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XXXX 大學 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：監(jiān)控球外形罩模具設計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： XXXX 學 號： 123020311 指導教師： XXXX 2011 年 05 月 畢業(yè)設計（論文）任務書 1.畢業(yè)設計（論文）題目： 監(jiān)控球外形罩模具設計 2.題目背景和意義：注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，近年來也越來越多地用于 熱固性塑料制品的成型，注塑成型在塑料制品成型中占有很大比重，世界上塑料成型模具 產量半數(shù)以上是注塑模具。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下，縮短產品開發(fā)周期和減少開發(fā) 新產品投資風險，成為企業(yè)賴以生存的關鍵。 3.設計(論文) 的主要內容（理工科含技術指標）： (1) 模具型腔，型芯幾何尺寸計算。確定澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構各個部分的具體 尺寸、形狀、位置等參數(shù)（2）用三維建模軟件對零件進行建模，并進行尺寸轉換（成型零 件） ，完成型芯、型腔的設計 (3) 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構各個部分的具體設計。 4.設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）： 第 1 周－第 3 周：查閱資料，完成基礎知識的積累和開題報告。 第 4 周－第 7 周：模具型腔，型芯幾何尺寸計算。 第 7 周－第 10 周： 三維建模軟件對零件進行建模。 第 11 周－第 14 周：澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構各個部分的具體設計。 第 15 周－第 16 周：完成畢業(yè)論文。 5.畢業(yè)設計（論文）的工作量要求 不少于 15000 字 ① 實驗（時數(shù)） *或實習（天數(shù)）： 無 ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： A0 圖紙 1 張 –模具 裝配圖 ③ 其他要求： 參考文獻不少于 15 篇（其中文期刊文獻不少于 5 篇，外文文獻不少于 3 篇，其中一篇外文文獻原文作為翻譯對象完成不少于 1000 詞的英文翻譯） 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 監(jiān)控球塑料注射模具設計 摘 要 本 文 主 要 介 紹 了 監(jiān) 控 球 塑 料 件 的 注 射 模 設 計 ， 其 材 料 為 ABS。 根 據(jù) ABS 塑 料 的 工 藝 特 性 和 產 品 的 使 用 要 求 ， 分 析 了 監(jiān) 控 球 的 結 構 特 點 和 成 型 工 藝 。 本 設 計 采 用 CAD 技 術 進 行 模 具 裝 配 圖 及 零 件 圖 的 繪 制 。 對 模 具 進 行 了 成 型 零 部 件 、 澆 注 系 統(tǒng) 、 側 向 抽 芯 機 構 、 推 出 脫 模 機 構 及 冷 卻 系 統(tǒng) 的 設 計 分 析 。 其 中 澆 注 系 統(tǒng) 使 用 直 澆 道 點 澆 口 ， 側 抽 芯 機 構 使 用 斜 導 柱 、 側 滑 塊 配 合 完 成 ， 推 出 脫 模 機 構 使 用 頂 桿 帶 動 頂 板 推 出 ， 冷 卻 系 統(tǒng) 使 用 交 叉 網 絡 式 循 環(huán) 水 道 ， 均 勻 分 布 在 型 腔 及 型 芯 上 。 經 過 對 塑 件 成 型 工 藝 性 的 分 析 ， 對 注 塑 機 及 模 具 部 分 零 部 件 的 計 算 和 校 核 。 最 后 ， 完 成 模 具 總 裝 圖 設 計 及 主 要 零 件 圖 的 繪 制 ， 從 而 確 保 模 具 結 構 的 可 靠 性 、 合 理 性 和 實 用 性 。 關鍵詞：塑 料 ； 模 具 設 計 ； CAD I Intelligent Ball plastic injecting mold design Abstract This paper mainly describes the intelligent ball plastic's injection mold design which is made of ABS. Based on the process performance and the operation requirements of the ABS there comes the analysis of structural features and forming process of the intelligent ball . This design uses the CAD technology to carry on the mold assembly drawing and the detail drawing plan. Then showing the design analysis of the formation part, the gating system to the mold, lateral to pull out the core organization , promote the mold emptier and cooling system. Including gating system using straight runner point runner, side core-pulling mechanism used inclined guide pin, lateral spreads block to cooperate to complete, roll out using top stem drive demoulding mechanism, cooling systems use roof launch cross network circulation channel, evenly distributed in cavity and cores. Through