JX048塑料電話接線盒注射模設計

JX048塑料電話接線盒注射模設計,jx048,塑料,電話,接線,注射,設計 畢業(yè)設計論文用紙 畢業(yè)設計（論文）說明書 系 別 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 題 目 塑料電話接線盒注射模設計 學 生 李 娟 指 導 教 師 錢 應 平 湖北工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械工程學院 模具設計及制造 課題組 學生姓名 李 娟 班號 01模具（二）班 畢業(yè)設計（論文）題目 塑料電話接線盒注射模設計 畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容與要求 1、認真分析零件的結構工藝性，確定成型工藝參數(shù) 2、確定正確合理的模具結構 3、繪制模具總裝圖和零件圖 4、用Plastic Advicor分析模具結構性能 5、編寫設計計算說明書 6、翻譯一篇相關的英文資料 7、圖紙總量4A0：模具裝配圖、注塑零件圖、所有模具零件圖。 指導老師：錢 應 平 2005年5月28日 目 錄 摘 要 Abstract····························································3 第一章 模具設計概論 ··············································5 第二章 產(chǎn)品工藝性分析············································7 第一節(jié) 產(chǎn)品材料分析················································7 第二節(jié) 塑件結構和尺寸精度分析 ·· ····································8 第三章 模具結構設計 ··············································14 第一節(jié) 總體方案擬訂···············································14 第二節(jié) 成型零件的設計及計算·······································17 第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計···············································24 第四節(jié) 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)···········································29 第五節(jié) 頂出系統(tǒng)的設計·············································30 第六節(jié) 導向機構的設計·············································32 第七節(jié) 排氣系統(tǒng)的設計·············································33 第八節(jié) 側向抽芯結構··············································34 第九節(jié) 脫模機構設計 ··············································34 第四章 成型設備選擇·············································36 第一節(jié) 估算塑件體積···············································36 第二節(jié) 初選注射機·················································36 第三節(jié) 注射機的校核···············································36 第五章 模具材料的選擇···········································39 第一節(jié) 模具的動作過程·················································40 設計總結 ··························································41 參考文獻 ··························································43 摘要：本次設計分析了電話接線盒的塑件工藝特點，詳細介紹了電話接線盒的結構設計和模具設計的過程以及要點。重點介紹了電話接線盒的塑件結構的設計方法，分析和闡述了注射機的選擇，模具型腔數(shù)目的確定，模架的選擇方法，模具分型面，排氣系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)等的設計過程。該塑件注射模設計的結構特點是點澆口形式的雙分型面注射模。 關鍵詞：電話接線盒　塑料注射?！∧＞呓Y構　點澆口 　 Abstract: The injection technological characteristics of the telephone connects the line box are analyzed, and the design of structure of The telephone connects the line box and the design main points of mould are also introduced. The most advanced technology of mold design is adopted. The design method of plastic structure is mainly introduced. The selection of sidewall thickness, the decision of the mould cavity number, the selection of injection machine, and the designing process of the parting plane, the exhaust system and feed system are stated. The design structure characteristics of the telephone connects the line box are two times parting planes with pin gate style, and side core-drawing structure. Key words: The telephone connects the line box Plastic injection mould Mould structure mould structure Pin gate 第一章　模具設計概論 塑料是20世紀才發(fā)展起來的新材料，目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過了鋼材，成為當前人類使用的一大類材料。