普通本科畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱 下蓋注射模模具設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指 導 教 師一、畢業(yè)設計（論文）選題的目的和意義塑料制品在日常社會中得到廣泛利用，模具技術己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。國內注塑模在質與量上都有了較快的發(fā)展。但是與國外的先進技術相比，我國還有大部分企業(yè)仍然處于需要技術改造、技術創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質量、加強現(xiàn)代化管理以及體制轉軌的關鍵時期。塑料件在各種行業(yè)中的應用已經(jīng)越來越廣泛，而制件的表面質量、成型精度完全由模具決定之外，它的內在質量、成型效率也受模具的控制，但許多模具行業(yè)設計加工過程中出現(xiàn)大量的失誤，造成成本的增加，工期的延誤，所以在塑料產(chǎn)品更新?lián)Q代極快的今天，當務之急是如何高效、快速、高質量和規(guī)范化地設計注塑模具二、設計或研究主要內容和重點，預期達到的目標及擬解決的主要問題和技術關鍵，有何創(chuàng)新之處1 主要內容和重點（1）在開始設計階段，收集和查閱有關本次設計的相關資料；（2）分析下蓋塑料件的產(chǎn)品圖； （3）進行塑件的特點分析和成型該塑件模具的結構分析，初步完成該制品模具設計的基本結構； （4）重點掌握學習和熟練掌握計算機的 CAD 和 UG 等軟件，完成本次模具設計所需的技術報告； （5）對前面所有的設計過程進行小結，完成畢業(yè)設計說明書。2 預期達到的目標及擬解決的主要問題和技術關鍵本次設計主要是設計一套用于生產(chǎn)下蓋的注射模具。在設計的這段時間需要（1） 、完成一副模具的設計； （2） 、編寫設計說明書，字數(shù) 20000 左右，其中包括 400 字左右的中文摘要，英文摘要應與中文摘要內容完全相同；（3） 、翻譯一篇與設計相關的外文資料，字數(shù)不少于三千字（附英文原文）；（4） 、要求運用計算機輔助設計與繪圖，圖幅不少于四張 A0 圖紙，三維模型一套；（5） 、查閱與課題相關文獻十五篇以上。三、研究方案模具的 CAD 設計、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進行模具分型面的設計、確定型腔和型芯、模具結構的詳細設計、充填過程分析等幾個方面。利用先進的特征造型軟件如 PRO/ E、UG 等很容易地確定分型面，生成上、下模腔和模芯，再進行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設計數(shù)據(jù)以后，再利用模具分析軟件，如 MOLDFLOW 進行塑料的成形過程分析。根據(jù) MOLDFLOW 軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫，通過輸入成形工藝參數(shù)，可動態(tài)仿真分析其在注塑模腔內的注射過程流動情況（含多澆口注射時的塑料匯流紋分析） 、分析溫度、壓力變化情況、分析注塑件殘余應力等，根據(jù)分析情況來檢查模具結構的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質量問題等。模具通過 CAD 設計和分析，就可以將錯誤消除在設計階段，提高一次試模成功率。 在塑料注射模制造過程中，總會遇到分型面的確定問題，它是一個很復雜的問題，受到許多因素的制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型面時應抓住主要矛盾，放棄次要因素。我近期查閱了不少資料表明它可以按以下原則來確定： 1）保證塑料制品能夠脫模 2）使型腔深度最淺 3）使塑件外形美觀，容易清理 4）盡量避免側向抽芯 5）使分型面容易加工 6）使側向抽芯盡量短 7）保證塑件制品精度 8）有利于排氣 9）使型腔內總壓力較大的方向與分型面垂直。四、主要參考文獻目錄《機械設計手冊》 人民教育出版社《模具設計手冊》 機械工業(yè)出版社《機械設計》 人民教育出版社《模具制造工藝及裝備》 機械工業(yè)出版社；《模具制造工藝》 機械工業(yè)出版社《模具標準件應用手冊》 中國模具工業(yè)協(xié)會標準件委員會肖祥芷,李志剛,李德群.CAD 在模具設計中的應用.北京:科學出版社,1993.現(xiàn)代模具技術編委會.汽車覆蓋件模具設計與制造.北京:國防工業(yè)出版社,1998.郭春生,湯寶駿,孫繼明.汽車大型覆蓋件模具.北京:國防工業(yè)出版社,1993.五、畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃1、第一至二周：接受任務書，查閱塑料模具設計的相關資料，學習 UG或 Pro/E、Ansys、Modl flow 等軟件的相關功能，為設計作準備；2、第三至四周：翻譯一篇與設計相關的英文論文，完成開題報告，確定設計方案； 3、第五至八周：模具設計計算； 4、第九至十三周：完成相關三維模型和工程圖紙繪制；5、第十四至十六周：整理編寫設計說明書，完成所有設計內容，答辯準備；6、第十八周：答辯，修改畢業(yè)設計，歸檔。