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泡沫滅火器噴嘴注塑模設(shè)計
緒??論
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
模具工業(yè)是無以倫比的"效益放大器"，因為用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點。在國外，模具被稱為"金鑰匙"、"進入富裕社會的原動力"等等。從另一個角度上看，模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國際競爭力也提高了。據(jù)國外統(tǒng)計資料，模具可帶動其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。近10年來，中國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。但與發(fā)達國家相比，中國模具工業(yè)無論在技術(shù)上，還是在管理上，都存在較大差距。特別在大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具技術(shù)上，差距尤為明顯。中國每年需要大量進口此類模具，在模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，中低檔模具相對過剩，市場競爭加劇價格偏低，降低了許多模具企業(yè)的效益。而中高檔模具能力不足。模具的開發(fā)能力較弱，技術(shù)人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)投入少。
模具工業(yè)基本狀況簡介：我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快，在２萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
我國模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點，一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進一步關(guān)注；二是外資及社會投資模具產(chǎn)業(yè)增長顯著。
從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。我國模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設(shè)計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。
20年來我國模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國生產(chǎn)的模具精度已達到微米級，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4，模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率從幾乎是零，達到45%左右。
20年來我國模具人才的培養(yǎng)也上了一個很大的臺階。20年前我國大專院校都沒有設(shè)立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設(shè)立了模具專業(yè)。中國模協(xié)在全國建有38個模具人才培訓(xùn)基地，CIMATRON也是中國模協(xié)的人才培訓(xùn)基地之一，自然肩負著軟件的推廣、軟件的二次開發(fā)及人才培訓(xùn)工作。
我在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)，已經(jīng)熟練地掌握了《機械制圖》、《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》、《模具制造技術(shù)》、《模具設(shè)計與制造專業(yè)英語》、《沖壓模具設(shè)計與制造》、《模具CAD/CAM》等專業(yè)基礎(chǔ)課的知識，對模具設(shè)計與制造有了一個全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)，經(jīng)過在新飛電器集團公司、中國一拖（洛陽）、新鄉(xiāng)孟莊美達塑料制品廠等地的生產(chǎn)實習(xí)，使我對模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，也豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)及工藝流程方面的知識，對于模具的制造工藝方面的知識更是實現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和工廠師傅的講解下，我親手拆裝了一些典型的模具，明確了模具的一般工作原理及加工工藝。同時，在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用各種相關(guān)的資料，與同學(xué)進行充分的討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信我會很好的完成這次畢業(yè)設(shè)計。由于水平有限，且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所難免，懇請各位老師指正。
設(shè)計者：莊成豐
2006年5月10號
第一章 模塑工藝規(guī)程的編制
1.1 塑件的工藝分析
1.1.1 塑件的原材料分析
PA1010是尼龍的一種，尼龍（Nylon）又叫聚酰胺，英文名稱Polyamide（簡稱PA），是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱。包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品種多，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。尼龍是最重要的工程塑料，產(chǎn)量在五大通用工程塑料中居首位。
