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邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1 前前 言言 本課題是自己所選的，來自日常生活中到處可見塑料制品。塑料制品占模具中的 80%以上，所以對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)自目前對(duì)我們是非常重要的一門設(shè)計(jì)，學(xué)好本內(nèi)容 才可以對(duì)它進(jìn)行基本的設(shè)計(jì)，也為今后設(shè)計(jì)復(fù)雜的塑料模具奠定良好的基礎(chǔ)。 本人所設(shè)計(jì)的是一般的 CD 盒注塑模設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中附有大量的模具結(jié)構(gòu)圖和模 具局部圖，還有通過 Pro/E 軟件畫出它的三維立體圖，這就幫助評(píng)省老師更易看到設(shè) 計(jì)者所設(shè)計(jì)的內(nèi)容的難易程度。文字大約有 10000 字，已詳細(xì)地說明設(shè)計(jì)的全過程。 但本人是初次設(shè)計(jì)，有很多的錯(cuò)誤和不足，敬請(qǐng)諒解。 還有在模具制造加工中用到了現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的線切割和電火花成型加工，這也是現(xiàn) 代社會(huì)通用的模具制造加工機(jī)器，并數(shù)控加工也不例外。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 2 第 1 章 塑件工藝分析 第 1.1 節(jié) 塑件分析 1.1.1、塑件三維立體圖及二維工作圖： 圖（1.1） 1.1.2 塑件工藝分析 CD 盒選擇的材料是聚丙烯（PP） ，該產(chǎn)品在使用過程中經(jīng)常接觸光盤，為防止光 盤磨損因此塑件的厚度必須均勻，如果可能的話，應(yīng)沒有接觸痕，不充分熔合的熔接痕 易于形成薄弱的部位，所以要盡量避免。 第 1.2 節(jié) CD 盒原料（聚炳烯）的物料性能、成型性能與工藝參數(shù) 1.2.1、該 CD 盒原料為聚炳烯（PP）： 物料性能：電絕緣性能和耐腐蝕性能與聚乙烯相同,但機(jī)械強(qiáng)度,硬度較高(接近 PS 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 3 和硬 PVC)。具有優(yōu)異的抗疲勞彎曲性能，常溫下可受 300 萬(wàn)次彎折。 成型性能： (1) 結(jié)晶性好料,吸濕性小,可能發(fā)生熔融破裂,長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。 (2) 流動(dòng)性極好，溢邊值 0.03mm 左右。 (3) 冷卻速度快,澆注系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢。 (4) 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng)。 (5) 注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于 50以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90以上易發(fā)生翹曲、變形。 (6) 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口，尖角，以避免應(yīng)力集中。 1.2.2、聚炳烯塑料的主要技術(shù)指標(biāo): 密度 (Kg.dm-3) 91.0. 比體積 dm-3. kg-1 1.38 吸水性 % 5.7. 收縮率 % 1 熔 點(diǎn) 208 熱變形溫度 0.46MPa 1745 1.50MPa 0 抗拉屈服點(diǎn) 0.1MPa 690 拉伸彈性模量 0.1MPa 2.5104 變動(dòng)強(qiáng)度 0.1MPa 1040 沖擊韌度 K g.dm-2 無缺口 1040 有缺口 202 邵氏硬度 D75-85 體積電阻系數(shù) cm 10121014 擊穿強(qiáng)度 Kv.cm-1 18.6 1.2.3、 （PP）的注射成型工藝參數(shù) (1) 注射機(jī)類型 螺桿式 (2) 料筒溫度 前段 150170 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 中段 180190 后段 190205 (3) 加熱和干燥 溫度 170190 時(shí)間 h 3 5 (4) 噴嘴溫度 170190 (5) 模具溫度 4060 (6) 注射壓力 MPa 60100 (7) 成型時(shí)間 S 注射時(shí)間 15 高壓時(shí)間 5 10 冷卻時(shí)間 1020 總周期 1535 (8) 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 3080 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 5 第 2 章 注塑設(shè)備選擇 第 2.1 節(jié) 估算塑件體積 該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動(dòng)脫模，可 采用點(diǎn)澆口自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu)。由于塑件較大，所以模具采用一模一腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用 點(diǎn)澆口。 該產(chǎn)品材料為 PP， 查書設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn) 得知其密度為 ,收縮391.0cmg 率為 1%2.5%，計(jì)算出其平均密度為 ,平均收縮率為 1.75%。3905.cmg 通過計(jì)算得塑件體積為 32.4cV塑 塑件的質(zhì)量 (2.1)塑塑 vM 即 g9.1.905.塑塑 澆注系統(tǒng)體積 3C澆 澆注系統(tǒng)質(zhì)量 (2.2)*澆澆 Vg1.8905.