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畢 業(yè) 設 計（說明書） 2015 屆 題 目 打印機紙輥注塑模具的設計 專 業(yè) 學生姓名 學 號 指導教師 論文字數(shù) 完成日期 2015 年 4 月 打印機紙輥注塑模具的設計 摘要：塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。 因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。 本設計介紹了的打印機紙輥注射成型的基本過程，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則；詳 細介紹了塑件成型工藝設計，注射機的選擇，澆注系統(tǒng)的的設計，成型零件的結構設計，脫模 推出機構的設計，冷卻系統(tǒng)的設計的過程。并對標準模架的選擇也作了相應的介紹。通過本次 設計，使我掌握了注塑模具設計的全過程，同時也提高了運用 CAD 繪制復雜裝配圖的能力。 關鍵詞：塑料；注塑模具；模具結構 Electronic clock back cover injection mold design Abstract: the plastic industry is one of the fastest growing in the world today, and the injection mold is one of the types of rapid development. Therefore, research to understand plastic injection mold production process and improve the quality of products have great significance. This design introduces the basic process of injection molding of the mobile phone cover, put forward the basic design principles of injection molding products; details of the design for the plastic forming technology, the choice of injection machine, the design of gating system, the structure design of molding parts, mold release design mechanism, cooling system design process. And the choice of the standard mould base were introduced also. Through this design, I have mastered the process of injection mold design, but also improve the ability of using the CAD rendering of complex assembly drawing. Keywords: Plastic; Injection mould; The mould structure 目錄 第一章 緒論 1 第二章 工藝方案及分析 3 2.1 設計塑件時必須考慮的幾個方面的問題 3 2.2 尺寸和精度 3 2.3 工件的形狀及尺寸 3 2.4 工件的臂厚 3 2.5 工件材料 4 第三章 模具結構形式的擬定 6 3.1 確定型腔數(shù)量及其排列方式 6 3.2 模具結構形式的確定 6 第四章 工件的體積估算和注射機型號的選擇 8 第五章 澆注系統(tǒng)的設計 11 5.1 主流道的設計 11 5.2 冷料井和拉料桿的設計 12 5.3 分流道澆口的設計 13 5.4 澆口的設計 13 第六章 成型零部件的設計 15 第七章 合模導向機構的設計 19 7.1 導柱導向機構的作用 19 7.2 導柱導套的選擇 19 7.3 導柱導套的排布 20 第八章 塑件脫模機構的設計 21 第九章 冷卻系統(tǒng)的設計 23 第十章 模具的裝配 25 第十一章 結論 27 參 考 文 獻 28 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 1 第一章 緒論 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，被成為“工業(yè)之母” 。而塑料模具又是整個模具行業(yè)中的 一枝獨秀，發(fā)展極為迅速。自從 1927 年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術的發(fā)展以 及高分子合成技術、材料改性技術的進步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)， 從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，69%90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的 基礎，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、 航空等行業(yè)尤為突出。我國自改革開放以來，塑料工業(yè)發(fā)展很快，表現(xiàn)在不僅塑料增加而且其 品種更為增多，其產(chǎn)量已上升到居世界第四位，由此可見，塑料工業(yè)已在我國國民經(jīng)濟的各個 部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。 在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、 意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國 比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的 1/31/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進一步明 朗化。 