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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
課程名稱(chēng)：
課題名稱(chēng)： 盒蓋的注塑成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
成績(jī)?cè)u(píng)定：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
目 錄
目 錄 2
1 緒 論 3
2 塑件的工藝分析 5
2.1塑件的工藝性分析 5
2.1.1 塑件的原材料分析 5
2.1.2 PS的注塑工藝參數(shù) 6
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 8
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 8
2.2.2 尺寸精度分析 8
2.2.3表面質(zhì)量分析 8
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 8
3 注塑模設(shè)計(jì) 9
3.1 注射模具分型面的選擇 9
3.1.1 分型面的基本形式 9
3.1.2 分型面選擇的基本原則 9
3.1.3 分型面的選擇 9
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9
3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 9
3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 10
4 成型零件和模體的設(shè)計(jì) 14
4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.3 成型零件的尺寸確定 15
5 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 21
7 排氣系統(tǒng) 23
參考文獻(xiàn) 24
1 緒 論
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(zhuān)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。
模具成型具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低消耗，低成本的特點(diǎn)。因而，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強(qiáng)，力學(xué)性能高，自潤(rùn)滑，耐磨及相對(duì)密度小等獨(dú)特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。
根據(jù)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，今年中國(guó)塑料模具市場(chǎng)總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年塑料模具產(chǎn)值將達(dá)到460億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的9000多萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2005年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長(zhǎng)，也就意味著市場(chǎng)在日漸擴(kuò)大。
相當(dāng)多的發(fā)達(dá)國(guó)家塑料模具企業(yè)移師中國(guó)，是國(guó)內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國(guó)技術(shù)人才水平的提高和平均勞動(dòng)力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢(shì)，所以中國(guó)塑模市場(chǎng)的前景一片輝煌，這是塑料模具市場(chǎng)迅速成長(zhǎng)的重要因素所在。
按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，模具共分為10大類(lèi)46個(gè)小類(lèi)，塑料模具是10大類(lèi)中的l個(gè)大類(lèi)，共有7個(gè)小類(lèi)：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他類(lèi)塑料模。塑料模的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展卻很快，特別是最近幾年，無(wú)論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上，都有很大發(fā)展。但就總體來(lái)看，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和世界先進(jìn)水平相比，差距仍較大，一些大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命的塑料模具每年仍大量進(jìn)口。
據(jù)悉目前全世界年產(chǎn)出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國(guó)1999年模具總產(chǎn)值245億元．其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類(lèi)塑料模具中，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。
塑料模具的主要用戶(hù)是家用電器行業(yè)、汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)、電子音像設(shè)備行業(yè)、辦公設(shè)備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國(guó)內(nèi)年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進(jìn)口，進(jìn)口量最多的塑料模具有汽車(chē)摩托車(chē)飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機(jī)模具、通訊及辦公設(shè)備塑殼模具、塑料異型材模具等。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，課程設(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(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)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課程設(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(mǎn)的完成課程設(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。
