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畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
四功能噴槍(卡芯頭)注塑模設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2006年2月27日至2006年6月5日
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、目的、要求：
1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)
復(fù)習(xí)、鞏固機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等系列課程的基本理論；完成四功能噴槍的卡芯頭零件注塑模具設(shè)計(jì)（中批量生產(chǎn)），畫出裝配圖和全部零件圖。
2、 目的
通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面復(fù)習(xí)鞏固機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)及相關(guān)課程的基本知識(shí)，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決機(jī)械加工中的工藝、工藝裝備等實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。掌握各種手冊(cè)、文獻(xiàn)資料要工藝工裝設(shè)計(jì)的運(yùn)用方法。通過(guò)文獻(xiàn)檢索、英文翻譯，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)和英語(yǔ)的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
3、 具體要求
（1）完成課題的前期準(zhǔn)備工作，撰寫課題報(bào)告1份；
（2）完成規(guī)定的英文文獻(xiàn)[1]翻譯工作，譯文質(zhì)量達(dá)到要求；
（3）完成四功能噴槍中卡頭芯零件注塑模設(shè)計(jì)，包括主要零件的工藝過(guò)程卡和工序卡；
（4）完成注塑模具設(shè)計(jì)，畫出其裝配圖和全部零件圖；
（5）總結(jié)課題成果，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書，文本質(zhì)量符合規(guī)范；
（6）圖紙工作量不少于是3張A0幅面，且其中必有一張A1幅面為手工出圖；
（7）設(shè)計(jì)說(shuō)明書不少于1。5萬(wàn)字；
（8）翻譯英文資料一份，數(shù)量不少于12000字符；
指定資料為《Synchronization Design System for Plastic Injection Mold》
主要參考文獻(xiàn)與資料:
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[3]陳萬(wàn)林.實(shí)用塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[4]馮炳饒.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].上海：上?？萍汲霭嫔纾?998
[5]《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994
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[8]東北重型機(jī)械學(xué)院等.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，第二版 [M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版，1998
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[10]校園網(wǎng)維普中文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)：查閱中文期刊與本課題有關(guān)的機(jī)械制造工藝、工裝設(shè)計(jì)文獻(xiàn)10篇以上。重點(diǎn)查閱期刊為：機(jī)械工藝師，機(jī)械制造，機(jī)械工程師
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
① 畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）調(diào)研階段：（第3-4周，2006.2.27-3.10）
完成畢業(yè)實(shí)習(xí)；完成英文文獻(xiàn)翻譯；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)資料查找；準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告。
② 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告階段：（第5-6周，2006.3.13-3.24）
③ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要工作階段：（第7-15周，2006.3.27-6.2）
其中包括：寫出論文、繪制、打印圖紙、完成所有畢業(yè)設(shè)計(jì)文件資料。
④ 預(yù)定答辯時(shí)間：2006年6月5日-6月11日
課題申報(bào)與審查
指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日
教研室主任(簽名)： 年 月 日
系教學(xué)主任(簽名)： 年 月 日
四功能噴槍(卡頭芯)注射模具設(shè)計(jì)
中文摘要和關(guān)鍵詞
摘要：本文是對(duì)四功能噴槍的卡頭芯進(jìn)行注射塑料模具設(shè)計(jì)，文中從制件和所用原材料分析入手，分析了卡頭芯的注射成型工藝，進(jìn)行了型腔的尺寸計(jì)算，論述了卡頭芯模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，闡述了塑件分型面確定、型腔數(shù)量、排列方式、澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)、塑件推出方式和位置、推出零件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)凝料推出方式、溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和成型零件及主要結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)過(guò)程。在設(shè)計(jì)中，考慮到本次所設(shè)計(jì)零件尺寸較小，精度要求不高，為提高生產(chǎn)率，故采用一模三十二腔。在此基本上，對(duì)主要零件進(jìn)行了加工工藝分析，并編制了工藝過(guò)程卡，通過(guò)模具設(shè)計(jì)、制造，實(shí)現(xiàn)了卡頭芯的注射成型。
關(guān)鍵詞：注塑成型；分型面；模具設(shè)計(jì)；工藝性分析
Abstract and Keyword
Abstract: This paper is carrying on designing the plastic injection mold with four function spray gun’ chuck core. This article commence at spare parts and chuck core’ material. It has analyzed the chuck core injection formation craft and calculated the size of the mode lumen, elaborated the mold of chuck core structural design, elaborated how to determined the parting surface， the quantity of mode lumens ，the arrangement way, the casting system，the exhaust gas system, the sprinkle way，position of design, the structure of sprinkle parts, how to sprinkle the casting system congeal material ,the temperature control system ,the formation parts and the main structural design process. In the design, because the spare parts size is small and the accuracy request isn't high, in order to rise the rate of production, we adopted one mould and 32 mode lumens. In this paper, it has carried on the processing craft analysis of the major parts, and established the technological process card, through the mold design and the manufacture, the chuck core injection formation has realized.