我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、制造技術、CAD 技術、CAPP 技術，已有相當規(guī)模 的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專 用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)模 化；CAD、CAE、Flow Cool 軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無 規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際 競爭能力，是刻不容緩的。 近年來，隨著科學技術的進步以及對塑件質(zhì)量要求的提高，塑料模塑成型技術正向高精度、 高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、塑料成型理論研究的進展。 2、新的成型方法不斷涌現(xiàn)。 3、塑件更趨向精密化、微型化及超大型化。 4、開發(fā)出新型模具材料。 5、模具表面強化熱處理新技術應用。 6、模具 CAD/CAM/CAE 技術發(fā)展迅速。 7、模具大量采用標準化。 在工業(yè)發(fā)達的國家，模具工業(yè)已經(jīng)從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨立的工業(yè)部 門，而且其產(chǎn)值已經(jīng)超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。目前國內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 2 車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設計制造日漸受到人們廣泛關注，已形成一個行業(yè)。但是我國模具 行業(yè)缺乏技術人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型、 精密、復雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬.上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè)的 發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎。在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就 開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到 20 世紀 80 年代后期，中國模具工業(yè)才駛 入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè) 的發(fā)展也相當迅速。 國內(nèi)模具界流行著一種說法：“大模找黃巖，精模找樂清” 。樂清位于浙江南部，區(qū)域經(jīng)濟 相對發(fā)達。像中國明星企業(yè)正泰集團、德力西集團等國家級集團公司都在樂清市。該市的柳市 鎮(zhèn)是知名的中國電器之都，虹橋是中國電子元器件制造核心基地，全國幾乎所有的家電產(chǎn)品中 都有來自該地生產(chǎn)的電子元器件，全行業(yè)年產(chǎn)值 70 多億元，占樂清工業(yè)總量的 17%。據(jù)樂清市 模具協(xié)會會長盧甌武介紹，樂清模具工業(yè)起步較早，樂清市模具工業(yè)經(jīng)歷了 30 年的發(fā)展，目前 樂清市已有一支 42000 多人的機械模具產(chǎn)業(yè)隊伍，擁有模具加工設備，線切割機床兩萬多臺、 電火花成型機 1200 多臺，居全國之首。近年來引進瑞士、日本、美國、德國名優(yōu)機床 500 多臺， 金加工設備 17000 多臺，全行業(yè)模具加工設備固定資產(chǎn)總值近 27 億元。去年該市模具產(chǎn)值 32 億元，是目前我國精密模具生產(chǎn)規(guī)模最大、工藝技術水平最高的生產(chǎn)基地。 雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應求，其主要缺口集中于精密、大 型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國 際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。 中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結構的調(diào)整和技術發(fā)展 水平的提高。結構調(diào)整方面，主要是企業(yè)結構向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結構向著中高檔模具發(fā)展， 向進出口結構的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結構改進、多功能復合模具和復合加 工及激光技術在模具設計制造上的應用、高速切削、超精加工及拋光技術、信息化方向發(fā)展。 近年，模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在：大型、精密、復雜、長壽命、 中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠 數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布 來看，以珠江三角洲和長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。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 3 第二章 工藝方案及分析 2.1 設計塑件時必須考慮的幾個方面的問題 1. 塑料的物理機械性能，如強度，剛性，彈性，吸水性等； 2. 塑料的成型工藝性； 3. 塑料成型所導致沖模流動，排氣，補縮等； 4. 塑件在成型后的收縮情況以及收縮率差異； 5. 模具的總體結構，以及脫模的復雜程度； 6. 模具零件的形狀和制造工藝； 塑件的設計主要包括塑件的形狀、尺寸、精度、表面光潔度、壁厚、斜度，以及塑件上的加 強筋等的設計 1。 