圓規(guī)盒的注塑模具設計

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設計說明書 摘 要 本課題主要是針對圓規(guī)盒的注塑模具設計，該圓規(guī)盒材料為丙烯晴-丁二烯-苯乙烯ABS，是工業(yè)生產中常見的一種保護蓋產品。通過對塑件進行工藝的分析和比較，最終設計出一副注塑模。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、側抽機構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數的校核都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據題目設計的主要任務是圓規(guī)盒注塑模具的設計，也就是設計一副注塑模具來生產塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對塑件的具體結構，該模具是輪輻式澆口的單分型面注射模具。 關鍵詞:注塑模、圓規(guī)盒、抽芯機構、注射工藝、抽芯距、模具結構。 - 36 - 目 錄 摘 要 - 1 - 目 錄 - 2 - 前 言 - 6 - 第1章 塑件的工藝性分析 - 7 - 1.1 塑件的原材料分析 - 7 - 1.2 塑件的結構工藝性分析 - 8 - 1.3 塑件的尺寸精度分析 - 8 - 1.4 塑件表面質量分析 - 8 - 第2章 成型設備選擇與模塑工藝規(guī)程編制 - 9 - 2.1計算制品的體積和重量 - 9 - 2.2初選注射機 - 9 - 2.3 塑件模塑成型工藝參數的確定 - 10 - 2.4 設計模塑工藝卡 - 11 - 第3章 注射模的結構設計 - 12 - 3.1分型面的選擇 - 12 - 3.2 型腔數目的確定及型腔的排列 - 13 - 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 - 13 - 3.3.1主流道設計 - 14 - 3.3.2分流道的設計 - 16 - 3.3.3 分流道截面形狀與效率 - 17 - 3.3.4澆口設計 - 17 - 3.4 型芯、型腔結構的設計 - 19 - 3.4.1 型腔結構設計 - 20 - 3.4.2 型芯結構設計 - 20 - 3.5 脫模機構的設計 - 21 - 3.6側抽機構設計 - 23 - 第4章 注射模設計計算 - 26 - 4.1成型零件尺寸計算 - 26 - 4.1.1影響塑件尺寸和精度的因素 - 26 - 4.2模板尺寸設計 - 27 - 第5章 冷卻系統(tǒng)的設計 - 28 - 5.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的作用 - 28 - 5.1.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 - 28 - 5.1.2溫度調節(jié)系統(tǒng)對塑件質量的影響 - 28 - 5.2冷卻系統(tǒng)的機構 - 29 - 5.2.1模具冷卻系統(tǒng)的設計原則 - 29 - 5.2.2模具冷卻系統(tǒng)的結構 - 30 - 第6章 注射機有關參數的校核 - 31 - 6.1 模具閉合高度計算 - 31 - 6.2 模具安裝部分的校核 - 31 - 6.3模具開模行程校核 - 31 - 第7章 模具的工作原理及特點 - 32 - 設計總結 - 34 - 致 謝 - 35 - 參考文獻 - 36 -  Abstract The main topic covered for a compasses box of injection mold design, the materials for the acrylic dome clear - butadiene - styrene (ABS),is commonly found in industrial production of a protective cover products.Through the process of plastic parts for analysis and comparison,the final design of an injection mold.The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure,side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies.Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements.Designed in accordance with the subject's main task is to build a Compasses box plastic injection mold design, that is,the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production. Plastic parts for the specific structure of the mold is the spokes-style single-gate injection mold surface. Key words： Injection mold,compasses box,corepulling mechanism, injection technology, Corn2pulling Distance，mould struchture.  前 言 隨著中國當前的經濟形勢的高速發(fā)展，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關于當前國家產業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。 ? 近年來，塑料模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或柱塞的推動下，經過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。 ? 本次設計的主要任務是塑料圓規(guī)盒注塑模具的設計，也就是設計一副注塑模具來生產圓規(guī)盒塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對圓規(guī)盒的具體結構，通過此次設計，使我對輪輻式澆口單分型面模具的設計有了較深刻的認識；同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準等，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、側抽機構、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經驗。  第1章 塑件的工藝性分析 零件名稱:圓規(guī)盒 ，三維圖如圖1-1所示 生產批量:中小批量 ；材料:ABS；未注公差按MT5級精度 。 圖1-1 塑件三維圖 塑件的工藝性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面質量和塑件的工藝性分析，其具體分析如下: 1.1 塑件的原材料分析 塑料品種 結構特點 使用溫度 化學穩(wěn)定性 性能特點 成型特點 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯(ABS)，屬于熱塑性塑料 非結晶態(tài)樹脂，不透明 小于85-110℃，脆化溫度未-18℃ 有較良好的耐化學試劑性，不耐濃的氧化性酸及醛、酮、酯、氧化烴等 不透明，具有良好的綜合物理力學性能，耐熱、耐腐、耐磨及良好的抗蠕變性，介電性能好，吸水性較強 熔融溫度高(超過250℃時才出現(xiàn)分解)，熔體粘度不太高，流動性中等(溢邊值為0。04mm)，與流動性和壓力有關，對壓力更敏感，冷卻速度較快，成型收縮小 結論: ①熔融溫度較高，熔體黏度中等，一般采用螺桿注射機成型，模具溫度可控制在60～80℃ ②吸濕性強，含水量應小于0。3％，必須充分干燥 ③易發(fā)生熔接熔接痕，應注意選擇進料口位置形式，頂出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色痕跡”(但在熱水中加熱可消失)，脫模斜度應取2°以上 1.2 塑件的結構工藝性分析 ⑴ 從圖紙上分析，該塑件的外形為由上蓋和下蓋組合，壁厚比較均勻，平均壁厚為2mm，且符合最小壁厚要求。 ⑵ 塑件型腔較大，只有一個孔Ф7㎜，孔均符合最小孔徑要求。 ⑶ 在上蓋內側壁有一條凸槽起扣緊下蓋的作用，因此成型后塑件不易取出，需要考慮內側抽裝置。 1.3 塑件的尺寸精度分析 該塑件的未注公差按MT5級公差要求。 1.4 塑件表面質量分析 該塑件為辦公用圓規(guī)盒，對其表面質量沒有什么高的要求，粗糙度可取Ra3。2um,塑件內部也不需要較高的表面粗糙度要求，所以內外表面的粗糙度都3取Ra3。2um。 結論:該塑件可采用注射成型加工，且加工性能較好，但成型以后需要設置內側抽芯機構才能將塑件順利脫出。 第2章 成型設備選擇與模塑工藝規(guī)程編制 2.1計算制品的體積和重量 通過三維制圖UG軟件測量得: 塑件投影面積 S=7428.388㎜2 ； 塑件體積 V=16926.402㎜3； 查有關資料可知ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 則單件塑件重量m≈17.77g 2.2初選注射機 1）注射量：該塑件單件重量m=17.77g 澆注系統(tǒng)重量的計算可以根據澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 V≈ 11.776 粗略計算澆注系統(tǒng)重量為 11.776×1.05=12.365g 總體積 V塑件=（16.926+11.776）=28.702 總重量 M=28.702×1.05=30.137g 聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，PVC的密度為1.35～1.45g/ 滿足注射量 V機≥V塑件/0.80 式中 V機—額定注射量（） V塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（） = 35.878 滿足注射量M機≥M塑件 式中 M機—額定注射量（g） M塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g） —聚苯乙烯的密度（g/cm3） —塑件采用塑料的密度（g/cm3） =37.671g 2）注射壓力： P注≥P成型 經查有關資料可知ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70～100MPa 3）鎖模力： P鎖模力≥pF 式中p—塑料成型時型腔的壓力，ABS塑料的型腔壓力p=100MPa F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（） 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F=7428.388 PF=100×7428.388≈742.838KN 再根據塑件形狀及尺寸采用一模一件的模具結構，由以上數據，相關資料初選螺桿式注塑機:XS-ZY-50。它的注射容量為50cm3 ，注塑壓力為130MPa，鎖模力為1800KN，均滿足以上條件。 2.3 塑件模塑成型工藝參數的確定 ABS注射成型工藝參數見下表2.1，試模時可根據實際情況作適當調整。 工藝參數 規(guī)格 ? 