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摘 要
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模兩腔，側(cè)澆口進料，注射機采用海天160X1B型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。本次設(shè)計中，適合采用一模一腔，這樣可以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)和制造的成本。合理的設(shè)計模具成型零部件的結(jié)構(gòu)；進行側(cè)向分型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝性分析；澆注系統(tǒng)設(shè)計方面，適合采用側(cè)澆口，冷卻系統(tǒng)采用環(huán)繞式冷卻系統(tǒng)，頂出系統(tǒng)采用頂桿頂出。并附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計。
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；模具設(shè)計；CAD繪制二維圖。
Abstract
To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the work piece size of the plastic parts. The mold using a two sub gate feed injection machine adopts HAITIAN 160X1B models, and set a cooling system, CAD drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. In this design, suitable for the first mock exam of a cavity, which can improve the production efficiency, reduce production cost and the manufacturing cost. A reasonable design of the structure of mould forming parts; the structural design and technical analysis of the lateral mechanism; the design of the casting system, suitable for using the side gate, the cooling system using the surround cooling system, and the ejection system using the top rod ejection. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.
Keywords: Mechanical design; Mold design; CAD drawing two-dimensional map, Injection machine selection.
目 錄
目 錄 1
摘 要 3
Abstract 4
1 前言 5
2 塑件成型工藝分析 6
2.1塑件尺寸分析 6
2.2制件材料性能分析 6
2.3制件成型過程及工藝參數(shù)的選定 7
注射工藝參數(shù) 7
3 模具的結(jié)構(gòu)形式 8
3.1分型面位置的確定 8
3.2型腔數(shù)量和排列方式的確定 8
3.3注射機型號的確定 9
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 11
4.1 主流道的設(shè)計 11
4.2分流道的設(shè)計 11
4.3 澆口的設(shè)計 12
4.4冷料穴的設(shè)計 12
5抽芯系統(tǒng)設(shè)計 14
5.1側(cè)向抽芯機構(gòu)類型 14
5.2側(cè)向抽芯機構(gòu)主要參數(shù)的確定 15
5.3斜導(dǎo)柱的總長度 15
5.4脫模及推出機構(gòu) 16
5.4.1脫模力 16
5.4.2推出機構(gòu) 16
6 成型零部件的設(shè)計 18
6.1成型零部件結(jié)構(gòu) 18
6.2成型零件的選用 20
6.3成型零部件工作尺寸的計算 20
6.4成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 20
6.4.1凹模側(cè)壁厚的計算 20
6.4.2動模墊板厚度的計算 20
7 模架的確定 22
7.1各模板尺寸的確定 22
7.2模架個尺寸的校核 22
7.3 模具的頂出機構(gòu) 22
7.3.1作用和方式 22
7.3.2機構(gòu)選型 22
7.4開模行程設(shè)計 23
7.5合模導(dǎo)向及定位機構(gòu)的設(shè)計 23
7.6模具的基本工作過程 24
8 結(jié)語 26
致謝 27
附圖 28
參考文獻 29
15
40
1 前言
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地擴大，越來越普遍地采用塑料成型。
模具設(shè)計要考慮的要點如下:
a．塑件的物理力學(xué)性能，如強度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對應(yīng)力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長，在設(shè)計塑件時應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，避免或補償其缺點。
b．塑料的成型工藝性，如流動性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成型時充模、排氣、補縮，同時能使熱塑性塑料制品達到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。
c．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和簡化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。
本課題內(nèi)容是對柱塞泵殼體進行測繪、模具設(shè)計和加工工藝分析?；谏a(chǎn)實踐之上的對產(chǎn)品進行模具設(shè)計，模具設(shè)計主要內(nèi)容有型腔布局、澆口形式與位置、模胚選擇、分型面的確定、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、推出機構(gòu)設(shè)置、注塑機臺選擇及注塑工藝分析等。
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，本模具采用一模兩腔布局，側(cè)入式澆口進料，注射機采用海天160X1B型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD繪制二維總裝圖和零件圖，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算分析，從而作出合理的模具設(shè)計。選擇合理的加工方法。模具方案確定后進行工藝分析。根據(jù)此方案可以達到設(shè)計的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量。
2 塑件成型工藝分析
2.1塑件尺寸分析
（1）外形尺寸： 該塑件壁厚較均勻，但塑件整體尺寸不大。塑料熔體的流程較長，適用于注射成型，零件尺寸見附圖：
圖1 制品零件件圖
（2）精度等級： 每個尺寸的公差都不一樣，有點屬于一般精度，有的有較高精度要求的，就按實際公差進行計算。
（3）脫模斜度： PP1330屬于熱塑性塑料，成型收縮率較小，查相關(guān)資料，選擇該塑件統(tǒng)一脫模斜度為1°。
2.2制件材料性能分析
（1）使用性能： 綜合性能好。沖擊強度，力學(xué)強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好；易于成型和機械加工，其表面可鍍锘，適合做一般機械零件、減摩零件、傳動零件和結(jié)構(gòu)零件。
（2）成形性能：
1、熱塑性塑料：其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來確定成型方法及成型條件。
2、吸濕性強：含水量應(yīng)小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。
3、流動性中等：溢邊料0.02mm左右。
4、模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑料表面呈現(xiàn)白色痕跡。
（3）PP1330的主要性能指標其性能指標見下表-1：
表-1 PP1330的主要性能指標
密度／
0.9～0.91
屈服強度／MPa
37
比體積／cm×g
1.10~1.11
拉伸彈性模量／MPa
2.5×10
吸水率（%）
0.01~0.83
抗彎強度／MPa
67.5
熔點／°C
170~176
彎曲彈性模量／MPa
2.5×10
計算收縮率（%）
1.0~3.0
體積電阻系數(shù)／
>
比熱熔／J*（kg×°C）
1900
擊穿強E/()
30
2.3制件成型過程及工藝參數(shù)的選定
注射工藝參數(shù)
1、注射機；螺桿式。
2、料筒溫度（°C）：
后段：280
中斷：220
前段：200
3、噴嘴溫度（°C）：200
4、模具溫度（°C）：40
5、注射壓力（MPa）：202
3 模具的結(jié)構(gòu)形式
3.1分型面位置的確定
選定分型面時通常應(yīng)考慮下列基本原則：
（1）分型面應(yīng)選擇在不影響塑件外觀的部位，如四角或邊緣，而且由于分型面所產(chǎn)生的的飛邊要容易修整；
（2）分型面應(yīng)盡量簡單，避免采用復(fù)雜形狀以減少配合不良時的溢料現(xiàn)象和二次加工的困難；
（3）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的脫模；
（4）分型面不應(yīng)影響塑件的尺寸精度；
（5）分型面盡可能和料流的末端重合，以利于排氣；
（6）分型面應(yīng)使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。
這里選擇定模板和哈夫滑塊的接觸部分為模具的分型面。這時哈夫塊與鎖緊塊利用導(dǎo)槽分型，限位銷限制分型距離。
通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在零件截面積最大且有利于開模取出塑件的低平面上，其位置如圖-1所示。
圖2 分型面剖視圖
3.2型腔數(shù)量和排列方式的確定