我國的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應用已深入到國民經(jīng)濟的各個部門。塑料工程通常是指塑料制造與改性，塑料成型與制品加工。塑料制品與模具設計是塑料工程中的重要部分，是塑料工業(yè)中不可少的環(huán)節(jié)。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，如金屬制品成型的壓鑄模，鍛壓模，澆鑄模，非金屬模制品成型的玻璃模，陶瓷模，塑料模等。 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低等一系列優(yōu)點，模具成型已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具有潛力的發(fā)展方向。模具是機械，電子等行業(yè)的基礎工業(yè)，它對國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展起著越來越大的作用。 一個國家模具生產(chǎn)能力的強弱，水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品開發(fā)和老產(chǎn)品更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。我國為了優(yōu)先發(fā)展模具工業(yè)，制訂了一系列優(yōu)惠政策，并把它放在國民經(jīng)濟發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位。對塑料模具的全面要求就是能高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。 塑料成型模具是成型塑料制品的工具。塑料成型模具應能生產(chǎn)并滿足給定的形狀、尺寸、外觀和內(nèi)在性能要求的制品。要求模具能被高效率的應用，且操作簡便，并達到自動化水平。要求模具有合理的結構，制造容易且成本低廉。也要求模具有足夠的使用壽命。 近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率，自動化，大型，精密，長壽命模具總產(chǎn)量中所占比例越來越大，在各種塑料模具中來看，注射模具在生產(chǎn)中占的比例是最大的，在生產(chǎn)中起著重要的作用。注射成型模具是塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融后，在注射機的螺桿式活塞推動下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔，塑料在模具型腔內(nèi)固化定型，這就是注塑成型的簡單過程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，但是近幾年來也越來越多的用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大的比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中的約半數(shù)以上為注塑模具。 在這次設計中充分運用了所學的專業(yè)知識，將所學的知識運用到實踐中來，在設計的塑料件也是利用注射模具來成型的，本套設計說明書主要放在塑件結構和模具設計這一環(huán)節(jié)，如注射機的選擇和校核、分型面的選擇、模具的結構設計、分流道的設計、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計等方面。在設計過程中主要用到的設計軟件有Pro/ENGINEE和AutoCAD。首先用Pro/ENGINEE進行產(chǎn)品的結構設計，進行三維造型，然后根據(jù)三維造型通過AutoCAD來設計注射模具。在設計的過程中由于經(jīng)驗不足，難免會出現(xiàn)錯誤，敬請原諒，并給出指正。 第二章　產(chǎn)品工藝性分析 第一節(jié) 產(chǎn)品材料分析 該塑件材料選用的是工程塑料ABS，ABS是廣泛使用的工程塑料。ABS屬熱塑性塑料，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成。它是一種堅韌而有剛性的非結晶性工程塑料。具有良好的綜合力學性能，良好的機械強度和一定的成型性、機加工性和耐沖擊性，以及較好的韌性和耐溫性等。 ABS常用來制造各種殼體和結構件，以及經(jīng)電鍍等表面處理的裝飾件。 1、其成型特點為： a.ABS樹脂吸水性較大，在加工前應對ABS樹脂進行預干燥處理，使其含水量下降至0.1％以下。 b.ABS的流動性較好，溢邊值為0.04mm左右，易于充模。ABS的最大流動長度與制品的厚度之比為190:1。 c.ABS的使用溫度為－40～－100℃，260℃時即分解產(chǎn)生有毒的揮發(fā)性物質(zhì)，其熱變形溫度在載荷為1.82MPa時約為93℃。 d.當模具溫度為40℃時，成型收縮率最小，故模溫控制在40℃左右為宜。料溫應低于260℃。 e.為了獲得內(nèi)應力較小的制品，要求保力不宜過高。ABS樹脂注射壓力對于薄壁、長流程、小澆口的制品或耐熱、阻燃等品級，要求較高些；對于厚壁、大澆口的制品則可低些。 f.模具設計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力較小，進口處外觀不良，易發(fā)生熔接痕，應注意選擇進料口位置、形式，頂出力過大或機械加工時表面呈現(xiàn)白“色痕”。 