工藝參數 規(guī)格 預熱和干燥 溫度t/℃: 80～95 ?成型時間/s 注射時間 0～5 時間/h: 4～5 保壓時間 15～30 料筒溫度t/℃ 后段 150～170 冷卻時間 15～30 中段 165～180 總周期 40～70 前段 180～200 螺桿轉速n/() 30～60 噴嘴溫度t/℃ 170～180 后處理 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度t/℃ 50～80 溫度t/℃ 70 注射壓力p/Mpa 60～100 時間/h 2～4 表2.1 2.4 設計模塑工藝卡 圓規(guī)盒注射成型工藝卡片 資料編號 ? 車間 共???頁 第???頁 零件名稱 圓規(guī)盒 材料牌號 ABS 設備型號 XS-ZY-50 裝配圖號 ? 材料定額 ? 每模件數 1件 零件圖號 ? 單件質量 30.137g 工裝號 ? 材料干燥 設備 ? 溫度/℃ 80～95 時間/h 4～5 ? 料筒溫度 后段/℃ 150～170 中段/℃ 165～180 前段/℃ 180～200 噴嘴/℃ 170～180 模具溫度/℃ 50-80 ? 時間 注射/s 0-5 保壓/s 15-30 冷卻/s 15-30 ? 壓力 注射壓力/ 60-100 背壓/ 60-100? 后處理 溫度/℃ 烘箱 70 時間定額 輔助/min ? 時間/h 2～4 單件/min ? 檢驗 ? 編制 校對 審核 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 ? ? ? ? ? ? ? 第3章 注射模的結構設計 注射模結構設計主要包括: 分型面的選擇、模具型腔數目的確定及型腔的排列、澆注系統(tǒng)設計、型芯、型腔結構的確定、推件方式、側抽芯機構的設計、模具結構零件設計等內容。 3.1分型面的選擇 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設計原則： 1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處 2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模 3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求 4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求 5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 6）分型面的選擇應有利于排氣 除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 綜合考慮以上的設計原則并結合該塑件的結構特點和質量要求，應采用塑件外形最大輪廓處作為分形面。如圖3-1紅實線所示。 圖3-1 3.2 型腔數目的確定及型腔的排列 由于該塑件采用一模一件成型，所以型腔布置在模具的中間。這樣也有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注塑機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送管道。它具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑件質量具有決定性影響。澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利地充滿到型腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內在質量優(yōu)良的塑料制件。因此要求充模過程快而有序，壓力損失小熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與制品分離或切除。澆注系統(tǒng)一般由四部分組成。 (1)主流道 指由注射機噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道。它是塑料熔體首先經過的通道，且與注塑機噴嘴在同一軸線。 (2)分流道 指主流道末端至澆口的整個通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉向。單型腔模具中分流道是為了縮短流程。多型腔注射模中分流道中為了分配物料，通常由一級分流道和二級分流道，甚至多級分流道組成。 (3)澆口 指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內，并有序的填滿型腔，且對補縮具有控制作用。 (4)冷料井 通常設置在主流道和分流道轉彎處的末端。其功用為“捕捉”和貯存熔料前鋒的冷料。冷料井也經常起拉勾凝料的作用。 澆注系統(tǒng)設計原則： (1)澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置； (2)盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間； (3)澆口位置的選擇，應避免產生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動，并有利排氣和補縮； (4)避免高壓熔體對型芯很讓和嵌件產生沖擊，防止變形和位移； (5)澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無損傷； (6)熔合縫位置需合理安排，必要時配置冷料井或溢料槽； (7)盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量； (8)澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度，其中澆口須有IT8以上精度。 