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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008
目 錄
1 前言 1
2 總體方案設(shè)計 3
2.1 總體方案論證 3
2.2熱塑性塑料注塑成型工藝性分析 3
2.3設(shè)計要點 3
2.4 塑件的測繪 4
2.5 塑件的三維造型 6
2.6 塑件的工藝分析 7
2.6.1塑件的材料分析 7
2.6.2塑件尺寸精度的選擇 7
2.6.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8
2.7脫模斜度的確定 8
3總體結(jié)構(gòu)設(shè)計說明 9
3.1注塑機(jī)的選擇 9
3.2注塑機(jī)的校驗 9
3.3型腔數(shù)目的確定 10
3.4塑件收縮率的計算 10
3.5模具型腔工作尺寸計算 10
3.6模具型芯工作尺寸計算 11
3.7螺紋型芯工作尺寸計算 11
3.8分型面的設(shè)計 11
3.9 澆注系統(tǒng)設(shè)計 12
3.10冷卻系統(tǒng)設(shè)計 14
3.10.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 14
3.10.2模具的冷卻水道直徑計算 15
3.11脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 16
3.12導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 17
3.13排氣系統(tǒng)設(shè)計 17
3.14側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 17
3.15模具材料的選擇 19
3.16模板尺寸的確定 19
3.17繪制模具總體裝配圖 19
4模具零件的工藝分析及制造 21
4.1零件的加工工藝分析 21
4.2凹模的加工仿真 22
5 結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
附 錄 28
1 前言
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已廣泛應(yīng)用于電機(jī)電器產(chǎn)品、電子和計算機(jī)產(chǎn)品、儀表、家用電器、汽車、軍械、通用機(jī)械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。用模具生產(chǎn)制造所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高生產(chǎn)率和低消耗等特點是其他加工 制造方法所不能比擬的。隨著現(xiàn)代化工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式的要求愈來愈高，模具的應(yīng)用也就愈來愈廣泛，其適應(yīng)性也愈來愈強(qiáng)，已成為國家制造工藝水平的標(biāo)志和獨立的基礎(chǔ)工業(yè)體系。
模具的類型很多，按照成形件的 材料不同，可以分為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具等，其中應(yīng)用最為廣泛的是沖壓模具和塑料模具。其中塑料模具又可分為壓塑成型模具，注塑成型模具，傳遞成型模具，擠塑成型模具，中空制品吹塑成型模具，熱成型模具的幾種類型的模具。
注塑模具是塑料模具中的一種類型，主要用于熱塑性材料零件的成型。它是將塑料粉粒通過注塑機(jī)螺桿旋轉(zhuǎn)漏入保持一定溫度的料筒中，在90～100℃的溫度下變成粘稠狀態(tài)。在開動注塑機(jī)活塞，將溶融的塑料以高壓，高速通過噴嘴注入，充滿模具型腔，待保壓頑固化，形成和模具型腔相仿的制品零件。
本次設(shè)計的課題為電風(fēng)扇前罩注塑模具設(shè)計，該課題來源于江蘇羽佳集團(tuán)。本模具為適用于熱塑性塑料的注塑模具，是用來生產(chǎn)電風(fēng)扇前罩的專用模具。該模具適合于大批量多件生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)中能夠很好的滿足注塑制件的加工要求，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品的精度，塑件表面無明顯收縮、水紋等現(xiàn)象。模具一次試模成功,運行靈活、可靠,澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)效果良好，在工作時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，裝卸方便，便于維修和調(diào)整。
模具屬于邊緣科學(xué)，它涉及機(jī)械設(shè)計制造、塑性加工、鑄造、金屬材料及其熱處理、高分子材料、金屬物理、凝固理論、粉末冶金、塑料、橡膠、玻璃等諸多學(xué)科、領(lǐng)域和行業(yè)。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(jìn)一步縮小?？v觀我國的模具工業(yè)，既有高速發(fā)展的良好勢頭，又存在精度低、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。當(dāng)代模具要求的精度比傳統(tǒng)模具高出一個數(shù)量級。多工位級進(jìn)模、精沖模、精密塑料模的精度已達(dá)到0.003mm，甚至更高。多工位的級進(jìn)模設(shè)計和制造技術(shù)已日趨成熟，然而,由于我國模具制造基礎(chǔ)薄弱,各地發(fā)展極不平衡,因此總體來看,與國際先進(jìn)水平相比和與國內(nèi)外市場需求相比,差距還很大。這主要體現(xiàn)在工藝裝備水平方面，我國塑料模制造企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋面比國外低得多,且設(shè)備不配套、利用率低的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。國產(chǎn)設(shè)備在精度、加工表面粗糙度、剛性、穩(wěn)定性、可靠性及刀具和附件的配套性和精度保持性等方面與國外相比仍有較大差距。
本次的設(shè)計主要包括塑件的工藝性分析，注塑模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及模具三維造型裝配三大主要部分，其中模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計又包括分型面的選擇、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計、溫控系統(tǒng)設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計等幾個主要設(shè)計部分。在設(shè)計過程中，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個設(shè)計工作的重要部分。雖然模具的大零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使設(shè)計工作量大為減少，設(shè)計周期大為縮短，但是由于塑件形狀靈活性很大，針對用于制造這些塑件的模具在設(shè)計的過程中就很難保證全部都使用標(biāo)準(zhǔn)件，也就是說必須要在設(shè)計過程中使用非標(biāo)準(zhǔn)件，那么在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動條件等因素就存在著一定的難度，必須要進(jìn)行全面的考慮。