2．注射成型工藝參數(shù)： 預熱和干燥：80～85℃ 螺桿轉速：30～60r/min 料筒溫度：前部200～210℃ 中部210～230℃ 后部180～200℃ 模具溫度：50～70℃ 注射壓力：70～90MPa 保壓壓力：50～70MPa 注射時間：3～5S 保壓時間：15～30S 冷卻時間：15~30S 總周期：40~70S 3．其它參數(shù)： 相對密度：1.02～1.06 密度：1.0～1.1g/cm3 收縮率：0.3％～0.6％ 查《塑料成型與模具設計》　　　 表2-1 比熱容 單位熱流量 導熱率 注射壓力 1047 J/kg·℃ 30-40 104 J/kg 1055 J/m·h·℃ 60-100 M Pa 表2-2 工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 密度 1.03-1.07　Kg/dm3 收縮率 0.3-0.8　 第二節(jié) 塑件結構和尺寸精度分析 塑件結構工藝性，直接關系到其成形模具結構、類型、生產(chǎn)周期與成本。只有符合模塑工藝要求塑件設計，才能順利成形，確保內(nèi)在與外觀質(zhì)量，達到高效率生產(chǎn)和低成本的目地。 一、其塑件的產(chǎn)品結構圖如下： 圖2-1 技術說明： 1.材料為ABS 2.按自由公差 3.表面不允許有流紋 二、產(chǎn)品形狀分析 1）側孔與側凹 在塑件設計時，應盡量避免側孔與側凹，從產(chǎn)品圖圖1可以看出，產(chǎn)品的兩側壁上各有一大凹方孔和一小凸臺。這些孔是無法避免的，它們與其它零件都有裝配關系，是電話接線盒的必要部分。 故在設計模具時必須給予充分的考慮和重視，針對本產(chǎn)品的凹孔與凸臺，模具結構采用了鑲塊配和型芯機構，從而實現(xiàn)塑件的完整和功能要求。 2） 脫模斜度 由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊包住型心或行腔突出的部分，為了使制件能夠順利從模具中取出或者脫模，必須對塑件的設計提出脫模斜度的要求，要求在塑件設計時或者在模具設計時給予充分的考慮，設計出脫模斜度。目前并沒有精確的計算公式，只能靠前人總結的經(jīng)驗資料。塑件的脫模斜度與塑料的品種，制件形狀以及模具結構均有關，一般情況下取0.5度，最小為15分到20分。下表為常用的脫模斜度： 表2-3 幾種塑料的常用脫模斜度 制品斜度 聚酰胺 通用 聚酰胺 增強 聚乙稀 聚甲基丙稀酸甲脂 聚丙烯 聚碳酸脂 ABS塑料 脫模 斜度 型腔 20′-40′ 20′-50′ 20′-45′ 20′-40′ 25′-45′′ 35′-1o 35′-1o30′′ 型心 25′-40′ 20′-40′ 20′-45′ 30′-1o 20′-45′ 30′-50′ 35′-1o 由于塑料制品的產(chǎn)品圖可知，塑件四壁均有1o的自帶斜度，此結構本身就在常用的脫模斜度范圍內(nèi)，此結構本身就有利于脫模，且此塑料制品的材料為ABS，故我們在脫模1o的自帶斜度在經(jīng)驗的35′---1o30′和30′—1o之間，故無需另行設計。 3）塑件壁厚 塑料制品應該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。 塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型成型工藝的要求，應盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮孔，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應該控制在1mm—4mm之間。太厚，會產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。 由產(chǎn)品圖可知，其形狀較為規(guī)則，結構不太復雜：從產(chǎn)品的壁厚上來看，壁厚最大處為2.0mm，最小處為1.0 mm，壁厚較均勻，有利于零件的成型；為便于脫模，產(chǎn)品內(nèi)表面設30′的脫模斜度，這里采用half模具，因此外表面不需設脫模斜度；該產(chǎn)品的孔邊距約為2mm，符合要求。 4）加強肋 支撐面 為使塑件具有一定的強度和剛性，又不使塑料件截面壁太厚，而產(chǎn)生成型缺陷，行之有效的方法就是，在塑件結構允許的位置適當設置加強肋或者增設防止變形結構。加強肋不僅可防止塑件變形，而且有利于改善塑件模塑成型的充模狀況。設置加強肋后，可能出現(xiàn)背部塌坑，但只要位置設置得當，壁厚合適，既可避免。 5） 圓角 塑件的邊緣和邊角帶有圓角，可以增強塑件某部位或者整個塑件的機械強度從而改善成型時塑料在模腔內(nèi)流動條件，也有利于塑件的頂出和脫模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出現(xiàn)圓角外，應該盡量采用圓角特征。塑件上采用還可以使模具成型零部件加強，排除成型零部件熱處理或使用時可能產(chǎn)生的應力集中問題。由塑件的產(chǎn)品圖可知：產(chǎn)品所有邊緣均帶有圓角特征，最大圓角特征R=1mm，最小圓角特征r=0.3mm 從理論分析，邊緣圓角特征與塑件壁厚存在如下的關系： 圖2-2 圖2-3 p___外力負荷，T___厚度，R___圓角半徑。 由于邊緣修飾與張力集中圖我們可知：邊緣圓角對塑件的影響，圓角應盡量使壁厚平滑過渡，使壁厚均勻一致，對于 c03產(chǎn)品圖季提供了圓角，考慮了塑件受應力的影響，和它的外觀要求合乎模具設計和產(chǎn)品的要求，故而，即依據(jù)c03塑件產(chǎn)品圖設計模具型芯和型腔，而不另行設計計算。 6）尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結構特點又在相當大程度的影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應盡量選擇的低些。對于本產(chǎn)品，圖紙未注明尺寸精度，我們?nèi)T10級精度。IT8=0.72mm. 此值由下表查知： 表2-4 精度等級選用推薦值： 類別 塑料品種 建議采用的等級 高精度 一般精度 低精度 1 PS 3 4 5 ABS 聚甲苯丙烯酸甲脂 PC PSU 聚砜 PF 氨基塑料 30％玻璃纖維增強塑料 2 聚酰胺6.66 610 9.10 10 4 5 6 氯化聚乙醚 PVC硬 3 POM 5 6 7 PP PE低密度 4 PVC 6 7 8 PE高密度 由于沒有規(guī)定制品尺寸精度，查表3-2取4-5級精度。 