組合式開關(guān)注塑成型工藝分析及模具設(shè)計 機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)

華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計摘 要在設(shè)計開始前先用相關(guān)軟件對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，完成組合式開關(guān)罩蓋塑件的結(jié)構(gòu)分析，然后選擇ABS作為本次產(chǎn)品的材質(zhì)，確定了本次模具設(shè)計最佳分型面位置和模具型腔腔數(shù)，完成了注塑模具澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計，最后對模具的冷卻系統(tǒng)等相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，在選擇模架的時候，選用了兩板模大水口模架，這其中還對型芯型腔的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了設(shè)計計算，確保整個模具設(shè)計過程的標(biāo)準(zhǔn)性與合理性。通過對組合式開關(guān)罩蓋注塑模具的設(shè)計，全面完整地了解到一套模具的設(shè)計制造原理，過程以及方法。關(guān)鍵詞：注塑模；組合式開關(guān)罩蓋 ；模架；側(cè)澆口AbstractBefore the design starts, the product is 3D modeled with relevant software to complete the structural analysis of the combined switch cover plastic parts, and then ABS is selected as the material of this product to determine the optimal parting surface position and mold design for this time. The number of mold cavities has completed the design of the injection mold pouring system and demoulding mechanism. Finally, the mold cooling system and other related structures have been improved. When selecting the mold frame, the two-plate mold large nozzle mold frame was selected. The structural dimensions of the core cavity are designed and calculated to ensure the standardity and rationality of the entire mold design process. Through the design of the injection mold of the combined switch cover, we fully and completely understand the design and manufacturing principles, processes and methods of a set of molds.Keywords: injection mold; combined switch cover; mold frame; side gate3目 錄摘 要IAbstractII目 錄I1、緒論11.1 背景11.2 國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀11.3 選題的背景、設(shè)計方法、目的和意義22、塑件的工藝分析32.1 塑件成型工藝性分析32.2 ABS工程塑料的性能分析42.2.1 ABS塑料參數(shù)42.2.2 ABS材料注射成型工藝參數(shù):43、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)63.1 分型面位置的確定63.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定63.3 注射機(jī)型號的確定74、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計94.1 主流道的設(shè)計94.2 分流道的設(shè)計104.3 澆口的設(shè)計114.4 冷料穴的設(shè)計125、 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算135.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計135.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計135.2 成型零件工作尺寸的計算146、模架及其他零件的選擇156.1 模架的選擇157、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計167.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用167.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計168、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計178.1 推出方式的確定178.2 脫模力計算179、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計199.1 冷卻系統(tǒng)的簡單計算199.1.1 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W199.1.