中軸碗課程設(shè)計

1、摘 要塑料模具是指利用其本身特定密閉腔體去成型具有一定形狀和尺寸的立體形狀塑料制品的工具。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進步，人們對注射制件的要求越來越高。如何縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精度、使用范圍和標(biāo)準(zhǔn)化程度，一直是塑料行業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。近20年來注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新工藝和新結(jié)構(gòu)層出不窮。本設(shè)計首先參照已有的空心球柄，加入自己的獨特元素，結(jié)合人機工程、制造工藝學(xué)和實用性，設(shè)計出本模具的塑件空心球柄，更具典型性，有側(cè)孔，鑲字等特征。本文對該模具設(shè)計過程進行了詳細的闡述，包括分型面設(shè)計，成型零部件設(shè)計，熱流道系統(tǒng)設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)模架的選取，推出機構(gòu)的設(shè)計，側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)

2、和排氣系統(tǒng)的設(shè)計，以及注塑機的選擇與校核。與本文配套的還有模具的二維總裝配圖，一些重要零部件的二維工程圖，以及由Inventor繪制的全部模具零部件的三維模型及模具三維裝配圖，以便動態(tài)模擬模具的實際裝配過程和實際的工作的過程，進行裝配過程仿真和工作過程仿真，為模具的改進提供有力依據(jù)。關(guān)鍵詞：塑料模 型腔 精度 分型面 溫度緒 論模具是利用其本身的特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。因為它基本上是機器自動生產(chǎn)，所以大幅度地提高了生產(chǎn)效率；又由于有固定的型腔或凸凹模，生產(chǎn)的塑件的統(tǒng)一性好，精度高。模具是一門非常重要的科學(xué)，它涉及機械設(shè)計制造、塑性加工、鑄造、金屬材料及其熱處理、高分子材料

3、、金屬物理、凝固理論、粉末冶金、塑料、橡膠、玻璃等諸多學(xué)科、領(lǐng)域和行業(yè)。注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法，世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的 50 %以上。注塑成型能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品，適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式，已發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法，因為現(xiàn)在許多材料都可以用塑料代替，而且塑料的成本很低，制造容易，可以加工成很多復(fù)雜的形狀，所以應(yīng)用非常廣泛。塑料模具是指利用其本身特定密閉腔體去成型具有一定形狀和尺寸的立體形狀塑料制品的工具。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進步，人們對注射制件的要求越來越高。如何縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精度

4、、使用范圍和標(biāo)準(zhǔn)化程度，一直是塑料行業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。近20年來注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新工藝和新結(jié)構(gòu)層出不窮。國外模具工業(yè)起步早，各種先進模具制造理念和技術(shù)都是在國外萌芽，形成，成熟和運用。目前先進模具技術(shù)主要包括熱固性塑料注射模、無流道成型、新型冷卻系統(tǒng)、氣體輔助成型、注射模計算機輔助設(shè)計(CAD)、輔助工程（CAE）與輔助制造（CAM)、精密注射成型、低發(fā)泡注射成型、共注射成型、排氣注射成型和反應(yīng)注射成型。自20世紀(jì)70年代以來，注射模 CAD/CAE/CAM技術(shù)已成為當(dāng)今世界熱門的研究課題。其主要標(biāo)志為分散、零星的研究迅速發(fā)展為集中、系統(tǒng)的研制和開發(fā)，一些研究成果很快地轉(zhuǎn)化為

5、促進模具行業(yè)進步的生產(chǎn)力。1978年澳大利亞的Moldflow公司率先推出商業(yè)化的三維流動模擬軟件，在生產(chǎn)中發(fā)揮了作用。在以后的短短十余年間，國際軟件市場便涌現(xiàn)出許多注射模CAD/CAE/CAM商業(yè)軟件，它包括了流動、保壓、冷卻、翹曲分析等程序4。該公司的軟件基于美國Cornell大學(xué)的科研成果，因此具有較高的水平和可信賴性。德國Aachen大學(xué)IKV研究所的CADMOULD軟件，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具強度與剛度分析、流動模擬及冷卻分析等程序。國外的一 些計算機公司將注射模的CAE軟件與CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合起來，陸續(xù)在國際市場上推出了注射模 CAD/CAE/CAM軟件包（或者稱 為注射模 C

6、AD/CAE/CAM工具包），受到了用戶的歡迎。比較著名的有美國CV公司的CAD/CAM軟件CADD5、美國麥道飛機公司的CAI)/CAM軟件UG11、美國SDRC公司的CAD/CAM軟件I-DEAS、法國CISIGRAPH公司的CAD/CAM軟件STRIM100、美國DELTA-CAM公司的CAD/CAM軟件DUCTS等。這些CAD/CAM與注射模CAE軟件一道構(gòu)成了注射模的軟件包。以上的系統(tǒng)均能在32位工程工作站上運行。從國外的情況看，由于模具廠的規(guī)模一般都較小，微機的使用率高于工作站的使用率。目前，注射模具CAD/CAE/CAM的工作內(nèi)容主要如下。(1) 塑料制件的幾何造型，采用幾何造型