本說明書以設(shè)計電風(fēng)扇前罩注塑模具的總體結(jié)構(gòu)為主線，設(shè)計該模具的總體思路為：仔細(xì)的分析塑件的工藝性和工藝條件，首先了解塑件的用途，使用情況以及工作要求，對于塑件零件圖上提出的塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等進(jìn)工藝分析，即從成型工藝、塑件的設(shè)計原則、模具結(jié)構(gòu)合理性等方面進(jìn)行綜合分析；然后確定塑件的成型工藝條件，包括注塑溫度、注塑壓力、注塑速度和循環(huán)周期等，根據(jù)塑件形狀尺寸，估算塑件體積和重量，確定型腔數(shù)目；再確定模具的總體結(jié)構(gòu)方案，選擇成型位置、確定分型面、脫模方式、澆注系統(tǒng)等，選擇合適的模具結(jié)構(gòu)，確定模具成型零件的材料及加工方法，通過對幾種方案的比較，采用容易制造、便于操作、確保成型塑件質(zhì)量的模具結(jié)構(gòu)，完成模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計；最終繪制出模具的總體裝配圖。
本設(shè)計在充分保證塑件制造精度的前提下簡化了模具的總體結(jié)構(gòu)，在設(shè)計過程中擬用鏈傳動自動旋轉(zhuǎn)脫螺紋模具結(jié)構(gòu)來解決了帶有螺紋的塑件脫模問題?？s短了模具的制造周期，降低了模具的制造成本。
2．總體方案設(shè)計
2．1 總體方案論證
本課題的設(shè)計目的主要是使用CAD2007和Pro/e3.0兩類設(shè)計軟件對典型型腔類零件三維造型及模具設(shè)計。要進(jìn)行零件的三維造型，首先是對塑件進(jìn)行測繪。由于該塑件存在曲面，給實際測量帶來一定困難，所以需要采用多次取斷面進(jìn)行測量的方法。測繪好后用Pro／E軟件進(jìn)行三維造型。主要采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描及混合等步驟進(jìn)行三維造型。
造型結(jié)束后進(jìn)行模具設(shè)計?？紤]到生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)效益，以及塑件帶有外螺紋，其成型表面面積較大，塑件的精度等級難以保證，模具型腔采用一模一腔。下面選擇注塑機(jī)，主要從注射量、鎖模力等方面進(jìn)行考慮。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機(jī)最大容量的80％。接著對各個系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，首先是澆注系統(tǒng)。由于是采用一模一腔，故澆注系統(tǒng)只需設(shè)計主流道便可，無需進(jìn)行分流道、澆口、冷料穴設(shè)計。主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線在同一條直線上。由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個澆口套。澆口套要進(jìn)行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。澆口主要有兩個作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。冷料穴主要是避免冷料進(jìn)入型腔影響塑件的質(zhì)量和堵塞澆口。接著是排氣系統(tǒng)的設(shè)計。本模具采用間隙排氣。利用分型面的配合間隙自然排氣。接著是推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計，由于塑件帶有外螺紋，螺紋圈數(shù)較多且螺紋較深,強(qiáng)行脫螺紋模具結(jié)構(gòu)無法達(dá)到產(chǎn)品使用要求,必須采用自動旋轉(zhuǎn)脫螺紋模具結(jié)構(gòu)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)脫模，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，減少制造成本，本模具設(shè)計采用鏈傳動自動旋轉(zhuǎn)脫螺紋模具結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、可靠,生產(chǎn)效率高,達(dá)到了生產(chǎn)要求。本模具設(shè)計塑件成型后留在動模內(nèi)，要保證塑件不發(fā)生變形或損壞，還要保證塑件的良好外觀和結(jié)構(gòu)可靠。脫模時用電機(jī)通過鏈傳動完成自動脫模，,電機(jī)的型號是Y132M-8,額定功率P額為3 kW,因塑件旋轉(zhuǎn)8圈即可將螺紋脫出,為保證模具的正常使用壽命,螺紋型芯的轉(zhuǎn)速不宜太快,所以設(shè)計時按每8 s完成一次旋轉(zhuǎn)脫模。
2．2 熱塑性塑料注塑成型工藝原理
塑料注塑成型分為柱塞式和螺桿式兩種。注塑最大容量在60㎝3以下時，可使用柱塞式注塑機(jī)，大注塑量均采用螺桿式注塑機(jī)，以使塑料充分混料。其成型原理主要分為下述三個階段。
a．注塑階段
當(dāng)料筒內(nèi)的塑料已被加熱到溶融狀態(tài)時，注塑液壓缸中的活動推動料筒內(nèi)的螺桿，將熔融塑料通過噴嘴及模內(nèi)流道、澆口高速注入型腔。
b．保壓階段
塑料充滿后尚需保持一段時間的注塑壓力，以對塑料收縮進(jìn)行補(bǔ)料，并使型腔內(nèi)保持有足夠的壓力，使塑件密實；同時，塑件在模內(nèi)冷卻定型。
c．預(yù)塑階段
卸去注塑壓力后，螺桿轉(zhuǎn)動并后退。此時料斗中的顆粒狀塑料通過計量裝置落入料筒內(nèi)，轉(zhuǎn)動的螺桿使塑料充分混合，并加熱塑化。當(dāng)螺桿后退到限位處時即停止轉(zhuǎn)動，在此同時，動模開模后，機(jī)床上的推桿將塑件推出模具。
2．3設(shè)計要點
a．了解塑料熔體的流動狀態(tài)，確定塑料字流道和型腔各處流動阻力、流動速率，并校驗最大流動長度。根據(jù)塑料在模具內(nèi)充模順序，考慮塑料在模內(nèi)重新熔合和型腔內(nèi)空氣排出問題。
b．需考慮冷卻過程中塑料收縮及補(bǔ)縮問題。
c．確定控制塑件在模內(nèi)結(jié)晶、取向和改善塑件內(nèi)應(yīng)力的措施。
d．進(jìn)澆點和分型面的選擇。確定塑件的橫向分型、抽芯及推出方式與結(jié)構(gòu)，考慮模具的冷卻和加熱系統(tǒng)設(shè)計。
e．進(jìn)行模具與注塑機(jī)相關(guān)工藝參數(shù)的校核，包括與注塑機(jī)的最大注塑量、鎖模力、裝模部分尺寸關(guān)系等。
f．模具的總體結(jié)構(gòu)和零件形狀需簡單合理，并具有合適的精度、表面粗糙度、強(qiáng)度和剛度，應(yīng)易于制造和裝配。
2．4塑件的測繪
被測繪塑件為電風(fēng)扇前罩，材料為PP，在測繪過程中主要是借助游標(biāo)卡尺對零件的各幾何特征進(jìn)行測繪。塑件測繪是模具設(shè)計的第一步驟，也是較為重要的一步，它是模具總體設(shè)計的第一手資料，塑件測繪是否準(zhǔn)確將會直接的影響到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性，因此塑件測繪工作要慎重對待，由于受到溫差和模具制造誤差原因的影響，塑件在成型后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，從而導(dǎo)致塑件的尺寸在數(shù)值上存在誤差，因此需要對塑件的測量數(shù)值進(jìn)行數(shù)學(xué)分析處理。通常采用的方法是多次測量取平均值，最后對實測數(shù)值進(jìn)行圓整，最后繪出塑件的零件草圖。
量具：游標(biāo)卡尺（0～300、0.02），垂直卡尺，曲線測量儀等
測量時注意做到以下幾點：
