裝配圖電筒尾蓋注塑模設計（有cad圖）,裝配,電筒,注塑,設計,cad 電筒尾蓋注射模設計 摘 要 隨著全球制造業(yè)向亞太地區(qū)的轉移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，作為國民經濟的基礎工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線。隨著三維圖形技術和計算機技術的發(fā)展，模具CAD技術也將在其發(fā)展中占有越來越重要的地位。我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。雖然在很多方面我國的模具有了很大的發(fā)展，但仍有很多突出的問題。目前模具設計及制造大都依靠設計的經驗來設計，模具的質量完全由個人的累積的經驗控制，這使得模具設計的周期長，效率低且其質量也難以保證。模具工業(yè)除需要“高技藝”的從業(yè)人員外，還需要更多的“高技術”來保證。本論文介紹了固體膠底座的注射模設計的過程。從型腔數量和布局的確定、注射機選擇、澆注系統(tǒng)設計、模板及其標準件的選用、脫模及抽芯機構的設計、成型部件的設計等一一進行了詳細的介紹。 關鍵詞： 注射模；側向抽芯；后端蓋 ABSTRACT With the global manufacturing shift to the Asia-Pacific region, China is the world's important manufacturing base, the national economy as the basis of one of the industrial tooling industry will face competition in the first line. With the 3-D graphics technology and computer technology to the development of CAD technology will also die in their development occupies an increasingly important position. China's mold industry will face new development opportunities and challenges. Although in many respects, China's mold a great development, but there are still many outstanding issues. At present most of die design and manufacturing design experience to rely on the design, die by the quality of all the accumulated experience of personal control, which makes die design of long cycle and low efficiency and it is difficult to guarantee their quality. In addition to mold industry needs "high arts" of practitioners, but also the need for more "high technology" to ensure that. This paper introduced a solid base of the plastic injection mold design process. From the cavity of determining the number and layout, the injection of choice, pouring system design, templates and standards of selection, and Stripping out the core design, shaping the design of components, such as January 1 carried out a detailed introduction. Key words： Injection Mould; lateral core pulling; after Cover 目 錄 1 前 言 1 2 塑件成型工藝分析 2 2.1 塑件材料選擇 2 2.2 材料性能 2 2.3 塑件成型工藝性分析 3 3 模具總體結構設計 6 3.1型腔數目和布局 6 3.2分型面的確定 7 4注射機的選用與參數校核 9 4.1注射量得計算 9 4.2澆注系統(tǒng)凝料的初步估算 9 4.3選取注塑機 10 5澆注系統(tǒng)的設計 12 5.1澆注系統(tǒng)的組成 12 5.2澆注系統(tǒng)各部件設計 12 5.3分流道設計 14 5.4．澆口的設計 16 5.5、校核主流道的剪切速率 18 5.6、冷料穴的設計及計算 19 6 排氣系統(tǒng)的設計 20 7 模具零件結構尺寸設計 21 7.1．凹模的結構設計 21 7.2．凸模的結構設計 22 7.3成型零件工作尺寸計算 22 7.4成型零件鋼材的選用 24 7.5成型零件的尺寸及動模墊板厚度的計算 24 8 脫模推出機構的設計 26 8.1脫模推出機構的設計原則 26 8.2塑件推出的基本方式選擇 26 8.3脫模力的計算 26 8.4校核推出機構作用在塑件上的單位壓應力 27 9模架的確定 28 10冷卻系統(tǒng)設計 29 10.1冷卻介質 29 10.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 29 11導向與定位機構的設計 32 12 模具工作過程 32 參考文獻 34 致 謝 35 1 前 言 畢業(yè)設計是在修完所有大學課程之后的最后一個環(huán)節(jié)。