喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 折頁盒塑料成型工藝及模具設計 1 緒論 1.1 模具工業(yè)產品結構的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產值的40％以上。我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經能初步設計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。 1.2 模具工業(yè)技術結構現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備或因計算機制式不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作。 1.3 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距， 1.3.1 成型工藝方面 多材質料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。 1.3.2 在制造技術方面 CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如對充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。 1.4 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1.模具生產效率高，工期短，人均產值高 各企業(yè)共同之處是廠房設備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產效率高。一般模具企業(yè)，人均年產值為5～14萬美元。 2.專業(yè)分工細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定 模具企業(yè)專業(yè)分工較細，生產協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產某一類模具，各家都有自己的拳頭產品，這利于在技術上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展模具廠所需的模具標準件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。 3.模具企業(yè)帶件生產比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展 模具作為單件或極小批量產品，技術密集和精密加工設備密集，與模具成型制品的大批量生產相比，投入大，產出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進，有利于模具企業(yè)的發(fā)展?！　? 2 塑件的工藝性分析 數(shù)據(jù)：塑件如圖2-1所示； 材料：透明ABS； 生產批量：大批量生產； 要求：全自動連續(xù)生產； 未注公差尺寸：均按MT5級精度取。 圖2-1 折頁盒 2.1塑件的成型工藝性分析 2.1.1塑件材料特性 ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯等異種單體而成的改性共聚物，也可以稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用性能和工藝性能。ABS塑料是一種常用的具有良好的綜合力學性能的工程塑料，它具有良好的機械強度，特別是抗沖擊強度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性和耐油性、化學穩(wěn)定性。不透明，無毒，無味，成型塑件的表面有較好的光澤。其特點是耐熱性不高，耐氣候性較差，在紫外線的作用下易變硬、發(fā)脆。 2.1.2塑件材料成型性能 使用ABS注射成型塑件時，由于熔體黏度高，所需要的注射成型壓力較高，因此塑件對型芯的抱緊力較大，故塑件應采用較大的脫模斜度；另外熔體黏度高，使ABS塑件易產生熔接痕，所以模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流動阻力。ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理。在正常成型條件下，ABS塑件的尺寸穩(wěn)定性較好。 2.1.3塑件材料的注射工藝參數(shù) 查文獻[1]表2-5可得ABS塑件的成型工藝參數(shù)見表2-1。 表2-1 ABS塑件的成型工藝參數(shù) 注射成形機類型 螺桿式 螺桿轉速/(r/) 30 密度/( g/cm3) 1.03~1.07 收縮率(％) 0.3~0.8 預熱 溫度/℃ 80~85 噴嘴 溫度/℃ 170~180 時間/h 2~3 形式 直通式 模具溫度/℃ 50~80 注射壓力/MPa 60~100 料溫 溫度 /℃ 前段 180~200 成形 時間 /s 注射時間 20~90 中段 65~180 高壓時間 0~5 后段 150~170 冷卻時間 20~120 2.