路由器下蓋注塑模具的設(shè)計(jì)-注射模含6張CAD圖
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路由器下蓋注塑模具的設(shè)計(jì)
摘 要
塑料成型制品是以塑料為主要結(jié)構(gòu)材料經(jīng)成型加工獲得的制品，又稱塑料制件，簡稱塑件。塑料成型制品應(yīng)用廣泛，特別是在電子儀表、電器設(shè)備、通信工具、生活用品等方面獲得大量應(yīng)用。如各種受力不大的殼體、支架、機(jī)座、結(jié)構(gòu)件、裝飾件等；建筑中所大量使用的各種塑料管材、板材以及門窗異型材；塑料中空容器和各種生活用塑料制品等。作為塑料制品的主要生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的塑料模具，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國在模具行業(yè)發(fā)展迅猛。模具行業(yè)為推動(dòng)我國的經(jīng)濟(jì)生活各領(lǐng)域的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。隨著我國進(jìn)入“十二五”快速發(fā)展時(shí)期，在機(jī)械、汽車、家電、電子信息和建筑建材等領(lǐng)域?qū)λ芰夏＞叩膹?qiáng)烈市場需求推動(dòng)下，塑料模具的發(fā)展前景一片光明。其中復(fù)雜、高精度、多功能復(fù)合型模具成為未來模具行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。我國從改革開放開始，對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)在整個(gè)制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用更是大大地推動(dòng)了模具行業(yè)的飛速發(fā)展。近年來我國在模具行業(yè)取得長足進(jìn)步，新材料、新工藝、先進(jìn)加工設(shè)備不斷出現(xiàn)。模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和商品化已達(dá)到較高的水平。如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實(shí)現(xiàn)了模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化，因而深受贊譽(yù)。模具又因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。當(dāng)然近年來，我國模具行業(yè)一直保持著良好的發(fā)展，已經(jīng)駛?cè)氚l(fā)展快車道。尤其我國模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進(jìn)行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容是底板注塑模具。塑件的材料為聚丙烯（PP）。根據(jù)地板的結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)以及現(xiàn)有的注塑成型工藝，為實(shí)現(xiàn)塑件的快速成型、脫模，采用點(diǎn)澆口的澆注方式。本文對(duì)注塑模具進(jìn)行簡要介紹，注塑模具中的主要零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并在設(shè)計(jì)過程中著重考慮了生產(chǎn)實(shí)際中的經(jīng)濟(jì)性和合理性。
Abstract
In the 21st century, the mold industry of China has rapid development. Mold industry contributes greatly to promote China's economic development in all areas of life. As China into the "second Five-Year" period of rapid development in machinery, automobile, home appliances, electronic information and the field of building materials such as plastic mold, are driven by strong market demand, and these give plastic mold industry bright prospects. The future development of the industry focuses on the complex, high precision, functional composite mold. The reform and opening up of China for digestion and absorption of foreign advanced technology, especially in the field of computer technology in the successful application of the entire manufacturing has greatly promoted the rapid development of the mold industry. In recent years, China has made great progress in the mold industry, new materials, new technology and advanced processing equipment. Mold parts standardization, specialization and commercialization have reached a higher level.
The content of this paper is to design the injection mold for a toothpaste cap. The material is polyethylene plastic (PE). According to the shape characteristics of toothpaste cap structure and the existing injection molding process, the use of gear and rack as the screw-separating mechanism, this paper designs an efficient spin injection mold with auto-off thread. Unscrewing institutions include spur gears, the rack, straight bevel gears and the screw core. To achieve rapid forming of plastic parts and mold opening, a point gate and secondary mold opening structure of three-plate molds are used. This paper briefly describes the injection mold, the auto-off thread process and principles of mold design. Unscrewing of the gear and rack driving system for the mold design and the main parts of the plastic injection mold are calculated, and the actual production of economic rationality is also considered in the design process.