the analysis about the manufacturability of the plastic molding and the calculation and verification of the main part inside the injection molding machines then complete the assembly drawing design and the mapping of the main components at last. So that we can ensure the reliability, the rationality and the usability of the mold structure. Key Words：Plastic;mould;design；CAD 目錄 1 緒論 ......................................................................................................1 2 方案設計 ..............................................................................................................2 2.1 設計內容 ..............................................................................................................2 2.1.1 課題背景和意義 ............................................................................................2 2.1.2 設計的主要技術指標 ....................................................................................2 2.2 塑件分析 ..............................................................................................................2 2.2.1 結構分析 ........................................................................................................2 2.2.2 成形工藝方法分析 ........................................................................................3 3 模具方案分析 .....................................................................................................5 3.1 擬定模具的型腔數(shù)量 ..........................................................................................5 3.2 確定分型面和型芯 ..............................................................................................5 3.3 確定澆注系統(tǒng) ......................................................................................................6 3.3.1 澆注系統(tǒng)的作用和分類 ................................................................................6 3.3.2 澆注系統(tǒng)的組成 ............................................................................................6 3.3.3 澆注系統(tǒng)的設計原則 ....................................................................................6 3.4 導向機構的方案設計 ..........................................................................................7 3.4.1 導向機構的作用 ............................................................................................7 3.4.2 導向機構的設計原則 ...................................................................................8 3.4.3 導柱、導套的設計 ........................................................................................8 3.5 脫模機構的設計 ..................................................................................................9 3.5.1 脫模機構的設計原則 ...................................................................................9 3.5.2 脫模機構的選擇 ............................................................................................9 3.5.3 頂板頂出機構的設計 .................................................................................10 