a．測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上；
b．采用多次測量求平均值；
c．正確地讀取數(shù)據(jù)
通過對塑件的測繪數(shù)值，繪出零件圖如圖2-1所示：
（a）主視圖
（b）左視圖
（c）A向視圖 （d）B向視圖
圖2-1電風(fēng)扇前罩零件圖
2．5塑件的三維造型
塑件測繪工作完成以后，應(yīng)該根據(jù)所繪制的零件圖，對塑件進(jìn)行三維造型。三維造型時選用Pro／E軟件，三維造型的所有參數(shù)應(yīng)必須要與測繪的數(shù)據(jù)一致。在進(jìn)行三維造型時，首先打開三維軟件Pro／E，進(jìn)入零件設(shè)計界面，點擊旋轉(zhuǎn)命令，通過該命令完成塑件的曲面造型，接著用拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描， 混合，造型等命令繪制三維圖形，由于該塑件存在R3的過渡圓角，故還需在三維造型中要使用倒圓角命令。由于該塑件存在曲面和外螺紋，三維造型有一定的困難。要正確的繪制出該塑件的造型圖必須熟練掌握Pro／E的繪圖命令。塑件的三維造型如圖：
通過Pro／E軟件的分析測量功能可得到手機(jī)外殼塑件的外型尺寸為160mm×55mm。制品投影面積約為:201.1cm2。
圖2-2電風(fēng)扇前罩造型圖
圖2-3電風(fēng)扇前罩造型圖
2．6塑件的工藝分析
2．6．1塑件的材料分析
本塑件采用PP材料，該材料的特性如下：
PP：Polypropylene 聚丙烯，屬于熱塑性材料。
A．使用性能：
該塑料比重小，強(qiáng)度，硬度較高，其耐熱性較好，可在100℃左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響。
B．成型性能：
a．結(jié)晶料，吸濕性小，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解；
b．流動性極好，溢邊值為0.03毫米左右，但成型收縮范圍和收縮值的，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng)；
c．冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度。料溫低，方向性明顯，低溫高壓是尤其明顯；
d．塑料壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防應(yīng)力集中
2．6．2塑件尺寸精度的選擇
塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝的特點。由于該塑件是作為家電設(shè)備，要求其外表面光滑，且無明顯收縮、水紋等現(xiàn)象，既不會在使用過程中對人造成傷害，還要必須考慮其外形的
美觀。因此取高精度等級為3級。
2．6．3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
從塑件的測繪圖和三維造型可以看出塑件外部的結(jié)構(gòu)形狀大部分為曲面。所以造型時以曲面造型為主。該塑件表面要求無明顯收縮、水紋等現(xiàn)象塑料制件中存在內(nèi)外螺紋的設(shè)計,解決塑件螺紋脫模問題是此類模具設(shè)計的關(guān)鍵。一般來說,處理塑件螺紋問題有兩類方法:一類是對于質(zhì)軟的材料,可采用強(qiáng)行脫出的方法;一類是螺紋較深、塑料強(qiáng)度高、螺紋精度要求高的塑件,必須采用旋轉(zhuǎn)脫出的方法。
2．7脫模斜度的確定
脫模斜度主要是為了便于脫模。塑件沿脫模方向常用的斜度值對熱塑性塑件為0.5°～3°，熱固性酚醛壓制件取0.5°～1°。脫模斜度的大小與塑件的形狀，脫模方向的長度，塑件表面質(zhì)量有密切關(guān)系。
熱塑性塑料在脫模時有較大的彈性，即使是較小的脫模斜度，也可以順利脫模。但為了減小脫模阻力，一般在產(chǎn)品沒有特殊要求的條件下，選用盡可能大的脫模斜度。
較深的孔，其兩端尺寸公差又較小時，可以用推板、推管等進(jìn)行強(qiáng)制脫模。但型芯的表面必須做成鏡面，而且要有不低于52HRC的硬度。
塑料的性質(zhì)不同（指硬度、表面摩擦系數(shù)、彈性等），所必須的脫模斜度也不同，一般規(guī)律為：
a．硬質(zhì)塑料需比軟質(zhì)的脫模斜度大；
b．塑件的壁厚大時，成形收縮大，脫模斜度要大；
c．形狀復(fù)雜的部分要比形狀簡單的部分有較大的脫模斜度；
d．型腔的深溝槽部分——如加強(qiáng)筋、突臍，需要較大脫模斜度。一般選取3°～5°。
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件緊緊地包住模具型芯、型腔中突出的部分，為了使塑件易于從模具內(nèi)脫出，在設(shè)計時必須保證塑件的內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜度。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計算公式，在選擇脫模斜度時，主要還是參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，根據(jù)PP材料的性質(zhì)在設(shè)計中選用3°的拔模斜度。
3．總體結(jié)構(gòu)設(shè)計說明
3．1注塑機(jī)的選擇
通過查模具設(shè)計手冊表2-31及用Pro/e軟件對塑件進(jìn)行分析，可初步確定塑件的工藝參數(shù)為塑件的模具溫度為40℃；塑料熔化溫度為240℃；注塑壓力為4.82MPa；鎖模力為3.46×104N。從而初步確定采用的注塑機(jī)的型號為XS-ZY-125型注射機(jī)，注射機(jī)的參數(shù)如下所示：
螺桿直徑 42mm
最大注射容量 125g
注射壓力 119MPa
鎖模力 900kN
最大注射面積 320cm
最大模具厚度 300mm
最小模具厚度 200mm
模板最大距離 600mm
模板行程 300mm
噴嘴圓弧半徑 12mm
噴嘴孔徑 mm
噴嘴移動距離 210mm
定位孔直徑 mm
頂出：兩側(cè)孔徑 mm 孔距230mm
頂出形式 兩側(cè)頂桿，機(jī)械頂出
3．2注塑機(jī)的校驗
a．鎖模力校核
當(dāng)高壓塑料熔體充滿模具型腔時，產(chǎn)生一個使模具沿分型面分開，其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力。
P腔·A≤P鎖 （3-1）
式中p腔－模具型腔壓力，一般取20-40Mpa。
A―塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總和（cm 2）；
P鎖—注射機(jī)額定鎖模力（KN / cm 2）。
F=P腔·A=4KN /cm2×201.1cm2=804.4KN＜900KN
由于P鎖=900KN，故滿足P腔·A≤P鎖。同時XS－ZY－125的額定注射壓力為130Mpa也能滿足PP塑料成型的注塑壓力。故鎖模力滿足要求。
b．模具厚度H與注射機(jī)閉合高度校核
Hmin>H>Hmax （3-2）
式中 Hmin——注射機(jī)允許最小模厚（Hmin =200mm）；
Hmax——注射機(jī)允許最大模厚（Hmax=300mm）；
根據(jù)所選的模架，模具閉合時的厚度H為296mm，200＜296＜300
所以能夠滿足要求。
c．注塑機(jī)開模行程
注射機(jī)的開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件的（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模矩。
即滿足下式：
SK≥H1+H2+(5~10) （3-3）
式中 SK——注塑機(jī)行程（SK=160mm）；
H1——脫模距離 （H1=18mm）；
H2——塑件高度+澆注系統(tǒng)高度（H2=55+103=156mm）。