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量1910、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計2110.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的選擇2110.1.1 抽芯機(jī)構(gòu)的計算2110.1.2 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計2210.1.3 滑塊的設(shè)計2211、排氣系統(tǒng)的設(shè)計2412、校核2512.1 注射機(jī)有關(guān)工藝校核2512.2 模具厚度與注射機(jī)閉合高度2512.3 模架各尺寸的校核2513、模具工作過程26參考文獻(xiàn)28致 謝291、緒論1.1 背景當(dāng)今世界下，國與國之間的競爭就是經(jīng)濟(jì)的競爭，經(jīng)濟(jì)競爭越來越激烈的同時國家工業(yè)的發(fā)展也越來越迅速。在中國制造2025的背景下，我國的各個工業(yè)行業(yè)鉚足干勁，力爭上游，中國逐漸實(shí)現(xiàn)了工業(yè)上的迅速進(jìn)步與騰飛1。由于塑料制品在我們的實(shí)際生活中越來越占據(jù)主導(dǎo)地位，因此注塑模具制造業(yè)也不斷發(fā)展前進(jìn)，近些年中國的塑料制品也取得了很大進(jìn)步。在模具設(shè)計技術(shù)不斷提高的前提下，我國所生產(chǎn)出來的塑料產(chǎn)品不僅能夠供國人所用，而且質(zhì)量上越來越好，精度越來越高，極大地促進(jìn)了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展2。中國所生產(chǎn)出來的模具和塑料制品也向其他國家出口，十分受其他國家的歡迎。由于塑料制品的需求越來越多，在生產(chǎn)中所占據(jù)的地位越來越重要，因此對于模具制造技術(shù)的要求也變得更高3。1.2 國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀迄今全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各種各樣的商品會不斷上新，不斷地迭代，塑料制品也不會落后4。因此，在制造業(yè)，尤其是塑料模具的制造業(yè)技術(shù)，要求產(chǎn)品的質(zhì)量要嚴(yán)格過關(guān)5。我國塑料模具相關(guān)企業(yè)要重視產(chǎn)業(yè)集群化，還要培育高技術(shù)人才，完善售后一條龍服務(wù)，加快突破瓶頸的速度，縮短與模具強(qiáng)國的差距。這是發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)，同時也是機(jī)遇。主要表現(xiàn)為以下：（1）在設(shè)計生產(chǎn)制造一整套模具的過程中，需要各種各樣的零件相互配合，當(dāng)零件增多的時候，對于零件的制造水平也要求會提高，精度方面也很重要6。因此需要大批量的生產(chǎn)各種各樣的零件，這樣產(chǎn)品的不合格率也會提升。所以要解決這種問題，就要提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化程度提高的時候，模具的標(biāo)準(zhǔn)零部件的使用也會增多。這樣一來，不僅會提高模具的質(zhì)量和精度，同時在生產(chǎn)周期和生產(chǎn)效率放面也會大大提高，對于成本的消耗也會減小很多。在產(chǎn)品的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化我們應(yīng)該加大研究和發(fā)展，縮小和其他國家的差距7。（2）通過實(shí)際生產(chǎn)的驗(yàn)證，我國所設(shè)計制造的模具不能長時間使用，盡管已經(jīng)研制了許多全新的模具制造方式，但在實(shí)際生產(chǎn)中許多技術(shù)應(yīng)用方面仍遺留有不少的問題，使得我國制造的相關(guān)模具賣不出一個好的價位，相關(guān)的競爭能力也不是很可觀8。（3）要使得塑料制品的成型好，那么對原材料的要求就會提高，在這個基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該創(chuàng)造出性能更好的材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料，如現(xiàn)在十分流行的新型合金材料、復(fù)合材料、高科技材料等的使用。材料進(jìn)步的同時，生產(chǎn)工藝也會進(jìn)步，塑料制品的質(zhì)量也就隨之提升，市場需求就會增大9。由于發(fā)達(dá)國家在工業(yè)制造領(lǐng)域起步比較早，目前，其模具業(yè)也已發(fā)展得較穩(wěn)定，逐步向著智能化和自動化的方向過渡10。在這些國家，從事模具生產(chǎn)的企業(yè)一般都會將模具制造與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，使得能快速生產(chǎn)，產(chǎn)品更精密11-12。因?yàn)楝F(xiàn)在是一個信息化世界，我們有理由相信在模具制造領(lǐng)域會發(fā)有不一樣的突破，從而為社會發(fā)展創(chuàng)造更多的效益13-16。發(fā)達(dá)國家在模具制造業(yè)的發(fā)展如此迅速，與他們的思想是分不開的，這些國家一般都把模具視為工業(yè)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)17-19，甚至可以說，一個國家的模具制造水平能夠很大程度上反映出本國工業(yè)實(shí)力的高低20。同國外的技術(shù)與我們國家相對較，人家在一定程度上還是存在優(yōu)勢的，尤其是歐美一些制造業(yè)發(fā)達(dá)國家，比如德國、美國、加拿大、英國、法國等，制造出來的物件在精度，質(zhì)量等方面要比我們的好一些。