PA1010的一些性能如下：比重(g/cm3)1.07，熔點(oC)210，拉伸強度(Kg/cm2)≥55.0，彎曲強度(Kg/cm2)≥80.0，沖擊強度（缺口)(KJ/ m2)5，耐寒溫度(oC)-40，壓縮強度(MPa) 65.0，吸水率0.5%以上。
從成型性能上看，結(jié)晶時，熔點較高，熔點溫度范圍較窄，熔融狀態(tài)熱穩(wěn)定性差，料溫超過300℃滯留時間超過30分鐘，即會分解；較易吸濕，成型前須預(yù)熱（真空烘箱干燥），并應(yīng)防止再吸濕，含水量不得超過0.3%，吸濕后流動性下降，易出現(xiàn)氣泡、銀絲等，高精度塑件應(yīng)經(jīng)調(diào)濕處理；流動性好，易溢料，溢邊值為0。02mm左右，用螺桿式注塑機時，螺桿應(yīng)帶止回環(huán)，宜用自鎖噴嘴，并應(yīng)加熱。成型收縮范圍和收縮率大，方向性明顯，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形等弊病，成型條件應(yīng)穩(wěn)定。熔料冷卻速度對結(jié)晶塑件結(jié)構(gòu)性能有明顯影響、故成型時要嚴(yán)格控制模溫，一般按塑件壁厚在20—90℃范圍內(nèi)選取，料溫不宜超過300℃，受熱時間不的超過30分鐘。料溫高，則收縮大，易出飛邊、注塑壓力按注塑機類型、料溫、塑件形狀尺寸、模具澆注系統(tǒng)選定，注射壓力高易出現(xiàn)飛邊，收縮小，方向性強，注射壓力低，易發(fā)生凹痕、波紋。成型周期按塑件壁厚選定，厚則取長，薄則取短。為了減少收縮、凹痕、縮孔，宜取低模溫，低料溫。樹脂粘度小時，注射高壓及冷卻時間應(yīng)取長，注射壓力應(yīng)取高，并應(yīng)采用白油作脫模劑。模具澆注系統(tǒng)的形成和尺寸與成型聚苯乙烯時相似，但在增大澆道和澆口截面尺寸可改善縮孔及凹痕現(xiàn)象。
1.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析：
泡沫滅火器噴嘴
材 料：PA1010
生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
技術(shù)要求：（1）所有尺寸公差按SJ1372-78的6級精度。
（2）去毛刺，無刮痕。
1.1.2.1 結(jié)構(gòu)分析
該零件是泡沫滅火器的噴嘴，從零件圖（圖1）上看，該零件總體形狀為錐形殼體，總高為78mm ，錐低最大外徑Φ32mm，內(nèi)徑為Φ29mm，在高度48mm左右時有一個寬為5mm的凸園臺，整體的頂部是有3個頂Φ12mm底Φ14mm中空孔徑為Φ9mm的園臺組成?？傮w內(nèi)部是有一個高48mm頂1Φ4mm底Φ29mm的園臺空間和Φ9mm的高30mm的圓柱空間組成的。
可從零件圖中看出它的壁厚在1.5～2.5mm之間，比較均勻，在這里就以平均厚度2mm計算，還可以看出這個零件需要側(cè)抽芯，因此在設(shè)計模具時采用斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)，所以模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。
1.1.2.2 尺寸精度分析
由制件可知，此制件為未注公差尺寸，選用公差等級為MT6級（GB/T14486—1993）。該零件的重要尺寸為Φ14mm，Φ12mm，次要尺寸為48mm，78mm，5mm，46mm等。
由以上分析可知，該零件的尺寸精度中等偏下，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
從塑件的壁厚上看，壁厚的最大處為2.5mm，最薄處為1.5mm,較均勻，有利于制品的成型。
1.1.2.3 表面質(zhì)量分析
該零件要求表面沒有毛刺、凹陷等缺陷，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)，沒有其它特別要求，故較容易實現(xiàn)。
綜上分析，注塑時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型要求是可以保證的。
1.2 計算塑件的體積與質(zhì)量
計算塑件質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具的型腔數(shù)：
計算塑件的體積：V＝7.78
計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)資料可以查得PA1010的密度ρ=1.045g/
得塑件質(zhì)量：M=Vρ＝8.123g
采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備情況，初選注塑機為XS-ZY-125型。
XS-ZY-125型注塑機的一些參數(shù)：
結(jié)構(gòu)形式：臥式；
注射方式：螺桿式；
公稱注射量：125；
螺桿直徑:42mm；
注射壓力：119MPa；
合模力:900kN；
最大成型面積：320；
模板最大行程：300mm；
模具最大厚度：300mm；
模具最小厚度：200mm；
1.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
查找相關(guān)文獻和參考工廠實際應(yīng)用情況，PA1010宜用螺桿式注射機，螺桿帶動止回環(huán)P，噴嘴宜用自鎖式。A1010的成型工藝參數(shù)可作如下選擇（試模時可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整）：
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：后段T1=190～210℃
中段T2=200～220 ℃
前段T3= 210～230 ℃
噴嘴溫度：200～210 ℃
注塑壓力：40～100MPa
高壓時間：0～5S
注射時間：20～90S
冷卻時間：20～120S
成型周期：45～220S。
第二章 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計
注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。