則 H1+H2+(5~10)=18+156+10=184mm＜300mm能滿足要求,故所選擇的注射機(jī)能夠滿足注塑加工要求。
3．3型腔數(shù)目的確定
型腔數(shù)越多時，精度也相對地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動不勻所致。所以精密塑件盡量不用多腔模形式。按照SJ/T 10628—95標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的1、2級超精密級塑件，宜一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時（形狀簡單）可以一模二腔。3、4級的精密級塑件，宜一模四腔以內(nèi)。從塑件尺寸精度考慮，由于該塑件精度等級為3級所以型腔數(shù)目應(yīng)控制在四腔以內(nèi)。由于電風(fēng)扇前罩帶有外螺紋，塑件脫模比較復(fù)雜，所以采用一模一腔。
3．4塑件收縮率的計算
查模具設(shè)計手冊得聚丙烯的收縮率為:Smax=2.5%,Smin=1%。
則平均收縮率為:
Scp=(Smax+Smin)/2=1.75%
塑件的尺寸精度主要取決于塑料的收縮率以及模具的制造誤差。設(shè)計收縮率取1.75%,在聚丙烯的成形收縮率范圍1.0%～2.5%內(nèi)。
3．5模具型腔工作尺寸計算
a.成型零件的制造公差：本零件屬于中小型零件，取為1/3
=1/3（0.1－0）=0.033
b.型腔的徑向尺寸計算
L=（L+ L×S－X）
＝（160+160×1.75%－3/4×0.1）
＝162.725
取型腔的徑向尺寸為162。
c.型腔的深度尺寸計算
H＝（H+ H×S－X）
＝（37+37×1.75%－2/3×0.72）
＝37.167
選取型腔的深度尺寸為37。
3．6模具型芯工作尺寸計算
a.成型零件的制造公差：本零件屬于中小型零件，取為1/3
=1/3（0.1－0） =0.033
b.型芯的徑向尺寸計算
L=（L+ L×S+X）
＝（156+156×1.75%+3/4×0.1）
＝158.805
便于加工及設(shè)計制造取型芯的徑向尺寸為158。
c.型芯的深度尺寸計算
H＝（35+35×1.75%+2/3×0.72）
＝35.09
取型芯的深度尺寸35。
3．7螺紋型芯工作尺寸計算
a.大徑的尺寸計算
D＝（33+33×1.75%－0.016）＝33.56
b.中徑的尺寸計算
D＝（31.026+31.026×1.75%）＝32.57
c.大徑的尺寸計算
D＝（31.376+31.376×1.75%）＝31.91
3．8分型面的設(shè)計
所謂分型面是指分開模具取出塑件的面。注塑?？梢杂幸粋€分型面或多個分型面的模具。分型面的位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。一般分型面是與注塑機(jī)開模方向相垂直的平面。至于分型面的確定要遵守以下原則：
a．因為分型面處不可避免地會在塑件上留下溢料痕跡，故分型面最好不選在制品光亮的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。
b．從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮，分型時要盡可能地使塑件留在動模邊。
c．從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，分型時最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè)。
d．有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動側(cè)向分型抽芯時，除了液壓抽芯能獲得較大的側(cè)向抽拔距離外，一般分型抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)向抽拔距離都較小。
e．一般分型面應(yīng)盡可能設(shè)在塑料流動方向的末端以利于排氣。
根據(jù)以上原則，本模具設(shè)計分型面選擇塑件的上平面，
初步確定了分型面后，用Pro／E軟件建立分型面。主要有以下幾個步驟：
a）首先打開Pro／E，調(diào)入模具參考模型，在菜單欄中選取【新建】——【制造】——【模具型腔】——【裝配】，裝配已畫的零件圖。
b）設(shè)置收縮率，在菜單管理器中選取【收縮】——【按尺寸】——【設(shè)置/復(fù)位】——【所有尺寸】輸入PP的平均收縮率0.0175，單擊完成。
c）設(shè)計毛坯工件，在菜單管理器中選取【模具模型】——【創(chuàng)建】——【工件】——【手動】單擊確定。選擇【創(chuàng)建特征】，在菜單管理器中選取【實體】——【加材料】——【拉伸】——【實體】——【完成】進(jìn)入草繪部分進(jìn)行繪制。
d）設(shè)計分型面，利用菜單管理器中【分型面】的子選項進(jìn)行分型面的創(chuàng)建和修改。最終結(jié)果如圖3-1所示：
圖3-1分型面
3．9澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)是指從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。其作用是將塑料熔體充滿型腔，并將注塑壓力傳到模腔的各個部位，以獲得組織細(xì)密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。它控制著塑件在注塑成型過程中充模和補(bǔ)料兩個重要階段。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀和成型難易程度影響很大。澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、澆口、冷料井等組成。
在具體設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮的因素有：塑料成形特性以及塑件大小及形狀，根據(jù)塑件大小，形狀壁厚、技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成形。還應(yīng)注意防止流料直接沖擊細(xì)弱的型芯或使型芯受力不勻等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。同時要考慮型腔數(shù)的多少，其數(shù)量決定了澆注系統(tǒng)總體布局。此外塑件外觀和注射機(jī)安裝板的大小也應(yīng)給予考慮， 在設(shè)置澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。當(dāng)塑件投影面積比較大時，設(shè)置澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止偏離模具中心開設(shè)主流道，造成注射時受力不勻。
A．澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則
a.流程要短?？梢詼p少壓力和熱量，同時縮短了充模時間。
b.排氣良好。使料流能平穩(wěn)順利的充滿型腔。
c.防止型芯變形和嵌件移位。應(yīng)避免料流直沖較小的型芯和嵌件。
d.防止塑件翹曲變形和表面形成冷疤，冷斑的缺陷。應(yīng)減少澆口附近的應(yīng)力集中。
e.合理的選擇冷料穴。
B．主流道設(shè)計
主流道為從注射機(jī)噴嘴開始到分流為止的熔融塑料的流動通道。它與注射機(jī)噴嘴在同一直線上。本模具設(shè)計采用澆口套的形式鑲?cè)肽０逯?。如下圖3-2所示。為防止?jié)部谔妆蛔⑸錂C(jī)噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定的硬度。
主流道的基本尺寸通常取決于兩個方面：第一個方面是所使用的塑料種類，所成型的制品質(zhì)量和壁厚大小。第二個方面，注射機(jī)噴嘴的幾何參數(shù)與主流道尺寸的關(guān)系，如圖3-2所示.