4 模具的設計 .......................................................................................................11 4.1 選擇塑件材料 ....................................................................................................11 4.2 選定注射機 ........................................................................................................12 4.2.1 計算最大注射量 ..........................................................................................12 4.2.2 計算額定鎖模力 ..........................................................................................12 4.3 注射機的校核 ....................................................................................................13 4.3.1 最大注塑量的校核 .....................................................................................13 i 4.3.2 鎖模力的校核 ..............................................................................................13 4.3.3 噴嘴尺寸校核 .............................................................................................14 4.3.4 模具外形尺寸校核 ......................................................................................14 4.3.5 模具厚度校核 ..............................................................................................14 4.3.6 模具安裝尺寸校核 ......................................................................................14 4.3.7 開模行程校核 ..............................................................................................15 4.4 澆注系統(tǒng)的設計 ................................................................................................15 4.4.1 主澆道 ..........................................................................................................15 4.5 分型面的設計 ....................................................................................................18 4.5.1 分型面的選擇原則： ..................................................................................18 4.5.2 型腔的結構設計 .........................................................................................18 4.5.3 動模墊板厚度的計算 ..................................................................................19 4.5.4 成型零件工作尺寸的計算 ..........................................................................20 4.6 導柱導套、復位桿、拉料桿的設計 ................................................................21 4.6.1 導柱導套的設計 ..........................................................................................21 4.6.2 復位桿 ..........................................................................................................22 5 注塑模具的機械設計 .....................................................................................23 5.1 注塑模具的工作原理 ........................................................................................23 5.2 結構設計及計算 ................................................................................................23 5.2.1 模具方案的設計 ..........................................................................................23 5.2.2 注射機的選擇 ..............................................................................................24 6 結論 .....................................................................................................................26 參考文獻 ...................................................................................................................27 致 謝 ........................................................................................................................29 畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 ....................................................................30 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 .........................................................................31 II 主 要 符 號 表 公稱壓力 注射壓力p公 0p 最大注射量 收縮率v公 S 體積流量 鎖緊塊的斜角vq ?? 模具最大閉合高度 斜導柱傾斜角maxHa 模具最小閉合高度 α 斜導柱傾斜角in 開模行程 S機 f摩 擦 系 數(shù) 最大收縮率 模具制造公差max S 模具制造公差 模具磨損量z? c? 傳熱膜系數(shù) 斜導柱直徑3h d 材料的許用應力 導滑槽施加的壓力???P 抽芯距 塑件對型芯產生的單位正壓力S抽 p 流道中各段流程的厚度 塑件包緊型芯的側面積it A 模具型腔的總熱量 為脫模板中心允許的最大變形量Q總 ??? L 斜導柱的有效工作長度 結晶型塑料溶解潛熱eL 導滑槽與滑塊之間的摩擦阻力 斜導柱與滑塊之間的摩擦阻力2F1F 塑料脫模溫度 抽拔阻力 流道中各段流程的長度0tQ? i 1 緒論 0 1 緒論 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母” 。21 世紀模具制造行 業(yè)的基本特征是高度集成化智能化、柔性化、和網絡化，追求的目標是提高產 品質量及生產效率，縮短設計及制造周期，降低生產成本，最大限度地提高模 具制造業(yè)的應變能力，滿足用戶需求。近年來我國的模具事業(yè)也在不斷地飛速 向前發(fā)展。 模具制造是國家經濟建設中的一項重要產業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)， 日益受到人們的重視和關注。 “模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備” 也已經成為廣大 業(yè)內人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產 品中，60% ～ 80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精 度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其它加工制造方法所不能 比擬的。模具又是“ 效益放大器 ”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具 自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成 果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域。 在現(xiàn)代生產中，模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，它以其特定的 形狀通過一定的方式使原材料成型。由于模具成型具有優(yōu)質，高產，省料和低 成本等特點，現(xiàn)已廣泛應用于汽車，航空航天，儀器儀表，家電，機械制造， 石化，輕工日用品等工業(yè)部門。美國是世界上超級經濟大國，也是世界模具工 業(yè)的領先國家，日本經濟之所以能飛速發(fā)展，并在國際市場上占有一定優(yōu)勢， 模具工業(yè)的迅猛發(fā)展是重要原因之一。 塑料模具是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產中最重要 的工藝裝備，塑模工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)之一。用塑模成型零件的主要優(yōu) 點是制造簡便，材料利用率高，產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的 機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。 我國塑料模具的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，在我國，起步較晚，但 發(fā)展很快，特別是近幾年，無論在質量、技術和制造能力上都有很大的發(fā)展， 取得了很大成績。 塑料模具生產企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時，“小而?！?、“小而精” 仍然是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術上來說 CAD/CAM/CAE 技術將全面推廣， 快速原型制造（RPM）及相關技術將得到更好的發(fā)展，高銑削加工、熱流道技 術、氣體輔助注射技術及高壓注射成型將進一步發(fā)展。 