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目 錄 目 錄 ....................................................................................................................................................................- 0 - 摘 要 ..........................................................................................................................................................................- 1 - PSTRACT .................................................................................................................................................................- 2 - 1 前言 ......................................................................................................................................................................- 3 - 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 ....................................................................................................................- 3 - 1.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 ....................................................................................................................................- 4 - 1.3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ................................................................................................................- 5 - 2 成型工藝分析 ......................................................................................................................................................- 6 - 2.1 塑件零件圖 .....................................................................................................................................................- 6 - 2.2 塑件的工藝性分析 .........................................................................................................................................- 6 - 2.3 模塑設備的選擇 .............................................................................................................................................- 8 - 2.4 塑件注射工藝參數(shù)的確定 .............................................................................................................................- 9 - 2.5 注射模的結(jié)構(gòu)設計 .........................................................................................................................................- 9 - 2.6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 [9] ......................................................................................................................- 16 - 3 模具的有關計算 ................................................................................................................................................- 17 - 3.1 型腔和型芯工作尺寸計算 ..........................................................................................................................- 17 - 3.2 型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計算 ..................................................................................................................- 19 - 4 模架的選擇 ........................................................................................................................................................- 20 - 5 注射機的校核 ....................................................................................................................................................- 22 - 5.1 最大注射量的校核 ......................................................................................................................................- 22 - 5.2 注射壓力的校核 ..........................................................................................................................................- 23 - 5.3 鎖模力的校核 ..............................................................................................................................................- 23 - 5.4 模具外形尺寸校核 ......................................................................................................................................- 23 - 5.5 開模行程的校核 ..........................................................................................................................................- 24 - 總 結(jié) ....................................................................................................................................................................- 24 - 參考文獻 ..................................................................................................................................................................- 25 - 致 謝 ..................................................................................................................................................................- 26 - 畢業(yè)設計說明書 - 1 - 注射模具設計 摘 要 本設計從注塑模具的現(xiàn)狀出發(fā)，簡單闡述了模具發(fā)展的前景和可能的研究方向；對 使用氨基塑料為原料的燈罩進行產(chǎn)品造型設計，再對外殼進行了結(jié)構(gòu)分析，并根據(jù)工藝 參數(shù)、原料性能、產(chǎn)品要求對此產(chǎn)品進行模具設計。本文設計了一副一模四腔的注塑模 具，其中利用了三維流道分析功能，還有利用 UG 模具工具的功能對型腔進行初步設計。 關鍵詞：模具設計，注射模具，燈罩 畢業(yè)設計說明書 - 2 - Abstract This design start from the current situation of injection mold, briefly discusses the prospects for mold development and possible research directions. Next doing the product design about a cover of Protect the car engine, this based the mixture material of MF . And then finish structure analysis about the back cover shell, getting a mold design according to process parameters, materials properties, requirements of this product. This paper designs injection mold of a one-mode with one-cavity, which use the UG three-dimensional modeling capabilities and with the flow analysis, as well as doing preliminary design features of the cavity based on the mold tool by UG. Key words: mold design, injection mold,Lampshade 畢業(yè)設計說明書 - 3 - 1 前言 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的 流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低， 生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的 