7、系統(tǒng)，如線框架造型、表面造型和實體造型，在計算機中生成塑料制件的幾何模型，這是CAD/CAE/CAM工作的第一步。由于塑料制件大多是薄壁件且又具有復(fù)雜的表面，因此常用表面造型方法來產(chǎn)生制件的幾何模型。(2) 型腔表面形狀的生成，由于塑料制件的成型收縮，模具的磨損及加工精度的影響，注射制件的內(nèi)、外表面并不就是模具的型芯、型腔表面，需要經(jīng)過比較復(fù)雜的轉(zhuǎn)換才能獲得型腔和型芯表面。目前大多數(shù)注射模設(shè)計軟件并未能解決這種轉(zhuǎn)換，因此，制件的形狀和型腔的形狀要分別地輸人，比較繁瑣。如何由制件形狀方便、準(zhǔn)確地生成型腔和型芯表面形狀仍是當(dāng)前的研究課題。(3) 模具方案布置，采用計算機軟件來引導(dǎo)模具設(shè)計者布置型腔

8、的數(shù)目和位置，構(gòu)思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及推出機構(gòu)，為選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和設(shè)計動模、定模部裝圖做準(zhǔn)備。(4) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇，一般而言，用作標(biāo)準(zhǔn)模架選擇的設(shè)計軟件應(yīng)具有兩個功能，一是能引導(dǎo)模具設(shè)計者輸人本廠的標(biāo)準(zhǔn)模架，以建立自己的標(biāo)準(zhǔn)模架庫；二是能方便地從已建好的專用標(biāo)準(zhǔn)模架庫中選出在本次設(shè)計中所需的模架類型及全部模具標(biāo)準(zhǔn)件的圖形及數(shù)據(jù)。(5) 部裝圖及總裝圖的生成，根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)模架及已完成的型腔布置，設(shè)計軟件以交互方式引導(dǎo)模具設(shè)計者生成模具部裝圖和總裝圖。模具設(shè)計者在完成總裝圖時能利用光標(biāo)在屏幕上拖動模具零件，以塔積木的方式裝配模具總圖，十分方便靈活。(6) 數(shù)控加工，如各種自動編程系統(tǒng) CAD/C

9、AE/CAM軟件，包括注射模中經(jīng)常需要用的數(shù)控線切割指令生成，曲面的三軸、五軸數(shù)控銑削刀具軌跡生成及相應(yīng)的后置處理程序等。(7) 數(shù)控加工仿真，為了檢驗數(shù)控加工軟件的準(zhǔn)確性，在計算機屏幕上模擬刀具在三維曲面上的實時加工并顯示有關(guān)曲面的形狀數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，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)志之一，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。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設(shè)備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。盡管我國IT模具工業(yè)建設(shè)實現(xiàn)了

10、跨越式發(fā)展，已具有相當(dāng)大、相當(dāng)高的能力和水平，但與模具工業(yè)發(fā)達國家相比，差距仍然很大，模具技術(shù)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗和生產(chǎn)知識、技術(shù)，以及模具生產(chǎn)過程中的核心技術(shù)CAD/CAE/CAM的水平和內(nèi)含還不及模具發(fā)達國家。需致力于提高模具精度、質(zhì)量、使用性能和標(biāo)準(zhǔn)化程度、縮短模具生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)費用、提高生產(chǎn)率的研究。加快引進消化吸收國外模具新技術(shù)的能力，同時加強自身創(chuàng)新的能力。從目前的制造技術(shù)來看，手機塑料外殼的成型方法主要是注射成型，最近流行的金屬殼體需要精密沖壓加工。手機注射模成為當(dāng)今注射模制造行業(yè)最為復(fù)雜的模具之一，是手機結(jié)構(gòu)件制造的難點，引起了相關(guān)尖端工程技術(shù)人員的高度重視。眾多工廠的手機模具設(shè)

11、計制造證明，面蓋模具、鏡片模具又是手機塑件制造中的關(guān)鍵模具。通過本課題的研究，能加深我對模具的認(rèn)識、理解、掌握模具的一般設(shè)計過程，加強對模具零件設(shè)計原則的理解和一些常識性細節(jié)的把握，學(xué)習(xí)如何更好地利用網(wǎng)絡(luò)和圖書館獲取所需知識，熟悉專業(yè)論文的書寫格式，同時學(xué)習(xí)模具的三維造型與仿真，熟悉鞏固二維工程圖的繪制，系統(tǒng)全面地復(fù)習(xí)所學(xué)過的機械相關(guān)知識，全面地提高自己。第1章 設(shè)計任務(wù)1.1塑件及其尺寸名稱：空心球柄圖1-1 空心球柄材料尺寸序號ABCDEFPS4074SR4036822(1)塑料名稱：塑料空心球柄(2)塑件表面：塑件外表光滑，無注塑缺陷(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批量生產(chǎn)(4)脫模斜度：30-1&#