2.2 尺寸和精度 由于該塑件是方體形狀，而且是做外面的蓋，所以尺寸和精度要求不是很高，所以經(jīng)分析 選擇一般精度等級 13 級精度。 2.3 工件的形狀及尺寸 塑件的形狀如圖 2-1 所示。 圖 2-1 塑件圖 該塑件形狀很規(guī)則輪廓，分模方向容易認出，容易模塑，所以采用單分型面，而且該塑件 厚度小，易脫模。 2.4 工件的臂厚 工件的壁厚對塑件的質(zhì)量影響很大，壁厚過小，成型時流動阻力大，大型復雜制品就難以 充滿型腔，壁厚過大，不但造成原料的浪費，而且對熱固性材料成型來說增加了壓塑的時間， Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 4 而且容易造成固化不完全，對熱塑性材料來說就回增加冷卻時間，所以該塑件壁厚為 2mm。 2.5 工件材料 2.5.1 工件材料的選擇 選用 ABS（即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物） 2。 2.5.2 工件材料性能分析 查相關手冊可知： ABS ，英文全稱為：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，中文：丙烯腈丁二烯苯 乙烯共聚物。ABS 是在聚苯乙烯樹脂改性的基礎上發(fā)展起來的一種新型工程塑料。它是丙烯腈、 丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，具有綜合的優(yōu)良性能（堅固、堅韌、堅硬） ，價格便宜， 原料易得，因此發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大、應用最廣的一種工程塑料。ABS 是微黃色或白色 不透明粒料，無毒、無味。 ABS 由于是三種組分組成的，故它有三種組分的綜合性能，而每一組分又在其中起著固有 的作用。丙烯腈可使 ABS 具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐化學腐蝕性；丁二烯可使 ABS 具有彈性和較高的沖擊強度；苯乙烯則可使 ABS 具有優(yōu)良的介電性能。因此，在機械性能方面， ABS 具有質(zhì)硬、堅韌、剛性等特性。 ABS 樹脂的缺點是耐熱性不高，耐低溫性不好，而且不耐燃、不透明，耐候性不好，特別 是耐紫外線性能不好。由于以上的綜合性能，因此廣泛用來制造電視機、收音機的外殼、旋鈕、 電話機殼、話筒、把手、鉸鏈、塑料銘牌等。 ABS 的成型特性是 : 1. ABS 粒料表面極易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此成型前必須進行干燥 處理。 2. ABS 的比熱容比聚烯烴低，在注射機料筒中能很快加熱，因此塑化效率高，在模具中凝固也 比聚烯烴快，故模塑周期短。 3. ABS 樹脂的表現(xiàn)黏度強烈地依賴于剪切速率。 4. ABS 樹脂為非結晶形高聚物，所以成型收縮率小。 5. ABS 樹脂的熔融溫度較低，熔融溫度范圍寬，流動性好，有利于成型。 2.5.3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 1. 主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高、耐氣候性差（在紫外線作用 下易變硬變脆） 。 2. 消除措施：加大主流道、分流道、澆口、增大注射壓力、提高模具預熱溫度。 2.5.3 成型特點 ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具 設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的陰力；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 5060oC，要求塑件光澤和耐熱時，應控制 在 6080 oC。 2.5.4 主要技術指標 比重：1.021.16g/cm3。 比容：0.860.98cm3/g Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 5 吸水性：0.20.4% (24h)。熔點：130160oC。 熱變形溫度：4.6105Pa- 130160oC 。 18.5105Pa- 90108oC。 抗拉屈服強度(105Pa): 500 拉伸強度模量：1.8104 Mpa 彎曲強度：800105Pa 2.5.5 ABS 的注射工藝參數(shù) 注射機類型： 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速： 3060 r/min 噴嘴形式： 直通式 噴嘴溫度： 190200oC 料筒溫度： 前 200210oC 中 210230oC 后 180200oC 模溫： 5080oC 注射壓力： 70120Mpa 保壓力： 5070Mpa 注射時間(s)： 35 保壓時間(s)： 1530 冷卻時間(s)： 1530 成型周期(s)： 4070 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 6 第三章 模具結構形式的擬定 3.1 確定型腔數(shù)量及其排列方式 1、塑件制品的批量和交貨期，以及塑料制件的成本。該制品是大批量生產(chǎn)，若采用多型腔 可提高生產(chǎn)效率，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗在模具每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低 4%。 2、所選用注射機的技術規(guī)則，因為上面只進行了結構及工藝成型的分析，還沒確定注射機， 也可暫時不予考慮。 3、質(zhì)量控制要求。制品屬于精度不高，對質(zhì)量要求比較高且制品較小，因此可設成一模 2 腔，以保證質(zhì)量要求。 4、成型的塑件品種與塑件的形狀尺寸。 型腔的排列如圖 3-1 所示： 圖 3-1 型腔排列方式示意圖 3.2 模具結構形式的確定 多型腔模具設計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng) 布置密切相關，因二型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合考慮。