這些國家在早些年在模具制造業(yè)方面就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，智能化，大面積使用計算機(jī)輔助技術(shù)20。我國塑料模具相關(guān)企業(yè)不僅要注重促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群化，還要關(guān)注模具產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)等，爭取在最短的時間內(nèi)可以突破發(fā)展瓶頸，縮短與模具制造強(qiáng)國之間的距離。 1.3 選題的背景、設(shè)計方法、目的和意義在家中一些比較濕潤的地方，或者很容易打濕的地方，如廚房衛(wèi)生間陽臺洗衣機(jī)等區(qū)域，安裝開關(guān)罩蓋能夠保護(hù)插座不被水濺到。本次設(shè)計過程相似于普遍的注塑模設(shè)計過程，在這里第一步就必須對塑件要滿足的工作要求進(jìn)行合理的計算和分析，然后得到其各項(xiàng)參數(shù)，之后要確定型腔的數(shù)量，該怎么分布，確定分型面，然后計算出型芯與型腔的所需工作尺寸，后再確定排氣、澆注、冷卻系統(tǒng)、還有脫模、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，最后用CAD,UG等畫圖軟件繪制出總裝配圖以及各零件圖。此次設(shè)計可以提升我們各方面的能力，比如：我們可以提升自己的判斷分析能力，并且提升我們對畫圖軟件熟練運(yùn)用的能力，提升我們翻閱資料收集資料的能力，提升我們總結(jié)的能力，讓我們對塑料材料更加了解，增強(qiáng)我們對材料成型和模具設(shè)計專業(yè)知識的理解能力，提高自身的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，并且培養(yǎng)自身堅韌不拔的品格。292、塑件的工藝分析2.1 塑件成型工藝性分析在注塑模具設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否離不開塑件工藝性分析。其中在工藝分析中最重要的就是塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析。該塑件為殼類零件，長120mm，寬為80mm，高50mm壁厚為均勻，組合式開關(guān)罩蓋一端存在著對稱分布著兩個側(cè)孔，無法直接成型，需要設(shè)計抽芯機(jī)構(gòu)，如圖所示。圖2-1 塑件三維造型（2）精度等級：塑料零件的尺寸精度不高，塑料零件和注塑模具的加工精度也不高。就塑料零件的表面粗糙度而言，塑料零件的表面粗糙度不僅與其自身的材料相關(guān)，它主要取決于注塑模具和凹模的表面粗糙度。換句話說，型腔芯的表面粗糙度越大，塑料部分的表面粗糙度越高，反之，則越底。另外，模具表面的粗糙度值比塑料部件的粗糙度值低一到兩個等級。由這些特征可以得出此制品的表面質(zhì)量一般，只要在加工時滿足生產(chǎn)要求，沒有較大缺陷，在使用過程中不會對消費(fèi)者造成傷害，這就要求塑件沒有表面毛刺。為了減小就塑料部件的厚度而言的內(nèi)部應(yīng)力，塑料部件的壁厚必須是均勻的?？梢栽诠ぜD中看到組合式開關(guān)罩蓋的厚度相對均勻，因此，壁厚滿足注塑工藝的要求。2.2 ABS工程塑料的性能分析我們選擇塑料成型原料應(yīng)綜合力學(xué)、加工等性能思量，這樣產(chǎn)品才能滿足使用要求。所以在選取材料之前我們要分析產(chǎn)品的使用環(huán)境。該塑料產(chǎn)品是組合式開關(guān)罩蓋，由于屬于外殼類東西，會經(jīng)常承受外力，如振動、摩擦等情況比較多；由于內(nèi)部線路保護(hù)產(chǎn)品，絕緣性也要好，所以材料也要無毒無公害不傷害皮膚。本次組合式開關(guān)罩蓋選用的材質(zhì)為ABS。塑料制品的材料具有一定的物理和化學(xué)特性，材料的每一種特性都對制品的成型有一定影響。如下：(1)ABS材料通常情況下都不容易分解，是因?yàn)檫@種材料吸水比較?。?2) 這種材料的流動性通常都比較好，這樣就可以防止出現(xiàn)飛邊；(3) ABS材料通常情況都比較脆，導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)是由于材料本身就存在內(nèi)應(yīng)力。因此在設(shè)計制造零件的時候，不應(yīng)該有過多的薄厚不平或者尖銳棱角出現(xiàn)，否則會有應(yīng)力集中現(xiàn)象，制品就容易斷碎。2.2.1 ABS塑料參數(shù)受熱時變形溫度 6497ABS硬 度 HR 6387密度范圍 (Kg.dm-3) 1.021.16收縮率大小 % 0.400.70彈性模量（拉伸） GPa 1.80×10³彈性模量（彎曲） Gpa 1.40拉伸時強(qiáng)度 MPa 50壓縮時強(qiáng)度 Mpa 1940彎曲強(qiáng)度大小 Mpa 80熔點(diǎn)的大小 135165介電常數(shù) 3.702.2.2 ABS材料注射成型工藝參數(shù):螺桿式注射機(jī)噴嘴處的溫度大小 185-195度通用式的噴嘴注塑壓強(qiáng)大小 60100MPa模具的溫度大小 5070度制品的注塑時長 25秒料筒內(nèi)三區(qū) 205215料筒內(nèi)二區(qū) 185195料筒內(nèi)一區(qū) 155175保壓的時長 510秒冷卻的時長 515秒周期時長 1530秒制品的后處理方法 紅外線烘箱進(jìn)行處理溫度大小 70攝氏度時長 0.31min3、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)3.1 分型面位置的確定模具中動模和定模分離的表面稱為分型面。為了保障冷卻成型后的塑件脫模過程順利進(jìn)行，有必要根據(jù)塑料零件的結(jié)構(gòu)將型腔適當(dāng)?shù)胤殖蓭讉€部分。注塑模具最少有一個或多個分型面，必須根據(jù)產(chǎn)品加工要求適當(dāng)選擇最佳分型面位置。由于塑料零件不同的結(jié)構(gòu)和不同的尺寸精度要求，因此分型面的形狀也各有不同，通常分型面為直線型和傾斜型兩種類型。 