塑料模在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和制造特點(diǎn)及塑料模CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，并且介紹了模具設(shè)計(jì)的方法以及PRO/E的特點(diǎn)以及應(yīng)用。模具設(shè)計(jì)部分，選擇注射模，一模兩腔，結(jié)構(gòu)為側(cè)澆口。并對(duì)模具每個(gè)部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。模具調(diào)試部分，由于生產(chǎn)條件限制，文中只簡(jiǎn)要介紹了一些注意事項(xiàng)。
致 謝
經(jīng)過(guò)了三個(gè)多月的努力，我終于完成了塑料插座的模具設(shè)計(jì)。這首先得益于我的指導(dǎo)老師丁武學(xué)和張躍老師對(duì)我的幫助和指導(dǎo)。正是由于他們的精心指導(dǎo)，我才能順利地完成這次設(shè)計(jì)。由于以前沒(méi)有接觸過(guò)模具，開(kāi)始對(duì)此上手比較難，但在兩位老師的耐心指導(dǎo)下，很快就能夠借助參考書(shū)開(kāi)始模具設(shè)計(jì)，這是個(gè)邊學(xué)邊做的過(guò)程。兩位老師的模具知識(shí)讓我們欽佩，三個(gè)多月的時(shí)間真的很短，我們?cè)搶W(xué)習(xí)的東西還很多。同時(shí)還要感謝同組的同學(xué)對(duì)我的幫助和支持，在與他們的交流中，學(xué)到了很多東西。
參 考 文 獻(xiàn)
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