Key Words：Injection mold；Internal thread；Point gate；Gear rack mechanism
31
目錄
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 塑料模具及塑料模具行業(yè) 2
1.1 塑料模具簡介 2
1.2 塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 2
2 注塑成型工藝與設(shè)備 5
2.1 注塑模的組成及各部分作用 5
2.2 注塑成型過程 5
2.3 注塑機(jī) 7
3 模具分析與設(shè)計(jì) 8
3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求 8
3.2 塑件介紹及塑件材料 9
3.2.1 塑件介紹 9
3.2.2 塑件材料分析介紹 9
3.3 分型面選擇 10
3.4 型腔布置方案 10
3.5 注塑機(jī)的選擇 11
3.6 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì) 12
3.6.1 主流道的設(shè)計(jì) 13
3.6.2 定位環(huán)的設(shè)計(jì) 14
3.6.3 分流道設(shè)計(jì) 14
3.6.4 澆口的設(shè)計(jì) 15
3.7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 15
3.7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 15
3.7.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 15
3.7.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 16
3.8 澆注冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
3.9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
3.9.2復(fù)位桿的設(shè)計(jì) 20
3.10拉料桿的設(shè)計(jì) 20
3.11排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21
3.11 模架的選擇 21
4 模具零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
4.1 定模板尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
4.2 動(dòng)模板的尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
4.3 具材料例表 23
5 模具裝配 24
5.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求 24
5.2 塑料模具裝配過程 25
5.2.1 裝配動(dòng)模部分 25
5.2.2 裝配定模部分 25
6 經(jīng)濟(jì)性分析 26
結(jié) 論 27
參 考 文 獻(xiàn) 28
致 謝 29
引 言
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是路由器下蓋注塑模具的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中的注塑產(chǎn)品（底板）與實(shí)際生活息息相關(guān)，在各種電子產(chǎn)品中被廣泛使用。次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
一．設(shè)計(jì)要求：
（1） 塑件產(chǎn)品圖1張，模具總體結(jié)構(gòu)裝配圖1張；
（2） 模具主要零件圖6—8張；
（3） 總體圖量不少于1.5張零號(hào)圖，全部設(shè)計(jì)圖紙用CAD完成；
（4） 模具設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。
二．設(shè)計(jì)參數(shù)：
（1） 型腔數(shù)量：2
（2） 塑件材料：PP
根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所做底板的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：查閱過相關(guān)書籍文獻(xiàn)后，初步選定分型面，型腔大小以及數(shù)量，塑件應(yīng)留在動(dòng)模一側(cè)，明確頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。結(jié)合上述澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、型腔的布置方案以及分型面的選擇確定了模具的類型以及模架的初步選擇。此次設(shè)計(jì)在XXXXXXXXXXX老師的大力支持下和細(xì)心指導(dǎo)之下才得以順利進(jìn)行，尤其在分型面的創(chuàng)建過程當(dāng)中，正應(yīng)為蔣老師的指導(dǎo)讓我正確的選擇好分型面才得以讓后面的設(shè)計(jì)順利進(jìn)行，也讓我在分型面的創(chuàng)建這方面讓我體會(huì)頗多，當(dāng)然整個(gè)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，讓我對(duì)注塑模具有了全新認(rèn)識(shí)，也產(chǎn)生了濃厚的興趣。
1 塑料模具及塑料模具行業(yè)
1.1 塑料模具簡介
塑料模具是塑料加工工業(yè)中和塑料成型機(jī)配套，賦予塑料制品以完整構(gòu)型和精確尺寸的工具。由于塑料品種以及成型方法的不同，塑料模具主要分為以下幾大類
（1） 塑料注塑模具：主要用來成型熱固性塑料。
注塑模具由于其成型效率高，易于成型形狀復(fù)雜的制品，并且容易在工業(yè)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此在塑料工業(yè)中注塑模具發(fā)展較為迅速，目前在我國日益發(fā)展壯大，技術(shù)水平也得到了極大地提高和發(fā)展。
注塑模具的結(jié)構(gòu)及基本零件：
① 成型零件，包括凹模、凸模、各種成型芯。
② 支承固定零件，包括模底座、固定板、支承板、墊塊等。用于固定模具或支承壓力。
③ 導(dǎo)向零件，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。用于確定模具或推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位置。
④ 抽芯零件，包括斜銷、滑塊等。在開模過程中用于抽出活動(dòng)型芯或鑲塊，使塑件脫模。
⑤ 推出零件，包括推桿、推管、推塊、推件板、推板、推板固定板等。用于使塑件脫模。
（2） 塑料壓塑模具：主要用來成型熱固性塑料。包括壓縮成型模具和壓注成型模具。
（3） 塑料擠出模具：主要用來成型生產(chǎn)連續(xù)形狀的塑料產(chǎn)品。
（4） 塑料吹塑模具：主要用來成型塑料容器類中空制品。
（5） 塑料吸塑模具：主要用來生產(chǎn)一些日用品、食品類包裝制品。
（6） 高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具：主要用來成型各種所需形狀的泡沫塑料包裝材料。
1.2 塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
模具工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。模具是現(xiàn)代，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。所以模具行業(yè)在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域重要性不言。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
（1） 我國塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀
① 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，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英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。
② 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。
