蓋板注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)
蓋板注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì),蓋板,注塑,成型,工藝,模具設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校材料工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
蓋板注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)
摘 要
系統(tǒng)介紹了塑件的成形工藝及模具成型結(jié)構(gòu)對(duì)塑件質(zhì)量的影響分析，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模具成型部分和總裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。介紹了端蓋注塑模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意的要點(diǎn)，并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對(duì)蓋板注塑模的各主要尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：工藝分析；塑件成型；澆注系統(tǒng)；模具結(jié)構(gòu)。
Flat injection moid design
Abstract
The molding process of plastic parts, the effect analysis to plastic parts quality caused by molding structure, as well as the casting system design, partial and general design of mold moulding introduced respectively. The critical points of mold for plastic design are introduced, and the adjustable character of molding structure、exchange character as well as the molding costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the carry the cover to the main dimensions of injection molding are carried out so as to determine the size of different parts, the molding design and the process of parts as well as assembling process and etc of injection molding are stated in details.
Keywords: process analysis; plastic parts moulding; casting system;
molding structure.
緒論
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快。使模具的需要補(bǔ)斷增加。而對(duì)模具的質(zhì)量要求越來(lái)越高。模具技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用越來(lái)越顯得更為重要。
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國(guó)雖然很早就開(kāi)始制造模具和使用模具，但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國(guó)模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)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)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
設(shè)計(jì)者：李家清
2008年5月10號(hào)
第1章 模塑工藝規(guī)程的編制
該塑件為日常生活中常見(jiàn)的一個(gè)蓋板，其零件圖如圖1所示，本塑件的材料采用工程塑料ABS，尺寸精度為5級(jí),生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
技術(shù)要求：1 零件表面不得有毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)。2.材料：ABS
圖1
1.1塑件的工藝性分析
1.1.1塑件的原材料分析
塑件的材料采用工程塑料ABS,屬熱塑性塑料，是由丙烯腈,丁二烯和苯乙烯組成的三不共聚物.從使用性能上看，該塑料具有剛度好，耐水，耐熱性強(qiáng)，其介電性能與溫度和頻率無(wú)關(guān)等特點(diǎn)；從成型性能上看：1.無(wú)定性料，流動(dòng)性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。2.宜取高料溫，高模溫，但料溫過(guò)高易分解（分解溫度≥250。C）。對(duì)精度較高的塑件，模溫宜取50－60。C，對(duì)光澤耐熱塑件，模溫宜取50－80。C.
另外，該塑件成型時(shí)易產(chǎn)生縮孔，凹痕，變形等缺陷，成型溫度低時(shí)，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成型時(shí)應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)較緩慢。散熱冷卻速度不易過(guò)快。
1.1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1.1.2.1結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為120mm，寬度為60㎜,高度為20㎜的蓋板.蓋板內(nèi)側(cè)有兩個(gè)側(cè)突,長(zhǎng)度為4㎜,壁厚為2㎜.由于側(cè)突的存在,模具采用斜滑抽芯機(jī)構(gòu).此機(jī)構(gòu)既方便脫模又動(dòng)作連貫,效率高. 。
1.1.2.2尺寸精度分析
制件尺寸選用尺寸精度MT5級(jí)（GB/T14486—1993）,零件的尺寸精度中等，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以得到保證。
從塑件的壁厚來(lái)看，壁厚較均勻，有利于制件的成型。
1.1.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
1.2計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的重量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：=mm3