澆澆 故 2.3cm總 故 gM0總 第 2.2 節(jié) 選擇注射機(jī) 根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，查模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)書附錄 5 的附表 5-2 或查有關(guān) 手冊(cè)選定注塑機(jī)型號(hào)為 SZ-60/40。 注塑機(jī)的參數(shù)如下： 螺桿直徑/mm 30mm 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 20 理論注塑容量/ 3cm 60 注塑壓力/MP 180 注塑速率（g/s） 70 塑化能力(kg/h) 35 鎖模力/kN 400 拉桿間距 )/()mVH 302 模板行程/mm 250 模具最小厚度/mm 150 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 6 模具最大厚度/mm 250 定位孔直徑/mm 80 定位孔深度/mm 10 噴嘴伸出量/mm 20 頂出行程/mm 70 噴嘴半徑/mm SR 10 頂出力/kN 12 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 7 第 3 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)前首先必須確定塑料的成形位置，該 CD 盒模具采用一模一腔二 板式結(jié)構(gòu)，側(cè)澆口，頂出裝置采用推桿式結(jié)構(gòu) 第 3.1 節(jié) 主流道設(shè)計(jì) 3.1.1、主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)制噴嘴在同一 軸線上斷面為圓形，且有一定的錐度。 主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： 便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè)計(jì)成圓錐 形，因聚炳烯（PP）的流動(dòng)性好，故其錐度取 36 度，內(nèi)壁粗糙度為 R0.63um。主 流道大端呈圓角，其半徑取 r=13mm ,以減少流速轉(zhuǎn)向過渡的阻力，r= 1.5mm。 （1） 在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，否則會(huì)使主流道的凝料 增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。 （2） 為使熔融塑料完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接， 主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑為 r2=r1+(12),其小端直徑 D=d+(0.51),凹坑深度常取 34mm。在此模具中取 r2=1112mm。 （3） 于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè) 計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，其大端兼作定 位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長(zhǎng)度 H=510mm。同時(shí)因該 CD 盒采用聚氯炳烯 （PP） ，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。 第 3.2 節(jié) 分流道設(shè)計(jì) 由于采用 1 模 1 腔式結(jié)構(gòu)所以不用設(shè)計(jì)分流道。 第 3.3 節(jié) 冷料井的設(shè)計(jì) 冷料井位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒 的“冷料” ，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時(shí)又將主流道的凝料拉出。 冷料井的直徑宜大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。如下圖。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 圖（3.1） 冷料井位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒 的“冷料” ，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時(shí)又將主流道的凝料拉出。 冷料井的直徑宜大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。 此模具設(shè)計(jì)帶有推桿的冷料井。 這類冷料井的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，因此它常與推桿或推 管脫模機(jī)構(gòu)連用。并設(shè)計(jì)成倒錐孔冷料井，脫模時(shí)由冷料井倒錐將主流道凝料拉出。當(dāng) 其被推出時(shí)，塑件和流道能自動(dòng)墜落，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。 冷料井如下圖： 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 9 12 圖（3.2） 具體結(jié)構(gòu)見模具裝配圖。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10 第 4 章 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。 （包括矩形和異形型芯的長(zhǎng)和寬） ，型腔深度和型芯高度和尺寸。中心距尺寸等。 因聚炳烯（PP）的成型收縮率為 1%-2.5%所以平均收縮率取 K=1.75% 塑件的尺寸公差 IT=5 第 4.1 節(jié) 型腔的徑向尺寸與深度 4.1.1、凹模尺寸計(jì)算： 對(duì)于塑件 、 、 、 、 、 尺寸的凹模外形尺寸：0.19403.12038.502.02.064.3 因?yàn)?塑模 L（1+k）-(3/4) 0 （4.1） 式中 塑 塑件外形最大尺寸； k塑件平均收縮率； 塑件的尺寸公差； 模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1/31/6。 故 3.00.1)3/(894.)4/3(0175.