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畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
系部： 機(jī) 械 工 程 系
專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名： 彭小莊 學(xué) 號： 10111221
設(shè)計（論文）題目： 基于CAD技術(shù)的
塑料拉手注塑模具設(shè)計
起 迄 日 期： 2005 年 3 月 1 日 至 6 月 11日
設(shè)計（論文）地點： 淮 陰 工 學(xué) 院
指 導(dǎo) 教 師： 康 志 軍
專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人：
發(fā)任務(wù)書日期： 2005 年 2 月 18 日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系主管領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計（論義）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書馬，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼，學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號，請規(guī)范化填寫；
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》要求書寫。不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002年4月2日”或“2001-04-02”。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：
本課題來源于對某產(chǎn)品塑料拉手零件的仿制設(shè)計。
本課題要求應(yīng)用學(xué)生所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)知識，結(jié)合零件實物，分析和解決實際問題，提高學(xué)生的工程素質(zhì)和初步的工程實踐能力，達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求。
2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
本課題任務(wù)的內(nèi)容和要求：
一、復(fù)習(xí)并學(xué)習(xí)所需的專業(yè)知識，搜集整理設(shè)計資料；
二、結(jié)合零件實物，分析其結(jié)構(gòu)工藝性及材料成型工藝性等技術(shù)要求；
三、選擇分型面，進(jìn)行模具型腔結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計；
四、進(jìn)行必要的工藝計算；
五、選擇所用的注射成型設(shè)備，進(jìn)行初步的校核計算；
六、在計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；
七、對模具的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行論證，并進(jìn)行各主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
八、繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，選擇模具零件材料，并進(jìn)行充分論證；
九、應(yīng)用Pro/E或SolidWorks等高級三維CAD軟件進(jìn)行模具設(shè)計，并利用仿真功能對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查；
十、利用立體結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)，完成模具結(jié)構(gòu)的裝配圖樣和部分零件圖樣；
十一、整理設(shè)計資料和計算數(shù)據(jù)，編寫設(shè)計說明書，并翻譯外文資料；
十二、將全套設(shè)計材料裝訂成冊，上交以供畢業(yè)答辯。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）任 務(wù) 書
3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求（包括圖表、實物等硬件要求）：
本課題成果的要求：
一、設(shè)計說明書一份（工藝分析、工藝計算、設(shè)備選擇、方案設(shè)計等）；
二、模具立體結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)拷貝一份；
三、模具結(jié)構(gòu)的裝配圖樣和部分零件圖樣；
四、翻譯外文資料一份（和設(shè)計說明書裝訂成冊）。
4．主要參考文獻(xiàn)
1 張中元. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：航空工業(yè)出版社
2 《塑料模具設(shè)計手冊》編寫組. 塑料模設(shè)計手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社
3 模具標(biāo)準(zhǔn)選編組. 模具標(biāo)準(zhǔn)匯編. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社
4 徐進(jìn). 模具材料應(yīng)用手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社
5 王樹勛. 典型注塑模具結(jié)構(gòu)圖冊. 廣東:中南工業(yè)大學(xué)出版社
6 黃圣杰. Pro/ENGINEER 2001高級開發(fā)實例. 北京：電子工業(yè)出版社
7 初利寶. Pro/ENGINEER 模具設(shè)計. 北京：北京大學(xué)出版社
8 王樹勛，鄧庚厚. 典型注素塑模具結(jié)構(gòu)圖冊. 長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社
9 曹宏深，趙仲治. 塑料成形工藝與模具設(shè)計. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社
10 陳志剛.塑料模具設(shè)計. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社
11 林程，吳志誠
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進(jìn)度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
3月1日～3月5日
3月8日～3月12日
3月15日～3月31日
4月1日～5月7日
5月10日～5月28日
5月31日～6月4日
學(xué)習(xí)知識、參觀調(diào)研、搜集資料、開題報告
外文資料翻譯、零件立體造型、結(jié)構(gòu)初步設(shè)計
工藝計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備選擇、結(jié)構(gòu)草圖
三維CAD軟件模具設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)仿真檢查
模具圖樣（裝配圖、零件圖）
檢查整理設(shè)計資料、裝訂成冊并上交
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
淮 陰 工 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書
作 者： 彭小莊 學(xué) 號： 10111221
系 ： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
題 目： 基于CAD技術(shù)的
塑料拉手注塑模具設(shè)計
指導(dǎo)者： 康 志 軍 講 師
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
評閱者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))
2005年 5 月 淮 安
畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要
摘要
拉手注塑模具設(shè)計說明書主要闡述了基于CAD技術(shù)的塑料拉手注塑模具的設(shè)計、制造、及其工藝方案的制定，并且著重介紹了注射加工方法、模具的結(jié)構(gòu)及模具零件的設(shè)計制造，用Pro/E軟件在對零件進(jìn)行受力分析，以及運動分析、干涉檢查。然后用Pro/E的Manufacture\Mold模塊進(jìn)行模具設(shè)計，包括流道及冷卻水道設(shè)計，部分電極可以在裝配塊里設(shè)計。在此基礎(chǔ)上可以很好地控制電極對應(yīng)零件的位置關(guān)系，并利用軟件的功能進(jìn)行干涉檢查，可以減少了設(shè)計上的失誤。
目前模具行業(yè)已比較成熟，很多零件日趨標(biāo)準(zhǔn)化，可以直接從市場上購買到，所以本次主要設(shè)計項目是零件型腔的設(shè)計、制造及其工藝，基于所設(shè)計制品結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以將模具設(shè)計為一模一腔。在本論文中還對生產(chǎn)工藝方案作了初步分析探討。
關(guān)鍵詞 注射 模具結(jié)構(gòu) 制造工藝 生產(chǎn)方案
畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要
Title The design of handgrip plastic mold basic on CAD
Abstract
The designs of handgrip plastic mold include the design, manufacture and process project of plastic handgrip injected plastic mould. We especially introduce the injecting technique and the design and manufacturing of mould configuration.
We analyses the force of the work piece and its movement intervene suspect by Pro/E software. Then we contrive the die by the manufacture mold module of Pro/E, including the design of cold channel, and also some design of electrode. So we can control the poison relationship between electrode and its corresponding work piece, so that we could reduce the mistake in the design.
