畢業(yè)設(shè)計（論文）-鼠標上蓋注塑模具設(shè)計

第一章緒論1.1注塑模具的簡介隨著科學技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的不斷進步與更新，注塑模具在機械工業(yè)中占用不可動搖的地位，特別現(xiàn)在的電子產(chǎn)品時代的更新，越來越多的塑料產(chǎn)品進入我們的生活中，新的產(chǎn)品出現(xiàn)于更新?lián)Q代越來越頻繁，比如我們常用的汽車儀表類產(chǎn)品、電子通訊類產(chǎn)品，更是達到了前所未有的高度，2010年之后，我國的整體國民經(jīng)濟狀態(tài)發(fā)生了更大的改變，消費能力有了很大的提高，購買能力大幅的提升刺激了消費水平的提高。塑料產(chǎn)品在汽車儀表、電器電子、醫(yī)用救援、工程器械等領(lǐng)域有更大的提高，注塑模具是機械行業(yè)與材料工程中發(fā)展最快的領(lǐng)域其中一塊。塑料材料是高分子材料工程領(lǐng)域中的一種，塑料材料有不可替代的特點，他的密度不大，質(zhì)量比較輕便，強度和剛度也較好，而且很多高分子塑料還具有絕緣性能，能夠替代傳統(tǒng)的金屬材料，無機非金屬材料。塑料材料在一定溫度下融化，比金屬材料熔點更低，成型更溶蝕，采用塑料材料以及注塑模具生產(chǎn)和制造的塑料具備了生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，精度高，工程造價便宜，可以實現(xiàn)大批量連續(xù)生產(chǎn)。而且注塑模具的生產(chǎn)設(shè)備注塑機相對于其他金屬材料的制造設(shè)備更小。因為具備了上述有優(yōu)點，所以越來越多的塑料產(chǎn)品進入我們的生活中，注塑模具的發(fā)展水平，是衡量一個國家的工業(yè)制造水平的重要標志之一。1.2注塑模具發(fā)展國內(nèi)外現(xiàn)狀塑料產(chǎn)品是采用高分子樹脂材料通過注塑模具與注塑生產(chǎn)工藝制造的產(chǎn)品。塑料產(chǎn)品具備有質(zhì)量輕便，抗酸堿鹽性能好，耐腐蝕性好，有一定的彎折性能，而且絕緣不導電。國內(nèi)現(xiàn)在越來越多的采用塑料制品來替代原來的其他產(chǎn)品，更多的進度我們的日常生活中。2010年之后，隨著國內(nèi)工業(yè)技術(shù)的變革創(chuàng)新，機械工業(yè)水平的提高，對應(yīng)的注塑模具產(chǎn)業(yè)有的快速的增長，大約每年的注塑模具增長速度在10-16%之間，我國的注塑模具從發(fā)展起步至今，經(jīng)過約50年的進步，有了較大的改變，技術(shù)水平有了很大的提高，特別是在近幾年的家用汽車普及、家用電器增長、電子電信日用消費子的快速發(fā)展，在沿海前沿地帶形成了以珠三角與長三角一代的專業(yè)模具企業(yè)區(qū)域，逐漸向高精尖領(lǐng)域發(fā)展。塑料模具的發(fā)展將會比沖壓模具、壓鑄模具等其他模具的發(fā)展更快。國內(nèi)模具逐漸往高精度、高質(zhì)量、超大型、超長壽命，縮短制造周期，降低制造成本，高效率方向發(fā)展。新的計算機輔助設(shè)計技術(shù)，將會極大的改善模具制造企業(yè)的專業(yè)技術(shù)層次，應(yīng)用領(lǐng)域與設(shè)計范圍將會實現(xiàn)不斷的擴大，不同類型的模具將會越來越多，創(chuàng)新性越來越多，效益會越來越好。自動化程度和標準化程度或逐步提高。國外高級注塑模具技術(shù)與工藝制造裝備主要集中在美國、德國、法國為主的歐美系，與日本、韓國為主的日系中。國外注塑模具的設(shè)計、制造、成型技術(shù)向著多工位化、高效自動化，超低成本方面發(fā)展。現(xiàn)在，國外的模具制造企業(yè)，能夠感受到我國模具制造業(yè)的崛起所帶來的國際環(huán)境變化，更多的中國模具進入國際市場領(lǐng)域。占有原來歐美日韓的市場蛋糕，預計到2020年，我國將有可能成為全球范圍內(nèi)最大的注塑模具供應(yīng)區(qū)域，國外的模具制造周期只有國內(nèi)模具制造周期的46-52%之間。但是國外的模具制造成本卻又中國模具制造成本的130-300%之間，成本可以達到我國成本的三倍之多，我國的人工勞動成本優(yōu)勢是國外人工勞動成本的1/3左右，對國際市場上的客戶產(chǎn)生了深遠影響，2015年之后，德國與日本的整體模具總造價降低了10-20%之間，和外國的注塑模具技術(shù)發(fā)展有密不可分的關(guān)系。1.3國內(nèi)模具的優(yōu)劣勢國內(nèi)模具制造企業(yè)優(yōu)勢是地域集中，能夠?qū)崿F(xiàn)高度的群體效益，國家政策扶持引導企業(yè)自主創(chuàng)新，給與國內(nèi)模具制造企業(yè)技術(shù)性的經(jīng)濟補貼。還涉及到的出口模方向，國家也給與了模具企業(yè)對應(yīng)了關(guān)稅政策優(yōu)惠。