Keyword：injection molding；parting surface；mold design；craft analysis
第一章 緒論
1.1塑料制品成型及其在塑料工業(yè)中的重要性
塑料工業(yè)包括塑料原料的生產(chǎn)、塑料的配制和塑料制品的成型、塑料成型機(jī)械和模具的生產(chǎn)三個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。塑料制品的生產(chǎn)，是將塑料原料助劑通過(guò)高效、經(jīng)濟(jì)、巧妙地組合后成為制品，可生產(chǎn)出絢麗多彩、千姿百態(tài)的產(chǎn)品。塑料制品的生產(chǎn)目的是充分發(fā)揮各種樹(shù)脂和名種塑料的固有特性，利用多種成型方法，借助塑料成型機(jī)械和模具使之成型為具有一定形狀和內(nèi)在性能、能滿足使用要求的制件、制品和型材。塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型、機(jī)械加工、修飾和裝配四個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程所組成的。
由于塑料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕、絕緣性好、易著色、可成型任意形狀、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此塑料制品得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中，零件塑料化的趨勢(shì)不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品?？梢哉f(shuō)塑料工業(yè)是當(dāng)今極具活力的一門產(chǎn)業(yè)，塑料制品通常要通過(guò)模具而定型(定性)最終成為產(chǎn)品。
1.2塑料制品工業(yè)的發(fā)展和塑料制品的用途
1.2.1塑料制品工業(yè)的發(fā)展
在世界上，自1909年第一個(gè)人工合成樹(shù)脂——酚醛樹(shù)脂問(wèn)世以來(lái)，當(dāng)時(shí)，由于人們對(duì)它的性質(zhì)認(rèn)識(shí)不足，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的摸索，才將它變成有使用價(jià)值的塑料制品。塑料制品的成型最早是借借鑒金屬、陶瓷、玻璃制品的生產(chǎn)，通過(guò)仿制、實(shí)踐、逐步發(fā)展起來(lái)的。
到20世紀(jì)30年代，隨著合成樹(shù)脂品種的增加，產(chǎn)量擴(kuò)大，塑料制品生產(chǎn)實(shí)踐的積累，不斷增加了對(duì)塑料特性的認(rèn)識(shí)，從而促進(jìn)塑料制品生產(chǎn)方法技術(shù)的改進(jìn)和提高。進(jìn)入50年代，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，尖端科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，要求塑料制品具有優(yōu)良的性能，
同時(shí)對(duì)塑料制品的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、質(zhì)量和數(shù)量上都提出了更高的要求，從而推動(dòng)了塑料制品生產(chǎn)方法的革新、制品設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新、新型塑料成型機(jī)械設(shè)備的問(wèn)世。進(jìn)入90年代初，世界全成樹(shù)脂產(chǎn)量已達(dá)到9650萬(wàn)噸，按體積計(jì)，已超過(guò)世界鋼的年產(chǎn)量。塑料正向高性能、高功能化和多用途方面發(fā)展。據(jù)預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)世界將進(jìn)入塑料化時(shí)代，屆時(shí)，世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門所需要的工程用料中，塑料將占70%～80%，鋼鐵僅占20%左右。
世界塑料成型機(jī)械、設(shè)備和模具發(fā)展亦很快，在機(jī)械產(chǎn)品的品種和規(guī)模上都成倍增長(zhǎng)，而且主要品種已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。成型設(shè)備多采用微機(jī)電腦控制，并能實(shí)現(xiàn)屏幕顯示和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
1.2.2塑料制品的用途
隨著合成樹(shù)脂、塑料制品產(chǎn)量的增長(zhǎng)，質(zhì)量不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、包裝、國(guó)防尖端工業(yè)、辦公及家用電器、交通與航空、醫(yī)療與器械、體育和人們生活等各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下：
①農(nóng)業(yè)：農(nóng)用塑料制品包括大量使用的塑料薄膜、片材、排灌與噴灌管道、魚網(wǎng)、養(yǎng)殖箱、漂浮材料等。
②工業(yè)：在電器工業(yè)上已大量使用塑料制作絕緣材料和封裝材料；在電子和儀表工業(yè)上，用塑料制作各種精密、絕緣、高強(qiáng)度的制作、制品臉殼體；在機(jī)械工業(yè)中，用塑料制成傳動(dòng)齒輪、軸承、軸瓦及各種零部件；在化學(xué)工業(yè)中，用塑料作各種防腐的容器、管道、槽、罐等。
③建筑業(yè)：用塑料代替木材、金屬等傳統(tǒng)材料，制作塑料門、窗、樓梯扶手、開(kāi)花板、隔熱音板、地板磚、地板革、地毯、落水管道、上下水管道、塑料壁紙、裝飾板和衛(wèi)生潔具、煤氣和天然氣管道等，又稱為化學(xué)建筑材料。
④國(guó)防尖端工業(yè)：利用塑料的特殊性能，是國(guó)防與尖端工業(yè)中不可缺少的材料。從常規(guī)武器、火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)艦艇到人造衛(wèi)星、宇宙飛船和原子能工業(yè)中所用的各種燒蝕材料、耐腐蝕材料和高強(qiáng)度、高模量的增強(qiáng)復(fù)合材料和工程塑料，都是其他材料所不能代替的。
⑤交通與航空工業(yè)：為了減輕交通運(yùn)輸器和飛行器本身的重量，提高運(yùn)行和飛行速度，增加載重量，降低能耗，在各種汽車、火車、船舶、飛機(jī)制造中已大量利用各種增強(qiáng)塑料、夾心結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)合塑料、工程塑料作為結(jié)構(gòu)材料和重要零部件。
⑥辦公及家用電器工業(yè)：塑料已在各種辦公用具如復(fù)印機(jī)、打字機(jī)、計(jì)算機(jī)以及各種家用電器如電視機(jī)、收錄機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)器、吸塵器的制造中，作為絕緣、保溫、防腐、耐寒、防潮、阻燃的殼體、耐磨、精密的零部件成為不可缺少的重要材料，已獲得廣泛的應(yīng)用。
⑦醫(yī)療與器械工業(yè)：為救死扶傷，加強(qiáng)人們對(duì)各種工傷與災(zāi)害的救助，塑料已用于制造人工假肢、人工骨、人工腎、心臟起博器、假牙及醫(yī)療用輸血、輸液袋，一次性使用的注射器等各種醫(yī)療器械與器具。并將繼續(xù)開(kāi)發(fā)生物降解性醫(yī)用材料、功能性醫(yī)用材料和更多的人體器官材料。
⑧包裝業(yè)：新型塑料包裝材料現(xiàn)已大批量投產(chǎn)并被廣泛應(yīng)用。塑料包裝材料主要產(chǎn)品有：編織袋、網(wǎng)眼袋、集裝袋、包裝薄膜、復(fù)合薄膜；各種中空容器、周轉(zhuǎn)箱、集裝箱、開(kāi)口桶、瓦楞箱、捆扎繩、打包帶和泡沫塑料等。
⑨日常用品和體育器材：塑料制品已大量涌現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ钪?，獲得廣泛應(yīng)用。例如塑料雨衣手提包塑料涼鞋拖鞋，各種塑料玩具牙刷肥皂盒熱水瓶殼塑料餐具塑料花水果盤盒等千姿百態(tài)絢麗多彩的塑料制品。選用增強(qiáng)復(fù)合塑料制作各種體育品格，如撐桿單雙杠賽艇等，還將不斷開(kāi)發(fā)新的體育器材。
1.3我國(guó)塑料制品工業(yè)的現(xiàn)狀和前景
1.3.1我國(guó)塑料制品工業(yè)的現(xiàn)狀
80年代以來(lái),在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億,至2000年我國(guó)模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中,塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
?我國(guó)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、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模具有限公司制造的多腔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(guó)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的齒形誤差,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為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),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(wàn)次,淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次,交貨期較以前縮短,但和國(guó)外相比仍有較大差距。?