7）表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有流紋、缺陷、毛刺，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 第三章　模具結構設計 第一節(jié) 總體方案擬訂 對任何塑料件的模具設計都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因為目前澆口的形式很多，并且用不同的澆口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面質(zhì)量也不同等，因此確定澆口形式也是至關重要的。再就是要確定在塑件的什么地方進澆，對于這個問題我們都沒有定論，只有借助PTC公司的PRO/E內(nèi)的MOLD ADVISOR模塊來進行分析后再確定澆口位。接著要確定一模幾腔，只有把這些前期工作都做好之后 才能夠順利的進行模具設計。計算部分。 一、型腔數(shù)目的確定 對于一個塑件的模具設計的第一步驟就是型腔數(shù)目的確定。 單型腔模具的優(yōu)點是：塑件精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結構簡單；模具制造成本低，周期短。缺點是：塑件成型的生產(chǎn)率低、成本高。單型腔模具適用于塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。 多型腔模具的優(yōu)點是：塑件成型的生產(chǎn)率高，成本低。缺點是：塑件精度低；工藝參數(shù)難以控制。模具結構復雜；模具制造成本高，周期長。多型腔模具適用于大批量、長期生產(chǎn)的小塑件。 確定型腔數(shù)目的方法： 1）根據(jù)經(jīng)濟性：n=[NYt/(60C1)]1/2 式中n--每副模具中型腔的數(shù)目 N--計劃生產(chǎn)塑件的總量 Y--單位小時模具加工的費用 t--成型周期（min） C1--每個型腔的模具加工費用（元） 2）根據(jù)鎖模力：n=[(Q/p)-A2]/A1 式中Q--注射機鎖模力）（KN） p--型腔內(nèi)熔體的平均壓力（Mpa） A2--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A1--每一個塑件在分型面上的投影面積 3）根據(jù)塑件的精度：根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%，由于沒有規(guī)定制品尺寸精度，且產(chǎn)品較小，產(chǎn)量較大，所以選擇采用一模四腔。 4）根基注射量：n=（0.8G-m2）/m1 式中G--注射機的最大注射量（g） m1--單個塑件的重量（g） m2--澆注系統(tǒng)的重量（g） 根據(jù)產(chǎn)品需要，該塑件為一模四腔。 二、 型腔的排列 根據(jù)根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向，鏡像分布。 圖 3-1 三、分型面的設計 分型面的設計在注射模的設計中占有相當重要的位置，分型面的設計可以對塑件的質(zhì)量、模具的整體結構、工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很大的影響。 分型面的設計原則： 一、分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處。 二、分型面的選擇應有利于塑件的留模及脫模。 三、保證塑件的精度要求。 四、滿足塑件外觀的要求。 五、便于模具的制造。 六、減小成型面積。 七、增強排氣效果。 八、應使側抽芯行程較短。 跟據(jù)該塑料制品的形狀特點及以上原則，其分型面設計在塑件下端。 第二節(jié) 成型零件的設計及計算 一、標準模架的選取 由產(chǎn)品圖可知產(chǎn)品的最大高度尺寸為15mm，為適應模具加工，便于推件板，鑲塊的設置安全起見，我們?nèi)?x15=30mm，查閱注射機的模具安裝尺寸，考慮到模具的總高度，由于塑件較小，故而我們盡量選擇小型模架，從而使模具的結構盡量小，結構緊奏，考慮到便于加工我們?nèi)≌?0mm，查閱標準模架圖，取80-43.60=36.2mm的加工余量。參照標準模架圖，我們選取FAI型23系列的23型模架。 二、成型零部件尺寸分析 成型零部件的設計計算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計算。而對于塑件尺寸精度的影響因素主要有以下方面： 1）成型零部件的磨損 其主要是塑料熔體在在成型行腔中的流動以及脫模時塑件與型腔或型心的摩擦，而一后者為主。為簡化設計計算，一般只考慮與塑件脫模方向平行的磨損量，對于垂直方向的不于考慮，而忽略不計。中小形塑件我們?nèi)ˇ腸=1/6Δ。 2）成型零部件的制造誤差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工誤差和安裝，配合誤差兩個方面，設計時一般將成型零部件的制造誤差控制在塑件相應公差的1/3左右 ，δz=1/3Δ ,通常取IT6—IT9級精度。 3）塑件的收縮率 收縮率不僅是塑件的固有特性，而且與制品的結構，工藝條件等方面的因素有關。生產(chǎn)中由于設計選取的計算收縮率與實際收縮率的差異，以及塑件成型工藝條件的波動，材料批號的變化而造成塑件收縮率的波動，由此導致塑件尺寸的變化值為： δs=(Smax-Smin)*Ls 式中：Smax________塑件的最大收縮率； Smin _______塑件的最小收縮率； Ls__________塑件的名義尺寸。 由上式可以看出，收縮率對塑件的尺寸影響較大，故而應認真對待。 4）配合間隙引起的誤差δj 比如：采用活動型心時，由于型環(huán)的間隙配合，將引起塑件孔的位置誤差或中心距誤差等，為了滿足以上因素對塑件造成的誤差總和最小且小于塑件的公差值，必須滿足以下條件： δz+δc+δs+δj≤Δ 式中：δz---------成型零部件的制造誤差； δc---------成型零部件的磨損量； δs---------塑料的收縮率波動引起的塑件尺寸變化； δj---------配合間隙引起的誤差； Δ---------塑件的公差。 