12、176;(5)未注圓角：R1R21.2設(shè)計內(nèi)容及要求在設(shè)汁之前，學(xué)生已具備機械制圖、公差與技術(shù)測量、機械原理及零件、模具材料及熱處理、模具制造工藝、塑料成型工藝及模具設(shè)計等方面必要的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，并已通過金工和生產(chǎn)實習(xí)。做過注射成型實驗：韌步了解塑料的成型工藝和生產(chǎn)過程，熟悉多種塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。課程設(shè)計的內(nèi)容包括： (1)獨立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。 (2)合理地選擇模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件圖的技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案，并使之結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。必要時可根據(jù)模具設(shè)計和制造的要求提出修改塑件圖紙的意見，但必須征得設(shè)計者或用戶同意后方可實施。(3)正確地確定模具成型零

13、件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及其技術(shù)要求。(4)所設(shè)計的模具應(yīng)當(dāng)制造工藝性良好，造價便宜。(5)充分利用塑料成型優(yōu)良的特點，盡量減少后加工。(6)設(shè)計的模具應(yīng)當(dāng)能高效、優(yōu)質(zhì)、安全可靠地生產(chǎn)，且模具使用壽命長。第2章 塑件成型工藝性分析2.1結(jié)構(gòu)特征分析：該塑件的形狀較復(fù)雜，孔的深度較深，在保證孔的形狀是給模具的加工帶了很大的難度?？招那虮淖⑺懿牧线x用 HDPE，該塑件壁厚不均勻，在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻造成了收縮率的不一致，這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調(diào)節(jié)收縮率。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就相應(yīng)的給注塑帶來了一定的難度。勢必會在注塑的時候到來很大的牛頓減力，造成塑件填充不滿的缺陷，可以考慮采用雙澆口，

14、但對其進行模仿 CAE的注塑之后，發(fā)現(xiàn)會給空心球柄的表面帶來更多的熔接痕和氣孔。也可以利用模具的可靠的精度來定位，但是這樣的話成模具設(shè)計本太高，而且易造成模具損壞。因為考慮到凹凸模形狀的復(fù)雜，用整體形式是不利 于損壞后的維修，適當(dāng)?shù)氖褂们都涂梢越鉀Q這些問題，但不能利用過多的嵌件，不然的話就會造成型腔的強度與剛度不夠。2.2成型工藝分析如下：1、精度等級。 塑件尺寸精度取決于塑料收縮率和模具制造公差。確定塑件的尺寸精度時，按常用塑件公差等級選用表和塑件使用要求決定塑件的公差等級。PS采用的等級：高精度為MT2、一般精度為MT3、未注公差尺寸精度為MT5。本設(shè)計采用MT3。2、脫模斜度。塑件冷卻

15、收縮后會包緊模具型芯，為了抽出塑件，防止塑件拉傷，就必須設(shè)計塑件的脫模斜度。常用脫模斜度0.5°1.5°，在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)塑件材質(zhì)情況、塑件表面質(zhì)量及塑件結(jié)構(gòu)等條件合理制定脫模斜度。本塑件采用1°的脫模斜度。3、 圓角分析。為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的局部強度，改善熔體的流動情況且便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的連接處，應(yīng)采用過渡圓弧。塑件件的圓角半徑一般不小于0.5mm。其設(shè)計原則：一般外圓弧半徑應(yīng)是厚度的1.5倍，內(nèi)圓弧半徑應(yīng)是厚度的0.5倍。4、表面粗糙度。 塑料制件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量。塑件表面粗糙度的高低，主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。目前注射

16、成型的塑件表面粗糙度通常為Ra0.011.25µm，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra0.010.63µm。綜合各種因素，塑件的內(nèi)表面粗糙度去Ra1.6，而外表面的粗糙度去Ra1.6。塑料的表觀質(zhì)量指的是塑件成型后的表觀缺陷狀態(tài)，如常見的缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、銀紋、翹曲等。它是由塑件成型工藝條件、塑件成型原材料的選擇，模具總體設(shè)計等多種因素造成的。2.3原料（PS）的成型特性與工藝參數(shù)聚苯乙烯（PS）是一種熱塑性樹脂，由于其價格低廉且易加工成型，因此得以廣泛應(yīng)用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韌接枝共聚物或與彈性體的共混體（抗沖擊聚苯乙烯IPS）

