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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）
設(shè)計（論文）題目： 手機蓋注塑模設(shè)計
學(xué) 院 名 稱：
專 業(yè)：
班 級：
姓 名：
學(xué) 號
指 導(dǎo) 教 師：
職 稱
定稿日期： 年 月 日
摘 要
本文主要介紹：注塑模的整個過程，包括成型零部件、推出機構(gòu)、流道等一些設(shè)計。在論文書寫過程中，通過一段的時間對原始資料進行搜集，充分考慮模具的各種結(jié)構(gòu)并和指導(dǎo)老師及同學(xué)之間進行討論，最終選擇了論文所寫的模具結(jié)構(gòu)。本論文的資料大多是我結(jié)合四年所學(xué)的各方面的理論知識完成的，包括機械制圖、、機械設(shè)計、塑料成型模具設(shè)計、模具材料等。
關(guān)鍵詞：注塑模具，模具設(shè)計,澆口,注射機
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 緒 論 1
1.1 塑料模具的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向 1
1.1.1 模具工業(yè)的概況 1
1.1.2 國外模具技術(shù)發(fā)展及目前水平 2
1.1.3 國內(nèi)模具技術(shù)發(fā)展及目前水平 3
1.1.4 模具技術(shù)未來的發(fā)展（研究）方向 4
1.2 課題任務(wù)要求 5
第2章 塑件的分析 6
2.1塑件的使用要求 6
2.2塑件的材料選擇及其材料的介紹 6
2.3塑件的形狀及其尺寸 7
第3章 分型面的選擇及型腔的確定 8
3.1分型面的選擇原則 8
3.2分型面的設(shè)計 8
3.3型腔數(shù)目的決定及排布 9
第4章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 9
4.1.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成及其設(shè)計原則 9
4.1.2 主流道的設(shè)計 10
4.1.3 注射模具分流道的設(shè)計 11
4.1.4澆口的設(shè)計 12
4.1.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 14
第5章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 14
5.1 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性 14
5.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 15
5.3模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計 15
第6章 模具成型零件和模體的設(shè)計 16
6.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16
6.2 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16
6.3 注射模具成型零件的尺寸確定 16
6.4成型零件的強度、剛度計算 18
第7章 頂出機構(gòu)的設(shè)計 19
7.1 注射模具的頂出機構(gòu) 19
7.2設(shè)計原則 20
7.3復(fù)位零件 20
7.4 推桿推出機構(gòu) 20
第8章 排氣槽設(shè)計 21
第9章 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 21
9.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用 21
9.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 21
第10章 注射機的參數(shù)校核 23
10.1注射量的計算 23
10.2初步選擇 23
10.3 XS-ZY-125型注射機的主要參數(shù) 23
10.4塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 23
10.5開模行程校核 24
10.6 模具安裝尺寸校核 24
總結(jié) 25
參 考 文 獻 26
致 謝 27
寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第1章 緒 論
1.1 塑料模具的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向
1.1.1 模具工業(yè)的概況
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。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%，其它各類模具約占11%[1]。
塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。自塑料問世后的幾十年以來，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料[2]。
我國塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來確實發(fā)展很快，有些已達到或接近國際水平，尤其是隨著改革開放政策的不斷深入，“三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展，對我國塑料模具設(shè)計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。