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 2.2.1塑件的結構工藝分析 從圖2-1塑件圖可知，該塑件的總體形狀為長方體，在高垂直壁一側有一個高度為的凸耳，相對應的低垂直壁側則有一個相關聯(lián)的高度為帶有掛鉤式凹槽的凸壁，這里取凸耳接近端口處距離為2，則此兩處需滿足即可。由圖中標有尺寸之間的關系可知，其拆頁相連處3202，盒蓋端口處則是一個高度為2的長方形邊圈凸緣。因此，模具設計時必須設置側向分型抽芯結構，且有斜頂參與內抽芯機構。 為了便于塑件從模腔中脫出，模具設計時必須考慮脫模斜度。該塑件材料ABS內含玻璃纖維30％，且由于塑件尺寸精度要求，則該塑件表面的脫模斜度可取2°～3°。熱塑性塑料易于成形薄壁塑料件，其最小壁厚可以達到0.25，但一般不小于0.6～0.9,常取1.5～3.5。該塑件壁厚均勻且符合最小壁厚要求。 2.2.2塑件的尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準確。影響塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動以及成型時工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結構形狀等。因此塑件的尺寸精度往往不高，應在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差，查文獻[2]表4-10可得其主要尺寸公差要求如：外形尺寸“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“”、“” 、“” ，內形尺寸“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“” 、“”，其中4.5,5是B類尺寸，即受模具活動部分影響的尺寸。 2.2.3塑件表面質量分析 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值越低。成型時要盡可能從工藝上避免冷疤、云紋等缺陷產生，除此之外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高1~2級。若要求透明的塑件必須有很高的粗造度，一般應達到0.025，該塑件表面沒有提出特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，根據(jù)ABS材料性能，外表面粗糙度可以取到0.8，沒有特殊要求時，塑件內部表面粗糙度可取。 2.3注射機的初選 2.3.1計算塑件的體積和質量 根據(jù)制件的三維模型，利用三維軟件直接求得塑件的體積為：33 計算塑件質量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。查設計手冊取ABS的密度3 ，則塑件質量為：。 2.3.2計算澆注系統(tǒng)里的體積和質量 根據(jù)實際生產經驗可知，每增加一個型腔，制品尺寸的精度便降低4%，因此型腔數(shù)目不宜過多。由該制件特點及生產實際，考慮到冷卻系統(tǒng)的設置及模具開模距離等的問題，采用一模一件、一模兩腔結構。 澆注系統(tǒng)里凝料在設計之前是不能確定準確的數(shù)值的，但是可以根據(jù)經驗值按照塑件體積的0.2～1倍，這里澆注系統(tǒng)凝料體積取3 。凝料質量 澆注系統(tǒng)里凝料和塑件的總體積3 澆注系統(tǒng)里凝料和塑件的總質量 2.3.3選用注射機 根據(jù)實際生產經驗可知，澆注系統(tǒng)里的凝料和塑件的全部體積一般小于注塑機的實際注射容積的80％。根據(jù)以上計算，由3，考慮其外形尺寸，注塑時所需的壓力和工廠的現(xiàn)有設備等情況，查文獻[3]初步選取SZ-ZY3000/630型螺桿式注射成型機，其主要參數(shù)如表2-2。 表2-2 SZ-ZY3000/630注射機主要技術參數(shù) 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 理論注射量 30003 螺桿直徑 120 注射壓力 113 鎖模力 6300 拉桿內距 900800 移模行程 1120 最大模具厚度 960 最小模具厚度 400 定位孔直徑 Ф225 注射質量 2730 噴嘴球半徑 噴嘴伸出量 30 頂出行程 200 頂出力 110 3 注射模的結構設計 注射模的結構的設計主要包括：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置、模具工作零件的結構設計、側向分型與抽芯機構的設計、推出機構的設計等內容。 3.1分型面的確定 分型面是指用于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料（流道料）的可分離接觸表面。分型面設計在注射模的設計中有相當重要的位置，分型面的設計對塑件的質量、模具的整體結構、工藝操作的難易程度及模具的制造等均有很大的影響。分型面的選擇也是模具設計的第一步，分型面的選擇受塑件形狀、壁厚、成型方法、后處理工序、塑件外觀、塑件尺寸精度、模具類型、型腔數(shù)目、模具排氣、嵌件、澆口位置與形式以及成型機的結構等的影響。