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畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙
摘 要
裝 訂 線
使用數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的高效率、高精度進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和加工已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主流。
本文是關(guān)于注塑模的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的制品是大口杯蓋。首先對(duì)制品進(jìn)行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據(jù)分析選擇注塑材料和注射機(jī)。接著利用PRO/E進(jìn)行大口杯蓋的實(shí)體設(shè)計(jì)，并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，也就是對(duì)模具的型腔、型芯和澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再利用AutoCAD畫出整個(gè)模具的裝配圖。最后是型腔的CAM加工設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：注塑模 ，型腔， 型芯， 澆注系統(tǒng)
目 錄
引言 …………………………………………………………………4
1. 模具制造中數(shù)控技術(shù)的重要性 ………………………………4
2. 塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………4
3. 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水 …………………4
4. 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù) …………5
第一章 零件材料選擇及性能 ………………………………………5
1.1、零件結(jié)構(gòu)分析 ……………………………………………5
1.2、塑料性能 ……………………………………………5
第二章 注射機(jī)的選擇 ………………………………………………6
2.1．制品的幾何屬性……………………………………………………6
2.2．注射機(jī)的選用 ……………………………………………………6
2.3．模具閉合厚度的校核………………………………………………8
第三章 成型零件的設(shè)計(jì) ……………………………………………8
3.1．凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………………8
3.2．凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………………9
3.3．型腔分型面設(shè)計(jì) …………………………………………………9
3.4．成型零件工作尺寸計(jì)算 …………………………………10
3.5．型腔壁厚與底板厚度的選擇 ……………………………………11
第四章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………11
4.1．主流道設(shè)計(jì) ………………………………………………………11
4.2．澆口套的設(shè)計(jì)………………………………………………………12
4.3．分流道設(shè)計(jì) ……………………………………………………12
4.4．澆口設(shè)計(jì)……………………………………………………………13
4.5．排氣孔道設(shè)計(jì) ……………………………………………………14
第五章 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………14
5.1．頂出機(jī)構(gòu)……………………………………………………………15
5.2．復(fù)位機(jī)構(gòu)……………………………………………………………17
5.3．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………18
第六章 塑料模溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………18
6.1．型腔上的冷卻 ……………………………………………………19
第七章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 ………………………………………………21
第八章 繪制實(shí)體裝配圖和平面零件及裝配圖……………………21
第九章 模具的試模與修模 ……………………………………21
9.1. 粘著模腔 ……………………………………………………21
9.2. 粘著模芯 ……………………………………………………22
9.3. 粘著主流道 ……………………………………………………22
9.4. 成型缺陷 ……………………………………………………22
致謝 …………………………………………………………23
附錄 設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………………………24
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………24
引 言
(1)模具制造中數(shù)控技術(shù)的重要性
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)模具制造技術(shù)；(1)機(jī)械加工技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。
(2)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
`進(jìn)幾年來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國(guó)模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
表-1 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
項(xiàng)目
注塑模型腔精度
型腔表面粗糙度
非淬火鋼模具壽命
淬火鋼模具壽命
國(guó)外
0.005～0.01mm
Ra0.01～
0.05μm
10～60萬(wàn)次
160～300萬(wàn)次
國(guó)內(nèi)
0.02～0.05mm
Ra0.20μm
10～30萬(wàn)次
50～100萬(wàn)次
項(xiàng)目
熱流道模具
使用率
標(biāo)準(zhǔn)化程度
中型塑料模
生產(chǎn)周期
在模具行業(yè)中的
占有量
國(guó)外
80%以上
70～80%
一個(gè)月左右
30～40%
國(guó)內(nèi)
總體不足10%
小于30%
2～4個(gè)月
25～30%
表-1
在制造技術(shù)方面，CADCAMCAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CADCAM系統(tǒng)，如美國(guó)UGⅡ、美國(guó)Parametric?Technology公司的ProEmgineer、美國(guó)CV公司的CADS5塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。
（3） 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平
由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求，以及高生產(chǎn)率要求，必須提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)和制造水平。
（4）在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)
CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)。塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用；開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具；以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
第一章 零件材料選擇及性能
1.1、零件結(jié)構(gòu)分析
圖—1制品零件圖
1.1.1 技術(shù)參數(shù)：無(wú)塌陷，雜質(zhì)，劃痕，變形。表面光滑，平整。
1.1.2 注塑制品大口杯蓋其特點(diǎn)如下：
（1） 要求材料強(qiáng)度不大，剛度一般。
（2）如圖（1）及表（1）分析得，該制品精度不高，表面粗糙度要求一般。
在注塑制品中，杯蓋一般采用聚丙烯（PP）注塑而成。
1.2、塑料性能
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.3-7得材料PP的特如下：
1.2．1、 使用性能：乳白色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒的熱塑性塑料。密度為0.91g/cm3,熔點(diǎn)1650C,燃點(diǎn)5900C,彈性模量3500Mpa,不吸水,導(dǎo)熱性低,耐酸堿鹽腐蝕,有良好的絕緣性能,化學(xué)穩(wěn)定性和良好的物理機(jī)械性能及加工性能.