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的壓力，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(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。 多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式兩種。平衡式其特點是從主流道到各型 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 7 腔澆口的分流道的長度，截面形狀及均對應相同，可實現(xiàn)均衡進料和同時充滿型腔的目的。而 非平衡式的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度不相等，因而不利于均衡進料，但可 以縮短流道的總長度，為達到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸要制作得不相同。因此 在設計時要注意以下幾點： 1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 2） 型腔布置與澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 3） 盡量使排列的緊湊，以便減少模具的外形尺寸 通過軟件分析得到體積V塑和質(zhì)量W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的塑件，屬于儀表外殼， 精度要求比較高、且單件加工生產(chǎn)綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素，以及注射機的型號 選擇，確定采用一模二腔排布。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用大水口單型腔 生產(chǎn)。 圖 3-2 模具結構 3D 圖 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 8 第 4 章 工件的體積估算和注射機型號的選擇 4.1 估算零件體積和投影面積。 用 UG 建模分析知塑件體積為體積：V=37.7cm3，質(zhì)量為 39.96m3，由于此模具澆注系統(tǒng) 采用測澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，澆注系統(tǒng)的體積為 0.63cm3 ，由于采用的是一模兩腔 固 V 總=2x V 塑 +V 澆 2=2 X37.7+0.63 =76.03cm3 因為 ABS 的平均密度為 p=1.06g/cm，故： M=PV M 零=76.03X1.06=80.59 4.2 鎖模力 ABS 平均壓力為 45MP 計算其所需鎖模力為 F 鎖 =AP 型 =76.0345Mp=342KN （4-1） 4.3 選擇注射機及注射機的主要參數(shù) 由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間、模具高度等方面考慮， 查表附錄 D（塑料成型工藝與模具設計）初步選用注射機 XS-ZY-125。 注射機 XS-ZY-150 參數(shù)： 額定注射量：150mm 2 最大成型面積：320cm 柱塞直徑：42mm Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 9 注射壓力：120Mpa 模板尺寸：428450（mmmm） 柱桿空間：260290(mmmm) 鎖模力：1200KN 噴嘴圓弧半徑：12mm 噴嘴孔徑：4mm 最大開模行程：300mm 模具最大厚度：300mm 模具最少厚度：200mm 4.4 注塑機的校核 1. 注射壓力的效核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，ABS 塑件 的注塑壓力一般要求為 40120MPa，所以該注塑機的注塑壓力符合條件。 2. 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力 的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機 額定鎖模力。 型腔壓力 Pc 可按下式粗略計算： （4-PckMa（ ） 2） 式中： Pc 為型腔壓力，MPa； P 為注射壓力，MPa； K 為壓力損耗系數(shù)，通常在 0.250.5 范圍內(nèi)選取。 所以， Pc=KP=0.37120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機的額定鎖模力： TKPcA （4-3） 式中： T 為注塑機的額定鎖模力，KN； A 為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K 為安全系數(shù)，通常取 1.11.2； Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 10 KpcA=1.14576.03=376.3KN （4-4） 所以，T=1200KN KPcA 成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。 3. 成型腔數(shù)的確定 以機床的注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的 80%計算： 件 澆WS8.0 4.2315X =2.08 （4-5） 式中： N-型腔數(shù) S-注射機的注射量（g） W 澆-澆注系統(tǒng)的重量（g） W 件-塑件重量（g） 因為，N=2.082 所以，此模具型腔為一模 2 腔結構合理。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 11 第五章 澆注系統(tǒng)的設計 5.1 主流道的設計 主流道通常位于模具的中心，是塑料熔體的入口，為了便于熔融塑料在注射時能順利 的流入，開模時又能使冷卻后的主流道凝料從主澆道中順利地拔出，主澆道的形狀設計成 圓錐形，內(nèi)壁必須光滑，表面光潔度一般應有8。 主流道一般是由澆口套構成，澆口套的作用： 1、與注射機噴嘴孔吻合，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)。 