(94 模L 252 ./）（模 ）（）（ 1.038.017./. ）（模 ）（）（ .2./4301753）（模 ）（）（ 21.064.03/1./.4 ）（模 ）（）（L 4.1.2、對(duì)于塑件 、 尺寸的凹模深度尺寸：02.2.0 因?yàn)?模H= 模 （1+k）-(2/3) 0 （4.2） 式中 塑H塑件高度方向的最大尺寸。 故 07.2.03/189./20175.2 ）（模 ）（）（ ./433）（模 ）（）（ 第 4.2 節(jié) 型芯的徑向尺寸與深度 4.2.1、凸模尺寸的計(jì)算： 對(duì)于塑件 、 、 、 、 、 、 尺寸的凸模0.19230.130.2.2.0164.02.0 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 11 外形尺寸： 因?yàn)?模l= 塑 （1+k）+(3/4) 0 （4.3） 式中 塑 塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸。 故 03.0.13/694.4/3075.92 ）（模 ）（）（l 42.0./51）（模 ）（）（ 09.3./1./.3 ）（模 ）（）（l 7.02./43075）（模 ）（）（ 0.3/1./1. ）（模 ）（）（l 21.064/4）（模 ）（）（ 4.2.2、對(duì)于塑件 、 尺寸的凸模深度尺寸：2.02.0 因?yàn)?（4.4）)3/(1kh（塑模 式中 塑H塑件高度方向的最大尺寸。 故 07.02.)3/1(8./20175.2 ）（）（模 ./5）（）（模h 第 4.3 節(jié) 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 4.3.1、成型零件材料選擇。 為實(shí)現(xiàn)高性能的目的；選用模具材料應(yīng)具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定 性和良好的導(dǎo)熱性。還根據(jù) CD 盒成型的特點(diǎn)和采用原材料為 PP。所以該成型零 件采用 Cr12。即經(jīng)濟(jì)以合理。采用的熱處理方式是淬火加中溫回火，HRC55。 4.3.2、型腔應(yīng)具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓，對(duì)型腔厚度分別作強(qiáng)度和剛度 計(jì)算，取型腔壁厚計(jì)算最大壓力為準(zhǔn)，因此 CD 盒的型腔不太大，故應(yīng)采 強(qiáng)度計(jì)算： 型腔側(cè)壁的厚度計(jì)算 即： （4.5）1)2(/PS 式中： 型腔側(cè)壁厚度，mm; 模具材料的許用應(yīng)力，MPa; P-型腔所受壓力，Mpa; 型腔底板厚度的計(jì)算 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 即： （4.6）2/1)(43lLBPblh 式中 P-型腔壓力,MPa; L-模具長(zhǎng)度,mm; 根據(jù)型腔尺寸計(jì)算得型腔的側(cè)壁及底板厚度： S=41.4mm h=15.55mm 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 13 第 5 章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 5.1 節(jié) 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于 動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 (1) 定位作用 合模時(shí)保證動(dòng)、定模正確的位置，以便合模后保持模具型腔的正確形狀。 (2) 導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉和，防止損壞凹、凸模。 (3) 承載作用 導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。 5.1.2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)通常購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)模架，其中包括了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。如模架圖。 5.1.3、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 通常有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就足夠動(dòng)、定模之間的正確定位了。但由于導(dǎo)套和導(dǎo)柱之間存在間 隙，所以對(duì)于薄壁、精密塑件的注塑模具，僅有導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是不夠的，還必須在動(dòng)、 定模之間增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)，以滿足精密定位和同軸度的要求。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 14 第 6 章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 6.1 節(jié) 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑成型每一循環(huán)中，塑件必須從模具中凹、凸模上脫出，完成脫出塑件的裝置稱 為脫模機(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。 6.1.1、設(shè)計(jì)原則 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)須遵循以下原則： （1） 因?yàn)樗芰鲜湛s時(shí)抱緊凸模，所以頂出力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近凸模； （2） 頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，如加強(qiáng)條、凸緣、厚壁等處，作用 面積也盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞； （3） 為保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)?