六、指導教師審查意見指導教師簽字： 年 月 日 普通本科畢業(yè)設計（論文）說明書課題名稱 下蓋注塑模模具設計 學 院專 業(yè) 班 級學 號姓 名指導教師摘 要注塑模具就是將塑料進行加熱之后變成熔體后添加到一個模子里冷卻取出成品的一個工具，注塑成型這個過程是制作塑件的過程的關鍵階段，沒有這個過程，就沒有塑件的產(chǎn)品。塑料模具越來越受到大眾的認可，生活中隨處可見塑料產(chǎn)品的身影，如鼠標外殼、電視遙控外殼、水杯、水桶、飾品等塑料制品，塑料制品在很多的家庭很多國家中被使用。這次塑料模具設計是根據(jù)企業(yè)提供的 CAD 名為“下蓋”的圖紙進行建模然后設計一套注射模模具。通過對企業(yè)提供的圖紙進行建模然后分析其工藝之后，最終目的是為了設計出一套能夠生產(chǎn)該產(chǎn)品的注塑模模具，以達到自動生產(chǎn)產(chǎn)品用于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。本次課題首先是對產(chǎn)品的結構工藝特性進行分析，其次是對模具的結構的構建，最后得出設計的總體方案。設計的過程中要做很多極其細致的校核，如推桿、側型芯、斜導柱的校核。 本次設計途中，需要查閱各種手冊，翻看各種模具設計實例，以及詢問指導老師相關的標準，設計過程相對完整?！娟P鍵詞】下蓋 注射成型 塑料模具 分型面 工藝ABSTRACTInjection mould is to add plastic after heated to melt into a mold cooling out a tool， injection molding the process is the key stage of the process of production of plastic parts， without this process， there is no plastic products.Plastic mold is more and more be recognized by the masses， life can be seen everywhere the form of plastic products， such as the mouse shell， TV remote shell， water cup， bucket， jewelry and other plastic products， plastic products used in a lot of families in many countries.This plastic mould design is modeled after the CAD “l(fā)ower cover“ by the enterprise， and then designs a set of injection mould.By drawing modeling and analysis of the enterprise to provide the process after the final purpose is to design a set of injection mold mold can produce this product， in order to achieve automatic production of products used to improve the product's production.The first is the analysis of the structural characteristics of the product， then the construction of the structure of the mould， and finally the overall plan of the design.In the process of design， a lot of meticulous school core， such as push rod， side core， inclined guide column.In this design， you need to look up the various manuals ， look at the various molds design examples， and ask the relevant standards to guide the teachers. The design process is relatively complete.