2、使模具在注射機上很好的定位。 3、作為澆注系統(tǒng)的主澆道。 主澆道的一端通常設計成帶凸臺的圓盤，其高度為 510 mm，并與注射機的固定模 板的定位孔成間隙配合。澆口套的球形凹坑深度常取 35 mm。 1）根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為 d=注射機噴嘴尺寸+（0.51）=3.0+0.5=3.5mm 主流道球面半徑為 SR=噴嘴尺寸半徑+（12）=12+1=13mm 2）主流道襯套形式 本設計雖然是小型模具，但為了僅于加工和縮短主流道長度襯套和定位圈還是設計成 分體式，主流道長度取 45mm 約等于定模板的厚度見（下圖）所示，材料采用 T10 制造熱處 理強度為 5256HRC 主流道圓錐角 可取 306 0，內(nèi)壁粗糙度為 Ra=0.63um 主流道大端呈圓角，半徑 r=13MM。以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。 在模具結構允許的情況下，主流道應盡量可能短，一般小于 60MM。過長則會影響熔體的 順利充型。 主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 12 圖 5-1 襯套的工程圖 5.2 冷料井和拉料桿的設計 冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止“冷料” 進入型腔而形成冷接縫，冷料穴的直徑尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，該模具取 10mm;深度約 為主流道大端直徑的 3/4，約為 6mm 如（下圖）所示，鑒于制件采用推板、推桿共同推出，并采 用 Z 形拉料桿。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 13 圖 5.2 冷料穴 5.3 分流道澆口的設計 主流道與澆口之間的通道稱為分流道。采用直接澆道的模具可以省去分澆道，但在多型腔 模具中分流道是必不可少的。常見的分流道的截面形式有圓形、半圓形、梯形、U 形、正方形和 正六角形。從分流道設計的要點出發(fā)，即應盡可能的使流動阻力減小，各型腔能夠均衡進料。 設計原則 （1）盡可能減小熔體的流動阻力。所以，在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔 的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值。 （2）分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過渡。 （3）表面粗糙度要求以a.為佳。 （4）分流道較長，所以將分流道的端部沿料流前進方向延長，作為分流道冷料井，以儲存 前鋒冷料，其長度為分流道直徑的.倍。 1） 根據(jù)型腔的布置，可知分流道采用平衡式布置，采用圓形均布，既可滿足良好的壓 力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔又便于制造 加工，以保證精度。 2） 分流道的形狀裁面尺寸以及凝料體積 該模具采用圓形分流道，為了便于機械加工及凝料脫模，如圖 5.4 5.4 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關鍵的部位，也是最 薄點。其形狀、大小及位置應根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術要求等進行而 確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積 的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入， 使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 14 充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流， 并便于澆口凝料與塑件分開的作用。 設計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆 口的位置的開設，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù) 塑件的結構工藝及特征，成型質(zhì)量和技術要求，綜合分析。一般要滿足以下原則： 1. 盡量縮短流動距離； 2. 澆口應開設在塑件的壁厚； 3. 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕； 4. 應有利于型腔中氣體的排除。 5. 考慮分子定向的影響； 6. 避免產(chǎn)生噴射和蠕動； 7. 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設置澆口； 8. 澆口位置的選擇應注意塑件的外觀質(zhì)量。 經(jīng)過仔細的考慮，該塑件是等壁塑件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用側澆口，它 能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔，而且還有利于氣體的排除。 圖 5.4 澆口的設計 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 15 第六章 成型零部件的設計 6.1 分型面的確立 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面的形式與塑件 的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件澆口形式有關。制品成型的分型面不僅影響到制 品的脫模困難程度及美觀程度，還影響成型零件的加工工藝性，另外合適的分型面位置還有利 于模具加工、排氣、脫模、提高塑件的表面質(zhì)量及方便工藝操作等。 分型面的設計原則 1、分型面的位置應開設在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔。 2、分型面應使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。