國內(nèi)模具制造企業(yè)的劣勢是各個企業(yè)之間各自為政，沒有形成統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，國內(nèi)模具的標準化進程與自動化進程較低，與發(fā)達國家機械工程模具有較大的差距，相關(guān)核心技術(shù)與工業(yè)制造裝備機床很多需要國外進口，技術(shù)在某些大型模具領(lǐng)域上，不能獨立完成，還需要國外專業(yè)技術(shù)人員指導操作。1.4本課題研究內(nèi)容1.根據(jù)塑件圖完成測繪和建模，繪制塑件的二維工程圖和三維模型。2.分析塑件結(jié)構(gòu)，選擇合適的材料，進行結(jié)構(gòu)方案的確定3.選擇分型面，確定出模數(shù)量，根據(jù)塑件確定澆口的類型，完成成型系統(tǒng)設(shè)計，確定模具整體方案。4.確定模具整體方案之后，進行注塑機的選擇與校核。確定注塑工藝。5.完成模具結(jié)構(gòu)的各類計算與校核。6.采用AutoCAD繪制注塑模具的二維總裝圖、非標零件工程圖，采用三維軟件完成整套模具的三維建模。7.設(shè)計完成的模具需要滿足實踐生產(chǎn)需求。第二章塑件工藝分析與材料的選擇2.1塑件工藝分析根據(jù)已知塑件的結(jié)構(gòu)分析，如下圖2.1所示，采用三維建模完成塑件的模型繪制，該塑件的結(jié)構(gòu)屬于中等難度，該塑件尺寸不大，壁厚比較均勻，適合采用注塑模具生產(chǎn)和制造，塑件的生產(chǎn)批量為中等批量注塑成型生產(chǎn)，精度等級可以采用一般精度等級。塑件整體外形呈現(xiàn)一個圓形殼體形狀，在塑件的側(cè)壁上有兩個小孔，這兩個小孔需要抽芯機構(gòu)才能實現(xiàn)成型和脫模，在設(shè)計的時候要重點注意。圖2.1塑件三維模型圖2.2塑件材料的選擇2.2.1ABS塑料的特點該塑料適合采用ABS高分子材料，該塑料為熱塑性材料中的一種，查材料的物性表分析ABS的性能指標可以得得知，該材料吸水性小，有一定的強度和剛度，絕緣不導電，耐磨，抗彎折性能好，對于成型塑件的的壁厚不能取太大或者太小，一般ABS材料的壁厚取值可以采用1-3mm之間，脫模斜度取1-5°范圍值均可。ABS材料的綜合性能好，價格也不貴，所以應(yīng)用非常廣泛。2.2.1ABS的技術(shù)指標ABS材料的技術(shù)參數(shù)如下所示收縮率：1.005比重：1.05g/cm3熔融溫度：195-240℃成型溫度：40-90℃成型壓力：120-140Mpa射速：中等速度2.1.3ABS的注塑成型工藝參數(shù)ABS材料的成型工藝參數(shù)中主要的幾個要求就是注射溫度，模具溫度，注射壓力，注射速度這幾個參數(shù)。注射的溫度就包含了料筒的溫度，料筒分為前中后三段的溫度，和噴嘴的溫度，需要通過查表，了解其基礎(chǔ)工藝溫度，然后結(jié)合塑件與模具的實際情況來調(diào)節(jié)注塑機的溫度。模具的溫度可以通過在模具上面設(shè)置冷卻水道，根據(jù)水溫高低，控制水流大小流速來實現(xiàn)，保證模具的整體溫度在一個可控的范圍內(nèi)，能夠與實現(xiàn)注塑生產(chǎn)的穩(wěn)定性。最后通過材料物性表控制注射的壓力和射速，來進行較好的工藝生產(chǎn)。以下為該材料的基礎(chǔ)成型工藝參考內(nèi)容。注塑機類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：35-65r/min料筒溫度：后段：195-200℃；中段200-210℃；前段210-220℃噴嘴溫度：220-225℃預熱溫度：50-60℃注塑壓力：75-95Mpa注射時間：15-20S冷卻時間：20-50S2.3ABS材料的應(yīng)用ABS材料主要應(yīng)用領(lǐng)域在汽車、電子電信、電器儀表、裝飾件、工程件、辦公設(shè)備、家用電器外殼、裝飾工程配件，各類小型家電設(shè)備，大中小型玩具外殼和配件等領(lǐng)域，ABS具有很好的綜合性能以及非常好的二次加工能力，可以在塑件的表面進行表面噴涂，電鍍，鉆孔加工，絲印，移印等，在該材料中增加和改變不同的成分，可以變成不同的改性材料，該材料的延伸改性材料在日常生活中已經(jīng)是非常常見的的材料之一，在眾多的材料中脫穎而出。2.4塑件的體積與質(zhì)量本次設(shè)計中，采用三維軟件進行了塑件模型的建立，可以通過三維軟件直接測量得到塑件的體積，如下圖2.2所示。圖2.2塑件的體積測量然后根據(jù)質(zhì)量公式：M=PV，可以計算得到塑件的質(zhì)量：M=PV=1.05g/cm3x6.61=6.94g。2.5塑件壁厚的分析塑件的壁直接影響的注塑成型的質(zhì)量，通過三維軟件分析塑件壁厚在1-3mm之間，滿足材料一般注塑成型要求。第三章模具結(jié)構(gòu)方案的確定3.1出模數(shù)量與型腔布局為保證注塑模具與生產(chǎn)能力之間互相適應(yīng)，提高生產(chǎn)能力和效率，以及保證合理的經(jīng)濟指標能力，注塑模具在設(shè)計的同時需要考慮模具的出模數(shù)量，一般有以下幾種方法結(jié)合經(jīng)濟指標確定型腔數(shù)量；結(jié)合注塑機的額定注塑量來確定型腔數(shù)量；結(jié)合注塑機的鎖模力來確定型腔的數(shù)量；結(jié)合塑件的精度等級來確定型腔數(shù)量；通過分析本次設(shè)計的塑件，該塑件尺寸不大，塑件結(jié)構(gòu)難度為中等難度，精度等級要求一般，經(jīng)濟性要求合理，然后考慮后續(xù)的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計形式，注塑機的參數(shù)能綜合性，本次設(shè)計采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式，其型腔結(jié)構(gòu)布局如下圖所示。