塑料模具畢業(yè)設計說明書

1、 1 緒論1.1 引言模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模

2、具在機械、電子、輕工、汽車、紡織、航空、航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中6090的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國、日本、法國、瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.2 課題研究的目的與意義塑料模具產(chǎn)業(yè)近年來在我國發(fā)展很快，隨之而來的是日益激烈的市場競爭，加入WTO后，外國模具廠家進入國

3、內(nèi)市場，要在激烈的競爭中脫穎而出，發(fā)展模具標準件實施模具的專業(yè)化生產(chǎn)至關重要。現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到很廣泛的應用。模具的用途廣泛，模具的種類繁多，科學地進行模具分類，對有計劃地發(fā)展模具工業(yè)，系統(tǒng)地研究、開發(fā)模具生產(chǎn)技術，促進模具設計、制造技術的現(xiàn)代化，充分發(fā)揮模具的功能和作用；對研究、制訂模具技術標準，提高模具標準化水平和專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)水平，提高模具生產(chǎn)效率，縮短模具的制造周期，都具有十分重要的意義。1.3 我國模具技術的現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床

4、工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模

5、數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離：（1）注重開發(fā)大型、精密、復雜模具；隨著我國轎車、家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化

6、要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。2 注塑件的設

7、計2.1 功能設計功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能，并達到一定的技術指標。該塑件（如圖2-1）承受外力的幾率不大，如沖擊載荷、振動、摩擦等情況比較少；塑件的工作溫度是室溫，這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫度的要求降低；作為一種塑件產(chǎn)品，就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素；此外，塑料都會老化，還要考慮到材料的光氧化等問題。圖 2-1 外殼圖2.2 材料選擇通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說，要考慮的主要是材料的力學性能，如屈服應力、彈性模量、彎曲強度、表面硬

8、度等；其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題,以下是對幾種常用塑料材料的性能對比，如表2-1所示：表2-1: 三種材料性能參數(shù)表ABSPS尼龍密 度1.021.051.041.061.181.20收 縮 率0.30.80.60.80.82.5熔 點130160131165220240熱變形溫度（45N/cm²）65986590132138模具溫度6080406085120噴嘴溫度180190160170250300中段溫度180230170190270320后段溫度150170140160250270注射壓力601006010050110拉伸強度334935636066拉伸彈性模量1.82.8

9、3.52.3彎曲強度806198105113彎曲彈性模量1.4-1.54壓縮強口沖擊強度11200.250.40不斷硬 度R6286洛氏M658011.7HB體積電阻率1016101710191015介電常數(shù)60Hz2.45.0106 Hz2.760Hz3.0擊穿電壓-19272030外 觀淺象牙色或白色不透明無色透明、摔打音清脆透明微黃特 點耐熱、表面硬度高、，尺寸穩(wěn)定、耐化學及電性能好，易加工，可鍍鉻耐水、耐化學品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫透明度高、硬而韌、高抗沖、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣性和耐熱性好、耐開裂耐藥品性差。材料最終選定為ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力

10、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0.04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短，制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。2.3 脫模斜度該塑件采用的塑料是ABS，而ABS的成型收縮率較?。?.3-0.8%），而且塑件不太復雜，對型芯的包緊面積也不太大，所以應取較合適的脫模斜度。為保證壁厚的均勻一致，因此取塑料件的內(nèi)外表面的脫模斜度一致。這里脫模斜度取1º。2.4 壁厚圖紙可知，該塑件有許多中不同的壁厚，如2mm、3mm、1mm、等。壁厚不均勻，這就造成塑料熔體的充模速率和冷卻收縮不均勻，并由此產(chǎn)生許多質(zhì)量問題。如凹陷、真空包、翹曲、甚至開裂。為防

11、止此類現(xiàn)象出現(xiàn)，這就要求防止出現(xiàn)突變與截面厚薄懸殊的設計，故我在壁厚不同處采取過渡設計，例如：采用圓弧過渡等措施。2.5 圓角從塑件可知，該塑件內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)折處都設計了圓角。其采用圓角不僅降低了應力集中系數(shù)，提高了抗沖擊、抗疲勞能力，而且改善了塑料熔體的流動充模性能，減少了流動阻力。降低了局部的殘余應力，防止開裂和翹曲，也使塑料件外形流暢美觀。而且成型模具型腔也有了對應的圓角，提高了成型零件的強度。2.6 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量2.6.1 尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模

