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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第一章 緒 論
{一} 【模具介紹】
模具的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，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(yīng)用于制造業(yè)中。模具主要類型有：沖模、鍛摸、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡膠模、陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗鼈円话愣际且揽咳S的模具型腔是材料成型。其中塑料模約占模具總數(shù)的35％，分額最大而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
{二} 【模具在加工工業(yè)中的地位】
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)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。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。
[三] 【模具的發(fā)展趨勢(shì)】
20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國(guó)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(zhǎng)速度快速發(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?，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
（1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。
（3）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，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。
（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。
[四] 【設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具專業(yè)中的作用】
通過對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在成型過程中對(duì)模具的工藝要求，掌握模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。
本模具設(shè)計(jì)流程：
? 、課題調(diào)研，查閱有關(guān)資料
? 2、塑件的工藝分析及工藝方案的確定
? 3、模具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計(jì)
? 4、模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝性能參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算
? 5. 模具的裝配圖、零件工作圖的設(shè)計(jì)
? 6、編寫設(shè)計(jì)說明書和技術(shù)文件
第二章 產(chǎn)品及模具的三維造型
如圖2-1所示塑料制件,材料為ABS,收縮率0.3%～０.８％。大批量生產(chǎn)。需說明的是USB轉(zhuǎn)接盒上蓋作為模具畢業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，主要目的是通過本產(chǎn)品綜合鍛煉模具設(shè)計(jì)與制造的能力。
圖2—1
本模具采用PROE3.0進(jìn)行模具分型，各步驟如下：
1.載入產(chǎn)品同時(shí)設(shè)定收縮率
2.設(shè)定模具工作坐標(biāo)系，以制件主分型面中心為模具工作坐標(biāo)且Z 指向制件頂出方向
3.設(shè)定工件大小
4.自動(dòng)補(bǔ)孔，做分型面如圖2-2所示
圖2-2
4.在各抽芯與插破處創(chuàng)建箱體，如圖2-3所示
如圖2-3
5.在箱體處補(bǔ)實(shí)體，如圖2-4所示
如圖2-4
6.創(chuàng)建分型面，如圖2-5所示
如圖2-5
7.創(chuàng)建型芯，如圖2-6所示
如圖2-6
8.創(chuàng)建型腔，如圖2-7所示
如圖2-7
第3章 該塑件材料分析和工藝性分析
3.1 材料分析
該產(chǎn)品的成型材料是ABS。基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使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，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3。 ABS有極好的抗沖壓強(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、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(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°C左右，熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆；主要用途：ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具等；成型特點(diǎn)：ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆口對(duì)流道的阻力；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(shí)，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐用時(shí)，應(yīng)控制在60～80°C。
3.2 工藝分析
1）該塑件尺寸不大，一般精度等級(jí)。屬于中等難度的塑料模具。包括了模具的基本結(jié)構(gòu)，其中有外側(cè)抽芯兩處。
2）為滿足制品表面質(zhì)量要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。
3）為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔和型芯均采用整體鑲嵌式結(jié)構(gòu)。
4）ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，要有足夠的脫模斜度a≥2。防止頂角；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力，要注意澆口位置防止和減少熔接痕；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。 模具溫度應(yīng)控制在60°～80°。