高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量， 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè) 技術改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模 具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛 的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60％～90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生 產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為 例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市 場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件， 經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。 汽車基本車型不斷增加，2005 年將達到 170 種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價 值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有 80％的模具需要更 換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車型， 1000 多個型號。單輛摩托車約有零件 2000 種，共計 5000 多個，其中一半以上需要模具 生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具，總價值為 1000 多萬元。其他行業(yè)，如電 子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。 中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進 的數(shù)控制模設備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有 很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特 畢業(yè)設計說明書 - 4 - 別重要的意義。 1.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀 80 年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的 動力。20 世紀 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣，1994 年增長到 130 億元人民幣，1999 年已達到 245 億元人民幣，2000 年增至 260～270 億元人民幣。今后預計每年仍會以 10℅～15℅的速度快速增長。 目前，我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠 外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等， 都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。 例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我 國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅 速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。 例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和 外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分 之一。其中，沖壓模具約占 50℅（中國臺灣：40℅） ，塑料模具約占 33℅（中國臺灣： 48℅） ，壓鑄模具約占 6℅（中國臺灣：5℅） ，其他各類模具約占 11（中國臺灣：7℅） 。 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981） ，成長期（1981——1991） ， 成熟期（1991——2001）三個階段。 萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機 械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等） 逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模， 玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981 年——1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn) 業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自 1982 年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工 業(yè)適用范圍” ，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整 體經(jīng)濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐 漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和 制造等 CAD/CAM 技術，所以臺灣模具業(yè)接觸 CAD/CAM/CAE/CAT 技術的時間相當早。 畢業(yè)設計說明書 - 5 - 成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994 年，1998 年，由臺灣地區(qū)政 府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用 與發(fā)展計劃” ，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依 賴高的模具。