12、具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證輪與殼體軸的閉合，所以應該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應選擇高精度。 新標準將塑件制品等級分為三級，即精密級、中級和自由尺寸等級，其尺寸公差見表1-5。表 1-5 塑料制品精度等級的選用（SJ 1372-78）類型塑 料 品 種建 議 采 用 精 度精密中等自由尺寸 1聚苯乙烯ABS聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯聚砜酚醛塑料氨基塑料30%玻璃纖維增強塑料3452尼龍6，尼龍66，尼龍610，尼龍9，尼龍1010氯化聚醚硬聚氯乙烯，醋酸纖維素4563聚甲醛聚丙烯低壓聚乙

13、烯567 4軟聚氯乙烯高壓聚乙烯678根據(jù)精度等級選用表，ABS的高精度為3級，一般精度為4級。（2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構成為： =+ 式中 制件總的成型誤差； 塑料收縮率波動所引起的誤差；模具成型零件制造精度所引起的誤差； 模具磨損后所引起的誤差；模具安裝，配合間隙引起的誤差；（3）影響塑料制品尺寸精度的因素比較復雜，歸納有以下三個方面。模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。塑料材料 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。2.6.2 塑件的表面質(zhì)量塑件的外表面要求沒有缺陷，沒有導

14、電雜質(zhì)，因為要對外表面進行電鍍，所以外表面應比較光滑即外表面粗糙度較低，其內(nèi)表面無特別要求。2.6.3 塑件體積和質(zhì)量的計算該產(chǎn)品材料為尼龍塑料，其密度為1.021.05×103（Kg/m），收縮率為0.0030.008。計算其平均密度為1.035×103（Kg/m），平均收縮率為0.005，下面主要對下殼進行計算和校核。計算塑件體積：使用Pro/e軟件對塑件三維模型進行分析得：塑件體積為V= 2391.24mm3計算塑件質(zhì)量：由公式M=×V=1.035×103×106×2391.24×10-9=2.475g3 注塑成型的準

15、備3.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作：圖3-1 注塑成型壓力時間曲線（1）物料準備：成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨

16、脹系數(shù)，對模具進行適當?shù)念A熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過程：塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中t0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（t=t1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間t1到t2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的

17、時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從t2到t3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理：由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內(nèi)產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了

18、消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10020度至熱變形溫度以下1020度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121，加熱溫度為100121，保溫時間與制件厚度有關，通常取29小時。3.2 注塑成型工藝條件（1）溫度：注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保

19、證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。ABS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表3-1所示：表3-1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)料筒溫度 /噴嘴溫度/模具溫度/熱變形溫度 /前段中段后段1.82MPA0.45MPA200210220220606596（2）壓力：注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像尼龍流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部

20、的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為3.427.5MPA。（3）時間：完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間、保壓時間、冷卻時間、其他時間（開模、脫模、涂脫磨劑、安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為35秒，保壓時間一般為20120秒，冷卻時間一般為30120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決

21、定的，質(zhì)量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表3-2所示：表3-2 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5102.5351.0153.0451.5223.5652.0284.085經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表3-3所示：表3-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性內(nèi)容特性內(nèi)容噴嘴形式直通式模具溫度50噴嘴溫度()220后段溫度()220中段溫度()210前段溫度()200注射壓力MPa85120保壓力

22、MPa80注射時間s35保壓時間s20冷卻時間s20其他時間s3干燥溫度()6080干燥時間()13后處理溫度70，保溫時間2小時。3.3 注塑機的選擇3.3.1 注塑機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機，這是注塑成型工藝技術的一大突破，目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%；注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的50%。成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快，產(chǎn)量最多的機種之一。注塑機的分類方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法。常用的說法有：（1）按設備外形特征分類：臥式、立式、直角式、多工位注塑機。（2）按加工能力分類：超小型、小型、中型、大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類

23、和按合模裝置的特征分類，但日常生活中用的較少。3.3.2 注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。（1）公稱注塑量：指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。（2）注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。（3）注射速率：為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一