采用對稱布局的結(jié)構(gòu)形式，保證注塑充填的均勻性。圖3.1模具結(jié)構(gòu)布局形式3.2分型面的設(shè)計3.2.1分型面設(shè)計的原則分型面一般指的是模具型芯和型腔之間隨著動模和定模打開之后的面，分型面得到位置直接影響著塑件的結(jié)構(gòu)形狀，模具分型面的有時候還會開設(shè)排氣槽，或者有滑塊抽芯機構(gòu)等。分型面的設(shè)計原則可以按照如下幾點綜合考慮：方便塑料產(chǎn)品的脫模：開模具打開時候，產(chǎn)品要盡可能的留在動模上面。方便抽芯機構(gòu)的實現(xiàn)，一般還要考慮模具上時候需要設(shè)計滑塊抽芯機構(gòu)。保證塑料的外觀和表面質(zhì)量不受影響，特別是外觀需要光滑或者是鏡面的產(chǎn)品。保證塑料產(chǎn)品的尺寸和精度的等級在合理的公差范圍值之內(nèi)。盡可能的使得模具型腔內(nèi)的空氣通過分型面排出去?？紤]實際機械機床加工的便利性，讓加工更簡單。分型面要考慮讓模具的整體結(jié)構(gòu)更加的精簡和合理，考慮模具整體的裝配便利性，讓裝配技術(shù)人員簡單的更換和維修。3.2.2分型面類型的選擇模具的分型面一般分為單分型面和多分型面。其類型特點如下：（1）、單分型面模具一般此類模具結(jié)構(gòu)都比較簡單，也是注塑模具中最常見的結(jié)構(gòu)形式之一?？梢栽O(shè)計為單腔模具或者是多腔模具，從分型面打開后，可以之間看見型芯和型腔，澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也比較簡單，可以直接用動模的勾料針勾出來。這種單分型模具結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，制造便利，能夠很容易的實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。（2）、多分型面模具多分型面模具的結(jié)構(gòu)形式一般指的是三板模，和單分型面的模具相比，他多了一塊脫料板，一般適合采用的是點式澆口注塑成型的模具，澆口在塑件的頂面，在脫模的時候開業(yè)實現(xiàn)澆注系統(tǒng)與塑件的自動分離。但是缺點就是模具結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，修模裝配麻煩，制造經(jīng)濟成本高。3.3分型面具體結(jié)構(gòu)形式的確定結(jié)合塑件的實際結(jié)構(gòu)形式，以及考慮模具結(jié)構(gòu)形式，適合采用如下圖所示的分型面，該分型面能夠保證模具制造方便，結(jié)構(gòu)合理，注塑充填工藝性能好。圖3.2分型面的選擇第四章模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計4.1澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是原料從注塑機噴嘴出來以后一直到達模具型腔的這一段距離內(nèi)產(chǎn)品的凝料，合理設(shè)計澆注系統(tǒng)是非常重要的，澆注系統(tǒng)一般分為普通流道和無流道兩種，普通流道就是常見的冷流道，包括了主流道、分流道、澆口、冷料穴，這幾個重要特點。如果是無流道系統(tǒng)，一般指的是采用了專門的熱流道澆注系統(tǒng)，這類一般造價昂貴，結(jié)構(gòu)復雜，在大型精密模具中才會應(yīng)用。4.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則1.確定一個合適的流道截面類型，一般有圓形，梯形，半圓形等形狀。2.根據(jù)材料自身的成型性能、以及塑件的結(jié)構(gòu)形式，出模數(shù)量，來確定流道的尺寸大小，長度。3.主流道、分流道的尺寸長度應(yīng)該盡可能的短，這樣才能減少原材料的損耗，提高經(jīng)濟效益。4.澆注系統(tǒng)周邊盡可能的不要設(shè)計冷卻系統(tǒng)，避免澆注系統(tǒng)在進入型腔之前就過快的冷卻。5.澆注系統(tǒng)要盡可能的設(shè)計冷料穴，讓充填前端的冷卻凝料不要進入模具型腔里面影響塑件的成型。6.澆口的設(shè)計要盡可能的保證充填的均勻，飽滿，同時又要兼顧塑件的表面外觀質(zhì)量。7.澆口盡可能的設(shè)計在塑件的隱秘區(qū)域，而且要有利于區(qū)域澆口襯套，不能影響外觀。8.流道的廢料要盡可能的少。4.3流道的設(shè)計4.3.1主流道的設(shè)計主流道一般是從注塑機連接澆口襯套一直到分流道連接處截止的流道，也可以說是澆口襯套內(nèi)的流道，一把從注塑機出來的凝料首先就要經(jīng)過他，一般情況下主流道和模具的正中心呈現(xiàn)一個中心重合狀態(tài)。