③ 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、日本HZS公司的CRADE、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。
④ 長期以來，中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，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，模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。其中長三角和珠三角個(gè)別企業(yè)的產(chǎn)品己達(dá)到相當(dāng)高的水平，個(gè)別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達(dá)到或接近國際水平，但總體來看，這些企業(yè)的模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。同樣在生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比尚有10年以上的差距。
⑤ 企業(yè)是模具創(chuàng)新的主體。長期以來我國塑模具企業(yè)存在著研發(fā)能力弱，創(chuàng)新意識(shí)薄弱。一方面是由于技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是由于科研開發(fā)投入少，更重要的是觀念落后，對(duì)開發(fā)不夠重視。使得我國大多數(shù)塑料模具企業(yè)長期處在中低檔模塑制品加工鏈下游，難以實(shí)現(xiàn)高附加值的企業(yè)利潤。
⑥ 一切競爭都可歸結(jié)于人才的競爭。由于我國現(xiàn)行體制和教育培養(yǎng)體系問題。高質(zhì)量模具研發(fā)人才缺口問題的解決尚待時(shí)日。在社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)中，在經(jīng)濟(jì)全球化的過程中，競爭性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，許多企業(yè)目前的體制和經(jīng)營機(jī)制仍舊很難適應(yīng)多變的市場。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。雖然各地都在努力解決這兩個(gè)問題，但要得到較好解決尚待時(shí)日。
（2） 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向。
① 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 ② 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
③ 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
④ 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
⑤ 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
⑥ 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
⑦ 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
⑧ 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品不斷向微型化方向發(fā)展，因而產(chǎn)生了新世紀(jì)產(chǎn)業(yè)需求的微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)。許多新興制造技術(shù)隨之產(chǎn)生，包括光刻，電鑄及脫模技術(shù)(LIGA)、紫外光蝕刻技術(shù)(UV)、放電加工(EDM)、微注射成型、精密磨削和精密切削等。其中，微注射成型技術(shù)以容易實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模生產(chǎn)具有精密微細(xì)結(jié)構(gòu)零件的優(yōu)點(diǎn)成為世界制造技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。因此我國必須在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加強(qiáng)對(duì)微注塑成型領(lǐng)域的理論及技術(shù)研究。
2 注塑成型工藝與設(shè)備
2.1 注塑模的組成及各部分作用
（1） 塑件成型零件：賦予成型材料形狀和尺寸的零件。通常由型芯、型腔以及其他輔助零件等。
（2） 澆注系統(tǒng)：將熔融塑料從注射機(jī)噴嘴引向流入閉合的模腔，一般由主流道、分流道、澆口、冷井以及鉤料桿等。
（3） 合模導(dǎo)向與定位零件：保證模具各結(jié)構(gòu)件相互的移動(dòng)精度，通常有導(dǎo)柱和導(dǎo)套以及定位環(huán)、錐面定位元件等。
（4） 脫模機(jī)構(gòu)：將塑件從模具中平穩(wěn)可靠地脫出來的機(jī)構(gòu)裝置，稱之為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)一般情況下設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，主要有推桿、推桿固定板以及推桿電板等零件組成。
（5） 復(fù)位機(jī)構(gòu)：模具完成塑件推出動(dòng)作后，需要將動(dòng)、定模閉合以便完成下一次的注塑。合模時(shí)為避免推桿損傷型腔表面，一般采用復(fù)位桿帶動(dòng)推桿回到原先位置。
（6） 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：為了滿足注射工藝對(duì)模具溫度的要求，模具應(yīng)設(shè)有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)模具溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由加熱和冷卻系統(tǒng)組成。一般熱塑性塑料成型時(shí)需要冷卻，熱固性塑料成型時(shí)需要加熱。
（7） 排氣系統(tǒng)：塑料熔體注入模具型腔時(shí)，會(huì)使型腔填充不滿或因氣體在高壓力作用下快，快速升溫而使塑件局部燒傷。所以在模具中應(yīng)開有排氣槽以保證氣體迅速徹底排出模腔。
（8） 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)：當(dāng)塑件側(cè)向有凸凹及孔時(shí)，在塑件被頂出之前，需要先抽拔出側(cè)向的型芯（或鑲塊），才能使塑件順利實(shí)現(xiàn)脫模。
（9） 模架：模具中各模板和導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及復(fù)位桿、推桿等，通過螺釘連接組合成一起的裝配體稱之為模架。模架是實(shí)現(xiàn)模具基本功能的基礎(chǔ)零件，模架的尺寸規(guī)格已實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化。在設(shè)計(jì)模具時(shí)可直接選用模架。
2.2 注塑成型過程
注塑成型是熱塑性塑料的主要方法。它的注塑成型過程歸納起來是塑化、注射和模塑三個(gè)過程。其注射工藝流程如圖2.1所示。
（1） 塑化過程：塑料在機(jī)筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)過螺桿旋轉(zhuǎn)或者柱塞的推擠，達(dá)到組分均勻并具有良好可塑性的過程，即塑化過程是注塑過程的準(zhǔn)備過程。
（2） 注射過程：塑料在噴嘴的注射壓力下由料筒克服一系列的流動(dòng)阻力和運(yùn)動(dòng)阻力注射進(jìn)入模腔的過程。一般噴嘴的注射壓力常在80～120MPa之間。
（3） 模塑過程：從塑料熔體注射進(jìn)入模具開始，經(jīng)過模腔注滿熔體冷卻固化定型，一直到塑件制品從模腔內(nèi)脫出的這一過程。模塑過程大體可以分為三個(gè)階段。
① 沖模階段：從柱塞或螺桿開始向前推動(dòng)融料起直至塑料充滿模腔時(shí)為止。在此過程中注射壓力起決定作用。
② 保壓階段：熔料充滿模腔后，由于塑料熔體在模腔內(nèi)受到冷卻而發(fā)生收縮但因模腔內(nèi)的塑料仍然處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓之下，料筒內(nèi)的熔料必須向模腔內(nèi)繼續(xù)填充，才能補(bǔ)足因收縮而留出的空間。