三、成型零部件設計計算 1）型腔采用組合式，型芯為整體式，型芯及鑲塊均采用軸肩固定的方法，并用小間隙與模板配合，考慮到精度要求，故需螺釘和定位銷進行固定和定位。 2）工作尺寸計算 圖3-2 產(chǎn)品視圖 制品為ABS，收縮率為0.3-0.8%，未要求尺寸精度，按IT5級精度，如上圖 1、half模型腔直徑 　　按平均值法　 介于IT9-IT10之間 按公差帶法初算 校核塑件最大尺寸 合要求 按IT12制造，公差帶法結果最，利于修模，故：凹模直徑為 2、half模模腔深度 按IT10　 按IT7　 平均值法 公差帶法初算 了　　　 校核： 合理 按公差帶法計算的結果大，利于修模，故： 3、凸模直徑　 按IT7級　 按平均值法 按公差帶法 校核: 24.952－0.021－0.147－0.8%×24＝24.592＞24　滿足要求，按平均值法結果大，利于修模，故：mm 4、凸模高度 按IT7　 　平均值法 公差帶法 校核： 19.173－19×0.3%－0.88＝18.236＜19　合格 這里凸模為軸肩連接組合式結構，試模與修模時修磨固定板上平面，因此取小值有利于修模，故：mm 5、兩型芯中心距 介于IT10-IT11之間取IT10　 6、螺紋型環(huán) M30粗牙螺紋由有關手冊查得ds小=26.21mm, ds中=27.73mm, 螺距Ps=3.5mmm，由表6-5知螺紋中徑公差Δ中=0.31mm,由表6-3查得螺紋型環(huán)制造公差δ大=0.04mm，δ中=0.03mm, δ小=0.04mm。 則:　 由于塑件紋長很短，故不考慮螺距的收縮，螺紋型環(huán)，螺距直接取塑件螺距，制造公差δz=0.04mm, Pm=3.5±0.02mm。 7、成型腔壁厚的計算 查表知ABS的溢邊值為0.04 對小尺寸型腔，在發(fā)生較大彈性形變以前，其內(nèi)應力超過許用應力，因此按強度計算。 壁厚　 r—型腔內(nèi)半徑mm p—型腔內(nèi)壓力Pa 50 σ—型腔材料的許用應力 8、型腔底板厚度計算 　　　由于型腔底板部分為圓環(huán)，若按圓板計算 　　　則　板厚 鋼材：μ=0.25 　　　　　　　 根據(jù)標準模架，取t=32mm 主要尺寸對照： 第三節(jié) 澆注系統(tǒng)設計 流道設計包括主流道、冷料穴和分流道的設計。 一、主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射要機噴嘴反復接觸，所以在注射模中主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套。根據(jù)注射機噴嘴的尺寸，選擇澆口套如下圖： 圖3-3 為了使塑料熔體按順序的向前流動，開模時塑料凝料能從主流道中順利的拔出，需將主流道設計成圓錐形，具有2°～6°的錐角，內(nèi)壁有Ra0.8μm以下的表面粗糙度，拋光時應沿軸向進行。若沿圓周進行拋光，產(chǎn)生側相凹凸面，使主流道凝料難以拔出。 在直角式注射機上使用的模具中，因主流道開設在分型面上，故不需要沿軸線方向拔出主流道內(nèi)的凝料，主流道可以設計成等粗的圓柱形。 熱塑性塑料的主流道襯套與注射機噴嘴的尺寸：主流道始端直徑D=d+（0.5～1）mm，球面凹坑半徑R2=R1+（0.5～1）mm，半錐角a為1°～2°，盡可能縮短長度L（小于60mm為佳）。 本套模具主流道設計要點是： ①為便于凝料從主流道中拉出，主流道設計成圓錐形，其錐角α=3° ，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63um，整個主流道都在襯套中，并未采取分段組合形式。 ②主流道大端處呈圓角，其半徑R=1mm，以減小料流在轉向時過渡的阻力。 ③為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道和注射機的噴嘴緊密接觸，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑R2 = R1 +( 1~2 )mm，取主流道球面半徑R2 =13mm。其小端直徑d1 =d2 +( 0.5~1 ) mm,取d1=5mm。凹坑深取h=3 mm。 二、分流道設計 　分流道是主流道與澆口之間的通道。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在單型腔的模具中，有時則可省去分流道。在分流道的設計時應考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免溫度的降低，同時還要考慮減小流道容積。分流道截面形狀應盡量使其比表面積小，以減少熱量和壓力損失，常見的分流道的截面形狀為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式；分流道截面尺寸視塑件尺寸、塑料品種、注射速率以及分流長度而定，要求分流道截面尺寸應滿足良好的壓力傳遞和保證填充時間。通常圓形截面分流道的直徑為2～12mm，分流道的長度通常為主流道直徑的1～2.5倍，一般取8～30mm。截面選為半圓形分流道，由表（5-3）取R=6mm. 三、澆口設計 澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速度，補料時間及防止倒流等作用。澆口的形狀，尺寸和進料位置等對塑件成型質(zhì)量影響很大，塑件上的一些質(zhì)量缺陷，如縮孔，缺料，白斑，拼接縫，質(zhì)脆和翹曲等往往是由于澆口設計不合理而產(chǎn)生的，因此正確設計澆口是提高塑料件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。 澆口設計與塑料性能，塑件形狀，截面尺寸，模具結構及注射工藝參數(shù)等因素有關?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進入并充滿型腔，同時在充滿后能適時冷卻封閉，因此澆口的截面要小，長度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。澆口的截面積通常為分流道的截面面積的0.03～0.09。澆口截面積通常有矩形和圓形兩種。澆口長度約為0.5～2mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步修正。 在注塑模具中常用的澆口形式有如下幾種：直接澆口、點澆口、潛伏式澆口、側澆口、重迭式澆口、扇形澆口、平縫式澆口、盤形澆口、圓環(huán)形澆口、輪輻式澆口與爪形澆口、護耳澆口。