塑件外觀影響不大的部位； （4） 若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基面上時(shí)，為不影響塑 件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進(jìn)塑件 0.050.1mm；否則塑件會(huì)出現(xiàn)凸 起，影響基面的平整。 0.5- 圖（6.1） 6.1.2、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 按模具結(jié)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu)分為以下幾類： 簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu) 在動(dòng)模一邊拖加一次頂出力，就可實(shí)現(xiàn)塑件脫模的機(jī)構(gòu)稱為簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)。通常包 括頂桿（或推桿）脫模機(jī)構(gòu)等。 頂桿多用 T8A 或 T10A 材料，頭部淬火硬度達(dá) 50HRC 以上，表面粗糙度取 Ra 值小于 0.8m，和頂桿孔呈 H8/f8 配合。頂桿是模具表準(zhǔn)件。 頂桿頂出塑件后，必須回到頂出前的初始位置，才能進(jìn)行下一次循環(huán)的工作。因此， 還必須設(shè)計(jì)復(fù)位桿來實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作。復(fù)位桿又稱回程桿。 復(fù)位（回程）桿回程。復(fù)位桿端面與分型面平齊，合模時(shí)，定模板推動(dòng)復(fù)位桿，通 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 15 過頂桿固定板，頂板使頂桿恢復(fù)到頂出前的位置。復(fù)位桿必須裝在固定桿的同一固定板 上。 第 7 章 注塑機(jī)參數(shù)校核 第 7.1 節(jié) 最大注射壓力的校核 聚炳烯的原料為 PP，所需注射為 60-100MPa，而所選注射機(jī)壓力為 180 MPa， 所以注射壓力符合要求。 第 7.2 節(jié) 最大注塑量校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積(包括流道及澆口凝料和飛邊),通常 注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注量的 80%。所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量 應(yīng)滿足： 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 （7.1）澆塑機(jī) V8.0 式中 -注塑機(jī)的最大注塑量, ；機(jī)V3cm -塑件的體積，該產(chǎn)品 ；塑 32.4塑 -澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品 。澆 9c澆 故 335.18.0924.c澆塑機(jī) 而選定的注塑機(jī)注塑量為 ，所以滿足要求。6m 第 7.3 節(jié) 鎖模力校核 所需鎖模力計(jì)算: 鎖FpA （7.2） 式中 p熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，該產(chǎn)品質(zhì) p=2040MPa; AA 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，經(jīng)計(jì)算 A=77912m鎖F 注塑機(jī)的額定鎖模力。 故 鎖 pA=40 7791=268.476kN 選定的注塑機(jī)為 400kN，滿足要求。 第 7.4 節(jié) 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 7.4.1、高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相適合： 模具長(zhǎng) 寬拉桿面積 模具長(zhǎng) 寬為 200mm 250mm注塑機(jī)拉桿間距 220mm 300mm 故滿足要求。 7.4.2、模具閉合高度校核： 模具實(shí)際厚度 =160mm 模H 注塑機(jī)最小閉合厚度 =150mmmin 即 ，故滿足要求 。模Hmin 7.4.3、開模行程校核： 注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： （ ） （510）mm （7.3）機(jī)SminH模 21 式中 頂出距離，mm1 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm2H 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 17 注塑機(jī)最大開模行程，機(jī)S 因?yàn)?（ ）=540-（160-150）=530 mm機(jī) minH模 （510）=35+115+10=160mm21 故滿足要求。 第 8 章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的 要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 2000C 左右，而從模具中取出塑件的溫度約為 600C， 溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻， 通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 因 CD 盒使用的塑料是聚炳烯（PP） ，要求模溫高，若模具溫度過低則會(huì)影響塑料 的流動(dòng)性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等 缺陷。因此在注射開始時(shí)，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。 