第4章 擬定的成型工藝
4.1 制件的成型方法
熱塑性塑料指定采用注射成型，本設(shè)計(jì)選用熱塑性塑料ABS，可用注射成型。
4.2 制件的成型參數(shù)
根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選定的原料ABS，可擬定如下工藝參數(shù)）。
塑料名稱： ABS密度（g/cm3）：1.02～1.05
計(jì)算收縮率（%）：0.5
模具溫度（℃）： 50～60
注射壓力（MPa）：60～100
成型時(shí)間（s）： 注射時(shí)間15～60；加壓時(shí)間0～3；
冷卻時(shí)間 20～90；總周期 50～160
適應(yīng)注射機(jī)類型：柱塞式
4.3 確定型腔數(shù)目
（1）計(jì)算制品的體積和重量
通過三維制圖PROE軟件測(cè)量得:
單件塑件面積 S=23631㎜2 ;單件 塑件體積V=21487㎜3
查有關(guān)資料可知ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 則單件塑件重量m=215g
（2）型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點(diǎn)來確定
1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目和總成型加工費(fèi)用最小的原則,并略準(zhǔn)備時(shí)間試生產(chǎn)原材料費(fèi)用,僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)
2）根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當(dāng)成型大型平板制件時(shí)常用這種方法
3）根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),每加一個(gè)型腔制品尺寸精度要降低4%,對(duì)于高精度制品,由于多型腔模具難以保證各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過4個(gè)。
（3）根據(jù)本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用一腔一模,
由于單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好，成型工藝條件容易控制，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)，并結(jié)USB轉(zhuǎn)接盒上蓋的質(zhì)量要求，所以采用一模二腔式。
第5章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1制件在模具中的位置
（1）型腔的布置
主要考慮制件在分型后能保留在動(dòng)模上以便脫模，并結(jié)合制件的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)將型腔設(shè)置在定模側(cè)，型芯設(shè)置在動(dòng)模側(cè)。
（2）分型面的選擇
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析，應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)的設(shè)計(jì)原則：
1）分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處
2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模
3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求
4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
5）分型面的選擇要便于模具的加工制造
6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣
除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側(cè)向型芯的位置的放置及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置在開合模方向。
綜合考慮以上的設(shè)計(jì)原則并結(jié)合該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和質(zhì)量要求采用下面圖示的分型面。
圖5-1
5.2 確定澆口形式及位置
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則：
（1）了解塑料的成型性能
（2）盡量避免或減少熔接痕
（3）有利于型腔中氣體排出
（4）防止型芯的變形和嵌件的位移
（5）盡量采用較短的流程充滿型腔
（6）流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核
為了提高成型效率和綜合考慮以上的基本設(shè)計(jì)原則并結(jié)合制件質(zhì)量要求，本模具應(yīng)采用側(cè)澆口，由兩處澆口進(jìn)料。澆口位置如圖5—2所示
澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
d=（0.14～0.20）
式中 d—澆口直徑（mm）
—塑件在澆口處的壁厚（mm）
A—型腔的表面積㎜2
d=（0.14～0.20）×8500≈2mm
(澆口直徑也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取 d=1.5mm)
澆口錐角取
澆口傾斜角取
5.3 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定錐度
1）主流道設(shè)計(jì)成圓錐型，其錐角為2°～6°，內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4um
分流道截面設(shè)計(jì)成圓型截面，加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大為常用形式。圓形截面分流道的直徑可以根據(jù)塑料的流動(dòng)性等因素確定，該塑料件采用ABS塑料，流動(dòng)性為中等，所以選圓形截面。根具經(jīng)驗(yàn)分流道的直徑可以取d=5～6mm。根據(jù)型腔在分型面上的排布情況設(shè)置分流道。
2）主流道大端成圓角，半徑r=1～3mm，以減小料轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力
3）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm，過長(zhǎng)則會(huì)影響流體的順利充型
4）對(duì)于小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，但在大多數(shù)情況下將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，主流道襯套與定模板采用H7/m6過度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合