以使得模具零件易于 加工。 3、分型面的選擇應有利于保證塑件尺寸精度要求。 4、分型面應盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位，而且在分型面處所產(chǎn)生的飛邊應容易修 整加工，從而有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 5、應滿足塑件的使用要求，即從使用的角度避免脫模斜度、推桿及澆口痕跡等工藝缺陷影 響塑件功能。 6、為便于塑件脫模，應盡可能使塑件在開模時留在下?；騽幽２糠郑子谠O置和制造簡便 易行的脫模機構。若塑件有側孔時，應盡可能地將側型芯設在動模部分，避免定模抽芯 7、考慮鎖模力，分型面的選擇應盡可能減少塑件在分型面上的投影面積。 8、考慮側向抽拔距，一般機械分型面抽芯機構的側向抽拔距都較小，因此選擇的分型面應 使抽拔距離盡量短。 9、盡量方便澆注系統(tǒng)的布置。 10、為了有利于氣體的排出，分型面應盡可能與料流的末端重合。 11、考慮注塑機的技術規(guī)格，是模板間距大小合適。 12、選擇分型面時根據(jù)塑件的使用要求和所用塑料，要考慮飛邊在塑件上的部位。 13、選擇分型面時，應考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 16 總而言之，分型面形狀應盡可能的簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。綜合考慮以上 的設計原則，結合該塑件的特性，其分型面的選擇如圖 6-1 所示：（ 圖 6-1 分型面的選擇 6.2 排氣槽的設計 當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體不能順利排出，就將在制品上形成氣孔或其 它制品缺陷，因此，設計型腔就一般要考慮排氣的問題，但是該模具是采用分型面和嵌件的縫 隙排氣，故不特意開設排氣槽。 6.3 成型零件的結構設計 成型零件主要包括型腔，性芯，各種形環(huán)的設計，由于型腔直接關系到塑件的質(zhì)量，因此 要求有足夠的強度，剛度，硬度和耐磨性，還有要受塑料的擠壓和料流的摩擦力，所以要求成 型零件要有足夠的精度和表面光潔度，一般光潔度在8 以上，以保證所需的塑料產(chǎn)品的質(zhì)量以 及脫模方便 10。 6.3.1 型腔的結構設計 凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結構的不同可分為整體式、整體嵌 入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式 5 種。總體上說，整體是強度、剛度好，但不適于復雜的型腔。 鑲嵌式采用組合的模具結構，是復雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間 隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結構復雜 5。為了加工簡單， 該模具結構采用鑲嵌式。如圖 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 17 6.3.2 型芯的結構設計 型芯是用成型塑料內(nèi)表面的零件。二者并沒有嚴格的區(qū)分，由于該模具結構一般，又屬于 大型模具，內(nèi)表面又要求高，內(nèi)部凸起的圓臺淺，加工方便，所以凹模板采用整體式。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 18 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 19 第 7 章 合模導向機構的設計 導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。 7.1 導柱導向機構的作用 1、 定位件用：模具閉合后。 2、 保證動定模和推板或上下模位置正確。 3、 保證型腔的形狀和尺寸精確。 4、 在模具的裝配過程中也起定位作用。 5、 便于裝配和調(diào)整。 6、 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉合，避免型芯 先進入型腔造成成型零件損壞。 7、 承受一定的側向壓力。 7.2 導柱導套的選擇 圖 7.1 導柱導套結約形式 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 20 其材料采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬度為5055HRC。導柱、導套固定部分表面粗糙度Ra為 08m，導向部分表面粗糙度Ra為0.80.4m。具體尺寸如上圖所示。導柱、導套用H7/r6配合 鑲入模板。 7.3 導柱導套的排布 為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角，且導柱孔為通孔，這樣容易排氣， 材料用 T8A，使其硬度應低于導柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導柱或?qū)桌?。導?的精度與配合，是采用二級精度過渡配合壓入定模模板。導柱布置見圖 7-2： 圖 7-2 導柱布置 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 21 第 8 章 塑件脫模機構的設計 8.1 推出機構的設計 頂出機構的功能是在任何正常的情況，頂出機構都能確實可靠的將成型塑件從模板一側頂 出，并在合模時其相關的頂出零件確保不與其它模具零件相干擾的恢復到原來的位置。 頂出機構的設計原則： 開模時應留在動模的一側；塑件在成型頂出后，一般都有痕跡，但應盡量使頂出殘留痕跡 不影響塑件的外觀，一般頂出機構應設在塑件內(nèi)表面以及不顯眼的位置；頂出裝置力求均勻分 布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部位，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出 力作用于最薄的位置，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷；頂出機構應平穩(wěn)順暢，靈活可 靠。 頂出機構有多種類型，本設計采用頂桿中心頂出。