24、參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表3-4所示表3-4 注射量與注射時間的關系注射量/CM 125 250500100020004000600010000注射速率/CM/S125 200333570890133016002000注射時間/S 11.251.5 1.752.25 3 3.75 5（4）塑化能力：單位時間內(nèi)所能塑化的物料量，塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。（5）鎖模力：注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。（6）合模裝置的基

25、本尺寸：包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。（7）開合模速度：為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停。（8）空循環(huán)時間：在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間。3.3.3 選擇注塑機（1）由注射量選定注射機由PRO/E建模分析得（材料密度取1.035×103Kg/m）塑件體積為:V= 2391.24mm3塑件質(zhì)量為:M=2.475g澆注系統(tǒng)質(zhì)量 =1.2g= =3.6

26、75/0.8=4.594g式中：M實際注射量(g)；額定注射量(g)；K注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8。由此選擇臥式注射成型機：XS-ZY-60；該設備的技術規(guī)范見表：表3-5 國產(chǎn)注射機XS-Z-60技術參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結構類型臥式拉桿空間(mm)190x300公稱注射量(cm)60移模行程(mm)180螺桿(柱塞)直徑(mm)38最大模具厚度(mm)200注射壓力(MP)122最小模具厚度(mm)70注射時間(s)-鎖模形式(mm)液壓-機械注射方式柱塞式模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)-噴嘴圓弧半徑(mm)12鎖模力(KN)500噴嘴孔直徑4（2）注射壓

27、力校核ABS塑料推薦注射壓力為7090MPa，考慮到本制件壁厚較小，充模阻力較大取注射壓力為80 Mpa,根據(jù)已選的注射機可知符合要求。（3）鎖模力校核注射成型時的塑料會產(chǎn)生模板間的漲模力，此漲模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分形面上的投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被漲模力頂開，必須對模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處會產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，因此模具設計時應使注射機的額定鎖模力大于漲模力。則 30×（1×43675）=15330<500000N式中，F(xiàn)注塑機額定鎖模力(N)；單個塑件在模具分型面上的投影面積(m)；澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積(m)；塑料熔體在型腔內(nèi)的

28、平均壓力(查模具設計手冊)（2040MPa）。（4） 噴嘴尺寸校核在實際生產(chǎn)過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機噴嘴球面半徑R1大12 mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.51 mm，如圖3-2所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 圖3-2 噴嘴與澆口套尺寸關系 （5） 定位圈尺寸校核 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。（6） 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式

29、：H H H 70 189 200 滿足要求。式中 H所設計的模具厚度 189mm； H注塑機所允許的最小模具厚度70mm；H注塑機所允許的最大模具厚度200mm；（7） 開模行程校核模具開模取出制品所需的開模距離必須小于注射機的開模行程。注射機最大的開模行程的大小直接影響模具所形成的塑件高度，太小時塑件無法從動定模之間取出。所選注塑機為液壓機械聯(lián)合作用鎖模機構，最大開模行程不受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度SH+H+（510）mm 18025+25+10 18060 滿足要求。 式中 S注塑機移模行程180 mm；H推出距離25 mm；

30、H流道凝料與塑件高度25 mm。4 模具設計4.1 分型面的設計為了將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具取出，以及為了安放嵌件，將模具適時地分成兩個或若干個組成部分，這些可以分離部分地接觸面，統(tǒng)稱分型面。從分型面地數(shù)目來看：單分型面、雙分型面、多分型面。從分型面形狀來看：平面、斜面、階梯面、曲面。從分型面地開模方式來看：平行于開模方向，垂直與開模方向，與開模方向呈一斜角。模具設計中分型面的選擇很關鍵,它決定了模具的結構。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。選擇模具的分型面時應考慮以下基本原則：（1）分型面的選擇應有利于脫模（2）分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求（3）

31、分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造（4）分型面應有利于側(cè)向抽芯（5）分型面應選在塑件外形最大輪廓處（6）便于塑件脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊（7）對成型面積的影響由于考慮到該塑件有側(cè)抽芯機構的設計，所以選擇單分型面水平分型方式,可以減少對側(cè)抽芯機構設計的復雜程度，且開模時動定模直接分開，又可減少模具加工難度又便于成型后出件。4.2 型腔數(shù)的確定一模具兩件的布局將使抽芯機構變得復雜,所以不采用該方案。選擇方案如下:采用輪與殼體配套的一模一件,生產(chǎn)效率偏低,但也能適應中小批量的生產(chǎn)要求,料流比較順暢,流程較短,零件質(zhì)量較好。經(jīng)過分析采用一模一件。如圖4-1所示圖 4-1 輪與殼體配套的一