（1）型腔數(shù)量的確定： 該塑件采用的精度一般在2～3級之間，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時。考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初步定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。
（2）型腔排列形式的確定： 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并于澆口開設(shè)的部位對稱。由于該設(shè)計選擇的是一模兩腔，故采用直線式排列如圖2所示。
圖3 型腔數(shù)量的排列布置
（3）模具結(jié)構(gòu)形式的確定： 從上面的分析可知，本模具的設(shè)計為一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)采用推板推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用邊緣點澆口，且開設(shè)在分型面上。因此定模部分不需要單獨開設(shè)分型面取出凝料。由上綜合分析可確定選用單分型面的注射模。
3.3注射機型號的確定
（1）注射量的計算：通過產(chǎn)品分區(qū)域計算分析算得：
塑件體積：V=106.36；
塑件質(zhì)量：m=ρV=0.91*106.36=96.78；
式中，ρ參考表-1：選取ρ=0.91g／cm。
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算： 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前是不能準確確定的數(shù)值，但可以根據(jù)經(jīng)驗按塑件體積的0.2～1倍來計算。在本設(shè)計中，澆注系統(tǒng)凝料按塑件體積的0.6倍來計算。故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個塑件體積之和）為：
V=V（2+0.6）=106.36*2.6=276.536
（3）選擇注塑機：根據(jù)第二步的計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積為276.536cm。利用公式：
V= V／0.8=276.536/0.8=345.67cm
根據(jù)以上計算，初步選擇公稱注射量412cm的海天 200XB螺桿式注射機，該注射機的主要參數(shù)見表2：
表-2 注射機的主要參數(shù)
型號
單位
200×A
200×B
200×C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
45
50
55
理論注射容量
cm3
334
412
499
注射重量PS
g
304
375
454
注射壓力
Mpa
210
170
141
注射行程
mm
210
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~150
料筒加熱功率
KW
12.45
鎖模力
KN
2000
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
510×510
允許最大模具厚度
mm
510
允許最小模具厚度
mm
200
移模行程
mm
470
移模開距(最大)
mm
980
液壓頂出行程
mm
130
液壓頂出力
KN
62
液壓頂出桿數(shù)量
PC
9
油泵電動機功率
KW
18.5
油箱容積
l
300
機器尺寸(長×寬×高)
m
5.2×1.6×2.1
機器重量
t
6
最小模具尺寸(長×寬)
mm
350×350
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
該塑件的結(jié)構(gòu)用普遍使用的模具的澆注系統(tǒng)即可達到所要求的效果。即由主流道、分流道和澆口組成。
其中主流道需設(shè)置主流道襯套，將塑化的熔融物導(dǎo)入流道或行腔，這里選用球狀套，主流道襯套內(nèi)孔呈圓錐形，圓弧R處為錐孔的小端。錐孔的錐度越大，主流道越容易脫出。
分流道是連接主流道與行腔的通道，故要求熔融物在其中流動阻力盡量小，并且不易冷卻。因此，分流道截面積盡可能大些，接近圓形的截面積是最理想的。但是，截面積大的流道，雖然成型方便，卻存在著流道熔融物重量增加、固化緩慢、延長成型周期，導(dǎo)致成本增大的缺點，綜上所述，分流道的形狀選為矩形。
分流道的布置根據(jù)一模兩腔的結(jié)構(gòu)要求，為了使塑料能同時充滿兩個行腔且保證流動分配的平衡性。決定采用平衡的對稱分布分流道。
4.1 主流道的設(shè)計
主流道的截面形狀一般為圓形，其錐度為2°～6°，在此模具的設(shè)計的設(shè)計中采用2°，小端直徑一般取3～6mm,且大于注射機噴嘴直徑0.5mm,由表3-1注射機噴嘴直徑為3mm。將此模具主流道小端直徑設(shè)計為3.5mm。主流道的長度一般不超過150mm,本模具設(shè)計為128mm。
由于主流道需要與高溫塑料頻繁接觸，故設(shè)計主流道襯套是十分必要的，尤其是主流道要穿過兩塊板時，如果沒有主流道襯套，在結(jié)合處很容易發(fā)生溢料，導(dǎo)致主流道難以取出，主流道襯套的球半徑比注射機的球半徑大1～2mm，設(shè)計球半徑為SR11mm。主流道襯套的尺寸查表3-6-62《模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊》。
4.2分流道的設(shè)計