采用段面形狀為圓柱形的頂桿，圓柱型 頂桿是最常用的一種，由于這個形狀的頂桿和頂桿孔最容易加工，且容易保證其配合精度，易 于保證其互換性，并易于更換，而且它還具有滑動阻力小，不易卡滯等優(yōu)點，因此，我們采用 圓柱形頂桿頂出。 圖 8-1 推桿 8.2 復位的設計 該模具脫模機構在完成塑件脫模后，為進行一個循環(huán)，必須回到初始位置，該模具是采用 復位桿復位的。具體式樣見圖紙上的推桿固定板和裝配圖。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 22 8.3 脫模過程 該模具采用彈簧和推件板脫模，分開之后由推件板推出，進而使塑件脫離動模 12。 8.4 模架的設計 模架技術的標準，是指在模具設計中和制造中所應遵循的技術規(guī)范、基準、和準則。它具 有以下定義： 1. 減少了模具設計者的重復性工作； 2. 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉(zhuǎn)為專業(yè)生產(chǎn)； 3. 模具的標準化是采用 CAD/CAM 技術的先決條件； 4. 有利于模具技術的國際交流和模具出口。 根據(jù)實用模具設計與制造手冊表 2-86 的注射模模體組合形式而選模架，它適應于單分 型面的模具的推件板的推出機構 13。 經(jīng)校核模具的強度和剛度都是足夠的，且模架的大小也適中，經(jīng)核算選用該模架是較為合理的。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 23 第九章 冷卻系統(tǒng)的設計 9.1 冷卻管道的影響 1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適應的 模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充 模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。 2、 成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提 高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精 度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。 3、 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形。尤以 壁厚不均和形狀復雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 4、 尺寸穩(wěn)定性 對于結晶性塑料，使用高模溫有利于結晶過程的進行，避免在存放和使用 過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。 5、 力學性能 適當?shù)哪?，可使塑件力學性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi) 應力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應力開裂大大 的降低。 6、 外觀質(zhì)量 適當提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不 清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 9.2 冷卻系統(tǒng) 影響冷卻時間的因素有如下： 1. 模具材料； 2. 冷卻介質(zhì)溫度和及流動狀態(tài)； 3. 模塑材料； 4. 塑件壁厚； 5. 冷卻回路的設計； 6. 模具溫度。 一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為 200C 左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60C 左右。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快地 傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍 66 等） ，因為 成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻。 ABS 的成型溫度和模具溫度分別為 190200C、5080C。 9.3 冷卻道開設原則 冷卻系統(tǒng)的設計原則： 1. 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大； Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 24 2. 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等； 3. 澆口處加強冷卻； 4. 冷卻水道出、入口溫差應盡量?。?5. 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置； 6. 冷卻水道盡量避免在塑件的熔接痕處； 7. 合理確定冷卻水接頭位置。 9.4 冷卻水道的結構 由于該塑件體積比較大，所以水道采用直水道直徑為 8mm，在滑塊上開設 4 條冷卻水道其 分布 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 25 第十章 模具的裝配 該模具以模板相鄰側面作為裝配基準，磨削模板相鄰兩側面成 90，然后以側面為基準分 別安裝定模和動模上的其它零件。 10.1 組件型腔和型芯與模板的裝配 根據(jù)這模具的結構采用埋入式型芯裝配，固定板沉孔與型芯尾部為過度配合。固定板沉孔 一般采用立銑加工，在修整配合部分時，應注意動模和定模的相對位置，修配不當則將使裝配 后的型芯不能與定模配合。埋入型芯還用螺釘緊固。型腔采用鑲入法，在裝配時，要選取裝配 基準，合理的確定其裝配工藝，保證裝配關系正確。裝配好后還打上記號，便于以后的拆裝 16。 裝配時的注意事項： 1. 型腔和型芯與模板固定孔一般為 H6/m6 配合，如配合過緊，應進行修磨，否則在壓入后 模板變形，對于多型腔模具，還將影響個型芯間的尺寸精度； 2. 裝配前應檢查，修磨影響裝配的傾角為圓角或倒棱； 3. 