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黑龍江八一農墾大學本科畢業(yè)設計
1前言
1.1模具工業(yè)在國民經濟中的地位
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，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(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)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(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％的產品的零件，組件和部件的生產加工。
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)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經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。一個型號的摩托車生產需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，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，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，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2各種模具的分類和占有量
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。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維模具形腔是材料成型。
1.2.1沖模
沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。
1.2.2鍛模
鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
1.2.3塑料模
塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。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。
1.2.4壓鑄模
壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
1.2.5粉末冶金模
粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。
1.3我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(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)的總產值中，企業(yè)自產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)產品生產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年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(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)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。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。
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。
1.4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，其產值已超過機床工業(yè)的產值。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。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。
（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，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）加強模具標準件的應用；使用模具標準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量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。
2塑件成型工藝性分析
2.1塑件分析
該塑件為窩眼式排種器殼體注塑模具。其內腔存在很多孔和凸臺，結構較為復雜。該塑件為播種器的外殼，要求具有一定的強度、剛度和耐磨等性能。結合以上要求以及經濟因素，故該塑件材料選用聚乙烯。該塑件外形尺寸中等，塑料熔體流程不太長，適合于注塑成型。該塑件上每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實際公差進行計算。該塑件粗糙度值為Ra0.06mm。影響塑件公差的主要因素是：模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑料制品的形狀和飛邊厚度的波動、脫模斜度及成型后制品的尺寸變化。排種器殼體的塑件的選用的精度等級為6級，公差按照GB1800-79選擇尺寸公差數(shù)值。
2.2聚乙烯的性能分析
2.2.1聚乙烯的使用性能
綜合性能好，具有優(yōu)良的耐熱性能、耐寒性能、耐磨性及介電性、化學性穩(wěn)定。在室溫下幾乎不溶于任何有機溶劑。能耐多種酸堿及各種鹽類的腐蝕。吸水性和水蒸氣滲透性均比較低。但是低聚亞乙烯的耐老化性能比較差。
2.2.2成型性能
無定形材料其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種來確定成型方法及成型條件。吸濕性強，含水量應小于0.3%（質量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。收縮率為2.5%。流動性中等，溢邊料0.04mm左右。模具設計師要注意澆注系統(tǒng)的設計，選擇好進料口的位置和形式。推出力過大或機械加工時塑件呈現(xiàn)白色痕跡。
2.2.3低壓聚乙烯的主要性能指標
密度為0.942～0.950g/cm3,比體積為0.84～0.96cm3/g，吸水率為0.2%～0.4%，熔點為131℃，收縮率為3%，比熱容為1400J/(kg·℃)，屈服強度為30MPa，拉伸強度為23MPa，拉伸彈性模量為1300MPa，抗彎強度為70MPa，抗壓強度為52MPa，彎曲彈性模量為1300MPa。
