全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)拉線盤注射工藝分析及模具設(shè)計(jì)DESIGN OF CABLE SET MOLD AND IT'S PROCESSANALYSIS OF INJECTION學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：理工學(xué)部提交日期： 目 錄摘要…………………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………11 前言………………………………………………………………………………………21.1 研究意義…………………………………………………………………………21.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………………21.3 發(fā)展方向…………………………………………………………………………32 塑料的工藝性分析……………………………………………………………………32.1 塑件的原材料分析………………………………………………………………3 2.2 制件分析…………………………………………………………………………32.2.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析…………………………………………………………3 2.2.2 塑件尺寸精度的分析……………………………………………………32.2.3 表面質(zhì)量分析……………………………………………………………42.3 塑件的體積重量…………………………………………………………………42.4 塑件的注射工藝參數(shù)的定………………………………………………………53 型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………63.1 分型面的選擇……………………………………………………………………63.2 型腔數(shù)的確定……………………………………………………………………73.3 型腔排列方式的確定……………………………………………………………73.4 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)……………………………………………………………………73.4.1 設(shè)計(jì)主流道………………………………………………………………73.4.2 設(shè)計(jì)澆口道………………………………………………………………83.4.3 設(shè)計(jì)澆口…………………………………………………………………84 設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………………94.1 確定斜導(dǎo)柱傾斜角……………………………………………………………104.2 計(jì)算斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度……………………………………………………………101拉線盤注射工藝分析及模具設(shè)計(jì)摘 要：注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了一款拉線盤的注塑模設(shè)計(jì)，對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析。確定了分型面、澆注系統(tǒng)等，選擇了注射機(jī)，計(jì)算了成型零部件的尺寸。采用側(cè)澆口。利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向，推桿頂料,斜頂桿完成脫模及內(nèi)抽芯方式并對(duì)模具的材料進(jìn)行了選擇。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。并用 autoCAD 繪制了一套模具裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞：注射工藝；注射模具；工藝分析；Design of Cable Set Mold and It's Process Analysis of InjectionAbstract: Injection molding is one of the main molding methods for thermo plastics, and it can once-formed delicate plastic members with sophisticated shape. This paper discussed the design of plastic injection mould of the upper cover of the cable set mold., and the process analysis of the parts' structures.The author determined the parting surfaces and the gating system etc, choosed the injection molding machine，calculated the sizes of the molding parts. Side gate and hydraulic inner action was used, straight pillar and puncher was used for guiding and conveying the materials. The author also choosed the materials of the mould. The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould. Finally, the author checked the match between the mould structure and the injection molding machine. And the author also drew a set of mold assembling chart and parts chart using autoCAD software.Key words: Process of injection;injection mold;Analysis of process;1 前言1.1 研究意義模具工業(yè)是當(dāng)今世界上產(chǎn)值增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類，而作為模具一大組成部分塑料2成型工業(yè)，也有著不可低估的作用，塑料成型工業(yè)是新興的工業(yè)，并隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。目前，塑料制件幾乎進(jìn)入了一切工業(yè)部門以及人民日常生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。特別是在辦公用品、照相器材、汽車、儀器儀表、航空、交通、輕工、通信、建材用品、日用品以及家用電器行業(yè)中的零件塑料化的趨勢(shì)不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)以塑料代金屬的全塑品。