Recently the mold industry is pretty advanced much accessory are becoming standard. They could be bought from market directly. So the major mission is to design the atrium of the work piece and manufacturing and process. As the production is really complex, we design the mould as one mould and one atrium. In this paper, we also discuss the manufacturing process.
Keywords inject, the configuration of mould, manufacturing process, produce project
目 次
1 引言 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
2 產(chǎn)品工藝 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2
3工藝方案及設(shè)計方法 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
3.1模具工藝方案 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3
3.2 設(shè)計方法 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4
4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計草案 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
4.1 型腔布局以及分型面選擇 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
4.2排溢系統(tǒng)設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5
4.3成型零件設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6
4.4澆注系統(tǒng)設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11
4.5合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
4.6側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉17
4.7推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉22
4.8溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉23
4.9彈簧的選定 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉24
5 結(jié)論 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉25
6致謝 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉26
7參考文獻(xiàn) ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉27
附錄:工程圖
淮安市廣播電視大學(xué)04級畢業(yè)設(shè)計論文 第 27 頁 共 27 頁
1 引言
模具行業(yè)是一個高新技術(shù)密集型，而且又重視經(jīng)驗的產(chǎn)業(yè)。特別是隨著近代工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品用途日益廣泛，注塑模具工藝空前發(fā)展，依靠人工經(jīng)驗來設(shè)計模具已經(jīng)不能滿足需要，企業(yè)越來越多地利用注塑模流分析技術(shù)來輔助塑料模具的設(shè)計。利用此類CAE軟件，設(shè)計人員可以仿真出塑料成型過程中的充填、保壓、冷卻及脫模后的翹曲變形等過程，準(zhǔn)確預(yù)測塑料熔膠在模腔內(nèi)的流動狀況，溫度、壓力、剪切應(yīng)力、體積收縮等變量在整個充填工程中某瞬間的分布情況。利用注塑模流分析技術(shù)，能預(yù)先分析模具設(shè)計的合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)，提高企業(yè)效率。
近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。塑料模熱流道技術(shù)更成熟，氣體輔助注射技術(shù)已開始采用。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng) 用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。衡量模具產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度、 模具的使用壽命和制造周期等。國內(nèi)外模具產(chǎn)品水平仍有很大差距。
目前CAD/CAM系統(tǒng)及數(shù)控技術(shù)在模具加工領(lǐng)域起著不可缺少的重要作用。當(dāng)今流行的三維造型軟件有Pro/ENGINEER、UG和Solidworks等，其中Pro/ENGINEER的功能強(qiáng)大應(yīng)用范圍廣泛。原因是，該工具建立在相對準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上，從而可以近似獲得實際指導(dǎo)生產(chǎn)實踐的效果，此外，計算的快捷性使得在實際試模前，可以對于多個澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行評估直至優(yōu)化，從而達(dá)到縮短設(shè)計和制造周期，提高質(zhì)量的目的。本課題模具所用軟件是Pro/E,該模具的設(shè)計過程大致如下：首先用Pro/E進(jìn)行零件的實體特征造型，特征是Pro/E軟件的基本設(shè)計單元，用戶可以每次創(chuàng)建一個特征的方式進(jìn)行三維造型，并且零件的數(shù)據(jù)是關(guān)聯(lián)的，其基礎(chǔ)是Pro/E軟件采用了——單一數(shù)據(jù)庫技術(shù)。用Pro/E軟件在對零件進(jìn)行受力分析，以及運動分析、干涉檢查。然后用Pro/E的Manufacture\Mold模塊進(jìn)行模具設(shè)計，包括流道及冷卻水道設(shè)計，然后各部分電極可以在裝配塊里設(shè)計。在此基礎(chǔ)上可以很好地控制電極對應(yīng)零件的位置關(guān)系，并利用軟件的功能進(jìn)行干涉檢查，極大地減少了設(shè)計上的失誤。
說明書詳細(xì)介紹了基于CAD技術(shù)的塑料拉手注塑模設(shè)計的結(jié)構(gòu)及相關(guān)工藝。重點介紹了CAD技術(shù)和三維立體設(shè)計技術(shù)Pro/ENGINEER技術(shù)在該產(chǎn)品設(shè)計中的運用。在該注塑模設(shè)計中，對成型零件的設(shè)計、合模導(dǎo)向機(jī)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容均作了比較詳細(xì)的介紹。
2 產(chǎn)品工藝性
拉手塑件的材料是聚氯乙烯，聚氯乙烯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，流動性好，易于成型，成型收縮率小，理論計算收縮率為0.5%，溢料值為0.04mm，比熱容較低，在模具中凝固較快模塑周期短，制作尺寸穩(wěn)定，表面光澤。產(chǎn)品形狀如圖一所示，光滑沒有棱角，塑件的兩側(cè)孔有一定的尺寸要求。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，塑件的制作擬采用注塑成型。
塑料的成型工藝主要有注射﹑擠出﹑壓縮等。根據(jù)產(chǎn)品的材料﹑精度要求和生產(chǎn)效率擬采用注射成型。注射成型是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有熱塑性塑料都可以用這種方法成型，某些熱固性塑料也可以用注射模成型此法的特點。注射成型能夠一次成型十分復(fù)雜的形狀，滿足尺寸精度的要求，能適應(yīng)品種繁多的塑料材料，成型周期短，生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)全過程電腦控制。