總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 18 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求： （1） 確定加熱或是冷卻； （2） 模溫均一，塑件各部分同時(shí)冷卻； （3） 采用低的模溫，快速且大量通冷卻水； （4） 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低謙。 第 8.1 節(jié) 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 對(duì)于大多數(shù)熱塑性塑料，模具上不需設(shè)置加熱裝置。為了縮短成型周期，需要對(duì)模 具進(jìn)行冷卻，常用水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。即在注塑完成后通循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上 或型腔零件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。 冷卻水孔的設(shè)計(jì)原則： 冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑盡可能的大。冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng) 為冷卻水道直徑的 1 倍-2 倍（通常 12mm-15mm）,冷卻水道之間的中心距約為水孔 直徑的 3 倍-5 倍。水道直徑一般在 8mm 以上。冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能 相等。當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)盡可能處處相等，當(dāng)塑件壁厚 不均勻時(shí)，應(yīng)在厚壁處強(qiáng)化冷卻。澆口處要加強(qiáng)冷卻。 冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水。 冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處。進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的 同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面。在模具上開設(shè)冷卻水道，通循環(huán)水對(duì)模具進(jìn)行冷卻， 如下圖。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 20 圖（8.1） 第 8.2 節(jié) 模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 因在聚炳烯（PP）要求的熔融溫度為 。同時(shí)在注射時(shí)模具溫度要求為Co2018 60 ，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及電加熱等。Co 由于電加熱清潔、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可調(diào)節(jié)范圍大，所以在該模具應(yīng)用電加熱。 第 9 章 模 具 的 裝 配 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 21 裝配模具是模具制造過程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質(zhì)量、壽命和 各部分的功能。模具裝配過程是按照模具技術(shù)要求和相互間的關(guān)系，將合格的零件連接 固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。 在模具裝配過程中，對(duì)模具的裝配精度應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)，模具的裝配精度包 括相關(guān)零件的位置精度，相關(guān)的運(yùn)動(dòng)精度，配合精度及接觸只有當(dāng)各精度要求得到保證， 才能使模具的整體要求得到保證。 塑料模的裝配基準(zhǔn)分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺(tái)定模，動(dòng)模的型腔， 型芯為裝配基準(zhǔn)。這種情況，定模各動(dòng)模的導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲 塊加工好，然后裝入定模和動(dòng)模內(nèi)，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚， 動(dòng)模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔，最后安裝動(dòng)模和定模上的其 它零件，另一種是已有導(dǎo)柱導(dǎo)套塑料模架的。故該水龍頭模具不使用標(biāo)準(zhǔn)模架，而只能 使用前一種方法。 第 9.1 節(jié) 模具的裝配程序 因該 CD 盒模具使用半合模具，所有型芯都進(jìn)行側(cè)向抽芯，同時(shí)無須頂出裝置， 而是當(dāng)塑料件收縮后用手取出，所以這各特殊的使用方式同時(shí)也有其特殊的結(jié)構(gòu)。因此 也有不同的裝配方式。 （1）定裝配基準(zhǔn)； （2）配前要對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈； （3）整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗(yàn)修磨，以保證模板組 裝密合，分型面吻合面積不得小于 80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產(chǎn)生飛邊。 （4）在裝配過程中盡量保持原加工尺寸的基準(zhǔn)面，以便總裝合模調(diào)整時(shí)檢查； （5）組裝導(dǎo)向系統(tǒng)并保證開模合模動(dòng)作靈活，無松動(dòng)和卡滯現(xiàn)象； （6）組裝機(jī)械抽芯機(jī)構(gòu)，弧形抽芯機(jī)構(gòu)等； （7）軸承外圈裝配后，其定位端軸承蓋與墊圈或外圈的接觸應(yīng)均勻； （8）滾動(dòng)軸承裝好后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活，平穩(wěn)； （9）齒輪箱裝配后應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝規(guī)定進(jìn)行空載試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有沖擊、噪聲、溫升 和滲漏不得超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。