澆口的開設的位置對制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口的位置時應注意以下幾點： 1）澆口應設在能使型腔的各個角落都可以同時填滿的位置。 2）澆口應設置在制品壁厚較厚的部位，使熔體從厚斷面流向薄斷面，以利于補料。 3）澆口的部位應選在易于排除型腔內(nèi)空氣的位置。 4）澆口的位置應選在能避免制品表面產(chǎn)生熔合紋的部位。當無法避免產(chǎn)生熔合紋的產(chǎn)生時，澆口的位置的選擇應考慮到熔合紋產(chǎn)生的部位是否合適。 5）澆口的設置應避免引起熔體斷裂的現(xiàn)象。 6）澆口應設置在不影響制品外觀的部位。 7）不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設置澆口，一般制品澆口附近的強度較差。 由于設計零件是表面要求較高的塑件，又因為該模具采用一模四腔為3板模機構，故選擇點澆口為佳。設計時考慮選擇從產(chǎn)品底部中心處進料，而且在模具結構上采用鑲拼式型芯，有利于填充、排氣。 四、冷料穴設計 冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔。冷料穴般設在主流道的末端，當分流道較長時，在分流道的末端也要開設冷料穴。 1）底部帶有推桿的冷料穴：這類冷料穴的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，因此它通常與推桿或推管脫模機構連用。 2）底部帶有拉料桿的冷料穴：這類冷料穴的底部由一根拉料桿構成，拉料桿、裝于型芯固定板上，因此不隨脫模機構運動。 3）底部無桿的冷料穴：對于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右產(chǎn)模的中心在線，當開模時分型面左右分開，塑件與流道一道取出，不必設推桿。 第四節(jié) 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 塑料模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝不同，模具溫度也要求不同。因此在設計注射模具時必須考慮用加熱或冷卻裝置來調(diào)節(jié)模具的溫度。對于一般的熱塑性塑料注射成型時只需考慮冷卻裝置。 一、溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 主要有以下幾個方面 a．尺寸精度 利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來保持模具溫度的恒定或采取較低的模溫，可減少塑件成型收縮率的波動，提高塑件精度。 b．形狀精度 模具型芯與型腔各部分溫差過大，會使塑件收縮不均勻而導致翹曲變形，影響塑件的美觀和使用。特別對于壁厚不一致和形狀復雜的塑件，經(jīng)常會出現(xiàn)因收縮不均勻而變形的情況，必須采用合適的冷卻回路，使模具型腔各個部位的溫度基本上均勻。 c．表面粗糙度 模溫過低會使塑件輪廓不清晰，產(chǎn)生明顯的熔合紋，提高模溫可改善塑件的表面狀態(tài)，使塑件的表面粗糙度降低。 d．塑件的力學性能 二、溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)力的影響 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對生產(chǎn)力的影響主要由冷卻時間來體現(xiàn)。通常注射到型腔內(nèi)的塑料熔體的溫度為200℃左右，塑件從型腔中取出的溫度在60℃以下。熔體在成型時釋放的熱量中約有5%以輻射、對流的形式散發(fā)到大氣中，其余95%需冷卻水帶走，否則由于塑料熔體的反復注入將使模溫升高。為了保持模溫的恒定，在每一循環(huán)中，必須由冷卻系統(tǒng)把塑料熔體的熱量帶走。因此模具的冷卻時間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。一般的模具的冷卻時間占整個注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短成型周期中的冷卻時間是提高生產(chǎn)率的關鍵。 三、模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算。 1、由于制品為空心，按平板類計算其冷卻時間 θ—冷卻所需的時間s t—塑件厚度mm Tm—塑料熔體注塑溫度℃ 查表取170-180 Tw—模具溫度℃　　　　　　　　　　查表取50-80　　　　 Ts—塑料熱變形溫度℃　　　　　　　查表取83-103　　　 α—塑料的熱擴散率mm2/s　　　　　9.6×10-4m2/h → 0.267mm2/s　 二、冷卻介質(zhì)體積流量計算 　　　　 qv—冷卻介質(zhì)的體積流量m3/h G—單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量kg/h Qi—塑料成型凝固時釋放的熱量J/kg 40×104J/kg Cp—冷卻介質(zhì)的比熱容J/kg·℃ ρ—介質(zhì)的密度kg/m3 t1—冷卻介質(zhì)的出口溫度℃ 30 t2—冷卻介質(zhì)的進口溫度℃ 20 設定模具平均工作溫度為40oC，用常溫20oC的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30oC，產(chǎn)量為（初算0.5套/min）0.657kg/h.塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q3,查表3-24得ABS的單位熱流量為33x104J/kg,即 Q3 = WQ2 = 0.657x33x104=21.68X104(J/kg) 冷卻水的體積流量V由式(3-65)得 V = nm△h/60ρcp(t1-t2)=WQ1/PC1(T1-T2)=0.86x10-4(m3/min) 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小， 故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第五節(jié) 頂出系統(tǒng)的設計 一、澆口凝料的頂出 由于本套模具采用點澆口澆注，為了確保分流道的脫落，還應注意脫澆口裝置的設計。 對于澆口凝料進行受力分析可知，脫澆口必須克服拉斷澆口及凝料對型腔的包緊力，考慮到自動化程度，決定采用限位拉桿脫料裝置。 