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得工程塑料ABS的密度為=1.05g／㎝3
故塑件的重量為：
=28.8×1.05
= 30.24g
采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)為 XS-ZY-125型。
XS-ZY-125型注塑機(jī)的參數(shù)：
公稱注射量：192；
注射容量:125克
螺桿（柱塞）直徑:42mm;
注射壓力：120MPa；
注塑行程：115mm;
注射方式:螺桿式；
合模力:900KN；
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
查找附錄H和參考工廠實(shí)際應(yīng)用的情況，增強(qiáng)ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)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：后段溫度選用160℃
中段溫度t選用175℃
前段溫度選用190℃；
注塑壓力：選用 100MPa（相當(dāng)于注塑機(jī)表壓 35kgf）；
注塑時(shí)間：選用 30s；
保 壓：選用 72MPa（相當(dāng)于注塑機(jī)表壓 25kgf）；
保壓時(shí)間：選用 10s；
冷卻時(shí)間：選用 30s。
第2章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
2.1分型面選擇
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，模具分型面的確定，澆口的設(shè)置，制品尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開(kāi)始制定模具方案時(shí)，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(jī)械化和自動(dòng)化程度等其他設(shè)計(jì)問(wèn)題。
制品在模具中的位置設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)于注塑機(jī)的軸線對(duì)稱分布，以便于成型；制品的方位應(yīng)便于脫模，注塑模塑時(shí)，開(kāi)模后制品應(yīng)留在動(dòng)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(dòng)成型零件成型孔、槽、凸臺(tái)時(shí)，制品的位置應(yīng)著眼于使成型零件的水平位移最簡(jiǎn)便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有兩個(gè)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(tái)安裝平面上的投影面積為最小的方案；長(zhǎng)度較長(zhǎng)的管類制品，如果將它的長(zhǎng)軸安置在模具開(kāi)模方向，而不能開(kāi)模和取出制品的；或是管接頭類制品，要求兩個(gè)平面開(kāi)模的，應(yīng)將制品的長(zhǎng)軸安置在與模具開(kāi)模相垂直的方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開(kāi)模和取出制品。但此時(shí)需采用抽芯距較大的抽芯機(jī)構(gòu)(如杠桿的、液壓的、氣動(dòng)的等)；如果是自動(dòng)旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具，對(duì)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(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量,無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理。
所以，模具設(shè)計(jì)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(lái)選擇分型面。
根據(jù)以上規(guī)則，由于該塑件為蓋板，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求，且制件高度不高,所以選擇最大截面處為分型面，即如圖所示。此外,垂直于軸線的截面形狀比較簡(jiǎn)單和規(guī)范，選擇下圖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。故選用下圖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(shí)塑料產(chǎn)生氣體的排放。
2.2確定型腔數(shù)目
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),模具每增加一個(gè)型腔,塑件的尺寸精度要降低4%,故有
N3=〔﹙M-d%LZ〕/(d%LZ4%)〕+1
將上式簡(jiǎn)化得
N3=(2500M/dLZ )-24
式中 N3----由塑件決定的型腔數(shù)
LZ----塑件上決定制品精度的一個(gè)典型的公稱尺寸(㎜)
M-----該LZ尺寸的公差值的1/2
d-----采用單型腔模具時(shí),該種注塑件能達(dá)到的公差系數(shù)PS ABS PC 可取d=(0.05-0.07)
若N3為負(fù)值,則不能達(dá)到精度要求.
N3=(2500M/dLZ )-24=(2500×0.2/0.05×108)-24=53>0
制件尺寸精度滿足要求,塑件注塑時(shí)采用一模兩件.
2.3確定型腔的排列方式
本塑件在注塑時(shí)采用一模兩件，即模具需要兩個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素?cái)M采取如圖3所示的型腔排列方式。
采用3所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)就是流動(dòng)支路平衡，這種情況是指相對(duì)于主流道按一定布局分布的各個(gè)型腔，從主流道到達(dá)各個(gè)型腔的分流道、澆口，其長(zhǎng)度、斷面形狀和尺寸都完全相同、即到達(dá)各型腔的流動(dòng)支路是完全相同的。只要對(duì)各個(gè)流動(dòng)支路加工的誤差很小，就能保證各個(gè)型腔同時(shí)充模，壓力相同。
2.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.4.1主流道設(shè)計(jì)
直澆口式主澆道呈截錐體,主澆道入口直徑d應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴直徑1㎜左右.主澆道入口的凹坑球面半徑R應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑約2-3㎜.錐孔壁粗糙度Ra≦0.8,主流道錐角為2°-4°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流,卷入空氣.