【Key words】Under the cover Injection molding Plastic mould The parting surface process目 錄1 前 言 .12 零件的工藝分析 .22.1 塑件材料特性 22.2 ABS 塑件材料成型性能 22.2.1 ABS 塑件成型工藝參數(shù)的確定 .22.3 結構工藝性分析 .32.3.1 下蓋的尺寸 42.3.2 下蓋的各項尺寸精度 42.3.3 下蓋的表面粗糙度 42.3.4 脫模斜度 .53 注射機的選用 .63.1 注射機的初選 .63.1.1 計算塑件的體積 63.1.2 計算下蓋塑件的質量 73.1.3 選用合適的注射機 .73.2 注射機的終選 .83.2.1 注射量的校核 83.2.2 模具閉合高度的校核 .83.2.3 模具安裝部分的校核 .83.2.4 模具開模行程的校核 93.2.5 鎖模力的校核 93.2.6 注射壓力的校核 104 注射模的結構設計 .114.1 分型面的選擇 .114.1.1 型腔數(shù)目的確定 .114.1.2 分型面分析 .114.1.3 型腔和型芯的結構和固定方式的確定 134.1.4 塑件在模具中的位置 134.2 注塑模澆注系統(tǒng)的設計 .134.2.1 澆注系統(tǒng)的設計 144.2.2 主流道的設計 144.2.3 分流道的設計 154.2.4 澆口的設計 164.2.5 冷料穴的設計 .174.3 澆口套的設計 .175 注塑模成型零件的設計 195.1 型芯、型腔工作尺寸的計算 195.1.1 模具成型零件的制造誤差 195.1.2 模具安裝配合的誤差 .195.2 確定整體式型腔的外形尺寸 195.2.1 確定整體式型腔的長、寬尺寸 205.2.2 整體式型腔的高度尺寸的確定 205.2.3 其他設計要點 .205.2.4 整體式的型腔表面粗糙度 205.3 成型零件的結構設計 .215.3.1 型芯的結構設計 .215.3.2 型芯的緊固 .215.4 成型零件的尺寸計算 .216 注射模結構件的設計 .246.1 模架的設計 246.1.1 模架的選用 246.1.2 動、定模板開框尺寸的設計 .256.2 模架中其他結構件的設計 256.2.1 定位圈 .256.2.2 限位釘 .266.2.3 緊固螺釘 .266.2.4 彈簧 .276.2.5 定距螺釘 .277 注塑機脫模系統(tǒng)的設計 .287.1 脫模力的計算 .287.1.1 利用以下公式對側型芯脫模力進行計算 287.2 推出機構的設計 .297.2.1 推桿位置的設計 297.2.2 推桿的直徑 .307.2.3 推桿固定形式及裝配要求 .317.3 推件板的設計 .317.3.1 推件板厚度的計算 .317.3.2 推件板位置的選擇 .327.3.3 推件板上的推桿設計 .328 注塑模側抽芯機構的設計 348.1 斜導柱的設計 .348.1.1 側抽芯距計算 .348.1.2 斜導柱直徑的計算 348.1.3 斜導柱的長度的計算 348.2 側滑塊的設計 .358.3 楔緊塊的設計 .368.4 彈簧擋釘定位設計 .379 注射模導向定位系統(tǒng)的設計 .389.1 導向系統(tǒng)的設計 .389.1.1 導柱的設計 .389.1.2 導套的設計 .399.1.3 導柱導套的安裝配合 .3910 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 4110.1 冷卻系統(tǒng)水管孔徑的計算 4110.1.1 塑料制品在固化時每小時釋放的熱量 Q.4210.1.2 求冷卻水道直徑 d.4210.2 冷卻水道的分布位置 .4211 注塑模排氣系統(tǒng)的設計 44總結 .45致謝 .46參考文獻 .471 前 言模具具有許多種類型，其主要類型有：沖壓模、塑料成型模、粉末冶金模、鍛造模、壓鑄成型模、玻璃模等各種模具。國家的模具行業(yè)一直處于很平穩(wěn)增長的發(fā)展的狀態(tài)，下面就我國塑料模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和模具的歷史發(fā)展趨勢分述如下。從很早以前我國就開始有了塑料制品的使用，我們以前用的臉盆、我們以前用的許多家居用品都是由塑料制作的，使用起來非常的方便，而且還便宜?，F(xiàn)在我們的生活中隨處都可以看到塑料做成的塑料產(chǎn)品，不僅應用在家居上，還應用于我們的工業(yè)上、我們的軍事上、我們的醫(yī)療事業(yè)上以及各種教育資源上，塑料塑件的應用太廣了，廣到睜開眼就能看到塑料的存在。由于塑料的使用方面，現(xiàn)在好多的國家都在努力的制作能生產(chǎn)塑料制件的模具，剛開始的模具制作出來的塑料制件的粗糙度很大，人接觸時會傷害到皮膚，因此很多廠家投資了很多的資金用于改進模具的精度，已達到符合人們使用的產(chǎn)品?，F(xiàn)在模具設計已經(jīng)達到一個發(fā)展高峰期，工廠規(guī)模有大有小，規(guī)格不一致，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也各不相同，滿足了不同人群的需求，人們的生活質量的提高與這些有著很大的關系。在工業(yè)生產(chǎn)中，有著很多的制造產(chǎn)品的設備，各個發(fā)展的都很快，模具在工業(yè)發(fā)展中占了很大的比重，但由于其他的設備的先進性，導致模具行業(yè)的發(fā)展也受到了阻礙?