1.1.2 國外模具技術(shù)發(fā)展及目前水平
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)之一，是產(chǎn)品制造的重要工藝裝備。模具產(chǎn)品是工業(yè)制造的基礎(chǔ)，模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。近十多年來，國外先進國家的模具技術(shù)水平飛速發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）在模具設(shè)計制造已普遍應(yīng)用CAD/CAM/CAE 技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用，能極大地提高模具產(chǎn)品的設(shè)計水平、制造水平和分析測試水平。從而達到縮短生產(chǎn)周期提高產(chǎn)品質(zhì)量和精度，降低產(chǎn)品成本的目的。
（2）快速原型法和快速制模技術(shù)（RPM/RMT）已得到廣泛的應(yīng)用。RPM一項集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進制造技術(shù)，其突出特點就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，而迭加形成三維實體。
（3）模具專業(yè)化生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化程度高
專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一，國外工業(yè)先進的國家模具專業(yè)化生產(chǎn)已達75%以上。標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，能系統(tǒng)提高整個模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益的重要手段，是機械制造業(yè)向深層次發(fā)展必由之路。
（4）模具敏捷制造系統(tǒng)發(fā)展較快
目前國外先進國家的模具敏捷制造系統(tǒng)發(fā)展較快。這也是我國模具行業(yè)的近期發(fā)展目標(biāo)。另外，高速銑削加工、超精加工和復(fù)合加工技術(shù)、熱流道技術(shù)等已在國外先進國家得到了很好的應(yīng)用。這些先進的技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了這些國家模具產(chǎn)品的質(zhì)量、精度?？s短了生產(chǎn)周期，提高了經(jīng)濟效益，提高了產(chǎn)品的競爭力。盡快吸收，應(yīng)用國外先進技術(shù)，是我國模具行業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個方向。
表1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較
項目
國內(nèi)
國外
注塑模型腔精度
0.02 mm～0.05mm
0.005 mm～0.01mm
型腔表面粗糙度
Ra0.20μm
Ra0.01μm～0.05μm
非淬火鋼模具壽命
10萬次～30 萬次
10萬次～60 萬次
淬火鋼模具壽命
50萬次～100 萬次
160萬次～300 萬次
熱流道模具使用率
總體不足10 %
80 %
標(biāo)準(zhǔn)化程度
小于30 %
70 %～80 %
中型塑料生產(chǎn)周期
2個月～4 個月
1 個月左右
在模具行業(yè)中的占有量
25 %～30 %
30 %～40 %
1.1.3 國內(nèi)模具技術(shù)發(fā)展及目前水平
從起步到現(xiàn)在，我國模具工業(yè)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的發(fā)展，已有了較大的提高，與國外的差距正在進一步縮小。我國的模具工業(yè)，既存在著高速迅猛發(fā)展的良好勢頭，又存在著精度低、結(jié)構(gòu)欠合理、壽命短等一系列不足，無法滿足整個工業(yè)迅速發(fā)展的迫切要求。為了推進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速國產(chǎn)化的繁重任務(wù)。模具行業(yè)日趨大型化，精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5μｍ，現(xiàn)在已達2μｍ-3μｍ。不久，1μｍ精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求1μｍ以下，這就要求發(fā)展超精加工。熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內(nèi)熱流道模具也已經(jīng)生產(chǎn)，有些企業(yè)已達30%左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展[9]。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)較廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAM/CAE軟件。電加工，數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮重要作用，部分骨干企業(yè)已開始使用這一技術(shù)。