在選取分型面的時候我們應(yīng)遵循以下原則：1）促進(jìn)塑料零件的脫落并簡化模具的結(jié)構(gòu)；2）不會影響產(chǎn)品的外觀；3）可以保證塑料零件的尺寸精度；4）排氣可以順利方便地進(jìn)行；5）考慮注射機(jī)的技術(shù)問題；6）容易加工模具。根據(jù)上面分型面的選擇原則，針對組合式開關(guān)罩蓋結(jié)構(gòu)，組合式開關(guān)罩蓋的塑料零件的分型面選在塑料零件的最大輪廓外形處，不僅可以平穩(wěn)地脫模，而且可以保證塑料零件的精確度。雖然塑料熔體在切割表面上會有略微溢出或飛邊的情況，但在對塑料部件進(jìn)行去毛刺和飛邊之后，塑料部件的表面還是相對平整的，并且不容易看到痕跡。因此本文選取的分型面如圖3-1所示。圖3-1 分型面的選擇3.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定組合式開關(guān)罩蓋制品的外形體積不大，屬于中型塑料產(chǎn)品，考慮到組合式開關(guān)罩蓋一端左右方向上的側(cè)孔需要設(shè)計抽芯機(jī)構(gòu)成型，為了方便為成型側(cè)孔布置抽芯機(jī)構(gòu)，如果型腔數(shù)目過多，會沒有空間布置，本設(shè)計設(shè)為一模兩腔，在選擇合適位置的分型面之后，開始考慮型腔的排布方式。一般情況下，在設(shè)計澆注系統(tǒng)的澆口時，澆口的布局位置在進(jìn)入型腔時上要盡可能相同，從而使制造出來產(chǎn)品具有相同收縮率。同時還要滿足分流道要盡可能的短，從而可以減輕一些排氣的負(fù)擔(dān)，同時也可以使成型的時間縮短。由于設(shè)計方案采用一模多腔的排布形式，查閱相關(guān)資料可知通常有H形狀、直線形狀、圓形以及對稱式等排列形式。由于是一模兩腔機(jī)構(gòu)，選用直線排列型腔布局，如圖3-2所示。圖3-2 型腔數(shù)量及排列方式3.3 注射機(jī)型號的確定（1）本文在對研究產(chǎn)品的體積時，先采用了三維軟件UG來對其進(jìn)行建模，如圖3-3所示。圖3-3 塑件體積測量由上圖可知塑件體積：由于流道塑件是個未知數(shù)，按塑件的0.3倍來估算，所以塑料熔體總體積為：（2） 每個塑件在分型面上的投影面積為：；由于分型面上的投影面積，流道凝是每個塑件的0.2-0.5倍，因此本文選擇中間數(shù)0.35來計算：模具所需鎖模力為：其中取35MP。（3） 選注射機(jī)在選擇注射機(jī)是，必須要考慮其產(chǎn)品的鎖模力以及注射量等參數(shù)，因此本文初步選定了HTF160臥式注射機(jī)，表3-1列舉出了其具體參數(shù)。項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)理論注射容積/cm3253塑化能力(kgh-1)15.4螺桿直徑/cm40拉桿內(nèi)間距/mm470*470移模行程/mm430注射壓力/MPa236最小模具厚度/mm180最大模具厚度/mm520模具定位孔直徑/mm150鎖模形式液壓-機(jī)械噴嘴口直徑/mm4鎖模力/kN1600噴嘴球直徑/mm10最大成型面積/cm2650表3-1 HTF160注射機(jī)技術(shù)參數(shù)4、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計在設(shè)計澆注系統(tǒng)時通常需要遵從如下幾條原則:1 在澆注系統(tǒng)設(shè)計選擇之前首先需要對塑料選材的性能有一定的認(rèn)知；2 溫度與壓力的損失在澆注系統(tǒng)內(nèi)部時盡可能的?。? 澆注系統(tǒng)的內(nèi)部流道設(shè)計太長的話是不合適的，所以應(yīng)該盡量避免各種打折出現(xiàn)，滿足阻力最小要求；4 設(shè)計的澆注系統(tǒng)不應(yīng)該對模具的自動化工作有任何影響或干擾。4.1 主流道的設(shè)計從注射機(jī)的噴嘴口開始，一直到分流道的始端的這一段流道通路。熔融態(tài)塑料的流速以及塑料充滿整個模具的時間與主流道直徑的大小有著密不可分的聯(lián)系，這邊是主流道的作用。主流道的形狀并不是上下大小相同的，而是圓錐形狀的，通常這樣設(shè)計的目的在于將澆注系統(tǒng)內(nèi)部注塑所剩下的料順利拉出來。由于ABS材料的物理流動性不是很大，因此將主流道的錐度設(shè)計為4度左右，主流道里面的粗糙度設(shè)計為0.8um左右即可。通常主流道與注射機(jī)的噴嘴銜接處設(shè)計為半球形式的凹坑，半球尺寸計算為R = R0 + (12)mm,比較小的端口處的直徑設(shè)計公式為d = d0 + (0.51)mm。注射機(jī)由前述已經(jīng)選擇好型號為HTF200J/TJ的臥式注塑機(jī)，此注射機(jī)的具體參數(shù)之前已經(jīng)列出來，注射機(jī)的噴嘴處尺寸大小為14毫米，直徑尺寸大小為4毫米， R = R0 + (12)mm d = d0 + (0.51)mm 主流道小端直徑：主流道大端直徑：主流道球面半徑：主流道是加工在澆口套內(nèi)的，澆口套并不是直接按照整體式來裝配在模具座板之上，而是由于其與注射機(jī)的噴嘴處要對接，這樣便會有接觸和摩擦，因此要將其設(shè)計為可以隨時拆卸的形式，與定位環(huán)互相配合然后安裝于在定模的座板上面，那么我們應(yīng)該將固定盤高出定模上端面高度尺寸范圍控制在5到10毫米之間。圖4-1 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式4.2 分流道的設(shè)計分流道可以使熔融態(tài)的塑料分別流向不同的型腔以及轉(zhuǎn)變方向的作用，可以在主流道與澆口之間搭建起連接作用，這部分裝置通常被稱為分流道，在設(shè)計分流道的過程中，需要考慮型腔數(shù)目，塑料制品的外形，熔融態(tài)塑料的流動性以及塑件在外觀內(nèi)在質(zhì)量上的要求等因素。通常在設(shè)計時，由于各種塑料的不同和模具的結(jié)構(gòu)功能不同，從而截面形狀在選擇上也會有所不同。一般情況下有圓形和梯形等多種互不相同的形式。因此我們設(shè)計人員在選擇的時候，必須要將壓力的損失加以注意，使其在最小的情況下，能夠使充模的速度盡可能的快。