3.3.1主流道設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 根據模具手冊查得XS-ZY-50型注射機噴嘴的有關尺寸：噴嘴球半徑:R =20mm，噴嘴孔直徑:d =4mm。 a、主流道尺寸 主流道通常設計在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為，流道表面粗糙度，小端直徑比注射機噴嘴直徑大0.5～1mm?，F(xiàn)取錐角=60，小端直徑比噴嘴直徑大1㎜。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度50～55HRC。由于小端的前面是球面，其深度為(現(xiàn)取為)，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大。澆口套與模板間配合采用的過渡配合 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為Ф3.5mm。 b、主流道澆口套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道澆口套形式，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。常用澆口套分為澆口套、定位圈整體式和澆口套與定位圈單獨分開兩種，澆口套由于注射機的噴嘴球半徑為21mm，所以澆口套的為R22mm。 本設計采用澆口套與定位圈單獨分開，澆口套如如3.1所示，定位圈如圖3.2所示： 圖3-2澆口套 圖3-3定位圈 C、主流道澆口套的固定 因為采用的為分開式，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外徑為Φ100mm，內徑Φ35mm。具體固定形式采用2顆M5×20L螺釘固定，具體圖3-3所示。澆口套采用2顆M5×15L螺釘固定，具體圖3-2所示。 3.3.2分流道的設計 主流道與澆口之間的通道稱為分流道。直澆道模具可以省去分澆道，但在多型腔模具中分澆道是必不可少的。 (1)分流道的設計要點 ①分流道要求熔體的流動阻力盡可能小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值，尤其對于小型塑件更為重要。 ②分流道轉折處應以圓弧過度；分流道與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過度，利于塑料熔體的流動及充模。 ③各型腔要保持均衡進料。 ④表面粗糙度要求以Ra0.8為佳。 ⑤分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井。 ⑥分流道位置可單獨開設咋定模板或動模板上，也可同時開在動、定模上，合模后形成分流道截面形狀，這主要取決于模具結構、塑料特性及塑件脫出方法。通常分流道多開設在模具的一側，利于開模時將流道凝料脫出。 (2) 分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形、正方形、梯形、U形、半圓形和正六角等。澆道的截面積越大，壓力的損失越?。粷驳赖谋砻娣e越小，熱量的損失越小。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設計越合理。表3.1所示為不同截面的分流道的效率。 3.3.3 分流道截面形狀與效率 各類截面中圓形、正方形的效率最高（即比表面積最小），但正方形流道的凝料脫模困難。實際使用的是具有5°～10°斜度的梯形流道。U字形是梯形流道的變異。六角形截面兩個梯形的組合。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用。當分型面為平面時，可采用圓形或六角形截面的分流道；當分型面不是平面時，長采用梯形或半圓形截面的流道。塑料熔體在流道中流動時，表層冷凝凍結，起絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動，因此分流道的理想狀態(tài)應是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實現(xiàn)這一點，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)。 經過綜合考慮，本模具采用U字形截面分流道。 3.3.4澆口設計 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 澆口是連接分流道和型腔的一段細短澆道，它的形狀、數量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。 (1)澆口的尺寸及類型 澆口的截面積一般取分流道截面積的3%～6%，澆口的長度約1～1.5mm，在設計時應取最小值，試模時逐步修正。澆口的形狀有矩形（厚度和寬度比為1：3）、圓形、梯形和U形。澆口的類型有直接口、側澆口、平縫式澆口、扇形澆口、點澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、潛伏式澆口和護耳澆口等。 本模具采用的點澆口，點澆口全稱針點式澆口，是典型的限制型澆口。具有如下優(yōu)點： ①可大大提高塑料熔體剪切速率，表現(xiàn)粘度江都明顯，致使充模容易。 ②熔體經過點澆口時因高速摩擦生熱，熔體溫度升高，黏度再次下降，致使流動性再次提高。 ③能正確控制補料時間，無倒流之慮；有效降低塑件特別是澆口附件的殘余應力，提高了制品質量。 ④能縮短成型周期，提高生產效率。 ⑤有利澆口與制品的自動分離，便于實現(xiàn)塑件生產過程的自動化。 ⑥澆口痕跡小，容易修整。 ⑦在多型腔模中，容易實現(xiàn)各型腔均衡進料，改善了塑件質量。 ⑧能較自由地選擇澆口位置。 點澆口的缺點有： ①必須采用雙分型面的模具結構； ②不適合高粘度和對剪切速率不敏感的塑料熔體； ③不適合厚壁塑料成型； ④要求采用較高的注射壓力。