模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴展。優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有教大進展，但應(yīng)用面還不夠廣泛。國內(nèi)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種，精料化，制品化等方面尚待解決。模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度有較大提高，但總體來說標(biāo)準(zhǔn)化程度還太低，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)規(guī)模還不夠大，品種有待發(fā)展，質(zhì)量有待進一步提高。所以，今后我國模具工業(yè)的發(fā)展趨勢是現(xiàn)代設(shè)計方法與工藝設(shè)計相結(jié)合，在模具的開發(fā)和制造過程中，采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備、采用逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進制造技術(shù)，模具工業(yè)向著集團化、規(guī)?；较虬l(fā)展，走出一條自主開發(fā)模具的成功之路。
1.1.4 模具技術(shù)未來的發(fā)展（研究）方向
（1）管理統(tǒng)一化、等級化
且不說國際上一些國家如何對模具產(chǎn)業(yè)進行管理，僅模具技術(shù)含量就比我國高出一籌，這是不爭的事實，造成這種局面的主要因素之一就是我國沒有重視并嚴(yán)格要求管理；同時，市場經(jīng)濟也是一個不利于產(chǎn)品質(zhì)量提高的因素，而模具產(chǎn)業(yè)就是在這種沒有管理和市場經(jīng)濟條件下淤積而成的自由模式與自然模式，所以難免有些扭曲。如果我們要想向世界高水準(zhǔn)模具看齊，必須走改革之路。改革方案很多，適合我國國情并有利于管理、有利于模具質(zhì)量的提高即可。例如：我們可以向國外模具高水準(zhǔn)的國家學(xué)習(xí)，進行深入了解和研究，如果他們管理模式適合我國國情的發(fā)展，則可效仿其經(jīng)驗，這樣我們會少走許多彎路。
模具企業(yè)管理統(tǒng)一化，等級化的同時，其生產(chǎn)產(chǎn)品也應(yīng)專業(yè)化、針對化，專業(yè)化、針對化是指模具企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品專業(yè)性、針對性要強，例如：某模具企業(yè)適合生產(chǎn)汽車某部位零配件，那么就專業(yè)生產(chǎn)這個部位的零配件，不再涉及其它設(shè)備的零配件生產(chǎn)，
對號入座，才能作到完美結(jié)合，完美統(tǒng)一。專業(yè)化、針對化生產(chǎn)產(chǎn)品，根據(jù)市場供需在很大程度上也受到國家調(diào)控。模具企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品專業(yè)化、針對化減少了模具設(shè)計、制造和原材料的購買費用，有利于成本的降低；長期生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，熟練度容易提高，有利于提高生產(chǎn)效率；同時，由于專業(yè)性操作時間長，技術(shù)人員更容易積累專業(yè)知識，對模具的不良結(jié)構(gòu)容易發(fā)現(xiàn)、改進，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
（2）提高人才技術(shù)水平
有資料顯示：由于技術(shù)人才的缺乏及其技術(shù)水準(zhǔn)低下，目前，我國工業(yè)產(chǎn)品合格率只有7 0 % ，不良產(chǎn)品每年帶來的經(jīng)濟損失近兩千億元。這個觸目驚心的數(shù)字反映了技術(shù)的重要性。模具行業(yè)情況更是如此，我們知道，模具生產(chǎn)出的產(chǎn)品多數(shù)是用在機器設(shè)備的首腦部位，如汽車的發(fā)動機等。一流的模具產(chǎn)品，需要一流的模具來生產(chǎn)，一流的模具質(zhì)量，需要一流的技術(shù)來制造；二戰(zhàn)后，日本、德國等國家開始重視工業(yè)的發(fā)展，同時，他們也看到工業(yè)的發(fā)展技術(shù)的重要性，他們紛紛在技術(shù)領(lǐng)域加大投資，由于重視技術(shù)，日本和德國工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量一度處在世界領(lǐng)先地位，二十世紀(jì)七、八十年代國際對工業(yè)產(chǎn)出最高質(zhì)量的口頭禪：“日本造、德國造”，它們成為標(biāo)榜質(zhì)量的象征。如今，他們?nèi)允羌夹g(shù)量高水準(zhǔn)我們也可擬定自己的管理模式，例如：對模具企業(yè)實行管理統(tǒng)一化、等級化。管理統(tǒng)一化就是國家建立專門的模具產(chǎn)業(yè)管理機構(gòu)，把模具行業(yè)統(tǒng)一管理起來，其職能包括：對模具企業(yè)的管理、模具市場的管理、模具零配件的管理、模具技術(shù)人才的管理等；等級化就是依據(jù)規(guī)模、設(shè)備狀況就是對現(xiàn)有的模具企業(yè)進行分類，從一類到三類不等，三類后，可設(shè)編外模具企業(yè)。一類模具企業(yè)為最高，主要生產(chǎn)國家最高質(zhì)量要求的高技術(shù)、高科技、高標(biāo)準(zhǔn)和高精密設(shè)備的零配件，如：飛機、航天飛機、宇宙飛船等航天設(shè)備，還有要求最高質(zhì)量的動力機器和同等質(zhì)量的加工機械。