從設(shè)計及其實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，分流道一般在周長越短的時候，熔融塑料阻力與散熱越小，它能達(dá)到的效率也就自然會變高。圓形在截面積相等的前提下周長是最短的，因此流道效率也是最高的。分流道的長度一般都是按照經(jīng)驗(yàn)值來取值的，分流到截面形狀有多種，常用的有U形，圓形，梯形和半圓形，不同截面加工難度以及流動效率值也有所不同。U形和梯形截面常用在細(xì)水口三板模模具中，而大水口兩板模模具常采用圓形和半圓形。因此本設(shè)計采用圓形截面，由于本次模具型腔數(shù)目為一模兩腔，分流道尺寸取為8mm，首先計算分流道需要承受的塑料質(zhì)量：該塑件厚度在1.5mm之間，采用經(jīng)驗(yàn)公式，已知塑料作為產(chǎn)品的制造材料時，最常采用的分流道尺寸在之間，因此本文最終定為，截面為圓形截面，如圖4-2所示。圖4-2 分流道布置形式及截面形狀4.3 澆口的設(shè)計模具設(shè)計中澆口是由分流道到型腔中間過渡的結(jié)構(gòu)，是該系統(tǒng)最末端，特點(diǎn)是細(xì)、短。澆口可在短時間內(nèi)冷卻并封閉，可以阻止型腔內(nèi)還沒有完全冷卻的塑料發(fā)生倒流現(xiàn)象。模具設(shè)計中澆口是由分流道到型腔中間過渡的結(jié)構(gòu)，是該系統(tǒng)最末端，特點(diǎn)是細(xì)、短。澆口可在短時間內(nèi)冷卻并封閉，可以阻止型腔內(nèi)還沒有完全冷卻的塑料發(fā)生倒流現(xiàn)象。澆口在布置的時候要考慮以下幾點(diǎn)：（1）盡量避免在澆口處噴射和蠕變，以免在填充過程中出現(xiàn)波紋；（2）綜合考慮分子取向的影響，通常應(yīng)將澆口的位置合理地設(shè)置在塑料部件的主力方向上。因?yàn)檠亓鲃臃较虻臋C(jī)械性能必須比其他方向高得多，尤其是對于帶有彈性填料的主力增強(qiáng)塑料，這種機(jī)械特性更加明顯；（3）選擇澆口位置時，應(yīng)充分考慮塑料零件的尺寸要求。由于塑料通過澆口填充腔體，因此流向和垂直于流向的收縮率是不同的，因此需要考慮變形和收縮的方向性；（4）必須盡量減少留在型腔中的熔融焊接痕跡，這有利于型腔中氣體的排出；（5）注意對外觀質(zhì)量的影響。通常有如下幾種澆口：1 點(diǎn)澆口2 直接式的澆口3 側(cè)澆口4 耳形澆口5 潛伏式的澆口6 在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，可以使用側(cè)澆口的情況下一般是不使用點(diǎn)澆口的。因此通過分析對比最后決定采用常用的側(cè)澆口形式，其優(yōu)點(diǎn)在于塑料制品和澆口很容易就可以分開。加工制造側(cè)澆口比較容易，并且后期的修正也很方便。7 側(cè)澆口深度尺寸：其中n是塑料成型系數(shù)，查閱相關(guān)資料得ABS塑料系數(shù)n=0.7，對應(yīng)塑件厚度t=2.5mm。側(cè)澆口的寬度：側(cè)澆口的長度：為去除澆口方便，3mm進(jìn)行拔模后示意圖如圖4-3所示。圖4-3 側(cè)澆口示意圖4.4 冷料穴的設(shè)計在模具的實(shí)際設(shè)計中，通常選用Z字形的拉料桿，這樣的形式在工作時就可以體現(xiàn)出其穩(wěn)定性，它可以把澆注時產(chǎn)生的多余材料勾住，固定于桿上。在模具開模的時候，它就能夠?qū)⑶懊娈a(chǎn)生的廢料拉出去，以便下一次成型工作，還可以保證制品的完整性。 5、 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算在整套模具的設(shè)計中，除了抽芯機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)等外還有相當(dāng)多的重要零部件，那么其中約束制品成型的大小尺寸以及形狀就需要一些零件，通常這類零件稱為成型零件。包括型芯、鑲塊、型腔和成型桿等。設(shè)計塑件成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定成型零件的總體結(jié)構(gòu)。5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計模具里面重要的用于成型的零部件有型芯、型腔和鑲件。型芯、型腔分別用于成型組合式開關(guān)罩蓋的內(nèi)表面和外表面，分別也稱凸模和凹模。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。整體式在制造過程中將型芯和模板加工到一塊，結(jié)構(gòu)簡單而卻牢固，同時剛度強(qiáng)度也較大，在加工制造塑料件的時候一般不會產(chǎn)生不必要的縫隙痕跡以免對塑件外觀質(zhì)量造成影響，有一點(diǎn)就是不方便制造加工；組合式通常主要適用于某些小型芯或者復(fù)雜的型芯，在維修以及節(jié)省材料等方面有著一定的優(yōu)勢。綜上所述，此次組合式開關(guān)罩蓋的模具型芯和型腔在設(shè)計選用上都采取整體式，見下圖。圖5-1 整體式凹模實(shí)體圖 圖5-2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)體圖5.2 成型零件工作尺寸的計算塑料模具的成形過程及零件的精度公差等級及尺寸公差精度應(yīng)與塑料制品的精度尺寸公差相對應(yīng),料件組合式開關(guān)罩蓋的成型尺寸、結(jié)構(gòu)以及精度等方面，要想加工出的成品質(zhì)量高，那么必須將模具中成型零部件的精度，尺寸，質(zhì)量都設(shè)計好，與塑料制品組合式開關(guān)罩蓋要求相匹配。模具行業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)到了以相對成熟的階段，所以在一些標(biāo)準(zhǔn)方面也有一些差別，在國家的標(biāo)準(zhǔn)中，塑件成品的精度尺寸所采取的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T14486-1993。