本次設計的課題是電筒尾蓋注射模設計，它是對以前所學課程的一個總結。 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認識。模具工業(yè)作為進入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業(yè)技術向前邁進！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人們所理解和掌握。當塑料品種入其成型加工設備被確定之后，塑料制品質量的優(yōu)劣及生產效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動模具技術的進步應刻不容緩！塑料模具設計技術與制造水平，標志一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。由此可知，塑料模具設計，對于產品質量與產量的重要性是不言而喻的。 對于一個模具專業(yè)的畢業(yè)生來說，對塑料模的設計是對自己所學知識的一次超越。此次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我綜合運用多學科理論、知識和技能，以解決較復雜的工程實際問題的能力，主要包括設計、實驗研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設計方法，適應社會對人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設計這一教學環(huán)節(jié)使我獨立承擔實際任務的全面訓練，通過獨立完成畢業(yè)設計任務的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設計還必須具備一定的計算機應用的能力，在畢業(yè)設計過程中都應結合畢業(yè)設計課題利用計算機編制相應的工程計算、分析和優(yōu)化的程序，如利用Pro/E軟件進行塑件的3D造型、塑件的分模等，同時還具備必要的計算機繪圖能力，如利用AutoCAD軟件進行二維圖的繪制。 本次畢業(yè)設計的基本目的是：1.綜合運用塑料成型材料的基本知識,以及塑料成型的基本原理和工藝特點,分析成型工藝對模具的要求;2.掌握成型設備對模具的要求;3.掌握成型模具的設計方法,通過畢業(yè)設計,使學生具備設計中等復雜程度的模具的能力;4.培養(yǎng)學生正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，學會運用標準、規(guī)范、手冊、圖表和查閱有關技術資料，培養(yǎng)學生從事模具設計的基本技能。 2 塑件成型工藝分析 2.1 塑件材料選擇 此塑件用作電筒尾蓋，故首先必須具有良好的介電性能，以防止導電。因此，通過幾種電氣性能較好的常用塑料，進行各方面的性能比較，即通過力學性能、熱性能、電氣性能、成型性能、化學性能和經濟性能等多方面比較，選出最適合成型此電筒尾蓋的塑料。 材料最終選定為ABS，其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為0.5%；溢料值為0.04mm左右；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。質檢尺寸穩(wěn)定，表面光亮。 2.2 材料性能 基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3。 ABS有極好的抗沖壓強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經過調色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆。 ?主要用途：ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農藥噴霧器及家具等。 ?成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆口對流道的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐用時，應控制在60～80°C。（具體參數見下頁） 2.3 塑件成型工藝性分析 2.3.1 塑件分析 （1）外形尺寸：塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合注射成型。 圖1 塑件三維模型 圖2 塑件二維圖 （2）精度等級：每個尺寸公差不一樣，有的屬于高精度，有的屬于一般精度，按實際公差進行計算。 （3）脫模斜度：ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，因此選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。 2.3.2 ABS性能分析 （1）使用性能 綜合性能好，沖擊強度，力學強度高，耐化學性，電氣性能良好。易于成型和機械加工，表面可以鍍鉻。適合制作一般機械零件。 （2）成型性能 無定型塑料，吸濕性強，要求表面光澤的塑件要長時間預熱干燥，流動性中等，溢邊料0.04mm左右 （3）ABS主要性能 表1 ABS性能 密度 1.02~1.08 屈服強度 50 比體積 0.86~0.98 拉伸強度 38 吸水率 0.2~0.4 拉伸彈性模量 1.4x103 熔點 130~160 抗彎強度 80 計算收縮率 0.4~0.7 抗壓強度 53 比熱容 1470 彎曲彈性模量 1.4 x103 2.3.3 ABS的注射成型過程及工藝參數 （1）注射成型過程 1）成型前的準備 對ABS的色澤，粒度，均勻度等進行檢查，由于ABS吸水性較大，成型前應進行充分干燥 2）注射過程 塑件在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入行腔成型，其過程分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。 