齒輪裝配后，齒面的接觸斑點(diǎn)和側(cè)隙應(yīng)符合 GB10095 和 GB11365 的規(guī)定； （10）裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動(dòng)作靈活緊固所連接螺 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 22 釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時(shí)允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中； （11）模：試模合格后打上模具標(biāo)記，包括模具編號(hào)、合模標(biāo)記及組裝基面。 （12）后檢查各種配件、附件待零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過程中應(yīng)嚴(yán)防零 件在裝配過程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動(dòng)軸承允許采用機(jī)油進(jìn)行熱裝，油 的溫度不得超過 1000C 第 9.2 節(jié) 模具零件的裝配工藝 模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一。為了保證模具精度，制造時(shí)要達(dá) 到如下要求： 7.2.1、塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖 樣的要求。 （1）組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng)自如，并達(dá)到規(guī) 定的平行度和垂直度等要求。 （2）模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 （3）為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模很大，并根據(jù) 試模存在的問題進(jìn)行修整，直至試出合格的成型件為止。 第 10 章 注塑機(jī)與模具的關(guān)系 第 10.1 節(jié) 注塑機(jī)與模具的關(guān)系 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 23 10.1.1、注塑時(shí)，螺桿作用于塑料熔體的壓力，在熔料流經(jīng)機(jī)筒、噴嘴、模具的澆注系 統(tǒng)后，在型腔中余下的壓力即為模腔壓力 p（一般為 20MPa-40MPa）,該壓力在型腔 中產(chǎn)生一個(gè)使模具沿分型面脹開的脹模力 Fz，該力的大小為： Fz=pa=p(nAx+Aj) （10.1 ） 式中： A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和； Ax塑件型腔在模具分型面上的投影面積； Aj塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積。 在注塑過程中，為使模具不被脹模力 Fz 脹開，注塑機(jī)的合模裝置必須對(duì)模具施以 足夠的夾緊力，即合模力 Fs。合模力的大小必須滿足下式： Fs Fz=p(nAx+Aj) 10.1.2、注塑機(jī)模座行程及間距和模具閉和高度的關(guān)系 注塑機(jī)模座間距是指注塑機(jī)動(dòng)模座之間的間距，Sk 是注塑機(jī)動(dòng)模座與定模座之間 的最大模座間距；注塑機(jī)模座行程 S 是指動(dòng)模座在開閉穆中實(shí)際移動(dòng)的距離，模具閉 合高度 Hm 是指模具合攏時(shí)的高度 。 對(duì)液壓式合模裝置，注塑機(jī)模座最大間距 Sk 是個(gè)固定值，注塑機(jī)最大模座行程 Smax 在 H 范圍可調(diào)；對(duì)液壓機(jī)械式合模裝置，注塑機(jī)最大模座行程 Smax 是個(gè)定 植，模座最大間距 Sk 在 H 范圍內(nèi)可調(diào)。實(shí)際模座行程 S 可分為好幾種?？淳唧w要 求而定。 10.1.3、注塑機(jī)頂出裝置和注塑模具頂出機(jī)構(gòu)的關(guān)系 注塑機(jī)頂出裝置的主要形式有機(jī)械頂出、液壓頂出和氣壓吹出。常用的是機(jī)械、液 壓頂出兩種。 對(duì)機(jī)械頂出裝置，注塑機(jī)頂桿可放在動(dòng)模座的中心，也可放在動(dòng)模座的兩側(cè)；對(duì)液 壓頂出裝置，頂桿放在動(dòng)模座的中心部位，對(duì)液壓機(jī)械式的頂出裝置，一般機(jī)械頂桿放 在動(dòng)模座的兩側(cè)，液壓頂桿放在動(dòng)模座的中心。 氣壓吹出需要增設(shè)氣源和氣路，故少用。 注塑機(jī)動(dòng)模座頂桿大小、位置與模具頂出裝置相適應(yīng)，注塑機(jī)頂出裝置的頂出距離 D 應(yīng)大于或等于頂出距離 H1。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 24 DH1 5 圖（10.1） 10.1.4 模具在注塑機(jī)上的安裝與調(diào)試 模具在注塑機(jī)上的安裝與調(diào)試包括預(yù)檢、吊裝緊固、頂出距離調(diào)整和合模松緊程度 的調(diào)整及加熱線路、冷卻水管等配套部分的安裝、試模。 (1) 預(yù)檢 模具安裝前，應(yīng)根據(jù)模具裝配圖對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，了解模具的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及 注意事項(xiàng) 。 (2) 吊裝與緊固 首先將注塑機(jī)全部功能置于調(diào)整手動(dòng)控制狀態(tài)，根據(jù)模具圖上標(biāo)示出的吊裝位置及方向， 并按一定的吊裝方式吊起模具（盡量將模具整體吊起） 。 (3)模具吊裝方向 模具吊裝方向的選擇遵照如下幾個(gè)原則： 模具有側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，盡量將滑塊置于水平位置，在水平面內(nèi)左右移動(dòng)。 模具長(zhǎng)度與寬度方向尺寸相差較大時(shí)，使較長(zhǎng)邊與水平方向平行，可以有效地減輕 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 25 導(dǎo)桿在開模時(shí)的負(fù)載，并使因模具重量而造成導(dǎo)向件產(chǎn)生的彈性變形控制在最小范圍內(nèi)。 模具帶有液壓油路接頭、氣動(dòng)接頭、熱流道元件接線板時(shí)，盡可能放置在非操作面?zhèn)?面，以方便操作。 吊裝方式 一般將模具從注塑機(jī)上方之間。當(dāng)模具水平或垂直方向尺寸大于拉桿間的距離時(shí)， 吊裝方式如下： 當(dāng)模具長(zhǎng)方向尺寸大于拉桿間水平距離 H0 時(shí)，從拉桿側(cè)面滑進(jìn)的方法，適用于中 小型模具。 將模具長(zhǎng)方向平行于拉桿軸線（模具高度小于拉桿水平間距 H0，模具寬方向尺寸 小于拉桿垂直距離 V0） ，從拉桿上方滑進(jìn)拉桿之后，旋轉(zhuǎn) 90 即可。 整體吊裝成功，將模具定模板上的定位環(huán)裝配入注塑機(jī)定模座上的定位孔，用螺釘 或壓板螺釘壓緊定模，并初步固定定模，依靠導(dǎo)柱、導(dǎo)套將動(dòng)定模兩部分啟閉幾次，檢 查模具在啟閉過程中是否平穩(wěn)，靈活，無卡住現(xiàn)象，最后固定動(dòng)定模。 分體吊裝與整體吊裝相似，不同之處是模具動(dòng)模部分是在定模吊裝初步固定之后再 吊裝緊固。 人工吊裝適用于中小型模具，一般從注塑面?zhèn)让嫜b入，在拉桿上墊兩塊模板將模具 滑入拉桿中。 (4) 頂出距離的調(diào)節(jié) 模具緊固后，慢速開啟模具，達(dá)到模座行程 S 時(shí)，動(dòng)模板停止后退，調(diào)節(jié)注塑機(jī)頂 桿頂出距離 D，使模具上頂出板和動(dòng)模板之間的間隙&5mm，既能頂出塑件，又能防止 損壞模具。 (5) 合模松緊程度的調(diào)節(jié) 合模松緊程度以注塑塑件時(shí)，既不產(chǎn)生飛邊，又保證模具有足夠的排氣間隙為合適。 對(duì)全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，合模松緊程度只要觀察合模力是否在預(yù)定的工藝范圍內(nèi)即可；對(duì) 于液壓腫桿式鎖模機(jī)構(gòu)，目前主要憑經(jīng)驗(yàn)和目測(cè)來調(diào)節(jié)，即在開模時(shí)，腫桿先快后慢， 既不很自然，也不太勉強(qiáng)地伸直，合模松緊正好合適。 (6) 模具配套部分的安裝 配套部分的安裝包括：熱流道元件及電氣元件的接線；電控部分的調(diào)整；液壓回路 連接；氣壓回路連接；冷卻水路的連接等輔助部分的安裝。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 26 (7) 試模 試模前必須對(duì)設(shè)備的油路、水路及電路進(jìn)行檢查，并按規(guī)定保養(yǎng)設(shè)備，作好開車前 的準(zhǔn)備。 模具預(yù)熱 模具預(yù)熱方法大致有兩種：一是利用模具本身的冷卻水孔，通入熱水進(jìn)行加熱。二 是外加熱法，即將鑄鋁加熱板安裝在模具外部，從外向內(nèi)進(jìn)行加熱，這種方法加熱快， 但消耗量大。對(duì)中小型模具，無需進(jìn)行模具預(yù)熱。 料筒和噴嘴的加熱 根據(jù)工藝手冊(cè)中推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱，與模具預(yù)熱同時(shí)進(jìn)行。 工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整 根據(jù)工藝手冊(cè)中推薦的工藝參數(shù)初選溫度、壓力、時(shí)間參數(shù)，調(diào)整工藝參數(shù)是按壓 力、時(shí)間、溫度這樣的先后順序變動(dòng)。 試注塑 當(dāng)料筒中的塑料和模具達(dá)到預(yù)熱溫度時(shí)，就可以進(jìn)行試注塑，觀察注塑塑件的質(zhì)量 缺陷，分析產(chǎn)生缺陷的原因，調(diào)整工藝參數(shù)和其他技術(shù)參數(shù)，直至達(dá)到最佳狀態(tài)。 (7) 試注塑過程中，應(yīng)詳細(xì)記錄模具狀態(tài)和工藝參數(shù)，對(duì)不合格的模具應(yīng)及時(shí)進(jìn)行返修。 模具的維護(hù) 模具在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生正常的磨損或不正常的損壞。不正常損壞絕大多數(shù)是由 于操作不當(dāng)所致，例如嵌件沒放穩(wěn)就合模，致使型腔被打缺，或是型芯較細(xì)，當(dāng)塑件脫 模不下時(shí)，用手錘重力敲擊而使型芯彎曲。 總體來說有如下幾種情況要注意： 型芯或?qū)蛑鰪潯?型腔局部損壞，大部分仍是好的。 由于型腔材料硬度太底或制件精度太差，使用一段時(shí)期后分型面不嚴(yán)密，以致溢邊 太厚，影響制件質(zhì)量。 在這種情況下，并不需要將整個(gè)模具報(bào)廢，只需局部修復(fù)即可。局部修復(fù)應(yīng)由專門 的模具工進(jìn)行。修前，應(yīng)研究模具圖樣，以了解模具結(jié)構(gòu)、材料和熱處理狀態(tài)。對(duì)于零 件損壞的，可將壞的拆下，另外加工一個(gè)新零件裝上。 型腔打缺的，當(dāng)其未經(jīng)熱處理 硬化時(shí)，可用銅焊或鑲嵌的方法修復(fù)；而經(jīng)熱處理硬化的型腔，可用環(huán)氧樹脂來補(bǔ)缺。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 27 第三種情況，大多數(shù)是日用品塑件模具。由于尺寸精度要求 不高，因此往往可用 平頭鑒子擠壓分型面，使其產(chǎn)生局部塑性變形而相互配合嚴(yán)密。但使用一段時(shí)間后又會(huì) 出現(xiàn)同樣的問題。所以根本途徑是改用強(qiáng)度較高模具的制造精度。 模具應(yīng)注意經(jīng)常的檢查維修，不要等到損壞嚴(yán)重了才來修復(fù)。注塑機(jī)要保持良好的 工作態(tài)度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修，以免損傷模具。