（1）分流道的布置形式： 在設(shè)計時應(yīng)盡量考慮減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔料溫度的降低，同時還要考慮到減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。
（2）分流道的長度： 由于流道設(shè)計簡單根據(jù)兩個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道設(shè)計較短，設(shè)計時可適當取小值，單邊分流道長度L=mm。
（3）分流道的當量直徑： 因為該塑件的質(zhì)量m=V=g﹤200g，故分流道的當量直徑為：D=0.2654=mm
（4）分流道的截面形狀：常用的分流道形狀有圓形和梯形等，為了便與加工和凝料的脫模，分流道大多設(shè)計在分型面上，本設(shè)計采用圓錐形，其加工性能較好，同時比表面積最小。
（5）分流道截面尺寸：截面半徑為6mm。
（6）凝料體積：
1、分流道長度： L=103.5mm；
2、分流道截面積： A=R=28.26mm；
3、凝料體積：V= L×A=28.26*103.5=2.925cm；
（7）分流道的表面粗糙度： 分流道的表面粗糙度要求不低于R=1.25～2.5即可，此處取R=1.6。
4.3 澆口的設(shè)計
澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是：
（1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。
（2）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長度約為0.5mm～2mm。
圖3 定位環(huán)、澆口襯套、澆注系統(tǒng)示意圖
因側(cè)澆口在脫開時會傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到側(cè)澆口有利澆注系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用側(cè)澆口。分流道與澆口的連接。
4.4冷料穴的設(shè)計
主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。
冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為3mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的倒扣形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它開設(shè)在模具哈夫結(jié)構(gòu)上開模時由前模推板推出。如圖：
圖4 冷料穴剖視圖
5抽芯系統(tǒng)設(shè)計
一般指的模具的行位機構(gòu)，即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動作來拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機構(gòu)。
5.1側(cè)向抽芯機構(gòu)類型
下圖列出模具的常用行位結(jié)構(gòu)。
圖5 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型
（1） 滑塊的設(shè)計。滑塊設(shè)計的要點在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種。滑塊材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。
（2） 導(dǎo)滑槽設(shè)計。導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8。滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的2/3，導(dǎo)滑槽材料通常用45鋼制造，調(diào)質(zhì)至HRC 28～HRC32，
（3） 滑塊定位裝置設(shè)計。由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導(dǎo)向作用。
（4） 楔緊塊設(shè)計。楔緊角β應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角α大2°～3°。
（5） 斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。
5.2側(cè)向抽芯機構(gòu)主要參數(shù)的確定
（1）抽芯距S
型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見，實際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大2～3mm，即
S = S′+（2～3）mm
本次設(shè)計中S′=34.5mm，所以S=34.5+5≈40mm。
（2）.斜導(dǎo)柱傾斜角
導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)工作效果的一個重要參數(shù)，它不僅決定了開模行程和斜導(dǎo)柱長度，而且對斜導(dǎo)柱的受力狀況有著重要影響。決定傾斜角大小時，應(yīng)從抽芯距、開模行程和斜導(dǎo)柱受力幾個方面綜合考慮。實際生產(chǎn)中，一般取=12°～22°。
本次設(shè)計取=20°。
（3）.斜導(dǎo)柱直徑d
斜導(dǎo)柱直徑計算公式為
式中：——斜導(dǎo)柱直徑，mm；