3）塑件的后處理 處理的介質為空氣和水，處理溫度為60~75℃，處理時間為16~20S （2）注射工藝參數 表2 注射工藝參數 注射類型 柱塞式 噴嘴形式 直通式 溫度（℃） 190~200 料筒溫度 前段 （℃） 200~210 中段? （℃） 210~230 后段? （℃） 180~200 模具溫度（℃） 50~80 注射壓力（MPa） 70~120 保壓力（MPa） 50~70 注射時間（S） 3~5 保壓時間（S） 15~30 冷卻時間（S） 15~30 成型周期（S） 40~70 3 模具總體結構設計 3.1型腔數目和布局 3.1.1 型腔數目的確定 要點：既要保證最佳的生產經濟性，技術上又要充分保證產品的質量，也就是應保證塑料件最佳的技術經濟性。 ①塑料制作的批量方面：該塑件（電筒尾蓋）是大批量生產的產品，，使用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件。 ②質量控制要求方面：該塑件不屬于高精度生產要求的產品，精度要求不高采用多型腔有較高的生產效率。 經過以上分析，同時，考慮到塑件尺寸、模具結構尺寸的關系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步擬定采用一模兩腔。 3.1.2 型腔的布局 要點：型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，型腔排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，盡可能地采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。 經分析確定的型腔布局為平衡式型腔布局，如圖所示： 圖3 型腔的布局 3.2分型面的確定 分型面是決定模具結構形式的重要應素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切的關系，并且直接影響到塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注塑模具設計中的一個關鍵。 選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則： （1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處； （2）確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模，通常分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后在動模一側； （3）保證塑件的精度要求； （4）滿足塑件的外觀質量要求； （5）便于模具加工制造； （6）對成型面積的影響； （7）對排氣效果； （8）對側向抽芯的影響。 根據分型面選擇的原則，通過綜合分析比較，確定以下的兩個方案：單分型面和雙分型面。 方案一：雙分型面結構： 選用雙分型面形式的優(yōu)點：模具進料均勻、平穩(wěn)。 選用雙分型面形式的缺點：增加模具的結構復雜性，增加模具的厚度，而且在制品的外表面易留下點澆口的痕跡，不符合模具的加工經濟性。 方案二：單分型面結構： 選用單分型面的優(yōu)點：使模具的結構簡單化，減小模具的厚度，也節(jié)省了模具材料，且在脫模后塑料制件的外表面無澆口的痕跡。進料的距離也大大的縮短了。 從以上的兩個方案進行比較，該模具采用方案二（單分型面）。其位置如圖所示： 圖4 分型面的位置 4注射機的選用與參數校核 4.1注射量得計算 通過Pro/E建模分析得塑件質量屬性如圖所示。 圖5塑件質量屬性 塑件的體積為：V塑=1.431cm3 （1） 塑件的質量為：W塑 =V塑×r塑=1.503g （2） 通過查閱資料，ABS的密度是1.05 g/ cm3，公式中，取 1.05g/ cm3。 4.2澆注系統(tǒng)凝料的初步估算 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數值，但可以根據經驗按照塑件體積的0.2倍~1倍來估算，由于此次設計采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V總=1.2n V塑 =1.2*2*1.431=3.44 cm3 4.3選取注塑機 根據以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔塑料熔體的總體積V總=3.908cm3 參考文獻【1】公式（4-18）V公= V總/0.8=3.44/0.8=4.3 cm3。根據以上計算，初步選擇公稱注射量為30 cm3，注射型號為XS-Z-30臥式注塑機，其主要技術參數如下： 表3 XS-Z-30臥式注射機主要參數表 型號 XS-Z-30 理論注射容量/cm3 30 螺桿直徑/mm 28 注射壓力/Mpa 119 注射行程/mm 130 注射時間/s 0.7 合模力/N 2.5X105 最大成型面積/cm2 90 移模行程/mm 160 最大模具厚度/mm 180 最小模具厚度/mm 60 模板尺寸/mm 250X280 電機功率/KW 3.5 噴嘴球半徑/mm 12 噴嘴口直徑/mm 4 定位孔直徑/mm 63.5 4.3.1注射壓力的校核： 該項工作是校核所選壓力機的公稱壓力P公能否滿足塑件成型時所需要的注射壓力，塑件成型時所要的壓力一般收塑件流動類型等因素決定，其中值一般在70～150MPa，具體可參考表5－1。通常要求：P公≥ 查表5－1可知，ABS所需注射壓力為80MPa～110MPa，這里取 MPa，該注塑機公稱注射壓力P公=119MPa，注射安全系數，這里取，則： ，所以注射機注射壓力合格。 