二類模具企業(yè)主要生產(chǎn)較次之一類企業(yè)水準(zhǔn)的機械零配件，如：汽車、航海設(shè)備和具有相同質(zhì)量要求的動力機及加工機械設(shè)備。三類模具企業(yè)主要生產(chǎn)有一定精度、一定質(zhì)量要求的機器零配件，如電器、普通機動車等，編外模具企業(yè)主要生產(chǎn)質(zhì)量要求不高的日常消費動力、非動力設(shè)備的零配件，主要對準(zhǔn)大眾消費市場小商品等，一、二、三類模具企業(yè)根據(jù)實力和規(guī)模無論是國企或私企都可入選，入選后，根據(jù)國情按國家調(diào)配生產(chǎn)，對設(shè)備有欠缺的國家應(yīng)給予扶持。實行管理統(tǒng)一化、等級化有利于模具的研究和研討會的開展；有利于相關(guān)管理制度的制定與實施，有利于模具標(biāo)準(zhǔn)化、國際化，并很好的與國際模具市場接軌，有利于技術(shù)人才的培養(yǎng)和調(diào)配，有利于質(zhì)量的提高。的領(lǐng)跑者，他們的工業(yè)產(chǎn)品出口世界各地，成為工業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展的支點，這些無不說明技術(shù)的重要性。要想加強我國技術(shù)人才隊伍，提高技術(shù)人才技術(shù)含量，首先要求國家重視技術(shù)人才。加大對技術(shù)領(lǐng)域建設(shè)和技術(shù)人才的投資力度，增開高質(zhì)量的模具技術(shù)人才培訓(xùn)機構(gòu)，加大、加深對技術(shù)人才的培養(yǎng)和再深造。提高技術(shù)人才的社會地位、經(jīng)濟地位、福利待遇。
1.2 課題任務(wù)要求
本課題是手機蓋注塑模的設(shè)計。要求完成其CAD三維造型設(shè)計。手機蓋注塑模要求一模四腔，并能自動脫模，實現(xiàn)自動化。完成該注塑模具裝配圖設(shè)計，全部零件圖紙設(shè)計。
第2章 塑件的分析
2.1塑件的使用要求
耐用，耐磨，可以承受較大的沖擊力，不易摔壞；好看，有光澤表面較光滑；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐化學(xué)腐蝕。
2.2塑件的材料選擇及其材料的介紹
根據(jù)塑件的用途及其使用要求，選用ABS塑料。
ABS的介紹：
1.名稱 中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名：Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer
2.基本特性 無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的密度在1.02~1.05g/cm3,其收縮率為0.3~0.8%。ABS 吸濕性很強成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流動性
一般，溢料間隙約在0.04mm。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。
3.成型特點
ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60~80 oC。
4.主要技術(shù)指標(biāo)
比容：0.86~0.98cm3/g。 熔點：130~160oC
吸水性：0.2~0.4% (24h)
熱變形溫度：4.6×105Pa---- 90~108oC
18.0×105Pa---- 83~103oC
屈服強度: 50MPa
拉伸彈性模量：1.8GPa
抗彎強度：80MPa
5.ABS的注射工藝參數(shù)
注射機類型： 螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）： 30~60
噴嘴形式： 直通式
噴嘴溫度（oC）： 180~190
料筒溫度（oC）： 前 200~210 中 210~230 后 180~200
模溫（oC）： 50~70
注射壓力（MPa）： 70~90
保壓力（MPa）： 50~70
注射時間(s)： 3~5
保壓時間(s)： 15~30
冷卻時間(s)： 15~30
成型周期(s)： 40~70
2.3塑件的形狀及其尺寸
塑件的工作條件對精度要求較低，根據(jù)ABS的性能可選擇其塑件的精度等級為5級精度（查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P66表3-8）。經(jīng)3D軟件測量得塑件的質(zhì)量為：W塑=0.003kg。
塑件圖
29
第2章 本章標(biāo)題
第3章 分型面的選擇及型腔的確定
分型面為定模與動模的分界面。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。
3.1分型面的選擇原則
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)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、鑲件位置形狀以及推出方式、模具制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在分型面的選擇時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的便于塑件順利脫模，
選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾個原則：
1) 盡量使塑件開模時留在動模一邊。
2) 保證塑件的精度要求。
3) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
4) 便于模具加工制造。