5）主流道襯套一般選用T8 T10制造，熱處理強(qiáng)度為52～56HRC
根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表，選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，澆口套始端半徑R=機(jī)床噴嘴小經(jīng)d +（0.5～1）=10+(0.5～1)=11mm，半錐角a=2o。其長(zhǎng)度尺寸取L=40mm，其余尺寸見圖。主流道內(nèi)壁粗造度Ra=0.63，拋光時(shí)要沿軸向進(jìn)行。
澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)插入注射機(jī)定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機(jī)的安裝定位。定位圈外徑比注射機(jī)定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套與模板的配合為H7/m6
5.4 分流道設(shè)計(jì)
分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。
1）分流道的形狀與尺寸 分流道的截面尺寸視塑料的品種、塑件是尺寸、成型工藝條件以及流道長(zhǎng)短等因素來確定。通常圓形截面分流道直徑為2～10㎜ 。本制件采用的是ABS，由于ABS的流動(dòng)性能較好且分流道長(zhǎng)度教短時(shí)，因此分流道采用圓形截面。初選直徑為5㎜，具體尺寸由修模時(shí)修正。
2）分流道的長(zhǎng)度 具體尺寸根據(jù)型腔的太小而定
3）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,只有內(nèi)部的熔體比較理想，因此分流道的表面粗糙糙不能太低，一般Ra取1.6um這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮固定,形成絕熱層。
4）分流道在分型面的布置形式如圖5-2
根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)校核流動(dòng)比
式中 —流動(dòng)比距離
Li—模具中各段料流通道及各段型腔的長(zhǎng)度（mm）
ti—模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm）
=60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=98mm
因?yàn)橛绊懥鲃?dòng)比的因素主要是塑料的流動(dòng)性，ABS塑料的流動(dòng)性為中等，經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS允許的流動(dòng)比[]=210～110，所以 〈[]
5.5 冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒的“冷料”，以避免這些冷料注入型腔而影響塑件質(zhì)量；還有便于在流道處設(shè)置主流道拉料桿的功能。開模時(shí)又可以將主流道的冷凝料拉出，冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。分流道冷料穴當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，可將分流道的盡頭沿料流前進(jìn)方向延長(zhǎng)作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長(zhǎng)度為分流道直徑的1.5～2倍。
本模具采用Z形拉料桿，設(shè)計(jì)的具體尺寸詳見零件圖。
第6章 成型零部件的設(shè)計(jì)
6.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）本制件有5個(gè)4㎜的小淺通孔。由于現(xiàn)代制造技術(shù)的先進(jìn)，那5個(gè)孔可以做成電極利用電火花來加工。
（2）圖6-1所示，外側(cè)圓形通槽采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，做成滑塊成型
圖6-1
6.2 成型零部件工作尺寸計(jì)算
（1）由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以
一些性能:
1） 必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；
2） 有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進(jìn)行熱處理，使其硬度達(dá)到HRC40以上；
3） 對(duì)于成型會(huì)產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼理；
4） 材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在Ra0.4以下；
5） 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；
6） 熔焊性能要好,以便修理；
7） 成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度?？最惲慵镠8~H10，軸類零件為h7~h10。
（2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料的收縮率是0.3%～0.8%
平均收縮率為: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%
型腔工作部位的尺寸：
型腔徑向尺寸
型腔深度尺寸
型芯徑向尺寸
型芯高度尺寸
中心距尺寸
式中 L—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）
l—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）
H—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）
h—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）
C—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）
x—修正系數(shù)，取0.5～0.75
△—塑件公差（mm）
—模具制造公差，取（1/3～1/4）△。
各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果詳見相應(yīng)零件圖紙所標(biāo)明
通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計(jì)算。
6.3 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算