1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認 同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員， 。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展， 隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應 對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與 光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 1.3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成 為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā) 展也十分迅速。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技 術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外， 許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我 國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴 于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。 畢業(yè)設計說明書 - 6 - 2 成型工藝分析 2.1 塑件零件圖 零件圖的二維圖如下： 圖 1. 燈罩圖 2.2 塑件的工藝性分析 2.2.1 功能分析 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標，該塑件是日 用品,要承受一定的外力,所以對制件的塑性有一定的要求.如屈服強度, ,摩擦因素等;塑 件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作 為一種日用品,生產(chǎn)批量應該是大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命,在 材料的選擇時要綜合各種因素;此外,塑料都會老化,還要考慮其氧化性 。 2.2.2 塑件的原材料分析 我們采用PS, PS塑料（聚苯乙烯），英文名稱:Polystyrene，比重：1.05克/立方厘 米，成型收縮率：0.6-0.8%，成型溫度：170-250℃。 畢業(yè)設計說明書 - 7 - 通用級聚苯乙烯是一種熱塑性樹脂,為無色、無臭、無味而有光澤的、透明的珠狀或 粒狀的固體。密度1.04～1.09,透明度88%～92%,折射率1.59～1.60。在應力作用下,產(chǎn)生 雙折射,即所謂應力-光學效應。產(chǎn)品的熔融溫度150～180℃,熱分解溫度300℃,熱變形溫 度70～100℃,長期使用溫度為60～80℃。在較熱變形溫度低5～6℃下,經(jīng)退火處理后,可 消除應力,使熱變形溫度有所提高。若在生產(chǎn)過程中加入少許α-甲基苯乙烯,可提高通用 聚苯乙烯的耐熱等級。 它可溶于芳香烴、氯代烴、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶脹?？赡湍承┑V物油、 有機酸、堿、鹽、低級醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮濕環(huán)境中仍能保持其力學性 能和尺寸穩(wěn)定性。光學性能僅次于丙烯酸類樹脂。電性能優(yōu)異,體積電阻率和表面電阻率 都很高,且不受溫度、濕度變化的影響,也不受電暈放電的影響。耐輻照性能也很好。其 主要缺點是質(zhì)脆易裂、沖擊強度較低,耐熱性較差,不能耐沸水,只能在較低溫度和較低負 荷下使用。耐日光性較差,易燃。燃燒時發(fā)黑煙,且有特殊臭味。 聚苯乙烯流動性好,加工性能好,易著色,尺寸穩(wěn)定性好。可用注塑、擠塑、吹塑、發(fā) 泡、熱成型、粘接、涂覆、焊接、機加工、印刷等方法加工成各種制件,特別適用于注射 成型。 注射成型時物料一般可不經(jīng)干燥而直接使用。但為了提高制品質(zhì)量,可以55～70℃鼓 風烘箱內(nèi)預干燥1～2h。具體加工條件大致為：料筒溫度200℃左右,模具溫度60～80℃, 注塑溫度170～220℃,60～150MPa,壓縮比為1.6～4.0。成型后的制品為了消除內(nèi)應力,可 在紅外線燈或鼓風烘箱內(nèi)于70℃恒溫處理2～4h。 擠塑成型時,一般采用的螺桿長徑比L/D為17～24,以空氣冷卻,擠塑溫度150～200℃。 吹塑成型時,可采用注塑和擠塑制得的型坯進行吹塑制得所需制品。吹塑壓力一般為 0.1～0.3MPa。 2.2.3 尺寸精度分析 從零件圖上分析，該零件的形狀比較簡單,是個規(guī)則的旋轉(zhuǎn)體，但中間有側(cè)凹，模具 設計時須設置側(cè)向分型面等復雜機構(gòu)，該零件的主要尺寸精度為 IT8 級。由以上分析可 見，該零件的尺寸精度要求不是很高，對應模具相關零件的尺寸加工可以保證。 從塑件厚度上來看,厚度為 1.5mm,塑件均勻,比較容易注射成型。 2.2.4表面質(zhì)量分析 畢業(yè)設計說明書 - 8 - 該零件的表面除表面粗糙度為 Ra1.6um，要求不得有毛刺，沒有其他特別的表面質(zhì)量 要求，故比較容易實現(xiàn)。 2.3 模塑設備的選擇 按塑化方式(即塑化用的零部件及原理)不同,注射機可分為柱塞式和螺桿式兩大類注 射機。 螺桿式注射機。先是動模部分和定模部分合模，接著注射油缸活塞推動螺桿按要求 的注射壓力和注射速度將已塑化好的塑料經(jīng)噴嘴及模具的澆注系統(tǒng)射入型腔，當塑科充 滿型腔后，螺桿繼續(xù)對塑料保持一定的壓力，促使塑料補充塑件冷卻收縮所需之料，同 時阻止塑料倒流，經(jīng)一定時問的保壓后，注射油缸活塞壓力消失，螺桿開始轉(zhuǎn)動。這時， 由料斗落入科簡的塑料在料簡中塑化。當模具型腔內(nèi)的塑件冷卻定型后，摸具打開，在 模具推出機構(gòu)的作用下，塑件由模具型芯中脫出. 柱塞式注射機。