5) 對成型面積的影響。
6) 對排氣效果的影響。
7) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
其中最重要的是第2）和第5）、第7）點。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直且易于加工的分型面。如下圖所示，采用A－A這樣一個平直的分型面，定模做成平的就行了，簡化了定模的加工。A－A分型面也是整個模具的主分模面。其他的分型面是斜滑桿，由于塑件收縮會包在動模板和動模鑲件上，依靠注射機的頂出裝置和模具的推出機構(gòu)推出塑件。
3.2分型面的設(shè)計
如下圖所示：
寧波工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
3.3型腔數(shù)目的決定及排布
已知的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素，初步確定采用一模四腔對稱性排布。排布圖如下圖示：
型腔數(shù)目及排布圖
第4章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計在方案和詳細設(shè)計計算的基礎(chǔ)上采用三維CAD系統(tǒng)進行具體設(shè)計。目前的CAD軟件很多，如工程圖設(shè)計普遍采用的二唯AutoCAD，功能強大的三唯設(shè)計加工軟件UG、Pro/Engineer等，還有易學(xué)易用的CAXA等。由于實際時間限制，設(shè)計中采用了PROE作為設(shè)計工具。設(shè)計采用自上而下、上下結(jié)合的設(shè)計方法。首先根據(jù)模具結(jié)構(gòu)方案進行各主要零件的三唯造型和設(shè)計，然后進行裝配體裝配設(shè)計，在裝配設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的干涉碰撞等結(jié)構(gòu)問題再進行修改，最后完善零件的設(shè)計。
4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
4.1.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成及其設(shè)計原則
注射模具的澆注系統(tǒng)由主流道， 分流道，澆口，冷卻穴等部分組成.主流道：從注塑機噴嘴與模具接觸位起，到分流道為止的這一段流道。作用是負責(zé)將塑料熔體輸往分流道。分流道：介于主流道和澆口之間的一段流道，它開設(shè)在分型面上。作用是將主流道送來的塑料分配后，輸往各個澆口。澆口：連接分流道與型腔之間的一段細短通道。冷卻穴：一般在主流道的末端設(shè)置，以裝納冷卻頭。在注射模具設(shè)計中對澆注系統(tǒng)進行合理的布局和形式的選擇是一個重要的環(huán)節(jié)。在設(shè)計注射模具的澆注系統(tǒng)時應(yīng)注意以下幾項原則：
（1）確保塑料充滿整個型腔；
（2）保證塑料熔體流動平穩(wěn)；
（3）應(yīng)盡量減短流程；
（4）流道表壁的粗糙度要低；
（5）防止制品變形和翹曲；
（6）防止型芯變形和嵌件位移；
（7）去除澆口應(yīng)盡量方便，且不影響制品質(zhì)量；
（8）合理設(shè)計冷卻穴。
4.1.2 主流道的設(shè)計
主流道是從注塑機噴嘴與模具接觸位起，到分流道為止的這一段流道。作用是負責(zé)將塑料熔體輸往分流道。主流道常設(shè)在模具的中心位置，模腔內(nèi)的塑料就以模具的中心進行對稱平衡布局。由于主流道與注射機反復(fù)接觸、碰撞，一般都不將主流道直接開在定模板上，而是將其單獨設(shè)在一個襯套中，然后將襯套鑲?cè)肽０鍍?nèi)，此襯套稱為澆口套。
（1）主流道的設(shè)計原則
圖6 主流道圖
（a）主流道進口端與噴嘴頭部接觸處應(yīng)做成球面凹坑。通常主流道進口端凹坑的球面半徑Sr要比噴嘴球面半徑Sr大1mm ～ 2mm,凹入深度約5mm，為了補償主流道與噴嘴的對中誤差，主流道進口端的直徑D應(yīng)比噴嘴出口直徑d大0.5mm～ 1mm；
（b）主流道的錐角取2°～ 4°，對流性差的塑料可增加大到 6°左右；
（c）主流道表壁的表面粗糙度取Ra 0.8 ～ Ra 0.4；
（d）主流道出口端應(yīng)與分流道之間呈圓滑過渡，過渡角R為0.3mm ～ 3mm；
（e）澆口套與安裝孔應(yīng)為過渡配合；
（f）澆口套與定模板之間的連接力必須足夠；
（g）采用定位圈定位法.定位圈與定位孔的配合長度：中小型模具8 mm～10mm,大型模具15mm左右。
（2）澆口套的設(shè)計
注射機X的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為4 mm.所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴的端凸球面接觸良好，凸球面半徑取14 mm，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴口內(nèi)徑，取4.5 mm。
圖7 澆口套
4.1.3 注射模具分流道的設(shè)計
分流道是介于主流道和澆口之間的一段流道，它開設(shè)在分型面上。作用是將主流道送來的塑料分配后，輸往各個澆口。
（1）分流道的設(shè)計要點
（a）制品的體積和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚；
（b）成型樹脂的流動性，對于含有玻璃纖維等流動性較差的樹脂, 分流道截面要大一些；
（c）分流道方向改變的拐角處, 應(yīng)適當(dāng)設(shè)置冷料穴；
（d）使塑件和澆道在分型面上的投影面積的幾何中心與鎖模力的中心重合；
（e）保證熔體迅速而均勻地充滿型腔；
（f）分流道的尺寸盡可能短，容易盡可能?。?