主流道的出口端應(yīng)該有較大圓角r=1/8D,在熔料流量較大,粘度較高時(shí),大端直徑D設(shè)計(jì)得大些,可用經(jīng)驗(yàn)公式求出.
D
式中 V——流經(jīng)主流道的熔體體積
K——因熔體材料而異的常數(shù),PS類K=2.5 PE PP的K=4 PA的K=5 PC的K=1.5 POM 的K=2.1 CA的K=2.25
V=2V制+2V分=2×25.79093+2×0.1008576=51.784㎝3
D=5.6㎜
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得XS-ZY-125型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔徑：0=φ4mm；
噴嘴前端球面半徑：0 = 12mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
R = RO +（1～2）mm
d = d0 +（0.5～1）mm
取主流道球面半徑R = 13mm；
主流道出口端圓角半徑R=D/8=0.7㎜
取主流道的小端直徑d =φ4.5mm。
主流道襯套的選擇如圖4所示設(shè)計(jì)
圖4
主流道襯套時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：對(duì)于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但在多數(shù)情況下均分開(kāi)設(shè)計(jì);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(zhǎng)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(huì)造成溢料，而且還會(huì)壓壞模具;襯套與定模之間的配合采用H7/m6。
2.4.2分流道設(shè)計(jì)
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(jì)時(shí)不僅要求熔體通過(guò)分流道時(shí)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(gè)模腔。從這些要求出發(fā)，分流道應(yīng)設(shè)計(jì)得短而粗，但過(guò)短過(guò)粗時(shí)又會(huì)增加塑料消耗量，并使冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，另外還會(huì)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。分流道的種類和截面形狀很多,從壓力傳遞角度考慮,要求有大的流道截面積,從散熱少考慮應(yīng)有小的比表面積.圓形截面最理想,使用越來(lái)越多,方形截面由于脫模困難,多不采用,梯形截面比表面雖然大些,但因加工和脫模方便,應(yīng)用廣泛,所以分流道采用梯形截面分流道。以其t/d=2/3-4/5,梯形側(cè)邊斜度5°-15°為宜.截面尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算.但計(jì)算結(jié)果須按現(xiàn)有刀具尺寸圓整，并校核熔料剪切速率在5×102～103S-1范圍內(nèi)，方才合理。
經(jīng)驗(yàn)公式
式中 d—圓分流道直徑或各截面分流道的當(dāng)量直徑
M—流經(jīng)的塑料物料質(zhì)量
L—該分流道的長(zhǎng)度 此長(zhǎng)度根據(jù)型腔板尺寸確定
㎜ 根據(jù)刀具圓整為3㎜
此式適用于壁厚3㎜以下，小于200g的塑料。對(duì)于高粘度物料，適當(dāng)?shù)V大25％，一般分流道直徑在3～10㎜，高粘度物料可達(dá)13～16㎜，分流道表面粗糙度常取Ra>0.63～1.6，以增大外層流動(dòng)阻力，避免熔流表面滑移，使中心層有較高的剪切速率。取澆道斜度為10°根據(jù)幾何關(guān)系可算出d1=1.94㎜t=3㎜
2.4.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是流道和型腔之間的連接部分，也是注塑模進(jìn)料系統(tǒng)的最后部分，其基本作用是：
（1） 使從流道來(lái)的熔融塑料以最快的速度進(jìn)入并充滿型腔。
（2） 型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熱料回流。
澆口的設(shè)計(jì)與塑件形狀,斷面尺寸，模具結(jié)構(gòu)，注塑工藝條件（壓力）及塑料性能等因素有關(guān)。澆口截面要小，長(zhǎng)度要短，因?yàn)橹挥羞@樣才能滿足增料流速度，快速冷卻封閉，便于與塑件分離，以及澆口殘痕最小等要求。根據(jù)上面的要求，采用側(cè)澆口形式。這種澆口不影響塑件外觀，有時(shí)可避免宣螺紋。在側(cè)澆口進(jìn)入或連接型腔的部位，應(yīng)用圓角以防劈裂。初選點(diǎn)澆口(L×W×h)為（1×2.26×1.2）側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以深度的最為重要。H控制了澆口暢通開(kāi)放時(shí)間和補(bǔ)縮作用。澆口寬度W的大小控制了熔體充模流量。澆口長(zhǎng)度L只要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許，以短為好，使用L=0.5～1.5㎜澆口深度有經(jīng)驗(yàn)公式H=nt 式中 h—側(cè)澆口深度，中小型塑件常用h=0.5～2㎜大約為制品最大壁厚的1/3～2/3 t—塑件壁厚 n—塑件材料系數(shù) PE PS n=0.6 POM PC PP n=0.7 CA PMMA PA n=0.8 PVC n=0.9
澆口寬度的經(jīng)驗(yàn)公式 式中 W—澆口寬度 A—塑件外表面積n—塑件材料系數(shù)。 式中 t—注塑時(shí)間
側(cè)澆口校核,尺寸設(shè)計(jì)合理。
2.5 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇
2.5.1 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(jì)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(rùn)滑油，延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)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6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(zhǎng)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150mm,本模具選用I型，直徑為16mm。 選用d=16mm,L=71mm,L1=25mm有肩導(dǎo)柱.