2.3注塑成型工藝簡介
2.3.1注射成型原理及工藝
注射成型又稱注射模塑，是熱塑性塑料制品的一種主要成型方法，除個別熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用這種方法成型。注射成型模具占整個塑料模的90%左右。近年來，注射成型已經成功的用來成型某些熱固性塑料制品。注射成型可成型各種形狀的塑料制品，它的特點是成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制品，并且注射成型的生產效率很高，很容易實現(xiàn)自動化生產，所以注射模具廣泛應用于塑料制品的生產當中。但是，注射成型的設備及模具的制造費用較高，不適合但剪輯批量較小的塑料制品的生產。
2.3.2注射成型原理及注射機
注射成型的原理是將顆粒狀或者粉末狀的塑料從注射機的料斗送進加熱的料筒中，經過加熱熔融，化成為粘流狀熔體，在注射機柱塞或者螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經一段時間的保壓、冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型，獲得成型塑件。
1956年制造出了世界上第一臺往復螺桿式注射機，這是注塑成型工藝技術的一大突破。目前注塑機加工的塑料量是塑料產量的30%。注塑機的產量在整個塑料機械產量的50%。稱為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快產量最多的機器之一。
注射機的分類方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法，通常的分類方法有：按設備外形特征分類：臥式，立式，直角式，多工位注塑機；按加工能力分類：超小型，小型，中型，大型和超大型注塑機。
此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類，但日常生活中用的較少。
注射模均由定模和動模兩大部分組成，定模安裝在注射機的固定模板上，動模安裝在注射劑的移動模板上。注射時，動模、定模閉合構成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時，動模定模分離，取出制品。
注射機的主要技術規(guī)范有公稱注射量、注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度和空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計、制造、購買和使用注塑機的主要依據(jù)。
2.4注射成型工藝過程
2.4.1注射前準備
注射前必須對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）進行檢測，判斷原料的品種、規(guī)格、牌號等與所要求的參數(shù)是否相符和。對于易吸潮的塑料，在注射前必須進行干燥處理，以避免產品表面出現(xiàn)斑紋、銀絲和氣泡等缺陷，同時也可以避免注射時發(fā)生水解降解。低壓聚乙烯屬于對吸濕性或粘水性不強的成型材料，當在包裝貯存比較好的情況下，可以
不進行預熱干燥。
2.4.2注射過程
所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經加熱達到粘流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。塑化之后熔體內的組分、密度、粘度和溫度分布都比較均勻，才能保證塑料熔體在下一注射充型過程中具有良好的流動性。所謂計量是指能夠保證注射機通過柱塞過螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出（即注射）料筒所進行的準備動作，這些動作均需要注射機控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。計量動作的準確性不僅與注射機控制系統(tǒng)的精度有關，而且還直接受料筒（即塑化室）和螺桿的幾何要素及其加工質量的影響。很顯然，計量精度越高，能夠獲得高精度制品的可能性越大，因此在注射成型生產中應十分注重計量的作用。
注射充型：柱塞或螺桿從料筒內的計量位置開始，通過注射液壓缸和活塞施加高壓，將塑化好的塑料熔體經過噴嘴和澆注系統(tǒng)快速進入封閉型腔的過程，稱為注射充型。注射充型又可細分為流動充型、保壓補縮和倒流三個階段。在注射過程中壓力隨時間呈非線性變化圖4-1示出一個注射成型周期內用壓力傳感器測得的壓力隨時間變化的曲線圖。
冷卻定型階段：在模具冷卻系統(tǒng)作用下制品逐漸冷卻到具有一定的剛度和強度的時候進行脫模。脫模時制品內的殘余壓力為此。若殘余壓力過大，會造成制品開裂、鎖模和卡模等弊病。
塑件在成型過程中由于塑化不均勻，或由于塑料在型腔中的結晶、定向以及冷卻不均勻造成的各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內部不可避免的存在一些內應力而導致在使用過程中變形或開裂，因此應該設法消除掉。消除內應力的方法有退我處理和調濕處理。
圖2-1 注射成型周期內壓力-時間曲線
2.5注射成型工藝參數(shù)
2.5.1溫度
在注射成型中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。前兩種影響塑件的塑化流動，后一種溫度主要影響充型和冷卻。噴嘴溫度通常略低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口處發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制，為了保證塑件有較高的形狀和尺寸精度，應避免塑件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。溫度的經驗數(shù)據(jù)：
料筒溫度，后段為150～210℃，中段為170～230℃，前段為190～250℃，噴嘴溫度為240～250℃，模具溫度為5～75℃，熱變形溫度為65～96℃.
2.5.2注射壓力
為了克服熔料流經噴嘴、澆道和型腔時的流動阻力，螺桿（或柱塞）對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力成為注射壓力。查表可知，低壓聚乙烯的注射壓力為100～120MPa，這里取p0=100MPa。該注射機的公稱注射壓力為p公=150MPa。注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4，這里取k1=1.3，則：
k1 p0=1.3×100=130＜p公，所以注射機注射壓力合格。
2.5.3注射速率
為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的量為注射速率或注射時間或注射素的。常用的注射速率：注射量為1000cm3,注射速率為570cm3/s，注射時間為1.75秒.