塑模注射過程有加料、塑化、充模、保壓、冷卻和脫模等幾個步驟,但從塑料在注射過程中的狀態(tài)變化來看,只有塑化和熔體模塑兩個過程,下面就從這兩個方面對注塑工藝過程作一個簡要的介紹：
（1）塑化是熔料注入模腔前的準(zhǔn)備工作。這一過程是指塑料粒加入注射機(jī)料斗,經(jīng)已加熱達(dá)到預(yù)定溫度的料筒,在一定的預(yù)塑背壓下,螺桿輸送,融熔塑化定量的溶化均一的稱料,其塑化質(zhì)量和預(yù)塑化量由注射工藝參數(shù)所決定。
（2）熔體模塑過程是:充模,聚合物在模內(nèi)壓實聚合物從模內(nèi)倒流,澆口處物料凝固,聚合物在模內(nèi)冷卻,制品脫模。
為保證產(chǎn)品質(zhì)量，塑件的制作擬采用注塑成型。
3 工藝方案及設(shè)計方法
3.1 模具工藝方案
根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，模具設(shè)計時考慮如下：
（1）模腔數(shù)目的確定，從生產(chǎn)率上考慮，模腔數(shù)應(yīng)盡可能地多，在理論上對于相同的制品，模腔數(shù)多的模具能和模腔數(shù)少的模具動作的一樣快。但事情并不總是如此的，模具周期往往會由于模腔數(shù)地增加而增加?？紤]拉手塑件地結(jié)構(gòu)形狀，擬采用一模一腔。
（2）分型面的選擇，塑件外形較為復(fù)雜，且有孔、筋，塑件成型收縮后必然留在型芯上，模具分型面設(shè)在塑件截面輪廓最大部位，與開模方向垂直，開模后塑件留于動模一側(cè)有利于脫模機(jī)構(gòu)頂出塑件。此分型面不影響塑件外觀以及配合面的質(zhì)量，且分型面處產(chǎn)生的飛邊易于修整加工。
（3）澆注系統(tǒng)，針對該塑件的框結(jié)構(gòu)特點，模具設(shè)計采用在框內(nèi)側(cè)的側(cè)澆口。這種澆注系統(tǒng)塑料流程短、流動阻力小、流道存料少、進(jìn)料快、動能損失小、傳遞壓力好、保壓補(bǔ)塑作用強(qiáng)，有利于排氣及消除熔接痕，且模具結(jié)構(gòu)簡單制造方便。塑件成型后澆口痕跡留在再塑件的內(nèi)側(cè)，不影響制品的外觀質(zhì)量，在流道的末端開有冷料井，用來儲藏注射間隔期間由于噴嘴端溫度降低造成的冷料
（4）型腔結(jié)構(gòu)，對于拉手塑件模具的型腔結(jié)構(gòu)有兩種選擇：整體式和瓣合式。整體式型腔是由整塊鋼材直接加工而成的，這種結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質(zhì)量好。瓣合式型腔是由兩個以上零件組合而成的。這種結(jié)構(gòu)改善了加工性，減少了熱處理變形，節(jié)約了模具貴重鋼材，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào)整比較麻煩，塑件表面可能留有鑲拼痕跡，組合后的型腔牢固性差。對于拉手塑件模具整體考慮，型腔結(jié)構(gòu)擬采用整體式
（5）模具的結(jié)構(gòu)為采用三個方向的滑快抽芯結(jié)構(gòu)。
（6）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，注射模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)常被認(rèn)為是次要的問題，對于冷卻系統(tǒng)的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計都不予重視，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計不合理，對于小型的塑件會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，對于壁較薄的大型塑件會產(chǎn)生變形，甚至應(yīng)力開裂。而且冷卻不充分，會導(dǎo)致延長成型周期， 從而降低生產(chǎn)效率。拉手塑件是小制品，型芯的冷卻系統(tǒng)使用噴流系統(tǒng)是有利的，在型芯中央開孔（盲孔），并插入一根外徑比孔徑小的管子，溫度控制介質(zhì)（水或油）通過管子通道型芯的頂部，在液體回流過程中控制型芯的溫度。
（7）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，模具設(shè)計一般不具有唯一性。對于同一產(chǎn)品零件，不同的設(shè)計人員設(shè)計的模具不盡相同，為了便于實現(xiàn)模具的CAD，減少數(shù)據(jù)的存儲量，在建立模具CAD系統(tǒng)時首先應(yīng)該解決的問題便是標(biāo)準(zhǔn)化問題，其中包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)化，模具零件和模具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。有了標(biāo)準(zhǔn)化的模具結(jié)構(gòu)，在設(shè)計模具時可以選用典型的模具組合，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模具零件，需要設(shè)計的只是極少數(shù)的工作零件。
3.2 設(shè)計方法
塑料制品的開發(fā)不僅需要對每個塑料制品進(jìn)行設(shè)計，而且必須設(shè)計這些制品的模具產(chǎn)品，而模具制造一般價格高并且費時，一旦在加工完成后再進(jìn)行修改，其代價是很大的。隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷提高，在制品的設(shè)計分析﹑模具的設(shè)計制造方面，應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計﹑分析﹑加工（即模具CAD/CAE/CAM）已成為可能。模具CAD/CAE/CAM要達(dá)到的目的是從項目的初始方案到零件設(shè)計，直至最后投產(chǎn)，都使用同一數(shù)據(jù)庫和一個不中斷的數(shù)據(jù)流。這一過程從產(chǎn)品設(shè)計的實體幾何模型開始，對制品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和美學(xué)設(shè)計并給予評價，再對實體模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，根據(jù)流變學(xué)原理，分析注射工藝中的充填﹑冷卻﹑收縮變形過程。同時，根據(jù)制品的實體造型，設(shè)計型腔﹑型芯及電極，需要時也可繪制出二維圖樣，再利用模架數(shù)據(jù)庫，選配模架模板。最后由圖形數(shù)控軟件得到刀位文件，經(jīng)后置處理后輸出數(shù)控代碼，就可以由數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工了。Pro/ENGINEER功能非常強(qiáng)大，包含了零件造型﹑產(chǎn)品裝配﹑NC加工﹑模具開發(fā)﹑鈑金件設(shè)計﹑外型設(shè)計﹑逆向工程﹑機(jī)構(gòu)模擬﹑應(yīng)力分析等功能模塊，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械﹑汽車﹑模具﹑工業(yè)設(shè)計﹑航天﹑家電﹑玩具等各行業(yè)，在國外尤其是制造業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)有著龐大的用戶群。因此在這次設(shè)計中我準(zhǔn)備采用Pro/ENGINEER來做模具造型。
4 模具設(shè)計草案
4.1 型腔布局以及分型面選擇
本模具生產(chǎn)的拉手屬于小批量生產(chǎn)，且產(chǎn)品精度不是太高，所以采用一模一腔模具結(jié)構(gòu)形式。型腔模具設(shè)計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，型腔的的布置應(yīng)使型腔通過澆注系統(tǒng)從總壓力中得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體均勻地充滿型腔，使型腔的塑件在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，同時采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。由于受到塑件結(jié)構(gòu)的限制，所以模具采用一模一腔分布。