由注射機的合模機構(gòu)帶動模具的動模部分與定模部分合模，然后注 射機的柱塞將塑料推進到加料筒中，使其熔融成粘流態(tài)。在高壓下，高速地通過噴嘴和 模具的澆注系統(tǒng)進入型腔。充滿型腔的熔體在型腔中保壓冷卻定型。然后，柱塞復位， 料斗中的塑料又落入料筒。合模機構(gòu)帶動動模部分把模具打開，由推件板把塑件由型芯 上推下。 模塑設備的選擇主要依據(jù)注射量，因此需計算塑件的質(zhì)量，經(jīng)計算，塑件的體積 V=72.5 根據(jù)設計手冊可查得 PS 的密度為 1.05g/ ;故塑件的質(zhì)量為3cm3cm W=72.5X1.05=76.0g 根據(jù)以上因素及計算結(jié)果,考慮塑件的外形尺寸、注射時所需壓力和一般工廠的現(xiàn)有 設備等情況，本模具采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，初選注射機為 G54-S200/400。 注射機的工藝參數(shù)表 G54-S200/400 額定注射量： 200-400cm３ 螺桿直徑： 55mm 注射壓力： 109M Pa 注射行程： 160mm 畢業(yè)設計說明書 - 9 - 合模力： 2540KN 最大成型面積： 645cm2 最大開模行程： 260mm 模具最大厚度： 406mm 模具最小厚度： 165mm 2.4 塑件注射工藝參數(shù)的確定 根據(jù)設計手冊并參考工廠實際應用的情況，增強 PS 的成型工藝參數(shù)可作為如下選擇： (1)預熱:溫度 80～85℃時間 2～3h； (2)料筒溫度:后段 150～170℃中段 165～180℃前段 180～200℃； (3)噴嘴溫度:170～180℃； (4)模具溫度:50～80℃； (5)注射壓力:60～100Mpa； (6)成型時間:注射時間 20～90s 高壓時間 0～5s 冷卻時間 20～120s 總周期 50～220s (7)螺桿轉(zhuǎn)速:30r/min； 上述工藝參數(shù)在試模時需作適當調(diào)整。 2.5 注射模的結(jié)構(gòu)設計 2.5.1分型面的選擇 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。 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輪廓處。 （2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 （3) 保證塑件的精度要求。 畢業(yè)設計說明書 - 10 - （4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 （5) 便于模具加工制造。 （6) 有利于防止溢料。 （7) 有利于排氣的效果。 該塑件分型面沒有懸念，就選取在塑件投影面積最大處。 圖2 分型面 2.5.2確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用一模四腔，考慮到模具成型零件和出模方式的設計，模具的型 腔排列方如圖 3 所示。 圖 3 型腔的排樣 2.5.3澆注系統(tǒng)的設計 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。它的作用是將 畢業(yè)設計說明書 - 11 - 熔體平穩(wěn)的引入到型腔，并在填充的過程中將壓力傳遞到型腔的各部位，以獲得組織致 密、外形清晰、表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。因此澆注系統(tǒng)的設計直接關系到注射成型 的效率和塑件的質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類 普通澆注系統(tǒng)的組成 注射模的澆注系統(tǒng)均由主流道、分流道、澆口及冷料穴四部分組成。 (1)主流道 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸處開始到有分流道為止的一段料流通道。它起 到將熔體從噴嘴引入模具的作用，主流道尺寸的大小直接影響熔體的流動速度的填充時 間。 (2)分流道 分流道是主流道與型腔進料口之間的一段流道，主要起分流和轉(zhuǎn)向作用，即將熔體 由主流道分流到各個型腔的過渡通道，也是澆注系統(tǒng)的斷面變化和熔體流動轉(zhuǎn)向的過渡 通道。 (3)澆口 澆口是指料流進入型腔前最狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短的一段，其尺寸狹小且 短，目的是使料流進入型腔前加速，便于充滿型腔，且又利于封閉型腔口，防止熔體倒 流。另外，也便于成型后冷料與塑件分離。 (4)冷料穴 在每個注射成型周期開始時，最前端的料接觸低溫模具后會降溫、變硬被稱之為冷 料，為防止此冷料堵塞澆口或影響制件的質(zhì)量而設置的冷料穴，其作用就是儲藏泠料。 冷料穴一般設在主流道的末端，有時在分流道的末端也增設冷料穴。 澆注系統(tǒng)設計的基本原則 1）必須了解塑料的工藝特性； 2）排氣良好； 3）防止型芯和塑件變形； 4）減少熔體流程和塑料耗量； 5）修整方便并保正塑件的外觀質(zhì)量； 6）要求熱量及壓力損失最小。 2.5.4主流道設計 畢業(yè)設計說明書 - 12 - （1）為便于凝料從主流道中拔出主流道設計成圓錐形。 （2）主流道與分流道結(jié)合處采用圓角過度。(其半徑 R 為 1～3mm) （3）在保證塑件成型良好的前提下，主流道的長度 L 應盡量短。 （L 不超過 60mm） （4）設置主流道襯套。 根據(jù)以上原則得 主流道尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段 帶有錐度的流動通道。根據(jù)設計手冊查XS-ZY-125型注射機噴嘴的有關尺寸。噴嘴孔 徑為d=4mm,噴嘴前端球面半徑R=12mm。 根據(jù)模具主流道與噴嘴 SR=SR1+（1～2）mm 和 d=d1+(0.5～1)mm，取主流道球面半徑 SR=13mm；小端直徑 d=4.5mm。經(jīng)過計算大端直徑為 10.5mm。 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形其斜度為1至3度，經(jīng)換算 主流道 為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料斷設計半徑r=5 mm的圓弧過渡。 