③ 固化階段：在冷卻系統(tǒng)和模體溫度的作用下，塑件逐漸固化成型，開模后頂出。
2.3 注塑機(jī)
注塑機(jī)是塑料（主要是熱塑性塑料）注射成型時(shí)所使用的主要設(shè)備。其結(jié)構(gòu)主要是由注射裝置、脫模裝置、鎖模裝置、模板機(jī)架等部分所組成。
注射成型時(shí)，將成型模具安裝注塑機(jī)的動(dòng)模固定板和定模固定板上，由鎖模裝置合模并鎖緊，塑料在料筒中被加熱而呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入模具型腔之中，塑料件冷卻固化后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將塑件推出。
根據(jù)注塑機(jī)的工作過程，一般可以將注塑機(jī)分為以下幾個(gè)部分：
（1） 注射裝置：注射裝置的主要作用是使固態(tài)的塑料顆粒均勻地塑化而呈熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將塑料熔體注入閉合的模具型腔中。注射裝置包括料斗、料筒、加熱器、計(jì)量裝置、螺桿（柱塞式注塑機(jī)為柱塞和分流梭）、噴嘴及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
（2） 鎖模裝置：鎖模裝置的功能有三點(diǎn)：第一是實(shí)現(xiàn)成型模具的開、合動(dòng)作；第二是在成型過程中提供足夠的夾緊力使模具鎖緊；第三是開模時(shí)能夠推出模具型腔中的塑料件。鎖模機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械式的，也可以是液壓式的，或者是液壓與機(jī)械聯(lián)合作用式的。推出機(jī)構(gòu)也有機(jī)械推出式式和液壓推出式兩種。
（3） 液壓傳動(dòng)和電氣控制：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)是保證注塑機(jī)注塑成型按照預(yù)定的工藝要求（壓力、速度、溫度和時(shí)間）和動(dòng)作程序準(zhǔn)確進(jìn)行而設(shè)置的。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是注塑機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，而電氣控制系統(tǒng)則是控制各個(gè)動(dòng)力液壓缸完成開啟、閉合及注射、推出與前進(jìn)、后退等動(dòng)作的系統(tǒng)。
隨著塑料工業(yè)飛躍的發(fā)展，注塑機(jī)的發(fā)展也快。類型不斷增加，注塑機(jī)的分類方法較多，通常以下兩種分類方法較為普遍。
（1） 按塑化方式和注射方式，可分為以下兩種。
① 柱塞式注塑機(jī)：通過柱塞在料筒內(nèi)作反復(fù)運(yùn)動(dòng)，將塑料熔體注入模具型腔之中。塑料在料筒內(nèi)的塑化主要依靠料筒外的加熱器提供的熱量使其塑化成黏流狀態(tài)。由于塑料的導(dǎo)熱性差，若料筒內(nèi)塑料層過厚，則會(huì)導(dǎo)致塑料內(nèi)外層塑化不均勻。因此，柱塞式注塑機(jī)的注射量不宜過大，一般為30～60g,而且不宜用來成型流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料件。
② 螺桿式注塑機(jī)：通過螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將料斗中的塑料卷入，并逐步將其塑化、排氣、壓實(shí)，不斷地將塑料熔體推向料筒前端，積存在料筒頂部和噴嘴之間，螺桿本身受到熔體的反作用力而后退。當(dāng)積存的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，并在液壓油缸的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng)，將熔體注入模具型腔。在螺桿式注塑機(jī)中螺桿的作用是送料、塑化、傳遞壓力和壓實(shí)物料。
（2） 按外形特征分類可分為三類。
① 立式注塑機(jī)：立式注塑機(jī)的注射裝置和定模固定板設(shè)置在設(shè)備的上部，而鎖模裝置、動(dòng)模固定板、推出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在設(shè)備的下部。立式注塑機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備占地面積小，模具裝拆方便，安裝嵌件和活動(dòng)型芯方便可靠。其缺點(diǎn)是不易進(jìn)行自動(dòng)化操作，只適用于小注射量場合，注射量一般為10～60g。
② 臥式注塑機(jī)：臥式注塑機(jī)的注射裝置和定模固定板在設(shè)備的右側(cè)，而鎖模裝置、動(dòng)模固定板、推出機(jī)構(gòu)等均設(shè)置在左側(cè)。臥式注塑機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較矮，易于操作，塑料件退出后能自動(dòng)落下，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。其缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大，模具裝卸比較麻煩。
③ 直角式注塑機(jī)：此注塑機(jī)的注射裝置為立式布置、鎖模、定頂出機(jī)構(gòu)以及動(dòng)模固定板、定模固定板均按臥式排列，其缺點(diǎn)是加料比較困難，嵌件或活動(dòng)型芯安放不便，只適用于小注射量的場合，注射量一般為20～45g。
立式注塑機(jī)和直角式注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)為柱塞式，而臥式注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)多為螺桿式。隨著注塑機(jī)的成型范圍的擴(kuò)大，近年來出現(xiàn)了許多新型注塑機(jī)，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料注塑機(jī)、發(fā)泡注塑機(jī)、熱固性注塑機(jī)等。
3 模具分析與設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求
（1） 塑件名稱：底板（2） 塑件材料：PP（3） 型腔設(shè)置：一模兩腔
（4 ) 品塑件圖
圖3.1 塑件產(chǎn)品圖
3.2 塑件介紹及塑件材料
3.2.1 塑件介紹
所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為底板。零件尺寸較小，整個(gè)零件都較薄，最厚的地方不過4mm,形狀較規(guī)則，上表面有增大摩擦力的的條紋。由于塑件產(chǎn)品直接與手接觸，要求塑件表面光滑、無明顯毛刺，形狀有較高的精度要求,在個(gè)電子產(chǎn)品中才能合理使用。
3.2.2 塑件材料分析介紹
PP的化學(xué)名稱為聚丙烯。由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。有等規(guī)物、無規(guī)物和間規(guī)物三種構(gòu)型，工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化,故熔點(diǎn)高達(dá)167℃,耐熱,制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。密度0.90～0.91，是最輕的通用塑料。耐腐蝕,抗張強(qiáng)度30MPa，強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，較易老化，但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服?！o毒、無味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,有較高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化.適于制作一般機(jī)械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件 。常見的酸、堿有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。
（1） 聚丙烯（PP）的成型特性：
① 結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.