2.1 分型面的選擇
制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再考慮具體的生產(chǎn)條件（包括模具制造的），生產(chǎn)的批量所需的機械化和自動化程度等其他設(shè)計問題。
制品在模具中的位置設(shè)計時應(yīng)遵循以下基本要求：制品或制品組件(含嵌件)的正視圖，應(yīng)相對于注塑機的軸線對稱分布，以便于成型；制品的方位應(yīng)便于脫模，注塑模塑時，開模后制品應(yīng)留在動模部分，這樣便于利用成型設(shè)備脫模；當(dāng)用模具的互相垂直的活動成型零件成型孔、槽、凸臺時，制品的位置應(yīng)著眼于使成型零件的水平位移最簡便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有兩個方案，兩者的分型面不相同又互相垂直，那么應(yīng)該選擇其中能使制品在成型設(shè)備工作臺安裝平面上的投影面積為最小的方案；長度較長的管類制品，如果將它的長軸安置在模具開模方向，而不能開模和取出制品的；或是管接頭類制品，要求兩個平面開模的，應(yīng)將制品的長軸安置在與模具開模相垂直的方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開模和取出制品。但此時需采用抽芯距較大的抽芯機構(gòu)(如杠桿的、液壓的、氣動的等)；如果是自動旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具，對制品的安置有專門要求;最后制品位置的選定，應(yīng)結(jié)合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的布置，以及制品的商品外觀要求等綜合考慮。
選擇分型面的原則是：脫出塑件方便、模具結(jié)構(gòu)簡單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量,無損塑件外觀、設(shè)備利用合理。
所以，模具設(shè)計中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。
根據(jù)以上規(guī)則，由于該塑件為一圓形噴嘴，表面質(zhì)量無特殊要求，零件高度為78mm，根據(jù)分型面的選擇原則和塑件的成型要求，且垂直于軸線的截面形狀比較簡單和規(guī)范，若選擇如圖2所示水平分型方式既可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度又便于成型后出件。故選用如圖2所示的分型方式較為合理。這樣有利于成型后，塑件的脫模。還有利于注塑時塑料產(chǎn)生氣體的排放模具加工較易，且便于塑件的脫出。塑件分型面的選擇如圖2所示：
圖2 分型面的選擇
2.2 確定塑件型腔的排列方式
該塑件在注塑時采用一模兩腔，如果采用兩腔以上的話那樣模具制造會很復(fù)雜，所以綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具的制造等因素采用如圖3所示的型腔排列方式：
圖3 型腔排列
采用如圖3所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，制件也分布均勻，是平衡式的澆注系統(tǒng)，分流道與澆口的長度、形狀、斷面尺寸都對應(yīng)相等，可以保證在相同的溫度和壓力下，使所有型腔在同一時間被同時充滿。
2.3 澆注系統(tǒng)
2.3.1 主流道設(shè)計
根據(jù)設(shè)計手冊查得 ，XS-ZY-125 型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔徑：d=Φ4mm
噴嘴前端球面半徑：R=12mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=R+(1～2)mm
D=d+(0.5～1)mm
取主流道球面半徑 R=13mm
取主流道的小端直徑 d=5mm
為了將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓椎形，其斜度為2～4°，經(jīng)換算得主流道大端直徑D=9 mm，為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設(shè)計半徑 r=0.5 mm 的圓弧過渡。
主流道襯套時應(yīng)注意以下事項：對于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計成一個整體，但在多數(shù)情況下均分開設(shè)計;主流道襯套應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如T8A等），熱處理后硬度為53～57HRC;襯套的長度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端面不得突出在分型面上，否則不僅會造成溢料，而且還會壓壞模具;襯套與定模之間的配合采用H7/m6。
2.3.2 分流道設(shè)計
由于分流道可將高溫高壓的塑料熔體流向從主流道轉(zhuǎn)換到模腔，所以，設(shè)計時不僅要求熔體通過分流道時的溫度下降和壓力損失都應(yīng)盡可能小，而且還要求分流道能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各個模腔。從這些要求出發(fā)，分流道應(yīng)設(shè)計得短而粗，但過短過粗時又會增加塑料消耗量，并使冷卻時間延長，另外還會使模腔布置發(fā)生困難。因此，恰當(dāng)合理的分流道形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)制品的體積、壁厚、形狀復(fù)雜程度、模腔的數(shù)量以及所用塑料的性能等因素綜合考慮。因塑件的形狀不算復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易，而前材料的流動性也比較的好，根據(jù)主型腔的排列方式可知，分流道的長度不算太長。為了便于加工，選用截面形狀為梯形的分流道，查表得L=7mm,H=6mm,B=9mm.