24
2 塑件的工藝分析
該塑件是盒蓋產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用PS，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。
圖2 盒蓋圖
2.1塑件的工藝性分析
2.1.1 塑件的原材料分析
該材料為PS,PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子鏈中包括苯乙烯基的一類(lèi)塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具體品種包括普通聚苯乙烯（GPPS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）和茂金屬聚苯乙烯（SPS）等。
通用級(jí)聚苯乙烯是一種熱塑性樹(shù)脂,為有光澤的、透明的珠狀或粒狀的固體。密度1.04～1.09,透明度88%～92%,折射率1.59～1.60。在應(yīng)力作用下,產(chǎn)生雙折射,即所謂應(yīng)力-光學(xué)效應(yīng)。產(chǎn)品的熔融溫度150～180℃,熱分解溫度300℃,熱變形溫度70～100℃,長(zhǎng)期使用溫度為60～80℃。在較熱變形溫度低5～6℃下,經(jīng)退火處理后,可消除應(yīng)力,使熱變形溫度有所提高。若在生產(chǎn)過(guò)程中加入少許α-甲基苯乙烯,可提高通用聚苯乙烯的耐熱等級(jí)。
它可溶于芳香烴、氯代烴、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶脹?？赡湍承┑V物油、有機(jī)酸、堿、鹽、低級(jí)醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮濕環(huán)境中仍能保持其力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。光學(xué)性能僅次于丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂。電性能優(yōu)異,體積電阻率和表面電阻率都很高,且不受溫度、濕度變化的影響,也不受電暈放電的影響。耐輻照性能也很好。其主要缺點(diǎn)是質(zhì)脆易裂、沖擊強(qiáng)度較低,耐熱性較差,不能耐沸水,只能在較低溫度和較低負(fù)荷下使用。耐日光性較差,易燃。燃燒時(shí)發(fā)黑煙,且有特殊臭味。
2.1.2 PS的注塑工藝參數(shù)
無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時(shí)變脆，不耐磨、易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見(jiàn)的酸、堿等有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。
PS具有許多優(yōu)良特性：
1、相對(duì)密度小，僅為0.89-0.91，是塑料中最輕的品種之一。
2、良好的力學(xué)性能，除耐沖擊性外，其他力學(xué)性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。
3、具有較高的耐熱性，連續(xù)使用溫度可達(dá)110-120℃。
4、化學(xué)性能好，幾乎不吸水，與絕大多數(shù)化學(xué)藥品不反應(yīng)。
5、質(zhì)地純凈，無(wú)毒性。
6、電絕緣性好。
7、PS制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。
它有很多優(yōu)點(diǎn)但也有缺點(diǎn)：
1、制品耐寒性差，低溫沖擊強(qiáng)度低。
2、制品在使用中易受光、熱和氧的作用而老化。
3、著色性不好。
4、易燃燒。
5、韌性不好，靜電度高，染色性、印刷性和黏合性差
PS6的注塑工藝參數(shù)
料筒溫度
喂料區(qū)
30~50℃(50℃)
?
區(qū)1
160~250℃(200℃)
?
區(qū)2
200~300℃(220℃)
?
區(qū)3
220~300℃(240℃)
?
區(qū)4
220~300℃(240℃)
?
區(qū)5
220~300℃(240℃)
?
噴嘴
220~300℃(240℃)
括號(hào)內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值，行程利用率為35%和65%，模件流長(zhǎng)與壁厚之比為50：1到100：1
熔料溫度 220～280℃
料筒恒溫 220℃
模具溫度 20～70℃
注射壓力 具有很好的流動(dòng)性能，避免采用過(guò)高的注射壓力80～140MPa(800～1400bar)；
一些薄壁包裝容器除外可達(dá)到180MPa (1800bar)
保壓壓力 避免制品產(chǎn)生縮壁，需要很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)制品進(jìn)行保壓(約為循環(huán)時(shí)間的30%)；約為注射壓力的30%～60%
背壓 5～20MPa(50～200bar)
注射速度 對(duì)薄壁包裝容器需要高的注射速度(帶蓄能器)；中等注射速度往往比較適用于其它類(lèi)的塑料制品
螺桿轉(zhuǎn)速 高螺桿轉(zhuǎn)速(線速度為1.3m/s)是允許的，只要滿(mǎn)足冷卻時(shí)間結(jié)束前完成塑化過(guò)程就可以
計(jì)量行程 0.5～4D(最小值～最大值)；4D的計(jì)量行程為熔料提供足夠長(zhǎng)的駐留時(shí)間是很重要的
殘料量 2～8mm，取決于計(jì)量行程和螺桿轉(zhuǎn)速
預(yù)烘干 不需要；如果貯藏條件不好，在80℃的溫度下烘干1h就可以
回收率 可達(dá)到100%回收
收縮率 1.2～2.5%；收縮程度高；24h后不會(huì)再收縮(成型后收縮)
澆口系統(tǒng) 點(diǎn)式澆口或多點(diǎn)澆口；加熱式熱流道，保溫式熱流道，內(nèi)澆套；澆口位置在制品最厚點(diǎn)，否則易發(fā)生大的縮水
機(jī)器停工時(shí)段 無(wú)需用其它材料進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的清洗工作；PS6耐溫升
料筒設(shè)備 標(biāo)準(zhǔn)螺桿，標(biāo)準(zhǔn)使用的三段式螺桿；對(duì)包裝容器類(lèi)制品，混合段和切變段幾何外形特殊(L：D＝25：1)，直通噴嘴，止逆閥
塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級(jí)
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析,因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度.