點澆口的結構如圖3-4所示。 圖3-4 點澆口的機構形式 圖中主要尺寸為：澆口直徑（0.5～1.5）mm，l=0.5～2mm， H=3， ，R=1.5～3，r=0.2～0.5。 (2)澆口的位置 澆口的位置對塑件的質量有極大的影響，澆口的位置選擇時應遵循如下原則： ①澆口應開設在塑件較厚的部位，以利于熔體流動，型腔的排氣和塑料的補塑，避免塑件產生縮孔或表面凹陷； ②澆口的設置應避免塑件表面產生熔接痕，影響塑件的外觀； ③澆口應設置在能使型腔的各個角落同時充滿的位置； ④澆口應設置在有利于排出型腔中的氣體的位置； ⑤澆口應設計在能避免塑件表面產生熔接痕的部位； ⑥模具的型芯細小時，澆口設計應注意不能使熔融塑料直接沖擊型芯，以免型芯被沖擊變形。 ⑦澆口不要設置在塑件使用中的承受彎曲載荷和沖擊載荷的部位。 根據本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，進澆點如圖3-5所示。 圖3-5 3.4 型芯、型腔結構的設計 型芯、型腔采用整體式或整體嵌入式結構。 整體式型腔是直接在一整塊材料上加工而成的凹模即為整體式凹模，其特點是牢固，不易變形，有較高的強度和剛度，成型的塑件表面不會有模具接縫痕跡。當塑件結構簡單時，制作整體式凹模比較容易，塑件形狀復雜時，整體式凹模的加工工藝性較差，需要采用電火花、電鑄等特殊加工手段，制作周期較長且費用較高，零件尺寸較大時加工和熱處理都較困難，消耗貴重模具鋼多。整體式結構適用于形狀簡單的中小型塑件。 整體嵌入式型腔是將凹模做為整體式，再嵌入模具的模板內，它在單腔和多腔模具中均可應用。這種凹模結構的好處是: a、加工單個型腔的凹模方便，同時零件的熱處理變形比在一塊材料上制作多個型腔的小。 b、節(jié)省貴重鋼材。根據工作性質，凹模和固定板可分別采用不同的材料制作。 C、易于維修更換。采取鑲嵌式安裝形式便于更換失效了的凹模，兒不影響生產進 d、各型腔凹模單獨加工利于縮短制模周期。 3.4.1 型腔結構設計 型腔是成型塑件外表面的成型零件。分析產品，其外部結構簡單，考慮各方面因素，采用整體嵌入式型腔，它能節(jié)約優(yōu)質模具鋼，嵌入模板后有足夠的強度與剛度，使用可靠且置換方便。用4顆M8×25L螺釘固定于定模板，如圖3-6所示： 圖3-6 3.4.2 型芯結構設計 型芯和鑲件都是用來成型塑料制品的內表面的成型零件。對于讀卡器下蓋體來說，它們的結構有所不同，因此其型芯和鑲件結構也不同。讀卡器下蓋體其內部結構比較簡單但凸臺很高，可以把凸臺做成大鑲件已節(jié)約優(yōu)質模具鋼材料。用4顆M8×45L螺釘固定于動模板，如圖3-7所示： 圖3-7 3.5 脫模機構的設計 在注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須從模具的型腔及型芯中被脫出，這一完成塑件脫出的機構成為脫模機構。脫模機構的設計原則： (1)塑件滯留于動模，模具開啟后應以使塑件及澆口凝料滯留于帶有脫模裝置的動模上，以便模具脫模裝置在注射機頂桿的驅動下完成脫模動作。 (2)保證塑件不變形損壞，這是脫模機構應達到的基本要求。首先要正確分析塑件對型腔或型芯的附著力的大小以及所在的部位，有針對性地選擇何時的脫模方法和脫模位置，使頂出中心和脫模阻力中心相重合。型芯由于塑件收縮時對其包緊力最大，因此頂出的作用應該竟可能地靠近型芯，頂出力應該作用于塑件剛度、強度最大的部位，作用面盡可能大一些。影響脫模力大小的因素很多，當材料的收縮率大，塑件壁厚大，模具的型芯形狀復雜，脫模斜度小以及型腔（型芯）粗糙度高時，脫模阻力就會增大，反之則小。 (3)力求良好的塑件外觀，頂出塑件的位置應該盡量設在塑件內部或對外觀影響不大的部位，在采用頂桿脫模時尤其要注意這個問題。 脫模機構由以下幾個零件組成，頂桿直接作用于塑料，將塑料從型腔或型芯上脫出，頂桿需要固定，因此設在固定板上，通過頂出板與固定板聯(lián)接，將頂桿平穩(wěn)固定，注射機的液壓頂出或機械頂出桿作用于頂出板上，使頂桿完成頂出動作。當頂桿細小或頂出距離過長時要使頂出過程平穩(wěn)，就要在頂出系統(tǒng)中增加導柱和導套，頂出后頂桿應先于型腔或型芯復位，通過復位桿時下。在頂出系統(tǒng)中有一拉料桿，其作用是將澆注系統(tǒng)的冷料拉至動模上并在卸料過程中隨塑件同時被頂出。擋銷的作用是在頂出板與動模板之間留有間隙，防止肥料及雜物落入，影響了頂出系統(tǒng)回程，同時可調節(jié)頂桿的位置及頂出距離。 頂桿脫模機構的設計要點： (1)頂出的頂出位置應該設在脫模阻力大的部位。蓋、箱類塑件阻力最大的地方是側面，在端面均勻設置頂桿是最理想的。 (2)頂桿不設置在塑件薄壁處，一面塑件變形破損，當結構特殊需要時，應該增大頂出面積使塑件受力得以改善，可采用頂出盤頂出。 (3)頂桿直徑不宜過小，有足夠的剛度，而且應以盡可能大的面積與塑件接觸，當直徑小于3時應該采用階梯頂桿，以加大頂桿的剛度。 (4)頂桿與型芯或型腔板頂桿孔的配合一般為H8/h7或H7/h7，配合間隙可參考塑料不溢料間隙值，配合長度一般為頂桿直徑的（1.5～2）倍，但至少不小于15mm。 (5)若塑件上不允許有頂出痕跡，可在模具型腔外增設輔助頂出用頂出耳頂出。 (6)頂桿材料多用45鋼或T8、T10等碳素工具鋼制造，采用頭部局部淬火，淬火硬度在50HRC以上，局部淬火長度為1.5倍推出行程與配合長度之和，表面粗糙度在。 (7)在一般情況下頂桿已基本作為模具標準出現(xiàn)，但是在特殊情況下，需要對頂桿作出進一步的加工。 根據制品的結構特點，確定在制品的設置頂桿具體如圖3-8所示： 圖3-8 頂桿位置 復位裝置設計，脫模機構將塑件脫模后，在進行下一次成型前，除推板脫模機構以外，必須先行回到初始位置，尤其是有側向分型的模具，頂桿與側向抽出型芯之間會相互干擾，這就更要求頂出機構必須在閉模前回到初始狀態(tài)。常用的復位形式有：復位桿復位，頂出桿兼復位桿復位，彈簧復位。 