但原來電子工業(yè)部的精度公差標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在任然在被大多數(shù)塑料制造企業(yè)應(yīng)用。然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公差進(jìn)行設(shè)計，具體計算如下。平均收縮率（1）型腔尺寸的計算1) 2）（2）型腔深度的計算1）（3）型芯尺寸的計算1）2）（4）型芯高度的計算1）6、模架及其他零件的選擇6.1 模架的選擇根據(jù)上下型芯型腔尺寸為：150mm×340mm，根據(jù)工廠生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)，選用大水口CI型標(biāo)準(zhǔn)模架250mm×450mm；CI2545A110B100C100,如圖6-1所示。圖6-1 模架的選擇7、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計為了保證模具在工作時候的定位精確，就需要對動定模進(jìn)行一點(diǎn)的約束限制，使得動定模在相應(yīng)的位置和空間內(nèi)運(yùn)動開合模，那么就需要加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，從而就有了導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相互配合使用。7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具體作用有：（1）定位：在模具的裝配過程中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的存在，可以使模具的裝配以及進(jìn)一步的調(diào)整都會變得方便不少。（2）導(dǎo)向：在閉合模具的時候，會首先和活動零件接觸，引導(dǎo)模具的活動零部件按照正確的次序完成閉合，避免因?yàn)槭д`造成零部件的損壞。（3）承載：模具從開始到開模完成，導(dǎo)柱上會一直懸掛動定模板等零件，由導(dǎo)柱承載重量。（4）模具在工作時，由于運(yùn)動，會產(chǎn)生沖擊等不穩(wěn)定因素，因此還可以保持模具工作的平穩(wěn)。7.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)該相互配合設(shè)計使用，因?yàn)閷?dǎo)柱要貫穿于動定模之間，要起到導(dǎo)向定位作用，因此要考慮模具的整體尺寸，設(shè)計尺寸長度應(yīng)該盡量大一些，則取導(dǎo)柱長為116毫米，直徑尺寸大小為25毫米。導(dǎo)套由于配合導(dǎo)柱使用，還要能夠使得開合模比較順利，因此設(shè)計取長度尺寸為60mm，內(nèi)部直徑取25mm，外部直徑大小為35mm。兩者如下圖所示：圖7-1 導(dǎo)柱的設(shè)計 圖7-2 導(dǎo)套的設(shè)計8、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計在組合式開關(guān)罩蓋冷卻成型后要被取出才能算是一個流程的結(jié)束，而取出這個動作自然不可能交由人工來完成，這個任務(wù)是脫模機(jī)構(gòu)也就是推出系統(tǒng)負(fù)責(zé)的。塑件推出是注射成型過程中的最后一個流程,推出質(zhì)量的高低將決定最后塑件的成型質(zhì)量,因此,塑件的推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計,脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能地設(shè)計在活動模具的側(cè)面；2）確保塑料零件不因變形而損壞；3）機(jī)構(gòu)簡單，動作可靠；4）塑料件外觀好；5）在合模期間正確復(fù)位。8.1 推出方式的確定一般情況下，頂出機(jī)構(gòu)會有幾種選擇，比如推板，圓推桿，或者推塊等等，每一種推出機(jī)構(gòu)都有其特點(diǎn)。在模具的設(shè)計制造中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)顯示，一般盒蓋類產(chǎn)品通常情況下都喜歡采用圓形推桿作為脫模機(jī)構(gòu)，是因?yàn)檫@種推出結(jié)構(gòu)比較簡單，而且制造成本不高，制作方法規(guī)范，不容易出錯，更換也比較方便，所以本次設(shè)計選擇圓形推桿作為脫模機(jī)構(gòu)，分布方式如圖8-1所示，直徑為別為8mm。圖8-1 推桿分布8.2 脫模力計算a.脫模機(jī)構(gòu)在塑件進(jìn)行脫模時不能夠妨礙塑件的脫出以及影響塑件的完整性；b.要考慮到推桿的承受能力問題，所以受力不能過大；塑件為薄壁塑件，塑件的投影面形狀為類似矩形，其脫模力的計算公為： 上式中各參數(shù)的具體涵義如下：；，。代入數(shù)據(jù)脫模力為698N。9、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計模具的收縮率和溫度變化直接影響到整個塑料零件及其產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量，以及其生產(chǎn)的穩(wěn)定性和效率，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：塑料部件的形狀是否已發(fā)生變形，尺寸結(jié)構(gòu)是否已更改，塑料部件的收縮率和可成型性是否已改變，成型品的收縮率和溫度是否已更改以及機(jī)械性能，外觀等塑料零件的質(zhì)量是否有直接影響。模具冷卻系統(tǒng)的作用：（1）保證制品快速冷卻成型，提高生產(chǎn)效率；（2）對整套模具起恒溫作用，使得模具的溫度保持平衡，不會因?yàn)殚L時間的工作運(yùn)動而發(fā)熱，延長模具使用壽命；（3）能使制品得到良好的外觀質(zhì)量。