a.與噴嘴接觸的始端直徑與噴嘴直徑的關(guān)系為 D = d + (0.5 ～ 1)㎜；
b.球面凹坑半徑R2 = R1 + (0.5 ～ 1)㎜，半錐角α= 1° ～ 2°；
c.盡可能縮短主流道的長度 L
圖3-2 澆口套與注塑機(jī)噴嘴關(guān)系
為防止注射機(jī)噴嘴與澆口套兩部分相接觸處由于有間隙而產(chǎn)生的溢料，澆口套的球半徑應(yīng)比噴嘴的球半徑大2mm～5mm，主流道的小端尺寸應(yīng)比噴嘴孔尺寸稍大，這樣可以使噴嘴與澆口套對位容易。本模具設(shè)計采用的注射機(jī)是XS－ZY－125，其噴嘴球徑為12mm，取澆口套的球半徑為15mm。另外，為使?jié)部谔字械乃芰先菀酌撾x主流道，應(yīng)設(shè)有脫模斜度，這個斜度一般最小不小于1°，最大不超過4°。主流道的脫模斜度不能過大，否則在注塑時會產(chǎn)生渦流和流速過慢等現(xiàn)象。主流道應(yīng)保持光滑的表面，避免留有影響塑料流動和脫模的尖角毛刺等。
C．澆口的設(shè)計
澆口又稱為進(jìn)料口，是指緊接流道末端將塑料引入型腔的狹窄部分。它的作用是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；同時當(dāng)注塑壓力撤銷后，封鎖型腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑料不會倒流。在制品中，澆口位置與尺寸的設(shè)計是非常困難的（在精密成型中尤為明顯）。澆口類型的選擇取決于制品外觀的要求、尺寸和形狀的制約以及所使用的塑料種類等因素。澆口的形式很多常見的有以下幾種類型：
a.直澆口 熔料直接從主流道流入型腔頂部，其優(yōu)點是流程短，排氣順暢、流量大，缺點是去除澆口較困難，且在澆口處易產(chǎn)生氣泡、縮孔等，僅適用于單型腔注射模，不宜用于平薄及易變形塑件；
b.側(cè)澆口 澆口可隨意選擇進(jìn)料位置，澆口的寬度及深度在試模后可加深、加寬便于修正，適用于多型腔中小型各種塑件，能大大提高生產(chǎn)效率，去除澆口方便，但流程長，易產(chǎn)生氣泡，影響塑件質(zhì)量；
c.點澆口 制造方便，去除澆口時易損傷塑件，澆口也易磨損，流動阻力大，僅適用于小批量生產(chǎn)的塑件和流動性好的塑料。
d.潛伏澆口 進(jìn)料口設(shè)在塑件的內(nèi)側(cè)時，塑件外表面沒有點澆口切斷痕跡。脫模是，推桿將流道與塑件分別推出的同時，推桿切斷進(jìn)料口，可實行注塑機(jī)的全自動操作避免了點澆口流道所需要的定模定距分型機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)簡單。
結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)特點，由于塑件的在軸向存在的孔結(jié)構(gòu)，故本模具設(shè)計采用輪輻式澆口。輪輻式澆口的優(yōu)點是去澆口方便，但往往會在制品分型面處留有進(jìn)料口的疤痕；
3．10冷卻系統(tǒng)設(shè)計
本塑件在注塑成形時不需要太高的模溫,因而在模具上不需設(shè)加熱系統(tǒng),設(shè)定模具平均工作溫度為60℃,成形時塑料熔體溫度要求在220℃左右。注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200-300℃，而塑件固化后從模具中取出的溫度為60-80℃以下，視塑料品種不同有很大差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，通過模溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。熱塑性塑料和部分熱固性塑料注塑成型的過程中，是將溫度較高的熔融塑料，通過高壓注射進(jìn)入溫度較低的模具中，經(jīng)過冷卻固化，從而得到所需要的制品。從提高生產(chǎn)效率的角度來看，成型過程中的成型周期是一個非常重要的環(huán)節(jié)。由于在整個成型周期中一半左右的時間用于對制品的冷卻，因此在成型過程中冷卻時間長短的重要性是顯而易見的
由于塑件帶有螺紋,為了使塑件脫模時螺紋部分不變形,需設(shè)冷卻系統(tǒng)。因螺紋型芯經(jīng)常處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài),無法直接冷卻,所以在模具設(shè)計時,螺紋型芯中心部分增加冷卻型芯,通過冷卻水道將冷卻水引入型芯,形成環(huán)流,較好地完成了螺紋型芯的冷卻。在定模型腔也要設(shè)置冷卻水道進(jìn)行冷卻。由此可見本模具的溫控系統(tǒng)只需設(shè)計冷卻系統(tǒng)即可。
3．10．1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則
a．冷卻水道的設(shè)置 動定模和型腔的四周應(yīng)均勻地布置冷卻水道，不可只布置在模具的動模邊或定模邊，否則脫模后的制品一側(cè)溫度高一側(cè)溫度低，在進(jìn)一步冷卻時會發(fā)生翹曲變形。
b．冷卻水孔的設(shè)置 冷卻水孔間距越小，直徑越大，則對塑件冷卻越均勻。
c．水孔與相鄰型腔表面距離相等。
d．采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻，熔體充模時澆口附近溫度最高，流動末端溫度較低，因此在澆口部位應(yīng)加強(qiáng)冷卻，而采用與塑件熔體大致并流的流動方式，將冷卻回路的入口設(shè)在澆口附近，出口設(shè)在流動末端。
3．10．2模具的冷卻水道直徑計算
單位時間內(nèi)從模具應(yīng)除去的總熱量Q，可用下式計算：
Q=W[ c(T-T)+L] (3-4)
式中：Q——除去總熱量（J）；
W——單位時間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料重量（g）；
c——塑料比熱（J/g·℃）；
T——塑料的注塑溫度（℃）；
T——模具的表面溫度（℃）；
L——塑料的熔化潛熱（J/g）。
根據(jù)塑件的材料查模具設(shè)計手冊表5-26，得c＝1.926J/ g·℃,L=1800 J/g；W=60 g, T=220 ℃,T=60℃；將這些數(shù)據(jù)代入（3-4）得：
Q=60×[1.926×（220-60）+180]J=29290J
則帶走上述熱量，所需冷卻水量按下式計算：
Ｗ= (3-5)
式中：Ｗ——通過模具的冷卻水流量(g/h)；
T——出水溫度（℃）；
T——入水溫度（℃）；
Ｋ——熱傳導(dǎo)系數(shù)；
取K=0.64 ，T=70℃，T=20℃，代入（3-5）得：
W= g/h = 915.313g/h=0.25g/s
再由下式可求出冷卻水道的直徑：
W=V
V=d2L
則d= (3-6)
式中： ——冷卻液密度（kg/cm3）；
V——冷卻水道體積(cm3)；
L——冷卻水道長度(cm)；
d——冷卻水道直徑(cm)。
將水的密度=0.001 kg/cm3，L=113cm,=3.14代入（3-6）得：
d=cm≈0.8cm=8mm
所以取本模具冷卻水道的直徑為8mm。
3．11脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計