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)新設(shè)計(jì)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(kāi)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(guó)外的50～80%相比,差距較大。
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(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric?Technology公司的Pro/Engineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow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(guó)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(guò)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(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái),我國(guó)自主開(kāi)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(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)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(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(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(lái),國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用,并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下,和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比,仍有很大差距。??
據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來(lái)越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來(lái)進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā),這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管
表1-1 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表
項(xiàng)目
國(guó)外
國(guó)內(nèi)
注塑模型腔精度
型腔表面粗糙度
非淬火鋼模具壽命
10～60萬(wàn)次
10～30萬(wàn)次
淬火鋼模具壽命
160～300萬(wàn)次
50～100萬(wàn)次
熱流道模具使用率
80%以上
總體不足10%
標(biāo)準(zhǔn)化程度
70～80%
小于30%
中型塑料模生產(chǎn)周期
一個(gè)月左右
2～4個(gè)月
在模具行業(yè)中的占有量
30～40%
25～30%
材管接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平;以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。??
?1.3.2我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向?qū)ǎ??
（1）提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。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(lái)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)造了良好的條件;基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)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(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)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(guó)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,而且其常用于較復(fù)雜的大型制品,模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大,因此,開(kāi)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)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。??
?（4）開(kāi)發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(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(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低,與國(guó)外差距甚大,在一定程度上制約著我國(guó)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(guó)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)件規(guī)格品種。??
?（6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(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(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x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(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。
第二章 總體設(shè)計(jì)部分分析
2.1 四功能噴槍的工作原理
將水管接頭與四功能噴槍的奶嘴接上注入水，手捏噴槍的開(kāi)關(guān)即可噴水。四功能噴槍的噴頭上有四個(gè)不同的小孔，每旋轉(zhuǎn)即可分別得到四種不同類型的水花：柔水噴淋、急水噴淋、噴霧噴淋、全力噴淋四種功能水形。
2.2 四功能噴槍的整體結(jié)構(gòu)
四功能噴槍由ABS塑料制成,大體由槍體、開(kāi)關(guān)、噴頭、螺栓、螺母、蓋板、墊片、奶嘴、彈簧、卡銷芯等零部件組成。本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)卡頭芯兩部分的注塑成型模具。其中重量為。
2.3 零件公差分析
塑件的尺寸精度主要決定于塑料的收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差。查文獻(xiàn)可取精度等級(jí)為一般等級(jí)4級(jí)，公差為0.012。由于塑件成形時(shí)受種種原因的影響，尺寸穩(wěn)定性較差，所以依據(jù)塑件在產(chǎn)品中的裝置及使用情況，對(duì)非配合尺寸的偏差采用雙向分布或合理分布其偏差值。
2.4任務(wù)分析
本次進(jìn)行的是四功能噴槍(卡頭芯)注塑模具設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)有：
(1)塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性；
(2)塑料的成型工藝特性；
(3)塑料注射機(jī)的匹配；
(4)塑料注射成型工藝及控制；
(5)塑料注射模的設(shè)計(jì)及模具材料；
(6)塑料注射模的制造裝備和制造工藝等。
2.5注射成型分析與比較