9.1 冷卻系統(tǒng)的簡單計算9.1.1 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W（1）塑料制品的體積（2）塑料制品的質(zhì)量取注射周期t =t注+t冷+t脫=1.2+3+5.8=10s，由此可以得到每個小時的注射次數(shù)：次（3）單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：。9.1.2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量（1）由于本文所設(shè)計的塑件采用了ABS塑料，其QS為，在這里?。?）冷卻水的流量qV將冷卻水入口水溫設(shè)為，而出口水溫為，模具的溫度為，水的密度，比熱容為，由此可以求得（3）確定冷卻水路的直徑d在這里將直徑定為。（4）冷卻管壁與水交界面的膜轉(zhuǎn)熱系數(shù)通過查表12-45，可以知道（5）計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積（6）計算模具冷卻水管的總長度（7）設(shè)冷卻水路根數(shù)為，設(shè)每條水路的長度為=1000mm據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則布置通道。水管中心之間的距離是孔直徑的3到5倍，而孔直徑的1到2倍是到型腔外表面的距離。為避免影響到部件，水通道的結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置為上下模仁。水道的布置如圖9-1所示：圖9-1 水路整體設(shè)計10、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)塑件上具有側(cè)孔或內(nèi)、外側(cè)凹時，塑件要是想從模具中順利地脫出來，是比較難的。那么設(shè)計人員就應(yīng)該將側(cè)面方向的凹槽的零件做成可以一定空間內(nèi)活動而不干擾成型，這樣的零件通常叫做側(cè)型芯。開模時候現(xiàn)將側(cè)型芯抽出然后再推出塑件，達(dá)到成型效果。這類機(jī)構(gòu)叫做抽芯機(jī)構(gòu)。10.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的選擇在注塑模具設(shè)計中經(jīng)常涉及到的抽芯機(jī)構(gòu)有斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)、彎梢抽芯機(jī)構(gòu)、液壓缸抽芯機(jī)構(gòu)、斜頂桿抽芯機(jī)構(gòu)等等，結(jié)合組合式開關(guān)罩蓋塑件上側(cè)孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，屬于外側(cè)抽芯，所以本次設(shè)計決定采用斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)較為合適。斜導(dǎo)柱分型抽芯是模具中運(yùn)用最廣的分型抽芯機(jī)構(gòu)，主要由滑塊、斜導(dǎo)柱、定位結(jié)構(gòu)，楔緊快組成、圖10-1 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)10.1.1 抽芯機(jī)構(gòu)的計算 （1）抽芯距的計算抽心距： 上式中各參數(shù)的含義如下： （2）計算抽芯力把塑件與側(cè)型滑塊分開所需要克服的阻力稱為抽芯力。 式中：抽芯力，N； 塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦因素，PC、POM0.10.2，其余取0.20.3；A，2702；脫模斜度，（1°）。=2404N10.1.2 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 開模時，模具的動模部分向后移動，定模固定不動，在向下移動的過程中，側(cè)滑塊在斜導(dǎo)柱的帶動下向模具兩邊移動，然后塑件在推桿和推出件的作用下脫離動模型芯，構(gòu)成側(cè)抽芯時的開模動作，達(dá)到開模的整個運(yùn)動的過程。斜導(dǎo)柱設(shè)計的要求：（1）斜導(dǎo)柱的斜角通常設(shè)置為15°25°，此設(shè)計使用的斜導(dǎo)柱傾斜角定為=20°；（2）斜導(dǎo)柱的材料選取應(yīng)為T8碳素工具鋼；（3）因?yàn)樵谧⑺軝C(jī)工作時斜導(dǎo)柱需要和滑塊產(chǎn)生相對滑動，這樣就會大大增加其磨損，因此其表面要求比較高，其中硬度要滿足以上的要求，粗糙度要滿足以下的要求，如此才能保證零部件的耐久度； 10.1.3 滑塊的設(shè)計這里滑塊采用組合式滑塊，側(cè)型芯和滑塊通過圓柱校進(jìn)行鏈接，滑塊材料常用T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。滑塊與側(cè)型芯如圖10-2所示圖10-2滑塊11、排氣系統(tǒng)的設(shè)計利用模具進(jìn)行塑件的制造和生產(chǎn)時，其內(nèi)部不可避免地會有一些空氣存在，這些空氣的來源主要可以分為以下幾大類型：第一種是模具的型腔中本身就存在的一部分氣體；第二種是作為產(chǎn)品原材料的塑料會有一些水分，而這些水分在塑料被加熱至熔融狀態(tài)的過程中會受熱蒸發(fā)，變?yōu)闅怏w；第三中是有一些材料本身在受熱時也會會發(fā)出一部分的氣體；當(dāng)然，除了以上三種類型外，有時候塑料在由熔融狀態(tài)向固體形態(tài)轉(zhuǎn)化時，由于體積會進(jìn)一步縮小，也會產(chǎn)生一些氣體。通過以上對模具內(nèi)氣體來源的分析我們可以知道，型腔內(nèi)的氣體是無法通過初期的設(shè)計而直接避免的，因此只能夠利用排氣系統(tǒng)來將其排出。一旦排氣系統(tǒng)設(shè)計不合理，氣體無法完全排出，就會導(dǎo)致型腔內(nèi)的壓力過大，從而嚴(yán)重影響塑料的流動，甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品無法完全成型，或者成型后的產(chǎn)品存在較多氣孔等缺陷。