它決定了模具結構的難易程度，應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 分型面選擇的原則是：脫出塑件方便，模具結構簡單，確保塑件尺寸精度，型腔排氣順利，無損塑件外觀，設備利用合理。 注射?？梢杂幸粋€分型面，也可以有多個分型面，分型面應盡可能簡單，以便于塑件脫模和模具制造。通過分析數(shù)據(jù)圖2-1，再考慮到分型面選擇的最基本的原則，即塑件在動、定模的方位確定后，其分型面應選在塑件外形的最大輪廓處，該塑料制件分型面確定方式如圖3-1。 圖3-1 分型面的確定 3.2澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內流經的通道。澆注系統(tǒng)設計是否合理直接關系到塑料產品的成型質量和生產效率，由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。 3.2.1主流道設計 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。 （1） 主流道的結構設計 為了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，主流道設計成圓錐形，其錐角一般取2°～4°，對于流動性差的塑料也可取3°～6°，過大會造成流速減慢，易成渦流。內壁必須光滑，表面粗造度為且主流道大端呈圓角，其半徑常取1～3，以減小料流轉向過渡時的阻力。 由已選注射機知注射機噴嘴球半徑： 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系，澆口套的球面凹坑半徑要比注射機噴嘴球半徑大1～2，其小端直徑即澆口套的進料口的直徑D應比注射機噴嘴直徑大0.5～1，即 這里取=20。由于所選注射機未給出噴嘴孔徑，參照文獻[3]表3-4，可取主流道的最小直徑D的推薦值為5，而主流道長度由定模板厚度確定，一般不超過60。 （2） 澆口套形式以及定位圈的確定 由于主流道大端需要與高溫塑料和噴嘴頻繁接觸與相碰，設置主流道襯套是很必要的。尤其當主流道需要穿過幾塊模板時更應設置主流道襯套，否則在模板接觸面可能溢料，致使主流道凝料難以取出。 澆口套通常分為二板模澆口套及三板模澆口套大類。澆口套材料為45鋼或S50C鋼；SR位（球面）淬火處理，硬度40～45。根據(jù)制件特點以及設計分析，在這里應選取三板模標準型澆口套。與二板模相比，它的主流道長度較小,一般不超過50，由文獻[5]圖7-11（b)可知，此澆口套選為簡化型三板模澆口套反裝型即將標準型澆口套起定位作用的大端去掉，裝配時通過螺釘裝配在面板下面，數(shù)據(jù)如下圖3-2所示。 圖3-2簡化型三板模澆口套（反裝型） 對于定位圈來說，由澆口套的形式可知只需保證其尺寸與注射機上的定位孔尺寸相匹配即可。參照文獻[5]，應選用定位圈的基本形式2，則設計其結構相關數(shù)據(jù)如圖3-3所示。 圖3-3 定位圈基本形式2 該定位圈材料為S45C或S50C,裝配時埋入模板5，不直接壓住澆口套，澆口套由模板壓住定位。 為保證模具主流道中心線與注射機噴嘴軸線重合，由模具定位座板上（或澆口套上）設有凸出的與主流道同心的定位圈與注射機固定模板上設有定位孔之間應采用動配合，且定位圈的必須高出座板10。 3.2.2分流道的設計 分流道是熔融塑料由主流道流入型腔前的過渡段，它應使塑料流向得到平穩(wěn)的轉換。在單腔模中可不設分流道，在多腔模中則必定設有分流道。對它的要求是：熔體通過時的溫度下降和壓力損失都盡可能地少，能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各個模腔，不過分增強消耗量等。從這些要求出發(fā)，分流道應設計的短而粗。但為了減少回料量，分流道亦不宜太粗，而且分流道越粗，冷卻時間則越長；而分流道過短也會使型腔布置發(fā)生困難。因此，恰當?shù)姆至鞯佬螤詈统叽鐟鶕?jù)塑件的成型體積、壁厚、形狀復雜程度、型腔數(shù)目以及使用塑料的性能等因素綜合考慮。 （1） 分流道的布局形式 在多型腔的模具中，分流道的布局形式很多。研究分流道的布局，實質上就是研究型腔的布局問題。分流道的布局是圍繞型腔的布局而設置的，即分流道的布局形式取決于型腔的布局，兩者應統(tǒng)一協(xié)調，相互制約。 分流道和型腔的分布有平衡式和非平衡式兩種。經分析此塑件的外形特點，為了簡化結構和均衡進料，采用平衡式分流道中的單排列式，必須將分流道設在定模一側，以便于流道凝料完整取出，和不妨礙側分型的移動。 （2） 分流道的截面形狀及尺寸 一般分流道的直徑在3~10，對于高粘度的物料，其直徑可達13~16。分流道的表面粗糙度常取，以增大外層的流動阻力，避免流動表面的滑移，使中心層具有較高的剪切速率。 由分流道的布局，再考慮到加工及脫模容易等優(yōu)良的綜合性能，選用U形截面。參照實用手冊，根據(jù)塑件質量確定分流道尺寸為8，由文獻[5]表7-5可得出其相關數(shù)據(jù)如上圖3-4所示。 分流道長度一般在8～30之間，也可根據(jù)型腔數(shù)目和布局取得更長些，但不宜小于8，否則會給修剪帶來困難。由以上分流道的布局形式可知，采用的是平衡分流道中的單排列式，分析該塑件為一模一件類似一模兩腔的結構特點，根據(jù)以上澆口套的設計，在這適當取為70。 