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵。如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面是一般應(yīng)遵循以下幾項基本原則：
1、 分型面應(yīng)選在塑件外形截面輪廓最大部位。
2、 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。
3、 保證塑件的精度要求。
4、 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
5、 便于模具的加工制造。
6、 對成型面積的影響。
7、 對排氣效果。
8、 對側(cè)向抽芯的影響。
綜合考慮以上的幾項基本原則，本模具分型面設(shè)在塑件截面輪廓最大部位，與開模方向垂直。
4.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計
當(dāng)塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排干凈，一方面將會在塑件上產(chǎn)生氣泡，接縫表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。由于本模具型腔較小且很簡單，所以可以利用推板、活動型芯等活動配合間隙排氣，排氣間隙應(yīng)小于聚氯乙烯的溢料間隙（0.04mm）。
4.3 成型零件的設(shè)計
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件應(yīng)根據(jù)塑料的特性、塑件的結(jié)構(gòu)和使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
4.3.1 凹模的設(shè)計
因為塑件較小，而且采用一模一腔，使用凹模形式，采用整體嵌入式，因為采用這種形式各個凹模采用機(jī)械加工、冷擠壓和電加工等方式加工制成，然后壓入模板中，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，維護(hù)方便，可以保證型腔形狀尺寸。它的特點是牢固，使用中不易變形，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。它的缺點是加工困難，熱處理不方便。
4.3.2 型芯的設(shè)計
本模具設(shè)計的難度在于側(cè)型芯的設(shè)計，由于小型芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果用手工去設(shè)計，那難度是很大的，利用CAD三維軟件Pro/ENGINEER去設(shè)計，用軟件中的型腔設(shè)計可以很方便的抽取出小型芯。本方案中直徑較小的型芯采用階梯軸結(jié)構(gòu)，單獨制造，在嵌入模板中，用壓板固定。型芯采用P20鋼，熱處理要求硬度HRC50。
4.3.3 成型零件工作尺寸的計算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸。任何塑件制作都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。因此在模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸精度等級來確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因數(shù)很多。主要有：
1.塑件收縮率的影響
拉手塑件的材料是聚氯乙烯，聚氯乙烯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，流動性好，易于成型，成型收縮率小，理論計算收縮率為0.5%。
2.模具成件型零件的制造誤差
3.模具成型零件的磨損
4.模具的安裝配合的誤差
4.3.4 模具型腔側(cè)璧和底板厚度計算
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小,可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足而產(chǎn)生繞曲變形,導(dǎo)致溢料或出現(xiàn)飛邊,降低塑件尺寸精度，并影響到脫模的順利進(jìn)行.因此,應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚,尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔側(cè)壁和底板厚度.
模具型腔壁厚的計算,應(yīng)以最大壓力為準(zhǔn).而最大壓力是在注射時,熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的,隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié),型腔內(nèi)的壓力逐漸降低,在開模時接近常壓.理論分析和生產(chǎn)實踐表明,大尺寸的模具型腔,剛度不足是主要矛盾,型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn);而對于小尺寸的模具型腔,在發(fā)生大的彈性變形前,其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許用應(yīng)力,因此強(qiáng)度不夠是主要矛盾,設(shè)計型腔壁厚應(yīng)以強(qiáng)度條件為準(zhǔn).
型腔壁厚的強(qiáng)度計算條件是型腔在各種應(yīng)力形式下的應(yīng)力值不得超過模具材料的許用應(yīng)力;而剛度計算條件由于模具的特殊性,應(yīng)從以下三方面來考慮:
(1)模具成型過程中不發(fā)生溢料；
(2)保證塑件尺寸精度；
(3)保證塑件順利脫模；
型腔結(jié)構(gòu)尺寸計算
（1）型腔側(cè)壁厚度計算
在熔體壓力作用下,側(cè)壁向外膨脹產(chǎn)生彎曲變形,使側(cè)壁與底板間出現(xiàn)間隙,間隙過大將發(fā)生溢料或影響塑件尺寸精度.將側(cè)壁每一邊都看成是受均勻載荷的端部固定梁,設(shè)允許最大變形量為[б], 其壁厚按剛度條件計算式為:
s=
式中 s----型腔側(cè)壁厚度(mm);
p-----型腔內(nèi)熔體的壓力(Mpa);
----承受熔體壓力的側(cè)壁高度(mm);
l-----型腔側(cè)壁長邊長(mm);
E-----鋼的彈性模量;
H-----型腔側(cè)壁總高度(mm);
[]--- 允許變形量(mm)；
型腔側(cè)壁厚度計算?。?0mm
（2）底板厚度計算
組合式型腔底板厚度實際上是支承板厚度.底板厚度的計算因其支撐形式不同有很大差異,對于常見的動模邊為雙支腳的底板,為簡化計算,假定型腔長邊l和支腳間距L相等,底板可作為受均勻載荷的簡支梁,其最大變形出現(xiàn)在板的中間,按剛度條件計算底板的厚度為:
h=
式中 c-----由型腔邊長比l/b決定的系數(shù)
經(jīng)計算取50mm。
（3）動模支撐板厚度
動模支撐板又稱作型芯支撐板，一般都是兩端用墊塊支撐的。其厚度的選用按照經(jīng)驗來選用，根據(jù)表５－１８（動模墊板厚度）取30mm。
4.3.５ 塑件的結(jié)構(gòu)和斜度
設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)時,首先要考慮塑件壁厚均勻,以產(chǎn)生縮孔,氣孔,變形,開裂等缺陷,塑件強(qiáng)度較低處可設(shè)置加強(qiáng)筋等.塑件兩壁相交處必須用圓弧過渡,為了便于塑件從模具中脫出,防止脫模時拉傷塑件,設(shè)計時,塑件內(nèi)外表面沿脫模方向應(yīng)留有足夠的斜度,即脫模斜度,脫模斜度的取向應(yīng)根據(jù)塑件的內(nèi),外尺寸而定.在塑件圖上標(biāo)注時,內(nèi)孔以小端尺寸為準(zhǔn),塑件外形以大端尺寸為準(zhǔn),尺寸符合圖樣要求,且由于斜度而導(dǎo)致的尺寸變化應(yīng)滿足塑件的公差要求。
4.3.６ 成型零件的強(qiáng)度計算
塑料塑件在模腔中成形以后,便可以從模具中取下,但塑件從模具中取下之前,制件在成形過程中，模具型腔受到熔體高溫高壓的作用,所以模具型腔側(cè)壁和底板必須有足夠的厚度,以滿足強(qiáng)度和剛度的要求.剛度不足,模具會產(chǎn)生彈性形變,強(qiáng)度不夠,模具會產(chǎn)生塑性變形或破裂。
1.滿足強(qiáng)度要求
各種情況下所受的應(yīng)力必須小于材料的許用應(yīng)力.如拉伸時:拉伸應(yīng)力<拉伸許用應(yīng)力.型芯受彎時:彎曲應(yīng)力<彎曲許用應(yīng)力.理論分析和大量的生產(chǎn)實踐表明,對于小尺寸的型腔,強(qiáng)度不足是主要矛盾.