工作過程為：開模時，拉料桿隨著動模的下行將澆口凝料拉出，與定模貼和靜止不動。凝料在拉料桿作用下與制品分離并留在定模側，當?shù)诙畏中烷_始后，隨動模一起運動流道凝料從點澆口處被拉斷，從而使凝料從主流道及拉料桿上脫落，完成脫料動作。 主要尺寸的計算： 圖3-4 拉料桿拉料端采用球形結構（如上圖所示），按照經(jīng)驗取球側槽深度5mm，拉料桿直徑為8 mm。 b、 塑料件的頂出 對制件進行受力分析塑料件對凸模的包緊力主要集中在四個地方：中間型環(huán)對型芯的包緊力，中間定位特征對型芯的包緊力，圓柱齒側工藝槽對型芯的包緊力，以及加強筋對凸模的包緊力。 縱觀整個包緊力分布場可知：包緊力分布較為分散，而且包緊面較小，包緊力因此也很小，所以塑料件的脫?？梢圆徊捎枚畏帜C構，而只需在包緊力集中的地方增加推桿作用。 在圓柱齒側，由于塑料件的形狀較為復雜，而且結構形狀要求較高，必須另設推桿作用，以使其平穩(wěn)脫模。 頂桿的固定 由于該套模具頂桿的數(shù)量較多，頂桿的固定宜采用頂桿軸肩固定在壓板的方式。 主要參數(shù)計算： 經(jīng)CAD分析可知：塑料件在脫模方向的投影最大距離為20mm，因此開模距離為L=20+(5～10)mm。 取L=25mm 中間脫模桿直徑為d1=4mm,脫模桿間隙為0.05mm. 圓柱齒側脫模桿直徑為d2=1mm,脫模桿間隙為0.05mm. 另一側脫模桿直徑為d3=2mm,脫模桿間隙為0.05mm. 推板及壓板按標準選取規(guī)格： 推板的厚度為20mm。 壓板的厚度為15mm。 第六節(jié)　導向機構的設計 為保證注射模的準確開模和合模，注射模必須設置導向機構。導向機構具有以下作用： １、定位作用。模具合模時，導向機構可以保證動模和定模的位置正確，以便使型腔的運送和尺寸精確；另外導向機構在模具的裝配過程中也起定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。 ２、導向作用。合模時，模具的導向零件首先接觸，引導動、定模準確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯誤接觸面而造成的損壞。 ３、承受一定的側向壓力。塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結構或模具設計成非平衡進料形式，就會產(chǎn)生單邊的側向壓力，設置導向機構可以承受一定的側向壓力。 設計導向機構時應注意：導柱應合理均勻分布在模具分型面的四角，導柱至模具的邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度；導柱的年度應比型芯端面的高度高出6-8mm，以免在錯誤定位時，型芯進入凹模型腔相碰而損壞。 該模具采用導柱導向形式。根據(jù)標準模架選擇導柱導套，如圖所示： 圖3-5 第七節(jié)　排氣系統(tǒng)的設計 模具型腔在塑料的填充過程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速注射成型時，考慮排氣是很必要的。一般是在塑料填充同時，必須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體產(chǎn)生的高溫會引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至阻礙塑件填充等。為了使這些氣體能從型腔中及時排出，可采用排氣槽等方法。 當塑件熔體充填型腔時，必須順序的排出型腔以及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑件受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順序的排出，塑件由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫或表面輪廓不清等缺陷；甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化。 考慮該塑件尺寸，屬于中小型簡單型腔模具，故可以利用推出機構與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值為0.03mm。 第八節(jié) 側向抽芯結構 模具抽芯機構有斜導柱抽芯與液壓抽芯兩種： 一、斜導柱抽芯機構。這種結構簡單，加工方便，動作可靠，勞動強度小，生產(chǎn)效率高。借助機床開模力和開模行程來完成抽芯動作，廣泛用于延時抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯。 二、液壓抽芯機構。這種形式的抽芯距及抽拔力較大，抽芯動作平穩(wěn)，但必須設置液壓裝置。一般用于表面積大，端面幾何形狀復雜的大型塑件的抽芯。 該模具結構較為簡單，兩側凹臺與凸耳均設計鑲塊和型芯配合來成型。所以不需設計側向抽芯結構。 第九節(jié)　脫模機構設計 一、設計原則 1、塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結構簡單。 2、正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對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。由于塑料收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施與塑件剛性和強度最大的部位，作用面積也應盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。 3、保證良好的外觀。在選擇頂出位置時，應盡量設在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。 4、結構合理可靠。脫模機構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，具有足夠的強度和剛度。 二、頂出部件 1．推出部件的設計： 推出部件由推桿支承板、推桿固定板、以及推桿組成。針對該塑件可知，使用推桿推出是合適的，且這種推桿易于加工。但其中有多根推桿的頭部是弧面，要想單獨加工到精確尺寸是比較困難的，所以選擇在裝配時進行加工。并且在設計時盡量使用標準推桿，在目前的生產(chǎn)中都采用英制頂針，該模具所用推桿均為大同標準頂針。 本套模具采用頂桿脫模機構。