，F(xiàn)在工業(yè)越來越向自動化方向發(fā)展，模具也需要變成完全自動化的成型塑件，自動化程度越高，生產(chǎn)出來的塑件才會多，滿足人們需求的能力也就也高，除了自動化生產(chǎn)之外還要改進模具設備的各項功能，這樣才能在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位?，F(xiàn)在開發(fā)出了許許多多的繪圖以及制作模具的軟件，比如AUTOCAD、 UG、PRO/E 等等，這些軟件也在不斷的更新當中，幾乎每年都會更新一個版本，每個版本更新后也會使我們的模具設計更加容易，像 UG，前幾個版本還沒有增加在軟件中添加模架的功能，最新的幾個版本已經(jīng)可以了，現(xiàn)在進行模具設計完全可以在軟件中完成全部的設計，最后再將圖紙導出來進行加工?，F(xiàn)在加工模具的設備精度越來越高，生產(chǎn)出來的設備制造的塑件精度也極其高，我國模具行業(yè)前景是非常廣闊的，模具行業(yè)不會消失只會越來越好。2 零件的工藝分析 2.1 塑件材料特性 ABS 塑料是由丁二烯、苯乙烯、丙稀腈摻和在聚苯乙烯分子中混合然后產(chǎn)生化學反應之后而得到的一種性質改變了的混合物體，丙烯腈與這些物質的混合會在與化學物質接觸時不會被腐蝕，這個混合物的硬度也會增加很多，丁二烯與這些物質的混合會改變整體的強度，更加耐摩擦，苯乙烯與這些物質的混合后生成的 ABS 更加容易進行染上顏色，因此，ABS 材料的各項性能是極其好的，能抵抗很強的沖擊強度。具備一些良好的性能，如耐摩擦性能、耐寒冷性能、耐水性能以及耐油性能。有顏色、沒有毒、沒有味道，蘇簡單外表面有很好的的表面粗糙度，很光滑接觸時不傷害皮膚。但也有一些缺點，耐不了高溫，耐不了氣候，在紫外線的照射下容易變得堅硬、發(fā)脆。 2.2 ABS 塑件材料成型性能ABS 材料熔融后具有超強的粘稠度，會吸附在模具上很難脫離型芯，這個力就叫做包緊力，在脫模時就需要很大的脫模力來進行脫模，選擇注塑機時就要選擇大的壓力的注射機，同時也要設計模具有一定的脫模曲線，不需要太大的曲線，稍微有一點就可以了；除此之外，熔體的黏度大，這會造成 ABS 塑件在澆口處會出現(xiàn)很大的難看的痕跡，所以設計澆注系統(tǒng)時要加大主流道的直徑減少凝料流入型腔的阻力，其阻力要很小才不會產(chǎn)生痕跡。ABS 材料很容易吸收水分，所以在成型加工之前要把材料給弄干燥。加工成型時，ABS 的尺寸很穩(wěn)定，不容易走型。2.2.1 ABS 塑件成型工藝參數(shù)的確定查由陳碧龍主編的《注塑模具設計原則、要點及實例解析》得到 ABS 塑件的主要參數(shù)如下表 2-1。表 2-1 ABS 塑件的主要參數(shù)密度收縮率預熱溫度料筒溫度 后段 150~170℃，中段 165~180℃，前段 80~200℃噴嘴溫度 170~180℃模具溫度 40~70℃注射壓力 56~176MPa成型時間 注射時間 20~90s，保壓時間 0~5s，冷卻時間 20~150s2.2.2 典型用途ABS 的各項使用性能都很有利于進行注塑成型，因此被廣泛的使用，在機械行業(yè)中可以制造水箱外殼、管道、儀表殼、泵葉輪、軸承、蓄電池槽等產(chǎn)品；在汽車行業(yè)也被廣泛的利用，適于制造加熱器、汽車擋泥板，除了這些產(chǎn)品，還有水表殼家用電器外殼、玩具、電子琴、農(nóng)藥噴霧器等。2.3 結構工藝性分析 該塑件為下蓋，其外形尺寸屬于相對較大的塑件，且外部輪廓大多為各種樣條曲線和圓角構成，有一部分形狀是對稱的，有一部分是不規(guī)則的形狀。型腔的內部需要設計一些小凸臺成型一些圓孔，沒有其他多余的彎曲線條，但其中有一些復雜的突起不易成型；而型芯的內部要設置多個規(guī)則的方塊，旁邊還有兩個形狀彎曲的結構和突起。該塑件側邊還存在一個尺寸為的方孔，為了使塑件能從型芯中取出，需要設計一個側抽芯機構來完成脫模的過程。綜上所述，該塑件設計要求不是很高，結構特征也比較符合塑件的各方面要求。該制品綜合性能好，以及尺寸精度也不錯，而且表面質量相對較低。 圖 2-1 下蓋塑件二維圖2.3.1 下蓋的尺寸 塑件的最大外形尺寸長 x 寬的為 402mmx214mm，塑件最小尺寸達到 1mm，塑件中最小孔的直徑為 2.8mm，塑件中圓角相對較多，其中最小的圓角直徑是 6mm，最大的圓角直徑是 38mm，塑件最小厚度尺寸是 1mm。塑件的型芯型腔部分要完全符合塑件的內外表面要求尺寸，這樣才能制造出良好的產(chǎn)品。 2.3.2 下蓋的各項尺寸精度 該塑件尺寸相對較大，其收縮變形量就會變大，尺寸的精度就很難達到很高，且該塑件圖未標注尺寸精度，為了達到一定的工藝效果，從表 2-2 選用合理地公差等級，以適用、夠用、方便、方便模具加工為原則，選擇精度時選較低精度等級 MT5。表 2-2 常用材料成型塑件尺寸公差等級的選用公差等級材料代號 成型材料高精度 一般精度未注公差等級ABS （丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）共聚物MT2 MT3 MT52.3.3 下蓋的表面粗糙度 下蓋的表面各部分的表面粗糙度要求不一樣。