17、形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和熱性能上比均聚物有所提高。聚苯乙烯無色透明，能自由著色，相對密度也僅次于PP、PE，具有優(yōu)異的電性能，特別是高頻特性好，次于F-4、PPO。另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹脂，但抗放射線能力是所有塑料中最強的。聚苯乙烯最重要的特點是熔融時的熱穩(wěn)定性和流動性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產(chǎn)。成型收縮率小，成型品尺寸穩(wěn)定性也好。2.3.1 ps的主要性能指標(biāo)PS塑料主要的性能指標(biāo)如表1-1表1-1 PS主要性能指標(biāo)名稱參數(shù)單位數(shù)值物理特性密度g/ cm31.041.07吸水率%（24小時長時間）0.020.3計算收縮率%0.20.8力學(xué)

18、性能屈服強度MPa48.3彎曲強度MPa82.7伸長率%34熱性能熔點ºC240熱變形溫度ºC7098比熱容J/(Kg·K)1300熱導(dǎo)率w/m·k0.082.3.2材料注射工藝參數(shù) 表2-2注射機類型螺旋式噴嘴形式直通式螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）3060模具溫度ºC2060注射壓力（MPa）60100保壓力（MPa）3040注射時間/s03保壓時間/s1540冷卻時間/s1560成型周期/s4090料筒溫度ºC前段170190中段 -后段140160第3章 注射機的選擇及工藝參數(shù)的校核3.1.模具所需塑料熔體注射量式中 m-一副模具所需

19、塑料的質(zhì)量或體積(g或cm3)；n-初步選定的型腔數(shù)量；m0-單個塑件的質(zhì)量或體積(g或cm3)；m4-澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積(g或cm3)空心球柄體積計算 V0=V1+V2+8V3V1=3/4×4/3*R3=3/4×4/3×3.14×(403-373)=41909.58mm3V2=*R2*h=3.14×(202-182)×(82+37)=283981.6mm3V31/4×*R2×2=1/4×3.14×372=1074.665mm3V0=41909.58+283981.6+8×1074.

20、665=334488.5mm3m0=V0×0=334.4885×1.05=351.21gV0為一個空心球柄的體積；V1為空心球的體積； V2為柄的體積；V3為筋的體積澆注系統(tǒng)凝料體積V4=0.6×2V0=401386.2 mm3M4=401.3862×1.05=421.456g每次成型注射量V=2V0+V4=1070363.2mm3=1070.363cm3 總質(zhì)量m=2180.865×1.05=1123.881g3.2鎖模力分析A=nA0+A4Fn=(nA0+A4)p型式中A塑件及流道凝料在分型面上的投影面積(mm2)；A0單個塑件在分型面上的

21、投影面積(mm2)；A4流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積(mm2),通常取0.35 A0；Fn模具所需的鎖模力(N)；p型塑料熔體對型腔的平均壓力(MPa)，由【1】表5.2 得15MPa20MPa取15MPa。單個空心球柄在分型面上的投影面積A0=3.14×40²=5024mm2A=1.35×5024×2=13564.8mm2Fn=15×13564.8=203472N=203.472KN計算得到的m和Fn值來選擇一種注射機，根據(jù)以上的計算初步選定型號為SZY-2000型臥式注射機，主要技術(shù)單參數(shù)見表3.1表3.1SZY-2000型注射

22、機主要技術(shù)參數(shù)額定注射量(cm³）2000螺桿直徑(mm)110注射壓力（MPa）90注射行程(mm)280注射方式螺桿式螺桿驅(qū)動功率(kw)23.5鎖模力(kN)6000動、定模模板最大安裝尺寸/（mm×mm）)1180×1180最大開合模行程(mm)750模具最大厚度(mm)800模具最小厚度(mm)500合模方式液壓-機械噴嘴口孔徑(mm)10噴嘴球半徑(mm)18第4章模具結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1分型面位置的確定在塑件設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計是否合理，對塑

23、件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。分型面的選擇原則（1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng)使塑件流在動模部分，由于推出機構(gòu)通常設(shè)置在動模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在動模一側(cè)。 （2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處 ,否則給脫模和加工帶來困難 。 （3）在安排制件在型腔中方位時,盡量避免側(cè)向分型或抽芯以利于簡化模具結(jié)構(gòu) 。結(jié)合以上原則還要綜合考慮塑件的尺寸精度、外觀質(zhì)量