——脫模力，N；
——側(cè)型芯滑塊受的脫模力作業(yè)線與斜導(dǎo)柱中心線的交點到斜導(dǎo)柱固定板的距離，mm；
——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa；
——斜導(dǎo)柱傾斜角。
本次模具設(shè)計中，計算如下：
=22.26mm
取d為25mm。
5.3斜導(dǎo)柱的總長度
斜導(dǎo)柱總長度計算公式為：
（5～10）mm
式中：——斜導(dǎo)柱總長度，mm；
——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，mm；
——斜導(dǎo)柱傾斜角；
——斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm；
——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm；
——抽芯距，mm。
本次模具設(shè)計中，計算如下：
（5～10）mm=211.5mm
圖 6側(cè)向抽芯機構(gòu)
5.4脫模及推出機構(gòu)
5.4.1脫模力
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時要克服大氣壓力 。
③機構(gòu)本身運動的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開始脫模進的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計算脫模力時，一般計算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 脫模力與塑件壁厚，型芯長度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān)，各項值越大，則脫模力越大。
b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d． 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動脫落。
5.4.2推出機構(gòu)
塑件從模具上取下以前有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。
脫模機構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu)，機動推出機構(gòu)，液壓和氣動推出機構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、推塊推出機構(gòu)、利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機構(gòu)等。
脫模機構(gòu)的選用原則：
（1）使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；
（2）推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；
（3）推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂；
（4）推桿的強度及剛性應(yīng)足夠，在推出動作時不產(chǎn)生彈性變形；
（5）推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；
考慮到塑件的特征等要求不高，決定選用簡單推出機構(gòu)中最簡單、使用最廣泛的推板推出機構(gòu)。由于該產(chǎn)品高度大推板放置后模需要將模具模腳設(shè)計非常高，現(xiàn)將產(chǎn)品開模后留在前模，采用拉桿拉前模推板的形式將產(chǎn)品脫出模具，該結(jié)構(gòu)可以大大節(jié)省模具的材料成本和加工成本。具體結(jié)構(gòu)如下圖。
圖7 推板結(jié)構(gòu)剖視圖
6 成型零部件的設(shè)計
模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)形式，準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質(zhì)量。
6.1成型零部件結(jié)構(gòu)
本設(shè)計中采用嵌入式型腔及型芯，如圖所示。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。
圖8 凹模鑲件圖
圖9 哈夫結(jié)構(gòu)鑲件圖
圖10 動模鑲件圖
6.2成型零件的選用
根據(jù)對成型零件的綜合分析，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能，同時考慮它的的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用45鋼。對于動模型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用CrWMn模具鋼材料。其他組件也選用45鋼。
6.3成型零部件工作尺寸的計算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。
在模具設(shè)計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為1.6%。
6.4成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算
6.4.1凹模側(cè)壁厚的計算
凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)部壓強及凹模的深度有關(guān)，根據(jù)型腔的布置，模架初選350×450的標準模架，其厚度根據(jù)有關(guān)的剛度計算公式計算。
S=（）=（）=15.28mm；
式中：p是型腔壓力（MPa），一般取35Mpa；
E是材料彈性模量（Mpa），45鋼取210000Mpa；
h=W,W是影響尺寸變形的最大尺寸，而h=69mm；
是模具剛度計算需用變量。根據(jù)注射塑料品種：
=25i=23=0.023mm；
凹模側(cè)壁采用嵌件，為了結(jié)構(gòu)緊湊，這里凹模嵌件單邊選取適當尺寸。由于型腔采用直線、對稱式布置，故兩個型腔之間壁厚滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計就可以了。型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺寸來確定，根據(jù)估計模板的平面尺寸可選用350×450，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全滿足強度和剛度要求。
6.4.2動模墊板厚度的計算
動模墊板厚度和所選模架兩個墊塊的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在350×450這個范圍之內(nèi)，墊塊之間的跨度由模架寬度決定，那么根據(jù)型腔布置及型芯對動模墊板的壓力就可以計算得到動模墊板的厚度，本設(shè)計由于后模沒有頂出部分所以不需要動模墊板。
7 模架的確定
模架也稱模體，是注射模的骨架和基體，模具的每一部分都寄生其中，通過它將模具的各個部分有機的聯(lián)系起來。根據(jù)模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸，同時考慮到凹模最小壁厚，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的布置等，參考有關(guān)書籍中中小型標注模架的選用經(jīng)驗公式。可確定選用系列為450mm×450mm標準模架。
7.1各模板尺寸的確定
（1）A板尺寸：A板是定模型腔板，塑件在定模部分高度約為225mm，A板尺寸取350*450*170mm；
（2）B板尺寸：B板是動模板，取350*450*160mm；
（3）C板尺寸：該模具頂出系統(tǒng)在前模部分，所以模具不需要C板。；
經(jīng)過上述尺寸計算，模架的尺寸已經(jīng)基本確定，板面尺寸為350mm×450mm，其外形尺寸為400mm×450×395mm。
7.2模架個尺寸的校核
（1）模架平面尺寸400mm×450mm<510mm×510mm(拉桿間距)，校核合格。
（2）模具高度尺寸395mm,395mm<510mm(模具的最大高度)，校核合格。
7.3 模具的頂出機構(gòu)
7.3.1作用和方式
頂出機構(gòu)是注射模的重要組成部分之一，其作用是在開模時能使塑件從順利而迅速地全部頂出。頂出機構(gòu)的形式、頂出方法以及頂出部件的尺寸、數(shù)量和位置的選擇，都取決于塑件的形狀和塑料的性能。根據(jù)頂出機構(gòu)的動作情況，通常有三種頂出方式：（一）、一次頂出（二）、二次頂出（三）、延遲動作頂出
一次頂出是最常用的頂出方式，塑件只經(jīng)過頂出部件的一次動作就能脫模。經(jīng)過考慮本塑件產(chǎn)品的模具只采用此種方式就可達到要求。
二次頂出是塑件經(jīng)過兩次不同的動作才能脫模，過程比較復(fù)雜。本塑件只需一次頂出即可。因而不用此種方式。
在某些注射模中，需要在塑件頂出后再頂出流道凝料，因而就要采用延遲動作頂出方式。特別是在用潛伏式澆口的注射模中，常需要用這種頂出方式。
我們采用一次頂出機構(gòu)。
7.3.2機構(gòu)選型
頂出機構(gòu)的種類很多，其選擇取決于塑件的形狀、結(jié)構(gòu)和塑料的性能。主要的頂出機構(gòu)有（一）頂板頂出機構(gòu)（二）頂套頂出機構(gòu)（三）頂桿頂出機構(gòu)。
頂板頂出機構(gòu)機構(gòu)的原理，是在型芯根部安裝一與之密切配合的頂板：頂出時，頂板沿型芯周邊移動，將塑件頂離型芯。這種機構(gòu)主要用于頂出支撐面很小的塑件，如薄壁容器等，在不允許留有頂桿殘痕的情況下，也可采用這種頂出機構(gòu)。
頂套頂出機構(gòu)只適用于圓形塑件或塑件上圓形部分的頂出，頂套制成管狀。頂套沿成型芯表面向上移動，就將塑件頂出。頂套頂出機構(gòu)動作均勻、可靠，在塑件上不留頂出痕跡。但應(yīng)當注意采用這種頂出機構(gòu)，型芯應(yīng)固定在動模板上。頂套在全長度上不應(yīng)和成型芯形成緊配合，所以，在型芯長度的一段上應(yīng)當留間隙（至少0.4mm），頂套上部有配合，這樣會使頂套有一段支撐長度。
頂桿頂出機構(gòu)是應(yīng)用最普遍的一種頂出機構(gòu)。頂桿的形式主要有平頭頂桿、臺階頂桿和D形頂桿。
我們這里所要設(shè)計的塑件為圓柱形空心結(jié)構(gòu)，所以最好應(yīng)該使用使用頂板頂出結(jié)構(gòu)，這樣能夠不會在塑件表面留下頂桿殘痕。
7.4開模行程設(shè)計
在本設(shè)計中，應(yīng)采用海天 200XB型注射機，所以注射機最大開模行程與模具厚度有關(guān)，所需開模行程為H+H+a+(5～10)，則只需使注射機的最大開模行程距離大于模具所需的開模行程，經(jīng)模擬推理到處過程，得出即：
S=980≥H+H+a+(5～10)= 395+325+240+10=970mm；