由于下蓋的外部結構會與手接觸，要求手感舒適，所以外部的表面粗糙度高于內部粗糙度，外部粗糙度為 Ra，還需注意其他一些工藝缺陷，如造成飛邊、縮孔、毛刺、留痕等等缺陷。一般情形下，塑件表面粗糙度要求要比模具的高 1~2 級。因此塑件的表面粗糙度選擇 Ra，模具的型芯型腔為 Ra。2.3.4 脫模斜度 下蓋塑件在冷卻的過程中，由于塑件在收縮過程中，包緊力增大，會讓塑件包緊在模具的型芯上或者模具的型腔中的某些凸起部分上。為了防止下蓋塑件粘在型芯上，方便下蓋塑件能順利的從模具中脫出，在脫模方向上塑件內外表面都應該設計一定的傾斜角度。查表 2-2 中的資料得到，ABS 的脫模斜度為：型腔? ；型芯' 30′~40′。在本次設計下蓋中就有 3°的斜角，所以型腔和型芯的脫模斜度都大于 ABS 所要求的斜度，其余設置脫模斜度為 30′。表 2-2 塑料制品精度等級的選用脫模斜度塑料名稱型腔 型芯聚乙烯（PE）、聚丙烯(PP) 、軟聚氯乙烯（SPVC）、聚酰胺（PA）、氯化聚醚（CPT）硬聚氯乙烯（HPVC）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSU ）聚苯乙烯（PS）、有機玻璃（PMMA）、ABS、聚甲醛（ POM）熱固性塑料3 注射機的選用 3.1 注射機的初選 注射機是用于成型模具的重要設備，注射機根據(jù)不同特征可以分成多種注射機，根據(jù)注射裝置可以分為臥式注射成型機、立式注射成型機、角式注射成型機以及多模注射機等。選擇注射機時需要考慮多種因素，然后選擇最佳注射機機型。注塑機的選擇須與模具的大小相適應，注塑機過大或過小都難以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，因此要進行計算選取注射機。3.1.1 計算塑件的體積利用 UG8.0 該三維軟件建模出下蓋的三維圖形如圖 3-1 所示，再通過軟件中的計算體積功能計算得出下蓋塑件的體積：V1=221403mm3又因為澆注系統(tǒng)會留有一定的凝料，占據(jù)一部分體積，根據(jù)塑件體積大致為澆注系統(tǒng)體積的 30％得到 V2=30％V1＝66420.9mm3故一次注射成型所需要的塑料總體積：V=V1+V2=287823.9mm3圖 3-1 下蓋注塑模三維圖3.1.2 計算下蓋塑件的質量查《塑件成型方案擬定與模具設計》一書可知 ABS 的密度在一個范圍：g/cm3內，本次設計中取密度為 1.05g/cm3。因此可以計算出塑件的質量為：。澆注系統(tǒng)凝料質量為：69.7（g）。下蓋塑件加上該澆注系統(tǒng)凝料質量得到總的質量為：3.1.3 選用合適的注射機 在上一步中已經(jīng)知道了塑件的體積 V1 和凝料的體積 V2，以及塑件和凝料的總體積 V=287.8cm3。查[22].屈華昌、吳夢陵.塑料成型工藝與模具設計.北京:高等教育出版社，2014.8 中表 5-1 注射成型機注射部分的基本參數(shù) 初選 XS-ZY-1000 型螺桿式注射成型機。XS-ZY-1000 型螺桿式注射成型機主要參數(shù)如下表 3-1 所示。表 3-1 XS-ZY-1000 型螺桿式注射成型機主要參數(shù)項目 參數(shù) 項目 參數(shù)理論注射量 1000 cm3 最小模具厚度 300mm注射壓力 121MPa 定位孔的直徑鎖模力 4500kN 噴嘴球半徑 SR18mm拉桿內間距 650mmX550mm 噴嘴孔直徑最大模具厚度 700mm 注射行程 260mm最大開合模行程 700mm3.2 注射機的終選注射機終選時需要對注射量的校核、模具閉合高度的校核、模具安裝部分的校核、模具開模行程的校核、鎖模力的校核、注射壓力的校核。3.2.1 注射量的校核進行注射量的校核時可以根據(jù)公式：（3.1）式（3.1）中 ；前面計算出塑件及澆注系統(tǒng)的總體積為 V=287.8cm3 ，注射機的理論注射量遠遠大于該體積，因此注射量滿足使用要求。3.2.2 模具閉合高度的校核進行模具閉合高度的校核時可以利用最大最小閉合高度進行校核，即公式：（3.2）從繪好的裝配圖中我們可以得到該套模具的閉合高度，由表 3-2 得到注射機的最大模具厚度為，而最小模具厚度為，該套模具的閉合高度在注射機的模具厚度之間，因此，滿足要求。3.2.3 模具安裝部分的校核該套模具的最大外形尺寸的長 X 寬為：600mmX550mm注射成型機拉桿內間距為 650mmX550mm該套模具的最大外形尺寸小于注射成型機拉桿內間距，所以滿足要求。該套模具的澆口套的球面半徑為滿足要求。該套模具的澆口套的小端直徑為，滿足要求。3.2.4 模具開模行程的校核模具開模行程等于制件的推出距離、塑件的高度以及側抽芯在開模方向的距離的總和小于注射機移模的距離。其公式為：（3.3）該公式（3）中各字母的含義： m;模模 —模 具 的 開 模 行 程 ，H注 注 塑 成 型 機 的 移 模 行 程 ，1 ;制 件 的 推 出 距 離 ，2 ;—包 括 流 道 凝 料 在 內 的 制 品 的 高 度 ，ma定 模 座 板 與 凹 模 分 離 的 距 離 ，代入數(shù)據(jù)后得到：滿足要求。