24、、使用要求及是否有 利于澆注系統(tǒng)特別是澆口的合理安排, 是否有利于排氣。 所設(shè)計的模具的塑件的分型面如圖4.1：圖4.1 分型面4.2型腔數(shù)量的確定注射?？稍O(shè)計成一模一腔也可設(shè)計成一模多腔。其數(shù)目的確定要從以下幾個 方面考慮：（1） 注塑產(chǎn)品的尺寸及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 。（2） 塑件的尺寸精度型腔越多，精度也相對降低。這不僅由于型腔加工精度產(chǎn)差， 也由于熔體在模具內(nèi)流動不均所致。（3） 制造難度多腔模比單腔模的難度大。（4） 制造成本多腔模高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)關(guān)系。從塑單件成本中所占 的費用比例來看比單腔模低。（5）注塑成型的生產(chǎn)效益。從表面上看，多腔模比單腔模高的多，單多腔模所使用 的注射

25、極大，每一注射循環(huán)期長而維持費用高。 一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對精度要求不高的小型塑件(沒有配合精度要求)，形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。故由此初步擬定采用一模二腔。4.3型腔排列方式在設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：（1）盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。（2）型腔布置與澆口開高部位應(yīng)力求對稱，以便停止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。（3）盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。采用對稱平衡的排布,如圖4.2：圖4.2 分流道的布置4.4主流道的設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，

26、它將注射機噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。（1）主流道尺寸 主流道小端直徑 D：注射機噴嘴直徑+(0.51)10+(0.51)，取D11mm。主流道球面半徑 SR0注射機噴嘴球頭半徑+(12)18+(12)，取SR020mm。球面配合高度：h3mm5mm，取h3mm。主流道長度 由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，取L80mm主流道大端直徑 DD+2Ltan/215mm(錐角為3度)，取 D=15mm。澆口套總長 L05+15+80100mm（2）主流道襯套的形式如圖4.3圖4.3 主流道襯套主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬

27、易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為53HRC-57HRC，如圖4所示。 由于該模具主流道較長，定位圈和襯套設(shè)計成分體式較宜，其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.4所示。 圖4.4 定位圈4.5分流道設(shè)計分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。其作用是改變?nèi)垠w流向。4.5.1分流道形狀與尺寸常用的分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形，但是其中圓形截面積的比表面積最小，需開設(shè)在分型面的兩側(cè)；梯形和U型加工較為方便，且熱量損失與壓力損失均不

28、大，為常用形式；半圓形界面分流道需用球頭銑刀加工；矩形截面分流道因其比表面積較大，且流動阻力也較大，故在設(shè)計中不常采用。因此選用U形分流道。1、U形截面分流道的尺寸：由1查的：半徑R=0.5b b=510取6，R=0.5×6=3mm ，h=1.25R=1.25×3=3.75mm 圖4.5分流道截面積2、分流道在分型面上的分布空心球柄的型腔布局呈現(xiàn)圓形狀分布，所以分流道呈輻射狀布置。3、分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度及。并不要求很低一般取0.631.6，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑

29、料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra0.8。4.6澆口的設(shè)計澆口也稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好的高質(zhì)量的注射成型。4.6.1澆口類型及位置的選擇在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)與工藝特征和成型的質(zhì)量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內(nèi)的流動狀態(tài)、成型的工藝條件綜合考慮，因此將澆口放在塑件在分型面上處投影面積最大處最合適。根據(jù)注射塑件所用的材料的流動性和各項物理性能，決定將此塑件最好應(yīng)采用側(cè)澆口，此澆口加工容易，修整方便，可以根據(jù)塑件形狀特征靈活選擇進料位置，并且澆口截面積

30、小，去除澆口容易，且不留明顯痕跡。4.6.2澆口尺寸的確定側(cè)澆口尺寸形狀圖如圖4.6：圖4.6 側(cè)交口尺寸形狀圖由于制件為壁厚在1.53mm的復(fù)雜塑件，因此由【2】查表2-8得=2°6° 取=3°= 2°3°取 = 2°b=1.55mm 取b=2mmh=0.52mm 取 h=1mml=0.50.75mm 取l=0.5mmr=13mm 取r=2mmC=0.3r=0.64.6.3排溢系統(tǒng)設(shè)計為當(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)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體；模具常用的排溢系統(tǒng)有：1、利用配合間隙排氣；2、在分型

31、面上開設(shè)排氣槽排氣；3、利用排氣塞排氣；4、設(shè)置排氣桿或利用真空泵強制性排氣。通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙排氣，其間隙為0.030.05mm。本例中利用模具的配合間隙排氣。4.7冷料穴和拉料桿的設(shè)計冷料穴是用來收集料流前鋒的冷料，常設(shè)在主流道和分流道末端，但當(dāng)分流道較長時，在分流道的末端有時也設(shè)冷料穴。拉料桿的作用是在開模時，將主流道凝料從定模中拉出。由于PS是熱塑性塑料，柔軟有韌性，能略伸長，因此由手冊查得選擇推桿式的拉料桿，選擇帶推桿的倒錐形冷料穴。如圖4.7：圖4.7拉料桿第5章 成型零件設(shè)計及力學(xué)計算5.1成型部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計模具