2.5.4成型周期
完成一次注射成型工藝過程所需的時間稱為成型（或生產）周期。它是決定注射成型生產率及塑件質量的一項重要因素。確定成型周期的經驗數(shù)值40～120s。
2.5.5公稱注射容量
由注射量選擇注射機。由軟件計算的，該塑件的體積為V塑=595cm3，密度為 =0.942kg/dm3.總質量M=560g。澆注系統(tǒng)凝料提及的初步估算。澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前是不能確定的數(shù)值，但是可以根據(jù)經驗按照塑料體積的0.2～1倍來進行估算。澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來估算，見公式2-1
V總=V塑×（1+0.2） （2-1）
故以此注入模具型腔塑料熔體的總體積為V總=V塑×（1+0.2）=714cm3。根據(jù)計算得出的一次注入模具型腔的塑料總體積為 V總=714cm3，并結合計算注射機的公稱注射量，確定時間的關系式，V公=V總/0.8。則有，V總/0.8=714/0.8=892.5cm3.根據(jù)以上的計算結果，初步選定公稱注射量為1000cm3，注射機型號為浙江塑料機械廠所生產的SZ-1000/300臥式注射機。
2.5.6注射壓力
注射成型過程需要控制的壓力有塑化壓力、注射壓力、保壓壓力和型腔壓力4種。他們直接影響塑料的塑化和塑料質量。塑化壓力是塑料塑化過程中所承受的壓力，故稱塑化壓力。它也是指螺桿式注射成型時，螺桿頭部熔體在螺桿轉動后退時所承受的阻力，所以又稱背壓。注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服熔體流動充型過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充型速率。型腔充滿后，注射壓力的作用在于對模內熔體的壓實，此時的注射壓力也可稱為保壓壓力。
2.5.7塑化能力
單位時間內所能塑化的物料量，塑化能力與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調。若塑化能力高二機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之，則會加長成型走起。
2.5.8鎖模力
注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。塑件在分型面上的投影面積A塑，則A塑=1100mm2
澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A澆數(shù)值。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.2～0.5倍。結合本塑件具體情況，這里取A澆=0.2A塑。
塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總，見公式2-2
A總=n（A塑+0.2A澆） （2-2）
則A總=n（A塑+0.2A澆）=1.2×1100=1320mm2，模具型腔內的脹型力F脹，則F脹=A總×p模=1320×35N=46200N=46.2KN
式子中p模是型腔平均計算壓力值。p模是模具型腔內的壓力，通常取注射壓力的20%～40%，大致范圍為25～40MPa。對于粘度較大的精度較高的塑料制品應取較大值，低壓聚乙烯屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p模取35MPa。查表可得該注射機的工程鎖模力F鎖=1000KN，鎖模力系數(shù)為k2=1.1～1.2，這里取k2=1.2，則：k2×F脹=1.2×F脹=1.2×46.2=55.44＜F鎖，所以，注射機的鎖模力合格。
2.5.9合模裝置基本尺寸
包括模板尺寸、拉桿空間、模板間最大開距、動模板的行程、模具的最大厚度與最下凹厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。注塑機的動模板、定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽。用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動、定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中、小模具常用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以了，這種方法具有較大的靈活性。
該模具外形尺寸為502×392，屬于中、小型模具，所以采用壓板固定方法固定。（一般認為尺寸在500×500內為中、小模具）。
2.5.10開合模速度
為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模、推出制件時不使所料制件損壞，要求模板在整個行程中速度要合理，即合模時從快到慢，開模時從快到慢。
2.5.11空循環(huán)時間
在沒有塑化、注射保壓、冷卻、取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需要的時間。
2.5.12具體工藝參數(shù)
經過上面的經驗數(shù)值和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)：塑料名稱為低壓聚乙烯。干燥溫度為80～100℃，處理時間為3～4小時，料筒溫度，后段為160～180℃，中段為180～200℃，前段為200～230℃，螺桿轉速為30～60r/min，噴嘴結構為直通式，噴嘴溫度為180～190℃，模具溫度為40～80℃，注射壓力為70～120MPa，注射時間為1～5秒，保壓壓力為50～60MPa，時間為20～50秒，降溫固化時間為20～50秒，成型周期為40～120秒，注射機；類型為螺桿式，螺桿結構形式為突變式。型腔平均壓力 25MPa.