3.2.3 澆口設計 它是分流道與型腔之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分，它的作用是使分流道輸來得熔融塑料的流速產生加速度，形成理想的流態(tài)順序，迅速地充滿型腔，同時還起著封閉型腔防止塑料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。 圖3-5 點澆口的結構設計 該點澆口的結構形式適用于壁后較薄的塑件，在澆口出口的端部設0.7的斜角喇叭口，這樣可避免澆口凝料在拉斷時損傷塑件表面，同時也減少型芯的沖擊力及減少流動阻力，并有利于延緩澆口處熔體的固結，有利于型腔補料。另多點澆口可防止塑件變形。其引導部分長度為22.5。 3.2.4 冷料穴和拉料桿的設計 （1）冷料穴 冷料穴有兩種形式，一種是純?yōu)槿菁{或儲存冷料之用；另一種則兼有拉或頂出凝料的功能。即分為主流道冷料穴和分流道冷料穴，用以防止這些由注射間隔期間噴嘴產生的冷料頭和最先射入模具澆注系統(tǒng)的溫度較低的部分熔體進入型腔而影響制件質量，并使熔體順利充滿型腔。 冷料穴的大小、深淺要適宜，根據(jù)該塑件的大小和形狀以及塑料的特性可設置主流道冷料穴，在主流道末端且冷料穴直徑應大于主流道的大端直徑，其長度約為主流道的大端直徑，這樣以利于物料的流動。參照文獻[5]可知，主流道冷料穴為圓柱體，直徑一般為5~12,長度為5~10。則由以上澆口設計圖3-6可設計其主流道冷料穴如下圖3-6所示。 圖3-6 主流道冷料穴 在這里需要說明的是，在三板模中，由于主流道較短，通常也可不設置冷料穴。而對于分流道冷料穴的設置，在此若要設置，可設置為橫向冷料穴即一般是分流道的延伸，其長度為分流道直徑的1~1.5倍。 （2） 拉料桿 三板模的主流道不需要拉料桿，其分流道拉料桿選取可依據(jù)文獻[5]圖f和表7-17,應選拉料桿1用于拉縱向流道內的凝料，簡圖如下3-7所示。 圖3-7 分流道拉料桿 3.3 成型零件結構設計 成型零件是塑件注射模具的核心部分。它由型腔、型芯、成型滑塊、螺紋型芯、型環(huán)、成型頂桿以及可以活動的成型塊、側滑塊等諸多成型零件組成。他們是根據(jù)塑件的不同結構而形成的相互對應的結構形式。 成型零件結構設計的總體原則是：便于加工，便于裝配，便于維修，熱處理變形小，節(jié)約成本。經分析該塑件外形特點，就其成型零件總體來看，可由型腔、型芯、斜導桿來組成。 3.3.1型腔的結構設計 型腔又稱凹模，它是成型塑料制件外表面的凹狀零件。它的結構決定于塑件的成型需要和加工與裝配的工藝要求，通常分為整體式和組合式兩大類。經分析該塑件盒蓋端口一側突出部位，可知此型腔為局部組合式型腔。 型腔內行尺寸 根據(jù)塑件尺寸公差要求，由模具的制造公差和偏差的關系取，則 同理，型腔的深度尺寸 式中 ——型腔內形尺寸，； ——制品外形的基本尺寸或最大極限尺寸，； /——塑料的平均收縮率，； ——制造公差， ； ——型腔深度尺寸，； ——制品高度的基本尺寸或最大極限尺寸，； 因為塑件材料ABS的收縮率0.3～0.8，所以平均收縮率為0.55％。 則型腔相關尺寸： 將代入得：= 將代入得： 將代入得： 將代入得：= =0.48 將代入得： 將代入得： 將代入得： = 將代入得： 將代入得： 將代入得： = 將代入得： 將代入得： 將代入得： 其中4.5為成型凸出盒蓋端口部位的外形高度。 參照文獻[6]表5-5，由于型腔長邊長度，所以可取其側壁厚=71。所以此型腔板尺寸為長×寬=450×342，而對于型腔底部的厚度由前面澆口設計可定為24，則型腔板總高度=12 3.3.2 型芯結構設計 型芯又叫凸模或陽模，是構成塑件內部幾何形狀的零件。型芯包括主體型芯、小型芯、側抽型芯和成型桿以及螺紋型芯等。 圖3-9 型芯基本組成形式 同上可推出型芯外形尺寸計算公式如下： 型芯高度尺寸： 對于成型盒底的即高壁腔，其成型相關尺寸如下： 對于盒蓋的成型來說，由圖可知其主型芯開設的斜孔與斜推型芯的配合形式簡圖如3-10所示。 3-10 主型芯和斜推型芯的配合形式 這里需滿足,取=127、，所以成型盒蓋的相關尺寸如下： 3.4模架的選取 經分析，參照文獻[7]表5-4，該模架選取為點澆口DA型模架組合形式。 由以上型腔板的設計可知其周界尺寸為450×342，由于計算出的模板周界尺寸不太可能跟標準模板的尺寸相等，所以必須將計算出的數(shù)據(jù)向標準尺寸“靠攏”，一般向較大的圓整，另外在圓整時還必須考慮到在壁厚位置上應有足夠的位置安裝其他的零部件，如果不夠的話，需要增加壁厚尺寸。 又由前面澆口套的尺寸設計，參照文獻[7]圖（b）和表5-9以及表4-18可得相應尺寸如下： 定模座板（）：L×B×H=550×450×60；材料：45鋼，硬度：28～32 流道推板（）：L×B×H=450×450×50；材料：45鋼，硬度：28～32 定模板（）：L×B×H=450×450×130；材料：45鋼，硬度：28～32 型芯固定板（）：L×B×H=450×450×45；材料：45鋼，硬度：28～32 支承板（）：L×B×H=450×450×60；材料：45鋼，硬度：28～32 墊塊（）：B×L×H=78×450×100；材料：Q235A 推桿固定板（）：B×L×H=270×450×25；材料：45鋼，硬度：28～32 推板（）：B×L×H=270×450×30;材料：45鋼，硬度：28～32 動模座板（）：L×B×H=550×450×35；材料45鋼，硬度：28～32 3.5 合模導向機構的設計 合模導向機構的功能是能保證動、定模部分能準確對合。