頂桿適用于筒形塑件或塑件帶孔部分的推出，由于頂桿以圓形接觸塑件，故推頂塑件力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。 頂桿的組合形式如下圖，其外徑與模板配合： 　　 圖3-6頂出機構 第四章　成型設備選擇 一、估算塑件體積 經(jīng)Pro/E三維造型后測得實際體積約為10.7cm3，因需要采用一模四腔。初步設計澆注系統(tǒng)，并估算凝料體積約為6cm3，因此一次注射需要的物料體積約為27.4 cm3。 二、初選注射機 根據(jù)物料體積初選注射機為　XS-Z-60 其工藝參數(shù)如下： 注射壓力：　　1220×105Pa 鎖模力：　　　50×10KN 最大注射面積：130 cm2 模具厚度：　　70-200 mm 范本行程：　　180mm 噴嘴：　　　　球半徑　R12　孔徑　R2 三、 注射機的校核 1）注射量的校核 根據(jù)注射機的使用性能以及經(jīng)驗，模具設計是，必須使得在一個注射周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。 在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量為制品和澆注系統(tǒng)兩部分容量或質(zhì)量之和。即： V = n 經(jīng)CAD分析知： 澆口凝料的體積為 =85.3mm3 所以，注射總量 V= n=2×3.5213203×103＋85.3=7.13×103 mm3 < 3×104×80%=2.4×104 mm3 即注射量符合注射機的要求 2） 鎖模力的校核 注射時，為防止模具分型面被模腔壓力頂開，必須對模具施加足夠的鎖緊力，否則在分型面處產(chǎn)生溢料。因此，模具設計時應使注射機的鎖模力大于模具將分型面脹開的力。 即 式中 F為鎖模力（N） 分別為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（） 為塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（Mpa） 經(jīng)CAD分析可知： 制品在分型面上的垂直投影面積為540，澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積32 注射機注入的塑料熔體流經(jīng)噴嘴，流道，澆口，和型腔，將產(chǎn)生壓力損耗，一般型腔內(nèi)平均壓力僅為注射壓力的25%~50% 取=0.4Po=0.4×100=40 Mpa 所以， =40×10×（2×540+32）×10=44480N 250KN 故鎖模力在要求的范圍內(nèi)。 3）最大注射壓力校核 ABS的流動性一般，塑件形狀復雜度一般，精度要求較低，因此根據(jù)經(jīng)驗值注射壓力取70~100 Mpa ＜122　符合要求 4）開模行程的校核 模具開模后為了便于取出塑料件，要求有足夠的開模距離，而注射機的開模行程是有限制的，因此模具設計時必須進行注射機開模行程的校核。 對于本套模具，由于是雙分型面注射模，因此 s=H1+H2+a+(5~10)mm 式中a為取出澆注系統(tǒng)凝料所需固定模板與澆口板之間的距離 在第一章中分析可知，塑件在脫模方向的高度為23mm，塑料件脫模需推出的距離為30mm。取出澆注系統(tǒng)凝料所需固定模板與澆口板之間的距離為67mm。 所以 s=23+30+67+10=130<160mm 故開模行程合符要求。 圖4-1 第五章 模具材料的選擇 定模底板，動模底板選用45號鋼。 脫料板選用3Gr2Mo. 支承板選用T7A. 推桿固定板選用45號鋼。 澆口套選用CrWMn. 復位桿選用T10A。 拉料桿選用T10A. 推桿選用50CrV，熱處理至45～50HRC。 滑塊選用40CrNiMo，熱處理至35～40HRC。 限位釘選用45號鋼，熱處理至30～35HRC。 導柱，導套選用T10A，熱處理至55～60HRC。 圖5-1 模具的動作過程 經(jīng)過以上的過程，經(jīng)過全面的考慮最終可以設計出該塑件的模具結構圖。在圖中設定在上模板與水口推板之間的分開面為1，水口推板與凹模之間的分開面為2。其完全的工作過程是首先將模具安裝在注塑機上夾緊，并要注意注射機噴嘴和模具中心的位置。在充塑結束后，模具在注射機的作用下開始開模，1分型面先隨動模動作開始分型，拉料桿隨著動模的下行將澆口凝料拉出，與定模貼和靜止不動。凝料在拉料桿作用下與制品分離并留在定模側，當限位拉桿的凸臺碰到中間板而停止運動后，第二次分型開始，隨動模一起運動流道凝料從點澆口處被拉斷，從而使凝料從主流道及拉料桿上脫落。此時即為分型面的打開。當開到一定的距離后停止，接著在注射機頂桿的作用下帶動頂針頂出塑件，到此模具的一個過程全部完成。 到現(xiàn)在為止模具的設計已經(jīng)全部完成，這樣的模具設計圖是可以同時適合加工和裝配的，加工中心的編程員會針對在設計的模具結構來進行分模，再將每一個部件調(diào)出進行加工的刀具路徑編制，最后將程序調(diào)入加工中心開始模具的加工。模具裝配完成后要進行試模，只有進行試模才能知道模具設計是否合理，如果有的地方不合理，有的地方出現(xiàn)充不滿等一些問題，都要重新修模，并想辦法解決，得到最好的效果。 附錄一　參考文獻 1、《塑料模具設計手冊》編寫組　編著，《塑料模設計手冊》，機械工業(yè)出版社，1985。 2、屈華昌 主編，《塑料成型工藝與模具設計》機械工業(yè)出版社，1995 3、馮炳堯　韓泰榮　殷振?！≈骶?，《模具設計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術出版社，1996。 4、李海梅　申長雨　主編，《注塑成型及模具設計實用技術》，化學工業(yè)出版社，2002。 5、王桂萍　邱以云　主編，《塑料模具的設計與制造問答》，機械工業(yè)出版社，1995。 6、徐佩弦　主編，《塑料制品與模具設計》，中國輕工業(yè)出版社，2001。 設計小結 經(jīng)過了一年對模具專業(yè)課程的學習，自覺收獲頗多，領會了模具設計的要領，但經(jīng)此次畢業(yè)設計，方覺自身知識欠缺太多，思維局限于書本，許多實際生產(chǎn)方面的知識極其欠缺。 就該制品整體結構而言并不是很復雜，塑件本身精度要求不高，但由于采用鑲塊結構和一模四腔的形式。因此這里采用兩次分型。由于本人缺少實際經(jīng)驗，在開始設計時所選的方案都有太多漏洞，不適合實際生產(chǎn)，為此，從開始標準模架的選擇，到最后圖紙的繪制，整個設計過程中不斷的修改設計方