2.3.3 澆口設(shè)計
根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式， 選用潛伏式澆口較為理想。如圖所示：
圖4 潛伏式澆口
潛伏式澆口又叫隧道式澆口是點澆口的演變形式，適用于自動要求切除澆口凝料的注塑模，不適用于成型脆性塑料，可用于二板模，一般來說澆口潛伏在內(nèi)側(cè)部，加工困難，可是該塑件是用兩個滑塊和起來做的型腔，所以加工不是很困難。
2.4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇
2.4.1 導(dǎo)柱的選擇
導(dǎo)柱的選擇直形導(dǎo)柱和階梯形導(dǎo)柱的前端都設(shè)計為錐形，便于導(dǎo)向。兩種導(dǎo)柱都可以在工作部分帶有貯油槽。帶貯油槽的導(dǎo)柱可以貯存潤滑油，延長潤滑時間。直形導(dǎo)柱用于塑件生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。階梯形導(dǎo)柱用于塑件大批量生產(chǎn)的模具，或?qū)蚓纫蟾?，必須采用?dǎo)套的模具，裝在模具另一側(cè)的導(dǎo)套安裝孔可以和導(dǎo)柱安裝孔采用同一尺寸，一次加工而成，保證了嚴(yán)格的同軸，本模具采用有肩導(dǎo)柱I型
圖5 有肩導(dǎo)柱
導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)愈大。除了導(dǎo)柱長度按模具具體結(jié)構(gòu)確定外，導(dǎo)柱其余尺寸隨導(dǎo)柱直徑而定。本模具的中心距為200mm,本模具選用I型，直徑為20mm。 選用d=20mm,L=100mm,L1=25mm有肩導(dǎo)柱.
2.4.2 導(dǎo)套的選擇
如圖7導(dǎo)向孔可帶導(dǎo)套，也可不帶導(dǎo)套，帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用于生產(chǎn)批量大或?qū)蚓雀叩哪＞?。無論帶導(dǎo)套或不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向空，都不應(yīng)該設(shè)計盲孔，盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合。帶導(dǎo)套的模具應(yīng)采用階梯形導(dǎo)柱。
圖6 帶肩導(dǎo)套
帶肩導(dǎo)套安裝需要墊板，裝入模板后復(fù)以墊板即可，帶肩型導(dǎo)套安裝沉孔視導(dǎo)套直徑可取為D+(1～2)。
導(dǎo)套長度取決于含導(dǎo)套的模板厚度，其余尺寸隨導(dǎo)套導(dǎo)向孔直徑而定。
本模具選用 d=20mm,L=100mm帶肩導(dǎo)套。
2.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
對于小型模具可利用分型面排氣，本模具的分型面位于塑料溶體流動的末端，易于排氣。
2.6 抽芯機構(gòu)設(shè)計
本塑件的頂部有好幾個凸臺，它們均垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型那個幾個園臺凸臺必須做成活動的型腔，即須設(shè)置抽芯機構(gòu)。
本模具采用斜滑塊燕尾形抽芯機構(gòu)。斜滑塊的組合應(yīng)考慮抽芯方向，可根據(jù)塑料形狀決定選擇哪種形式，其原則是盡量保持塑料外觀，不使塑件留有明顯的痕跡，而且滑塊組合部分要有足夠的強度。還有為了保證斜滑塊分型面在注射時不發(fā)生溢料，減少飛邊斜滑塊頂部高出模套0.2～0.5mm間隙。斜滑塊還要有止動裝置，在注塑模設(shè)計時，斜滑塊通常設(shè)計在動模部分，為此要求制品對動模部分的包緊力大于定模部分，但當(dāng)塑件的結(jié)構(gòu)特點和精度要求定模部分的包緊力大于動模部分時，則可能在開模時，斜滑塊被帶動使塑件損壞或留在定模無法取出，因此在模具結(jié)構(gòu)上必須保證開模時使斜滑塊止動。設(shè)有止動裝置在開模時由于止動銷在彈簧作用下壓緊斜滑塊的端面，使其暫時不從模套脫出，當(dāng)塑件從定模脫出后，再由推桿使斜滑塊側(cè)向分型并推出塑件。
2.6.1 確定抽芯距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔（或凸臺）的深度，本塑件需要脫模的距離是7.5，
另加 3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距S抽 = 11.5mm。
2.6.2 確定斜滑塊傾角
斜滑塊抽芯機構(gòu)適用于成型面積較大，側(cè)孔或側(cè)凹較淺的塑件，所需抽拔距也較小。這種抽芯機構(gòu)的抽芯動作和塑件的頂出同時進行，而且斜滑塊的剛性較大，傾斜角可比斜導(dǎo)柱的傾斜角大，通常20～30°，斜滑塊的頂出高度一般不超過導(dǎo)滑長度的為2/3，以免影響使用的可靠性。這種抽芯機構(gòu)的斜滑塊也就是型腔，一般都由兩塊拼合，但根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，也可以由許多塊組合而成。