使加工在動模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準確的腔體，從而保證塑件形狀、壁厚和尺寸的準確。導柱合模導向在注射模中應用最普遍，包括導柱導套兩個零件，分別安裝在動、定模的兩半部分。 3.5.1定模導向機構 （1）導柱設計 導柱可以安裝在動模一側，也可以安裝在定模一側，但更多的是安裝在動模一側。因為作為成型零件的主型芯多安裝在動模一側，導柱與主型芯安裝在同一側，在合模時可以起保護作用，是利用小間隙滑配來實現(xiàn)導向精度的。 導柱有兩種基本形式即帶頭導柱和帶肩導柱。根據(jù)模架的選取以及澆注系統(tǒng)的設計和塑件成型部位的設計，查文獻[7]表4-15可得出此定模導柱基本形式如下圖3-11所示。 圖3-11 定模導柱 該導柱亦叫拉桿導柱，與墊圈組合形成定距拉桿，材料采用20Cr，滲碳0.5~0.8，硬度56~60HRC。 （2） 導套設計 導套也有兩種結構形式，一種是不帶安裝凸肩，另一種是帶安裝凸肩，相應地稱為直導套和帶頭導套。 對于該定模導套來說，由于定模導柱要通過流道推板，又直導套在浮動模板中使用較多，再加上導柱長度較長，因此這里采用兩個導套即直道套和帶頭導套。 a）直道套 其內孔的直徑系列和導柱直徑的相同，標準中規(guī)定的直徑范圍。其長度名義尺寸與模板厚度相同，實際尺寸比模板薄1， 導套比導柱硬度最好低5HRC，材料可采用T10A，硬度52~56HRC。 b）帶頭導套 根據(jù)需要應選取帶頭導套，其相關數(shù)據(jù)如下圖3-13所示。 圖3-13 帶頭導套 3.5.2動模導向機構 經考慮帶肩導柱用于塑件大批量生產的模具，或導向精度要求高，必須采用導套的模具，裝在模具另一側的導套安裝孔可以與導柱安裝孔采用同一尺寸，一次加工而成，保證了嚴格的同軸度。且另一優(yōu)點是當導柱工作部分因某種原因撓曲時，容易從模板中卸下更換，帶頭導柱比較困難，因此在此選用帶肩導柱。 為避免凸模進入凹模時因方位搞錯而損壞模具或因定位不準而相互碰傷，導柱應比主型芯高出至少7~9，其相關數(shù)據(jù)如下圖3-14。 圖3-14 標準帶肩導柱 此帶肩導柱分為三段。盡頭段為在模板中的安裝段，標準采用H7/m6配合；遠頭段為滑動部分，其與導套的配合為H7/f6。安裝沉孔直徑視導柱直徑可取比它大1~2。對于其導套形式可與定模導套一樣如上圖3-14所示。 3.5.3推板導柱 對于大型模具設置的推桿數(shù)目較多或由于塑件頂出部位面積的限制，推桿必須制成細長形時以及推出機構受力不均衡時（脫模力的總重心與機床推桿不重合），頂出后，推板可能發(fā)生偏斜，造成推桿彎曲或折斷，此時應考慮設置導向裝置，以保證推板移動時不發(fā)生偏斜，一般采用導柱。 導柱與導向孔的配合長度不應小于10，當動模墊板支承跨度大時，導柱還可以兼起輔助支承作用。按經驗值其直徑除以模板寬度約等于0.06~0.1，由前面模架的選取，參照文獻[7]圖5-18及表5-80可得該導柱如下圖3-15所示。 圖3-15 推板導柱 3.6 脫模機構的設計 在注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中取出。完成取出塑件這個動作的結構就是推出機構，也稱為脫模機構。 塑件脫模是注射成型的最后一個環(huán)節(jié)，脫模系統(tǒng)結構是否合理，對塑件質量的好壞起著至關重要的作用。由以上的設計可知，該模具結構中需設置兩套脫模機構即澆注系統(tǒng)中凝料的推出和自動脫落及動模側塑件的推出。 3.6.1澆注系統(tǒng)凝料的推出和自動脫落 點澆口在模具的定模部分，為了將澆注系統(tǒng)凝料取出，要增加一個分型面，因此又稱三板式模具。這種結構的澆注系統(tǒng)凝料若有人工取出，雖然模具構造簡單，但是生產率低，勞動強度大，只用于小批量生產。為適應大批量、自動化生產的要求，可采用以下辦法使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料自動脫落。 利用拉料桿拉斷點澆口，其推出結構由彈簧、拉料桿、限位螺釘、流道推板組成。 （1） 彈簧 當模具存在兩個或兩個以上分型面時，模具需要增加定距分型機構，其中彈簧就是構成重要零件之一，其作用是讓模具在開模時按照既定的順序打開。 這里彈簧在開模后往往并不需要像復位彈簧那樣從始至終處于壓縮狀態(tài)，彈簧只需要在該分型面打開的前10~20保持對模板的推力即可，只要這個面按時打開了，它的任務就完成了。通常采用點澆口澆注系統(tǒng)的三板模，第一分型面所采用的彈簧都是的矩形黃彈簧，其具體長度可根據(jù)需要進行選取。 （2） 拉料桿 由前面拉料桿的設計與分流道的設計以及模板的選取，可得分流道拉料桿具體尺寸如下圖3-16所示。 圖3-16 分流道拉料桿 （3） 限位螺釘 參照標準型三板模，可知若要實現(xiàn)脫料則需設計兩個定距零件即限位螺釘1和限位螺釘2。