2 方案設計 1 2 方案設計 2.1 設計內容 2.1.1 課題背景和意義 注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，近年來也越來越多地用于熱固性 塑料制品的成型，注塑成型在塑料制品成型中占有很大比重，世界上塑料成型 模具產量半數(shù)以上是注塑模具。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下，縮短產品開發(fā) 周期和減少開發(fā)新產品投資風險，成為企業(yè)賴以生存的關鍵?？芍圃熳⑺苣！?壓鑄模、沖壓模等各類精密復雜模 具，目前已廣范應用于汽車、航空航天、船 舶、家電、工業(yè)設計、醫(yī)療、建筑、工藝品制作以及兒童玩具等領域，并且隨 著這一技術本身的不斷發(fā)展和完善，其應用 范圍將不斷拓廣。在汽車、家電制 造業(yè)中，模具成形零件占到了制造工時的 50％～70％。 2.1.2 設計的主要技術指標 a. 以最新版塑料模具設計手冊為依據(jù)。 b. 模具型腔，型芯幾何尺寸計算。確定澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構各個 部分的具體尺寸、形狀、位置等參數(shù)。 c. 用三維建模軟件對零件進行建模，并進行尺寸轉換（成型零件） ，完成型芯、 型腔的設計。 d. 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構各個部分的具體設計。 e. 進行總裝，完成模具結構設計。 2.2 塑件分析 2.2.1 結構分析 塑件為監(jiān)控球外形罩，對剛度和韌性要求較高，在選擇材料時要加以考慮。 圖 2.1 為塑件的三視圖，由圖可以看出塑件近似一個半球體。兩側是垂直的兩 面，側面上有凹槽用于裝配和緊固。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 圖 2.1 零件的三視圖 2.2.2 成形工藝方法分析 由于是監(jiān)控球外罩，所以塑件透明度、光潔度要求較高，塑件表面應盡量 減少劃痕和燙傷，因此澆注口使用點澆口最好。其次，為減小塑件脫模時頂出 機構對塑件表面造成傷害，使用頂板頂出。零件三維結構如圖 2.2 和圖 2.3 所示。 圖 2.2 點澆口 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 3 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 圖 2.3 頂板 3 模具方案分析 5 3 模具方案分析 3.1 擬定模具的型腔數(shù)量 要確定模具的型腔數(shù)，可根據(jù)塑件的幾何特點、尺寸精度、批量大小、模 具制造難易、模具成本等確定。 幾何特點：塑件的幾何結構較為簡單，但尺寸較大，所以取單模單腔。 批量大?。簲z像頭在日常生活中被廣泛使用，為精密儀器，所以要求很高， 單模單腔雖然制造速度不及兩腔或四腔的，但卻能保證精度。 模具制造難易：由于是單模單腔，所以制造成本會降低，但是產量也會減 少。 綜合以上幾點，在保證塑件質量的前提下，用最經濟的方法最大量的生產 出塑件，取型腔數(shù)量為 1 個。 3.2 確定分型面和型芯 分型面的位置直接影響到模具的使用、制造及塑件的質量，故必須合理選 擇分型面，一般應考慮下列幾點要素： a. 塑件形狀，尺寸、壁厚及要求； b. 澆注系統(tǒng)的布局； c. 塑件性能及填充條件； d. 成型效率及成型操作； e. 排氣及脫模。 合理選擇分型面，使之有利于脫模；有利于模具加工；有利于排氣；有 利于保證塑件質量；有利于成型防止溢料。考慮以上因素選擇分型面如圖 3.2 所示。 圖 3.2 型芯視圖 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 3.3 確定澆注系統(tǒng) 3.3.1 澆注系統(tǒng)的作用和分類 澆注系統(tǒng)的作用是使塑件熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中，并在填充和 凝固過程中把壓力充分傳遞到各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑料制 件。 普通的澆注系統(tǒng)分直澆口和橫澆口兩種類型，直澆口適用于臥式注塑機， 其主澆道一般是垂直于分型面的；而橫澆口只適用于角式注塑機，其主澆道平 行于分型面。 3.3.2 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)一般是由主澆道、分澆道、進料口和冷料穴四個部分組成。 a. 主澆道。由注射機噴嘴于模具接觸的部位起到分澆道為止的一段流道， 是指熔融塑料進入模具時最先經過的部位。 b. 分澆道。主澆道與進料口之間的一段流道，它是熔融塑料由主澆道流入 型腔的過度段，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉換。對多腔模分澆道還起著向各 型腔分配塑料的作用。 c. 進料口。是分澆道與型腔之間的狹窄部分，也是最短小的部分。他的作 用有三點： （1）使分澆道輸送來的熔融塑料在進入型腔時產生加速度，從而能迅速充 滿興趣。 （2）成型后經料口處塑料首先冷凝，以封閉型腔，防止塑料產生倒流，避 免型腔壓力下降過快，以致在塑件上出現(xiàn)縮孔和凹陷。 （3）成型后，便于使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件分離。 d. 冷料穴。其作用是存儲兩次注射間隔中產生的冷料頭，以防止冷料頭進 入型腔造成塑件熔接不牢，影響塑件質量，甚至發(fā)生冷料頭堵塞住進料口，而 造成成型不滿。冷料穴一般設在主澆道末端，當分澆道較長時，在它的末端也 應開設冷料穴。 3.3.3 澆注系統(tǒng)的設計原則 a. 排氣良好。能順利地引導熔融塑料填充到型腔的各個深度，不產生渦流， 并能使型腔內的氣體順利排出。 b. 流程短。在滿足成型和排氣良好的前提下，要選取短的流程來填充型腔， 且應盡量減少彎折，以降低壓力損失，縮短填充時間。 c. 防止型芯和鑲件變形。應盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 金屬鑲件，防止型芯彎曲變形或鑲件偏移。 d. 整修方便。進料口位置和形式應結合塑件形狀考慮，做到整修方便并無 損塑件觀和使用。 e. 防止塑件翹曲變形。在流程較長或需開設兩個以上進料口時更應注意這 一點。 f. 合理設計冷料穴或溢料槽。因為它可影響塑件質量。 g. 澆注系統(tǒng)的斷面積和長度。