2.2.2 尺寸精度分析
從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為2mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.2.3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)有什么特別的表面質(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)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)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：V=46.87cm
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得POM的密度為ρ=1.06kg/dm
塑件質(zhì)量：M=Vρ＝50g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到)
采用一模2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)XS—ZY—125型。
3 注塑模設(shè)計(jì)
3.1 注射模具分型面的選擇
3.1.1 分型面的基本形式
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。
3.1.2 分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開(kāi)模是塑料留在動(dòng)模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與注射機(jī)的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。
3.1.3 分型面的選擇
根據(jù)對(duì)工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A′為分型面。如圖3.1。
圖3.1 分型面
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則[12]。
（1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。
（2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。
（3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。
（4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過(guò)渡以利于物流的流動(dòng)。
3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì)
主流道是熔融塑料由注射機(jī)噴嘴先經(jīng)過(guò)的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開(kāi)設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。
（1）主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。主流道的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
（2）主流道尺寸
在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。
（3）主流道澆口套
主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。
澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，為了防止注射機(jī)噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料也可取得稍大一些，但過(guò)于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。
澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時(shí)，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。
定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。
注射機(jī)XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 mm，如圖3.2。
圖3.2 澆口套
2.3.1 主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)XS-ZY-125型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸
噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm
噴嘴前端球面半徑： R0=12mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=R0+（1～2）mm
D=d0+(0.5～1)mm
取主流道的球面半徑： R=13mm
取主流道的小端直徑d=Ф4.5mm
為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計(jì)半徑r=5mm的圓弧過(guò)渡。
2.3.2分流道設(shè)計(jì)
分流道的形式和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積，壁厚和形狀的復(fù)雜程度來(lái)確定分流道的長(zhǎng)度的。由于塑件的形狀比較簡(jiǎn)單，尼龍1010的流動(dòng)性好，沖型能力比較好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根據(jù)主流道大端直徑D=Ф8.5mm，則梯形可選用上底為b=5.5mm,高為h=8mm的截面。
截面形狀為U型，在流道設(shè)計(jì)中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。U型實(shí)質(zhì)上是一種雙梯形流道截面。
分流道表面粗糙度：
分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對(duì)外層塑料熔體流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對(duì)分型不利。
2.3.3澆口設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從塑件的表面進(jìn)料，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm
×0.8mm×0.6mm,試模時(shí)修正.
2.3.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開(kāi)排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于盒蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開(kāi)設(shè)排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動(dòng)性較好，也不宜開(kāi)排氣槽.
2.3.5主流道襯套的選取
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T(mén)8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過(guò)渡配合。
4 成型零件和模體的設(shè)計(jì)
4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。
型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。
型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。
在塑料注射模具的注射過(guò)程中，型腔從合模到注射保證過(guò)程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來(lái)說(shuō)，型腔所承受的力大體有合模時(shí)的壓應(yīng)力、注射過(guò)程中塑料流動(dòng)的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開(kāi)模時(shí)的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過(guò)程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過(guò)程中產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計(jì)算和選擇是十分重要的。
（1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
按強(qiáng)度計(jì)算
其壁厚S按下列公式計(jì)算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm
代入公式得：S=4mm
（2）底板厚度的計(jì)算
按強(qiáng)度計(jì)算
其壁厚H按下面公式計(jì)算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm
代入公式得：H=5.5mm
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。
4.3 成型零件的尺寸確定
（1）型腔尺寸計(jì)算
型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計(jì)算尺寸的表述如下。
（a）型腔的徑向尺寸的計(jì)算式：
式中 D0—型芯的最小基本尺寸；
—塑件的最大基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率，S=0.02；
△—塑件的公差，取八級(jí)精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選?。?