1.2.2 、 加工性能：
1 耐強(qiáng)酸或氧化性酸。
2流動(dòng)性好。
3結(jié)晶度高。收縮率不大。
4不吸水。一般可不用干燥處理。
5磨擦系數(shù)低，彈性高。
6宜用螺桿式注塑機(jī)成型。
7模具澆注系統(tǒng)以料流阻力要小，進(jìn)料口小。
2.2．3、物理熱性能如下表-3：
表3物理熱性能表
參數(shù)
密度（g/cm3）
熔點(diǎn)（）
收縮率
數(shù)值
0.91
165
0.6%-2%
表-3
第二章 注射機(jī)的選擇
2.1.制品的幾何屬性
利用PRO/ENGNEER2001按圖紙的尺寸要求畫出零件實(shí)體圖形，接著利用該軟件“分析----模具分析——模型質(zhì)量屬性”可以查到該制品的幾何屬性為：
體積 = 3.6110586e+04 毫米^3
曲面面積 = 1.6286860e+04 毫米^2
密度 = 9.1000000e-10 公噸 / 毫米^3
質(zhì)量 = 3.2860634e-05 公噸
2.2.注射機(jī)的選用
2.2．1 注射量的計(jì)算
G≤ nG1+G2
n為型腔中的型腔數(shù),這里n=1。
G1每個(gè)制品的體積量?！?
G2澆注系統(tǒng)的體積量，初步設(shè)澆注系統(tǒng)的體積量為30 cm3
Gmax為注塑機(jī)的最大澆注體積量
=（3.6110586+30）/0.8
=42.01382325 cm3
2.2．2 由PP的加工性能得，注塑機(jī)選螺桿式。
2.2．3 由PP的加工性能，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-2得，其成型壓力為Pc=25MPa
2.2．4 鎖模力的確定
模具的額定鎖模力為:
F≥ K*Pc*A
A為塑料制品與澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積。（mm2）
利用PRO/ENGNEER2001，“分析---測(cè)量----面積”可以查到該制品的投影面積為：
制品投影面積=2304.91 mm2
澆注系統(tǒng)=300 mm2
塑料在分型面的投影面積
A=2304.91+300
=2604.91
Pc為熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-2得
Pc=25MPa
K為安全系數(shù)，常取K=1.1——1.2，這里取1.1
F=1.1*25*2604.91
=71.64(KN)
2.2．5 注射壓力
注射壓力是成型是柱塞或螺桿施于料筒內(nèi)熔融塑料上的壓力。常取70～150 MPa。由塑料的加工性能得注塑壓力為80——130 MPa.注射機(jī)的最大注射壓力要大于成型制品所需的注射壓力。
根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-3，選用SX-ZY-125注塑機(jī)，參數(shù)如表-5
表-5 注塑機(jī)參數(shù)表
螺桿直徑
mm
42
理論注射容積
cm3
125
注射壓力
MPa
119
鎖模力
KN
900
模板最大行程
mm
300
模具最大厚度
mm
300
模具最小厚度
mm
200
拉桿內(nèi)間距(寬*高)
mm
538×520?