32、閉合后，在動模板和定模板之間的某些零部件組成一個能充填塑料熔體的模具型腔，模具的型腔形狀與尺寸就決定了塑料制件的形狀與尺寸。構(gòu)成模具型腔的所有零部件稱為成型零部件。成型零部件工作時直接與塑料熔體接觸，要承受熔融塑料流的高壓沖刷、脫模摩擦等。因此，成型零部件不僅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值，而且要求有合理的結(jié)構(gòu)和較高的強度、剛度及較好的耐磨性。設(shè)計注射成型零件時，應(yīng)根據(jù)成型塑件的塑料性能、使用要求、幾何結(jié)構(gòu)，并結(jié)合分型面和澆口位置的選擇、脫模方式和排氣位置的考慮來確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件的尺寸計算成型零件型腔的尺寸；確定型腔的組合方式；確定成型零件的機械加工、熱處

33、理、裝配等要求；對關(guān)鍵的部位進行強度和剛度的校核。成型零件是決定塑件的幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。5.2凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸凹模結(jié)構(gòu)有整體式、組合式，由于塑件有孔結(jié)構(gòu)，需用型芯成型，因此采用整體式不易修模。因此采用組合式凸凹模結(jié)構(gòu)。組合式凸凹模結(jié)構(gòu)有三種形式：整體嵌入式、局部鑲嵌式、四壁拼合式。根據(jù)空心球柄結(jié)構(gòu)，最好采用四壁組合式凸凹模結(jié)構(gòu)四壁組合式凸凹模結(jié)構(gòu)簡化了復(fù)雜成型零件的加工工藝，減少了熱處理變形，拼合處的間隙有利于排氣，便于修模。為了保證組合后型腔尺寸的精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，對于鑲塊的尺寸、形位公差要求較高，

34、組合結(jié)構(gòu)必須牢固，鑲塊的機械加工工藝性好。型芯有三種結(jié)構(gòu)形式的凸模：（1）整體結(jié)構(gòu)的凸模。（2）整體嵌入結(jié)構(gòu)的凸模。（3）鑲拼組合結(jié)構(gòu)的凸模。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，可采用鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，選擇此結(jié)構(gòu)應(yīng)保證型芯和鑲塊的強度，防止熱處理時的變形，并避免尖角鑲拼。還要注意方便脫模。型腔有三種形式的凹模：（1）整體結(jié)構(gòu)的凹模。其結(jié)構(gòu)簡單，制品質(zhì)量較好，強度和剛度較高，不會使使制品產(chǎn)生拼接縫痕跡。但加工較困難，僅適合于形狀簡單的中小型制品。（2）整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凹模。適用于小型制品的多型腔模具。（3）鑲拼組合結(jié)構(gòu)的凹模。其結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，強度和剛度較差。因此，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，可采用整體嵌入式結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)加工效率高，

35、拆裝方便，容易保證形狀和尺寸精度。5.3成型部件的計算所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括型腔和型芯的徑向尺寸（含長、寬）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應(yīng)的成型零件的工作尺寸與精度。影響塑件尺寸的因素主要的有以下幾個。（1）成型零件的制造誤差。成型零件的制造誤差包括成型零件的加工誤差和安裝、配合誤差兩個方面，設(shè)計時一般應(yīng)將成型零件的制造誤差控制在塑件的相應(yīng)公差的1/3左右，通常取IT7-8級。本次設(shè)計中，取精度等級為8級。（2）成型零件的磨損。造成成型零件磨損的主要原因是塑料容體在型腔中的流動以及

36、脫模時塑件與型腔的摩擦，而以后者造成的磨損為主。本次設(shè)計中，垂直脫摸方向上由于磨損量非常小，忽略不計。而平行于脫摸方向上磨損較大，所以最大磨損量根據(jù)經(jīng)驗選塑件公差的1/6。（3）塑料的成型收縮，成型收縮不是塑料的固有屬性受材料、成型參數(shù)、塑件結(jié)構(gòu)等因素的影響。本次選用的是PS塑料，同時考慮到此件尺寸較小，取平均收縮率為%。塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面精度要求高，設(shè)計所用塑件選用6級精度，對應(yīng)模具為8級精度。PS的收縮率為%。5.3.1型腔和型芯徑向尺寸計算1、型腔徑向尺寸計算從【1】中可查的PS的最大收縮率=0.8最小收縮率=0.2，塑料的平均收縮率： =（Smax-Smin ）/2=0.3在以下的計算