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具 主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式---澆口套.以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨進行加工和熱處理。澆口套都是標準件，只需去買就行了。常用澆口套分為有托澆 口套和無托澆口套兩種下圖為前者，有托澆口套用于配裝定位圈。由于注射機的噴嘴圓 弧半徑為12mm，所以澆口套的為R13mm。如圖4所示. 圖 4 主流道襯套 分流道和澆口如下圖 畢業(yè)設計說明書 - 13 - 2.5.8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，設計應盡量保證所有的型 腔同時得到均一的充填和成型。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。 2.5.9推件機構(gòu)的設計 推出機構(gòu)——把塑件及澆注系統(tǒng)從從型腔中或型芯上脫出來的機構(gòu)。 推出機構(gòu)組成：推出部件（推桿、拉料桿、復位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位 釘） 、推出導向部件（推桿導柱、推桿導套） 、復位部件（復位桿） 。 推出機構(gòu)設計原則 制件推出（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 制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構(gòu)時應遵循下列原則。 （1）推出機構(gòu)應盡量設置在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機 構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設在動模一側(cè)。正因如此，在分型面 設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。 (2) 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設 計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。 畢業(yè)設計說明書 - 14 - 推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推 力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推 板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 （3）機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構(gòu)本身要 有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。 （4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面， 對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì) 量。 （5）合模時的正確復位 設計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復位，并保 證不與其他模具零件相干涉。推出機構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出， 液壓氣動推出機構(gòu)。 （6）把塑件推出模具 10mm 左右；如果脫模斜度較大時可以頂出塑件深度的 2/3 就可以 了。 本套模具的推出機構(gòu)為機動推出，形式較為簡單，型腔有16個直徑為4㎜特制頂針。 2.5.10成型零件結(jié)構(gòu)設計 1.凹模結(jié)構(gòu)設計 凹模的結(jié)構(gòu)形式: （1)整體式凹模 凹模由整塊材料構(gòu)成 結(jié)構(gòu)特點：牢固、不易變形、塑件質(zhì)量好。 適用范圍：形狀簡單或形狀復雜但凹?？捎秒娀鸹ê蛿?shù)控加工的中小型塑件。 大型模具不易采用整體式結(jié)構(gòu)： 1）.不便于加工，維修困難 2).大件不易熱處理（淬不透） 3).模具生產(chǎn)周 期長，成本高 4).切削量太大，浪費鋼材 5).搬運不便 （2）整體嵌入式凹模 凹模由整塊金屬材料加工成并鑲?cè)肽Ｌ字?結(jié)構(gòu)特點：型腔尺寸小，凹模鑲件外形多為旋轉(zhuǎn)體，更換方便。 適用范圍：塑件尺寸較小的多型腔模具 裝配情況: 畢業(yè)設計說明書 - 15 - 過渡配合：H7/js6（較松過渡配合） H7/n6（較緊過渡配合） H7/m6（介于二者之間)） （3）局部鑲嵌式凹模 將凹模中易磨損的部位做成鑲件嵌入模體中 結(jié)構(gòu)特點：易磨損鑲件部分易加工易更換 大面積鑲拼凹模 凹模由許多拼塊鑲制組合而成 組合目的：滿足大型塑件凸凹形狀的需求，便于機加、維修、拋光、研磨、熱處理 以及節(jié)約貴重模具鋼材。 適用范圍：廣泛應用于大型塑件上。 根據(jù)鑲拼方式的不同可分為。 2.凸模結(jié)構(gòu)設計 (1)整體式型芯 (2)組合式型芯——型芯采用拼塊組合 型芯采用拼塊組合 適用范圍：塑件內(nèi)型較復雜的情況 優(yōu)缺點：節(jié)約貴重金屬，減少加工量，拼接處必須牢靠嚴密 根據(jù)以上凹凸模結(jié)構(gòu)形式與分析，結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)圖（1）與（2） ，看出本塑件比較 簡單，精度要求不高。本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式,考慮加工的難易程度和材料的價 值利用等因素,凹凸模采用整體結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式 2.6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 [9] 當在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺時，塑件 就不能直接由推桿等推出機構(gòu)推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向 移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向成型零件抽出，然后在把塑件從 模內(nèi)推出，否則就無法脫模。 