② 流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形.
③ 冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低溫高壓時(shí)容易取向,模具溫度低于50度時(shí),塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形
④ 塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中.
（2）聚丙烯（PP）成型條件
① 注塑機(jī)類型：柱塞式、螺桿式均可。
② 計(jì)算收縮率：1～2.0％。
③ 模具溫度：35～55℃。
④ 注塑壓力：60～100MPa 。
⑤ 預(yù)熱溫度：70～80℃。
⑥ 預(yù)熱時(shí)間：1～2h。
⑦ 注射時(shí)間：15～60s。
⑧ 冷卻時(shí)間：15～60s
3.3 分型面選擇
分型面是模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱為分型面,分型面的選擇對(duì)模具設(shè)計(jì)方式影響最大,分型面設(shè)計(jì)是否合理對(duì)塑件質(zhì)量和模具復(fù)雜程度具有很大的影響。基本上是一種分型面對(duì)應(yīng)著一種模具設(shè)計(jì)方案，所以分型面的選擇決定著模具總體的設(shè)計(jì)方案。注塑模具分型面的選擇，一般應(yīng)考慮以下各項(xiàng)基本原則：
1）保證塑料制品能夠脫模。2）使分型面容易加工。3）盡量避免側(cè)向抽芯。4）使側(cè)向抽芯盡量短。5）有利于排氣。6）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。7）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。8）盡可能滿足塑件的使用要求。9）盡量減少塑件在合模方向的投影面積。10）長型芯應(yīng)置于開模方向。11）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。
綜上所述，分型面平坦在一個(gè)平面上,為了順利脫模,分型面采用如下模具結(jié)構(gòu)，只需要斜頂出模，加工成本經(jīng)濟(jì)，塑件成型精度可靠。以及考慮脫模頂出，保證上表面的光滑，所以選擇上表面為分型面。見圖3.2
3.4 型腔布置方案
本模具設(shè)計(jì)為提高成型效率采用的是一模二腔。
3.5 注塑機(jī)的選擇
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)塑件的具體情況，選擇合適的注塑機(jī)。注塑機(jī)選擇主要包括以下兩方面的內(nèi)容：
（1）確定注射機(jī)的型號(hào)，使塑料，塑件，注射模及注射工藝等所要求的注射規(guī)格
參數(shù)在所選注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)可調(diào)的范圍內(nèi)；
（2）調(diào)整注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。
根據(jù)塑料的類型，塑件的結(jié)構(gòu)和注射模的大小，成型方法，生產(chǎn)批量以及現(xiàn)有設(shè)備
及注射工藝進(jìn)行注射機(jī)的選擇。
注射機(jī)規(guī)格的初選是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和注射模的大小。先預(yù)選注射機(jī)的型號(hào)，之后要進(jìn)行校核。
注塑機(jī)初選：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：
其中，是指注塑機(jī)的公稱注射質(zhì)量（g）；是指注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)；是指塑件的質(zhì)量（g）；是指澆注系統(tǒng)的廢料質(zhì)量。
由于澆注系統(tǒng)的廢料質(zhì)量無法確定，所以先用塑件的注射容量進(jìn)行估算，計(jì)算如下：
塑件的注射容量即塑件的體積：
＝ 967.35 mm3
考慮到理論注射容量為實(shí)際的75%，故實(shí)際注射容量為，根據(jù)相關(guān)參數(shù)選擇XS-ZY-60型號(hào)的注塑機(jī)，其中，X：成型；S：塑料；Z：注射；Y：螺桿式；：60最大注射量60。
3.6 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆口的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中從接觸注塑機(jī)噴嘴處開始，到其型腔為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。澆注系統(tǒng)分為普通澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)于塑件的性能、表觀質(zhì)量以及成型的工藝性能影響很大。
（1）普通澆注系統(tǒng)
普通澆注系統(tǒng)一般是由主流道、分流道、澆口（進(jìn)料口）以及冷料穴四個(gè)部分組成。
（2）普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
① 適應(yīng)塑件注射成型的工藝特性；
② 有利于型腔內(nèi)氣體的排出；
③ 盡量減少塑料熔體的熱量損失和壓力損失；
④ 避免塑料熔體直接沖擊細(xì)小型芯或嵌件；
⑤ 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔的布局同時(shí)考慮流動(dòng)距離和流動(dòng)面積的校核。
3.6.1 主流道的設(shè)計(jì)
1）主流道尺寸和澆口的設(shè)計(jì)
（1）主流道的主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線小端直徑 D =注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5~1）
=3+（0.5~1），取D=4.0mm 。
（2）主流道的球面半徑 SR =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1~2）
=15+（1~2），取SR=16mm 。
（3）球面的配合高度 ，取h=3mm 。
（4）主流道的長度 取L=22+43.5=65.5mm。
主流道大端直徑 （半錐角）
取
澆口套總長
2）澆口套的設(shè)計(jì)
主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求比較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC~55HRC,如圖4.1所示。
圖4.1 主流道襯套
3.6.2 定位環(huán)的設(shè)計(jì)