注射成型過(guò)程可簡(jiǎn)單描述如下：將粉狀或粒狀塑料成型材料自注射機(jī)料斗加入，在螺桿或柱塞的帶動(dòng)下被送入加熱的料筒內(nèi)完成塑化，塑化均勻的物料在螺桿或柱塞的推擠作用下，通過(guò)注射機(jī)的噴嘴注入溫度較低的塑料模具內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻而硬化定型，脫模取出制品即完成了一個(gè)模塑周期。
與其他成型方法相比，注射成型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)適用范圍廣，能夠用于幾乎所有熱塑性及熱固性塑料的成型；
(2)成型周期短，生產(chǎn)效率高，一個(gè)成型周期通常只有30～60s；
(3)制品精度高，在塑料的各種常見(jiàn)成型方法中，注射成型法生產(chǎn)的制品精度最高；
(4)自動(dòng)化程度高，注射成型通常實(shí)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化操作，能一次完成形狀復(fù)雜制品的成型；
(5)成型加工簡(jiǎn)便，成型出的制品無(wú)須或只須作少量修整即可使用，邊角廢料少，且可回收利用等。
但同時(shí)，注射成型也存在著成型設(shè)備費(fèi)用高，模具昂貴的缺點(diǎn)。因此，如果用注射成型法生產(chǎn)小批量制品，經(jīng)濟(jì)上不合算。
第三章 模塑工藝規(guī)程的編制
該塑件是四功能噴槍中的一個(gè)零件，其零件圖3-1所示，本塑件的材料用丙烯腈——丁二烯——苯乙烯即ABS，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。
3.1塑件的工藝性分析
ABS是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的俗稱，查文獻(xiàn)得其機(jī)械性能較好，沖擊韌性強(qiáng)度較高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)性、電性能良好；易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻，適于制作一般機(jī)械零件、減磨耐磨零件、傳動(dòng)零件和電訊結(jié)構(gòu)零件。
圖3-1 卡頭芯零件圖
3.1.1ABS熱塑性塑料的使用性能分析
ABS是苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的俗稱，查文獻(xiàn)得其機(jī)械性能較好，沖擊韌性強(qiáng)度較高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)性、電性能良好；易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻，適于制作一般機(jī)械零件、減磨耐磨零件、傳動(dòng)零件和電訊結(jié)構(gòu)零件。
3.1.2ABS熱塑性塑料的成形特性分析
查文獻(xiàn)得其成形特性如下：
(1)無(wú)定形料，其品種牌號(hào)很多，各品種的機(jī)電性能及成形特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。
(2)吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)不小于，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥；
(3)流動(dòng)性中等，溢邊料左右(流動(dòng)性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)；
(4)比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫(對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊性樹(shù)脂，料溫更宜取高)，料溫對(duì)物性影響較大、料溫過(guò)高易分解(分解溫度為左右，比聚苯乙烯易分解)，對(duì)要求精度較高塑件模溫宜取，要求光澤及耐熱塑料宜取，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯的高，用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為，注射壓力為，用螺桿式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為，注射壓力為；
(5)模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力小，澆口處外觀不良，易發(fā)生熔接痕，應(yīng)注意選擇澆口位置、形狀，頂出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡(但在熱水中加熱可消失)，脫模斜度宜取以上。
(6)熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)見(jiàn)表3-1。
3.1.3塑件注塑工藝分析
(1)脫模斜度：查文獻(xiàn)由所給ABS材料查得型腔(凹模)，型芯(凸模) ，無(wú)特殊情況下，一般脫模斜度為，一般情況，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)；
(2)塑件最小壁厚及推薦壁厚：查文獻(xiàn)最小壁厚為，小型塑件壁厚推薦值為，中型塑件壁厚推薦值為，大型塑件壁厚推薦值為
；
(3)圓角：塑件轉(zhuǎn)角處采取圓弧過(guò)度，其半徑為塑件壁厚的以上，最小不宜小于；
(4)支承面：一般不以塑件的整個(gè)底面作為支承面，而將底面設(shè)計(jì)成凹凸形或在凹入面增設(shè)加強(qiáng)筋；
(5)熱塑性塑件孔的極限尺寸：查文獻(xiàn)孔的最小直徑：，孔的最大深度，盲孔：，通孔：。
表3-1 熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)
預(yù)熱和干燥
溫度
噴嘴溫度
時(shí)間
模具溫度
料筒溫度
后段
螺桿轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)
30
中段
注射壓力()
前段
ABS密度()
后處理
方法
紅外線燈、烘箱
成型時(shí)間(s)
注射時(shí)間
高壓時(shí)間
冷卻時(shí)間
溫度
70
總周期
計(jì)算收縮率(%)
3.1.4塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
3.1.4.1結(jié)構(gòu)分析。從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓柱形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，左面為直徑為2的圓柱，長(zhǎng)度為3，右面是由圓臺(tái)和圓球的組合而成，傾斜度為，因此在開(kāi)模時(shí)，形成一個(gè)的拔模角，由于此零件尺寸較小，因此沒(méi)有設(shè)計(jì)內(nèi)芯。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)需設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)，只需設(shè)計(jì)成型零件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、頂出裝置、冷卻加熱系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和選取模架即可。
3.1.4.2尺寸精度分析。該零件在設(shè)計(jì)中，未注公差。查參考文獻(xiàn)可根據(jù)第四機(jī)械工業(yè)部制訂的塑料制作尺寸公差作為我們選定的公差的主要資料，該標(biāo)準(zhǔn)系根據(jù)我國(guó)目前塑件成型水平提出來(lái)的。它將塑料制作分成8個(gè)精度等級(jí)，每種塑料可選其中三個(gè)等級(jí)，即高精度，一般精度和低精度。1、2級(jí)精度要求較高，目前一般不采用。表中只列出公差值，而具體的上下偏差可根據(jù)制作的配合性質(zhì)進(jìn)行分配。根據(jù)文獻(xiàn)精度等級(jí)的選用，選取此次設(shè)計(jì)零件的精度等級(jí)為一般等級(jí)即MT4級(jí)，塑料制品公差數(shù)值表，零件的基本尺寸在3以內(nèi)，因此零件的公差數(shù)值為0.12。對(duì)于軸類零件，其公差尺寸可取表中數(shù)值冠以（一）號(hào)，根據(jù)以上要求和零件的結(jié)構(gòu)可得出零件的精度尺寸如下所示：