3模具結構及工作過程
3.1方案的確定
該塑件采用一模一腔。塑件入料口沿左側方向側放，出料口方向沿右方。澆口設在零件的前表面。使用斜導板，第一次分型抽出入料口成型滑塊和出料口的成型滑塊。第二次通過抽芯油缸總成將內部成型滑塊抽出，以完整取出塑件。
3.2確定型腔分型面及型腔數(shù)目
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面需要符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面位置應設在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位；分型線不影響塑件外觀，即分型面應盡量不破壞塑件光滑的外表面；確定塑件留在動模一側，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面；確保塑件質量；應盡量避免形成側孔、側凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結構簡單，盡量避免定模滑塊；滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動模的合模方向，而將投影面積小的方向作為側向分型面；合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置；有利于模具加工。
3.3型腔和型芯的結構
3.3.1型腔的結構設計
本設計采用整體式型腔結構。該結構廣泛應用于中小型塑件的注塑模具中。加工方法可以采用數(shù)控加工中心以及電火花的加工方法來實現(xiàn)。
3.3.2型芯的結構設計
型芯是用來成型塑料制品的內表面的成型零件。本模具中采用的依然是整體式型芯的設計結構。
3.4模具結構
注塑模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注射成型機的移動模板上，定模安裝在注射成型機的固定模板上。在注射成型時動模與定模閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，開模時動模和定模分離以便取出塑料制品。模具主要由澆注系統(tǒng)、調溫系統(tǒng)、成型零件和結構零件組成。
1 WPM-3為動模固定板，2 GB/T70.1-2000內六角圓柱頭螺釘M16×145，3 WPM-4動模墊板，4 WPM-5 動模，5 WPM-6斜導板，6 WPM-7成型滑塊A，7 WPM-8 楔緊塊，8 WPM-9凹模，9 GB/T70.1-2000內六角圓柱頭螺釘M12×35，10 WPM-10為定模固定板，11 WPM-11孔成型芯A，12 WPM-12定位圈，13 WPM-13澆口套，14 WPM-14孔成型芯B，15 WPM-15成型滑塊B，16 GB/T 859-1987彈簧墊圈Φ16，17 GT/T 5780-2000螺栓M16×80，18 WPM-16導向銷，19 WPM-17成型滑塊C，20 WPM-18退件桿，21 GB/T70.1-2000內六角圓柱頭螺釘M16×35，22 WPM-19成型滑塊B抽芯油缸總成，23 WPM-20退件板，24 WPM-21退件桿固定板。
圖3-1 模具
3.5模具的工作過程
該模具為精量播種器注塑模具，該模具有三個成型滑塊，分別為成型滑塊A8、成型滑塊B17和成型滑塊C21，三個滑塊移動距離分別為10mm，150mm和27mm。
成型滑塊A8和成型滑塊C21的移動距離比較小，所以采用斜導板7。成型滑塊B17的的移動距離為150mm，移動距離比較大，不適合斜導板，應采用液壓或氣壓。注塑機的開合和退件都是采用液壓，所以成型滑塊C移動采用油缸抽芯比較方便，所以采用油缸24，注塑過程中塑料件能夠自動脫模。
開模時，先從I-I面分離，當定位銷脫離開滑動型芯后，斜導板工作。開模力通過斜導板作用于滑塊A8，迫使滑塊A8在動模6的滑槽內向右移動，完成抽芯動作。同時開模力通過斜導板作用于成型滑塊A8，成型滑塊C21和孔成型芯13和16已經完全脫離了塑料件。這時成型滑塊B17的移動油缸24開始工作，把成型滑塊B17從塑料件中取出，此時，抽芯動作完全結束。
退件，當動模板6移動到位后壓動行程開關，接通退件油缸的電磁閥，油缸活塞頂出，推動注塑機頂出桿、退件板、退件桿，把注塑件推出動模，脫模完成。頂出油缸回退帶動注塑機頂出桿25、退件板26、退件桿22歸位。油缸24工作，把成型滑塊B17推到動模型腔內。注塑機動模板前移，成型滑塊A8、成型滑塊C21通過斜導板7使成型滑塊A8、成型滑塊C21歸位，合模動作完成。
4主要零部件的設計
4.1澆注系統(tǒng)的設計
澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，交口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置歲數(shù)間的質量影響很大。其主要有兩個作用：一是塑料流體流經的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。在澆口的限制性斷面前加工出圓弧，有利于延緩澆口處熔體凍結，對向型腔中的補料有好處。
主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，橫截面為圓形，帶有一定的錐度。目的是便于凝料的脫模，同時也改善塑料流動的速度，因為要和注射機相配，所以其尺寸與注射機有關。