（g）分流道要便于加工及刀具的選擇；
（h）分流道每一節(jié)流道要比下一節(jié)流道大；
（2）分流道的設(shè)計
手機蓋的注射模要求一模四腔，在布局上選擇平衡式分流道。所謂平衡式布置就是將通往各個型腔的分流道的斷面形狀、大小及分流道長度都取作一致以保證各個型腔同時均勻進料，同時注射完畢。分流道的截面形狀選擇半圓形截面，它的效率比圓形稍差，但加工起來比圓形截面要簡單。
4.1.4澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道和型腔的橋梁，是澆注系統(tǒng)的終端。一般這段很短的通道截面積很小，這樣可以增加物料的充模流速，產(chǎn)生摩擦熱或增大剪切速率來提高流動性，控制澆口封閉時間，降低模塑周期，易于平衡各型腔的進料速度，尤其是使平衡式分流道達到各澆口同時進料，容易與塑件斷離，因此它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。
（1）澆口的基本類型
（a）直接澆口
直接澆口是熔融塑料從直流道直接注入型腔的最普通的澆口，又稱主流道型澆口，廣泛應(yīng)用于單型腔模具。
（b）側(cè)澆口
側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，由塑件側(cè)面進料。廣泛使用于一模多腔，適用于成型各種形狀的塑件，澆口去除方便。
圖8 側(cè)澆口
（c）扇形澆口
扇形澆口是矩形側(cè)澆口的一種變異形式。它能使塑料充模時橫向得到更均勻的分配，降低制品的內(nèi)應(yīng)力和帶入空氣的可能性。常用來成型寬度較大的薄片狀制品。
（d）輪幅澆口
輪幅澆口又稱為四點澆口或是十字澆口。此種澆口適用于管狀塑料制品，且澆口容易去除和節(jié)省材料。
（e）圓盤澆口
圓盤澆口經(jīng)常用于成型內(nèi)側(cè)有開口的圓柱體或圓形制品。此類型澆口適用同心﹑且尺寸的要求嚴(yán)格﹑及不容許有熔接痕生成的塑料制品。
（f）環(huán)狀澆口
使用環(huán)狀澆口﹐熔料自由地沿著環(huán)狀澆口中心部分流動﹐然后熔料向下流動充填模具。其進料均勻，流速大致相同，空氣容易順序排出，同時避免了側(cè)澆口的型芯對面的熔結(jié)痕。主要用于圓筒形制品或中間帶有孔的制品
（g）薄膜澆口
薄膜澆口與環(huán)狀澆口類似﹐但用于平直邊緣的塑件。薄膜澆口適用于既平坦及大面積、且翹曲要保持最小的設(shè)計。它能使物料在平行流道內(nèi)均勻分配，以較低的線速度呈平行流均勻地進入型腔，降低了制品的內(nèi)應(yīng)力，減少了因取向而產(chǎn)生的翹曲。
（h）護耳澆口
護耳澆口就是小澆口加護耳。它可以避免噴射現(xiàn)象，降低速度，均勻地進入型腔，確保制件質(zhì)量。通常應(yīng)用于平板狀且薄的成型品﹐以降低型腔內(nèi)的剪應(yīng)力。
（i）點澆口
點澆口是一種斷面尺寸很小的澆口。它能自行切斷，無需修剪澆口，生產(chǎn)效率高。單腔模多腔模均適用。斷離后的點澆口凝料可以由手工取出或靠點澆口自動脫落機構(gòu)脫模。
（j）潛伏式澆口
澆口位置一般選擇在制品側(cè)面不影響外觀的地方，開模時澆口自動切斷。
（2）澆口的選擇
本模具要求1模4腔，因此選擇點澆口，可以大大的縮短冷卻時間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。澆口位置在分型面上，澆口截面位置簡單，容易加工，且注射效率高
4.1.5 冷料穴和鉤料脫模裝置
料穴設(shè)置在主流道的末端。它的作用是用來存儲注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時，如果它們進入流道，將堵塞流道并緩慢流速度。進入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。
推板式鉤料裝置由冷料穴、鉤料桿組成，鉤料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出機構(gòu)聯(lián)動。
第5章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計
5.1 塑料注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性
模具溫度是否合理直接關(guān)系到成型塑件的尺寸精度、表觀及內(nèi)在質(zhì)量，以及塑件的生產(chǎn)效率，因此是模具設(shè)計中的一項重要工作。
塑料品種不同則對于模具的溫度要求也不同?？傄笫牵鼓＞邷囟冗_到適宜制品成型的工藝條件要求，能通過控溫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使模腔各個部位上的溫度基本相同；在較長時間內(nèi)，即在生產(chǎn)過程中的每個成型周期中，模具溫度應(yīng)均衡一致。
5.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則