這里斜滑塊的傾斜角20°
2.6.3 確定斜滑塊的尺寸
因為斜滑塊就是制件的型腔，所以斜滑塊要有足夠的強度，高，長和寬。由于斜滑塊的傾斜角為20°，經(jīng)計算的斜滑塊需要滑出32mm才可以完全抽芯。
2.6.4 滑塊的導(dǎo)滑方式
本例中為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時可對導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。
2.6.5 滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計
本例中由于側(cè)抽芯距較長，在上面也說過了斜滑塊的頂出高度一般不超過導(dǎo)滑長度的為2/3，也就是說斜滑塊不能滑出導(dǎo)滑槽長度的2/3，以免影響使用的可靠性，所以導(dǎo)滑長度比較的長就設(shè)為80mm。
定位裝置就設(shè)在導(dǎo)滑槽的2/3高度那。
2.7 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.7.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，凹模（也就是上面說過了的斜滑塊）主要成型塑件外表面，結(jié)構(gòu)較簡單，將凹模設(shè)計成組合式結(jié)構(gòu)，既保證塑件外觀與質(zhì)量，模具加工也比較方便，具體見裝配圖。
2.7.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸模主要是成形制件的內(nèi)表面，是與凹模相組合構(gòu)成模具的型腔，由于該制件的內(nèi)表面形狀簡單，考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因素，就選用圓柱式的簡單的型芯結(jié)構(gòu)就可以了，具體見裝配圖。
第三章 模具設(shè)計的有關(guān)計算
成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算。
PA1010的平均收縮率為0.015（已知），查型腔、型芯工作尺寸計算表，考慮工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取0．02 mm。
3.1 型腔、型芯工作尺寸的計算：
型腔徑向尺寸的計算公式：
型腔高度尺寸計算公式：
型芯尺寸的計算公式：
帶入公式 得：
型腔大端徑向工作尺寸為：32（mm）
型腔小端徑向工作尺寸為：14（mm）
型腔高度工作尺寸為：78（mm）
型芯大端徑向工作尺寸為：29（mm）
型芯大端徑向工作尺寸為：9（mm）
3.2 腔側(cè)壁厚度、底板厚度計算
3.2.1 型腔厚度及底板厚度計算:
型腔側(cè)壁厚度計算: 該塑件的型腔為圓形型腔，，根據(jù)組合式圓形型腔側(cè)壁厚度計算公式：
式中 P=100Mpa(選定)
160mm
E=160MPa
H=80MM
h=78 mm (初選值)
f型腔側(cè)壁的最大變形量
代入計算公式 得
b=4.32mm
型腔底板厚度計算：根據(jù)組合式型腔底板厚度計算公式：
式中 L 墊塊跨度
代入計算公式 得
b =5.13mm
第四章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計算
4.1 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
模具加熱與冷卻就是模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它的功用有：
改善成型條件：
穩(wěn)定制品的形位尺寸精度：
改善制品機械、物理性能：
提高制品表面質(zhì)量。
通常注射到型腔內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，塑料從型腔中取出溫度在60℃以下。塑料在成型時約5%的熱量的輻射、對流的形式散到大氣中，其余95%由冷卻介質(zhì)帶走。因此模具冷卻時間主要取決于冷卻系統(tǒng)的效果。
4.2 加熱與冷卻的選擇
加熱與冷卻的選擇依據(jù)是看塑件對模具溫度的要求，一般對模具溫度高于80℃的要有加熱系統(tǒng)，低于80℃的要有冷卻系統(tǒng)。
經(jīng)查資料所得PA1010的模具溫度在40～80℃之間，所以本模具設(shè)計需要冷卻系統(tǒng)。
4.3 冷卻系統(tǒng)的計算
4.3.1 設(shè)計原則
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則如下：
[1]冷卻水道距型腔壁不宜太遠或太近，以免影響冷卻效果和模具溫度，一般水孔邊離型腔距離12～15㎜。
[2]冷卻水孔的數(shù)量愈多，對塑體的冷卻也就愈均勻，冷卻水孔尺寸愈大，冷卻也愈均勻。
[3]塑體局部壁原處應(yīng)增加冷卻水道加強冷卻。