表4 部分塑料所需要的注射壓力 塑 料 注 射 條 件 厚壁件（易流動） 中等壁厚件 難流動的薄壁件 聚乙烯 70~100 100~120 120~150 聚氯乙烯 100~120 120~150 >150 聚苯乙烯 80~100 100~120 120~150 ABS 80~100 100~130 130~150 聚甲醛 85~100 100~120 120~150 4.3.2鎖模力的校核： 塑件在分型面上的投影面積 ( 3) 流道凝料在分型面上的投影面積，在模具設計前十個未知值，根據多型腔模的統(tǒng)計分析，是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2倍~0.5倍，因此可用0.2，來進行估算，所以 （4） 模具所需鎖模力 （5） 公式中是型腔的平均計算壓力值，是模具型腔內的壓力，通常取注射壓力的20%~40%，大致范圍在25 MPa ~40MPa，通過查表可知，對ABS而言，取35MPa（見塑料模具設計指導<伍先明、張蓉編著>表2-1）。 由4.3可知該注射機的公稱鎖模力,鎖模力安全系數為，這里取，則取，所以注塑機鎖模力符合要求。 5澆注系統(tǒng)的設計 5.1澆注系統(tǒng)的組成 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。 5.2澆注系統(tǒng)各部件設計 5.2.1主流道設計 由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，所以在注射模中主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套。在臥式或立式注射機上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。(流道盡量直，盡量短，減少彎曲，光潔度在Ra=1.6—0.8um之間). 考慮模具穴數，按模具型腔布局設計，盡量與模具中心線對稱．主流道設計時，避免塑料直接沖擊小型芯或小鑲件，以免產生彎曲或折斷．主流道先預留加工或修正余量，以便保證產品精度． 主流道是連接機臺噴嘴至分流道入口處之間的一段通道，是塑料進入模具型腔時最先經過的地方．其尺寸，大小與塑料流速和充模時間長短有密切關系．太大造成回收冷料過多，冷卻時間增長，包藏空氣增多．易造成氣泡和組織松散，極易產生過流和冷卻不足；如流徑太小，熱量損失增大，流動性降低，注射壓力增大，造成成型困難．一般情況下，主流道會制造成單獨的澆口套，鑲在母模板上．但一些小型模具會直接在母模板上開設主流道，而不使用澆口套． 主流道設計要點： （1）為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出，需將主流道(澆口套內孔)設計成圓錐形, 具有2°～6°的錐角，錐度須適當，太大造成壓力減少，產生瀚流，易混進空氣產生氣孔，錐度過小會使流速增大，造成注射困難.內壁光潔度在Ra=1.6—0.8μm,小端直徑常為4～8mm，注意小端直徑應大于噴嘴直徑約1mm，否則主流道中的凝料無法拔出； (2）澆口套口徑應比機臺噴嘴孔徑大1—2mm，以免積存殘料，造成壓力下降，澆道易斷； (3)一般在澆口套大端設置倒圓角(R=1—3mm)，以利于料流； （4）主流道與機臺噴嘴接觸處，設計成半球形凹坑，深度常取3—5mm．特別注意澆口套半徑比注嘴半徑大1—2mm，一般取R=19—22mm之間，以防溢膠； （5）主流道盡量短，以減少冷料回收料，減少壓力和熱量損失； （6）主流道盡量避免拼塊結構，以防塑膠進入接縫，造成脫模困難； （7）為避免主流道與高溫塑膠和射嘴反復接觸和碰撞造成損壞，一般澆口套選用優(yōu)質鋼材加工，并熱處理； （8）其形式有多種，可視不同模具結構來選擇，一般會將其固定在模板上，以防生產中澆口套轉動或被帶出； （9）在直角式注射機上使用的模具中，因主流道開設在分型面上，故不需要沿道軸線方向拔出主流道內的凝料，主流道可以設計成等粗的圓柱形。 注流道是連接注射機噴嘴在此一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其圓錐角α=20～60,對流動性差的塑料可取30～60,內壁粗糙度為R 0.63μm。主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉向過渡時的阻力。在模具結構允許的情況下，主流道應盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響熔體的順利充型。對小型模具可將主流道襯套與定位圈設計成整體式，但在大多數情況下是將主流道襯套和定位圈設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。 5.2.2 確定主流道尺寸 （1）主流道長度 一般由模具結構確定，對于小型模具L應盡量小于60mm，本次設計中初取55mm進行計算。 （2）主流道小端直徑 根據所選注射機,主流道小端尺寸d=注射機噴嘴尺寸+(0.5～1)=4 + 0.5=4.5mm （6） （3）主流道大端直徑 取6.5mm，這里圓錐角a=3°。 （7） （4）主流道球面半徑為 SR=注射機噴嘴球頭半徑+(1～2)=12+2=14mm （8） （5）球面的配合高度 球面配合高度h=3~5mm此處取h=3mm 5.2.3主流道的凝料體積 （9） 5.2.4主流道澆口套形式 主流道為標準件可選購。主流道小端入口處與注塑反復接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格，因而盡管小型注塑模 圖6 主流道澆口套 5.3分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設置分流道。大型塑件由于使用多澆口進料也需設置分流道。 5.3.1分流道的布置形式 我根據塑件的布局方式，在分流道的布置中采用平衡式布置。因為平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡地進料。如（圖5 – 5）所示為平衡式布置，這樣的布置能達到最佳的熱平衡。 