本模具采用復位桿復位，復位桿的工作端面頂在動模的固定板上，由于動模固定板沒有熱處理，為防止在模具工作中復位桿將動模固定板頂出凹坑，復位桿高于動模板1mm，復位桿的另一工作面與固定頂桿的頂出固定板相連，在模具閉模時，由復位桿憂郁彈簧作用推動頂桿固定板，帶動頂桿回程。 3.6側抽機構設計 當注射成型側壁帶有孔、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側向移動的零件，稱為活動型芯，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，否則就無法脫模。帶動活動型芯作側向移動（抽拔與復位）的整個機構成為側向分型與抽芯機構。 根據動力來源不同，側向分型與抽芯機構一般可分為機動、液壓（液動）或手動、手動三大類型。 (1) 手動側向分型抽芯 模具機構比較簡單，且生產效率低，勞動強度大，抽拔力有限。故在特殊場合才適用，如試驗新產品、生產小批量制品等。 (2) 機動側向分型抽芯 開模時，依靠注塑機的開模動力，通過側向抽芯機構改變運動方向，將活動零件抽出。機動抽芯具有操作方便、生產效率高、便于實現(xiàn)自動化生產等優(yōu)點，雖然模具機構復雜，但仍在生產中廣為采用。機動抽芯按結構形式主要有：斜導柱抽芯機構、彎拉桿式抽芯機構、彎拉板式抽芯機構、斜滑塊式抽芯機構、頂出式抽芯機構及齒輪齒條式抽芯機構等。 (3) 液壓或氣壓側向分型抽芯 系統(tǒng)以壓力油或壓縮空氣作為抽芯動力，在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過活塞的往復運動來進行側向分型、抽芯及復位的機構。這類機構的主要特點是抽拔距離長，抽拔力大，動作靈活，不受開模過程限制，常在大型注塑模中使用。尤其適用于備有液壓缸的注塑機。 塑件需要抽芯的位置如圖3-9紅色面所示，這是塑件的內側面，需要采用內側抽芯結構，利用機動側向分型抽芯成型。 圖3-9 將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離稱為抽芯距。一般來說，抽芯距等于脫模行程加1mm～3mm的安全距離。測得脫模行程最大為3.mm?？扇〕樾揪酁?5mm。 內側抽芯機構由斜銷頂出。斜斜銷度計算由Auto CAD的燕秀工具箱斜頂角度計算器計算，如下圖3-10所示，斜銷參數設計參考圖3-11的設計標準。斜銷具體尺寸詳見零件圖。 圖 3-10 圖3-11 第4章 注射模設計計算 4.1成型零件尺寸計算 注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進行尺寸檢測和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長度和寬度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）與型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具設計中，應根據塑件的尺寸、精度來確定模具成型零件的工作尺寸和精度。 4.1.1影響塑件尺寸和精度的因素 (1)成型收縮率 塑料成型后的收縮率與塑料的材料、塑件的結構、模具的結構以及成型的工藝條件等因素有關，因此，在實際工作中，成型收縮率的波動很大，從而引起塑料尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為： 式中 ——塑料收縮波動而引起的塑件尺寸誤差，mm； ——塑料的最大收縮率，%； ——塑料的最小收縮率，%； ——塑件尺寸，mm。 一般情況，由成型收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內。 (2)模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造誤差越小，塑件的尺寸精度越高，但是模具零件的加工困難，制造成本和加工周期也會加大加長。實踐證明，如果模具成型零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 (3)模具成型零件的磨損 模具在使用過程中，由于塑料熔體流動的沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產生的腐蝕性氣體的銹蝕以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新拋光等，均可造成模具成型零件尺寸的變化，凹?；蛐颓怀叽缱兇?，凸?；蛐托境叽缱冃?。這種由于磨損造成的模具成型零件尺寸的變化值與塑件的產量、塑料原料及模具都有關系，當塑件產量較大時，模具表面耐磨性要好（如采用高硬度材料，模具表面鍍硬金屬層，表面滲氮處理等）。對于中小塑件，模具的成型零件最大磨損可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成型零件最大磨損應取塑件公差的1/6一下。 (4)模具安裝配合的誤差 模具的成型零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差應不影響模具成形零件的尺寸精度和位置精度。 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算。查有關手冊得ABS的收縮率為Q=0.4％～0.7％，故平均收縮率為=(0.4+0.7)/2=0.55％。根據塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取塑件公差的1/4，即。 4.2模板尺寸設計 塑料模具型腔在成型過程中承受著塑料熔體的高壓，如果側壁或底板的強度不足，則可能產生開裂，如果強度不足，則可能產生過大的變形，造成溢料，使脫模困難，型腔側壁和底板厚度的計算方法有強度計算和剛度計算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問題，應按剛度條件計算，小尺寸型腔強度不足是主要問題，應按強度條件計算。 