除滿足以上各點外，澆注系統(tǒng)的斷面積和長 度應盡量取小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收料。 根據(jù)澆注系統(tǒng)的設計原則，確定澆注系統(tǒng)如圖 3.3 所示。 圖 3.3 澆口二維視圖 3.4 導向機構的方案設計 3.4.1 導向機構的作用 導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要 零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有以下幾點： a. 定位作用:導向裝置直接保證動、定模合模位置的正確性，保證模具型腔 的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同時在模具裝配過程中便 于裝配和調整。 b. 導向作用:合模時引導動模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的 側向力。 c. 承載作用:塑料熔體在充模過程中，或由于成型設備精度低的影響，可能 產生單向側壓力，因而在成型過程中需要導向裝置能承受一定的單向側壓力， 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 以保證模具的正常工作，采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y構時，導柱有承受推 件板和定模型腔板的重載荷作用。 d. 保持運動平穩(wěn)作用:對于大、中型模具的脫模機構，有保持機構運動靈活 平穩(wěn)的作用。 e. 錐面定位機構作用:對于薄壁、精密注塑模，大型、深型腔注塑模和生產 批量大的注塑模，僅用導柱導向機構是不完善的，還必須在動、定模之間增設 錐面定位機構，以滿足精密定位和同軸度的要求。 3.4.2 導向機構的設計原則 a. 導柱（導套）應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣 應有足夠的距離，以保證模具強度； b. 導柱（導套）的長度應比型芯端面的高度高出 6～8mm； c. 為了使導柱能順利地進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的 前端也應倒角。 d. 導柱和導套應有足夠的耐磨性強度，常采用 20 號低碳鋼經滲碳 0.5～0.8mm；也可采用 T8A 碳素工具鋼，經淬火處理。 e. 導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利 脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。 f. 一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8,導柱和導套固定部分配合按 H7/K6,導套外徑的配合按 H7/K6。 g. 除了動模設導柱外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以 保證推出機構的正常運動。 3.4.3 導柱、導套的設計 導柱：導柱采用直通式導柱。 根據(jù)國家標準選用直徑為 18mm。長度為 50mm 的導柱。 導套：由于以選定導柱的結構查手冊，選出相應的導套。 其結構圖如下圖 3.4 所示 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 圖 3.4 導柱和導套 3.5 脫模機構的設計 3.5.1 脫模機構的設計原則 在注射成型的每一個循環(huán)中，塑件必須從模具型腔內取出，一般成型的模 具是使塑件沾附在動模上，利用機床的開模動作取出塑件。但是，在設計脫模 機構時，必須根據(jù)塑件的形狀，復雜程度和注射機頂出結構形式，采用各種不 同類型的脫模結構。 脫模結構的選擇原則如下： a. 使塑件脫模后不致變形，推力分布均勻，推力面盡可能大，并靠近型心。 b. 塑件在頂出時不能造成破裂，推力應設在塑件能承力較大的地方，如筋 部、凸緣、殼體避等處。 c. 盡量不損壞塑件的外觀。 d. 頂出機構應動作可靠、運動靈活、制造方便、配換容易。 3.5.2 脫模機構的選擇 a. 一次脫模機構： 在開模后用一次動作把塑件拖出的脫模機構，其結構有以下幾種形式： （1）頂桿脫模機構： 因為制造簡便，滑動阻力小，可在塑件的任意地方配置，更換方便。脫模 效果好 ，故生產中廣泛使用，由于塑件形狀不同，頂桿的位置和形狀也不同。 因此頂桿脫模形式是多種多樣的。 （2）頂管脫模機構： 頂管的傳動方式與頂桿基本上相同，頂管脫模的優(yōu)點是頂出受力均勻，脫 模確實，但過薄的頂管容易損壞。 （3）脫件板脫模機構： 對于一些深腔、薄壁和不允許有頂桿痕跡的塑件，可采用脫件板形式，該 機構脫件平穩(wěn)，推力均勻，推出面積大，但型芯周邊外形復雜時，則脫件板的 型孔加工較困難。 （4）壓縮空氣脫模機構： 在型芯上設置壓縮空氣頂出閥門，使型芯和塑件之間吹入 5～6 公斤 每平 方厘米的壓縮空氣，使塑件脫模。加工比較簡單，適合于深腔、薄壁塑件。 b. 二次脫模機構： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 在用一次脫模動作完成后，塑件仍然難于從型腔取出或者不能自動落下場 合，使用二次脫模機構形式。 c. 輔助脫模機構： 在設計模具時一般都是使塑件留在動模上，既機床有頂出裝置一面。但有 些塑件的幾何形狀特殊，不能肯定留在那一面時，因此必須考慮在定模上。也 有頂出機構的輔佐脫模方式。 d. 脫模機構還有側凹凸脫模機構、螺紋塑件脫模機構等 本次模具設計采用二次脫模機構。第一次脫出主澆道凝料，第二次沿分型 面脫出塑件。 3.5.3 頂板頂出機構的設計 頂板的組合形式如下圖 3.5 所示： 圖 3.5 頂出機構 確定了模具的型腔數(shù)量；分型面、型芯、和鑲塊；選擇了澆注系統(tǒng)和導向 機構；設計出模具的脫模機構和頂出機構；就完成了模具整體方案的設計。模 具的整體機結構方案如圖 3.6 所示。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 圖 3.6 模具整體機構 4 模具的設計 12 4 模具的設計 4.1 選擇塑件材料 通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求.對于常 溫工作狀態(tài)下的結構件來說,要考慮的主要是材料的力學性能,如屈服應力,彈性 模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先要考慮力學性能，其次在 考慮它的注塑性能和經濟性。