3.2.5 鎖模力的校核鎖模力的校核就是利用注射機的額定鎖模力大于脫模時的力，可以利用如下公式進行校核：（3.4）該公式（3.4）中各字母的含義： kF—注 塑 機 的 額 定 鎖 模 力 ， N;3cm,A制 件 和 流 道 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 之 和 ， 用 三 維 軟 件 算 得 ；mPMPa;型 腔 的 平 均 壓 力 ， K=1.~2K—安 全 系 數(shù) ， 通 常 取將各項數(shù)據(jù)代入上述公式（3.4）后得到：F=4500kN996kN，滿足要求。3.2.6 注射壓力的校核上述中已經(jīng)得到注射機的額定注射壓力，再通過計算得到注射成型時所需要的注射壓力，當注射所需要的注射壓力小于額定注射壓力時，該注射壓力就滿足要求，可以利用如下公式進行校核：（3.5）該公式（3.5）中各字母的含義：將各項數(shù)據(jù)代入上述公式（3.5）后得到：滿足要求。選擇使用 XS-ZY-1000 型螺桿式注射機完全符合該套模具的各項要求。4 注射模的結構設計注射模結構設計就是對整套模具的結構進行設計，其中包含了多種結構的設計。第一分型面的選擇，即塑件在什么部位進行分型；第二 設計模具時型腔要做多少個，即模具中一次生產(chǎn)多少個塑件、如何分配位置、怎樣排列；第三 是冷卻水道結構是什么和澆口放在分型面的哪里；第四 模具中工作的零件的外形尺寸的確定和設計；第五 側向分型機構和抽芯機構；第六 推出機構如何選擇。4.1 分型面的選擇4.1.1 型腔數(shù)目的確定由型腔數(shù)目的多少可將模具分為單型腔模具和多型腔模具，單型腔模具和多型腔模具相比有許多的有點，但也有其缺點，優(yōu)點有：塑件的尺寸和形狀變化較小或者不變化、需要的工藝條件控制起來相對較容易許多、模具制造時需要花費的成本低、用時短；缺點是：大批量生產(chǎn)時，多型腔便于對模具的形式的安排，以及生產(chǎn)率高、成本低。綜合分析下蓋塑件圖，其外型尺寸為 402mmX214mm，精度要求不高，而且屬于相對較大的塑件，該塑件的結構左右兩邊都有相同的結構，屬于對稱的塑件，故選擇一模一腔結構。4.1.2 分型面分析(1) 方案一分型面選在塑件的最大的面積的部位，就像圖 4-1 那樣。方案一的好處有以下幾點：（1）只設置單獨一個分型面，可以用兩板式的結構，該結構簡單易懂。（2）從上面的側方進行進料時能夠不影響到塑件的表面粗糙度，并且料流的距離很近，壓力可以保持穩(wěn)定，不易流失。方案一差的地方有以下幾點：（1）主流道中的凝料不容易拿出模具，所以開模時需要的力很大，不容易開模。（2）冷卻系統(tǒng)安放在哪都不利于冷卻塑件，同時在運用的過程中還會阻礙其他結構的運動，模具體積也會大許多。（3）開模的時候塑件的包緊力會很大，這會導致塑件在脫模時改變原有的形狀。圖 4-1 一個分型面(2) 方案二不同于方案一，方案二采用兩個分型面進行分型，其分型面位置如圖 4-2 所示。方案二的好處有以下幾點：（1）該塑件的側抽芯的距離很短，開模時的距離也很?。唬?）第一個分型面分型時取出澆注系統(tǒng)中的凝料，第二個分型面分型時進行側抽芯和推出塑件，方便凝料的取出；（3）冷卻系統(tǒng)安裝的位置更加便于達到好的效果；（4）推出塑件時很穩(wěn)定，塑件變形小或者沒有變形。綜合分析了上面說的優(yōu)點和缺點，最終選擇方案二作為最終方案。圖 4-2 兩個分型面4.1.3 型腔和型芯的結構和固定方式的確定型腔內部相對較大但相對不是很復雜，故使用整體式型腔，型芯相對較 復雜，故使用組合式的型芯結構，其具有以下幾點優(yōu)點：（1）控制溫度時，能夠簡便有效，在進行冷卻降溫時效果也好；（2）零件損壞時拆裝比較方便，故更換也方便；（3）制造一套模具所耗費的時間短。型腔和型芯的固定時采用的方式：臺肩式，其具有以下幾點優(yōu)點：（1）誤差不容易產(chǎn)生，所以產(chǎn)品好（2）制作臺肩式穩(wěn)固性能強，容易裝上模具4.1.4 塑件在模具中的位置 本次設計的下蓋塑件側邊有一個的孔存在，需要有側抽芯的機構來進行做出孔，所以會占據(jù)一些尺寸，但尺寸不大，所以塑件仍舊可以放在模具中心進行注塑成型。4.2 注塑模澆注系統(tǒng)的設計 注塑模具的澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、澆口、以及冷料穴這四個通道連結起來的一個長長的通道，各部分的作用很明確，其主要作用是將熔融后的塑料添加到模具型腔中，使其能成型。模具的澆注系統(tǒng)作為本次設計的重要部分，塑件的成型好與壞和模具的澆注系統(tǒng)有著巨大的關系。在設計澆注系統(tǒng)時要注意好幾個方面：（1）對塑件熔融后的流動性能要清楚、溫度的變化也要掌握的非常仔細；（2）澆口的位置很重要，澆口的好壞直接影響到熔接痕的產(chǎn)生與否；（3）熔融塑件在澆注系統(tǒng)中停留的時間越短越好，因此流程要選擇最短的；（4）澆注系統(tǒng)使用過后可能會出現(xiàn)一些瑕疵，因此需要設計的便于修整。 