[4]澆口附近溫度高，距澆口距離越遠溫度低，因此澆口附近要加強冷卻。通常可使冷水先流經(jīng)澆口，然后流向澆口遠端。
[5]水孔與型腔表面各處距離最好相同，即水孔的排列與型腔形狀相吻合。
[6]冷卻水道要避免接近塑體與熔接部件，以免熔接不牢，降低塑體強度。
[7]進出口冷卻水溫度不宜過大，以免造成模具表面冷卻不均。
[8]冷卻裝置在排列形式應(yīng)根據(jù)模腔的幾何形狀而定，冷卻水道要易于加工清理，一般設(shè)徑為8～12㎜。
[9]要防止冷卻水道中的冷卻水泄露，水嘴與水管連接必須密封。
冷卻水道有好多種流動方式，現(xiàn)選內(nèi)循環(huán)方式，選孔徑為10mm。
4.3.2 冷卻系統(tǒng)參數(shù)的計算
4.3.2.1 冷卻時間計算 塑件在模具內(nèi)的冷卻時間的計算，通常是指塑料熔體從充滿型腔時到可以開模取出制件時為止這一段時間。可以開模取出塑件的時間，常以塑件已充分固化，且具有一定的強度和剛度為準(zhǔn)。有三種公式，選其一種。
以塑件截面內(nèi)平均溫度計算，當(dāng)達到規(guī)定的脫模溫度時，所需要的冷卻時間的簡化計算公式：
式中 —塑件所需冷卻時間
—塑件脫模時截面內(nèi)平均溫度
由上式所得 冷卻時間為：37s
4.3.2.2 吸收熱量 據(jù)統(tǒng)計，模具冷卻時間約占整個注射循環(huán)周期的2/3。因此縮短成型周期中的冷卻問題是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵所在。根據(jù)半數(shù)冷卻定律，冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量為 ：
Q=KA△Qt/3600
式中 Q 模具系統(tǒng)所傳遞的熱量（J）
K 冷卻管到 壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱函數(shù)（J/c㎡）
A 冷卻介質(zhì)的傳熱面積（㎡）
△Q 模溫與冷卻介質(zhì)之間的溫度差（℃）
T 冷卻時間
由上式所得 當(dāng)所需傳遞熱量不變時，可以通過提高K，提高△Q增大A來縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)率。
4.3.2.3 冷卻面積的計算 由于與影響模具溫度的因素很多，因此要進行精確計算是不可能的，下面介紹的計算公式是僅考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)作強制對流而散熱，忽略其他因素。
假設(shè)由塑料取出的熱量全部傳給模具，其熱量：
Q=n?n?Cp(T-T)
Q 每小時應(yīng)散掉的總熱量（Kcal/h）
n 每小時注射次數(shù)（次/n）
G 每次注射塑料量（㎏/次）
Cp 塑料的比熱(Kcal/㎏﹒℃)
T熔融塑料進入模腔的溫度（℃）
T 塑料 模溫度（℃）
上述熱量所需的冷卻水是，應(yīng)按下式計算：
M=
M 通過模具的冷卻水重量
T出水溫度
T 進水溫度
K 熱傳導(dǎo)系數(shù)（凹模板或凸模版冷卻水孔K=0.04）
令Cp（T-T）=a為塑料的總熱量（Kcal/㎏）
查表得：
Cp 比熱為0.4(cal/g﹒℃)
成型溫度的總熱量為166.7～194.4（cal/g）
4.3.2.4 冷卻水孔數(shù)目及長度的計算 因為冷卻水管最長不超過1.2～1.5m，也由于模具尺寸的限制，冷卻水管不會超過那個界限。水孔的分布及數(shù)目可按塑件的形狀及模具的形狀來分布。具體見裝配圖。
第五章 模具閉合高度的確定
在支承和固定零件的設(shè)計中，根據(jù)經(jīng)驗確定：
定模座板：H1= 25mm
定模板：H2=32mm
動模板：H3=80mm
支承板：H4=32mm
動模座塊：H6=25mm
根據(jù)推出行程和推出結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊：H5=80mm.
所以，模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6＝274mm.
第六章 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為250mm200mm280mm.
XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸為420×450mm，滿足模具的安裝要求.
由上述計算模具的閉合高度：H=280mm,
XS-ZY-125型注塑機所允許模具的最小厚度Hmin= 200mm ， Hmax=300mm
即 模具滿足安裝條件：Hmin≦H≦Hmax
經(jīng)查資料，XS-ZY-125型注塑機的最大開模行程S＝300mm ，
滿足式頂出塑件要求：
S≧H1+H2+H3+(5~10)mm≈185mm
經(jīng)驗證，XS-ZY-125型注塑機滿足使用要求，故可采用。
第七章 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)件工作圖
本模具的總裝圖如圖7所示；非標(biāo)準(zhǔn)件工作圖 (見非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖)。