2.滿足剛度要求
需要型腔不產(chǎn)生溢料,保證塑件尺寸精度并能順利脫模.
（1）模具型腔不產(chǎn)生溢料 型腔在高壓作用下會產(chǎn)生彈性形變,使一些配合面形成間隙,間隙超過一定值,將出現(xiàn)溢料.不同塑料其最大的不溢料間隙也不同.設(shè)計時需使模具型腔在高壓作用下產(chǎn)生的彈性形變的變形量小于所允許的最大變形量.
（2）保證塑件尺寸精度 如果型腔變形量較大,還會影響塑件的尺寸精度,所以通常使型腔變形量為塑件公差的1/5.
（3）保證塑件順利脫模 若塑料熔體的壓力產(chǎn)生過大的彈性形變,其型腔變形量大于塑件收縮量時,塑件的周邊被型腔包住,這樣塑件脫模時必須強(qiáng)制脫模,從而使塑件劃傷,劃裂,因此型腔變形量應(yīng)小于塑件收縮量.
4.3.７ 定模的設(shè)計
因為塑件尺寸不是很大，而且采用一模一腔，使用定模形式，采用整體嵌入式，因為采用這種形式各個定模采用機(jī)械加工、冷擠壓和電加工等方式加工制成，然后壓入模板中，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，維護(hù)方便，可以保證各個型腔形狀尺寸一致。
4.3.8 型腔和型芯工作尺寸計算
1. 型腔和型芯的徑向尺寸
（1）型腔徑向尺寸 如前所述，塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差為負(fù)偏差，如果塑件上原有的公差標(biāo)注與此不符，應(yīng)按此規(guī)定轉(zhuǎn)換為單向負(fù)偏差。因此塑件的平均徑向尺寸為Ls-/2。模具型腔的基本尺寸Lm是最小 尺寸，其公差為正偏差，型腔的平均尺寸為Ls+/2。型腔的平均磨損量為/2，考慮平均收縮率后，則可列出下列等式：
略去比其它各項小得多的/2*S后則型腔徑向尺寸為
與是和有關(guān)的量，因此公式后半部分可用x表示。標(biāo)注上制造公差后得：
由于 ，與的關(guān)系隨塑件的精度等級和尺寸的不同而變化，因此式中前的系數(shù)x在塑件的尺寸較大，精度較低時，和可以忽略，則x=0.5；塑件的尺寸較小，精度較高時，可取/3，可取/6，此時X=0.75，則：
經(jīng)計算得型腔徑向尺寸為：
（2）型芯的徑向尺寸 塑件孔的徑向尺寸ls是最大尺寸，其公差為正偏差，模具型芯的基本尺寸lm是最大 尺寸，其公差為負(fù)偏差，經(jīng)過與上面類似的推導(dǎo)，可得：
經(jīng)計算得型腔芯向尺寸為：
帶有嵌件的塑件，收縮率較實體收縮率小，在計算收縮值時，應(yīng)將上式中含有收縮值的這一項的塑件尺寸改為塑件外形尺寸減去嵌件部分尺寸。
為了塑件脫模的方便，型腔和型芯的側(cè)壁都應(yīng)設(shè)計有脫模斜度，當(dāng)脫模斜度值不包括在塑件 公差范圍內(nèi)時，塑件的外形的尺寸只保證大端塑件內(nèi)腔的尺寸只保證小端。這時計算型腔尺寸以大端尺寸為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)減??；計算型芯尺寸以小端尺寸為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大，以便于修模時有余量。如果塑件 的使用要求正好相反，則應(yīng)在圖紙上注明。
2.型腔深度尺寸和型芯高度尺寸
在型腔深度尺寸和型芯高度尺寸計算中，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不考慮磨損量，由此可以推出：
經(jīng)計算得型腔深度尺寸和型芯高度尺寸分別為：
上兩式中修正系數(shù)x=1/2～2/3，當(dāng)塑件尺寸大精度要求低是取小值，反之取大值。
3.中心距尺寸
塑件上凸臺之間，凹槽之間或凸臺到凹槽的中心線之間的距離稱為中心距，這類尺寸屬于定位尺寸。由于模具上中心距尺寸和塑件中心距公差都是雙向等值公差，同時磨損結(jié)果不會使中心距尺寸發(fā)生變化，在計算中心距尺寸時不必考慮磨損量。因此，塑件中心距基本尺寸C和模具上成型零件中心距的基本尺寸Cm均為平均尺寸，于是：
標(biāo)注上制造公差后得：
模具中心距是由成型孔的中心距決定的。用坐標(biāo)樘床加工孔時，孔軸線位置尺寸偏差取決于機(jī)床的精度，一般不會超過0.015-0.02mm；用普通方法加工孔時，孔間距大，則加工誤差大。如果活動型芯與模版孔為間隙配合，配合間隙會使型芯中心距尺寸產(chǎn)生波動而影響塑件的中心距尺寸，塑件中心距的誤差最大值為，對于一個型芯，中心距的偏差最大值為0.5。這時應(yīng)使和的累積誤差小于塑件中心距所要求的公差范圍。
按平均收縮率，平均制造公差和平均磨損量計算型腔型芯的尺寸有一定的誤差，這是因為在上述公式中，，和前的系數(shù)的取值憑經(jīng)驗決定，為保證塑件的實際尺寸在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，尤其對于尺寸較大和收縮率波動范圍較大的塑件，需要對成型尺寸進(jìn)行校核，校核的條件是，塑件的成型公差應(yīng)小于塑件的尺寸公差。
型腔或型芯的徑向尺寸：
型腔深度或型芯高度尺寸：
塑件的中心距尺寸：
式中的符號意義同前。
校核后左邊的值與右邊的值相比較小，所設(shè)計的成型零件尺寸越可靠。否則應(yīng)提高模具制造精度，降低許用磨損量，特別是選用收縮率波動較小的塑料來滿足塑件尺寸精度要求。
4.4 澆注系統(tǒng)
4.4.1 注射機(jī)的選擇
從模具設(shè)計的角度出發(fā)，應(yīng)了解的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的類型、最大注射量、最大注射壓力、鎖模力、最大注射面積、模具的最大和最小閉合厚度、最大開模行程以及模具在注射機(jī)上安裝時所需的定位孔的大小、螺釘孔的位置等等。
（1）注射量
注射量是注射機(jī)每次注射塑料的最大體積或質(zhì)量，一般，注射機(jī)注射量的利用率為80%-85%。所以，選擇的注射機(jī)，其注射量應(yīng)滿足下式要求，即
≥/0.8=（n+）/0.8
==s
=
式中 ——注射機(jī)注射塑料的最大質(zhì)量，單位為 g；
——塑件質(zhì)量（包括澆注系統(tǒng)），單位為 g；
n——型腔數(shù)（每模塑件數(shù)）；
——每個塑件體積，單位為;