注塑模具必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一循環(huán)過程中能將塑件從模具型腔內(nèi)或型芯上自動的脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用是塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。推出機(jī)構(gòu)一般由推桿、推管、推板、推桿固定板等零件組成。在設(shè)置推出機(jī)構(gòu)時，首先需要確定當(dāng)模具開啟后，制品的留模形式（留動模部分或留定模部分），推出機(jī)構(gòu)必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機(jī)的推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模板一側(cè)，因此大多數(shù)模具的推出機(jī)構(gòu)是安裝在動模中的。
在設(shè)計模具的脫模機(jī)構(gòu)是應(yīng)注意做到以下幾點：
a．結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運行靈活可靠 機(jī)構(gòu)盡可能的簡單，零件制造方便，配換容易。機(jī)構(gòu)動作要準(zhǔn)確可靠、運動靈活、機(jī)構(gòu)本身具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以抵抗脫模阻力。
b．不影響塑件外觀，不造成塑件變形破壞 推塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱蔽處，以免損壞塑件外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、不插傷。要做到這一點，首先必須正確的分析脫模力的大小和集中的部位，以選擇合適的脫模方式和推頂位置，是脫模力得到均勻合理的分布
c．讓塑件留在動模 模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證塑件在開模過程中留在具有脫模位置的動模上。若因塑件幾何形狀的關(guān)系，不能留在動模上是，應(yīng)考慮對塑件的外形進(jìn)行修改或在模具結(jié)構(gòu)上采取強(qiáng)制留模措施，若實在不易處理時也可讓塑件留在定模內(nèi)，在定模上設(shè)脫模裝置。
本模具在設(shè)計時，由于塑料制件中存在外螺紋的設(shè)計，螺紋較深、塑料強(qiáng)度高、螺紋精度要求也較高，必須要采用旋轉(zhuǎn)脫出的方法進(jìn)行脫模，故本模具設(shè)計采用的脫模機(jī)構(gòu)是鏈傳動自動旋轉(zhuǎn)脫螺紋結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定、可靠,生產(chǎn)效率高,能夠達(dá)到生產(chǎn)要求。
3．12導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
塑料模閉合時為保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，所以必須要設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其作用是：當(dāng)動模與定模合模時，導(dǎo)向裝置先進(jìn)行導(dǎo)向，型腔與型芯再合模，這樣可避免型芯與型腔發(fā)生碰撞而損壞。同時，保證了型芯及型腔的相對位置，兼起定位作用及承受一定的側(cè)壓力作用。本模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選用的是導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個部件，導(dǎo)柱一般安裝在動模上，導(dǎo)套安裝在定模上。有時，也可將導(dǎo)柱安裝定模上，導(dǎo)套安裝在動模上，或在動模上設(shè)計導(dǎo)套孔，用導(dǎo)柱直接導(dǎo)向。在本設(shè)計中，導(dǎo)套安裝在動模上，導(dǎo)柱安裝在定模上，在合模時進(jìn)行導(dǎo)向定位。
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計包括對導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔的尺寸、精度、表面粗糙度等的設(shè)計及導(dǎo)向零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計或正確選用，導(dǎo)柱在模具上的布置和裝固方式的確定等。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔一般為動配合，當(dāng)要求定位精度高時，可選用緊一些的配合，但過緊的配合會引起較快的磨損、拉傷，設(shè)計使用壽命較長的模具不宜將導(dǎo)柱孔直接加工在模板上，而應(yīng)嵌入導(dǎo)向套，導(dǎo)向套表面硬度大、耐磨、易更換。具體的設(shè)計參照了模具手冊，導(dǎo)柱與導(dǎo)套如圖3-3所示：
圖3-3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套
3．13排氣系統(tǒng)設(shè)計
當(dāng)塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸氣等不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、表面輪廓不清及型腔不能充滿等弊病，同時還會因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動前沿物料溫度過高，粘度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則燒傷制件，使之產(chǎn)生澆痕。而且型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的反壓力回降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。因此設(shè)計模具時必須充分考慮排氣問題。
本模具設(shè)計時就充分的考慮到了注塑系統(tǒng)的排氣問題，由于塑件屬于中小型塑件，注塑時無需采用高速注射，所以本模具主要是利用分型面排氣和型芯與孔的配合間隙排氣兩種排氣方法。
3．14側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計
當(dāng)塑件有側(cè)孔或側(cè)凹時，模具必須設(shè)有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，在塑件被推出之前，必須先抽出側(cè)型芯。除了使用氣動和液壓抽芯之外，一般都用開模動作帶動抽芯機(jī)構(gòu)動作，并通過傳動件實現(xiàn)傳動方向的變換，從而完成機(jī)動抽芯。其結(jié)構(gòu)有斜銷式、彎銷式、斜導(dǎo)桿式、斜導(dǎo)槽式、斜滑塊式和齒輪齒條式等多種不同形式。結(jié)合塑件的外形特點，從加工制造的難易程度及經(jīng)濟(jì)性角度考慮，本模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)采用斜銷側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