（1）合理地進行冷卻水道總體布局；
（2）合理確定冷卻水道與型腔表壁的距離；
（3）考慮和利用模具材料的導(dǎo)熱性；
（4）應(yīng)加強澆口處的冷卻；
（5）控制冷卻水入口處的溫度差盡量??；
（6）應(yīng)使冷卻水道中的水呈湍流狀態(tài)流動；
5.3模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時還可以互相配合，構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種，由于過濾網(wǎng)為薄壁零件，且零件體積不是很大，所以熱傳遞的熱量也不是很大，這里選用的是簡單流道式。
第6章 模具成型零件和模體的設(shè)計
6.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）型腔的結(jié)構(gòu)形式
（a）整體式
型腔由整塊材料構(gòu)成，牢固、不易變形、塑件質(zhì)量好。適用于形狀簡單或形狀復(fù)雜但型腔可用電火花和數(shù)控加工的中小型塑件。
（b）整體嵌入式
型腔由整塊金屬材料加工成并鑲?cè)肽Ｌ字?，型腔尺寸小，凹模鑲件外形多為旋轉(zhuǎn)體，更換方便，適用于塑件尺寸較小的多型腔模具。
（c）局部鑲嵌式
將型腔中易磨損的部位做成鑲件嵌入模體中，使得易磨損鑲件部分易加工易更換。
（d）大面積鑲拼式
型腔由許多拼塊鑲制組合而成，滿足了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，廣泛應(yīng)用于大型塑件上。
（e）完全組合式
完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的 型腔。它的特點是，便于加工，便于拋光研磨局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不易加工的型腔或成型大面積塑件的 大型型腔上。
型腔部分不是很復(fù)雜，只有一個型芯。這里選用整體鑲?cè)胧叫颓弧?
6.2 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式；整體組合式；局部組合式；完全組合式。
本模具選擇的是整體組合式。整體組合式就是將主體型芯鑲嵌在模板上面固定而成。它加工簡單，易修復(fù)更換，也有很高的強度和剛度。
6.3 注射模具成型零件的尺寸確定
（1）型腔尺寸計算
型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6△的磨損量，這樣的型腔的計算尺寸的表達如下。
（a）型腔的徑向尺寸的計算式：
= （73.1）
式中——型腔的最小基本尺寸；
——塑件的最大基本尺寸；
——塑件的平均收縮率，S=0.005；
——塑件的公差，取7級精度；
——模具制造公差，按1/4△選取。
型腔徑向尺寸： 44.165
根據(jù)（3.1）式計算各型腔的各徑向尺寸：
（b）型腔的深度尺寸的計算公式：
（7.2）
式中——型腔深度的最小尺寸；
——塑件的最大基本尺寸；
其余符號與（3.1）相同。
根據(jù)（3.2）式計算得型腔的各深度尺寸：4.34
（c）型芯尺寸計算
型芯的各部分尺寸除特殊情況以外都是趨于縮小尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2，取正偏差，再加上+1/4的磨損量，而型芯高度則加上+1/6的磨損量。型芯的計算尺寸表達如下。
（d）型芯的徑向尺寸的計算式：
（7.3）
式中——型芯的最大基本尺寸
——塑件的最小基本尺寸
其余符號與（3.1）相同。
型芯徑向尺寸：10.285 16.4
根據(jù)（3.3）式計算得型芯的各徑向尺寸：
（e）型芯的高度尺寸計算：
（7.4）
式中——型芯高度的最大尺寸;
——型芯內(nèi)形深度的最小尺寸；
其余符號與（7.1）相同。
以上這些繁瑣的計算，在利用PROE軟件進行設(shè)計時全部自動進行，這也就是利用PROE軟件能夠真正實行并行設(shè)計的好處。
6.4成型零件的強度、剛度計算
注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個模具失效或無法達到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設(shè)計時，成型零部件的強度和剛度計算和較核是必不可少的。
一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設(shè)計時只能對它們進行強度校核。因在設(shè)計時采用的是整體式圓形型腔。因此，計算參考公式如下：
側(cè)壁：
按強度計算：
按剛度計算：
底部：按強度計算：
按剛度計算：
凸模、型芯計算公式：
按強度計算：
按剛度計算：
由公式分別計算出相應(yīng)的值為：
按強度計算得：tc=11.1mm th=14.8mm r=18.5mm
按剛度計算得：tc=2.83mm th=1.91mm r=3.97mm