由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨機型加工和熱處理。
1 澆口套 2主流道 3分流道
圖4-1主流道
主流道的長度：本次設計中初選65mm進行設計，
主流道小端直徑，d=注射機噴嘴尺寸+（0.5～1）=4mm，
主流道大端直徑，d′=d+2L主tana=9mm，
主流道球面半徑：SR0=注射機噴嘴球頭半徑+（1～2）=22mm，
4.2模架的確定
模架也稱模體，是注射模的骨架和基體，模具的每一部份都寄生在其中，通過它將模具的各個部分有機地聯(lián)系在一起。我國市場上銷售的標準模架，它一般由定模座板（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動模固定板（或叫型芯固定板）、動模墊板、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動模座板（或叫動模底板）、推板（或叫推出底板）、推出固定板、導柱、導套、導柱、復位桿等組成。
4.2.1標準模架的結構與形式
我國注射模架標準有2個，即《注射模中小型模架及技術條件》（GB/T12556-1990）和《大型注射塑料模具》（GB/T12555-1990）。由于本模具尺寸不算很大，于是采用中小型模架即可。W×L≤500mm×900mm。根據(jù)設計需要，采用 A型模架。
4.2.2凹凸模尺寸的確定
凹凸模受力的作用，其尺寸需要進行強度或剛度校核來實現(xiàn)。根據(jù)計算結果，只要凹模長邊的寬度滿足12mm即可滿足剛度要求。理論上只要取大于12mm的數(shù)值即可。但是考慮到導柱、螺釘、冷卻水孔等對模架強度、剛度的削弱作用，實際生產中取的都是比理論之大得多的值。在本次設計中，在長度方向，取模具的單邊寬度為45mm，在寬度方向上，取模具的單邊寬度為49mm（實際生產中寬度方向上的邊值一般比長度方向的邊值大）。所以凹、凸模尺寸為422mm×160mm.
4.2.3模具的高度
在注射成型時型腔有很大的成型壓力，當塑料和凝料在分型面上的投影面積很大時，若凸模底板厚度不夠，則既有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定。為了安全，取底板厚度為30mm。凹模底板因為與注塑機的工作臺面相接觸，所受的力傳遞到工作臺面，所以凹模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系統(tǒng)的空間就可以，本設計取凹模底板厚度為30mm。
分模時塑件一般是年節(jié)在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為223 mm，粘結在型芯上的尺寸約10mm和27 mm，所以當推出距離為37mm時就能使塑件和型芯分離。
完成了以上的工作，確定模具尺寸為422×160，凹模固定板厚度為30mm，凸模固定板為105 mm。
4.3導向與定位機構
注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。
導柱：國家標準規(guī)定了兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而且長的導柱應該有開設油槽，內存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量。
導柱的作用是維持動模和定模的正確合模，合模后繼續(xù)保持型腔正確形狀，本設計中導柱采用的是碳素工具鋼T8，由于導柱必須具有足夠的抗彎強度，且表面要耐磨，心部要堅韌，所以需要用碳素工具鋼T8進行淬火處理。
圖4-2 導柱
4.4推桿脫模機構
注射成型的每一次循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具的凹?；蛐托局忻摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱頂出機構。
脫模機構的設計一般遵循以下原則：
1）塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作。
2）由于塑件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位。
3）結構合理可靠，便于制造和維護。
本設計使用簡單的推桿和推板脫模機構，因為該塑件的分型面簡單，結構也不復雜，采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。在對脫模機構做說明之前，需要對脫模力做個簡單的計算。
4.4.1脫模力計算
λ=（a+b）/(πt) （4-1）
該塑件為矩形塑件，λ=（a+b）/(πt)=(157+220)/(3.14×5)=24＞10，所以，此時塑件稱為薄壁塑件。當塑件橫截面形狀為矩形時，成型滑塊A和成型滑塊C是由注射劑帶動，所有需要計算脫模力，成型滑塊B由成型滑塊B抽芯油缸總成帶動，所以不需要計算。它的脫模力計算見公式4-2
F=[8tESLcosφ(f-tanφ)]/[(1+μ)K 2]+0.1A （4-2） F1=[8×5×840000×0.03×50×cos1×(0.3-tan1)]/[(1+0.38)(1+0.3×sin1cos1)]
=38387N
F2=46064N