——澆注系統(tǒng)體積，單位為
——注射機(jī)公稱容量，單位為 ;
——標(biāo)定注射機(jī)塑料的密度，單位為 g/;
——塑件所成型塑料的密度，單位為 g/;
D——螺桿式注射機(jī)的螺桿或柱塞式注射機(jī)柱塞的直徑，單位為 cm;
S——螺桿或柱塞的注射行程，單位為 cm；
——注射機(jī)實際注射塑件時所需的質(zhì)量，單位為 g；
( 2 )注射壓力與所模力
當(dāng)高壓的熔料進(jìn)入并充滿型腔時，將產(chǎn)生一個很大的力，迫使模具分開，所以必須在模具上加一個鎖模力。
1)型腔內(nèi)熔料的壓力
p=80%
式中 -----可從表中查得。（查得數(shù)值為80~130Mpa,取120MPa）
2)型腔內(nèi)的作用力
F=pA
式中 F-------作用力；
A------塑件、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積。
所以 F=pA=80%A
F=0.8A
3)鎖模力
≥F
≥0.8A
所以 A≤
工件有關(guān)尺寸如下
質(zhì)量 m=18.2 g
密度 ρ=1.4g/c
體積 13
聚氯乙烯收縮率為0.3%～0.8%取0.5%，最大不溢料間隙0.04 mm
代入數(shù)據(jù)計算得
注射機(jī)的最大注射量必須大于m/0.8既22.75g
型腔內(nèi)熔料的壓力p=64 Mpa
型腔內(nèi)的作用力F=80.352 KN
所以注射機(jī)型號選擇為: 臥式XS-ZY-125
( 3 ) 注射機(jī)與模具有關(guān)尺寸的關(guān)系
1 ）噴嘴尺寸 注射機(jī)的噴嘴頭部一般為球面。模具主流道端部的凹球面半徑應(yīng)大于注射機(jī)頭部的球面半徑，主流道口徑應(yīng)大于噴嘴口徑。
2 ）定位圈尺寸 為了保證模具主流道與噴嘴對準(zhǔn)，注射機(jī)定模板上設(shè)有一個定位孔，模具上定位圈的外徑D與注射機(jī)定模板上定位孔內(nèi)徑D1相配合，D=D1，常采用間隙配合。
3 ）模具厚度 模具厚度又稱模具閉合高度，為了使模具能夠安裝在注射機(jī)，并順利的使用，必須使注射機(jī)允許的模具最小厚度 < 模具閉合高度 < 注射機(jī)允許的模具最大厚度，并且模具的外行應(yīng)能夠順利地從注射機(jī)拉桿之間通過。
4 ）安裝螺孔尺寸 動、定模在注射機(jī)上的安裝方法有以下兩種：
（1）直接用螺釘固定 模腳上的鉆孔位置尺寸與注射機(jī)模板上螺孔位置尺寸一致。
（2）用壓板固定 只要模腳周圍有螺孔即可，靈活性大。
5 ）推出裝置 設(shè)計模具的推出機(jī)構(gòu)時必須根據(jù)注射機(jī)頂出裝置的形式、頂桿直徑、頂桿間距及頂出距離等來設(shè)計。
6 ）國產(chǎn)注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格見書上表3-75。
4.4.2 流道的設(shè)計
澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道，澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道澆系統(tǒng)兩大類，澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能及理想外觀的塑料制件，以及獲得最佳成型效果有著直接影響。普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道，分流道，澆口和冷料井等四部分組成，普通澆注系統(tǒng)主要是將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。同時應(yīng)把澆注系統(tǒng)和型腔布局結(jié)合起來考慮。
澆注系統(tǒng)的分布形式與型腔的排布密切相關(guān)，應(yīng)在設(shè)計時盡可能保證在同一時間內(nèi)塑料熔體充滿各型腔，并且使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總重心與注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)的鎖模力作用中心相重合，這對于鎖模的可靠及鎖模機(jī)構(gòu)受力的均勻性都是有利的。
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具的一段過渡的流動長度，因此它的進(jìn)口形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使熔體的溫度降和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最遠(yuǎn)位置的能力。
在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設(shè)計成圓錐形，錐角為2°~6°，表面粗糙度Ra<0.8μm;在直角式注射機(jī)上使用的模具中，主流道開設(shè)在分型面上，因其不需沿軸線上拔出凝料，設(shè)計成圓柱形，其中心軸線就在動定模的合模面上。綜合考慮這些因素，注流道開在型腔板中，直接與澆口襯套相連接。由于本模具為一模一腔，所認(rèn)還需開設(shè)分流道。
4.4.3 澆口的設(shè)計
本模具采用點澆口設(shè)計，點澆口又稱針點式澆口、橄欖形澆口或菱形澆口，其尺寸很小。這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，截面形狀小如針點的澆口,塑件澆口痕跡小,能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，利于填充，因而對于薄壁塑件以及諸如聚乙烯、聚甲醛、聚苯乙烯等表觀粘度隨剪切速率變化而敏感改變的塑料成型有利，但不利于成型流動性差及熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變形及形狀復(fù)雜的塑件。用于粘度對剪切速率和溫度敏感及粘度低的塑料,但不利于成形流動性差(如PC,PVC,PSF)的及熱敏性塑料.適用材料:PP,PE,PS,POM,PA,ABS.根據(jù)塑件尺寸,取半徑為1mm的圓形澆口.