為了方便加工和熱處理，其型腔為整體形式。因此，型腔的強(qiáng)度和剛度按型腔整體式計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，也可參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。經(jīng)查有關(guān)資料可知型腔側(cè)壁厚S=65mm。
第7章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
7.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架
（1）初選注射機(jī)
1）注射量：該塑料制件單件重量m=215g
澆注系統(tǒng)重量的計(jì)算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積
V= 3.601
粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)重量為 3.601×1.053.5g
總重量 M=26×1.05×2=54.6g
聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，ABS的密度為1.02～1.05g/
滿足注射量 V機(jī)≥V塑件/0.80
式中 V機(jī)—額定注射量（）
V塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（）= 45
或滿足注射量M機(jī)≥M塑件
式中 M機(jī)—額定注射量（g）
M塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g）
—聚苯乙烯的密度（g/cm3）
—塑件采用塑料的密度（g/cm3）
M塑件P2/P10.8=（21.4*2*1.05）/1.054*0.8=37.89g
2）注射壓力：
P注≥P成型
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70～90MPa
3）鎖模力：
P鎖模力≥pF
式中p—塑料成型時(shí)型腔的壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30MPa
F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積
F=7208.11*2
PF=30×8187.5=216.243KN
根據(jù)以上的分析、計(jì)算，查資料初選注射機(jī)型號(hào)為：XS-ZY-125,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：
理論注射容量（cm3） 125
螺桿直徑（mm） 42
注射壓力（MPa） 119
注射行程（㎜） 115
注射方式 注塞式
鎖模力（KN） 900
最大模具厚度（mm） 300
最小模具厚度（mm） 200
噴嘴圓弧半徑（mm） 12
噴嘴孔直徑（mm） 4
最大開合模行程（mm） 300
動(dòng)、定模板尺寸（㎜） 428×450
拉桿空間（㎜） 260×290
（2）選標(biāo)準(zhǔn)模架
根據(jù)以上分析、計(jì)算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。
模具外形尺寸：320㎜×3000 ㎜×238 ㎜
7.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。
2.導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。
3.一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
4.除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。
5.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。一次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：導(dǎo)柱固定在固定模板上，與固定模板為H7/m6的過渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標(biāo)準(zhǔn)，取D=25mm，導(dǎo)柱頭部做成半圓形。導(dǎo)柱長(zhǎng)度與主流導(dǎo)長(zhǎng)度點(diǎn)澆口長(zhǎng)度以及塑件長(zhǎng)度等有關(guān)。
第8章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則：
1. 塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
2. 防止塑件結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及所部位，有針對(duì)性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
3. 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
4. 力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课弧Ｔ诓捎猛茥U脫模時(shí)，尤其要注意這個(gè)問題。
5. 結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易，且有足夠的強(qiáng)度和剛度。
根據(jù)制件的形狀，本模具可才用頂桿頂出。
復(fù)位桿長(zhǎng)度尺寸：
L4=L頂桿固定板+L推桿行程+L型芯板=107mm
復(fù)位桿徑向尺寸參考標(biāo)準(zhǔn)見尺寸，取d=20mm。
推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1）.推件力的計(jì)算
推件力
式中 A—塑件包絡(luò)型芯的面積（）
—塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×107～1.2×107Pa
—脫模斜度
—大氣壓力0.09MPa
—塑件對(duì)鋼的檫系數(shù)，約為0.1～0.3；
—制件垂直于脫模方向的投影面積（）
查資料可知道ABS的脫模斜度= A 9680
=[9680×1.0×(0.2cos -sin)/+0.09×17×15]=11.6kN
（2）確定頂出方式及頂桿位置
根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定在制品的四角上設(shè)置12根普通的圓頂桿。普通的圓形頂桿按GB4169.—1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。
經(jīng)查相關(guān)資料，選用 6㎜×123㎜型號(hào)的圓型頂桿13根。
第9章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，把兩個(gè)凹槽做成成型滑塊。
（1）計(jì)算斜導(dǎo)柱傾斜角
斜導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中工作效果的重要參數(shù)， 大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是。本模具采用中間值a=17度.