圖7 分流道的平衡布置 5.3.2分流道的長度 根據2個型腔的結構設計，分流道長度適中，如上圖所示為35。 5.3.3分流道的當量直徑 流過一級分流道塑料的質量 （10） 凡塑件的壁厚小于3mm，質量小于200g，所以該分流道的直徑D為 （11） 由參考文獻[1]表4-7知，ABS的推薦分流道直徑為4.8~9mm，當分流道很短的時候可以小2.5mm，此處取D=4mm為分流道的直徑。 5.3.4分流道的截面形狀 本設計采用梯形界面，其加工性好，且塑料熔體熱量散失、流動阻力均不大。 5.3.5分流道截面尺寸 設梯形上底寬度B=5mm，底面圓角R=0.5mm，梯形高度取H=4mm，設下底寬為b，梯形面積應滿足如下關系式 （12） 代值計算得到b=1.28mm考慮梯形底部對圓弧面積的減小及脫模斜度等因素，取b=3.5mm。通過計算梯形斜度°，基本符合要求，如圖3-6所示。 圖8 分流道截面形狀 5.3.6凝料體積 ①分流道長度為 ②分流道截面積 ③凝料體積 （13） 考慮到圓弧的影響取 5.3.7校核剪切速率 ①確定注塑時間：查參考資料[2]表2-3取t=1.6s ②計算單邊分流道體積流量： （14） ②由參考資料[2]可得剪切速率： （15） 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×102~5×103s-1之間，所以分流道熔體的剪切速率合格。 5.3.8分流道表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25um~2.5um即可，此處取Ra1.6um，另外脫模斜度一般在5~10°之間，通過上面計算脫模斜度為10.6°脫模斜度足夠。 5.4．澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口以外），它是澆注系的關鍵部分。澆口的形狀、數量、尺寸和位置對塑件質量影響很大。 澆口的主要作用是： （1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流； （2）易于切除澆口凝料； （3）對于多型腔模具，用以平衡進料； 對于多澆口單型腔模具，用以控制熔接縫的位置。澆口截面積通常為分流道截面積的0.03～0.09。澆口截面形狀有矩形和圓形兩種。澆口長度約為0.5～2 mm。澆口具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質量要求較高，采用一模二腔注塑，為便于調整沖模時的剪切速率和封閉時間，因此采用測澆口。其截面形簡單，易于加工，便于試模后的修正，且開設在分型面上。從型腔邊緣進料。 5.4.1澆口的位置的選擇： 澆口開設的位置對制品的質量影響很大，在確定澆口位置時，應注意以下幾點： ①澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。 ②澆口應設在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮。 ③澆口的位置選擇應有利于型腔中氣體的排除。 ④澆口的位置應選擇在能避免制品產生熔合紋的部位。如對圓筒類制品，采用中心澆口比側澆口好。 ⑤ 對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式以避免型芯受沖擊變 形。 ⑥澆口應設在不影響制品外觀的部位。 ⑦不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設置澆口。 由以上幾點，可以將澆口的位置開設在了分型面上，從型腔的邊緣進料。 5.4.2側澆口尺寸的確定 （1）側澆口尺寸的確定 ①計算測澆口的深度。 根據表參考文獻[2]表2-6，可得澆口的深度h計算公式為： （16） 式中，t是塑件的壁厚，這里t=3mm；n是塑料的成型系數對于ABS材料，其成型系數是0.7. 為了便于今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據參考文獻[1]表4-9中推薦的ABS側澆口的厚度為1.2~1.4故此處h取1.3mm。 ②計算測澆口的寬度。 根據參考文獻[2]表2-6，可取測澆口的寬度B計算公式為 （17） 式中，n為塑料成型系數，對于ABS可取0.7；A為凹模的內表面積。 ③計算測澆口的長度。 根據參考文獻[2]表2-6，可取側澆口的長度 （2）側澆口剪切速率的校核 ①確定注射時間：查參考文獻[2]表2-3，可取t=0.7s ②計算澆口體積流量： （18） ③計算澆口的剪切速率： 對于矩形澆口可得： （19） 剪切速率合格，式中為矩形澆口的當量半徑，即。 該矩形澆口的剪切速率比較大，首先把澆口面積適當做小點，通過試模 據塑件成型情況來調整。 5.5、校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積、（澆口體積大小可以忽略不計）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道的熔體剪切速率。 5.5.1計算主流道的體積流量 （20） 5.5.2計算主流道的剪切速率 （21） 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率在5×102~5×103s-1之間，所以分流道熔體的剪切速率合格。 5.6、冷料穴的設計及計算 冷料穴位于主流道的正對面的動模板上，其作用主要是儲存熔體前鋒冷料，防止冷料進入模具型腔而影響塑件表面質量。本設計既有主流道的冷料穴，又有分流道的冷料穴。本模具采用推桿形式頂出塑件，故材料Z型拉料桿匹配的冷料穴。開模時，利用凝料對Z處的包緊力，將凝料從主流道襯套中脫出。 5.6.1主流道冷料穴的設計 開模時應將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直徑應稍大于主流道大端直徑。由于該模具型腔分布對稱，所以冷料穴可設在中心位置。 