澆口襯套與注塑機噴嘴需要滿足如下圖所示的關(guān)系式：D=d+(0.5~1)mmR1=R2+(1~2)mm圖4.1澆口襯套與注塑機配合關(guān)系4.3.2分流道的設(shè)計凝料流過主流道之后，就要進入分流道了，分流道要求塑料原料盡可能快的進入模具型腔，溫度的損失要盡可能的小，模具流道的表面要盡可能的拋光，讓阻力小一些，同時為了提高注射的壓力，此處的分流道應(yīng)該比主流道略小。分流道的尺寸結(jié)合一般塑件的壁厚2-3mm，考慮塑件的實際結(jié)構(gòu)情況，可以采用圓形截面的分流道，分流道的直徑一般取值范圍在3-10mm之間變動，如果材料的流動性比較好，分流道的尺寸還可以小一點，如果原材料的流動性比較差，那么就需要較大的分流道直徑了。分流道的設(shè)計方面，應(yīng)該盡可能的避免彎折或者轉(zhuǎn)向，保證其射度不能過快的降低。本次設(shè)計中，采用了圓形截面的分流道，查表確定分流道尺寸取值為：直徑=6mm4.3.3冷料穴的設(shè)計冷料穴是為了把充填前端的冷卻較快的鋒料儲藏起來，避免進入模具型腔里面影響塑件質(zhì)量的一個區(qū)域，一般設(shè)計在主流道的末端，下面設(shè)計有勾料針，把凝料拉出來，如果是分流道的長度比較長的時候，也會在分流道的末端設(shè)計一個冷料穴來儲藏鋒料。一般情況下，冷流道的直徑取值范圍在5-14mm之間，深度大概是6-10mm左右，如果是大型的模具，可能還會開設(shè)更大的冷料穴。冷料穴沒有精度要求，只要能夠儲藏前端鋒料即可冷料穴下部設(shè)計有勾料針，一般采用Z形勾料針，這種加工簡單，使用方便。4.3.4澆口的設(shè)計澆口是澆注系統(tǒng)設(shè)計中最重要的一個位置了，澆口的位置以及結(jié)構(gòu)形式，對塑料產(chǎn)品的影響非常大。澆口的類型有：直接式澆口；側(cè)入式澆口；潛入式澆口；點式澆口；牛角式澆口等澆口類型。澆口的作用是連接分流道末端與塑料產(chǎn)品之間的橋梁，澆口的位置應(yīng)該盡可能的小，保證塑件的外觀質(zhì)量良好，同時還要考慮充填的流動性，盡可能的避免熔接痕的產(chǎn)生，如果在塑件的孔位產(chǎn)生了熔接痕，這會導致塑件的強度降低。本次設(shè)計中，綜合塑件質(zhì)量要求與模具結(jié)構(gòu)形式，采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)，其尺寸查表后取值如下：側(cè)澆口直徑D=1mm完成后的澆注系統(tǒng)如下圖所示圖4.2澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式4.4澆注系統(tǒng)標準件的選用本次設(shè)計中，采用了標準的澆口襯套和定位環(huán)，標準件的采用能夠縮短設(shè)計與制造周期、提高模具經(jīng)濟成本，更換容易，修模維修簡單。能夠更好的提高生產(chǎn)效率。圖下圖所示為定位環(huán)與澆口襯套結(jié)構(gòu)形式。圖4.3定位環(huán)與澆口襯套結(jié)構(gòu)形式第五章模具成型系統(tǒng)設(shè)計模具的成型零件一般包含了型芯、型腔、各種與塑件想接觸的成型區(qū)域零件的鑲件等零件。而在本文中，特指的是型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計的時候要考慮塑料的材料性能，以及對應(yīng)的尺寸需求，塑件精度等級、表面粗糙度等技術(shù)指標，還需要考慮成型零件的加工便利性。5.1型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計型腔主要用于成型塑件的外表面或者外觀面，型腔上一般還有澆注系統(tǒng)的流道，以及冷卻水道。本次設(shè)計中，采用的是鑲嵌式的型腔結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)加工簡單，制造容易，更換維修方面，機械加工與裝配工藝簡單，適合本次模具設(shè)計，完成后的模具型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示。圖5.1模具型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計型芯主要是用于成型塑件的內(nèi)表面或內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，型芯上一般還有頂出脫模機構(gòu)，能夠讓頂桿實現(xiàn)順利的脫模，以及冷卻水道。本次設(shè)計中，采用的是鑲嵌式的型芯結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)加工簡單，制造容易，更換維修方面，機械加工與裝配工藝簡單，適合本次模具設(shè)計，完成后的模具型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示。