（1）澆口套的結(jié)構(gòu)設(shè)計
澆口套結(jié)構(gòu)形式上如圖所示,根據(jù)注射機(jī)結(jié)構(gòu)形式確定其尺寸為:
公稱尺寸為Φ20,其長度L=50mm;
4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用主要有：
（1）定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
（2）導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
（3）承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。
4.5.1 導(dǎo)柱的設(shè)計
導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)擬采用如圖所式結(jié)構(gòu)：
為帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具。模板中設(shè)置導(dǎo)套，導(dǎo)向孔磨損后，只要更換導(dǎo)套即可。根據(jù)所選模具板厚度及其重量,采用導(dǎo)柱直徑為Φ25，其總長為124mm，其材料為T8A，T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為HRC52～56。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8～0.4μm。
4.5.2 導(dǎo)套選擇為與之相配的即可，長度為60mm.
4.6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計
當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可移動的零件，以便在脫模之前先抽出側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。帶動側(cè)向成型零件作移動的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽型機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動、液壓或氣動以及手動等三大類型。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點及生產(chǎn)要求采用機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
4.6.1 抽芯距確定與抽芯力計算
注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。對于帶通孔的殼體類塑件，脫模時還要克服大氣壓力，一般塑料制件剛開始脫模時所需確阻力最大即所需的脫模力最大，如圖為塑模時型芯的受力分析。
側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽芯距，用S表示。根據(jù)制件要求取43mm.
抽芯力的計算同脫模力計算相同。可以使用以下公式進(jìn)行計算：
Fc=chp(μcosα-sinα)
式中 Fc——抽芯力(N)；
c——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(m)
h——側(cè)型芯成型部分的高度(m)
p——塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)（Pa）
μ——塑件在熱狀態(tài)時對鋼的摩檫系數(shù)，一般μ=0.15～0.20；
ɑ——側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角；
4.6.2 斜導(dǎo)柱的設(shè)計
斜導(dǎo)柱傾角確定
斜導(dǎo)柱軸向與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角,它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù)，的大小對斜導(dǎo)柱的有效工作長度，抽芯距和各受力狀況等起著決定性的影響。增大， L和H減小，有利于減小模具尺寸，但Fw和Fk增大，影響導(dǎo)柱和模具的強(qiáng)度和剛度。反之減小，斜導(dǎo)柱和模具受力減小，但要獲得相同的抽芯距，斜導(dǎo)柱的長度就要增長，開模距就要變大，因此模具尺寸會增大，綜合兩方面，取分別取20°、15°比較理想。
斜導(dǎo)柱的材料多為T8、T10等碳素鋼，也可以用20鋼滲碳處理。由于斜導(dǎo)柱與滑塊摩檫，熱處理要求硬度HRC≥55，表面粗糙度Ra≤0.8μm.
1)斜導(dǎo)柱的長度計算
斜導(dǎo)柱的長度計算公式如下:
=++++=tag++tag++（5～10）
式中 ——斜導(dǎo)柱總長度；
——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑；
h——斜導(dǎo)柱固定板厚度；
d——斜導(dǎo)柱工作部分直徑；
s——抽芯距；
帶入數(shù)據(jù)計算： 斜導(dǎo)柱1長度取117.75mm；
斜導(dǎo)柱2長度取100mm；
2)斜導(dǎo)柱的直徑計算
斜導(dǎo)柱的直徑主要受彎曲應(yīng)力的影響，斜導(dǎo)柱所受的彎矩為：
=
式中 ——斜導(dǎo)柱所受彎矩；
——斜導(dǎo)柱彎曲力臂；
由材料力學(xué)可知：
=[]W
式中 []——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力；
W——抗彎截面系數(shù)。
斜導(dǎo)柱的截面一般為圓形，其抗彎截面系數(shù)為：
W===0.1
所以斜導(dǎo)柱的直徑為：
式中 ——側(cè)型芯滑塊 受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點到斜導(dǎo)柱固定板的距離，它并不等于滑塊高的一半。
經(jīng)計算查表?。?斜導(dǎo)柱1直徑為φ15mm；
斜導(dǎo)柱2直徑為φ15mm；
4.6.3 斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計算
斜導(dǎo)柱受力析：斜導(dǎo)柱在抽芯過程中受到彎曲力Fw的作用。
Fw= Fk=
式中 Fw——側(cè)抽芯時斜導(dǎo)柱所多彎曲力
Ft——側(cè)抽芯時的脫模力，其大小等于抽芯力Fc
Fk——側(cè)抽芯時所受開模力
4.6.4 滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計
分析滑塊受力情況
圖中 Ft是抽芯力壓的反作用力，大小與Fc相等，方向相反
Fk是開模力，它通過導(dǎo)滑模施加于滑動
F是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)孔施加于滑塊的正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱所受的彎曲力Fw相等
F1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的磨擦力
F2是滑塊與滑模間的磨擦力
則 （1）
則 （2）
式中 （3）
由（1）（2）（3）得
由于磨擦力和其它力相比較一般很小，可以忽略，（即μ=0）
上式F=
即Fw=
4.6.5 導(dǎo)滑槽設(shè)計
成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過程中，要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)地往復(fù)移動，這一過程是在滑塊和導(dǎo)滑槽的配合形式也不同，一般采用T形槽或燕尾槽導(dǎo)滑。T形槽導(dǎo)滑結(jié)構(gòu)緊湊，多用于小型模具的抽芯機(jī)構(gòu)，由于塑件尺寸較小，抽芯距不大所以本模具采用組合式T形槽導(dǎo)滑，材料45鋼。為了便于加工和防止熱處理變形，常常調(diào)質(zhì)銑銷成形。蓋板材料用45鋼，要求硬度42HRC. 導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/F8在配合面上成型時與熔融塑料接觸，為防止配合部分漏料，應(yīng)適當(dāng)提高精度，采用H8/f7或H8/g7,其它各處留有0.5mm左右間隙，配合部分表面要求較高表面粗糙度Ra0.8wm。
4.6.6 楔緊塊設(shè)計