冷料穴直徑= 8.5+2=10.5 mm 冷料穴深度=3/4×8.5=6.3750mm 5.6.2分流道冷料穴的設計 此模具分流道比較短，所以可以不加冷料穴 6 排氣系統(tǒng)的設計 在注射成型過程中，模具內除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 注射的排氣方式，大多數情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開設排氣槽的方式。因該制品屬于小型排氣量不大，綜合考慮，可利用分型面間隙以及推桿與孔配合間隙處排氣，所以不需開設排氣槽。 7 模具零件結構尺寸設計 塑件在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。而構成這個型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等到。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時反復與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時還應該考慮零件的加工性及模具的制造成本。 7.1．凹模的結構設計 凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據需要有以下幾種結構形式： （1) 整體式凹模 （2) 組合式凹模 （3) 根據塑件的結構，選用的是整體式凹模它是由一整塊金屬材料（也稱定模板或凹模板）直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑件成型。此時可省去定模座板，如圖8所示。 圖9 凹模嵌件 7.2．凸模的結構設計 凸模（即型芯）是成型塑件內表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。 組合式凸模 組合式凸模又分整體式和鑲件組合式。 ⑴整體裝配式凸模：它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成，其組合的方式也有多種，如圖9所示。 圖10 型芯 7.3成型零件工作尺寸計算 1． 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸，它通常包括 凹模和凸模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬）、凹模和凸模的高度尺寸及位置（中心距）尺寸等。 ⑴塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制口外輪廓尺寸公差取負值“－△”，制口內腔尺寸差取值“+△”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即“±△/2”。 ⑵模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的1/3～1/6，即δ2=（1/3～1/6）△，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“－” 符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+δz”，型芯尺寸不斷減小則取“－δz”，中心距尺寸取“±δz/2”。 ⑶模具的磨損量：實踐證明，對于一般的中小塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6，即δC=1/6△，對于大型塑件則取△/6以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因與脫模方向垂真，故磨損量δC=0。 ⑷塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算。 S=(Smax+Smin)/2 ⑸模具在分型面上的合模間隙。收于注射壓力及模具分型面平度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產生的飛邊也小。飛邊厚度一般度應小于0.02～0.1mm。 2． 成形零件的尺寸計算 一般情況下，影響成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差δS、模具磨損量δC以及塑件的收縮率S這三項。 成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算。前一種計算方法簡便，但不適用于精度塑件的模具設計，后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內，但計算比較復雜。所以相比之下我選擇了前一種計算方法。 本產品為ABS制品，屬于大批量生產的小型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取0.4%和0.7％。平均收縮率sˉ 為0.55%,此產品采用3級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數x取值可在0.5～0.75的范圍之間，統(tǒng)一取0.6。凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下： ⑴型腔尺寸的計算 ①徑向尺寸 mm（22） mm ②深度尺寸 mm（23） mm ⑵型芯尺寸的計算 ①徑向尺寸（凹） mm mm ②深度尺寸（凹） mm mm ③徑向尺寸 mm （24） mm ④深度尺寸 mm （25） 7.4成型零件鋼材的選用 根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性，同時考慮他的機加工性能和拋光性能。又因該塑件為大批量生產，所以構成型腔的嵌入式鋼材選用P20。對于成型塑件表面內的型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用P20鋼，進行滲氮處理。 