圖7 模具裝配圖
工作原理:模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模部分固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時,動模后退，由于彈簧的作用首先使模具在分型面分型，斜滑塊隨動模一起后退，塑件從型芯那脫出，動模繼續(xù)后退，頂桿墊板碰到注塑機頂桿后推動斜滑塊抽芯，動模運動停止，制品可脫出。合模時,隨著分型面的閉合,滑塊復(fù)位。
第八章 注塑機主要零件加工工藝規(guī)程的編制
第九章 模具裝配
9.1 模具安裝
(1)清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物，毛刺。
(2)因本模具的外型尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應(yīng)保證開閉模具時平衡，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。
(3)調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu)，保證有足夠的開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。
(4)慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構(gòu)運動情況，動作是否平衡，靈活，協(xié)調(diào)。
(5)模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20--30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。
(6)開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否正常，然后才可注射試模。
9.2試模
通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多個方面綜合的原因。需按成型條件，成型設(shè)備，模具結(jié)構(gòu)及制造精度，塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題。
9.2.1 粘著模腔
制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機構(gòu)失效，制品無法取出的一種反常現(xiàn)象。其主要原因是：
（1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。
（2） 注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。
（3） 冷卻時間過短，物料未能固化。
（4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。
（5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。
9.2.2 粘著模芯
（1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。
（2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。
（3） 模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。
（4） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時間內(nèi)完成固化。
（5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。
9.2.3 粘著主流道
（1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。
（2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。
（3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。
（4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。
（5） 主流道拉料桿不能正常工作。
一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。
9.2.4 成型缺陷
當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。
9.2.4.1 注射填充不足
所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有：
（1） 熔料流動阻力過大
這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。