2.5.2導(dǎo)套的選擇
如圖導(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(wú)論帶導(dǎo)套或不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向空，都不應(yīng)該設(shè)計(jì)盲孔，盲孔會(huì)增加模具閉合時(shí)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。
圖示：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(zhǎng)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=16mm,L=20mm和d=16mm,L=22mm帶肩導(dǎo)套
2.6抽芯機(jī)構(gòu)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本塑件的內(nèi)測(cè)有兩個(gè)相同的高為2mm的凸臺(tái)，它們均垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件成型后從模具中脫出。因此成型兩個(gè)小凸臺(tái)的零件必須做成活動(dòng)的型腔即設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用斜滑塊內(nèi)測(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
2.6.1確定抽芯距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔（或凸臺(tái)）的深度，本塑件的兩個(gè)凸臺(tái)高度為2mm。
另加 3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距S抽 = 7mm
2.6.2確定斜滑塊傾角
斜滑塊抽芯機(jī)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(jī)構(gòu)的抽芯動(dòng)作和塑件的頂出同時(shí)進(jìn)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，通常不超過(guò)30°，斜滑塊的頂出高度一般不超過(guò)導(dǎo)滑長(zhǎng)度的為2/3，以免影響使用的可靠性。這種抽芯機(jī)構(gòu)的斜滑塊也就是型芯，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22°
2.6.3確定斜滑塊的尺寸
由數(shù)學(xué)三角關(guān)系可得最小推行高度為14mm，為了保證滑塊能正常工作，滑塊推出模塊的高度在臥式模具上不大于斜滑塊高度的1/3，所以滑塊的高度最小為42 mm，其總寬為56 mm，長(zhǎng)度根據(jù)主型心而定。如圖所示：
2.6.4斜滑塊與型芯座的設(shè)計(jì)
2.6.4.1滑塊與型芯座的連接方式設(shè)計(jì)
根據(jù)斜滑塊和型心的形狀，決定選用“T”型槽。
2.6.4.2 滑塊的導(dǎo)滑方式
本設(shè)計(jì)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(shí)可對(duì)導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。
2.6.4.3滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度和定位裝置設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中由于側(cè)抽芯距較短，故導(dǎo)滑長(zhǎng)度只要符合滑塊在開(kāi)模時(shí)的定位要求即可
2.6.4.4 限位裝置
由于采用的是推桿來(lái)推動(dòng)些滑塊的，為此會(huì)出現(xiàn)推動(dòng)過(guò)程中卡死現(xiàn)象，為了避免現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此在距兩個(gè)墊板底部56毫米出安裝兩個(gè)限位銷釘，這樣在制件脫離斜滑塊的兩個(gè)型腔后而不出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
2.6.4.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)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(dòng)的末端，易于排氣。
2.7成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.7.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬采用整體式結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本設(shè)計(jì)中分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，分流道和側(cè)澆口開(kāi)在凹模板上。
2.7.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中根據(jù)塑件的特殊形狀，擬采用拼合式型心來(lái)完成注塑，并在左右兩個(gè)斜滑塊上均開(kāi)設(shè)一個(gè)小型腔，以便形成兩個(gè)凸臺(tái)。
第3章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
本設(shè)計(jì)中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用書(shū)中的公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
查表得ABS的收縮率為Q=0.3%--0.8%，故平均收縮率為Qcp=(0.3+0.8)%/2=0.55%,考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3.