由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設(shè)計(jì)成分體式，注射機(jī)定位孔尺寸為 ，定位圈尺寸取 ，兩者之間呈較松的間隙配合。
定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.2所示；定位圈和襯套的固定形式如圖4.3所示。
3.6.3 分流道設(shè)計(jì)
分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w的流向，使其平穩(wěn)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量塑料熔體在流動(dòng)過程中的熱量損失和壓力損失。
分流道的截面形狀常有的有圓形、半圓形、梯形和矩形等。
分流道橫截面積越大，注射過程中壓力損失越??；分流道的內(nèi)表面積越小，熱量損失也就越小。所以可以根據(jù)分流道橫截面積和表面積的比值來表征流道效率。效率越高說明壓力、熱量損失越小，分流道設(shè)計(jì)的越合理。表3.1比較了不同流道截面形狀的綜合特征。
表3.1 不同截面形狀綜合特征比較
截面形狀
流道效率
熱量損失
流動(dòng)阻力
加工性能
選用情況
圓形
0.25D
小
小
較難
常用
梯形
0.195D
較小
較小
易
最常用
半圓
0.153D
較小
小
易
較常用
矩形
大
大
易
不常用
根據(jù)上表中各截面形狀的綜合特征，考慮到加工性能的難易，選用最為常用的梯形截面分流道。
梯形截面分流道的尺寸可按下面經(jīng)驗(yàn)公式確定
（3-2）
（3-3）
上式中b為梯形最大底邊寬度（mm），m為塑件的質(zhì)量（g），L為分流道的長度（mm），h為梯形的高度（mm）。
3.6.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好地高質(zhì)量注射成型。
模具設(shè)計(jì)中常用的澆口有直接澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口等。本次設(shè)計(jì)采用的是點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口是一種截面尺寸很小的澆口，由于點(diǎn)澆口前后兩端存在較大的壓力差，導(dǎo)致熔體流動(dòng)性增加，有利于型腔的填充。此外，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的澆注系統(tǒng)，在定模部分必須增加一個(gè)分型面，用于取出澆注系統(tǒng)的凝料。此次澆口采用半倒圓，直徑為2mm.
3.7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)
采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置，按模架規(guī)格選取即可。
3.7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的精度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。
2）該導(dǎo)套采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置。
3）導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上。
4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)只有承屑槽，在導(dǎo)柱孔口倒角。
5）在合模時(shí)，保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。
6）動(dòng)定模板采用合并加工時(shí)，可確保同軸度要求。
3.7.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
1）采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽，如圖4.10所示。
2）導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出6mm ～8mm。
3）為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱端部常做成圓錐形的先導(dǎo)部分。
4）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度。
5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7間隙配合[7]。
6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為0.2um。
7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面、不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火、硬度為50HRC以上。
圖4.9 導(dǎo)柱
3.7.3 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
導(dǎo)套與安裝在另外一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，以保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。
1）采用帶頭導(dǎo)套，如圖4.10所示。
2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
3）導(dǎo)套孔的的滑動(dòng)部分按H8/f7 H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4um。
導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?
4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，該模具中采用T8A。
圖4.10 導(dǎo)套
3.8 澆注冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模具的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率、塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。對(duì)于注入模具中的熱塑性塑料熔體，必須在模具內(nèi)冷卻固化才能成為塑件。模具溫度越低，溫差越大，塑件冷卻固化的時(shí)間越短。但是另一方面，模具溫度過低又會(huì)影響熔體流動(dòng)性，可能出現(xiàn)質(zhì)量問題。總之，注塑模具設(shè)計(jì)中必須設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過控制模具溫度，使注塑成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