式中，H是模具厚度（325mm），H包含主流道的整個膠位高度（mm），a是頂出行程（240mm），S是注射機移動板最大行程（980mm）。
7.5合模導(dǎo)向及定位機構(gòu)的設(shè)計
合模導(dǎo)向機構(gòu)對于塑料模具是不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，必須導(dǎo)向，導(dǎo)向機構(gòu)主要有定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓力三個作用。定位作用是為避免模具裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后市型腔保持正確的形狀，不至于因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模型失?。粚?dǎo)向作用是在動定模合模時，首先導(dǎo)向結(jié)構(gòu)接觸，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免凸?；蛐托咀矒粜颓?，損壞零件；承受一定的側(cè)壓力指塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于注射機精度的限制，使導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)壓力。
（1）導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)
導(dǎo)柱對合導(dǎo)向機構(gòu)在注塑模中應(yīng)用最普遍，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個零件，分別安裝在動模和定模的兩半部分。
導(dǎo)柱設(shè)計。導(dǎo)柱可以安裝在動模一側(cè)，也可以安裝在定模一側(cè)，但更多的是在動模一側(cè)。因為作為成型零件的主型芯多安裝在動模一側(cè)，導(dǎo)柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時可以起保護作用。導(dǎo)柱的機構(gòu)有兩種，本設(shè)計中采用拉桿導(dǎo)柱。并安裝在前模部分。
圖11 導(dǎo)柱
導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定。
導(dǎo)套設(shè)計。本設(shè)計中導(dǎo)套安裝在動模一側(cè)，采用帶頭導(dǎo)套，并且前模推板部分也需要安裝導(dǎo)套導(dǎo)向，其尺寸根據(jù)導(dǎo)柱直徑而定。
圖12 帶頭導(dǎo)套
7.6模具的基本工作過程
如圖10-1 10-2，模具工作時，在后模型芯抽出后，推板在注塑機開模拉力的作用下將制品從前模側(cè)推出的同時，哈夫塊在與其用斜導(dǎo)柱和相配的鎖緊塊的導(dǎo)向下，向兩邊分型直至能取出制品，靠限位玻珠將哈夫塊定位。為防止注塑壓力造成哈夫塊溢料，呈“┗┛”形的增強板將縮緊塊拉住，該件同時還為推板的導(dǎo)滑和支撐。
圖13 柱塞泵殼體裝配圖
圖14 柱塞泵殼體裝配圖
8 結(jié)語
本次模具設(shè)計課題，通過對塑件的工藝分析，確定模具的總體設(shè)計，并進行各個子系統(tǒng)的設(shè)計。所設(shè)計的模具能滿足其工作狀態(tài)的質(zhì)量要求，使用時安全可靠，易于維修，在注塑成型時有較短的成型周期，成型后有較長的使用壽命，具有合理的模具制造工藝性。
通過以上工作，我對一套模具從設(shè)計到加工的全過程有了清醒而直觀的認識，了解了注塑模的工作原理，對模具中型腔等主要零件的設(shè)計及精度的確定具備了一定的經(jīng)驗知識，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計中常出現(xiàn)的問題提出了合理的解決方法，能夠正確地選取注塑機、確定模架的結(jié)構(gòu)及尺寸、確定型腔數(shù)、選擇分型面、設(shè)計澆注系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)等。由于知識及實踐經(jīng)驗的缺乏，在設(shè)計過程中，零件加工精度的確定尚存在許多不足之處，在以后的工作、學(xué)習(xí)中還有待改進。
致謝
在為期三個月的畢業(yè)設(shè)計過程中，我深深地感覺到基礎(chǔ)知識的重要，通過這次設(shè)計我又重新溫故，受益非淺。在設(shè)計中對Auto CAD等繪圖軟件的應(yīng)用更加熟悉，但是對于某些方面還是運用不夠靈活。在模具設(shè)計中，參照模具設(shè)計手冊，設(shè)計出了較為合理的模具，但在一些細節(jié)問題的處理上仍欠缺考慮，掌握了簡單零件的分型，對于比較復(fù)雜的平面的模具設(shè)計仍需要繼續(xù)學(xué)習(xí)。整個畢業(yè)設(shè)計過程中，我學(xué)到了很多東西，對待設(shè)計的嚴謹，工作態(tài)度的嚴肅認真。
設(shè)計中承蒙老師的悉心指導(dǎo)和幫助，在畢業(yè)設(shè)計過程中提供了很多寶貴的資料、設(shè)計和方向、設(shè)計思路，以及模具結(jié)構(gòu)原理方面的知識，在此向他表示衷心的感謝。因本人工程實踐經(jīng)驗與理論水平有限，時間較短，設(shè)計過程中難免存在錯誤，懇請廣大老師不吝批評指正。
附圖
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