圖5.2模具型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計5.3型腔成型零件尺寸計算型腔徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：式中：；（0.55%）；；；；型腔長度尺寸計算為：型腔寬度尺寸計算為：（2）型腔深度尺寸計算型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：式中；；其他符號意義同上。5.4型芯成型零件尺寸計算1、型芯尺寸的計算（1）型芯徑向尺寸計算型芯徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下：；；其他符號意義同上。型芯長度尺寸計算為：型芯寬度尺寸計算為：（2）型腔深度尺寸計算型芯深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：；；其他符號意義同上。5.5成型鋼材的選用成型零件的鋼材一般需要選擇專門的模具鋼，需要具備幾個重要的因素：1.鋼材的機械加工性能要好，能夠?qū)崿F(xiàn)機床的快速切削，并且在加工以后的精度要高，不易變形。2.具備較好的省模拋光性能，一般情況下，模具要達到Ra0.8的表面粗糙度等級，已經(jīng)是接近鏡面的光潔度了，如果是鏡面高光模具，還需要達到Ra0.4mm的表面粗糙度。3.具備良好的強度和剛度，一般情況下，成型零件鋼材的硬度需要達到38-42HRC左右的硬度，太軟了容易承受不了注塑機壓力而產(chǎn)生變形，如果是硬度過高，又會機械加工切削困難。4.具備較好的耐磨性和耐腐蝕性，對于某些塑料材料，在注塑成型的時候塑料材料自身具備一定的腐蝕性和，需要材料能夠抵抗一定的腐蝕性，其次就是一些滑動工作零件需要長期的摩擦配合工作，所以需要具備一定的耐磨性能。綜合以上幾點鋼材選擇要求，本次設(shè)計中選擇了牌號為718H鋼材，這種模具鋼材能夠很好的適應(yīng)本次設(shè)計的以及模具生產(chǎn)需求。718H的GB標準鋼材的代號是3Cr2NiMo，這種鋼材材質(zhì)均勻，純潔度好，拋光性能也不錯，機械加工性能好。可以滿足一般塑膠模具的成型零件需求。第六章模具溫度系統(tǒng)設(shè)計6.1模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述注塑機通過把顆粒狀的塑料原材料加熱加壓融化后注射到注塑模具的型腔里面，然后熔料在模具的型腔里面一直冷卻凝固后成型，這段時間是由熔融裝在下的樹脂原料和模具的溫差共同實現(xiàn)的，一般情況下注射的原材料溫度在200-300℃之間，而模具的溫度一般情況下是人手可以輕微觸摸的，在40-80℃之間，根據(jù)不同樹膠材料的成型溫度不同，需要對應(yīng)的調(diào)節(jié)模具的溫度，來加速冷卻效應(yīng)，縮短成型周期，并且需要保證這個冷卻過程是均勻的逐步冷卻過程的，不然過快或者過慢的冷卻，都會導致塑件質(zhì)量的不穩(wěn)定或者瑕疵產(chǎn)品的產(chǎn)生。在做模架溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計時候，首先需要材料的自身物理性能，可以通過查詢材料物性表來獲取材料的注射溫度和模具溫度，根據(jù)材料參數(shù)來進行一下調(diào)節(jié)：（1）、如果注塑成型的時候材料溫度不夠的情況下，需要增加模具的加熱裝置。（2）、如果成型塑件的壁厚過大的時候，為了防止收縮，好考慮增加加熱裝置。（3）、如果成型溫度超過材料要求的溫度，就必須要增加模具冷卻裝置。（4）、一般情況下，在做熱塑性材料成型時，都需要設(shè)計冷卻系統(tǒng)，來縮短其生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，快速降低模溫。6.2模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計要求（1）、冷卻水管的間距需要基本保持一致，水管與塑件之間的間距也要盡可能一致，需要排布均勻，形狀也需要盡可能一致。（2）、冷卻水管的直徑一般取值為6-14mm之間的直徑，冷卻水管和產(chǎn)品之間的間距保證在15-30mm之間的間距，如果太近的話，冷卻會過快，如果太遠的話，冷卻效果又會太差。（3）、冷卻水管要先避開澆注系統(tǒng)的流道和澆口，避免澆注系統(tǒng)過快的冷卻而損失壓力和射速。（4）、冷卻水管要考慮塑件成型時候的熔接線位置，盡量不要設(shè)置在有熔接線的位置。（5）、冷卻水管整體要形成一個閉合回路，還需要重點實現(xiàn)不同零件之間的聯(lián)通，保證不同零件之間的密封性，通?？梢允褂梅浪B接，水道止水栓來實現(xiàn)水道末端的封閉。（6）、冷卻水嘴的接頭端應(yīng)該盡可能的設(shè)置在操作人員的背面，這樣不影響員工的調(diào)試與操作。（7）、動模部分與定模部分最好能夠分別獨立的設(shè)計冷卻水道，這樣可以方便注塑工藝的調(diào)試以優(yōu)化和控制注塑工藝產(chǎn)生的產(chǎn)品缺陷和不良。（8）、模具冷卻水管的設(shè)計方面，需要考慮加工的便利性，一般是采用麻花鉆、深孔鉆來加工，要考慮機床加工性，麻花鉆的直徑等因素。6.3冷卻水道的形式類型冷卻水道最終要形成一個閉合的回路，讓各個區(qū)域都要冷卻均勻。