從塑件的尺寸來(lái)看，最大處壁厚為3，但上面的脫模斜度較大，而下表為直徑為2的圓體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于零件的成型。
3.1.4.3表面質(zhì)量分析。該零件的表面要求沒(méi)有毛刺、缺陷，內(nèi)部無(wú)汽泡等，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑在工藝參數(shù)控制的較好的條件的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
3.2塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)和確定模具型腔數(shù)目。
3.2.1塑件的體積計(jì)算
塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可由手工計(jì)算該零件的體積，但由于在塑件的上表面有88度的脫模斜度，因此為了精確零件的體積，在本次設(shè)計(jì)中，采用在Pro/E中對(duì)零件進(jìn)行分析。分析結(jié)果如下：。
3.2.2塑件的質(zhì)量計(jì)算
查文獻(xiàn)ABS材料的密度為，收縮率為0.8%,通過(guò)計(jì)算質(zhì)量為
表3-2 XS-Z-3 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量
30
螺桿直徑
28
注射壓力
119
鎖模力
250
移模行程
160
最大模具厚度
180
最小模具厚度
60
模板最大距離
180
最大注射面積
90
噴嘴球半徑
12
噴嘴口直徑
4
定位孔直徑
頂出兩側(cè)孔徑
20
頂出兩側(cè)孔距
170
3.2.3注射機(jī)的選用
根據(jù)注射容積，查文獻(xiàn)初步選用XS-Z-30注射機(jī)。其該型號(hào)注射機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表3-2。
3.3塑件注射工藝參數(shù)的確定
查找相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠的實(shí)際應(yīng)用情況，ABS的成型工藝參數(shù)可做如下選擇：（試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整）
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：后段溫度選用；
中段溫度選用；
前段溫度選用。
噴嘴溫度：選用
注塑壓力：選用100
注塑時(shí)間：選用30
保 壓：選用72
保壓時(shí)間：選用10
冷卻時(shí)間：選用30
第四章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模的基本結(jié)構(gòu)都是由定模和動(dòng)模兩部分組成。定模部分安裝在注塑機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注塑機(jī)的移動(dòng)板上。注塑成型時(shí)，定模部分隨液壓驅(qū)動(dòng)的動(dòng)模部分經(jīng)導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合，塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔；注塑成型冷卻后開(kāi)模，即定模和動(dòng)模分開(kāi)，一般情況下塑件留在動(dòng)模上，模具頂出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。
根據(jù)模具上各部件的作用不同，注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
4.1分型面的選擇
選擇分型面的原則為：模件脫出方便、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量、無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理。
根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)如下兩種分型面，如圖4-1所示。
但是由于該零件頭部帶有圓弧，如果采用圖（b）所示的分開(kāi)面時(shí)，會(huì)損傷塑件表面質(zhì)量，若改用圖（a）的形式時(shí)，塑件表面質(zhì)量較好，因此在該設(shè)計(jì)中，分型面的選擇采用圖（a）的形式。
（a） （b）
圖4-1 分型面的確定
4.2型腔數(shù)目的確定
根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)注注射量及鎖模力計(jì)算，可確定盡可能多的型腔數(shù)目，以提高生產(chǎn)率。參考文獻(xiàn)型腔數(shù)目的確定方法可以得出，型腔數(shù)目的確定可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行確定：
4.2.1按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目
塑件的每次注射量總和不能超過(guò)注射機(jī)最大額定注射量80%，其計(jì)算方法
其中 ——每臺(tái)模具允許型腔數(shù)；
——注射機(jī)最大注射量；
——澆注系統(tǒng)凝料量；
——單個(gè)塑件的容積；或質(zhì)量（或）
根據(jù)前面所選用的注射機(jī)可知道，Vg為30 ，澆注系統(tǒng)凝料初步估計(jì)為10 ，單個(gè)塑件的容積Vs由前面的體積計(jì)算為0.026。由以上各數(shù)據(jù)可得出
若按照注射機(jī)的最大注射量來(lái)計(jì)算型腔數(shù)，型腔數(shù)最多為538腔
4.2.2按注射機(jī)額定鎖模力計(jì)算型腔數(shù)目
按注射機(jī)額定鎖模力確定所需型腔數(shù)目，可以按下式核算：
其中 ——注射機(jī)額定鎖模力（）
——塑料對(duì)型腔平均壓力（）
——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影（）
——單個(gè)塑件在分型面上的投影（）
根據(jù)前面所選用的注射機(jī)可知道，為250，查文獻(xiàn)資料[15]表5-30ABS塑料對(duì)型腔平均壓力為30，初步估計(jì)澆注系統(tǒng)在分型面上的投影為6.4，單個(gè)塑件在分型面上的投影為，由以上各數(shù)據(jù)可得出
若按照注射機(jī)的額定鎖模力來(lái)計(jì)算型腔數(shù)，型腔數(shù)最多為12404腔
4.2.3按制品精度要求確定型腔數(shù)目
型腔數(shù)載多精度越低，從滿足精度出發(fā)腔型數(shù)可按下式確定：
式中 ——塑件基本尺寸（）
δ——塑件尺寸公差（）
Δ——單腔時(shí)，塑件可能達(dá)到的尺寸公差（）
在本次計(jì)算中，塑件的基本尺寸按最大的一個(gè)，即為3，根據(jù)前面查表結(jié)果可得塑件尺寸公差為0.12。一模一腔時(shí)，ABS塑件可能達(dá)到的公差為0.05%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加一個(gè)型腔，其尺寸精度可降低4%。
由以上的計(jì)算結(jié)果可知，型腔數(shù)目最小值為538，考慮到卡頭芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型容易，若一模538腔會(huì)增加模具結(jié)構(gòu)尺寸，從生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)以及結(jié)合生產(chǎn)批量，將其做成一模三十二腔。
4.3型腔排列方式的確定
在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種，平衡式布置從主流道到各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、形狀、斷面尺寸都是對(duì)應(yīng)相等的，所以在型腔排列方式設(shè)計(jì)中，以平衡式布局為佳。在次設(shè)計(jì)中，采用一模三十二腔，型腔數(shù)目較多，且要求各個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿且各個(gè)型腔的壓力相等，這樣才能保證各個(gè)型腔確所成型出的塑件尺寸、性能一致，所以采用平衡式排列。