12、校核12.1 注射機(jī)有關(guān)工藝校核（1）注射量校核最大容積計算：上式中各參數(shù)的含義如下：，一般在之間，在這里定為0.8，因?yàn)閷?shí)際注射量為109.98cm3，處于之間，符合要求。（2）鎖模力校核由4.3中已經(jīng)算出小于注射機(jī)的最大鎖模力，故符合要求。（3）最大注射壓力校核其中。 綜上符合要求。12.2 模具厚度與注射機(jī)閉合高度模具厚度也稱模具閉合高度，必須滿足注射機(jī)允許的最小模厚，即動定模之間的最小開距；注射機(jī)允許的最大模厚。因此，可以滿足上述的要求。12.3 模架各尺寸的校核（1）模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核因?yàn)槟＞叩某叽纾ɡ瓧U間距），所以滿足要求。（2）模具的開模行程校核對于單分型面，其開模行程S=H1+H2+（510）mm=35+100+（510）=（140145）mm500mm，校核合格。13、模具工作過程模具工作原理：模具閉合后，被加熱至熔融狀態(tài)的塑件原材料會通過注射機(jī)進(jìn)入到模具中，然后流經(jīng)流道后進(jìn)入到型腔中，然后對熔融狀態(tài)的的塑料進(jìn)行保壓和冷卻，以使其凝固，在此之后動模后退，并與定模相分離，從而利用拉料桿將凝料鉤出，使型芯脫離制品。一旦動模運(yùn)動到相應(yīng)的位置，推桿將塑件推出，脫模機(jī)構(gòu)在復(fù)位桿的作用下復(fù)位，斜導(dǎo)柱帶動滑塊復(fù)位，完成注塑成型過程。圖14-1圖13-1 總裝配圖結(jié) 論臨近畢業(yè)尾聲，終于完成了這篇論文，在這期間，讓我感觸最深的就是要把書本上面學(xué)到的理論知識和實(shí)際結(jié)合起來的確不容易。我們需要翻閱大量的資料，去了解相關(guān)方面的知識，還要收集整理起來，自己學(xué)習(xí)如何使用一些畫圖軟件，還有和同學(xué)們一起探討問題，互相幫助，最后一起解決問題，這個過程真的讓人感覺很快樂很充實(shí)。大家一起提高自己把理論和實(shí)踐相結(jié)合起來的能力，一起成長?？傊?，這次的畢業(yè)設(shè)計讓我們鞏固了之前學(xué)過的知識，還讓我們提高了自我學(xué)習(xí)的能力，讓我們知道了這個專業(yè)的知識任然還有很多需要去學(xué)習(xí)的地方。在以后的工作生涯中我們也要不斷學(xué)習(xí)，提高自己的專業(yè)能力。參考文獻(xiàn)1 高茂濤. 注塑模具發(fā)展綜述J. 輕工科技，2014(2)：49-92.2 余敏基于DIPS系統(tǒng)的塑料模具技術(shù)特色資源庫的研究J成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2013，16(4)：34.3 葉久新，王群. 塑料塑件成型及模具設(shè)計M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.114 楊永順. 塑料成型工藝與模具設(shè)計M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.85 伍先明. 塑料模具設(shè)計指導(dǎo)M. 北京：國防工業(yè)出版社，2015.16 周兆元，李翔英主編. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.87 Moldflow 模具分析應(yīng)用實(shí)例M 北京：清華大學(xué)出版社，20048 楊占堯主編. 塑料模具畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)與范例M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.6 9 周斌興. 塑料模具設(shè)計與制造實(shí)訓(xùn)教程M. 北京：國防工業(yè)出版社，2006 .410 盛永華. 塑料成型工藝及模具設(shè)計M. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.1111 屈華昌. 塑料成形工藝與模具設(shè)計M. 北京:高等育出版社，2001.12 鄧文英，宋力宏. 金屬工藝學(xué)M. 北京：高等教育出版社，2009.313 瞿金平. 塑料工業(yè)手冊M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.114 張克惠. 注塑模設(shè)計M. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社 ，2001.615 閻亞林. 塑料模具圖冊M. 北京：高等教育出版社 ，2002.1116 黃虹. 塑料成型加工與模具M(jìn). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.0117 薛嚴(yán)成. 公差配合與測量技術(shù)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.1018 齊衛(wèi)東. 塑料模具設(shè)計與制造M. 北京：高等教育出版社，2004.19 機(jī)械電子工業(yè)部. 模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.20 Mehmet Suba, Lezgi Buldu, Çetin KarataPrediction of flow length in injection molding for engineering plastics by fuzzy logic under different processing conditionsJIranian Polymer Journal2013(1):3341. 致 謝 在此，本人非常感謝導(dǎo)師以及各位同學(xué)的幫助，這幾個月來，我不懂的還有疑惑的，都是靠大家的幫助才搞明白，謝謝大家教我使用一些畫圖軟件畫圖，并且?guī)椭野l(fā)現(xiàn)錯誤，及時改正，謝謝導(dǎo)師和各位同學(xué)們讓我能夠更好地把學(xué)習(xí)到的運(yùn)用到實(shí)際上來，讓我對我們的能力變得自信起來。