（2） 型腔排氣不良
這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。
（3） 鎖模力不足
因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。
9.2.4.2 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒）
與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有：
（1） 注射過量
（2） 鎖模力不足
（3） 流動性過好
（4） 模具局部配合不佳
（5） 模板翹曲變形
9.2.4.3 制件尺寸不準(zhǔn)確
初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。
（1） 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。
（2） 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變?。荒剡^高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調(diào)整工藝條件即可。
通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。
9.2.5 調(diào)整措施
調(diào)整時應(yīng)注意調(diào)節(jié)進料速度，正確設(shè)計澆注系統(tǒng)，注意控制成型周期。
設(shè)計總結(jié)
用了幾個星期的時間我終于把畢業(yè)設(shè)計全部完成本，設(shè)計設(shè)計內(nèi)容為泡沫滅火器塑料模設(shè)計，通過對其設(shè)計，基本掌握了對塑料模設(shè)計的方法及步驟，對塑料模有了更進一步的了解和認識，對模具的制造方法及途徑積累了一些經(jīng)驗。懂得了在遇到難題時該如何去查找資料來解決問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識。
畢業(yè)設(shè)計涉及的知識廣泛，很多都是我們的教科書上沒有的，這就需要自己到圖書館查找所需的資料。在設(shè)計中，涉及很多計算的問題，必須通過所學(xué)知識、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。
在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識，實踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)地聯(lián)系起來，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。
由于資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，在設(shè)計的過程中難免要遇到很多問題，但經(jīng)過課程設(shè)計，使我們有了一定的設(shè)計的經(jīng)驗；同時在老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計不斷完善。在此，我在設(shè)計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識，使自己的能力得到很大程度的提高。
致 謝
時間很快，大學(xué)三年一晃而過，現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計業(yè)做好了，意味著我也即將離開我們尊敬的老師、朝暮相處的同學(xué)和熟悉的校園而走進社會。
畢業(yè)設(shè)計涉及的知識廣泛，很多都是我門的教科書上沒有的，這就需要我們自己去查找所需的資料。在設(shè)計中，涉及很多計算的問題，必須通過所學(xué)知識、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。在這個過程中遇到了很多的苦難，中間得到了老師很同學(xué)的幫忙，才我比較順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。
當(dāng)我在完成設(shè)計的稿件時，心里在想寫些什么的內(nèi)容來表達感謝幫助過我的老師和同學(xué)們，有了你們的幫助讓我在學(xué)習(xí)中不斷的進步。現(xiàn)在有機會了，我在這里感謝我尊敬的老師，感謝楊占堯老師并有幸能在你的帶領(lǐng)下完成畢業(yè)設(shè)計，感謝翟德梅老師、原紅玲老師、程芳老師、于智宏老師，是你們讓我掌握了各種的專業(yè)知識，是你們辛勤的勞動才讓我懂得今天的專業(yè)知識，是你們的醇醇教導(dǎo)才讓我三年的時間沒有荒廢。也感謝教過我的老師們，你們教給了我很多的知識，并感謝幫助我完成設(shè)計的同學(xué)。在這里我真心的對你們說一聲：謝謝你們！
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