32、模一件4.3 模具澆注系統(tǒng)設計4.3.1 澆注系統(tǒng)的設計原則（1）澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置；（2）盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間；（3）澆口位置的選擇，應避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇行流動，并有利于排氣和補縮；（4）避免高壓熔體對型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移。（5）澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無損傷；（6）熔合縫位置必須合理安排，必要時配置冷料井或溢料槽；盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；（7）澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度，其中澆口必須有IT8以上精度。4.3.2 主流道和分流道設計1.主流道頂部設計成半球形

33、凸坑，以便與噴嘴銜接，為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大2mm，如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出，由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套，選用45號鋼材并經(jīng)熱處理提高硬度，設計獨立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用，主流道襯套的進口直徑略大于噴嘴直徑1mm以避免溢料并且防止銜接不準而發(fā)生的堵截。定義：主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸的部位起，到分流道為止的這一段。主流道形狀及其與注塑機噴嘴配合關系如圖4-2 圖4-2 主流道形狀與注塑機噴嘴配合關系圖A.小端直徑D2=D1+（0.51mm）B.小端球半徑R2=R1+（12mm）（

34、其中D1、R1分別為注射機射出口的直徑及注射頭的球半徑) 由于ABS流動性一般，所以主流道進口端的截面直徑取稍大些。根據(jù)所選注塑機的噴嘴前端孔徑及注塑機注塑量60 cm查塑料注塑模結構與設計表6-1得：主流道進口端直徑 D=5mm主流道進口端的截面直徑 D=6mm錐角 =3°主流道出口端圓角半徑R=0.125×D=0.75mm取1mm主流道表壁的表面粗糙度R=0.8m主流道長度L=22mm注塑機噴嘴前端孔徑R1=5.5所以主流道進口端球面半徑取R2=5mm 主流道如圖4-3所示：圖4-3 主流道設計圖2.澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應

35、盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。（1）分流道的平衡在多腔模具中，熔體在主流道與各分流道，或各分流道之間的體積流量是不會相同的，但可以認為他們的流速是相等的，以此達到各型腔同時充滿的目的。為此各流道之間應以不同的長度或截面尺寸來達到流量不等，經(jīng)分析可推導，可用下式進行平衡計算：L1/L2=d1/d2=Q1/Q2式中 Q1，Q2熔融樹脂分別在流道1 和流道2 中的流量，cm

36、3/s；d1,d2分流道1 和分流道2 的直徑， cm;L1，L2分流道1 和分流道2 的長度，cm。上式?jīng)]有考慮分流道轉(zhuǎn)彎局部阻力的影響，以及模具溫度不均的影響。實際上尚須對這些因素作校正，才能達到充模時間相等的目的。當分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等時，則各流道的長度變化、長度尺寸等均應相同（2）澆口的平衡在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔所需填充流量不同，也可采用調(diào)整各澆口截面尺寸的方法，使熔融體同時充滿各型腔。澆口平衡簡稱為BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV 值相同，基本上能達到平衡填充。對于多型腔相同制品

37、的模具，其澆口平衡計算公式如下：BGV式中 Ag澆口的截面積，m;Lg澆口的長度，mm;Lr分流道的長度，mm。澆注系統(tǒng)設計時一般澆口的截面積與分流道的截面積之比Ag/Ar 取0.070.09。該模具，各個型腔不相同，形狀及截面尺寸都不相同，顯然要進行BGV計算。3.分流道截面形狀 分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、V形等多種。其中圓形截面最理想，使用越來越多。本次設計采用圓形截面。由PRO/E建模分析得（材料密度取1.035×103Kg/m）塑件各部分體積比為大輪V：小輪V：殼體V=4：1：10分流道直徑d為3mm，到小輪的分流道長度Lr1=12mm, 到大輪的分流道長度