（2）計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑D
由于計(jì)算比較復(fù)雜，為了方便，用查表的方法來確定斜導(dǎo)柱的直徑。先按已經(jīng)求得的抽撥力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角查出最大的彎曲力，然后根據(jù)和以及斜導(dǎo)柱傾斜角查出斜導(dǎo)柱直徑D=8㎜。
第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200°C左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60°C以下。熱塑性塑料在注塑成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快的傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模，縮短成型周期，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
由于制品平均厚度為2㎜，制品尺寸不大，確定水孔直徑為8㎜。由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水的傳遞，精確計(jì)算比較困難。實(shí)際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。
第11章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于容體流動(dòng)末端。還可以利用推桿、活動(dòng)型芯等配合間隙排氣。
由于本制品尺寸不大，可利用分型面開設(shè)排氣槽、推桿的配合間隙和活動(dòng)型芯排氣即可。
分型面排氣槽應(yīng)離開型腔5～6㎜，深度h0.03㎜。利用間隙排氣，其配合間隙不能超過0.05㎜，一般為0.03～0.005㎜。
第12章 注塑機(jī)參數(shù)校核
12.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核
由于在初選注射機(jī)和選用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)是根據(jù)以上的四個(gè)技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核，已經(jīng)符合所選注射機(jī)要求。
12.2 開模行程的校核
注射機(jī)最大的開模行程S
S=116<300
式中 2h件 —塑料制品高度（mm）
h澆—澆注系統(tǒng)高度
故滿足要求。
12.3 模具與注射機(jī)安裝相關(guān)部分尺寸校核
從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。
第13章 繪制圖紙并編寫技術(shù)文件
13.1繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙
詳見裝配圖紙和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙
附本模具的工作原理：
? 開模時(shí)，動(dòng)模部分向后移，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于側(cè)抽芯活塊，迫使其在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng)，直至滑塊與塑件完全脫開，完成外側(cè)抽芯動(dòng)作，這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移，直至注射機(jī)頂桿與模具推板接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí)，復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)復(fù)位，繼續(xù)下一次的加工生產(chǎn)。
模具總裝配圖
13.2編寫加工工藝和裝配技術(shù)
模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：
a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。
b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng)自如，并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求
d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進(jìn)行修整，直至試出合格的成型件為止。
（1）加工要求
1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合，局部間隙不大于0.02mm
2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時(shí)允許不大于0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外）。當(dāng)不允許有圓角時(shí),應(yīng)在圖樣上注明。
3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按H13，軸按h13，長(zhǎng)度按J14來加工。
4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級(jí)。
5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對(duì)模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級(jí)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按H8/f8。
6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應(yīng)各孔配作。
7）導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺(tái)肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
8）導(dǎo)套（直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
9）主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。
10）成型零部件：為了保證導(dǎo)向作用，動(dòng)、定模的導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強(qiáng)度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。
型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑進(jìn)行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺(tái)，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型，詳見表13-1。
型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型，詳見表13-2。
表 13-1 型芯的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)、寬、厚
3
劃線
劃線
鉗工臺(tái)
4
鉆孔
鉆孔
鉆床
5
銑削
以孔定位銑出型腔的外形
銑床
6
刨削
精刨上下面
刨床
7
鉆孔
鉆孔
鉆床
8
鉆孔
鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸
鉆床
9
熱處理
淬火，表面硬度達(dá)54～58HRC
10
磨削
粗磨底面
平面磨床
11
磨削
精磨上表面，使厚度達(dá)圖紙要求
平面磨床
表 13-2 型腔的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)、寬、厚mm
3
劃線
劃線、打樣沖4個(gè)沉頭孔的中心
鉗工臺(tái)
4
鉆孔
鉆孔
鉆床
5
銑削
以孔定位銑出型腔的外形
銑床
6
刨削
精刨上下面
刨床
7
鉆孔
鉆型腔中間的孔
鉆床
8
鉆孔
鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸
鉆床
9
熱處理
淬火，表面硬度達(dá)54～58HRC
10
磨削
粗磨底面，使厚達(dá)到要求
平面磨床
11
磨削
精磨上表面，使厚度達(dá)圖紙要求
平面磨床
(2)裝配要求：
1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平，允許推桿端面
高出型面不大于0.1mm。