對(duì)于熱塑性塑料注塑成型而言，冷卻效果對(duì)實(shí)現(xiàn)模具溫度調(diào)節(jié)的目的，起決定性作用。
冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1） 冷卻水道與成型面各處應(yīng)取相同距離，并將水道的排列與成型面相符。
（2） 冷卻水道應(yīng)使成型零件表面冷卻均勻，使各處溫差不大。
（3） 冷卻水道數(shù)量盡量多、冷卻通道孔徑盡量大。
（4） 冷卻水道出、入溫差盡量小
（5） 澆口處加強(qiáng)冷卻。
（6） 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件容易產(chǎn)生熔接痕的部位。
（7） 動(dòng)、定模應(yīng)分別單獨(dú)設(shè)置冷卻系統(tǒng)。
常見的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有直流式、循環(huán)式、直流循環(huán)式、噴流式以及隔板式等。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，由于型腔鑲塊尺寸較小、螺紋型芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜不適合在成型零件上加工冷卻水道。故只在定模板和動(dòng)模板靠近型腔的位置對(duì)稱設(shè)置了個(gè)的冷卻直水道。
3.9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。
3.9.1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
塑件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視的，應(yīng)遵循以下原則。
1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)近盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。
2）保證塑件不因推出而變形損壞。
3）機(jī)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠。
4）良好的塑件外觀。
5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。
3.9.2 塑件的推出機(jī)構(gòu)
該套模具的塑件采用推桿推出，推桿的形式為圓形。
1） 推桿如圖4.11所示，共10根推桿。
2）推桿應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大的地方。
3）推桿應(yīng)布置均勻。
4）推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。
5）推桿直接與模板上的推桿空采用H8/f8間隙配合。
6）通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔地面平齊或高出型腔底面0.05mm~0.10mm。
7）推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。
8）推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度為 u=0.8um。
3.9.2復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
3.10拉料桿的設(shè)計(jì)
應(yīng)為成型件與上表面的接觸面積相比下表面要大的多，為了保證塑件不留在上模腔，必須設(shè)置拉料桿。見下圖
3.11排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模板分型面上設(shè)置1mm深的排氣槽用于排氣，而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上設(shè)置了10根推桿，排氣條件足夠。
卻水道。故只在定模板和動(dòng)模板靠近型腔的位置對(duì)稱設(shè)置了8個(gè)的冷卻直水道。
3.11 模架的選擇
根據(jù)本次設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的模具結(jié)構(gòu)形狀以及相關(guān)數(shù)據(jù)，選取龍記細(xì)水口系統(tǒng)2930FAI型模架：其標(biāo)準(zhǔn)長×寬=396mm×346mm。其他模板參數(shù)如下：
（1） 定模板固定板厚50mm
（2） 脫流道板厚25mm
（3） 定模板（A板）厚40mm
（4） 動(dòng)模板（B板）厚30mm
（5） 動(dòng)模墊板厚40mm
（6） 動(dòng)模墊塊厚90mm
（7） 動(dòng)模固定板厚25mm
因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的模具為帶螺紋塑件的成型模具，采用的是齒輪齒條脫螺紋機(jī)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的推桿和推板結(jié)構(gòu)。故模架沒有推板和推板固定板。
4 模具零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
模具零件的計(jì)算說明是整個(gè)模具設(shè)計(jì)中的最重要的部分。它涉及到模具零件的詳細(xì)尺寸以及后續(xù)的加工。對(duì)于本次模具設(shè)計(jì)，計(jì)算說明重點(diǎn)闡述了齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及一些重要模具零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。
整個(gè)模具的設(shè)計(jì)計(jì)算包括以下幾個(gè)部分：
（1） 定模板尺寸的計(jì)算
（2） 動(dòng)模板尺寸的計(jì)算
（3） 導(dǎo)柱長度的確定
（4） 成型零件工作尺寸的計(jì)算
4.1 定模板尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)已經(jīng)選擇的模架，可以初步確定定模板的基本尺寸長×寬=396mm×346mm。此外決定定模板詳細(xì)尺寸的因素主要有以下幾個(gè)方面：
（1） 型腔的大小、數(shù)量及布置方案；
（2） 導(dǎo)柱的大小、數(shù)量及布置方案；
（3） 定距拉桿的大小、數(shù)量及布置方案；
（4） 冷卻水道的大小、數(shù)量及布置方案；
（5） 尼龍?zhí)茁葆斂椎拇笮?、?shù)量及布置方案。
4.2 動(dòng)模板的尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)于動(dòng)模板的尺寸設(shè)計(jì)由以下幾方面因素決定：
（1） 型腔布置