38、Lr2=10mm，到殼體的分流道長度Lr3=3mm。各澆口的長度Lg=1.5mm(1)分流道截面積ArAr=3.14=7.065 m(2)選小輪澆口為基準澆口，其截面積AgAg=0.08 Ar=3 t=0.08×7.065=0.5652 mt=0.75mm b=3t=2.25mm(3)其他澆口的面積根據(jù) V：V：V=BGV:BGV:BGV 4：1：10= ：所以 Ag=3t=2.0638 m t=0.829mm b=3t=2.487mm Ag=3t=2.826 m t=0.971mm b=3t=2.913mm4.3.3 澆口套設計由于注塑成型時主流道要與高溫塑料熔體和注塑機噴嘴反復接

39、觸和碰撞，所以一般都不將主流道直接開在定模上，將它單獨開設在一個嵌套中，然后將此套再嵌入定模內(nèi)，此套為澆口套,也稱為主流道襯套。澆口套應選用優(yōu)質(zhì)鋼材8A，熱處理硬度為53-57HRC。長度應與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端面不得突出在分型面上，否則不僅會造成溢料，而且還會壓壞模具。襯套與定模之間的配合采用H7/6。選擇的澆口套如圖4-4所示：圖4-4 澆口套設計圖4.3.4冷料穴及拉料桿 冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔。冷料穴一般設在主流道的末端，當分流道較長時，在分流道的末端有時也開設冷料穴。 拉料桿冷料井可分為頂出桿成

40、型的“拉頂”冷料井、拉料桿成型的“拉料”冷料井和凹坑拉料冷料井。在本次設計中，我們采用Z字形拉料桿如圖4-5，工作時依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套，推出后由于鉤子的方向性而不能自動脫料，需要人工取出。 圖4-5 冷料穴和拉料桿形式4.3.5 排氣方式此制件屬中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和推桿的間隙排氣，不開設專門排氣槽，這樣既可減少設計的復雜度，又可節(jié)約設計成本。4.4 成型零件設計4.4.1 型腔及型芯的設計（1）凹模的設計為了保證凹模使用壽命，不浪費價格昂貴的材料。并且凹模損壞后，維修、更換方便。所以選用整體嵌入式凹模-沉孔嵌入式。結構形式如圖4-6所示：圖4-6 凹模設計圖

41、(2）凸模的設計由于整體式凸模浪費材料太大并且切削加工量大，在當今的模具結構中幾乎沒有這種結構。所以凸模也選擇整體嵌入式-沉孔嵌入式。結構如圖4-7所示： 圖4-7 凸模設計圖4.4.2 工作尺寸計算（1）凹模的工作尺寸計算其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。徑向尺寸計算公式：L=深度尺寸計算公式：H=式中 L為塑件外形最大尺寸，mm；K為塑件的平均收縮率0.005；為塑件的尺寸公差，mm；為模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/3-1/4；H為塑件高度方向的最大尺寸，mm。凹模長度尺寸計算為：凹模深度尺寸計算為：凹模寬度尺寸計算為：（2）凸模的工作尺寸計算其工作尺寸屬于被包

42、容尺寸，盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。徑向尺寸計算公式： =高度尺寸計算公式： =式中 為塑件外形最大尺寸，mm；K為塑件的平均收縮率0.005；為塑件的尺寸公差，mm；為模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/3-1/4；為塑件高度方向的最大尺寸，mm。凸模長度尺寸計算為：凸模寬度尺寸計算為：凸模高度尺寸計算為：（3）中心距尺寸的計算模具上中心距尺寸與制品上中心距的公差標注均采用雙向等值公差和表示。此外，在中心距尺寸的計算中不考慮磨損量，中心距尺寸計算,公式如下式中 模具中心距尺寸，mm；塑件心中距尺寸，mm。所以4.5 模架的選取模架是注射模的骨架。標準模架一般由定模座板、定模板、動模板、動

43、模座板、墊塊、推板、推板固定板、導柱、導套、復位桿、斜導柱等組成。由于澆口采用的是點澆口所以模架需選擇小水口模架，根據(jù)行腔尺寸查塑料模具設計附錄B提供的標準模架圖例選取模架型號為A1-200200-16-Z2 GB/T12556.1-1990，結構及尺寸如圖4-8所示：圖4-8 模架圖4.6 導向機構的設計導向機構主要有導向、定位、承受側(cè)壓力三個作用，為了使合模動作更加可靠平穩(wěn)在型腔周圍設四根導柱，將導柱開設在動模側(cè)即導柱正裝，為保護型芯，避免合模時凸模進入凹模時由于方位搞錯而損壞模具或由于定位不準而互相碰傷，設在動模上的導柱長度高出型芯68mm，導柱采用帶頭導柱和導套配合的方式，安裝段與模板