2.6.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)類型的確定 殼體中間槽需要用到抽芯機構(gòu)，在這里運用機動方式抽芯。驅(qū)動方式為斜導柱。該 畢業(yè)設計說明書 - 16 - 塑件的側(cè)凹較淺,所需的抽芯距不大,側(cè)凹的成型面積也不大,所以采用斜導柱側(cè)抽芯足夠. 一般將主型芯和滑塊位置設于動模，這樣在脫模過程中，側(cè)向分型時對塑件有限制側(cè)向 移動的作用，塑件不會黏附在滑塊上，脫模比較順利。 2.6.2 斜導柱的設計 斜導柱設置在定模，與滑塊的中線對齊，有足夠的強度。 斜導柱頂端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在開模時能隨驅(qū)使滑塊沿動模 板上的導滑槽滑動。斜導柱傾斜角為 20 度。 2.6.3 滑塊的組合及設計形式 設計其組合方式時應考慮分型與抽芯的方向要求,并保證塑件有較好的外觀質(zhì)量,另外 還應使滑塊的組合部分具有足夠的強度。利用滑塊水平兩側(cè)面的凸耳與模套對應的導滑 槽滑動配合,達到側(cè)向分型與復位的目的。為防止滑塊離開動模，采用壓塊壓住滑塊兩邊 的凸耳。 2.6.4 各項尺寸的計算與校核 斜導柱、滑塊、導柱之間的相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖所示。 斜導柱的導向傾斜角為 20 度，從合模到開模斜導柱剛離開滑塊時，斜導柱的移動距 離是 36.5mm，保證了滑塊止動上的配合。 需要抽芯的距離是： 3.5sm?抽 斜導柱剛好抽出來時的推動距離： 7.5l?推 因： +3，所以抽芯距離滿足要求，塑件能正常取出。ls?推 抽 畢業(yè)設計說明書 - 17 - 圖 4.15 側(cè)向分型與抽芯分析 3 模具的有關計算 3.1 型腔和型芯工作尺寸計算 本塑件中成型零件工作尺寸均采用平均法計算。查表得 PS 塑料的收縮率為 ,所以平均收縮率為 ，考minmax0.6%,0.8SS????0.6%.8/20.7%cpS??? 慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取 。3/?z? a. 型腔工作尺寸計算 根據(jù)型腔徑向尺寸計算公式： zcpsMSL????????????043 現(xiàn)對有關尺寸進行計算 0.4382? zcpsMSL????????????043 0.43(38.5.7%)?? mm 0.2?? 0.85? zcpsMSL??????????043 畢業(yè)設計說明書 - 18 - 0.8349.70.%4??????????? mm0.25? 根據(jù)型腔深度尺寸計算公式： 可得??ZCPsmSH?032??? 0.384???ZCPsmSH?03?? 0.38240.5.7%????????? mm0.13?? b.型芯工作尺寸計算 根據(jù)型芯徑向尺寸計算公式： 對有關尺寸進行計算。 043zcpsmSHL??????????? 01.47? 043zcpsmSHL??????????? 01.436.5.7%?? mm0.3847?? c.型孔之間的中心距 根據(jù)中心距計算公式: 對有關尺寸計算??2zCPsmS???? 02.18? zCPs 畢業(yè)設計說明書 - 19 - ??12.0790.%3???? mm8. 3.2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 模具對強度和剛度都有要求,如果型腔側(cè)壁厚度和底板厚度不夠,當型腔中產(chǎn)生的 內(nèi)應力超過型腔材料的許用應力時,型腔即發(fā)生強度破壞.與此同時,剛度不足則發(fā)生過 大的彈性變形,從而產(chǎn)生溢料及和影響塑件尺寸及成型精度,也可能導致脫模困難等.但 實踐和理論分析證明,模具對強度及剛度的要求也并非要同時兼顧.對大尺寸型腔,剛度 不足是主要矛盾,應按剛度條件計算型腔壁厚和底板厚度;對小尺寸型腔,強度不夠則是 主要矛盾,應按強度條件計算型腔壁厚和底版厚度.由于本塑件型腔的尺寸屬于小尺寸型 腔,且采用整體式結(jié)構(gòu)。 所以根據(jù)整體式型腔壁厚的經(jīng)驗公式得 ????mLmLS 10259.0172.0?????強 8.35 考慮到凹模板上還需安放導向機構(gòu)等，故取凹模板的外形尺寸為 m1605? 根據(jù)支承板厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，得 bt15.04??強 ,代入公式計算得：mmt24?強 考慮到模具整體的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，取 5 畢業(yè)設計說明書 - 20 - 4 模架的選擇 型腔模板的長度為 SAL??80m198035m? 型腔模板的寬度為 BtN56?? 式中 L——型腔模板的長度； N——型腔模板的寬度； S——型腔至模板邊緣壁厚； A——型腔長度； B——型腔寬度； (1)確定模架組合形式. (2)確定型腔壁厚. （3）計算型腔模板周界限.把本模具型腔近似看成如圖 9 所示結(jié)構(gòu)。 圖 9 動模板的長寬 根據(jù)上述計算公式算出的結(jié)果查模具設計手冊可得有關標準件的尺寸 選擇的模架為 CI 型。如圖 10。 畢業(yè)設計說明書 - 21 - 圖 10 標準模架 動定模座板—— 350430m? 動模板—— 9m 定模板—— 推桿固定板—— 212 推板支撐板—— 5 導柱—— 30d? 導套—— 14m 復位桿—— 25 六角螺釘——8-M10 內(nèi)六角螺釘——4-M6 根據(jù)支承與固定零件的設計中提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，動模座板: ;;動模板：130hm? ；推桿支撐板 ;定模板: ；定模座板： 。 （90Bm?mh25?90A?1 ）32hC?? 因而模具的閉合高度為 CBAH?11 3090930mm?? 畢業(yè)設計說明書 - 22 - 5 注射機的校核 5.1 最大注射量的校核 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)量或體積吧大于注射機的最大注射量，否則，就會使塑件 成型吧完整或內(nèi)部組織疏松，塑件強度降低。