都可以用來實現(xiàn)定距，令限位螺釘1安裝在定模用于流道板的推出，限位釘2亦可叫小拉桿用于凝料的拉出 a） 限位螺釘1 b） 限位螺釘2 圖3-17 限位螺釘 （4）流道推板 由前面模架的選取，其總體結構形式可根據(jù)需要設定。 3.6.2動模側塑件的推出形式 該塑件的推出主要由定距拉桿、推桿來實現(xiàn)。 （1） 定距拉桿 該定距拉桿由定模導柱與墊圈組成，由螺釘連接而成。其墊圈大小可依據(jù)需要給出。 （2） 推桿的結構 直接用于推出塑件的桿類零件通稱為推桿。要求外觀無傷痕、裂紋及銹斑等缺陷，配合部分需進行磨削加工，表面粗糙度以下。推桿可用T8A、T10A,也有用65Mn和中碳鋼制造。整體淬火或工作段局部淬火（），其前端部分淬火后的硬度要求應達到55。 頂桿尺寸一般都在范圍內，長度可根據(jù)使用要求選取?？紤]到此塑件外形特點，由推件給力原則，采用直身推桿形式，常用，高度，與推桿孔配合段為H7/f7、H8/f8。若要選用相應的標準推桿直徑及數(shù)量和分布，需要確定脫模力的大小。 對于一般塑件和通孔殼形塑件，初始脫模力按下式計算： 式中 ——初始脫模力； ——型芯或凸模被包緊部分的斷面周長，； ——被包緊的深度，； ——塑件收縮率產生的單位面積上的正壓力，一般7.8～11.8； ——摩擦因數(shù)，一般取0.1～0.2； ——脫模斜度，（°）； 則 對于不通孔殼形塑件脫模時需要克服大氣壓力造成的阻力（黏附力），即 式中，為垂直于推出方向的投影面積，2 。1標準大氣壓等于。 所以，其總的脫模力== 由2=，可得2242，綜合考慮該塑件成型特性與其結構特點，參照標準，這里取。 推桿的工作長度一般不應小于12，或為1.5~2。頂桿的非工作段與孔均要有0.51的雙邊間隙，以減小摩擦，而且有浮動和自行調整位置的作用。另外頂桿的工作端面與塑件表面的平齊是難以達到的，允許頂桿侵入塑件表面不超過0.1，一般不允許頂桿端面低于塑料件的成型表面。由實用手冊可知當推桿直徑時，推桿離塑件邊為,見圖3-18。 圖3-18 推桿位置 3.7 側向分型與抽芯機構設計 經以上設計可知，此塑件采用的是斜頂側向抽芯機構，用以成型塑件內部的側凹，同時具有推出塑件的功能。其機構主要由斜頂桿和滑塊以及圓軸來共同實現(xiàn)。 由前面模架的選取，參照文獻[5]圖4-77以及表4-13 ，可得斜頂相關機構數(shù)據(jù)形式簡圖3-19如下。 圖3-19 斜頂側向抽芯機構 斜頂頂部需低于型芯表面0.05~0.10，以避免頂出時擦傷塑件。且斜頂表面必須氮化，以增強耐磨性，另其材料不應和內模材料一致。斜頂?shù)撞康膱A軸8和滑塊7必須淬火（50~52），以免磨損。墊板在這里亦可以充當導向塊的作用。 由此得出相應的斜頂滑塊座見圖3-20。 圖3-20 斜頂滑塊座 3.8 注射模的排氣 注射模的排氣是模具設計中不可忽視的一個問題，特別是快速注射成型工藝的發(fā)展對注射模排氣的要求更加嚴格。 在注射成型過程中，模具內除了型腔和澆注系統(tǒng)原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固時產生的低分子揮發(fā)氣體。這些氣體若不能順利排出，則可能因填充時氣體被壓縮而引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件形成氣泡、產生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷。另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。 對于此模具來說，也可適當開設排氣槽。其位置和大小的選定主要依靠經驗。通常將排氣槽（或孔）先開設在比較明顯的部位，經過試模后再修改或增加。一般都是開設在分型面凹模一側，其位置以處于熔體流動末端為好。其寬度可取1.5~6，深度以塑料熔體不溢出排氣槽為宜，其數(shù)值與熔體粘度有關，一般可在0.02~0.05，根據(jù)經驗由于該塑件材料為ABS，所以其厚度應。 可以利用頂桿、型芯以及型芯端部與模板的配合間隙、分型面進行排氣。利用間隙排氣時，其各部分間隙值主要是根據(jù)塑料的流動性而定，通?？稍?.03~0.05。另外，定模部分鑲拼縫隙亦可起到排氣作用。 3.9確定模溫調節(jié)系統(tǒng) 在注射成型中，模具的溫度直接影響到成型塑件的質量和生產效率。由于各塑料性能和成型工藝要求不同，所以對模具溫度要求也不同。對于任何一個塑料制品，模溫波動較大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充滿模腔，增強制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。 一般生產ABS材料塑件的注射模具不需要加熱，但由于模具不斷地被注入的熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具本身自然散熱不能使模具保持較低的溫度，因此必須加設冷卻裝置。 模具的冷卻分兩部分，一部分是凹模的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。經分析，該塑件主要是在凹模內成型即定模板內，但考慮到動、定模的溫差過大會引起導向、定位件的過度磨損，所以為保持動、定模的溫度分布均勻，兩半模的冷卻水道應分別自成循環(huán)回路，不能串聯(lián)。 （1）直通式水道直徑的設計 參考文獻[5]表9-1，根據(jù)模寬大小這里選取為8。 （2） 冷卻水通道位置的設計 冷卻水通道離型腔既不能太遠，也不能太近。距離太遠影響冷卻效果，距離太近影響模具強度，通常其距離為水道直徑的2~3倍。冷卻水道不能和模具上的其他孔（如螺孔、銷釘孔、推桿孔、導柱孔、復位桿孔、斜推桿孔和鑲件孔等）發(fā)生干涉，為安全起見，冷卻水道和這些孔之間的鋼厚要保持至少4左右，特殊情況下也不能小于2.5。 另外，冷卻水孔邊至澆口套邊的距離，離電熱嘴孔邊的距離，離流道邊的距離至少15。且另注意的是。模具主流道部位常與注塑機噴嘴接觸，是模具上溫度最高的部位，應加強冷卻，必要時單獨冷卻。 水管接頭應避免直接安裝在內模鑲件上，冷卻水道應盡量由模板從內模底部進入內模，其中心距模板頂部。其具體布局形式依據(jù)最終設計模板需要確定。 3.10其它結構零部件的設計 （1）限位釘 限位釘?shù)淖饔檬鞘雇茥U板及動模底板之間有一定的間隙，防止因模板變形或者桿板與定模底板之間落入垃圾而使推桿板不能準確復位。限位釘俗稱垃圾釘，常用材料為P-20。 由前面模架的選取以及標準形式的規(guī)定尺寸，參照文獻[5]圖6-14及表6-14，則其主要結構形式如下圖3-21所示。（項目STR-25） 圖3-21 限位釘 （1） 撐柱 撐柱又稱支撐柱，主要用于承受模具注塑成型時熔體對動模板的漲型力，以防動模板在漲型力的作用下變形，以提高模具的剛度。其形狀為圓柱形，材料為45剛或黃牌鋼S50C。 參考文獻實用手冊可知，撐柱位置應盡量靠近中間，在空間允許的情況下，直徑盡可能取大一些。由模具寬度尺寸可知，該撐柱要比所選取的墊塊高0.15，且撐柱與墊塊之距不應小于25，撐柱之間的距離不宜小于35，也不宜大于80。 撐柱數(shù)量可由以下公式來確定： 其中為兩墊塊之間的面積，為墊塊之間的距離，為推桿板長度， 分別為由、來確定的系數(shù)，可通過文獻實用手冊中的表6-12以及6-13分別選取。 已知=450，=294則=1323002，故=0.30，=1.10；所以2。如果支柱直徑選擇60，所需數(shù)量為3~4個。 以上是計算所得的數(shù)量，但實際設計過程中由于優(yōu)先考慮推桿、斜推桿、推桿板導柱和K.O.孔（撐柱不可以和這些結構發(fā)生干涉）數(shù)量和位置，其數(shù)量及大小往往受到限制。如果撐柱總面積遠遠達不到計算面積，解決方法是將動模板下的墊板厚度加大10或20。其具體數(shù)量和直徑可根據(jù)總體設計相應選取。 （2） 復位桿 推桿將塑件推出后，必須返回其原始位置才能合模進行下一次的注射成型。在這里采用的復位方式為復位桿回程。 模具復位桿的長度和動模板至少應有30的導向配合長度，其總長度應保證在合模后與定模板由0.05~0.10的間隙，以免合模時復位桿阻礙分型面貼合。在模具設計時，其直徑大小等于或約等于限位釘大端尺寸的大小，為25。則由前面設計以及參照標準可得復位桿結構形式如下圖3-22所示。 圖3-22 復位桿 4 注射機及模具相關參數(shù)的校核 開始設計注射模時，首先需要確定模具的結構、類型和一些最基本的參數(shù)和尺寸，如型腔的個數(shù)和需要的注射量、制品在分型面上的投影面積、成型時需要用的工藝合模力、注射力、模具的厚度和安裝固定尺寸以及開模行程等。這些數(shù)據(jù)均與注射機的技術規(guī)格有關，如果兩者之間不能匹配，模具將無法使用，此時只能重新重新選擇確定模具結構類型或更換注射機類型。為了了解模具結構類型與注射機機型是否匹配，必須將兩者之間的有關數(shù)據(jù)進行校核。 由于在選用此注射機時，是以塑件或模具的實際需要的注射量進行選擇的，所以這里對于型腔數(shù)目以及最大注射量無需再進行校核。 （1） 模具閉合高度的校核 模具閉合高度必須滿足：（） 式中 ——注射機允許的最小模厚，即動、定模板間的最小開距； ——注射機允許的最大模厚。 由前面澆口套的設計以及模架的選取可確定其模具閉合高度=480，而所選取的注射機=400，=960，經校核400480960滿足其裝配要求。 （2） 開模行程校核 設計模具時，還應考慮注射機壓板的最大開距和塑件脫模時所要求的開模距離是否相符，即塑件脫模時所要求的開模距離應小于注射機壓板的最大開距,即 對于此三板模有： 式中 ——限位螺釘1的行程，取8； ——限位螺釘2即小拉桿行程； ——模具閉合高度； ——塑件需要推出的最小距離； ——塑件及澆注系統(tǒng)凝料的總高度； 又，為主流道長度，為分流道長度。由前面設計，這里取。 因此，<滿足其要求。 （3）鎖模力的校核 當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產生一個沿注射機軸向很大推力，此推力的大小等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（即注射面積）乘以型腔內的塑料壓力。此力可使模具沿分型面漲開，可稱為漲開力。為了保持動、定模閉合緊密，保證塑件的尺寸精度并盡量減小溢邊厚度，同時也為了保障操作人員的人身安全，需要機床提供足夠大的鎖模力。因此必須使模具從分型面漲開的力小于注射機規(guī)定的鎖模力。