44、間采用過渡配合H7/k6，導向段與導向孔間采用動配合H7/f6，固定段表面粗糙度為Ra1.6m導向段表面也用Ra1.6m，導柱需要有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的芯部，因此采用材料T8A滲碳（0.50.8mm深），經(jīng)淬火處理（HRC60）。導柱如圖4-9所示： 圖4-9 導柱圖導套選用直導套，導套內(nèi)孔與導柱之間為過渡配合H7/f6，外表面與模板孔為較緊的過渡配合H7/k6，粗糙度內(nèi)外表面均用Ra0.8m，材料選用T8A滲碳淬火處理，表面硬度為HRC60。導套如圖4-10所示：圖4-10 導套圖4.7 脫模機構的設計4.7.1 頂出機構的設計原則（1）頂出機構的運動要準確，可靠，靈活，無卡死現(xiàn)

45、象，機構本身要有足夠的剛度和強度，足以克服托模阻力。（2）保證在頂出過程中塑件不變性，這是對定出機構的最基本的要求。在設計時要正確估計塑件對模具粘附力的大小和所在位置，合理的設計頂出部位，使頂出力能均勻合理的分布，要讓塑件能平穩(wěn)的從模具中脫出而不會產(chǎn)生變型。頂出力中大部分是用來克服因塑料收縮而產(chǎn)生的包緊力，這個力的大小與塑料品種性能，以及塑件的幾何形狀復雜程度，型腔深度，壁厚還有模具溫度，定出時間，脫模斜度，模具成型零件的表面粗糙度等因素有關，其影響因素較為復雜，很難進行準確的計算。一般原則是塑料收縮率越大，塑件壁越厚，型芯尺寸越大，形狀越復雜，型芯深度越深，脫模斜度越小，模具溫度越低，冷卻時

46、間越長，成型零件表面粗糙度越大，其對模具的包緊力就會越大，此時就應選擇頂出力較大的頂出方式。（3）頂出力的分布應盡量靠近型芯，且定出面積應盡可能大，以防塑件被破壞。（4）頂出力應作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的位置，如加強筋，凸緣，厚壁處等。應盡量避免使頂出力作用在塑件的平面位置上。（5）若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位出凹進塑件0.1mm左右，而頂出桿端面則應高于基準面，否則塑件表面會出現(xiàn)凸起，影響基準面的平整和外觀。4.7.2 采用推桿脫模機構（1）推桿計算和復位桿計算脫模機構是典型的簡單脫模機構，它結構簡單，制造容易且維修方便。它是由

47、推桿、推桿固定板、推桿墊板、復位桿和彈簧所組成。在動模一邊施加一次頂出力，就可實現(xiàn)塑件脫模的機構稱為簡單脫模機構。這是一種最簡單的脫模機構，這些頂桿一般只起頂出作用。有時根據(jù)塑件的需要，頂桿還可以設計成塑件的某一部相同形狀或作為型芯。頂桿多用T8A或T10A材料頭部淬火硬度達50HRC以上，表面粗糙度Ra值取1.6m和頂桿孔成H7/f6配合。推桿是模具標準件，選取直通形圓形推桿，數(shù)量為11，直徑是4mm。推桿頂出塑件后，必須回到頂出前的初始位置，才能進行下一循環(huán)工作。因此還必須設計復位桿來實現(xiàn)這一動作,復位桿又稱回程桿。有時，頂出機構中的推桿較多，推桿較細，或頂出力不均衡，頂出后頂桿可能發(fā)生偏

48、斜，造成頂桿彎曲或折斷，此時，應考慮設計頂出機構的導向位置。推桿結構如圖4-11所示：圖4-11推桿復位桿結構如圖4-12所示： 圖4-12 復位桿（2）頂出力的計算注塑成型過程中，型腔內(nèi)熔融塑料因固化收縮包在型芯上，為使塑件能自動脫落，在模具開啟后就需要在塑件上施加一頂出力。頂出力的作用點應盡量靠近型芯，并且頂出力應施于塑件剛性和強度的最大的部位，如凸緣或加強筋等處作用面積也盡可能大一些。頂出力是確定頂出機構結構和尺寸的依據(jù)，它與塑料種類，塑件包容在型芯上的面積以及塑件的熱收縮率等有關， 計算公式： 式中 F頂出力 NE塑料彈性模量1800MPA塑料包容在型芯的徑向面積1549mm2F塑料與