下表是三種材料的力學性能比較。 表 4.1 材料力學對比 ABS 聚酰胺(t170) 聚碳酸酯（PC） 拉伸強度/MPa 34.2~39.2 38.8~55.7 66 彎曲強度/MPa 78.5 70(-40℃) 105 斷裂伸長率% 50~140 125 50～100 沖擊韌度 Kj/m2 13.2~14.3 ?25 壓縮強度/MPa 58.8 63.6 85 拉伸或彎曲彈性模量 /GPa 1.03 1.45 選擇 ABS 作為塑件的材料。ABS 樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、 耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸 穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電 鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器 儀表、紡織和建筑等工業(yè)領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料 ABS 的綜合性能如表 4.2 所示： 表 4.2 ABS 綜合性能 密度 2.07～2.18g/cm 3 拉伸強度 34.2～39.2MPa 拉伸彈性模量 1.03MPa 斷裂伸縮率 50～140% 壓縮強度 58.8MPa 彎曲強度 78.5MPa 沖擊韌度 13.2~14.3KJ/m2 硬度（紹爾 A 型） 80～90 度 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 4.2 選定注射機 4.2.1 計算最大注射量 由注射量選定注射機.由solidworks建模分析得（材料密度取 ）:32.1/gcm?? 取總體積V=11.226cm ；3 塑件質量M=24.47g； 流道凝料V 、 =0.5V (流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取 0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實際注射量為:V =44.226×1.5=66.339cm3；實 實際注射質量為M =1.5M=97.88×1.5=146.82g；實 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V公 ≧ V實 （4.1） V公 = V實 /0.8 =66.339÷0.8 =82.92 cm ；3 以克量計算時實際注射質量應小于0.8倍的最大注射量原則，既： M≦0.8G G=M/0.8 =146.82/0.8 =183.525g； 4.2.2 計算額定鎖模力 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產生的開模力，不然模具分型面要 分開而產生溢料。注射時產生的型腔壓力對柱塞式注塑機因注射壓力損失較大， 所以型腔壓力約為注射壓力的70～40%；而又預塑料裝備的注塑機及螺桿式注 塑機壓力損失較小所以型腔壓力較大。另外對不同流動性的塑料，噴嘴和模具 機構形式，其壓力損失也不一樣。一般熔料經噴嘴時其注射壓力達600～800公 斤每平方厘米，經澆注系統(tǒng)入型腔時則型腔壓力一般約為250～500公斤每平方 厘米。 鎖模力和成型面積的關系由下式確定： （4.2）/10PA??鎖 腔 由solidworks建模分析得塑件的投影面積： =S2塑 80cm 澆注系統(tǒng)的投影面積： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 224103.4516078.Sm?????澆 總投影面積A： 2ASc塑 澆 查《塑料膜設計手冊》圖5-31取P鎖=200噸，此時可加工400～650厘米 2的 塑件（型腔壓力設為300公斤每平方厘米） 。 結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為下表所示，查國產注射機主要技 術參數(shù)表取XS-ZY-500 表4.3 注射機XZ-ZY-500 技術參數(shù)表 特性 內容 結構類型 臥式 最大注射容積（cm ）3475 螺桿直徑(mm) 55 注射壓力(公斤每立方厘米) 1450 鎖模力(噸) 350 模板行程(mm) 300 最大模具厚度(mm) 450 最小模具厚度(mm) 300 最大注射面積 1000 模板最大距離 120 噴嘴球半徑(mm) 18 噴嘴移動距離 280 4.3 注射機的校核 4.3.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在 公稱注塑量的35%~75%范圍內，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑 件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。 V實 =66.339 cm ； V公 ＝475cm ；3 3 6.910%3.9475?? 滿足要求 4.3.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模 力： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 F＞K A 分 ·P型 （4.3） ＞1.2×480×300 ＞ 172.8 KN 式中 F注塑機額定鎖模力：350KN； K安全系數(shù)，通常取1.1～1.2，取 K=1.2。 上述計算滿足要求 4.3.3 噴嘴尺寸校核 在實際生產過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機噴嘴 球面半徑R1 大 1～2 mm，主流道小端直徑D 取比注射機噴嘴直徑d大0.5～1 mm，如圖4.1所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴 嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 圖4.1 噴嘴 4.3.4 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸 要與注塑機拉桿 間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間 裝在注塑機的工作臺面上。 