因定模板的型腔布置及尺寸要求已經(jīng)確定，定模板的型腔布置及尺寸要求須和定模板保持一致，才能保證合模的密封性。根據(jù)已選的模架，動(dòng)模板基本尺寸厚度為。
（2） 導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸及布置
動(dòng)模板導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸及布置要與定模板保持一致。
（3） 冷卻水道的尺寸及布置
為了更好地實(shí)現(xiàn)冷卻效果，動(dòng)模板冷卻水道的數(shù)量和布置情況和定模板一致，盡量靠近型腔同時(shí)不干涉其他結(jié)構(gòu)。
（1） 動(dòng)模固定板大螺釘孔的布置
根據(jù)已選模架，螺釘孔的相對(duì)位置尺寸已經(jīng)確定。相對(duì)位置尺寸為。
其他結(jié)構(gòu)的尺寸及布置均要與定模板保持一致。動(dòng)模板的具體設(shè)計(jì)如圖4.2所示。
4.3 具材料例表
表4.3 該模具的選材及熱處理見表
零件名稱
材料牌號(hào)
熱處理
硬度
說明
模仁
718H
預(yù)硬化
36HRC-38HRC
保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度,易于拋光
圓柱型芯
Cr12MoV
淬火
58HRC-62HRC
淬透性好,熱處理變形小、耐磨性好
動(dòng)模型芯
718H
淬火
42HRC-54HRC
保證加工后獲得較高的形狀和尺寸精度,沿脫模方向拋光
動(dòng)定模座板
45
調(diào)質(zhì)
230HB-270HB
墊塊
Q235
調(diào)質(zhì)
230HB-270HB
支撐柱
S50C
調(diào)質(zhì)
225HB-240HB
推板固定板
45
調(diào)質(zhì)
230HB-270HB
主流道襯套
T10A
淬火
50HRC-55HRC
導(dǎo)柱導(dǎo)套
T10A
淬火
54HRC-58HRC
定位圈
45
調(diào)質(zhì)
230HB-270HB
復(fù)位桿
45
淬火
43HRC-48HRC
5 模具裝配
5.1 塑料模具裝配的技術(shù)要求
塑料模具種類較多，結(jié)構(gòu)差異很大，裝配的具體內(nèi)容與要求也不同。一般注射、壓縮和擠出模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，裝配環(huán)節(jié)多，工藝難度大。其他類型的塑料模具結(jié)構(gòu)較為簡單。無論哪種類型的模具，為保證成形制品的質(zhì)量，都應(yīng)具有一定的技術(shù)要求。
1）模具裝配后各分型面應(yīng)貼合嚴(yán)密,主要分型面的間隙應(yīng)小于0.05mm;在模具適當(dāng)?shù)钠胶馕恢脩?yīng)裝有吊環(huán)或起吊孔;模具的外形尺寸、閉合高度、安裝固定及定位尺寸、推出方式、開模行程等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣要求，并與所使用的設(shè)備條件相匹配，模具應(yīng)有標(biāo)記，各模板應(yīng)打印順序編號(hào)及加工與裝配時(shí)使用的基準(zhǔn)標(biāo)記。
2）導(dǎo)向或定位精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，動(dòng)、定模開合運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確，無卡阻、咬死或刮傷現(xiàn)象，安裝精定位元件的模具時(shí)，應(yīng)保證定位精度、可靠，且不得與導(dǎo)柱、導(dǎo)套發(fā)生干涉。
3）成型零件的形狀與尺寸精度及表面粗糙度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣要求，表面不得有碰傷、劃痕、裂紋、銹蝕等缺陷；拋光方向應(yīng)與脫模方向一致，成形表面的文字、圖案與脫模方向一致；活動(dòng)成形零件或鑲件應(yīng)定位可靠。配合間隙適當(dāng)，活動(dòng)靈活，不產(chǎn)生溢料。
4）澆注系統(tǒng)表面光滑，尺寸與表面粗糙度符合設(shè)計(jì)要求。
5）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動(dòng)靈活，工作平穩(wěn)、可靠；推出元件不應(yīng)承受側(cè)向力；既不允許放生溢料，也不得有卡阻現(xiàn)象。
6）側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動(dòng)靈活、平穩(wěn)；斜導(dǎo)柱不應(yīng)承受側(cè)向力；滑塊鎖挈應(yīng)固定可靠，工作時(shí)不得產(chǎn)生變形。
7）模具加熱元件應(yīng)安裝可靠、絕緣安全、無破損，能達(dá)到設(shè)定溫度要求；模具冷卻水道應(yīng)通暢，無堵塞，連接部位密封可靠。
5.2 塑料模具裝配過程
塑料模的總裝過程因模具結(jié)構(gòu)的不同而不同,但其主要的總裝配順序不變,具體如下:
1）確定裝配基準(zhǔn)。
2）安裝導(dǎo)柱導(dǎo)套和型芯、型腔并使間隙均勻。
3）安裝側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)等。
4）其他零件的裝配。
5）檢驗(yàn)、試模。
下面以裝配圖上的編號(hào)為準(zhǔn)，裝配時(shí)以導(dǎo)柱、導(dǎo)套為基準(zhǔn)件，裝配過程如下。
5.2.1 裝配動(dòng)模部分
推板放在動(dòng)模固定板上，將推桿套裝在固定板上推桿孔內(nèi)并穿入型芯固定板的推桿孔內(nèi)，在套裝到推板導(dǎo)柱上，使推板和推桿固定板重合。在推桿固定板板螺孔內(nèi)涂紅丹粉，將螺釘孔復(fù)印到推板上。然后，取下推板固定板，在推板上鉆孔攻絲后，重新合攏并擰緊螺釘固定。裝配后，進(jìn)行滑動(dòng)配合檢查，經(jīng)調(diào)整使其滑動(dòng)靈活，無卡阻現(xiàn)象。最后，將卸料板拆下，把推板放到最大極限位置，檢查推桿在型芯固定板上平面露出的長度，將其修磨到與型芯固定板上平面平齊或低0.02mm。
5.2.2 裝配定模部分
總裝配前澆口套、導(dǎo)套都已裝配結(jié)束并經(jīng)驗(yàn)合格。裝配時(shí)，將定模板套在導(dǎo)
柱上并與已裝澆口套的定模座板合攏，找正位置，用平行夾頭夾緊，以定模座板上的螺釘孔定位，對(duì)定模板鉆錐窩，然后拆開，在定模板上鉆孔、攻絲后重新合攏，用螺釘擰緊固定，最后鉆、鉸定位銷釘孔打入定位銷釘。
經(jīng)以上裝配后，要檢查定模板和澆口套的澆道錐孔是否對(duì)正，如果在接逢處有錯(cuò)位，需要進(jìn)行鉸削修整，使其光滑一致。
6 經(jīng)濟(jì)性分析
此次模具設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性分析：為提高生產(chǎn)效率，本模具采取一模四腔的方案，一次成型多個(gè)塑件。
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