為了便于型芯和型腔鑲入模板，并防止擠毛孔壁，壓入端設計有導入圓角； 4. 型芯和型腔壓入模板時應保持垂直和平穩(wěn)，在壓入的過程中應邊檢查邊壓入。 10.2 推桿的裝配要求 1. 推桿的導向段與型腔推桿孔的配合間隙要正確合理，一般采用 H8/f8 配合，應注意防止 間隙太大漏料； 2. 推桿與推桿孔中往復運動平穩(wěn)，無卡滯現(xiàn)象； 3. 推桿與復位桿端應分別與型腔表面和分型面齊平； 4. 推桿固定板的加工與裝配。 為了保證制作的順利拖木，各推出元件應運動靈活，復位可靠，推桿固定板與推板需要導 向裝配和復位支承，采用導柱導向結構。用復位桿復位，為了使推桿在推板孔中往復平穩(wěn)，推 桿在推桿孔中有所浮動，推桿與推桿孔的裝配部分分每邊流有 0.5mm 的間隙。所推桿固定的位 置通過型腔鑲塊上的推桿孔配鉆而得 17。 10.3 模具總裝配程序 1. 確定裝配基準； 2. 裝配前要對零件進行測量，合格零件必須去磁并將零件擦洗干凈； 3. 調(diào)整個零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗修磨，以保證模板組裝密 合，分型面處吻合面積不得小于 90%，間隙不得超過溢料最小值，防止飛邊； 4. 裝配中盡量保持原加工尺寸的基準面，以便總合模調(diào)整時檢查； 5. 組裝導向系統(tǒng)，并保證開模，合模動作靈活，無松動和卡滯現(xiàn)象； 6. 組裝頂出系統(tǒng)，并調(diào)整好復位已經(jīng)頂出位置等； 7. 組裝休整型心，保證配合面間隙達到要求； Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 26 8. 組裝冷卻或加熱系數(shù)，保證管路暢通，不漏水，法門動作靈活； 9. 緊固所有螺釘； 10. 試模合格后打上模具標記，最后檢查各種配件，附件，保證模具裝配齊全。 10.4 該模具的裝配要求 1. 模具上下平面的平行度偏差不大于 0.03mm，分型面處需密合。 2. 頂件時頂桿必須保持同步，上下模芯必須緊密接觸 18。 10.5 模具的裝配工藝 1. 按圖紙要求檢查各零件尺寸； 2. 修磨分型面的密合度； 3. 將定模和動模板合在一起并用夾板夾緊，鏜導柱，導套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后， 加工側面垂直基準； 4. 利用定模的側面垂直基準來確定定模上時間型腔中心，作為以后加工的基準，分別加工 定模的型腔； 5. 利用定模型腔的實際中心，加工型心固定型孔的切割穿線孔，并進行線切割型孔； 6. 在定模和動模上分別壓入導柱導套，并保持導向可靠、靈活； 7. 過型心引鉆，鉸動模板上的頂桿孔； 8. 過動模引鉆頂桿固定板上的頂桿孔； 9. 加工復位桿孔，并組裝頂桿固定板； 10. 組裝模底板和動模板； 11. 在定模板上加工導柱孔，并將澆口套壓入定模板上； 12. 裝配定模部分； 13. 裝配動模部分并修正頂桿和復位桿長度； 14. 裝配完畢后進行試模，試模合格后打上標記并交驗入庫。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 27 第十一章 結論 通過本課題的設計，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，小到排氣槽的設置、冷料穴的長短，都要經(jīng)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(shù)據(jù)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；剖線、剖面線的畫法及線條粗細；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。 Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 28 參 考 文 獻 1 黃虹主編 塑性成型加工與模具。 北京：化學工業(yè)出版社 2002 2 陳錫棟等主編 實用模具技術手冊。北京：機械工業(yè)出版社 2001 3 張有樹等主主編 圖學基礎教程 北京：高等教育出版社 2001 4 廖念釗等主編 互換性與技術測量 北京:中國計量出版社 2001 5 章飛主編 型腔模具設計與制造 北京：化學工業(yè)出版社,2003 6 陳萬林等主編 實用塑料注射模設計與制造 北京：機械工業(yè)出版社 2000 7 王愛珍主編 工程材料及成形技術 北京：機械工業(yè)出版社 2003 8 紀名剛主編 機械設計 北京：高等教育出版社，2001 9 陳文琳等主編 塑性成型工藝與模具設計 北京：機械工業(yè)出版社 2001， 10 申開智 葉淑靜主編 塑料成型模具 北京：輕工業(yè)出版社 1982 11 王興天主編 注塑成型技術 北京：機械工業(yè)出版社 1992 12 奚永生主編 精密注塑模具設計 北京：中國輕工業(yè)出版社 1997 ， 13 陳嘉真主編 塑料成型工藝及模具設計 北京：機械工業(yè)出版社 1995 14 黃銳主編 塑料成型工藝學 北京：輕工業(yè)出版社 1997 15 李德群主編 塑料成型工藝及模具設計 北京：機械工業(yè)出版社 1994， Xxxxxxxxxx 學校畢業(yè)設計說明書 29 致 謝 本文是在我的導師 XX 老師的悉心指導下完成的，在四年的學習期間我得到了許許多多的老 師和同學的關懷和幫助。在這里我要深深感謝他們，是他們的支持使我順利的完成了本階段的 學習。 首先，我要感謝我的母校給我提供從事這個課題研究的機會和研究環(huán)境，并在學習過程中 給予我許多新的思想和實現(xiàn)辦法 ，使我有足夠的信心和勇氣來完成大學階段學習。在完成論文 之際，特向我的母校表示崇高的敬意和誠摯的謝意。 同時，感謝我們機械系的所有領導和老師給我提供學習的機會和良好的環(huán)境。在學習期間 我得到了這些老師的諄諄教誨和生活上的關心和幫助，在此我向他們表示真摯的感謝。 另外，我要感謝我的宿舍的幾位同學，感謝他們給我提出的寶貴意見和技術上的支持，也 要感謝他們給我的鼓勵和友好的合作，使得我們的課題在融洽的氣氛中圓滿的結束。 最后，我要感謝我的家人給我無微不至的關懷和對我學業(yè)的極力支持，是他們的愛與無私 奉獻使我順利的完成學業(yè)。 再次衷心感謝所有關心、支持和幫助我的師長、親人和朋友們！謝謝你們！ 設計人：xxx 2015 年 4 月 25 日