49、鋼之間的摩擦因素0.21d型芯直徑69mmt塑件平均壁厚1.5mm塑件材料的泊松比0.4塑件在徑向的熱收縮 式中 塑料熱膨脹系數(shù)7×10 Tm注入型腔的熔融塑料溫度180 塑件出模溫度60代入得：0.4=917N（3） 脫模力計算計算公式為：式中 K查塑料成形加工與模具表83得1.0035矩形制件的平均壁厚1.5mmE塑料的彈性模量1800S塑料平均成型收縮率0.055L制件對型芯的包容深度12mm模具型芯的脫模斜度1°制件與型芯的摩擦因數(shù)0.21塑料的泊松比0.4= 414N頂出力滿足要求。（4） 推桿直徑效核柔度定義：=60因為=6029 所以屬于大柔度推桿計算公式：式

50、中 脫模阻力414NE頂桿材料彈性模量；N推桿數(shù)量；4個K安全系數(shù)；1.41.8；取1.5D推桿直徑4mm=2.3 故推桿滿足要求。4.8 側(cè)抽芯機構的設計由于制品的特殊要求，在塑件側(cè)面有幾個凹槽。針對塑件的外側(cè)孔采用斜導拄抽芯機構進行抽芯以使塑件能順利脫模。針對幾個凹槽采用斜滑塊抽芯機構能順利脫模同時還能與頂桿配合頂出塑件。4.8.1 結構及工作原理斜導柱抽芯機構由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊組成，并有保證抽芯機構的動作穩(wěn)妥可靠的滑塊定位裝置和鎖緊裝置。4.8.2 設計注意事項（1）型芯盡量可能設置在與分型面相垂直的動或定模內(nèi)，利用開?；蛲瞥鰟幼鞒槌鰝?cè)型芯。（2）盡可能采用斜導柱在定模

51、，滑塊在動模的抽芯機構。（3）鎖緊楔的楔角應大于斜導柱的傾角，通常大2-3度，否則，斜導柱無法帶動滑塊。（4） 滑塊完成抽芯動作后，留在滑槽內(nèi)的滑塊長度不應少于滑塊全長的2/3。（5） 應盡量可能不使頂桿和活動型芯在分型面上的投影重合，防止滑塊和頂出機構復位時互相干涉。（6） 滑塊設在定模上的情況下，為保證塑件留在動模上，開模前必須先抽出側(cè)向型芯，因此，采用定距拉緊裝置。4.8.3 抽拔力塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，而將型芯或凸模包緊，塑件在脫模時，必須克服這一包緊力及抽芯機構所產(chǎn)生的磨擦力才能抽出活動型芯。在開始抽拔的瞬時所需的抽拔力成為初始抽拔力，以后抽拔所需的力成為相繼抽拔力。

52、初始抽拔力比相繼抽拔力大，所以，在設計計算時總是考慮初始抽拔力。抽拔力F 可用下式計算：F=式中 P塑件的收縮應力(Mpa)，模具冷卻時P=39.2MPa；A塑件包圍型芯的側(cè)面積，1130mm2F摩擦系數(shù)，一般f=0.15-1.0，取0.6脫模斜度， 1°F抽拔力F=39.2×11.3×COS(0.6-tan15°)/(1+0.6sin1°×COS1°)=438.3N斜導柱受彎曲力為：式中 斜導柱的傾斜角，15° 斜導柱所受彎曲力，N=453.8N4.8.4 抽芯距 將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離稱為抽芯距。一般來說，抽芯距等于側(cè)孔深度加2mm-3mm的安全距離。其計算公式為：式中 設計抽芯距，2mmS 抽芯距，mm=4mm4.8.5 斜導柱傾斜角傾斜角的大小關系到斜導柱所承受的彎曲力和實際達到的抽拔力，也關系到斜導柱的工作長度，抽芯距和開模行程。為保證一定的抽拔力及斜導柱的強度，取小于25度，一般12-25度內(nèi)選取。取15°4