常見的方式有直通式，串聯(lián)式，并聯(lián)式，環(huán)繞式，水塔式（水井式），噴泉式，多層循環(huán)式，側(cè)面環(huán)繞式，平面螺旋式。本次設(shè)計中，結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)形式，塑件結(jié)構(gòu)特點，考慮澆注系統(tǒng)與成型系統(tǒng)，采用了環(huán)繞式冷卻水道，如下圖所示。圖6.1模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計6.4模具冷卻水道的計算校核根據(jù)熱平衡計算：在單位時間內(nèi)熔體凝固時放出等熱量等于冷卻水所帶走的熱量，故有公式：

；）；；；；；；1).求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q設(shè)注射時間為2s，冷卻時間為20s，保壓時間為15s，開模取件時間為3s.，得注射成型周期為40S。設(shè)用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，一個小時成型次數(shù)n＝3600/40＝90查注塑模具設(shè)計指導手冊得ABS單位重量放出的熱量

故：2).水的體積流量

由公式3).求冷卻水道直徑d根據(jù)水的體積流量查注塑模具設(shè)計指導手冊[1]得d=8mm；本次設(shè)計中的冷卻水道滿足要求。第七章模具頂出脫模機構(gòu)7.1頂出脫模機構(gòu)概述在塑件完成注塑成型之后，熔融裝在下的凝料完成固化，根據(jù)塑料材料的特性，塑料材料會產(chǎn)生一定的收縮性，隨著塑件的收縮，而塑件又在型芯部分，所以必然會產(chǎn)生一定的包裹力，需要克服脫模時的瞬時大氣真空力以及持續(xù)脫模時的摩擦力。脫模系統(tǒng)在頂出塑件的時候，不能損壞塑件，需要保證塑件的完整形態(tài)，不能有沾模，頂白，頂穿等不良現(xiàn)象，頂出的位置不能夠影響塑件的表面外面質(zhì)量。脫模方向與模具的開模方向相同，且在注塑機頂棍中心線上受力頂出。7.2頂出機構(gòu)零件頂出系統(tǒng)的零件包括常見的頂桿、頂板、頂針面板、頂針底板、復位桿、復位彈簧等零件。如果涉及其他的頂出脫模類型，還有氣動脫模機構(gòu)，液壓脫模機構(gòu)，齒齒輪齒條旋轉(zhuǎn)脫模機構(gòu)，液壓馬達旋轉(zhuǎn)脫模機構(gòu)等等。頂出系統(tǒng)的頂出力要均勻穩(wěn)定，不能傾斜。7.3頂出脫模機構(gòu)的分類根據(jù)動力來源劃分，脫模機構(gòu)一般可以分三大類別：（1）、手動脫模機構(gòu)，這類脫模機構(gòu)現(xiàn)在非常少見，方法是模具在打開之后，采用人工操作的方法去取出塑件，非常浪費時間，效率低下。（2）、機械推出脫模，這類是最常用的脫模方式，也是應(yīng)用最廣泛的方式，這類脫模依靠注塑機上面的頂棍，通過模具底板的頂棍孔頂出頂桿或者推板，完成塑件的脫模，這類機械脫模脫模方式工作可靠，頂出行程，頂出速度，頂出時間，均可以通過注塑機伺服機構(gòu)調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)用廣泛。（3）、其余脫模機構(gòu)，一般用在特殊模具結(jié)構(gòu)中，包括的液壓動力推出機構(gòu)，氣動推出脫模機構(gòu)，內(nèi)螺紋旋轉(zhuǎn)脫模機構(gòu)，前模頂出脫模機構(gòu)等。7.4脫模機構(gòu)的設(shè)計要點脫模頂出是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，一般脫模頂出系統(tǒng)的設(shè)計需要遵循以下幾個要點：（1）、頂出結(jié)構(gòu)的設(shè)置要平衡，使得塑件能夠均勻受力。防止塑料產(chǎn)品在頂出脫模時產(chǎn)生變形。（2）、要考慮塑件的結(jié)構(gòu)特點和使用性能，保證塑件的外觀優(yōu)良，特別是高光和透明性產(chǎn)品，頂出機構(gòu)的設(shè)計必須要在隱秘位置，其次不能影響塑件的使用結(jié)構(gòu)。（3）、頂出機構(gòu)的設(shè)置應(yīng)該在塑件的受力位置，這樣材料實現(xiàn)最大脫模力的產(chǎn)生。這樣頂出的時候，塑件的強度好，承受能力大，不至于產(chǎn)生產(chǎn)品的不良現(xiàn)象。（4）、如果塑件又較深的骨位，支撐柱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征，為了防止脫模困難，也需要設(shè)計脫模機構(gòu)。（5）、頂桿的布置應(yīng)該盡可能在塑件的圓角或者斜角位置。（6）、頂桿最好能夠?qū)崿F(xiàn)對稱分布。使得頂出力均勻。（7）、在有滑塊抽芯機構(gòu)的模具中，頂桿在運動的時候不能和滑塊抽芯機構(gòu)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。（8）、需要考慮成型零件的鑲件位置，不能考得太近，要保證成型零件的剛度和強度。