平衡式布置主要有如下幾種形式：輻射式，單排列式，Y形，形和H形。由于在本次設(shè)計(jì)中，型腔數(shù)目較多，因此需要排列緊湊，對(duì)稱平衡，在加工和劃線時(shí)，操作簡(jiǎn)便。
綜合以上各個(gè)特點(diǎn)，及型腔數(shù)目的多少，在設(shè)計(jì)中選用了如下兩種排列方式。如圖4-2所示，在圖中兩種排列形式都能滿足以上要求，但圖（a）的排列方式中，由于完全采用H形排列，分流道較多，在注射過(guò)程中可能會(huì)造成流動(dòng)的阻力，延長(zhǎng)進(jìn)料時(shí)，降低生產(chǎn)效率。因此我們可以采用（b）圖的結(jié)構(gòu)，不僅排列緊湊，對(duì)稱平衡，分流道相對(duì)減少，提高生產(chǎn)效率。綜合以上各個(gè)方面，型腔排列方式采用圖（b）結(jié)構(gòu)。
（a） （b）
圖4-2 型腔排列方式
4.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)的通道。它可以分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩大類，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞對(duì)制品性能、外觀和成型難易程度影響頗大。在本次設(shè)計(jì)中，澆注系統(tǒng)的選擇主機(jī)從塑料的流動(dòng)性方面考慮：ABS塑料及其流動(dòng)性。ABS塑料流動(dòng)性中等，溢邊料左右(流動(dòng)性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。因ABS屬聚合物，具有較大的可壓縮性，當(dāng)壓力提高時(shí)，其表面粘度增加。因此在充模時(shí)，以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿整個(gè)型腔，在保壓階段，通過(guò)澆注系統(tǒng)使壓力充分地傳遞到型腔的各部位。
因此次設(shè)計(jì)四功能噴槍的卡頭芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為中批量生產(chǎn)，因此采用普通流道澆注系統(tǒng)。
4.4.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起，到分流道為止的一段，熔融塑料進(jìn)入模具時(shí)首先經(jīng)過(guò)它。它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上，物料在主流道中并不改變流動(dòng)方向，主流道斷面一般為圓形，其斷面尺寸，可能是變化的，也可能是不變的。
因在本次設(shè)計(jì)中采用臥式注射機(jī)，注流道垂直于分型面，為了使凝料從主流道中拔出，主流道需設(shè)計(jì)成圓錐形，查文獻(xiàn)其半錐角，取，內(nèi)壁必須光滑，表面粗糙度應(yīng)有，其小端直徑。查文獻(xiàn)得，所以，視塑件重量及補(bǔ)料需要而定。主流道截面直徑的推薦值查文獻(xiàn)得主流道進(jìn)口端與出口端直徑分別為，主流道大端處應(yīng)呈圓角，其半徑常取，以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力，現(xiàn)取。主流道的一端常設(shè)計(jì)成帶凸臺(tái)的圓盤，其高度為，取8并與注射機(jī)固定模板的定位孔間隙配合。查文獻(xiàn)得，所以。在保證塑件成型良好的前提下，主流道的長(zhǎng)度L盡量短，否則將會(huì)使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加壓力損失，使塑件降溫過(guò)多而影響注射成型。通常主流道長(zhǎng)度可小于或等于，其長(zhǎng)度主要由定模板厚度確定。主流道的結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖4-3。
圖4-3 主流道
由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，材料為優(yōu)質(zhì)鋼材，單獨(dú)加工和熱處理。當(dāng)主流道貫穿幾塊模板時(shí)，若無(wú)主流襯套，則模板間的拼合可能溢料，以致主流道凝料無(wú)法取出。澆注襯套的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)成分體式，其中的定位環(huán)與注射機(jī)定模固定板上的定位孔之間采用比較松動(dòng)的間隙配合。、根據(jù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，在方案一中，由于定模座板較小，故不采用定位環(huán)。而在方案二中，采用圖4-4的結(jié)構(gòu)，通常定位環(huán)與定位孔的配合長(zhǎng)度可取，現(xiàn)取。其結(jié)構(gòu)形式采用定位環(huán)壓住主流道襯套，其結(jié)構(gòu)即便于更換主流道襯套，又可防止襯套在注射時(shí)退出，此結(jié)構(gòu)須在定模上加工安裝定位環(huán)的臺(tái)階孔。其結(jié)構(gòu)形式采用圖4-4，此結(jié)構(gòu)要在定模板上加工安裝定位環(huán)的臺(tái)階孔。
圖4-4 定位環(huán)
4.4.2分流道的設(shè)計(jì)
在此次設(shè)計(jì)中，采用一模三十二腔，型腔數(shù)目較多，且為三次分流。在設(shè)計(jì)時(shí)要求它盡快的充滿型腔，流動(dòng)中溫度降低盡可能小，阻力盡可低。因此分流道應(yīng)可能短而粗，但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過(guò)粗。
常見(jiàn)的分流道主要有以下幾種：圓形斷面分流道，梯形斷面分流道，U形斷面分流道，半圓形斷面分流道，矩形斷面分流道。由于半圓形斷面分流道和矩形斷面分流道比表面積較大，固不常采用，圓形斷面分流道比表面積最小，熱量不易散失，阻力小。但它需要同時(shí)開(kāi)設(shè)在動(dòng)模和定模上，而且要相互吻合，故制造比較困難，因此也不常采用。在實(shí)際生產(chǎn)中，較常用到的即為梯形斷面分流道，U形斷面分流道。
分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)零件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、塑料品種、注射速率、以及分流道長(zhǎng)度等各方面的因素來(lái)確定，本塑件的形狀簡(jiǎn)單，體積較小，熔料填充型腔比較容易，根據(jù)型腔的排列方式，為了便于加工，選用截面形狀為梯形的分流道。梯形斷面分流道深度(為圓的半徑)，斜度。分流道的布置形式采用平衡進(jìn)料，其優(yōu)點(diǎn)從主流道到各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、形狀、斷面尺寸都是對(duì)應(yīng)相等的，各個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿，且各個(gè)型腔的壓力相等，這樣能保證各個(gè)型腔所成型出的塑件尺寸、性能一致，所以采用平衡式排列。分流道的表面不要求很光，表面粗糙度一般為即可。
4.4.3澆口設(shè)計(jì)
澆口是流道和型腔之間的連接部分，也是注塑模進(jìn)料系統(tǒng)的最后部分。澆口的設(shè)計(jì)與塑件形狀、斷面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝條件及塑料性能等因素有關(guān)。澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵，澆口的形狀和尺寸對(duì)制品質(zhì)量影響很大，澆口在多數(shù)情況下，是整個(gè)流道中斷面尺寸最小的部分，一般澆品的斷面積與分流道的斷面積之比約為0.03～0.09。