a.基本結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠等特點，是側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中最常用的一種。其工作過程如下：
斜銷固定在定模墊板上，開模時，開模力通過斜銷迫使滑塊在型腔板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外運動，完成抽芯動作。為了保證合模時斜銷能進(jìn)入滑塊斜孔中，帶動滑塊復(fù)位，機(jī)構(gòu)上設(shè)有定位裝置。此外，機(jī)構(gòu)上還設(shè)有楔緊塊，以保持滑塊的成型位置。
b.滑塊的定位裝置 開模后，滑塊必須停留在一定位置上，否則合模是斜銷不能準(zhǔn)確地進(jìn)入滑塊，導(dǎo)致使模具損壞，為此必須設(shè)置滑塊定位裝置。當(dāng)滑塊脫離斜銷時，滑塊在壓縮彈簧的作用下緊靠在限位塊的側(cè)面上，合模時斜銷能準(zhǔn)確進(jìn)入滑塊的斜孔內(nèi)，使滑塊復(fù)位。
c.滑塊的鎖緊 通常采用楔緊塊在模具閉合后鎖緊滑塊，承受成型時塑料熔體對滑塊的推力，以免斜銷彎曲變形。合模時，楔緊塊的斜面緊壓滑塊斜面，其楔角應(yīng)大于斜銷的傾角，一般比斜銷的傾角大2°～3°，鎖緊塊必須牢固的固定。
d.斜銷的形狀及長度計算 斜銷形狀多為圓柱形，為了減少其與滑塊的摩擦，將其圓柱面銑扁。斜銷端部常做成半球形和錐形，錐角應(yīng)大于斜銷的傾角，以避免斜銷有效工作長度部分脫離滑塊斜孔之后，錐體仍有驅(qū)動作用。斜銷長度的計算如下：
L=L+ L+ L+ L+ L
=tan++tan++(5～10)
=tan10°++tan10°++6.5
=1.5+20+1+46+6.5=74mm
L：斜銷總長度；
D：斜銷篤定軸肩直徑；
t：斜銷固定板厚度；
d：斜銷工作部分直徑；
s：抽芯距；
：斜銷傾角；
L：錐體部分長度，一般取5～10mm.
3．15模具材料的選擇
本套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復(fù)雜，組成該套模具的零件數(shù)目較多，而且由于各零件在工作中所處的地位、作用不同，對材料的性能要求也不同。用于制作塑料模具的材料，首先在質(zhì)量上要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的強(qiáng)度和韌性，再次是易于加工。因此，需要結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)、性能要求和使用條件、制造工藝性，合理地選用模具材料。根據(jù)模具設(shè)計手冊表5-5，選用模具中各個零件的材料如下：
a．導(dǎo)向零件的材料選擇 包括導(dǎo)套和導(dǎo)柱，由于在開、合模時有相對運動，成型過程中要承受一定的壓力，或偏載負(fù)荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韌性，本設(shè)計中的導(dǎo)向零件選用T8A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到50-55HRC；
b．澆注系統(tǒng)零件的材料選擇 包括澆口套，型芯桿等，要求具有良好的耐磨表面、耐蝕性和熱硬性，本設(shè)計中的澆注系統(tǒng)零件選用45鋼，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到50-55HRC；
c．頂出機(jī)構(gòu)零件的材料選擇 要求表面耐磨性好，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，本設(shè)計中頂出機(jī)構(gòu)為型芯軸，選用的材料為45鋼,淬火處理后表面硬度達(dá)到50-55HRC；
d．模體零件的材料選擇 包括各種模板、推板、固定板、墊塊等，這些零件要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在本設(shè)計中選用45鋼，經(jīng)淬火處理后表面硬度達(dá)到40-45HRC，可滿足上述要求；
e．定位零件的材料選擇 包括定位銷、鍵和螺釘，要求其具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，考慮上述要求，定位銷選用T8A，并表面淬火使硬度達(dá)到50-55HRC；螺釘選用T8A。
3．16模板尺寸的確定
結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)形狀，根據(jù)模具設(shè)計手冊表5-48，選取確定模具各模板的尺寸如表3-1所示：
結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)形狀，根據(jù)模具設(shè)計手冊表5-48，選取確定模具各模板的尺寸如表3-1所示：
表3-1 模板各部分主要結(jié)構(gòu)尺寸
1
定模固定板
長 ×寬×厚
315mm ×315mm ×20mm
2
定模底板
長 ×寬×厚
315mm ×315mm ×25mm
3
動模底板
長 ×寬×厚
315mm ×315mm ×32mm
4
動模支承板
長 ×寬×厚
315mm ×250mm ×25mm
5
墊塊
長 ×寬×厚
315mm ×40mm ×63mm
6
型芯固定板
長 ×寬×厚
315mm ×250mm ×20mm
7
動模板
長 ×寬×厚
315mm ×250mm ×62mm
8
動模墊板
長 ×寬×厚
315mm ×250mm ×50mm
3．17 繪制模具總體裝配圖
根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制模具總體裝配圖，如圖3-5所示：
（a）主視圖
（b）俯視圖
圖3-5模具裝配圖
4．模具零件的工藝分析及制造
4．1零件的加工工藝分析
零件的加工工藝分析作為本次設(shè)計的主要環(huán)節(jié)之一，工藝卡片是指導(dǎo)零件生產(chǎn)的重要依據(jù)。在進(jìn)行設(shè)計工藝時需分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖，對零件圖和裝配圖進(jìn)行工藝審查。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)研究零件生產(chǎn)類型，?確定毛坯，? 確定各工序所用機(jī)床設(shè)備和工藝裝備(含刀具、夾具、量具、輔具等)。對需要改裝或重新設(shè)計的專用工藝裝備要提出設(shè)計任務(wù)書；確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差；確定各工序的技術(shù)要求及檢驗方法；? 確定各工序的切削用量和工時定額；編制工藝文件?，F(xiàn)對模具中凹模作如下的工藝分析：?