4.2.1 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)設計對塑料制品的外觀、性能和成型難易程度等有很大影響，澆注系統(tǒng)設計主要是對主流道的計算和分布，分流道的計算，澆口的選擇以及冷料穴的分布等四個方面的設計規(guī)劃。 4.2.2 主流道的設計 主流道是指連結注射機噴嘴與分流道的一個流動通道，它一般是裝在澆口套當中進行使用，它是熔體最先經(jīng)過模具的部分。不管是在立式還是臥式的注射機，主流道的分布都是與分型面相垂直分布的，這樣有利于熔體的順利充模。主流道設計為有斜度的錐型結構，主要是為了將凝料從模具中取出，本次設計這個主流道的錐度為 3°，流道的表面粗糙度一般取值在，所以選擇表面粗糙度為，其材料選擇使用 T10A，熱處理淬火到硬度為。查《注塑模具設計原則，要點及實例解析》130 頁得到其他的一些重要的尺寸確定能夠利用下面所用的公式計算得到： 流道進端口截面直徑：d=4~8mm ，取 d=4mm;澆口套凹球面半徑:Sr=SR+(1~2)，取 Sr=19mm;凹球面深度:L2=3~5mm，取 L2=3;澆口套圓錐孔小端直徑: d1=d+（0.5～1）=7.5+0.5mm=8mm；對接內錐孔的小直徑:D=d+(0.5~1)=8mm;4.2.3 分流道的設計分流道是塑料熔體流入模具的一個必經(jīng)通道，這個通道一端連接主流道最后一端，另一端連接在澆口上，其主要的功能是讓熔體有正確的流經(jīng)方向，同時讓模具中每個型腔都能被熔體填充滿。設計的原則有幾個：熔體的熱量以及壓力在流經(jīng)各個通道時可能會造成損失，在設計時要盡量減少損失；進料時要使熔體的速度穩(wěn)定，達到同時充滿型腔和同時凝固是最好的，這樣成型的塑件才會達到高的精度和表面粗糙度。根據(jù)這些設計原則，分流道的形狀采用梯形；分流道的長度設計的短一點，繞的彎少一點，壓力和熱量才能保持原來的大小，塑件面積較大，流過的距離非常長，故采用多流道的分流道；該塑件外部輪廓屬于矩形狀的，故采用一字圖形布置分流道的位置，排列時要使其間距小、其長度短、對稱排布。分流道的表面粗糙度不能太低也不用非常高，取就合適了。（1）分流道截面尺寸的計算水平的分流道的計算可以采用經(jīng)驗公式求出來，但需要知道塑件的壁厚、質量等量，由給出的圖紙可以知道壁厚最大為 2mm，小于 3mm;塑件質量為 232.5g，大于200g，所以得到：（4.1 ）（4.2 ）公式中字母含義為：由上面計算得到 m=232.5g，L=25mm 將各值代入之后得到：梯形的小底邊的尺寸計算：梯形斜度取 10°，根據(jù)梯形的特征可以有如下的公式：（4.3 ）將梯形的分流道的上底邊和高度進行圓整后得到（2）垂直分流道的計算垂直分流道選擇圓形形狀，圓形的分流道阻力小，取出凝料時也很方便，根據(jù)梯形水平分流道的長度和高處，最后選擇直徑為 6mm 的圓形分流道。其形式如圖 4-3 所示：4.2.4 澆口的設計 澆口是澆注系統(tǒng)設計時最后需要設計的部分，它是處于分流道和型腔之間的一段流道，澆口設計的大小尺寸直接關系到熔體的流動速度，而且還能達到快速地充滿型腔的效果。設計時為了讓熔融塑料的冷卻時間縮短，減少塑料熔體從新流入流道，澆口的尺寸要短小一些，同時能夠容易進行與產(chǎn)品分開，同時還不會導致熔接痕的出現(xiàn)，又由于本次模具為一模一腔結構形式，且塑件具有相對較大的表面積，因此特別需要大的流量，以便快速使熔體充滿型腔。綜上所述，因此選擇點澆口形式進行進料。 （1）澆口位置的選擇原則有以下幾點： 1）澆口位置選擇在分型面上更加容易取出凝料，方便脫模； 2）澆口位置選擇在塑件具有最大壁厚的地方，這樣可以防止塑件損傷的可能； 3）澆口不要選擇在有特別細長型芯的地方，這樣不容易分離塑件； 4）澆口位置的選擇要考慮到排氣的問題，設計時要讓型腔的排氣順暢； 5 ）制品外觀的表面質量和精度很重要，在選擇澆口位置時不要出現(xiàn)這種情況，上面講述到的個別原則可能會互相產(chǎn)生沖突和矛盾，設計時能夠最大化的滿足其中一些要求，做出性能好的產(chǎn)品就可以了。所以綜合考慮上面所說的這些原則后，澆口位置選擇在塑件的底部壁厚的地方，（2）點澆口的尺寸計算查《塑料成型工藝與模具設計》第三版屈華昌主編的第 110 頁可以確定出澆口選擇為有一個小臺階的形式，澆口長 l 為 1.5mm，直徑 d 為 1.5mm,如圖 4-3 所見：圖 4-3 澆口形式及尺寸4.2.5 冷料穴的設計 冷料穴是為了防止冷卻的凝料流入型腔中，造成塑件熔體充模困難，速度減慢而設置的一個存儲冷料的空間，冷料穴位置分布在主流道的末端。 冷料穴總共有四種分類形式：底部帶推桿的冷料穴、推板推出的冷料穴、無拉料桿的冷料穴、分流道冷料穴。 本設計中，采用點澆口形式的澆注系統(tǒng)，并且為三板式模具，因此本次設計不允許有拉料桿的存在，因為拉料桿的存在會阻礙定模部分進行分型，模具也無法正常注塑。主流道冷料穴的設計：本次下蓋設計采用點澆口，有兩個分型面存在的模具，模具中有推料板的存在，就將冷料穴放在推料板上，采用半徑為 5 的半球形冷料穴，如圖 4-3；分流道冷料穴的設計：分流道的冷料穴的設計就是在分流道的最后再增加一些長度，冷料穴的各項尺寸和分流道的外形尺寸一樣，長度增加 10mm。