澆口的形式多種多樣，但常見(jiàn)的主要有以下幾種：寬澆口、窄澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、扇形澆口、盤形澆口、輪輻式澆口、中心澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口和護(hù)耳形澆口。而在實(shí)際應(yīng)用中，寬澆口、盤形澆口、扇形澆口和環(huán)形澆口一般用于濃度不一致或厚度不均勻的大型塑件。而窄澆口用于易流動(dòng)的塑料，ABS的粘度較高，因此也不適用窄澆口。輪輻式澆口適用于管狀或扁平塑件，中心澆口適用于單腔?；虼笮退芗?，因此輪輻式澆口和中心澆口在本次設(shè)計(jì)中都不適用。根據(jù)參考文獻(xiàn)資料，卡頭芯的注塑模具設(shè)計(jì)中，澆口可以選擇點(diǎn)澆口、側(cè)澆口和潛伏式澆口。
點(diǎn)澆口因?yàn)橹睆胶苄。匀コ凉部诤髿埩艉圹E小，開(kāi)模時(shí)澆口可以自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作，還可以減少熔接痕。因卡頭芯尺寸較小，且表面沒(méi)有特殊的要求，因此在設(shè)計(jì)主要考慮在生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率，因此在設(shè)計(jì)方案（一）中采用點(diǎn)澆口。
點(diǎn)澆口壓力損失大，收縮大，塑件易變形，而且在澆口料脫模時(shí)，模具設(shè)計(jì)時(shí)還需要另加一分型面，因此提高了模具費(fèi)用。因此在設(shè)計(jì)方案（二）中采用側(cè)澆口。側(cè)澆口可以根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)靈活的選擇澆口的位置，以改善填充條件。它可以從外側(cè)進(jìn)料，也可以從內(nèi)側(cè)進(jìn)料，采用側(cè)澆口可以使模具結(jié)構(gòu)緊湊，流程縮短。適用于一模多腔，能大大提高生產(chǎn)效率，減少澆注系統(tǒng)而且去除澆口方便。
4.4.3.1點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì)
查文獻(xiàn)可以得出常見(jiàn)的點(diǎn)澆口主要有5種形式，但本次所設(shè)計(jì)的零件尺寸較小，若采用以上形式，由于點(diǎn)澆口附近的剪切速率過(guò)高，會(huì)造成分子的高度定向，增加局部應(yīng)力，甚至開(kāi)裂。為了改善這一情況，在不影響使用的情況下，可以將澆口對(duì)面的壁厚增加呈圓弧過(guò)渡。如圖4-5所示：
其中l(wèi)為0.5～2，d為0.5～1.5，R為1.5～3。根據(jù)零件的實(shí)際尺寸，在本次設(shè)計(jì)中，取l為1，d為0.5， R為1.35。
4.4.3.2側(cè)澆口的設(shè)計(jì)
澆口的尺寸及位置應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)，應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件斷面最厚處，應(yīng)使塑件的流程最短，料流變向最少，有利于型腔內(nèi)氣體的排出，同時(shí)澆口的位置選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度，防止料流將型腔、型心、嵌件擠壓變形。查文獻(xiàn)資料
圖4-5 點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)形式
可知，側(cè)澆口一般取寬為1.5～5，厚為0.5～2.0，長(zhǎng)0.7～2，
根據(jù)實(shí)際情況，在本次設(shè)計(jì)中，考慮到塑件的實(shí)際情況，寬取0.5，厚取0.5，長(zhǎng)取0.7。
4.5成型零件的設(shè)計(jì)
成型零件主要包括凹模、凹模板、型芯、側(cè)型芯、鑲件、活動(dòng)鑲件、拼件等，因零件形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故成型零件只需設(shè)計(jì)凹模板即型腔板即可。
4.6冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴是用來(lái)儲(chǔ)藏注射間隔期產(chǎn)生的冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔。本次設(shè)計(jì)采用的是臥式注射機(jī)，冷料穴設(shè)置在第一分流道的末端，以利于冷料進(jìn)入。拉料形式，采用鉤形(形)拉料桿，即將拉料桿頭部做成形，可將主流道凝料鉤住，開(kāi)模時(shí)即可將該凝料從主流道中拉出，同時(shí)兼有冷料穴的作用。
4.7排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了使氣體從型腔中及時(shí)排出，在多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間配合間隙排氣，可不開(kāi)設(shè)排氣槽。排氣的方式有多種，可利用分型面排氣；利用型芯與頂桿間隙排氣；利用型芯與定位孔間隙排氣；利用活動(dòng)的側(cè)面型芯抽芯桿與模板間隙排氣；利用品拼鑲件縫隙排氣。考慮到卡頭芯模具設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而采用分型面排氣。
4.8模具加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本塑件在注射成型時(shí)，不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算；
設(shè)模具平均工作溫度為，用的常溫水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為，產(chǎn)量為（初算為2分一套）。
（1）求塑件在硬化時(shí)每個(gè)小時(shí)釋放的熱量，查有關(guān)文獻(xiàn)得的單位熱流量為，因此
（2）求冷卻水的體積流量
由體積流量查表可知，所需的冷卻水管直徑非常小。由上述計(jì)算可知道，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷垢方式冷卻模具即可。
4.9頂出方式的確定
頂出機(jī)構(gòu)能使塑件從模具中安全、可靠地脫出?？紤]到卡頭芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為圓筒形的塑件，以及圓球部分的拔模角為，因此容易脫模?？梢岳庙敆U順利脫模。頂桿與頂桿孔的配合采用，表面粗糙度為，頂桿材料為，熱處理。
第五章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸計(jì)算
本次設(shè)計(jì)中，成型零件的工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸，平均收縮率，平均制造公差和平均磨損來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
查文獻(xiàn)資料常用熱塑性塑料的成型條件可知道，ABS的計(jì)算收縮率為=0.3%～0.8%，故平均收縮率為=（）%/2=%，考慮到工廠加工的實(shí)際情況，模具制造公差取。
5.1圓柱型腔尺寸的計(jì)算
如圖5-1為塑件外形與型腔內(nèi)形的對(duì)應(yīng)關(guān)系
5.1.1型腔內(nèi)尺寸計(jì)算
由參考文獻(xiàn)資料可知
圖5-1 型腔尺寸計(jì)算
式中—型腔內(nèi)形尺寸()；
—塑件中外徑基本尺寸()，即實(shí)外形尺寸；
—塑件公差()；
—塑件平均收縮率(%)；
—綜合修正系數(shù)，??；
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，一般；
由前面可知道平均收縮率為0.55%，按4級(jí)公差制造。
5.1.2型腔深度尺寸
由參考文獻(xiàn)資料可知
式中—型腔深度尺寸()；
—塑件高度基本尺寸()，即實(shí)際高度尺寸；
—塑件公差()；
—塑件平均收縮率(%)；
—綜合修正系數(shù)，?。?
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，一般；
5.2圓臺(tái)型腔尺寸的計(jì)算
塑件外形與型腔內(nèi)形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5-1所示。
5.2.1型腔內(nèi)尺寸計(jì)算
由參考文獻(xiàn)資料可知
式中—型腔內(nèi)形尺寸()；
—塑件中外徑基本尺寸()，即實(shí)外形尺寸；
—塑件公差()；
—塑件平均收縮率(%)；
—綜合修正系數(shù)，取；