A． 凹模的結(jié)構(gòu)特點
該零件是注塑模的型腔部分，以矩形配合面與定模固定板配合，凹進(jìn)部分與型芯軸配合形成閉合空間，注入熔融工程塑料PP經(jīng)冷卻后形成所需的電電風(fēng)善前罩。
零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不規(guī)則平面型腔等。由于型腔在注塑時需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和韌性。
B．主要技術(shù)要求
零件圖上的主要技術(shù)要求有：熱處理：45-55HRC；銳角去毛刺倒鈍。
加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度Ra=3.2μm，側(cè)面的表面粗糙度Ra=6.3μm, 內(nèi)輪廓表面的粗糙度為Ra=1.6μm。
C.零件材料
零件的材料為45鋼，可以通過熱處理來獲得所需的機(jī)械性能和力學(xué)性能。
D．毛坯選擇
a.考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯；
b.確定毛坯的形狀、尺寸：選用45鋼鍛件320×256×68（mm）。
E. 基準(zhǔn)選擇
加工中的一次裝夾希望能夠進(jìn)行在該基準(zhǔn)下的全部加工，這樣可以降低由于基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)不重合度誤差。根據(jù)對工件的加工的初步分析，在毛坯的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準(zhǔn)。
F.機(jī)床的選擇
根據(jù)本設(shè)計的生產(chǎn)綱領(lǐng)，本模具的加工機(jī)床選擇通用機(jī)床。本模具中加工平面選用通用銑床，加工孔時選用通用鉆床。由于定模具型腔比較復(fù)雜，用普通機(jī)床難以加工，所以本設(shè)計中還選用數(shù)控銑床。
H．刀具的選擇
本設(shè)計中，加工平面時選用端銑刀和砂輪；加工直孔時選用麻花鉆，擴(kuò)孔刀和鉸刀；加工與斜導(dǎo)柱配合的斜孔時，因此孔中有沉孔，為了保證其同軸度，所以選用組合刀具（鉆刀與锪刀的組合）；加工分流倒槽時，由于其截面為半圓狀，所以選用球形銑刀；加工型腔時選用立式銑刀。
I．夾具的選擇
考慮其經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計中除加工型腔抽芯處的矩形槽時選用專用夾具外，其他的都選通用夾具。
J．切削用量的選擇
本設(shè)計中的所有切削用量都參考文獻(xiàn)[20]。
4．2凹模的數(shù)控仿真加工
本設(shè)計在塑料模具制造時采用了新的設(shè)計制造工藝方法路線：首先利用Pro/ENGINEER和Mastercam等先進(jìn)的CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品的3D圖形設(shè)計。然后根據(jù)產(chǎn)品的特點設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，生成模具型腔實體圖。再在MasterCAM中根據(jù)模具型腔的特點繪制CNC數(shù)控加工工藝圖，擬定數(shù)控加工工藝路線，輸入加工參數(shù)，生成刀具路徑。最后進(jìn)行三維加工動態(tài)仿真，生成加工程序，并輸送到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動加工。
在把型腔的三維圖導(dǎo)入master cam后，刀具的參數(shù)設(shè)置、型腔表面的參數(shù)設(shè)置以及走刀路線的設(shè)置都需要我們根據(jù)型腔的精度要求手工設(shè)置。以粗加工為例,其仿真加工步驟如下所示：
（a）導(dǎo)入Pro/e模型文件
圖4-1導(dǎo)入模型
（b）進(jìn)行加工參數(shù)設(shè)計，生成刀具軌跡圖
圖4-2刀具軌跡圖
（c）主型腔仿真加工
圖4-3主型腔仿真加工
（d）型腔總體加工
圖4-4加工效果圖
5．結(jié)論
本設(shè)計的課題為電風(fēng)扇前罩注塑模具設(shè)計，是針對電風(fēng)扇前罩的生產(chǎn)而設(shè)計的專用模具，在設(shè)計過程中，結(jié)合設(shè)計課題和設(shè)計任務(wù)書的要求，通過實習(xí)，對模具結(jié)構(gòu)有了感性的認(rèn)識，為模具設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
按照設(shè)計任務(wù)書的進(jìn)度安排，我先對塑件進(jìn)行測繪，確定尺寸精度和加工要求，并對其進(jìn)行加工工藝分析，確定了各個零件之間的關(guān)系，對模具整體按照設(shè)計手冊進(jìn)行設(shè)計計算，取得各個零件的設(shè)計參數(shù)，繪制了模具裝配圖，最后實現(xiàn)型腔的仿真加工。
通過這次畢業(yè)設(shè)計我對模具結(jié)構(gòu)有了清楚的認(rèn)識，了解了注塑模具的工作方式，對型腔、型芯等主要零件的設(shè)計及要求有了初步知識。能夠?qū)δ＞咴O(shè)計中出現(xiàn)的問題予以解決，正確選取了型腔數(shù)、模具結(jié)構(gòu)尺寸。在模具設(shè)計中，精度要求的確定是至關(guān)重要的一步，要綜合考慮尺寸精度及配合要求，特別是各模板及型腔、型芯等配合精度要求高的部件，其精度確定的合理與否將影響到塑件的質(zhì)量，從而對產(chǎn)品的使用性能及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大的影響。
在設(shè)計中由于使用先進(jìn)的設(shè)計軟件，使得工作效率有了大大提高，并且提高了模具結(jié)構(gòu)的合理性。對于本套模具的設(shè)計，由于缺乏工程實踐經(jīng)驗，設(shè)計中難免會有不足之處，還有待在今后的工作學(xué)習(xí)中還有待改進(jìn)。
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致謝
在本次的畢業(yè)設(shè)計中，使我在大學(xué)期間來所學(xué)的專業(yè)知識，在設(shè)計過程中得到了充分的綜合利用，是一次難得的學(xué)習(xí)機(jī)會。通過這次畢業(yè)設(shè)計，本人對模具設(shè)計的全過程有了一個深入的理解，能夠熟練地使用AutoCAD進(jìn)行繪圖，并能夠較為熟練地使用Pro/E軟件對零件進(jìn)行三維造型和Mastercam9.0軟件的使用。同時還掌握了不少有關(guān)加工工藝方面的知識，學(xué)到了許多書本上沒有的知識，縮短了我與工程技術(shù)人員的差距，為以后走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。
在設(shè)計過程中承蒙吳衛(wèi)東老師的悉心指導(dǎo)和