兩者的關系為： ；（j +） 式中 ——塑料熔體在分型面上的漲開力； ——注射機的額定鎖模力； j——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積； ——塑件在分型面上的投影面積； ——模腔的平均壓力。 由前面澆注系統(tǒng)的設計可求出1036.82，606002。查相關文獻，可知ABS的模腔平均壓力為300（公斤/厘米2），則 （j +）=（1036.8+60600）×0.01×300×9.8=1812121.92 1812.21 因為所選注射機的=6300，經校核滿足要求。 （4）注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、塑料形狀和澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的，注射壓力的校核就是核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力。同時，注射壓力與塑料熔體在模具中的流動比有關，對于初步選擇確定的模具結構，還應對其流動比所需用的注射壓力進行校核，以保證它不超過注射機允許使用的最大注射壓力。 該塑件形狀一般，精度要求一般，熔體流動性好，根據(jù)經驗，成型所需注射壓力通常選70~100，又因為該塑件成型材料為ABS，其注射壓力為60~100，而所選注射機其額定壓力為113，經校核滿足使用要求。 經校核，初步選取的SZ-ZY3000/630型螺桿式注射成型機完全符合本模具的要求，可以被采用。 5 繪制模具總裝配圖 由以上設計，可得模具的總裝圖大致如下圖5-1所示： 圖5-1 總裝配圖 該模具為推桿脫模機構，結構較緊湊，且有兩個點澆口設置在接近高垂直壁正對折頁處，有利于塑料制品成型，澆口可以自行脫落。另模具設有支撐住、推板導柱兼起支撐作用，剛性較好。 注射成型之后開模時，在彈簧的作用下，I-I處首先分型，拉料桿將點澆口拉出定模板。當位于動定模之間的小拉桿限位，定模座板上的限位螺釘被拉動后，流道推板將澆口凝料從拉料桿和澆口套中托出自動落下。當墊圈對定模板限位后，模具沿II-II面分型。推出時，由推桿和斜推桿推出塑料制件，并完成塑料制品內側凹的抽芯動作。 冷卻水道布局完善合理，定模板上的水道以多支回路分別冷卻，動模一側的型芯由三組水道分別冷卻。模具溫度能較好控制，可以進行自動連續(xù)生產。 6 總結 本次塑料模具畢業(yè)設計的時間維持一月左右，在這說短也不短的一個多月里，確確實實的為之付出了很大的心思。無論結果如何，只想是到最后能夠問心無愧，因為努力過。 通過對該塑件的注射模設計，使我更深一層地了解了注射模的一般設計流程，包括塑件的成型工藝分析、型腔數(shù)量、分型面及澆注系統(tǒng)的確定、塑料模設計方案的論證、主要零部件的設計計算、注射機型號的確定、完成裝配工作圖。另外，更重要的是使我意識到設計過程的各個階段既相互關聯(lián)而又彼此制約，學會了應用“三邊”設計方法。因此在設計過程采用了邊計算、邊繪圖、邊修改的“三邊”設計方法，深深的體會到了那種自認為待全部的理論計算結束和所有的具體結構尺寸確定后才能開始繪圖的觀點的錯誤性。 另外，通過對塑料模的課程設計，它使得我對注塑模理論知識進一步加深了認識。并且也加深了相關理論知識的認識。同時熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個過程中，增強了自己的動手能力及分析及獨立思考解決問題的能力。當然，由于本人水平有限及缺乏生產實際經驗，該設計難免存在不足之處。希望老師對此提出批評意見，在此表示萬分的感謝。 致謝 首先感謝我的導師丁海老師，他仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。丁海老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和指導，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母校——河南機電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的賀睿同學，困惑糾結時彼此能相互解說。和她在一起討論、研究使我受益匪淺。 最后，我非常慶幸在三年的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感謝師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1]馮炳堯.模具設計與制造簡明手冊.上?？茖W技術出版社， 1998.7 [2]曹宏深.塑料成型工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，1993.8 [3]陳萬林.實用注塑模設計與制造. 機械工業(yè)出版社， 2000 [4]田椿年.塑料注塑成型與模具. 中國輕工業(yè)出版社，1995 [5]許德珠.機械工程材料. 高等教育出版社，2001 [6]孔德音.模具制造學. 機械工業(yè)出版社，1996 [7]翟德梅，段維峰.化學工業(yè)出版社，2005 [8]許發(fā)樾.實用模具設計與制造手冊.機械工業(yè)出版社，2000 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