F總=84451N
F—脫模力，
E—塑料的彈性模量840MPa，
S—塑料成型的平均收縮率3%，
t—塑件壁厚，5mm，
L—被包型芯的長度，
μ—塑料的泊松比，0.38，
f—塑料與剛才之間的摩擦因數(shù)，0.3，
φ—脫模斜度，K2=1+fsinφcosφ （4-3）
4.4.2推桿計算
推桿脫模機構是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。
推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。
本設計采用的推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿做出初步的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑計算見公式4-4
d=k() （4-4）
=1.5×() = 12 mm
d—推桿直徑；；
n—推桿的數(shù)量，n取6
L—推桿長度（參考模架尺寸，估取L=122）；
E—推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10MP
k—安全系數(shù)，取k=1.5；
F—總的脫模力，F(xiàn)=75490（N）；
實際推桿尺寸直徑為12 mm，推管直徑為24 mm，可見是符合要求的。但為了安全起見，再對其進行強度校核，強度校核見公式4-5
d≥ （4-5）
＝ ＝ 9mm 滿足強度要求。
[]—推桿材料的許用壓應力, []=150Mpa。
4.5抽芯機構的設計
播種器殼體的生產屬于大批量的，故設計的側抽芯機構應首先考慮可靠耐磨，靈活方便。根據(jù)模具的結構形式、抽芯部位的結構特點（抽芯距、抽芯成型面積等），綜合分析比較后，為使模具結構簡單，便于加工制造，采用斜抽芯較合適。
斜導槽抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動作平穩(wěn)可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置等。
在一般情況下斜導槽固定在定模上，但有時根據(jù)塑料制品的結構形狀、分型面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求，斜導槽也有固定在動模上的。在本模具設計中，根據(jù)上述分析就采用將斜導槽也有固定在動模上的方案。
4.5.1斜導槽抽芯機構的計算
把成型模塊從制品成型位置抽到不妨礙所料制品脫出的位置上去，即型芯在抽拔方向的距離，稱為抽芯距。抽芯距應等于成型孔深度加上2～3mm。
抽芯距：將側型芯從成型位置抽至不妨礙塑件的脫模位置所以懂得距離，稱為抽芯距，一般情況下，側向抽芯距通常比塑件上的側孔、側凹的深度或側向凸臺的高度大2-3mm，見公式4-6
S抽=h+（2-3） （4-6）
S抽=27+（2-3）=30mm
斜導柱長度及開模行程計算：斜導柱長度主要根據(jù)抽芯距、斜導柱直徑及傾斜角大小而確定。角度為27°
斜導槽彎曲力計算：A：當抽拔方向與開模方向垂直時，N=Q’cos2φ/[cos(α+2φ)],N為斜導槽施加的正壓力，Q‘為抽拔阻力，p為斜導槽施加的壓力，F(xiàn)1是斜導槽與滑塊之間的摩擦阻力，F(xiàn)2是斜導槽與滑塊之間摩擦阻力，φ是摩擦角。
斜導槽橫截面尺寸的確定，對圓形橫截面的斜導槽，直徑為d=(NL/0.1[σ])1/4
[σ]為許用彎曲應力，碳鋼[σ]=137.2MPa，L為斜導柱有效長度，N為最大彎曲力，
N1=22720N N2=20996N
d=21mm
4.6成型零件工作尺寸的計算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對尺寸的要求比較高，但由于該塑件不是規(guī)則圖形，因為是對稱結構，所以只要保證其中一半的精度尺寸就可以保證整個塑件在配合處的尺寸。
成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采用平均值法。
4.6.1凹模工作尺寸計算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。
凹模徑向尺寸：采用的是平均尺寸法，見公式4-7
LM=[(1+Scp)ls-xΔ]+δz （4-7）
X為數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，這里取0.5，
LM為凹模徑向尺寸，
ls為塑件徑向基本尺寸，
Scp為塑料平均收縮率，這里取3%，
Δ為塑件公差值，
δz為凹模制造公差。
于是計算出凹模的徑向尺寸分別為LM1=30+0.021mm，LM2=40+0.500mm，LM3=36+0.100mm，LM4=26.78+0.033mm，LM5=30+0.100mm，LM6=20.6+0.033mm，LM7=30+0.021mm，LM8=40+0.500mm。
凹模深度尺寸：采用的是平均尺寸法，見公式4-8
Hm=[(1+Scp)Hs-xΔ]+δz （4-8）
Hm為凹模深度尺寸，
Hs為塑件高度基本尺寸
δz為凹模深度制造公差。
Hm1=30.9mm，Hm2=5.15mm，Hm3=8.15mm，Hm4=36.05mm，
凹模中心距尺寸見公式4-9
LM=【（1+Scp）Ls】+-δz/2 （4-9）
模具中心局尺寸，塑件中心局尺寸