校核公式 pKmn??13 311472.50,0.8420,pnmcmKc???????所 以 滿 足 的 注 射 條 件 5.2 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 機的的最大壓力應大于或等于塑件成型時所需的注射壓力，即 p?max 因注射機的最大注射壓力 塑件的成型壓力 ，滿足要求。max109PM?MPa50? 5.3 鎖模力的校核 當高壓熔體充滿模具型腔時，會在型腔內(nèi)產(chǎn)生很大的力，迫使模具沿分型面脹開， 這個力的大小等于塑件及澆注系統(tǒng)在分型面投影面積的之和乘以模具型腔內(nèi)熔體壓力， 它要小于注射機的額定鎖模力 ，才能保證注射時不發(fā)生溢料現(xiàn)象，即pF??pSFAnP???1 因本塑件模具型腔數(shù)目 ，單個塑件在分型面上的投影面積 ，澆注4n 2190Am? 系統(tǒng)在分型面上投影面積 ，型腔內(nèi)熔體壓力 ，代入公式得21.50mAMPa4 ，注射機的公稱鎖模力 ，所以滿足要求。MPaFs19? 0pFPa? 畢業(yè)設計說明書 - 23 - 5.4 模具外形尺寸校核 模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿距離，否則無法安裝。同時，模具的座板尺寸 不能超過注射機的模板尺寸。查模具設計手冊得 G54-S200/400 的拉桿空間為 ，動、定模固定板尺寸為 ，本模具的外形尺寸為290368m?3504m? ，動、定模座板的尺寸為 ，通過比較可知不滿足要求。5 5.5 模具厚度校核 模具總厚度要位于注射機可安裝的最大厚度和最小厚度之間。查模具設計手冊得 G54-S200/400 的安裝厚度在 之間，而本模具的厚度為 ，滿足要求。165~40m30m 5.5 開模行程的校核 開模行程指模具開合過程中，注射機移動模板的距離。本模具是單分型面注射模， 由校核公式 ??mhS10~521?? 因塑件脫模所需的推出距離 ，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制件高度38.? ，代入得 ，注射機的最大開模行程 ，滿足130.5hm?1069hm? 260Sm? 要求。 畢業(yè)設計說明書 - 24 - 總 結(jié) 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。塑料制件在我們生活用品中 占居重要地位。在設計中我們不僅僅要把模具設計出來也要考慮它經(jīng)濟性，本套模具大 部分非標零件采用 45 剛，經(jīng)濟適用，滿足設計要求。 本設計對塑件進行工藝分析之后。對成型塑件的模具結(jié)構(gòu)進行了必要的計算和詳細 的設計，其中包括分面的選擇，澆注系統(tǒng)，推出機構(gòu)的設計，成型零部件的計算等，最 后對所選注塑機進行校核。 順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本 專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但在設計計算中經(jīng)常用很多的經(jīng)驗公式，公式與公式之間存 在差異，計算結(jié)果又有很大差距。尤其壁厚計算相當明顯。原則與原則之間也存在沖突。 特別是分型面的選擇，故許多知識需在以后的工作中學習積累。 畢業(yè)設計說明書 - 25 - 參考文獻 [1]楊安, 塑料成型工藝與模具設計.北京理工大學出版社，2007， [2]李舒燕,林承全，模具制造工藝.湖北科學技術出版社，2008， [3]陳劍鶴, 模具設計基礎.機械工業(yè)出版社，2008， [4]翁其金，塑料模塑工藝與塑料模設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001， [5]屈華昌，塑料成型工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，1995， [6]彭建聲，簡明模具工實用技術手冊.機械工業(yè)出版社，1993， [7]唐志玉， 模具設計師指南. 國防工業(yè)出版社，1999， [8]《塑料模設計手冊》編寫組， 塑料模設計手冊.機械工業(yè)出版社，1994， [9]賈潤禮，程志遠， 實用注塑模設計手冊.中國輕工業(yè)出版社，2000， [10]廖念釗， 互換性與技術測量.中國計量出版社，1991， [11]黃毅宏. 模具制造工藝. 機械工業(yè)出版社，1999， [12]模具制造手冊編寫組， 模具制造手冊. 機械工業(yè)出版社，1996， 畢業(yè)設計說明書 - 26 - 致 謝 經(jīng)過兩個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設計已經(jīng)接近尾聲，完成一個專科生的畢 業(yè)論文，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導， 以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，得到了老師的親切關 懷和耐心的指導。特別是模具在設計中遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模 具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。 在論文寫作過程中，得到了老師的親切關懷和耐心的指導。老師嚴肅的科學態(tài)度， 嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目 的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，老師在給 我以精心指導，治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今 后的學習和工作。在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程，我對 模具的認識過程亦是如此。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有 多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!