噴嘴球頭半徑
mm
SR18
頂出形式
mm
中心距230
模具定位孔直徑
mm
?100
表-5
2.3. 模具閉合厚度的較核
模具閉合時(shí)的厚度在注射機(jī)動(dòng)、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式較核
Hmin ≤ Hm ≤ Hmax
式中 Hmin—注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）
Hm—模具閉合厚度（mm）
Hmax—注射機(jī)允許的最大模具厚度（mm）
Hmax=最大模具厚度+模板最大行程其中
=600mm
Hmin=200mm, Hmax =550mm, Hm=235mm .
故滿足要求。
第三章 成型零件設(shè)計(jì)
3.1. 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
制品動(dòng)?？梢灾苯油瞥雒撃?。
3.1.1模具做成鑲件形式，由于頂桿加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。。結(jié)構(gòu)圖-2
圖-2 動(dòng)模裝配結(jié)構(gòu)圖
圖-2
3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖-3
圖-3定模的裝配結(jié)構(gòu)
3.3. 型腔分型面設(shè)計(jì)
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
1 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
2 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一邊。
3 保證塑件的精度要求。
4 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
5 便于模具加工制造。
6 對(duì)成型面積的影響。
7 對(duì)排氣效果的影響。
8 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。
根據(jù)第（1）、（2）、（5）、（6）選擇以下的分型面，如圖-4
圖-4 分型面示意圖
圖-4
3.4. 成型零件工作尺寸計(jì)算
根據(jù)制品的尺寸及其公差，查SJ1372標(biāo)準(zhǔn)（《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》），知制品的精度為5級(jí)。
由于模具制造允差和制品尺寸公差間存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系。查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.5-64，得知模具的制造精度為IT9。
3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算
模具型腔內(nèi)徑計(jì)算公式：
Dm=（D+DQ-3/4△）
式中 Dm --型腔的內(nèi)徑尺寸（mm）；
z--模具制造公差，取z=（1/6～1/3）△，
塑件精度等級(jí)為5級(jí)，型腔尺寸精度為IT6，取1/3△
D-- 制品最大尺寸(mm)；
Q-- 塑料的平均收縮率1.3%，按經(jīng)驗(yàn)取1.2%；
△--制品公差；
3/4--系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5～0.8之間，若制品偏差大則取小值，若制品偏差小則取大值。
D頂=（D+DQ-3/4△） = （91+91*0.015-3/4*0.22）+00。22=91.15+00.073 mm
D基=（D+DQ-3/4△） = （72+72*0.015-3/4*0.2）+01/3*0.2=72.42+00.067 mm
3.4．2 型芯徑向尺寸的計(jì)算
模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的原理是
一樣，分為兩個(gè)部分來(lái)計(jì)算：
dm=（D1+DQ+3/4△）
式中 dm --型芯的外徑尺寸（mm）；
D1 -- 制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)；
其余的符號(hào)含義同型腔的計(jì)算公式。
D動(dòng)=（D1+DQ+3/4△） =(15+15*0.015+3/4*0.2)-01/3*0.2 =15.38-00.067 mm
D定=（D1+DQ+3/4△） =(13.5+13.5*0.015+3/4*0.18)-01/3*0.18 =13.84-00.067 mm
3.4．3 型腔深度尺寸的計(jì)算
模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定的，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差-△。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+δz。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量δc，在計(jì)算中取δz=△/3，加上制造偏差有：
HM =（h1+h1Q-2/3△）
式中 HM --型芯的外徑尺寸（mm）；
h1 --制品高度最大尺寸（mm）。
制品高度最大尺寸為h1=24mm, △=0.64 , δz=△/4=0.16
HM1 =（h1+h1Q-2/3△） =(24+24*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=24.3+00.12mm
HM2 =（h2+h2Q-2/3△） =(10.68+10.68*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=10.6+00.12mm
3.4．4 型芯高度尺寸的計(jì)算
模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定的，假設(shè)制品深度尺寸H1為最小尺寸，其公差為正偏差+△。型芯高度尺寸為最大尺寸，其公差為正偏差-δz。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式：
hM =（H1+H1Q+2/3△）
式中 hM --型芯高度尺寸（mm）；
H1 --制品深度最小尺寸（mm）。
HM定 =（H1+H1Q+2/3△）=(10.38+10.38*0.015+2/3*0.36)=10.78-00.12
3.5. 型腔壁厚與底板厚度的計(jì)算