（9）、頂出系統(tǒng)不能和成型零件的冷卻水道。固定螺絲等零件產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。（10）、頂桿的邊緣距離成型鋼料的邊緣需要保證有1-2mm的距離，以保證成型零件的強度和剛度。根據(jù)以上設(shè)計要點進行模具的頂出脫模機構(gòu)設(shè)計，完成后的頂出脫模機構(gòu)如下圖所示。圖7.1頂出脫模機構(gòu)設(shè)計第八章模具抽芯機構(gòu)8.1抽芯機構(gòu)概述當一個塑料件的側(cè)壁上面有小孔或者卡扣、凸起的時候，這個塑料件不能夠直接的從模具的脫模方向脫出來，這個小孔或者卡扣、凸起，與模具的脫模方向垂直或者成一定的角度，就需要采用抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)，完成一定角度的脫模成型。8.2抽芯機構(gòu)的類型抽芯機構(gòu)一般有三種:1.機械式脫模抽芯，常見的就是斜導柱滑塊和斜頂抽芯機構(gòu)，利用模具的自身開合模工作的時候，使得模具產(chǎn)生抽芯運動。這種結(jié)構(gòu)方便，不需要外力的作用就可以實現(xiàn)，依靠注塑機打開模具作用動力來源。2.手動抽芯，利用人工或者機械手去取出抽芯機構(gòu)，然后取出塑件或者抽芯的鑲件，這種辦法現(xiàn)在基本沒有人去設(shè)計和使用，原因就是效率低。3.液壓抽芯。采用液壓油缸結(jié)構(gòu)，液壓油做驅(qū)動動力源，實現(xiàn)抽芯工作，在長行程的抽芯動作中，比較常見。8.3斜頂抽芯機構(gòu)當塑件有非常小的卡扣或者側(cè)孔的時候，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以采用斜頂抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)抽芯運動脫模，斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，運動配合靠頂出系統(tǒng)提出動力源實現(xiàn)脫模抽芯。一般斜頂?shù)膬A斜角度取值范圍為5-15度之間，本次設(shè)計中采用的斜頂抽芯機構(gòu)的角度取值為8度。抽芯距的計算計算公式如下S=L+（3-5）MMS-抽芯距離L-塑件倒扣距離此次的側(cè)抽芯距離為S=1.5+1.5=3mm詳細的斜頂抽芯機構(gòu)如下圖所示：圖8.2斜頂抽芯機構(gòu)第九章標準模架的選用9.1模架概述隨著機械工業(yè)與模具制造業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在逐漸的實現(xiàn)了標準化，在模具中，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了標準模架型號的GB國標規(guī)范，國內(nèi)企業(yè)中，比較出名的標準模架企業(yè)有龍記模架，明利模架、環(huán)勝模架，標準模架的分類包含了大水口模架系統(tǒng)，細水口模架系統(tǒng)，簡化細水口模架系統(tǒng)，標準模架的選用可以大大的縮短設(shè)計與制造的周期，并且可以提高制造精度。9.2標準模架的選用選用標準模架的方式按照以下方法進行1.考慮澆注系統(tǒng)的特點，確定模架的基本類型2.結(jié)合型芯、型腔的外形長寬高尺寸，先確定模板的長寬高尺寸。3.考慮塑件的頂出行程，確定墊塊的高度。最后，綜合以上幾點因素，查表確定標準模架的型號和規(guī)格，在實際工作中，還需要考慮整套模具的實際結(jié)構(gòu)形式來綜合選擇標準模架的型號。9.3模架型號的確定根據(jù)以下方式進行選擇模架型號模架長度=型腔長度+（50-80）mm≈400mm模架寬度=型腔寬度+（50-80）mm≈300mm定模板高度=型腔高度+（30-50）mm≈80mm動模板考慮=型芯高度+（40-60）mm≈90mm墊塊高度=頂出行程/0.8+面針板厚度+底針板厚度+垃圾釘高度≈100mm綜合上述數(shù)據(jù)，結(jié)合澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，選擇CI-3340-A80-B90-C100型號的標準模架，標準模架的簡圖如下圖所示。圖9.1模架基本結(jié)構(gòu)形式第十章注塑機的選擇與校核10.1注塑機的概述注塑機又可以成為注射機，他的作用是把顆粒狀態(tài)下的原始高分子塑料進行上料加熱，經(jīng)過注塑機蝸桿旋轉(zhuǎn)加熱，讓高溫高壓狀態(tài)下的融化原材料注射進入模具的型腔里面固化成型，注塑機一般有臥式注塑機，立式注塑機，雙色注塑機這三類。本次設(shè)計中可以采用臥式注塑機進行生產(chǎn)，臥式注塑機工作原理如下圖所示。圖10.1注塑機原理圖10.2初選注塑機型號注塑機與注塑模具相互配合，其中既包含了相關(guān)的安裝尺寸的校核，也包括了注塑量，注塑壓力，頂出脫模行程等參數(shù)的校核，本次設(shè)計中，結(jié)合注塑模具的尺寸大小，注塑量等要求進行初步選擇注塑機，然后再對注塑機中的參數(shù)進行校核。