4.3.5 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： H H H min?m?max （4.4） 300 306 450 式中 H ——所設計的模具厚度 306mm；m H ——注塑機所允許的最小模具厚度300 mm；in H ——注塑機所允許的最大模具厚度450 mm。ax 上述計算滿足要求 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 4.3.6 模具安裝尺寸校核 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，小模具多用這種 方法） ，只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。 該模具外形尺寸為360×360屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認 為當尺寸在500×500 內為中，小模具） 。 4.3.7 開模行程校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最 大開模行程S 等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。開 S開 ≧H 1+H2+（5～10） mm （4.5） 300≧28+83+10 280≧121 式中 S開 ——注塑機移模行程 280 mm； H1——推出距離28 mm； H2——流道凝料與塑件高度83 mm。 上述計算滿足要求 4.4 澆注系統(tǒng)的設計 4.4.1 主澆道 它是用于立式或臥式注塑機上的澆注系統(tǒng)。 主澆道。 主澆道是熔融塑料進入模具型腔時最先經過的部位，它的大小首先影響塑 料的流動速度和填充時間。如果主澆道太小，則塑料流道時的冷卻面積就相對 增加，熱量損失大，使熔體粘度變大，流動性變差，注射壓力損失也相應增大， 造成成型困難。反之，若主澆道太大，則會使流道的容積增加，回收廢料增多， 且塑件定型的冷卻時間延長，降低了勞動生產率。而且主澆道過粗還會使塑料 在流動中產生嚴重的渦流現(xiàn)象，在塑件中產生氣泡，從而影響其質量。因此， 必須恰當?shù)倪x擇主澆道的直徑。同時由于主澆道要與高溫塑件和注塑機噴嘴反 復接觸和碰撞，所以通常不把主澆道開在定模板上，而是將它單獨設在一個澆 口套上，也稱為主澆道襯套，然后鑲入定模板內。這樣，對澆口套的選材、熱 處理和加工都帶來很大的方便，而且損壞后也便于修理和更換。通常，澆口套 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 17 需選用優(yōu)質鋼材（如T8A）單獨進行加工和熱處理（HRC=53～57） 。 一般對小型模具可將澆口套與定位環(huán)設計成整體格式，但在多數(shù)情況下， 將澆口套和定位環(huán)設計成兩個零件，然后配合固定在定模板上。 澆口套的尺寸見下表： 表4.4 澆口套尺寸 公稱尺寸 配合公差 與d配合的孔公差 20 +0.023 +0.008 +0.023 25 +0.023 +0.008 +0.023 30 +0.027 +0.009 +0.027 35 +0.027 +0.009 +0.027 40 +0.027 +0.009 +0.027 澆口套的形式如下圖所示： 圖4.2 澆口套簡圖 選擇澆口套與定位環(huán)成整體的形式，材料選擇T8A，配合公差H7/m6 ，見 圖4.3 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 零件上的三個螺紋孔是為了裝三個螺釘，螺釘起到把澆口套固定在定模板 上的作用。查《機械設計手冊》取螺釘M10（開槽盤頭螺釘 GB67-85） 。 主澆道設計要點： a. 主澆道的進料口直徑比注射噴嘴出口直徑應大0.5～1mm，一方面可補償 噴嘴與主澆道的對中誤差；另一方面避免了注射時在噴嘴與澆口套之間造成 漏料或積存冷料，使主澆道無法脫?；蛎撃＠щy。 b. 為了便于取出澆道凝料，主澆道應呈圓錐形。 c. 主澆道出口應有圓角圓角半徑R=0.5～3mm。 d. 澆口套內壁粗糙度應在舊國標表面粗糙度以上。 e. 在能夠實現(xiàn)塑件成型的條件下，主澆道長度應盡可能短些，以減少壓力 損失和回收料量。H值最好小于60mm，過長會使塑料熔體的溫度下降而影 響充模。 f. 噴嘴頭部與澆口套相接觸的球面圓弧必須匹配否則將造成漏料。一般要求 澆口套凹下的球面半徑R應比噴嘴球面半徑大1～2mm。 g. 主澆道盡量不要作成兩段組合式的，而應作成整體式。否則，塑料易從 接縫中溢出而影響脫模。 h. 主澆道出口處的澆口套端面應與定模齊平，以免出現(xiàn)溢料。另外，由于 澆口套常受到型腔或分澆道中塑件的反壓力作用，導致澆口套從定模中脫出。 i. 因此，澆口套鑲入定模板的直徑應盡可能的小些，而且與定模板連接要可 靠。 j. 澆口套與定模板配合面應采用過度配合H 7/m6. 圖4.3 澆口套 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 19 4.5 分型面的設計 4.5.1 分型面的選擇原則： 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。選擇 分型面的基本原則是應將分型面開設在塑件斷面輪廓最大的部位以便順利脫模。 分型面的選擇不僅關系到塑件的正常成型和脫模，而且設計模具結構和制造成 本。一般來說，分型面的總體選擇原則有以下幾條： a. 便于塑件脫模 (1) 在開模時盡量使塑件留在動模內； (2) 應有利于側面分型和抽芯； (3) 應合理安排塑件在型腔中的方位。 b. 考慮和保證塑件的外觀不遭損壞。 c. 有利于排氣。 d. 盡量保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等） 。 e. 盡量使模具加工方便。 4.5.2 型腔的結構設計 a. 型腔的結構形式 (1)．整體式：由整塊材料加工而成的型腔。 (2)．整體組合式：型腔由整塊材料加工而成，用臺肩或螺栓固定在模板上。 (3)．局部組合式：型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型鉗件的局部組合 型腔。 (4)．完全組合式：完全組合式是由多個鑲拼塊組合而成的型腔。 b. 型腔壁厚和底板厚度的計算 (1)．型腔壁厚的計算：型腔和底是一體的。