確定型腔壁厚的方法有計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。計(jì)算法又有按強(qiáng)度、按剛度計(jì)算兩種。經(jīng)驗(yàn)又有查圖法和查表法。目前經(jīng)驗(yàn)法應(yīng)用比較多，即直接憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定模具
結(jié)構(gòu)尺寸。
查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表8.5-78得，鑲件壁厚取8mm，模套取15mm。
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1．主流道設(shè)計(jì)
4.1．1主流道尺寸
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。主流道出口端尺寸為12mm。
4.1．2主流道襯套的形式
主流道入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。其尺寸如圖（5）：
4.1．3主流道襯套的固定
主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成整體式。主流道襯套見(jiàn)圖-5
4.2． 分流道設(shè)計(jì)
4.2．1分流道是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地充到型腔。
分流道的截面常常有以下幾種：
1 圓形
2半圓形
3矩形
4梯形
圖-5主流道襯套圖。
` 圖（5）
在本設(shè)計(jì)中選擇半圓形截面的分流道口。尺寸如圖-6
4.2．2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(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。
4.3.冷料井設(shè)計(jì)
冷料井設(shè)置在主流道的末端，直徑稍大于主流道直徑，冷料井可防止冷料進(jìn)入型腔而影響制品的質(zhì)量均勻性和外觀完美性。采用倒錐形頭拉料冷料井結(jié)構(gòu)。冷料井直徑取d3= 5mm。
4.4.澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。
4.4.1澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：
1 輸管盡量縮短流動(dòng)距離。
2 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。
3 必須盡量減少熔接痕。
圖-6分流道截面圖
圖-6
圖-7 澆口尺寸圖
圖-7
4 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。
5 考慮分子定向影響。
6 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。
7 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
8 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。
澆口的尺寸設(shè)計(jì)。參照《模具設(shè)計(jì)與制造》具體尺寸如圖（7）
4.5．排氣孔道的設(shè)計(jì)
排氣孔道的作用是把型腔和型芯周圍空間的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，已能滿足。
第五章 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
制品推出（頂出）是注射成型過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則。
5.1．頂出機(jī)構(gòu)
5.1．1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。
5.1．2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。
5.1．3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過(guò)程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。
5.1．4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對(duì)于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。
5.1．5合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位并保證不與其他模具零件相干涉。
分析：根據(jù)以上原則，由于頂桿加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機(jī)構(gòu)。
脫模力的計(jì)算
當(dāng)脫模開(kāi)始時(shí)，阻力最大。推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)的受力計(jì)算。
對(duì)于厚壁圓形件
其中：Q—脫模力（N）
E—塑料的彈性模量，E=3.5*103MPa；
u—泊桑比，PP取0.42；
—塑料的平均收縮率，選用=1.2%；
L—塑料對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度（cm）；
r—塑料型芯的平均半徑cm；
k—系數(shù)，隨和變化，查表取k=3.18；
f—制品與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常取f=0.1～0.2,取f=0.2
∴
=15170N
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(1)推桿的長(zhǎng)度
頂出行程S頂=h凸+e
式中 e—頂出行程余量
h凸—型芯成型高度
已知h凸=52mm,e=5mm
∴S頂=57mm
頂桿選擇標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為125mm
(2) 頂桿直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計(jì)算出頂桿直徑：
（m）
式中 d——頂桿直徑；
——安全系數(shù),常取=1.5；
L——頂桿長(zhǎng)度；
n——頂桿數(shù)目；
=3.88mm
取標(biāo)準(zhǔn)尺寸d=6mm
頂桿直徑的強(qiáng)度較核：
（MPa）
其中， ：頂桿所受應(yīng)力(Mpa);
[]：頂桿的材料的許用應(yīng)力(Mpa);
滿足條件.