根據制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較大尺寸，所以應按剛度來計算，而型腔采用的是整體嵌入式，根據型腔的材料和經驗，型腔的壁厚為17～39mm，模套壁厚45～50mm。 由此按經驗參考標準模架相關資料估計出各板尺寸: o 動模板: 200㎜×300㎜×70㎜ o 定模板: 200㎜×300㎜×50㎜ o 墊板: 330㎜×350㎜×55㎜ o 墊塊: 38㎜×300㎜×70㎜ o 動模座板: 250㎜×300㎜×30㎜ o 定模座板: 250㎜×300㎜×30㎜ o 推板: 120㎜×300㎜×15㎜ o 推桿固定板: 120㎜×300㎜×20㎜第5章 冷卻系統(tǒng)的設計 塑料注射模溫度調節(jié)能力的好壞，直接影響到塑件的質量，而且也決定著生產效率的高低，塑件在型腔內的冷卻力求做到均勻、快速，以減少塑件的內應力，使塑件的生產做到優(yōu)質高效率。 5.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的作用 溫度調節(jié)系統(tǒng)在模具中的作用是至關重要的，尤其對厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件來講更為重要。 5.1.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 質量優(yōu)良的塑件應滿足一下六方面的要求，即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，沖擊強度高，耐應力開裂性好和表面粗糙度低。 模溫對以上各點的影響分述如下： (1)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，注射速度快可以減小塑件的變形，其中均勻一直的模溫尤為重要，但是由于塑件形狀復雜，壁厚不一樣，充模順序先后不同，常出現(xiàn)冷卻不均勻的情況。為了改善這一情況，可將冷卻水先通入模溫最高的地方，在冷得快的地方通溫水，慢的地方通冷水，使模溫均勻，塑件各部分能同時凝固，這不僅提高制品質量，也縮短了成型周期，但由于模具結構復雜，要完全達到理想的調溫往往是困難的。 (2)對于結晶型塑料，為了使塑料尺寸穩(wěn)定，應該提高模溫，使結晶在模具內盡可能的達到平衡，否則塑件在存放和使用過程中由于后結晶會造成尺寸和力學性能的變化（特別是玻璃化溫度低于室溫的聚烯烴類塑件），但模溫過高對制品性能也會產生不好的影響。 (3)結晶型塑料的結晶度還影響塑件在溶劑中的耐應力開裂能力，結晶度越高該能力越低，故降低模溫是有利的。但是對于聚碳酸酯一類的高粘度非結晶型塑料，耐應力開裂能力和塑件的內應力關系很大，故提高充模速度，減小補料時間并采用高模溫是有利的。 5.1.2溫度調節(jié)系統(tǒng)對塑件質量的影響 熱塑性塑料熔體注入型腔后，釋放大量熱量而凝固。不同的塑料品種，需要模腔維持在某一適應溫度。模溫對塑件質量的影響主要表現(xiàn)在如下六個方面。 (1)改善成形性 每一種塑料都有其適宜的成型模溫，在生產過程中若能始終維持相適宜的模溫，則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑料熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。 (2)成型收縮率 利用模溫調節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的低模溫，有利于減小塑料的成型收縮率，從而提高塑件的尺寸精度，并可縮短成型周期，提高生產率。 (3)塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復雜的塑件為甚。需采用何時的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 (4)尺寸穩(wěn)定性 對于結晶性塑料，使用高模溫有利于結晶過程的進行，避免在存放和使用過程中尺寸發(fā)生變化；對于柔性塑料（聚烯烴等）采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定。 (5)力學性能 適當的模溫，可使塑件力學性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內應力增大，或產生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應力開裂大大降低。 (6)外觀質量 適當提高模具溫度能有效地改善塑料外觀質量。過低的模溫會使塑件輪廓不清，產生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 5.2冷卻系統(tǒng)的機構 5.2.1模具冷卻系統(tǒng)的設計原則 (1)冷卻水孔數量盡可能多，尺寸盡可能的大，開設較多的小孔，通入恒定溫度的水，其溫度分布均勻，其型腔表面溫度變化不大；同樣的型腔由于水道數量減少，尺寸減少，是型腔表面的冷卻溫度出現(xiàn)梯度，使冷卻不均勻。 (2)冷卻水孔至型腔表面為等距離，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面各處最好有相等的距離，當塑件壁厚不均勻時，厚壁處冷卻水道要靠近型腔，間距要小。一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。 (3)澆口處加強冷卻，普通熔融的塑料充填型腔的時候，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此澆口附近要加強冷卻，通入冷水，而在溫度低的外側使經過熱交換了的溫水通過即可， (4)降低入水與出水的溫度差，如果入水溫度和出水溫度差別太大時，使模具的溫度分布不均，如果制品冷卻速度不一樣，就容易造成制品變形，特別是對流動距離很長的大型制品，塑溫越流越低。 (5)深型腔塑件的冷卻，對于深型腔塑件，其型腔的冷卻可采用在型腔板上開設水道的方法。 (6)水道的開設應便于加工和清理，冷卻水道要易于機械加工，便于清理。一般孔徑設計為8～12mm。 5.2.2模具冷卻系統(tǒng)的結構 (1)冷卻水道形式大體分為，溝道式冷卻、管道式冷卻和導熱桿式冷卻。本模具采用的是溝道式冷卻。 (2)冷卻水道的連通方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。 (3)型腔的冷卻 本模具采用的是沿型腔邊緣設置若干并聯(lián)或串聯(lián)的循環(huán)水路。 由于該塑件體積比較大，所以水道采用直水道直徑為6mm，根據以上設計原則冷卻系統(tǒng)其分布如圖5-1所示： 圖5-1 第6章 注射機有關參數的校核 查相關資料初選注射機型號為：XS-ZY-50,其有關技術參數如下： 理論注射容量（cm3） 50 螺桿直徑（mm） 48 注射壓力（MPa） 130 注射行程（㎜） 330 注射方式 注塞式 鎖模力（KN） 1800 拉桿內向距（mm） 550 移模行程（mm） 200 最大模具厚度（mm） 400 最小模具厚度（mm） 200 噴嘴圓弧半徑（mm） 12 噴嘴孔直徑（mm） 3.5 最大開合模行程（mm） 160 動、定模板尺寸（㎜） 330×400 拉桿空間（㎜） 435 6.1 模具閉合高度計算 從二維裝配圖測量可知模具閉合高度為276mm。 6.2 模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為：250㎜×300㎜， XS-ZY-50型注射機模板最大安裝尺寸為330㎜×400㎜，故能滿足模具的安裝要求。 由于XS-ZY-50型注射機所允許模具的最小厚度為200㎜，最大厚度400㎜，即模具閉合高度滿足的安裝條件。 所以， XS-ZY-50型注射機滿足模具安裝要求。 6.3模具開模行程校核 經查資料注射機XS-ZY-50型的最大開模行程200㎜，大于H=8㎜+45㎜+10㎜＋10㎜=73㎜,故滿足要求。（第一次分型距離為水口板分開距離8㎜加小拉桿分開距離45㎜，第二次分型距離為塑件厚度兩倍10㎜加10mm的安全距離） 綜上:根據計算及經驗得出結論XS-ZY-50型注射機能夠滿足使用要求。 第7章 模具的工作原理及特點 特點:根據塑件的形狀為方形，是用上蓋和下蓋組合而成。這樣更有利于生產。模具采用整體嵌入式，這樣避免貴重材料的浪費以及便于加工成型。根據塑件的特點采用了四點進膠，設計了雙分型面。利用了4套小拉桿加彈簧和6組尼龍扣 控制了模具的第一次和第二次分型次序和距離。 工作原理: 開模時，由于位于定模板的彈簧和尼龍扣開閉器的作用迫使第一分型面先向后移，通過拉料桿把點澆口拉斷，當小拉桿移動到極限位置時候第一分型面停止運動而第二分型面開始向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，同時斜銷也開始工作，直至完成內側抽芯運動，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構復位。 本模具二次開模原理說明：為了保證第一次開模時，脫料板和定模板先開模，必需在動模板和定模板間安裝尼龍開閉器，開閉器在開模瞬間由于錐形澎漲產生瞬間磨擦力遠大于冷料和定模穴以及定模板的摩擦力，使動模板和定模板延遲開模，同時，定模板和定模座板間板在彈簧和開模慣性力作用下，完成第一次開模。 模具三維圖 模具定模側圖 模具定模側圖 設計總結 此模具在總體上是一個比較簡單的模具設計，但是在設計中有許多細微的結構。我在設計中使用了一模一腔，由于該制件的外形尺寸長度方向相對寬度方向較長，因此在成型過程中利于排氣。 在設計即將結束時，對本次設計做個總結，總的來說此設計是比較成功的，基本實現(xiàn)了完成設計要求，并達到了預期效果。畢業(yè)設計是專業(yè)設計的重要組成部分。通過畢業(yè)設計，將所學的各門知識融會貫通。同時，畢業(yè)設計又是聯(lián)系理論學習與實際運用的重要紐帶，通過把實習時的習得經驗與書本中的理論知識聯(lián)系起來，應用到畢業(yè)設計過程中，實現(xiàn)了理論與實踐相結合的目的，為今后的工作打下堅實的基礎。 1．通過畢業(yè)設計，鞏固和加深了所學專業(yè)課程的知識，使自己能夠綜合運用所學理論從事實際的工程工作，培養(yǎng)了綜合分析和獨立工作的能力。 2．通過畢業(yè)設計，提高了設計計算及繪圖能力，學會了收集、閱讀、分析應用各類參考工具書。 3．通過設計，強化了對模具設計及制造工藝的認識，具備了一定的經驗設計能力。 4．在畢業(yè)設計的過程中，掌握了最基本的模具設計程序、方法與要點，能根據實際生產的需要，設計合理的模具結構。 致 謝 歷經近一學期的畢業(yè)設計即將結束，敬請各位老師對我的設計過程作最后檢查。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經過這幾月的努力，我相信這次畢業(yè)設計一定能為我的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。 在畢業(yè)設計即將結束之際，感謝我的指導老師，感謝老師對我認真、耐心的指導，讓我對模具行業(yè)有了一個新的認識，并對我的畢業(yè)設計提供了寶貴的意見，還讓我對模具的設計和模具的加工能合理的結合起來，使我在設計模具時能考慮到加工問題，讓我受益非淺。在整個設計過程中，我還得到周圍同學的幫助，通過和他們的交流和學習，讓我想到不少設計思路。在此，對關心和指導過我的各位老師和幫助過我的各位同學表示衷心的感謝!  參考文獻 [1]閻亞林主編?塑料成型工藝及模具設計； [2]馮炳堯?韓泰榮?蔣文森主編?模具設計與制造簡明手冊(第三版)?上?？茖W技術出版社； 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