3.1型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
型腔總長(zhǎng) mm。
總寬 mm
總高;
mm.
凸臺(tái)的中心距 mm.
形成凸臺(tái)的型腔的總寬：
mm.
型腔的圓角半徑：
mm
經(jīng)查表圓整后：
按表4－6選定型腔有關(guān)的公差后：
型心的有關(guān)尺寸計(jì)算：
總長(zhǎng)：
總寬：
mm
整體高度：H=18.34mm
按表4－7圓整后：L=117.02mm B=56.64mm H=18.34mm
按表4－6選定型芯直徑的公差后：
將計(jì)算的工件尺寸代入公式中進(jìn)行核算驗(yàn)證，結(jié)果能保證塑件的尺寸精度
3.2 凹模型腔尺寸的計(jì)算
3.2.1凹模型腔側(cè)壁計(jì)算與底板厚度計(jì)算
成型零件的工作尺寸，要保證所成型塑料制品的尺寸。而影響塑料制品尺寸和公差的因素相當(dāng)復(fù)雜，如模具的制造誤差及模具的磨損；塑料成型收縮率的偏差及波動(dòng)；溢料飛邊厚度及其波動(dòng)；模具在成型設(shè)備上的安裝調(diào)整誤差、成型方法及成型工藝的影響等。成型零件的工作尺寸計(jì)算，要考慮塑料制品的尺寸公差，所成型塑料的收縮率、溢料飛邊厚度、塑料制品脫模、模具制造的加工條件及可達(dá)到的水平等因素
3.2.1.1凹模型腔側(cè)壁和底板厚度計(jì)算。
本設(shè)計(jì)中的型腔為整體式的，故根據(jù)側(cè)壁，底部來(lái)按強(qiáng)度計(jì)算厚度。查表得a=4.087， =0.4974.取Pm=50MPa =2000 MPa
所以
第4章．模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
本塑件在注塑成型時(shí)不要求喲太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算：
設(shè)定模具平均工作溫度為40℃,用20℃常溫水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃,產(chǎn)量為（初算每2分鐘1套）1.814㎏/h。
4.1求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q3
查有關(guān)文獻(xiàn)得ABS的單位熱流量為40×10J/㎏。
Q3=WQ2=1.814×40×10 J/㎏
=72.56×10 J/㎏
4.2求冷卻水的體積流量V
V=
V=
=2.90×10m/min
由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常的小。
由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。
第5章、模具閉合高度的確定
在支承與固定的零件的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模座板H1=20mm，型腔板H2＝32 mm，型芯固定板H3＝25 mm，支撐板H4＝25 mm動(dòng)模座H5＝25 mm 動(dòng)模板H6=25 mm根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的尺寸確定墊塊：
墊板的高度H7=80mm;因而模具的閉合高度
H= H1+ H2+ H3+H4+H5+ H6+H7
=20+32+25+25+25+25+80
=232mm
第6章、注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為276mm×220mm×232mm。XS-ZY-125型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為428mm×458mm，故能滿足模具的安裝要求。
由上述計(jì)算模具的閉合高度H=232mm，XS-ZY-125型注塑機(jī)所允許模具的最小厚度H min=200mm，最大厚度H max=300mm，即模具滿足
H min ≤H ≤ H max
的安裝條件。
經(jīng)查資料XS-ZY-125型注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程S =300mm，滿足式子 S≥H1+H2+a+（5—10）
S≥65mm
式中：H1—制品所用的脫模距離；H1=10mm
H2—制品高度；H2=20mm
α—取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長(zhǎng)度。a=25mm
此外，由于斜滑塊內(nèi)抽芯距較短，不會(huì)過(guò)大增加開(kāi)模距離，注塑機(jī)的開(kāi)模行程足夠。
經(jīng)驗(yàn)證，XS-ZY-125型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
第7章 繪制模具的總裝圖和非標(biāo)零件工作圖
7.1 本模具的總裝圖和塑件件圖如圖所示：
7.2本模具的工作原理