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，一般；
由前面可知道平均收縮率0.55%，按4級(jí)公差制造。
5.2.2型腔深度尺寸
由參考文獻(xiàn)資料可知
式中—型腔深度尺寸()；
—塑件高度基本尺寸()，即實(shí)際高度尺寸；
—塑件公差()；
—塑件平均收縮率(%)；
—綜合修正系數(shù)，??；
—模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差，一般；
由前面可知道平均收縮率0.55%，按4級(jí)公差制造。
5.3型腔側(cè)壁厚的計(jì)算
因零件尺寸較小，故型腔側(cè)壁厚度和型腔深度都較小，故在此不做計(jì)算。
5.4脫模斜度的確定
塑件成型后為便于脫模，成型零件在脫模方向應(yīng)有脫模斜度，其值的大小按塑件的精度及脫模難易而定。查參考文獻(xiàn)資料熱塑性塑件的脫模斜度可知，ABS的塑件外表面脫模斜度為～，但卡頭芯在四功能噴槍中，其下部圓柱體起定位銷的作用，而且在脫模時(shí)要保證塑件留在定模部分，因此圓柱體部分的脫模斜度不能太大，故取最小值，即。而圓臺(tái)部分的脫模斜度即可按零件結(jié)構(gòu)形狀來(lái)進(jìn)行脫模，即脫模斜度為。
第六章 模架方案的確定
查文獻(xiàn)可知道，塑料注射模中小型標(biāo)準(zhǔn)模塑料注射模中小型模架的結(jié)構(gòu)型式可按如下:按結(jié)構(gòu)特征可分為基本型和派生型?；拘椭饕狝1～A4四個(gè)品種，A1適用于單分型面注射模，A2適用于直流道斜導(dǎo)柱抽芯的注射模，A3適用于脫模力大的塑件，A4同A1適用于單分型面注射模。派生型主要P1～P4四個(gè)品種，與基本型不同在于取掉了定模板上的固定螺釘，使定模部分增加了一個(gè)分型面而成為三板式模具，多用于點(diǎn)澆口場(chǎng)合。
根據(jù)不同模架所應(yīng)用的場(chǎng)合和所選XS-Z-30型注射機(jī)，以及塑件材料、生產(chǎn)批量、
圖6-1 A2型標(biāo)準(zhǔn)模架
塑件外形尺寸大小，在方案（一）點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)中選取P2-125160-01-Z1 GB/T12556.1-1990型標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖6-1所示。選取動(dòng)、定模板尺寸外形為,注射機(jī)行程,如上圖所示，則模架中固定板，墊塊寬，頂桿固定板、墊板寬為73，厚度分別為16、。導(dǎo)柱為，導(dǎo)套為，頂桿為。查文獻(xiàn)選, , ,動(dòng)模墊板為,則閉模高度。查文獻(xiàn)[13]P22續(xù)表13.2-1，可得，，，，，，，，，，，。
根據(jù)不同模架所應(yīng)用的場(chǎng)合和所選XS-Z-30型注射機(jī)，以及塑件材料、生產(chǎn)批量、塑件外形尺寸大小，在方案（二）側(cè)澆口設(shè)計(jì)中選取A2-125160-01-Z1 GB/T12556.1-1990型標(biāo)準(zhǔn)模架。圖形與圖6-1不同之處在于在定模板上安裝了固定螺釘。定模板尺寸外形為,注射機(jī)行程,選取動(dòng)、定模板尺寸外形為,注射機(jī)行程，則模架中固定板，墊塊寬，頂桿固定板、墊板寬為73，厚度分別為16、。導(dǎo)柱為，導(dǎo)套為，頂桿為。查文獻(xiàn)[11]續(xù)表13.3.3，選, , ,動(dòng)模墊板為,則閉模高度。查文獻(xiàn)可得，，，，，，，，，，，。
第七章 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
7.1注塑量校核
在每一個(gè)注塑成型周期內(nèi)，注塑模內(nèi)所需的塑料熔體總量與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔容積有關(guān)，其值用下式計(jì)算：
其中 N——型腔的數(shù)量；
——注射機(jī)允許的最大注射量；
——單個(gè)制品的質(zhì)量或體積（或）；
——澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積（或）。
根據(jù)以上各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，可知道為32，為，估算為，因此可以計(jì)算如下：
注射機(jī)允許的最大注射量為30，即為31.8。由以上各數(shù)據(jù)可以得出
因此可以看出注射機(jī)的注射量符合模具設(shè)計(jì)要求。
7.2鎖模力的校核
注射模從分型脹開(kāi)的力應(yīng)小于注射機(jī)額定注射力即：
其中 F——注射機(jī)額定鎖模力（N）；
，——分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的垂直投影面積（）；
——塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力（）；
——型腔個(gè)數(shù)。
由以上設(shè)計(jì)可知：F為250000，為,估算為640，查參考文獻(xiàn)[15]表5-30可知，為30，為32。因此可以得出：
因此可以得出，注射機(jī)的鎖模力符合模具設(shè)計(jì)要求。
7.3注射壓力校核
注射機(jī)的最大壓力應(yīng)大于塑件成型所需的壓力，即
其中 ——注射機(jī)的最大注射壓力（）；
——塑件成型所需的注射壓力（）。
根據(jù)所選注射機(jī)的可知：為119，查文獻(xiàn)資料常用塑料注射壓力，ABS的60～100。因此可以得出
～100
因此可以得出，注射機(jī)的鎖模力符合模具設(shè)計(jì)要求。
7.4模具高度、注射機(jī)閉合高度關(guān)系的校核
模具的閉合高度應(yīng)在注射機(jī)的最大與最小閉合高度之間，即
其中 ——模具的閉合高度（）；
——注射機(jī)的最小閉合高度（）；
——注射機(jī)的最大閉合高度（）。
由前面章節(jié)表2-1主要參數(shù)可知，為100，為180，而模具的閉合高度：定模座板，型腔板為，動(dòng)模板，支撐板，墊塊，動(dòng)模座板。因此：
即
因此可以得出，注射機(jī)的閉模高度符合模具設(shè)計(jì)要求。
7.5開(kāi)模行程校核
注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)大于脫模取出塑件所需的開(kāi)模距離，在本次設(shè)計(jì)中，有兩種方案：?jiǎn)畏中兔婺＞吆碗p分型面模具。因雙分型面模具比單分型面模具開(kāi)模行程大，故只需校核雙分型面開(kāi)模行程即可
其中 ——注射機(jī)的最大開(kāi)模行程（）；
——塑件脫模所需頂出距離（）；
——塑件高度（）；
a ——取出澆注系統(tǒng)凝料所固定板與澆口板之間距離（）。
由模具的總體結(jié)構(gòu)和注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)可知：為160，為，為，由此可得：
即
因此可以得出，注射機(jī)的開(kāi)模行程符合模具設(shè)計(jì)要求。
第八章 模具制造工藝分析
8.1結(jié)構(gòu)件類零件工藝設(shè)計(jì)
8.1.1導(dǎo)柱。
導(dǎo)柱與導(dǎo)套一起構(gòu)成導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)副，應(yīng)當(dāng)保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確。所以對(duì)導(dǎo)柱的各段臺(tái)階軸的同軸度、圓柱度專門提出較高的要求，同時(shí)要求導(dǎo)柱的工作部位軸徑尺寸滿足配合要求，工作表面具有耐磨性。通常導(dǎo)柱外圓柱面硬度達(dá)到，尺寸精度達(dá)到，表面粗糙度達(dá)到。
加工工藝為粗車外圓柱面、端面、鉆兩端中心定位孔，車固定臺(tái)肩至尺寸，外圓柱面留左右磨削余量；熱處理；修研中心孔；磨導(dǎo)柱的工作部分，使其表面粗糙度和尺寸精度達(dá)到要求。表8-1是圖8-1中導(dǎo)柱的加工工藝過(guò)程。
圖8-1 導(dǎo)柱
表8-1 導(dǎo)柱加工工藝過(guò)
序 號(hào)
工 序
工 藝 要 求
10
下料
切割棒料
20
車
車端面至長(zhǎng)度32，鉆中心孔，調(diào)頭車端面、長(zhǎng)度30，鉆中心孔
30
車
車外圓至尺寸要求；粗車外圓，留0.