4.3 澆口套的設計 澆口套是指連接模具與注塑機噴嘴的中間環(huán)節(jié)，主流道就是裝在澆口套的內部孔中，澆口套可以起到定位的作用，同時澆口套在模具中禁止轉動，因此也需要進行固定。澆口套應該選擇優(yōu)質鋼材加工，澆口套選擇標準件，材料選擇 T10A 鋼，熱處理要求淬火 28～32HRC 。查 《塑料模具課程設計指導與范例》楊占堯 58 頁本設計澆口套具體尺寸為，如，6-1 所示情況。 圖 4-4 澆口套形式及尺寸5 注塑模成型零件的設計 注塑模成型零件的設計就是對凸模、凹模和一些側型芯的設計，設計的這些零件就是成型零件，成型零件的精度和尺寸外形直接關系到塑件的精度和尺寸大小，因此成型零件的設計非常重要。 5.1 型芯、型腔工作尺寸的計算 5.1.1 模具成型零件的制造誤差 制造誤差就是成型零件在加工制造過程中造成的誤差，制造誤差的大小直接決定塑件的成型是否合格，因此制造誤差要盡量避免。在進行型腔型芯等成型零件的計算時制造公差一般選取塑件的總公差的 1/3 或者 1/4 倍，設成型零件的制造公差為。 5.1.2 模具安裝配合的誤差 模具中各個零件進行加工時會存在一定誤差，分型面由于注塑壓力的影響會有些許脹開而產(chǎn)生誤差，分型面上由于上一次注塑殘留下殘渣而造成誤差，還有各部件配合時留有的間隙的誤差，裝配誤差就是上述這些誤差之和。計算型芯型腔徑向尺寸時選擇公差值 要在上述各誤差之和范圍內才是最好的，本次計算中 ABS 的收縮率是一個范圍，故取收縮率為平均收縮率進行計算。5.2 確定整體式型腔的外形尺寸 整體式型腔外形尺寸的確定需要綜合考慮多種情況，首先需要考慮耐高壓，即需要有足夠的強度和剛度，注塑時注射機的注射壓力大；其次需要保證與塑件能夠配套使用；第三是要不阻礙其他機構的運動。對于整體式型腔外形尺寸的計算我們可以采用兩種方法進行計算，第一是經(jīng)驗法，經(jīng)驗法計算簡單；第二種是計算法，計算法計算相對較復雜，在實際應用當中大多采用經(jīng)驗法進行計算。故在本次下蓋模具設計中采用經(jīng)驗法對整體式型腔的外形尺寸進行計算。查《塑料成型方案擬定與模具設計》第 277 頁得到本次下蓋設計時整體式型腔的材料選用 Cr12，經(jīng)過淬火處理后硬度為54~58HRC。5.2.1 確定整體式型腔的長、寬尺寸 本次下蓋模具設計采用一模一腔結構，型腔屬于矩形結構，內部相對復雜。型腔深度和型腔壁厚成正比；型腔的外部尺寸設置成與其他板的尺寸一樣，設計為600mmx450mm 長和寬,內部尺寸與要成型的塑件尺寸一致。5.2.2 整體式型腔的高度尺寸的確定 本設計中，型腔的厚度主要由塑件的厚度和側抽芯機構以及澆注系統(tǒng)決定，在取厚度值時要綜合考慮這幾個方面的因素，盡量取小點，流道也會減少。經(jīng)過分析得到凹模除型腔外其底部厚度的尺寸為 Wa=42.2mm。在達到開合模的可能時，整體式型腔總體厚度尺寸選擇 H=60mm。5.2.3 其他設計要點 （1）分型面封料時， 主流道與分流道間需要設置一些空間，因為封料時凝料會多余，留有空間給這些凝料； （2）模具各成型結構要安排合理的位置，防止產(chǎn)生干涉的現(xiàn)象； （3）冷卻水道在進行冷卻作用時，用于緊固作用的螺釘和推出的裝置不能妨礙到冷卻水道進行冷卻而達不到好的冷卻效果； （4）模具外形尺寸要設計合理，其中長和寬的尺寸要在 2 的比例之內才能符合要求，分流道的尺寸也要合理，過大過小都會造成模具運行的不順暢。通過上面分析后查資料，本次下蓋注塑模設計模具整體式型腔長*寬*高=600mm×450mm×60mm。 5.2.4 整體式的型腔表面粗糙度 塑件的表面粗糙度和型腔的表面粗糙度是緊密相連的，兩個粗糙度需要設計的一樣，只要確定一下其中一個就可以了。 凹模成型表面粗糙度可以取粗糙度范圍為之內，本次下蓋模具設計選取粗糙度；配合表面粗糙度為；其余表面為。5.3 成型零件的結構設計 5.3.1 型芯的結構設計 在選擇型芯時，要考慮到塑件的內部結構的復雜程度，型芯是用于成型塑件內部結構的一個成型零件，型芯的精度直接與塑件的精度相一致，因此型芯的精度就選擇與塑件的一樣就好了，型芯有兩種形式的結構可供選擇，該下蓋塑件的內部結構較多分塊結構型芯相對較復雜，如果采用小型芯的話就會造成內部極其復雜，同時精度也不能很好的保證，故采用整體嵌入式型芯，公差配合取 H7/m6。5.3.2 型芯的緊固 本次下蓋模具設計中整體嵌入式型芯采用通孔臺肩式，然后內六角圓柱頭螺釘緊固，查《塑料模具課程設計指導與范例》楊占堯主編第 98 頁選取規(guī)格為 M30 內六角平頭螺釘和圓柱銷緊固動模板和支承板。 5.4 成型零件的尺寸計算下蓋用的材料為 ABS，上述中已經(jīng)查出 ABS 的平均收縮率為 0.8%。分析塑件所給的尺寸公差，得出模具的制造公差可以是各項尺寸計算過程如表 5-1 所列出的。表 5-1 成型零件的尺寸計算已知條件：平均收縮率;模具的制造公差取; 修正系數(shù)取 0.5類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯工作尺寸型芯型芯徑向尺寸計算小型芯型腔徑向尺寸計算 型腔型腔深度尺寸計算型芯高度尺寸計算中心距計算