在注射成型過程中，側(cè)向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，這個力通過滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般的斜導(dǎo)柱為一細(xì)長桿件，受力后容易變形，導(dǎo)致滑塊后移，因此必須設(shè)置楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側(cè)向成型零件的推力
楔緊塊的工作部分是斜面，為了保證斜面能在合模時壓緊滑塊，而在開模時又能迅速脫離滑塊，以避免楔緊塊影響斜導(dǎo)柱對滑塊的驅(qū)動，鎖緊角ˊ一般都應(yīng)比斜導(dǎo)柱傾斜解大一些ˊ= +（2°～3°）。
楔緊塊是防止注射時熔體壓力使測型芯滑塊產(chǎn)生位移而設(shè)置的，為了有效工作，其上面的斜面應(yīng)與側(cè)型芯滑塊上的斜度一致，設(shè)計時斜面應(yīng)留有一定的修正余時量，以便裝配時修正。
4.6.7 滑塊定位裝置設(shè)計
依靠壓縮彈簧的彈力使滑塊停留在限位擋塊處，即：彈簧拉桿擋塊式，適用于任何方向的抽芯動作]壓縮彈簧的彈力是滑塊重量的2倍左右，其壓縮長度須大于抽芯距S，一般取1.3S拉桿5是支持彈簧的，當(dāng)抽芯距，彈簧的直徑和長度已確定，則拉桿的直徑和長度就能確定，拉桿長度計算如下：
Ll=2d+s+t60.8Ld+4d
其中 L1——拉桿長度
d ——拉桿直徑
S——抽芯距
T—— 擋塊厚度
Ld——彈簧自由長度
2d——拉桿旋入滑塊中的長度
4d——拉桿端部擰入墊圈及六角螺母的長度
經(jīng)計算可?。篖1=85mm L2=85mm
4.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
塑件在從模具上取下之前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂板來完成的。由于推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂板來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)仔細(xì)分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件上不影響使用的部位，以免推出
痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量和使用。設(shè)計推出機(jī)構(gòu)時，還必須考慮合模時機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。綜合考慮這些因素，本模具采用推板推出塑件，所要求的是推板具有一定的強(qiáng)度和剛度，所以采用如圖所示的階梯軸結(jié)構(gòu)形式，這樣既保證其起到順利推出制件的作用，又能保證推板的強(qiáng)度和剛度要求。推板孔與推板間隙應(yīng)小于聚氯乙烯的溢料間隙（0.04mm），設(shè)計四根彈簧用以推板機(jī)構(gòu)的復(fù)位。
4.7.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算
塑件在模腔中成形以后,便可以從模具中取下,但塑件從模具中取下之前,模具還必須完成一個將塑件從模腔中推出的動作,模具上完成這一動作的機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu).
一般情況下,推出塑件的動作在動模上完成。在特殊情況下,也可以在定模上設(shè)脫模機(jī)構(gòu).但因注射機(jī)的定模板一側(cè)沒有推出機(jī)構(gòu),故此時須采取特殊結(jié)構(gòu).
推出機(jī)構(gòu)通常是有三大部分組成,第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件稱推出零件;第二部分是用來固定推出零件的零件,有推板固定板,推板等;第三部分是作用推出零件推出動作的導(dǎo)向及合模時推出零件復(fù)位的零件.
推出機(jī)構(gòu)的原則是: 應(yīng)使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀;推力的分布依脫模阻力的大小要合理安排;推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單,動作可靠,不發(fā)生錯誤動作,合模時能正確復(fù)位.
4.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計
無論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
模具溫度的調(diào)節(jié)是指對模具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達(dá)到控制模溫的目的。對模具進(jìn)行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對模溫的要求有關(guān)。
對于粘度低、流動性好的塑料，因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻，有時為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)的冷卻時間，亦可用冷水控制模溫。對于粘度高、流動性差的塑料，為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，因此經(jīng)常需要對模具加熱。對于粘流溫度或熔點較低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具冷卻；而對于高粘流溫度或高熔點的塑料，可用溫水控制模溫。流程長、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點雖不高，但成型面積很大時，為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響充型，可對模具采取適當(dāng)?shù)募訜岽胧?。對于大型模具，為保證生產(chǎn)之前用較短時間達(dá)到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對模具進(jìn)行預(yù)熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時，可以不設(shè)置冷卻裝置而依靠自然冷卻。由于本模具型腔較小，工藝要求也不高，所以可以采用自然冷切，但是為了適應(yīng)不同地區(qū)的不同氣候環(huán)境，及節(jié)省冷卻時間，提高生產(chǎn)效率，模板上應(yīng)開設(shè)一定的冷切水道以便于冷切。
４.９ 彈簧的選定
由斜滑塊體積得到它的質(zhì)量，然后根據(jù)10%預(yù)壓縮量和其他零件的相關(guān)尺寸選定彈簧。
斜滑塊1質(zhì)量1.273599Kg
中徑必須大于10mm又屬于輕負(fù)載
所以選TL22X75
同理彈簧2選TL22X75
頂桿復(fù)位彈簧選 TF30X100
結(jié) 論
這次畢業(yè)設(shè)計歷時三個月，所設(shè)計的是基于CAD技術(shù)的注塑模生產(chǎn)技術(shù)及其工藝裝備的研制。本課題是一個實踐性課題，它有很高的技術(shù)開發(fā)性，其設(shè)計技術(shù)是采用目前業(yè)內(nèi)比較先進(jìn)的CAD技術(shù)和三維立體設(shè)計技術(shù)Pro/ENGINEER的有效結(jié)合，它和我的專業(yè)——機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)還是比較接近的。通過對本課題的研究，結(jié)合大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)知識，更重要的是在老師的悉心指導(dǎo)下，使我少走了許多彎路，也讓我在最短的時間內(nèi)，學(xué)到更多原本上學(xué)不到的知識。使我的專業(yè)知識再上一個臺階，理論和實踐相結(jié)合進(jìn)一步提高了我的綜合能力。
致 謝
在做畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，從選題、調(diào)研、實踐到論文撰寫，我得到了多方面的指導(dǎo)和幫助。
本課題是在淮陰工學(xué)院的模具工程師康志軍老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和為人師表的作風(fēng)、平易近人的品格給我留下了深刻的印象，在此論文即將結(jié)束之際，謹(jǐn)向我的老師致以最崇高的敬意！
最后，在本文即將完成之際，對所有關(guān)心、愛護(hù)以及幫助我的老師、同學(xué)和朋友表示最衷心的感謝！
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