37、中，塑料的收縮率均為平均收縮率型腔徑向尺寸： Lm= (1+) Ls-X Ls-塑件外形基本尺寸，mm；-塑件公差，mm；Lm-型腔基本尺寸，mm；X-修正系數(shù)，一般在1/2-3/4之間變化，在此取3/4；Z-制造公差。查【1】表3.1=0.66mm；Z=0.66/3=0.22mm。LmC=1.3×80-0.75×0.66=103.51mm查【1】表3.1=0.52mm；Z=0.52/3=0.173mm。LmB=1.3×40-0.75×0.52=51.61mm八個小型芯型腔尺寸的確定:查【1】表3.1=0.32mm；Z=0.32/3=0.107mm。Lm

38、F=1.3×2-0.75×0.32=2.36mm2、型芯徑向尺寸： =(1+)+X -塑件內(nèi)形基本尺寸，mm；l-型芯基本尺寸，mm；-塑件公差，mm，Z-制造公差。查【1】表3.1=0.66mm；Z=0.66/3=0.22mm=1.3×74+0.75×0.66 =96.70mm=0.2mm；Z=0.2/3=0.067mm=1.3×36+0.75×0.2 =46.95mm型腔深度和型芯高度方向的尺寸計算型腔深度方向尺寸：型芯高度方向尺寸：Hm模具型腔深度基本尺寸，mm； Hs塑件凸起部分尺寸，mm； hm模具型芯高度基本尺寸，mm；

39、hs塑件孔或凹槽深度尺寸，mm。查【1】表3.1=0.52mm=1.3×40-0.75×0.52=51.61mm查【1】表3.1=0.78mm=1.3×119+0.75×0.78=155.29mm5.3.2安裝成型部件的型腔側(cè)壁厚度計算1、側(cè)壁厚度計算塑件型腔選擇整體嵌入式，根據(jù)型腔內(nèi)壁直徑為80mm，根據(jù)【1】查得整體式型腔壁厚為12mm，模套壁厚為32mm。 2、底板厚度計算底板厚度同樣由經(jīng)驗數(shù)據(jù)可知很容易滿足要求，取45mm即可。第6章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計6.1塑件推出的基本方式（1）推桿推出：推桿推出是一種基本的、也是一種常用的塑件推出方式。常用

40、的推桿形式有圓形、矩形、階梯形。（2）推件板推出：對于輪廓封閉且周長較長的塑件，采用推件板推出結(jié)構(gòu)。推件板推出部分的形狀根據(jù)塑件形狀而定。（3）氣壓推出：對于大型深型腔塑件，經(jīng)常采用或輔助采用氣壓推出方式。本套模具的推出機構(gòu)形式較為復(fù)雜，全部采用推桿推出。其中瓣合模由4根圓形推桿推出，每個塑件由6根階梯形推桿推出。第一次分型時，在彈簧頂銷的作用下，塑件和動模部分一起脫出定模部分的型芯；第二次分型時，瓣合模推桿在推出瓣合模塊以完成側(cè)向抽芯與分型的同時，塑件推桿也推出塑件使塑件脫離型芯。6.2塑件的推出機構(gòu)該模具采用推板分型推管脫模機構(gòu)如圖6.1：圖6.1 塑件的推出機構(gòu)第7章 模架選擇或設(shè)計模架

41、是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機的聯(lián)系稱為一個整體。標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模板、動模板、動模支撐板、墊塊、動模座板、推桿固定板、推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，為節(jié)約模具鋼材和便于熱處理，根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸(平面投影面積與高度)，以及產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)，可以確定鑲件(模仁)的外形尺寸，確定鑲件的尺寸后，就可大致確定模架的大小了。對于模具而言，在保證足夠強度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。7.1動定模座板的選擇與注射機的動定固定板相連接的模具底板稱作動定模座板。設(shè)計或選用標(biāo)準(zhǔn)動定模座板時，必須要保證它們的輪廓形狀和尺寸與注射機上的動定固定模板相匹配，另外

42、，在動定模座板上開設(shè)的安裝結(jié)構(gòu)也必須與注射機動定模固定板上的安裝螺孔的大小和位置相適應(yīng)。7.2墊板的選擇墊板的作用是在動模支撐板與動模座板之間形成推出機構(gòu)所需要的動作空間。另外也起到調(diào)節(jié)模具總厚度，已適應(yīng)注射機模具的安裝厚度要求的作用。根據(jù)手冊2可查得：動定模座板：B×L=350×450mm，厚度H=25mm。動定模板：B×L=350×426mm，定模板厚度H=70mm，動模板厚度H=40mm。墊塊：63×426mm，厚度H=100mm動模墊板B×L=350×426mm，厚度H=20mm型芯壓板B×L=350