模具工作原理:模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注塑機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注塑機(jī)通過(guò)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(kāi)模時(shí),動(dòng)模后退，塑件包裹在型芯上隨動(dòng)模一起往后移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)一段距離后，動(dòng)模停止往后移動(dòng)，緊接著，注塑機(jī)的頂桿往前移動(dòng)，在頂桿的作用下，斜滑塊沿著主型心往上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)完全脫離塑件的內(nèi)側(cè)凸臺(tái)時(shí)，在往前移動(dòng)一段距離后，塑件完全脫離了主型芯，取出制件和料把，然后開(kāi)始下一次的注塑循環(huán)。
第8章 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制
這里對(duì)凹模的加工工藝進(jìn)行分析。
凹模的加工工藝過(guò)程見(jiàn)表2
表2 凹模的加工工藝過(guò)程
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
01
產(chǎn)品名稱
凹模
零（部）件名稱
凹模
共（1）第（1）頁(yè)
材料牌號(hào)
CrWMn
毛坯
種類
長(zhǎng)方體
毛坯外型尺寸
210×260×35mm
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
05
下料
將毛坯鍛成平行六面體。尺寸為：210×260×35mm
下料車間
鋸床
0.5
10
熱處理
退火
熱處理車間
熱處理爐
15
刨六個(gè)面
刨成201×251×33m
刨各平面，厚度留磨削余量1毫米，側(cè)面留磨削余量1毫米
機(jī)加工車間
刨床
2
20
磨平面
磨上下平面，留磨削余量0.3－0.4毫米；磨相鄰兩側(cè)面，保證垂直
機(jī)加工車間
磨床
10
25
鉗工劃線
劃出對(duì)稱中心線，固定孔及銷孔線
機(jī)加工車間
5
30
型孔粗加工
在銑床上加工型孔，留單邊加工余量0.2毫米
機(jī)加工車間
立式銑床
1
35
加工余孔
加工固定孔及銷孔和澆口套孔
機(jī)加工車間
鉆床
12
40
熱處理
淬火回火，保證58－62HRC
熱處理車間
熱處理爐
2
45
銑流道
銑出分流道和澆口直達(dá)到要求
機(jī)加工車間
銑床
2
50
磨平面
磨上下面及基準(zhǔn)面達(dá)要求
機(jī)加工車間
磨床
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
55
型孔精加工
在坐標(biāo)磨床上磨型孔，留研磨余量0.01毫米
模具車間
坐標(biāo)磨床
60
研磨型孔
鉗工研磨型孔達(dá)規(guī)定技術(shù)要求
模具車間
標(biāo)記
記數(shù)
更改文
件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
第9章 結(jié)論
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
致 謝
時(shí)光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活一晃而過(guò)，而我也即將離開(kāi)可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學(xué)校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，很多都是書(shū)上沒(méi)有的東西，這就要靠自己去圖書(shū)館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決，可以說(shuō)，沒(méi)有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，由于有了課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處。
最后，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師于匯泳老師在這一段時(shí)間給予無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致意深深的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)他們給予我的知識(shí)和對(duì)我們寄予的厚望！
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9. 黃毅宏主編. 模具制造工藝. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1999
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