由《模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》查有D=12-0.2 ,L=90+2.0,S=5-0.05
設(shè)計(jì)的頂出機(jī)構(gòu)如圖-8
5.2復(fù)位機(jī)構(gòu)
脫模機(jī)構(gòu)完成塑料制件頂出后，為了進(jìn)行下一次循環(huán)必須回復(fù)到初始位置。采用彈簧復(fù)位，彈簧在頂出板與動(dòng)模板之間，頂出塑料件時(shí)，彈簧被壓縮。合模時(shí)，只要注塑機(jī)的頂桿一離開(kāi)模具頂板，彈簧的回復(fù)力就將頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位。選用4根復(fù)位彈簧。分別套在兩根頂桿和兩根定位桿上。彈簧定位桿與頂桿安裝在同一固定定板上，頂桿工作端面與分型面齊平，或低于動(dòng)模表面不大于0.05mm。
圖-8 頂出桿機(jī)構(gòu)圖
圖-8
5.3．導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
A. 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向 因?qū)е黄饘?dǎo)向作用，不用考慮受壓力的作用，所以只需保證導(dǎo)向就行了。
選?。褐蓖ㄐ停ˋ型）導(dǎo)柱，采用T8淬硬到HRC50～55。
B.導(dǎo)套
與導(dǎo)柱配合使用。
圖-9
第六章 塑料模溫控系統(tǒng)
在注射工藝過(guò)程中，模具溫度直接影響制品質(zhì)量和注射周期。對(duì)于任何塑料制品，模溫波動(dòng)較大都是不利的。過(guò)高的模溫會(huì)使制品在脫模后發(fā)生變形。延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，使生產(chǎn)率下降。過(guò)低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，難于充滿型腔，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的溶接痕等缺陷。由中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典查得PP在注射成型時(shí)所需的模溫為100-150度 。PP是要求較高的模溫，由于模具不斷地被注入的熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自然散熱不能使其保持較低的溫度，因此，必須加冷卻系統(tǒng)。
6.1．型腔上的冷卻
設(shè)計(jì)冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時(shí)發(fā)生變形，縮短成型周期及提高塑件質(zhì)量。模具冷卻劑用水。水冷，即在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。水的熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，成本低。
采用外連結(jié)直通式，是最簡(jiǎn)單的，用塑料管和水管接頭從外部連接，可以連接成單路循環(huán)或多路循環(huán)的方式。
冷卻裝置開(kāi)設(shè)原則如下：
1． 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。
2． 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件冷卻也就越均勻。
3． 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，既水孔的排列與型腔形狀盡量相吻合，當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，厚壁處水孔應(yīng)靠近型腔，距離要小，一般水孔邊離型腔距離不得小于10mm，常用12~15mm。
4． 澆口處加強(qiáng)冷卻。一般熔融塑料填充型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)，溫度越低。因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通入冷水，而在溫度較低的外側(cè)只需要通過(guò)經(jīng)熱交換后的溫水即可。
5． 降低入水與出水的溫差，如果入水與出水溫差太大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對(duì)流程很長(zhǎng)的大型塑件，料溫越流越低。為使整件的冷卻速度大致相同，可以改變冷卻孔排列的形式。
6． 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。例如對(duì)于 收縮大的塑件（如聚乙烯）應(yīng)沿其收縮方向開(kāi)設(shè)冷卻通道。冷卻流道的設(shè)計(jì)也要考慮塑件的壁厚。塑件壁厚越大，則所需冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。
7． 冷卻水通道要以免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影響強(qiáng)度。
8． 保證冷卻通道不泄漏，密封性能好，以免在塑件上造成斑紋。
9． 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮盡量避免其與模具結(jié)構(gòu)中其它部分的干涉現(xiàn)象。冷卻水通道開(kāi)設(shè)時(shí)，受到模具上各種孔（頂桿孔、型芯孔、鑲塊接縫等）的結(jié)構(gòu)限制，要按理想情況設(shè)計(jì)是困難的。
10． 冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表面，既要埋入模板內(nèi)，以免模具在運(yùn)輸過(guò)程中造成損壞。
11． 冷卻水通道要易于加工和清理。一般孔徑設(shè)計(jì)為8~12mm.