本次設(shè)計中，初選注塑機的型號為HT160XB，其參數(shù)表如下表10.1注塑機參數(shù)注射裝置INJECTIONUNITABC螺桿直徑ScrewDiametermm404548螺桿長徑比ScrewL/DRatioL/D22.52018.8理論容量ShotSize(Theoretical)cm3253320364注射重量InjectionWeight(PS)g230291331注射壓力InjectionPressureMpa202159140螺桿轉(zhuǎn)速ScrewSpeedrpm0～175合模裝置CLAMPINGUNIT合模力ClampTonnageKN1600移模行程ToggleStrokemm420拉桿內(nèi)距SpaceBetweenTieBarsmm455x455最大模厚Max.MoldHeightmm500最小模厚Min.MoldHeightmm180頂出行程EjectorStrokemm140頂出力EjectorTonnageKN33頂出桿根數(shù)EjectorNumberPiece5其它OTHERS最大油泵壓力Max.PumpPressureMPa17.5油泵馬達PumpMotorPowerkw15電熱功率HeaterPowerkw9.75外形尺寸MachineDimension(LxWxH)m5.4x1.45x2.05重量MachineWeightt5.2料斗容積HopperCapacitykg2510.3校核注塑機注塑量在校核注塑機的最大注塑量的時候，首先通過三維軟件測量澆注系統(tǒng)和塑件的總體積V，然后根據(jù)一般機械安全系數(shù)取值80%計算。需要滿足以下公式。查注塑機參數(shù)表，注塑機的額定注塑量為320cm3，所以滿足注塑量的要求。10.4校核壓力查注塑機參數(shù)表，注塑機的額定注射壓力為160Mpa，而本次選擇的材料注塑壓力范圍值為100-120Mpa之間，滿足注塑壓力要求。10.5校核模具安裝尺寸查注塑機參數(shù)表，注塑機的拉桿內(nèi)間距尺寸為455x455mm，而本次設(shè)計的模具外形尺寸為400x400mm，所以滿足長寬尺寸的要求。查注塑機參數(shù)表，注塑機的容模厚度為180-500mm之間，而本次設(shè)計的模具總高度為331mm，多以滿足高度要求。綜上：模具長寬高的安裝尺寸要求在注塑機的安裝尺寸范圍內(nèi)。10.6校核移模行程注塑的工作的時候，不但要頂出塑件，還要把模具打開，讓機械手或者人工可以取出塑件，根據(jù)以下公式校核，查表注塑機總的開模行程為420mm；式中所以滿足開模行程的要求。10.7校核注塑機鎖模力當高溫高壓下的融料進入模具型腔之后，會對模具產(chǎn)生張開力，使得模具會在壓力狀態(tài)下打開，所以需要讓注塑機把模具的前后模呈現(xiàn)鎖緊狀態(tài)。避免產(chǎn)生溢料、毛邊、披鋒等現(xiàn)象。投影面積可以直接在三維軟件中測量得到，校核公式如下；式中：F-注塑機的額定鎖模力n-型腔數(shù)量P-平均型腔成型壓力，取值范圍查表取35Mpa經(jīng)過校核計算，滿足注塑機鎖模力的要求。設(shè)計總結(jié)針對模具的設(shè)計也讓我充分的了解到了模具中型腔型芯等的主要零件的具體作用，其中還有就是這些部件的加工精度問題，因為在一個好的裝配體中，零部件的加工精度直接影響著一個完整，從這次的設(shè)計，我也知己參與了全程的設(shè)計過程同時與模具的制造的原理，在此我也感覺到了自己的不足，在之后的工作中再接再厲努力學習與工作！通過這次畢業(yè)論文，我得到了很多課本上學習不到的知識還有經(jīng)驗，這些都有利于我們在將來的工作中解決問題。致謝經(jīng)過幾個月的努力設(shè)計終于快要完成了，作為大學幾年的最后階段，設(shè)計是考驗我們對大學幾年學習的一個初步鍛煉，通過設(shè)計才能體現(xiàn)我們遇事解決困難的能力，本次設(shè)計是在老師和同學們的耐心幫助和指導下完成的。這次設(shè)計我特別要感謝的就是老師，本次的設(shè)計的工作量相對較大，由于之前沒有什么設(shè)計基礎(chǔ)的我不知道怎么樣去設(shè)計，在老師的耐心輔導下完成了齒輪室的夾具設(shè)計，這段時間通過學習和設(shè)計使我獲得了不少的經(jīng)驗，在整個設(shè)計過程中對我耐心的指導，。馬上就要離開對我人生影響較深的母校，現(xiàn)在有點依依不舍，以前總是想逃離學校投身社會，現(xiàn)在卻感覺有很多的遺憾，有很多的課沒有認真去聽，有很多的書沒有去看，他年實現(xiàn)偉大抱負必然來感謝我的母校。附圖圖1模具二維總裝圖參考文獻[1]高源熙,杜武青,王瑩,詹世景.基于Moldflow的生物儀器蓋板注塑模具優(yōu)化設(shè)計[J].塑料工業(yè),2019,47(01):64-68.[2]向超,張建雄,徐向俊,戴甲洪,朱云虎.基于UG8.0風扇葉片分型及多腔注塑模具設(shè)計[J].技術(shù)與市場,2019,26(01):16-19.[3]李凱,潘天奇,李野.高跟鞋鞋底的注塑模具設(shè)計[J].科技風,2019(01):3.[4]董振來,楊天朔,左強,干旭浩.心型臺燈底座注塑模具設(shè)計[J].科技風,2019(01):8.[5]朱秀芳,楊旭宇,劉平濤.塑料液壓油箱總成結(jié)構(gòu)優(yōu)化及