根據(jù)公式計(jì)算得型腔的徑向尺寸：
（b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計(jì)算公式
式中 —型腔深度的最小尺寸；
—塑件的最大基本小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級(jí)精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選取；
根據(jù)公式計(jì)算得型腔的深度尺寸：
（2）型芯尺寸的計(jì)算
型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計(jì)算尺寸表達(dá)如下。
（a）型芯的徑向尺寸的計(jì)算式：
式中 —型芯的最大基本尺寸；
—塑件的最小基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級(jí)精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選取；
根據(jù)公式計(jì)算得型芯的徑向尺寸：
（b）型芯的高度尺寸的計(jì)算：
式中 —型芯高度的最大尺寸；
—塑件內(nèi)形深度的最小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級(jí)精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計(jì)算得型芯的高度尺寸：
5 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
頂出機(jī)構(gòu)的分類(lèi)：按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)可分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、啟動(dòng)頂出。
按模具結(jié)構(gòu)分類(lèi)可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。
（1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成
在注射成形的每個(gè)周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在注射機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來(lái)完成的。
結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。
（2）結(jié)構(gòu)分類(lèi)
手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
塑件留在動(dòng)模,塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位,動(dòng)作可靠。
（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（a）推桿推出機(jī)構(gòu)
推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因?yàn)橥茥U的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類(lèi)或箱類(lèi)塑件。
（b）推管推出機(jī)構(gòu)
推管推出機(jī)構(gòu)是用來(lái)推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動(dòng)方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡。
（c）推件板的推出機(jī)構(gòu)
凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機(jī)構(gòu)義稱(chēng)頂板頂出機(jī)構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。
特點(diǎn)：推件板推出的特點(diǎn)是頂出力均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且推出力大。但是對(duì)于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。
（d）活動(dòng)嵌件及凹模推出機(jī)構(gòu)
有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)脫模時(shí)，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。
（5）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則：
塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問(wèn)題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。
注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，因此，在一般情況下開(kāi)模時(shí)，盡量設(shè)計(jì)使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮。
在實(shí)踐中如果出現(xiàn)塑件并沒(méi)有留在動(dòng)模側(cè)的情況時(shí)，可設(shè)法增加動(dòng)默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開(kāi)設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動(dòng)模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時(shí)可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。
塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時(shí)必須考慮到的問(wèn)題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。
頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。
頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過(guò)程中的變形和損傷。
頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。
第四章：模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
塑料在生產(chǎn)過(guò)程中由于需要對(duì)熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算：
設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。
① 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g：
Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J
② 求冷卻水的體積流量V
V=WQ1/Pc1(T1－T2)
=352800/60×1/1000×4.2－（30－20）
=140cm3
溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
變形 尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量
在選擇模具溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿(mǎn)足制件的質(zhì)量要求。
在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時(shí)間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)周期的2/3。縮短循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
在冷卻水冷卻過(guò)程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。
冷卻水道直徑
d/（mm）
最低流量v
/（m/s）
流量
qv/（m/min）
12
1.10
7.4×10
第五章：模具閉合高度確定
在支撐板與固定零件的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定
5.1計(jì)算模具的閉合高度：
H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5
=176mm
5.2．校核注塑機(jī)的開(kāi)，合?？臻g
5.2.1：模具合模時(shí)校核：
110mm<176mm<400mm （模具符合注塑機(jī)的要求）
5.2.2：模具開(kāi)模時(shí)校核：
110mm<176mm＋21mm<400mm （模具符合注塑機(jī)的要求）
6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為300mm×300mm×321mm, XS-ZY-125型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸是370mm×350mm。
由于上述計(jì)算的模具閉合高度為321mm，XS-ZY-125型注塑機(jī)的最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為400mm
6.1：模具合模時(shí)校核：
200mm<321mm<300mm
6.2：模具開(kāi)模時(shí)校核：
200mm<321mm＋15mm<300mm
其中：15mm為模具的拔距
經(jīng)校核XS-ZY-125型注塑機(jī)能滿(mǎn)足使用要求故可以采用。
第七章繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖
7.1本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見(jiàn)附圖
7.2本模具的工作原理：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，注塑完成。開(kāi)模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起漸漸將分型面打開(kāi)，與此同時(shí)在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出，當(dāng)分型面打開(kāi)到21mm時(shí)，動(dòng)模運(yùn)動(dòng)停止，在注塑機(jī)頂出作用下，推動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)將塑件頂出。合模時(shí)同時(shí)復(fù)位桿也對(duì)頂桿進(jìn)行復(fù)位。
7 排氣系統(tǒng)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿(mǎn)甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開(kāi)排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于盒蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開(kāi)設(shè)排氣槽。
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