具體計(jì)算設(shè)計(jì)如下（假設(shè)熔融塑料產(chǎn)出的熱量全部傳給模具，其熱量為:
n為每小時(shí)注射的次數(shù),由制品的成型條件得，每個(gè)周期大概為50S-160S取120S，每小時(shí)注射次數(shù)n=60*60*60/120=1800次。
m為每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次）。根據(jù)澆注系統(tǒng)估算 m大概為0.08千克/次。
C塑料的比熱容（）,查《模具設(shè)計(jì)與制造》表8-28得C=1759
熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（）。由制品的加工性能得，=90-120，這里取110。
制品脫模的溫度（），根據(jù)制品塑料的特性，取為模溫，=80
=7598880（J/h）
計(jì)算用水量
?。╧g/s）
M通過(guò)模具的冷卻水的質(zhì)量（kg）。
為模具單位時(shí)間內(nèi)積累的熱量(J/h)。
為導(dǎo)熱系數(shù)()，查模具設(shè)計(jì)與制造表8-28得=829。
為進(jìn)水溫度（），這里取100。
為出水溫度（。），比脫模溫度要低，取50。
=183kg
根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速成與水管直徑d的關(guān)系，確定模具冷卻水管道的直徑d.
M為冷卻水的質(zhì)量（kg）.
為管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取(0.8-2.5m/s)這里取2.3m/s.
為水的密度（kg/）.
=10.6mm
L圓整，d=10mm.
由于型腔尺寸比較小，因此此把把冷卻系統(tǒng)設(shè)在模板中。
第七章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇
為了提高模具的生產(chǎn)效率和減少模具的制造成本，本設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)模架，標(biāo)準(zhǔn)模架購(gòu)買后還要進(jìn)行必要的加工，《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》有標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇，本設(shè)計(jì)選用的標(biāo)準(zhǔn)模架為：
派生型：P8
尺寸：235mm280mm
模座結(jié)構(gòu)采用：V1
．由于制品的模芯為圓形，設(shè)兩個(gè)止轉(zhuǎn)銷，選用型號(hào)為：6X12
第八章 繪制實(shí)體裝配圖與繪制平面裝配圖
在選定了模架后，就可以著手利用PRO/E進(jìn)行零件的實(shí)體設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)，然后在PRO/E轉(zhuǎn)成工程圖，得到相應(yīng)的零件圖。然后在AUTOCAD中畫出裝配圖，并對(duì)零件圖進(jìn)行相應(yīng)的尺寸標(biāo)注。
第九章 模具的試模與修模
試模中所獲得的樣件是對(duì)模具整體質(zhì)量的一個(gè)全面反映。以檢驗(yàn)樣件來(lái)修正和驗(yàn)收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。首先，在初次試模中我們最常遇到的問(wèn)題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先
應(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。
9.1. 粘著模腔
制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開(kāi)啟后，與設(shè)計(jì)意圖相反，離開(kāi)型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機(jī)構(gòu)失效，制品無(wú)法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是：
（1） 注射壓力過(guò)高，或者注射保壓壓力過(guò)高。
（2） 注射保壓和注射高壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成過(guò)量充模。
（3） 冷卻時(shí)間過(guò)短，物料未能固化。
（4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。
（5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過(guò)損傷性沖擊，增加了脫模阻力。
9.2. 粘著模芯
（1） 注射壓力和保壓壓力過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成過(guò)量充模，尤其成型芯上有加強(qiáng)筋槽的制品，情況更為明顯。
（2） 冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，制件在模芯上收縮量過(guò)大。
（3） 模腔溫度過(guò)高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。
（4） 機(jī)筒與噴嘴溫度過(guò)高，不利于在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固化。
（5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn)。
9.3. 粘著主流道
（1） 閉模時(shí)間太短，使主流道物料來(lái)不及充分收縮。
（2） 料道徑向尺寸相對(duì)制品壁厚過(guò)大，冷卻時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成料道物料的固化。
（3） 主流道襯套區(qū)域溫度過(guò)高，無(wú)冷卻控制，不允許物料充分收縮。
（4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達(dá)到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。
（5） 主流道拉料桿不能正常工作。