7.5成型零件的尺寸及動模墊板厚度的計算 7.5.1凹模側壁厚的計算 凹模側壁厚與型腔內壓強及凹模深度有關，其厚度又剛度公式計算。 （26） 式中P是型腔壓力（Mpa）；E是材料彈性模量（Mpa）；h=W，W是影響變形的最大尺寸，而h=6.8mm；是模具剛度許用變形量。根據參考文獻[1]表4-20注塑材料品種查表得， （27） 初選壁厚23和24，這樣再加上模板的預緊力這樣絕對可以滿足強度和剛度要求。 7.5.2定模板厚的計算 定模板厚度取35mm，可以滿足強度和剛度要求。 7.5.3動模板厚的計算 動模板厚度取24mm，可以滿足強度和剛度要求。 8 脫模推出機構的設計 注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置成為脫模機構，也稱為推出機構。 8.1脫模推出機構的設計原則 塑件推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定塑件的質量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時，應遵循下列原則。 （1）推出機構應盡量設置在動模一側； （2）保證塑件不因推出而變形損壞； （3）機構簡單、動作可； （4）良好的塑件外觀； （5）合模時的準確復位。 8.2塑件推出的基本方式選擇 本塑件圓周采用脫模板、中心采用推桿的綜合推出方式。 8.3脫模力的計算 主型芯脫模力 因為，所以此處視為厚壁圓柱塑件，由參考文獻[1]式4-26并查表4-24有塑件的脫模力F為： （28） 式中E是塑料的彈性模量；S是塑料的平均收縮率；t是塑件的壁厚；L是被包型芯的長度；是塑料的泊松比；是脫模斜度；f是塑料與鋼材之間的摩擦因數；a是矩形型芯短邊長度；b是矩形型芯長邊的長度；A是塑件在開模方向垂直的平面上的投影面積，當塑件的底部有通孔時，A項視為0；是由由和決定的無因次數，；由f和決定的無因次數。 8.4校核推出機構作用在塑件上的單位壓應力 （1）推出面積 設2mm的圓桿8根，那么推出面積為 （29） （2）推桿推出應力 根據參考文獻[2]取需用應力 合格 （30） 9模架的確定 選用標準模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經濟效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為龍記模架CI大水口型，如圖10所示。模架尺寸為1525。 圖 11 標準模架 各模板尺寸的確定： （1）A板尺寸 A板是定模腔板，塑件在型腔處高度6.8mm，在模板上還要開設冷卻水道，冷卻水道離型腔應由一定的距離，因此A板厚度取35mm。 （2）B板尺寸 B板是凸模固定板，凸模的成型部分高度為10.37mm，同樣要有冷卻水道的位置，所以B板厚度取26mm。 （3）C墊塊尺寸 取墊塊厚度為50mm。 10冷卻系統(tǒng)設計 一般注射到模具內的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具性強中取出時其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡量快的傳給模具，一是塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 設計原則： 冷卻水孔數量盡可能的多，孔徑盡可能大； 冷卻水孔至型腔表面的距離應盡可能相等； 冷卻水孔道不應穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水； 冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處； 進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側，通常應設在注塑機的背面。 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只能進行簡單的計算。設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。 10.1冷卻介質 ABS屬中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200℃和50~80℃。所以，模具溫度初步選定為50℃，用常溫水對模具進行冷卻。 10.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 10.2.1單位時間內注入模具中的塑料熔體總質量W ①塑料制品的體積 （31） ②塑料制品的質量 （32） ③塑件壁厚為3mm，查參考文獻[1]表4-34得，。取注射時間，脫模時間取，則注射周期 由此得每小時的注射次數N=140次。 ④單位時間內注入模具中的塑料熔體總質量 W=Nm=140×0.00543=0.76Kg/h （33） 10.2.2確定單位質量的模具在凝固時所放出的熱量 查參考文獻[1]表4-35直接可知ABS單位熱流量Qs為(310~400)KJ/Kg之間，故可取Qs=400KJ/Kg。 10.2.3計算冷卻水體積流量qv 冷卻水道入水口的溫度為℃，出水口的溫度為℃，取水的密度，水的比熱容℃）。根據公式可得： （34） 10.2.4確定冷卻水路的直徑d 當時，查參考文獻[1]表4-30可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具的冷卻水孔直徑d=4mm。 10.2.5冷卻水在管內的流速v （35） 10.2.6求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數h 因為平均水的溫度為23.5℃，查參考文獻表4.31可得f=0.67，則有： （36） 10.2.7計算冷卻水通道導熱總面積A （37） 10.2.8計算模具冷卻水管總長度L （38） 10.2.9冷卻水路根數 設每條水路的長度l=100mm，則冷卻水路的總根數為 （39） 由上述計算可以看出，1條冷卻水道對于模具來說顯然是不合適的，因此應根據具體情況加以修改。