2）注射模的復(fù)位桿，其端面應(yīng)與模具分型面齊平，允許低于分型面大
大于0.03mm。
3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時(shí)，其端面應(yīng)在
裝配后與其配合的零件齊平。
4）制品同一表面的成型腔分布在上、下?；騼赡r(shí)，裝配后沿分型面的錯(cuò)邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。
5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應(yīng)保持周圍均勻。
6）需保持同軸的兩個(gè)以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動(dòng)自如。
7）模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分，裝配后保證滑動(dòng)靈活，無卡滯現(xiàn)象。
8）模具裝配后，兩安裝平面應(yīng)保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級(jí)。
(3)綜合要求
1）模具、模架及其零件的工件表面，不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。
2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應(yīng)均勻，不允許有脫碳、軟點(diǎn)、氧化斑點(diǎn)及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮，臟物油污。
3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時(shí)磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。
4）模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)收益匪淺，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1．培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能、提高分析解決實(shí)際問題的能力。
2．接受模具設(shè)計(jì)工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實(shí)際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力；制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力；設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。
3．檢驗(yàn)我綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力，是畢業(yè)的重要依據(jù)。
心得體會(huì)：我即將踏入工作的崗位。回想幾年的大學(xué)生涯，可謂艱辛，但收獲是豐盛的。在這幾年中，我掌握了許多模具設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)充分的發(fā)揮出來。我也從中認(rèn)識(shí)到自己的不足，彌補(bǔ)了缺乏的知識(shí)面，使專業(yè)知識(shí)得到升華。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件是“USB轉(zhuǎn)接盒上蓋”。雖然零件不算復(fù)雜，但我覺得是比較有特色的。通過本設(shè)計(jì)，對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，掌握了模具結(jié)構(gòu)及工作原理。使自己的所學(xué)的知識(shí)得以綜合運(yùn)用。通過對(duì)PROE和AutoCAD的學(xué)習(xí)，從而有效的提高工作效率。收音機(jī)外殼的形狀比較復(fù)雜，所以模具設(shè)計(jì)中要考慮的因素有很多，除考慮它的出模、分型面，還需考慮它成型的質(zhì)量，表面光潔度等。更重要的是考慮它的制造難度和加工成本。所以設(shè)計(jì)認(rèn)真分析塑料制品的結(jié)構(gòu)，尋求最佳的設(shè)計(jì)方案。應(yīng)用模具設(shè)計(jì)的PROE、工程圖設(shè)計(jì)的AutoCAD、文字處理排版Word等軟件更加得心應(yīng)手。遺憾沒有能用PROE把整個(gè)模具的三維結(jié)構(gòu)畫出來，主要還二維為主從而二維缺乏直觀難免有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處！
在日后的工作學(xué)習(xí)中我定會(huì)不畏艱辛地深造和不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，爭(zhēng)取早日在模具行業(yè)中出人頭地。
致語謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到老師和同學(xué)的不少幫助，老師和同學(xué)幫我解決了很多在設(shè)計(jì)中遇到的各種問題，在此我向他們表示忠心的感謝。同時(shí)，特別感謝老師在百忙之中對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)逐一作了仔細(xì)地審閱，并提出了許多問題和建議，使本次的設(shè)計(jì)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。感謝老師對(duì)我的設(shè)計(jì)課題作出的分析。
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12. 《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì)編著．塑料模具技術(shù)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 模具介紹 1
1.2 模具在加工工業(yè)中的地位 1
1.3 模具的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.4 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具專業(yè)中的作用 2
第2章 產(chǎn)品及模具的三維造型 4
第3章 該塑件材料分析和工藝性分析 8
3.1 材料分析 8
3.2 工藝分析 8
第4章 擬定的成型工藝 10
4.1 制件的成型方法 10
4.2 制件的成型參數(shù) 10
4.3 確定型腔數(shù)目 10
第5章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12
5.1 制件在模具中的位置 12
5.2 確定澆口形式及位置 13
5.3 主流道的設(shè)計(jì) 14
5.4 分流道設(shè)計(jì) 15
5.5 冷料穴設(shè)計(jì) 16
第6章 成型零部件的設(shè)計(jì) 17
6.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
6.2 成型零部件工作尺寸計(jì)算 17
6.3 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 18
第7章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 20
7.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架 20
7.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
第8章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
第9章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26
第11章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27
第12章 注塑機(jī)參數(shù)校核 28
12.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 28
12.2 開模行程的校核 28
12.3 模具與注射機(jī)安裝相關(guān)部分尺寸校核 28
第13章 繪制圖紙并編寫技術(shù)文件 29
13.1 繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙 29
13.2 編寫加工工藝和裝配技術(shù) 29
設(shè)計(jì)總結(jié) 34
致謝 35
參考文獻(xiàn) 36
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