隨著國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門對(duì)塑料品種和產(chǎn)量需求愈來愈大，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對(duì)塑件的質(zhì)量要求愈來愈高，因而對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，這就促使塑料模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動(dòng)了塑料工業(yè)以及機(jī)械加工工業(yè)的高速發(fā)展。可以說模具技術(shù)，特別是設(shè)計(jì)制造大型、精密、長(zhǎng)壽命的模具技術(shù)，便成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。目前，世界模具市場(chǎng)仍然供不應(yīng)求。近幾年世界模具市場(chǎng)總量已經(jīng)超過 700 億美元，其中美國、日本、法國、瑞士等過一年出口模具約占本國總產(chǎn)值的 1/3。因此，研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義 。??11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)，有了很大的發(fā)展，模具水平有較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 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；精密塑料模具方向，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。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)到了國外同類產(chǎn)品的生產(chǎn)水平，并且采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒輪誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 0.08 的一模兩腔的航空杯模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) 0.02-0.05mm，表面粗糙 Ra0.2um，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 。??21.3 發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，高新科技在模具生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。特別是在市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和更新越來越快。甚至每年要生產(chǎn)多個(gè)品牌的產(chǎn)品，投放市場(chǎng)，參加競(jìng)爭(zhēng)。因此，與之配套的模具也不例外，而大部分產(chǎn)品百分之八十以上的零部件需要模具加工，這樣一來，模具的需求量成倍增加，其生產(chǎn)周期愈來愈短。而模具生產(chǎn)，是多品種小批量生產(chǎn)，乃至單間生產(chǎn)。其特點(diǎn)是品種多樣化；生3產(chǎn)工程多樣化；生產(chǎn)能力復(fù)雜化。為解決這一問題，首先要普及 CAD 技術(shù)，再者要提高其應(yīng)用軟件的檔次，例如從 AutoCAD 為主流逐步發(fā)展到以 Pro/E、UGⅡ、CATIA 等大型工程軟件為主。這樣所有的裝配過程以及運(yùn)用的干涉。都在計(jì)算機(jī)上模擬進(jìn)行，提高了產(chǎn)品的開發(fā)速度，降低了成本。利用現(xiàn)代的 CAD/CAM/CAE 技術(shù)，才是模具經(jīng)濟(jì)、快捷的開發(fā)制造技術(shù)，也是其發(fā)展方向。2 塑料的工藝性分析2.1 塑件的原材料分析塑件的材料采用丙烯-丁二烯-丙乙烯（ABS)，屬熱塑性塑料，該塑料具有如下的成型特性：1) 吸濕性大、不易分解。2) 力學(xué)性能和熱性能都好，硬度高，表面易鍍金屬。3) 耐酸堿等化學(xué)腐蝕。4) 耐疲勞和抗應(yīng)力開裂，沖擊強(qiáng)度高。5) 加工成型容易。6) 要注意防止出現(xiàn)氣泡、銀絲、熔接痕及滯料分解、混入雜質(zhì)。2.2 制件分析2.2.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析該零件的總體形狀為圓形，壁厚較為均勻，最大圓處有兩處要求開槽，需要用到兩個(gè)半圓的側(cè)抽芯，且其內(nèi)環(huán)部有四處圓孔，并有四處凹緣，總體結(jié)構(gòu)比價(jià)復(fù)雜，需要用到的型芯、型腔比較難以加工。2.2.2 塑件尺寸精度的分析該零件尺寸均為自由公差，由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬偏下，對(duì)應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可以保證，從塑件的厚度上來看，較為均勻。2.2.3 表面質(zhì)量分析該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其他特別要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制的較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。制作圖如下：4圖 1 制件圖Fig 1 Component figure2.3 塑件的體積重量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。制品質(zhì)量：用 PROE 三維軟件分析 V=16530mm3，根據(jù)手冊(cè)查得 ABS 的密度為 ρ=1.02-1.16 g/cm3,選取 ρ=1.1 g/cm 3故單件塑件制品質(zhì)量為 W=Vρ≈16g。根據(jù)計(jì)算的制品體積及質(zhì)量來確定注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次注射所需要的塑料總量宜為最大注射量的 80%，即W1≦80%W 2或 W2 ≧W 1/0.8式中： W 2——注射機(jī)最大注射量（cm 3或 g）W1——制品成型時(shí)所需的塑料總量（cm 3或 g） 。根據(jù)注射機(jī)所需的壓力和塑件的重量以及其他的要求，可初選注射機(jī)為 XS-Z-60 型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下所示 ：??3表 1 注射機(jī)參數(shù)Table 1 Inject machine paramete52.4 塑件的注射工藝參數(shù)的確定根據(jù)情況，ABS 的成型工藝參數(shù)可作如下的選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。