參數(shù)符號的意義和單位：
Pm 模腔壓力（MPa）
E —— 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105；
—— 材料的許用應(yīng)力（MPa）查得176.5；
u —— 材料的泊松比 查表得0.025；
—— 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05；
采用材料為45，調(diào)質(zhì)，≥200HBS。
第7章 頂出機構(gòu)的設(shè)計
7.1 注射模具的頂出機構(gòu)
（1）推出機構(gòu)分類：
按驅(qū)動方式分：手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、液壓推出機構(gòu)、氣動推出機構(gòu)。
按模具結(jié)構(gòu)分：簡單推出機構(gòu)、二級推出機構(gòu)、雙推出機構(gòu)、帶螺紋塑件的推出機構(gòu)、澆注系統(tǒng)自動切斷推出機構(gòu)。
（2）推出機構(gòu)設(shè)計原則：
（a）結(jié)構(gòu)可靠；
（b）推出位置盡量選在塑件內(nèi)側(cè),保證塑件外觀良好；
（c）保證塑件推出時不變形不損壞；
（d）盡量使塑件留于動模一側(cè)；
（e）盡量選在垂直壁厚的下方，可以獲得較大的頂出力；
（f）每一副模具的頂桿直徑最好是加工成直徑相同的，使加工容易；
（g）圓推桿的頂部不是平面時要防轉(zhuǎn)；
（h）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；
7.2設(shè)計原則
1.推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)；
2.保證塑件不因推出而變形損壞；
3.機構(gòu)簡單動作可靠；
4.合模時的正確復(fù)位。
7.3復(fù)位零件
利用彈簧的彈力使推出機構(gòu)復(fù)位。
7.4 推桿推出機構(gòu)
推桿推出的優(yōu)點：推桿加工簡單、更換方便、推出效果好，合模時，推桿靠復(fù)位桿的帶動作用同時復(fù)位。
在該模具設(shè)計中考慮到可出面大，腔型較簡單，故采用了推桿推出。
第8章 排氣槽設(shè)計
排氣槽設(shè)計
當(dāng)塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。
第9章 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導(dǎo)向的零件。
9.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用
1.定位件用 模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。
2.導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。
3.承受一定的側(cè)向壓力。
9.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
1.導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)約形式及尺寸如下圖：
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
其材料采用T8A經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分表面粗糙度Ra為08μm，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。具體尺寸如上圖所示。導(dǎo)柱、導(dǎo)套用H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?
2.導(dǎo)柱的布置采用等徑導(dǎo)柱不對稱布置，如圖所示。
導(dǎo)柱的布置形式
第10章 注射機的參數(shù)校核
10.1注射量的計算
Q=4x3g=12 (g)
10.2初步選擇
XS-ZY-125型注射機
10.3 XS-ZY-125型注射機的主要參數(shù)
10.4塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核
注射成型時，塑件在模分型面的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需鎖模力也就越大，若超過注射機的允許最大成型面積，則在成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此有：塑件總的投影面積nA 與澆注系統(tǒng)的投影面積 之和要小于最大成型面積 A。nA +A
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