LM=89.94mm LM=34.16mm
4.7冷卻系統(tǒng)的設計
在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。低壓聚乙烯推薦的成型溫度為170~280℃，模具溫度為20~70℃ 。
4.7.1溫度調節(jié)對塑件質量的影響
采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；
模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形
對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；
溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。
4.7.2對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求
根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；
希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量；
采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；
溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉；
從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產率。
4.7.3冷卻系統(tǒng)的設計
盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；
壁厚為5mm，根據(jù)經驗，回路直徑設定為12mm。。
澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；
應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃
冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。
合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。
4.7.4模具的冷卻
注射成型時，模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質量，也影響到注射周期。因此在使用模具時必須對模具進行有效的冷卻，使模具保持在一定范圍內。
冷卻通道設計原則：
盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；
盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；
應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃
冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。
合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。
塑料注射模具工作時必須將模具溫度控制在一定范圍內。為使模具保持一定溫度，在單位時間內所需排除的總熱量計算見公式4-10
（4-10）
=90×0.56×600
=149.4 J/min
式中 ——單位時間內除去的總熱量（J/min）；
n——每小時注射的次數(shù)；n=90次；
m——每次注入模具的塑料質量（kg）m=0.56 kg
——塑料成型時放出的熱熔量（J/kg），在這里根據(jù)所選的塑料查表得＝600 J/kg。
結論
窩眼式排種器殼體的材料是低壓聚乙烯。低壓聚乙烯，具有優(yōu)良的耐熱、耐寒、耐磨性及介電性、化學穩(wěn)定性。在室溫下幾乎不溶于任何有機溶劑。能耐多種酸堿及各種鹽類溶液的腐蝕。吸水性和水蒸氣滲透性均低的特點。注塑機選型為浙江塑料機械廠生產的SZ-1000/300臥式注射機。通過注射，脫模，退件，合模完成了整個注塑過程。成功的注塑出所需要的塑料制品。
致謝
為期三個多月的畢業(yè)設計就要結束了，我也順利的完成了我的課題設計，在此之際我要衷心的感謝在設計過程中一直幫助我支持我的老師。
我要感謝指導老師，老師在整個設計過程中對我的影響很大，設計過程中的很多個難點都是在老師的悉心指導下才克服的。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的專業(yè)知識，誨人不倦教學精神，在學術上和為人上都是我們的楷模和榜樣。同時我還要感謝跟我一起參與設計的同學，雖然我們課題不同，但是都能在討論中發(fā)現(xiàn)各自的問題，并互相提出解決的方法，設計能夠順利完成，也因為他們的幫助。
結束代表著新的開始，新的征程，本次的畢業(yè)設計將會成為我今后工作，學習生活中的一份堅實的基礎和保證。從中吸取的經驗教訓也將成為我們在今后生活道路上的一筆財富，挫折永遠是前進道路上所必須面對的，相信我們的未來會走的更好，也可以讓我們大學的老師放心。真心的感謝在大學幫助過我的老師和同學們，再次感謝你們！
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