43、15;426mm，厚度H=50m圖7.1 模架第8章 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分及其他零部件之間的準(zhǔn)確對合。導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，設(shè)計的基本要求是導(dǎo)向精確，定位準(zhǔn)確，并且有足夠的強度，剛度和耐磨性，多采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)。 （1）動定模合模導(dǎo)向機構(gòu) 設(shè)計時將導(dǎo)柱置于動模，其導(dǎo)向部分尺寸由資料查得直徑為16mm。導(dǎo)柱與動模板的配合精度及導(dǎo)套與定模板的配合精度在裝配圖中得以體現(xiàn)。 （2）推出板的導(dǎo)向 推出板在推出塑件過程，必須采用導(dǎo)向機構(gòu)以使塑件受力均勻，保證塑件不變形，其導(dǎo)向本設(shè)計采用與動定模合模導(dǎo)向機構(gòu)合二為一的設(shè)計，原因是厚度不大，運動距離不大，以節(jié)

44、約材料。 （3）頂板的導(dǎo)向 由于設(shè)計時采用推管推出機構(gòu)，推管不僅起了推出塑件的作用，還起了對頂桿導(dǎo)向的作用，無需另設(shè)導(dǎo)柱導(dǎo)套而使模具機構(gòu)復(fù)雜而且成本提高。查【3】可得：推板：B×L=220×426mm，厚度H=20mm，推桿固定板：B×L=220×426mm，厚度H=20mm，推管固定板：B×L=220×426mm，厚度H=25mm 由【3】表3-1推桿：D=16mm，D=10mm，h=5mm，L=165mm由【3】表3-20推管：D=6mm，：D=10mm，：D=6.5mm，D=16mm，h=5mm，R=0.5mm，L=200mm

45、L=45mm由【3】表3-4導(dǎo)柱選擇：40×160×50mm的帶頭導(dǎo)柱：D=40mm，D=45mm，h=10mm，L=160mm圖8-1 導(dǎo)柱由【3】表3-3 導(dǎo)套的選擇：D=35mm，D=48mm，：D=54mm，D=36mm，h=10mm。R=5mm，L=70mm， L=110mm圖8-2 導(dǎo)套第9章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計9.1冷卻系統(tǒng)對熱塑性塑料,注射成型后必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡可能的傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。對于黏度低，流動性好的塑料(如聚乙烯、聚丙烯等)，因成型工藝要求模溫不太高，所以常用溫水進行冷卻。1、冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)有水和

46、壓縮空氣，但用冷卻水較多,因為水的熱量大，傳熱系數(shù)大，成本低。決定用水冷卻，即在模具型腔周圍開設(shè)冷卻水道。第4章 冷卻系統(tǒng)的簡單計算第5章 （1)塑件固化每小時釋放的熱量由【1】表11.3查得PS的單位熱流量q = 2.7×102KJ/kg，又Q = Mq式中 M 單位時間(每分鐘)內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，Kg/min；設(shè)每分鐘兩次，得：M = 2×1123.881g/min = 2.25kg/minQ = 2.25×2.7×102 = 607.5KJ/min（2)冷水的體積流量由【1】公式11.4得：qv=Mq/60c（1-2） =607.5/60

47、15;（103×4.2）（25-20）=0.48×10-3m3/min式中qv 冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/minq 單位時間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，KJ/kg；冷卻介質(zhì)的密度，kg/m3； 1 冷卻介質(zhì)的出口溫度，；2 冷卻介質(zhì)的進口溫度，。(3)冷卻水管直徑由1得：水孔直徑可取810，取d =10mm。(4)冷卻水在管道內(nèi)的流速VV= 4qv /d2 =4×0.48×10-3/(3.14×0.01×60)=1×10-3m/s式中V 冷卻介質(zhì)的流速，m/s； qv 冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/s；d 冷卻水管的直徑，mm。(

48、5)冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 由【1】表11-4得，用插值法求的取 =7.725。【1】公式11.2得：=（ v ）0.8/d0.2 =7.725×（103×10-3）0.8/0.010.2 =19.40W/(m2·K) 式中 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)； 冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，kg/m3； v 冷卻介質(zhì)在圓管中的流速，m/s； d 冷卻水管的直徑，m。(6) 冷卻水管總傳熱面積由1公式11.1得：A=Mq/3600（m-w）=（607.5×103）/3600×19.40×（40-22.5）=0.5 m2 式中 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)，W/(m2·K)m模具成型表面溫度，。w冷卻水的平均溫度，。(7)冷卻管道總長度由公式得：L=A/d=0.5/(3.14×0.01)=15.92m第10章模具試模及維修10.1 試模模具制成以后，在交付生產(chǎn)以前，都必須進行試模。試模的目的，不僅是簡單地檢驗一下模具是否能用，而且包括對模具設(shè)計合理性以及對成型工藝條件的探索。因此，認(rèn)真進行試模，做好詳細記錄并積累經(jīng)驗，必將有益于模具設(shè)計和制造水平的提高。試模人員必須具備成型設(shè)備、原料性能、模具結(jié)構(gòu)和工藝方法等方面的知識。1）