一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護(hù)模具成型部位不受損傷。仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對(duì)注射工藝進(jìn)行合理調(diào)整；另一方面要對(duì)模具成型部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，直到認(rèn)為達(dá)到要求，方可進(jìn)行二次注射。
9.4. 成型缺陷
當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí)，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來(lái)著手修正，逐個(gè)排除，逐步改進(jìn)，方可得到理想的樣件。下面就對(duì)度模中常見(jiàn)的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析。
（1） 注射填充不足
所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見(jiàn)。其主要原因有：
a. 熔料流動(dòng)阻力過(guò)大
這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動(dòng)。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動(dòng)性能不佳。制品壁厚過(guò)薄。
b. 型腔排氣不良
這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。
c. 鎖模力不足
因注射時(shí)動(dòng)模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。
（2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒）
與第一項(xiàng)相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有：
a. 注射過(guò)量
b. 鎖模力不足
c. 流動(dòng)性過(guò)好
d. 模具局部配合不佳
e. 模板翹曲變形
（3） 制件尺寸不準(zhǔn)確
初次試模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計(jì)要求尺寸相差較大。這時(shí)不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。
a. 尺寸變大
注射壓力過(guò)高，保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，此條件下產(chǎn)生了過(guò)量充模，收縮率趨向小值，使制件的實(shí)際尺寸偏大；模溫較低，事實(shí)上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時(shí)要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時(shí)間，制件尺寸可得到改善。
b. 尺寸變小
注射壓力偏低、保壓時(shí)間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變??；模溫過(guò)高，制件從模腔取出時(shí)，體積收縮量大，尺寸偏小。此時(shí)調(diào)整工藝條件即可。通過(guò)調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸變化，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。
致 謝
首先，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，給予我設(shè)計(jì)條件的企業(yè)，謝謝他給了我學(xué)習(xí)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)以及提供我設(shè)計(jì)所需的一些設(shè)備。
其次，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，給我指導(dǎo)的老師，謝謝他耐心的指導(dǎo)以及不厭其煩的糾正。還要感謝所有教導(dǎo)過(guò)我的老師，是他們?yōu)槲夷軌蛲瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
最后，我還要感謝給予我很多技術(shù)指導(dǎo)的馬工師傅，謝謝他對(duì)我的實(shí)踐指導(dǎo)。是他為我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了較好的技術(shù)基礎(chǔ)
衷心感謝他們對(duì)我的關(guān)懷和指導(dǎo)
附錄 設(shè)計(jì)總結(jié)
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過(guò)程作最后檢查。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，特別是模具在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。使我對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)的各種成型方法，成型零件的設(shè)計(jì)，成型零件的加工工藝（如線切割、電火花加工、CNC 電腦數(shù)控加工），主要工藝參數(shù)的計(jì)算，產(chǎn)品缺陷及其解決辦法，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會(huì)生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計(jì)方法對(duì)我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。從陌生到開(kāi)始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為兩年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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