為了提高生產效率，凹模和型芯都應得到充分冷卻。 11導向與定位機構的設計 注塑模的導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。按作用可分為模外定位和模內定位。模外定位是通過定位圈與注塑機相配合，使模具的澆口套能與注射機的噴嘴精確定位；而模內定位機構則是通過導柱導套進行和模定位。錐面定位則用于動、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不高，因此采用模架本身所帶的定位機構。 12 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后，模具進入正式工作狀態(tài)，起基本工作過程如下： （1） 對塑料ABS進行烘干，并裝入料斗; （2） 清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當的預熱; （3） 合模、鎖緊模具； （4） 對塑料進行預塑化，注射裝置準備注射； （5） 注射，其過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻和脫模； （6） 脫模 （7） 塑件的后處理 結束語 通過電筒尾蓋注塑模的設計，使我對模具設計工作有了更深層次的認識，即：模具不是只為設計而設計，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤考慮。這次設計使我能夠理論聯(lián)系實際，多方面、多角度地去感知、體會書本上比較抽象的理論知識。在指導老師及關心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨立思考并解決問題的能力得到了加強，培養(yǎng)了實際動手能力。 收獲大概可概括為以下幾點： 1. 培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力 從設計的開始，就有意識地培養(yǎng)自己獨立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。大到模具的整體布局，冷料穴的長短，都要經過認真思考，才能拿出相對比較成熟的方案。 2. 鍛煉了實際動手能力 在整個的設計過程中，翻閱了大量的文獻資料，參考了大量的書籍，除了獲得設計所需的數據外，還學到了其他許多的知識。更重要的是鍛煉了自己的動手能力和借助工具書解決實際問題的能力。授人以魚，不如授人以漁，我相信這些能力在我今后的工作和生活能定能讓我受益匪淺。 3. 繪圖水平得到了提高 通過做設計這一期間的實際操作及練習，學到了很多具體的繪圖細節(jié)。譬如：虛線、點畫線的畫法及線條的粗細；標注線和比表面粗糙度符號的畫法及線條粗細；標題欄的畫法及明細表的編排、技術要求等。此外，繪圖的速度也得到了進一步的提高，各種快捷鍵的操作也越來越熟練。 參考文獻 [1]國家標準總局.《塑料模國家標準》 ［Ｍ］.中國標準出版社， 1999 [2]陳萬林. 《塑料模具設計與制作教程》 ［Ｍ］. 北京希望電子出版社,2000 [3]黃健求. 《模具制造》 ［Ｍ］. 機械工業(yè)出版社, 2001 [4]黃毅宏. 《模具制造工藝學》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1996 [5]王孝培. 《塑料成型工藝及模具簡明手冊》［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 2000 [6]陳曉華,王秀英.《典型零件模具圖冊》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社 ,2001 [7]翁其金. 《塑料模塑工藝與塑料模設計》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1999 [8]塑料模具技術手冊編委會 《塑料模具技術手冊》［Ｍ］.機械工業(yè)出版社,1997 [9]孫鳳勤. 《沖壓與塑壓設備》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1997 [10]黃銳. 《塑料工程手冊》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 2000 [11]屈華昌.《塑料成型工藝與模具設計》 ［Ｍ］.機械工業(yè)出版社, 1995 [12]甄瑞麟.《模具制造工藝學》 ［Ｍ］.清華大學出版社, 2005 致 謝 通過長時間的努力，畢業(yè)設計終于可算是劃上一個句號了。本次設計是一個全面性的設計，是對塑料模課程的一個總結一次回顧。本次畢業(yè)設計翻閱了大量的參考書，使我對《塑料成型工藝與模具設計》及相關知識又進行一次從新的整理、理論聯(lián)系實際，為我以后搞模具做了一個很好的準備。更重要的是，通過本次設計對我所掌握的塑料模模具知識實際應用能力起到了檢驗的作用，通過系統(tǒng)設計，知道自己的不足和缺陷。 在設計中，通過查閱資料，向同學和指導老師唐田秋老師請教，進一步地了解注塑模具的實際設計和制造情況。在設計中廣泛采用標準件。設計參數的選擇不僅來自課本和資料，還根據實際情況來選擇和使用。在設計中得到最大的收獲是： 1、提高查閱參考資料的能力。能在不同的參數推薦值中選擇適合本設計的最佳方法。 2、繼續(xù)鞏固各種基礎知識。鍛煉自己的動手能力、獨立思考問題、解決問題的能力。 3、為將來的工作奠定了一個良好的、穩(wěn)定的基礎。 總而言之，我認為，這次畢業(yè)設計雖然還存在這樣那樣的錯誤和缺陷，但通過這次設計我又學到了很多的知識，把自己的工作能力提高到一個更高的層次。這次畢業(yè)設計是自己邁向機械工程師很重要的第一步。設計中存在的問題請老師批評指正。在這里我要感謝同學們的幫忙，更要感謝唐田秋老師的悉心指導，使我能夠順利的完成這次畢業(yè)設計。 35