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 28 設(shè) 計(jì) 總 結(jié) 通過對(duì) CD 盒成型模具的設(shè)計(jì)，對(duì)常用塑料在成型過程中對(duì)模具的工藝要求有了 更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具 有了一次新的鍛煉。 在模具制造的加工工藝，來編寫加工工藝卡片。 在設(shè)計(jì)過程充分利用了各種可以利用的方式，同時(shí)在反復(fù)的思考中不斷深化對(duì)各種 理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)的后一階段充分利用 CAD 軟就是一例，新的工具的利用，大在 提高了工作效率。 以計(jì)算機(jī)為手段，專用模具分析設(shè)計(jì)軟件為工具設(shè)計(jì)模具。軟件可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù) 中模架尺寸，金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù)及加工參數(shù)，通過幾何造型及圖形變換可得到模板及模腔 與型芯形狀尺寸迅速完成模具設(shè)計(jì)。 模具 CAD 技術(shù)是模具傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的革命，大大提高了設(shè)計(jì)效率，尤其是系列化或 類似注射模具設(shè)計(jì)效率更為提高。 總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的又一次鍛煉完全清楚：充分利用 CAD 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在模具 符合使要求的前提下盡量降低成本。同時(shí)在實(shí)際中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)計(jì)出價(jià)廉物美 的模具。 這次設(shè)計(jì)能順利完成，還得感謝戴正強(qiáng)等老師的精心指導(dǎo)。但錯(cuò)誤之處在所難免， 望批評(píng)指正。非常感激！ 設(shè) 計(jì) 者 ： 郭 棟 華 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 29 2006 年 5 月 參 考 資 料 1朱光力主編：模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn) 高等教育出版社 2004 年 2朱光力、萬(wàn)金寶主編：塑料模具設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 2004 年 3塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組主編： 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)模具手冊(cè)之二 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 年 4宋玉恒主編：塑料注射模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 航天工業(yè)出版社 1994 年 5馮炳堯主編：模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 上海科技出版社 1998 年 6溫松明主編：互換性測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 湖南大學(xué)出版社 1996 年 7張針主編：模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)例指導(dǎo) 北京化學(xué)工業(yè)出版社 1997 年 8成都科技大學(xué)、北京化工學(xué)院、天津輕工業(yè)學(xué)院合編： 塑料成型模具 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1997 年 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 30 致 謝 在這短短的幾十天的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，碰到了許多自己開始畢業(yè)設(shè)計(jì)前所沒想到的困難， 如繪制零件圖、零件圖的標(biāo)注、零件設(shè)計(jì)時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算、查證等等，把我這三年來 所學(xué)的課程基本來了一次大綜合。好在有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和同學(xué)的相互幫助設(shè)計(jì)才能順 利地完成。 當(dāng)然，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠相對(duì)如此順利，首先要感謝在這幾個(gè)月來幫助我完成畢業(yè) 設(shè)計(jì)的戴正強(qiáng)老師，在這幾十天的交往中戴正強(qiáng)老師給我的感覺就是對(duì)工作對(duì)學(xué)生負(fù)責(zé) 的態(tài)度讓人敬佩。我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中碰到的許多難題大多是在他的指導(dǎo)下解決的。 無論是節(jié)假日或是休息時(shí)間他都悉心指導(dǎo)，有時(shí)他認(rèn)為設(shè)計(jì)中哪里有漏洞還會(huì)打電話過 來指正。戴正強(qiáng)老師他那一絲不茍的工作作風(fēng)是我在以后的工作中所要努力學(xué)習(xí)的榜樣。 再次感謝在這 3 年來悉心指導(dǎo)我的老師們是你們孜孜不倦的教育精神使我在這 3 年里學(xué) 到了很多知識(shí)。在他們的教誨下我獲得了人生中最寶貴的一筆財(cái)富。在你們的指導(dǎo)下使 我能夠順利畢業(yè)。在最后感謝在這 3 年里共同學(xué)習(xí)的同學(xué)們是他們使我的大學(xué)生活充滿 了激情。也認(rèn)識(shí)了更多的朋友。 最后還是只能用非常感謝來代替現(xiàn)在的心情。再次感謝所有的人。