料筒溫度：后段溫度 t3: 選用 200℃中段溫度 t2: 選用 220℃前段溫度 t1: 選用 210℃噴嘴溫度：選用 200℃模具溫度：選用 70℃注射壓力：一般可選 80-120MPa 之間，考慮到制作件較薄可選較大值，此處選取 100MPa注射時(shí)間：選用 3s保壓時(shí)間：選用 20s保 壓：選用 55MPa冷卻時(shí)間：選用 20s總周期： 50s3 型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 分型面的選擇分型面的確定，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面收到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝及精度、嵌件位置以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多方面因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較、選擇較為合理的方案。選擇分型面時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則：1. 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。2. 分型面的應(yīng)選擇有利于塑件順利脫模，并盡量使塑件開模后留在動(dòng)模一邊。理論注射量/cm 3 60 開模行程/mm 200螺桿直徑/mm 38 模具最大厚度/mm 200注射壓力/MPa 120 模具最小厚度/mm 70鎖模力 KN 500 噴嘴孔直徑/mm 4拉桿間距/mm 260 噴嘴圓弧半斤/mm 1263. 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量。4. 分型面的選擇應(yīng)有利于模具加工。5. 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。6. 應(yīng)使側(cè)抽芯行程較短。綜合以上幾條原則，分清主次。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡可能選擇平直分型面加工，同時(shí)需要考慮到抽芯問題，故零件可以采用如下圖分型面設(shè)計(jì)制造：圖 2 分型面的選擇Fig 2 The choice of separated surface3.2 型腔數(shù)的確定型腔數(shù)可以通過多種方法確定，但是此次設(shè)計(jì)要采用一模兩腔的設(shè)計(jì)，并且注射機(jī)的注射量要保證滿足要求，故選用以下方法確定 ：??4nkm??1（1）∴n≦ = =2.4現(xiàn)取 n=2式中：n：型腔數(shù)m：?jiǎn)蝹€(gè)塑件體積mj：澆注系統(tǒng)凝料mn：注射機(jī)最大注射量k： 注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，k 取 0.8mj：一般為制件質(zhì)量的 0.2-1.0 倍，取 0.53.3 型腔排列方式的確定-kjn16.53082-?7根據(jù)型腔布置的注意事項(xiàng)，本塑件在注射時(shí)采用一模兩腔，故采用對(duì)稱式布局。3.4 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)3.4.1 設(shè)計(jì)主流道主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料溶體流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的尺寸與形狀對(duì)塑件熔體的充模時(shí)間和流動(dòng)速度有較大的影響，所以必須使熔體的溫度下降和壓力損失最小。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 XS-Z-60 型注射機(jī)有相關(guān)尺寸如下：噴嘴前端孔徑：d 0=Φ4.0mm噴嘴前端球面直徑：R 0=12mm為了使凝料能夠順利拔出，主流道的小端直徑 D 應(yīng)該稍大于注射噴嘴直徑 d。小端面前面應(yīng)該是球面，其深度為 3-5mm，注射機(jī)的噴嘴的球面在此與澆口套接觸并貼合。因此要求澆口套的主流道前端球面半徑比噴嘴球面半徑大 1-2mm，在此取 14mm。流道的表面粗糙度為 Ra≤0.8vms= 2r?R（2） 主流道的半錐角 α 通常為 2°—6°，過大的錐角會(huì)產(chǎn)生端流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體流動(dòng)阻力過大，此處選用錐角為 2°。為了使熔料可以順利的流入分流道，可以在主流道端設(shè)計(jì)一個(gè)半徑為 2mm 的圓弧過渡。3.4.2 設(shè)計(jì)澆口道主流道的小端入口處與注射機(jī)噴嘴會(huì)反復(fù)接觸，所以屬于易損件，對(duì)材料要求較為嚴(yán)格。故在本設(shè)計(jì)中選用 T10。熱處理淬火硬度 53~57HRC，澆口套與模板之間的配合采用 H7/m6 過度配合。澆口道與定位圈采用 H9/f9 配合用螺母固定。其圖如下所示：??58圖 3 澆口道的設(shè)計(jì)Fig 4 The design of get set3.4.3 設(shè)計(jì)澆口澆口又稱為進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道，澆口的位置和設(shè)計(jì)選擇是否恰當(dāng)，與塑件能否被高質(zhì)量的注射成型直接相關(guān)。所以，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，對(duì)澆口位置和尺寸的設(shè)計(jì)要求比較嚴(yán)格，在初步試模后還要進(jìn)一步的修改澆口尺寸，不管使用哪種澆口，它的開設(shè)位置對(duì)塑件的成型性和質(zhì)量影響很大，所以選擇合理的澆口開設(shè)位置是提高質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口的位置不同還對(duì)模具的結(jié)構(gòu)有所影響。總之要使塑件有良好的性能和外表，所以對(duì)澆口位置的選擇一定要認(rèn)真考慮，通?？紤]以下原則 ：??61．盡量縮短流動(dòng)距離2．位置應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處3．必須盡量減少熔接痕4．有利于型腔氣體的排出5．考慮分子定向影響6．避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)7．澆口處避免彎曲和受沖擊載荷8．注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響根據(jù)澆口的成型要求和型腔的排列方式，綜合考慮本零件的特點(diǎn)，選用側(cè)澆口是合適的。側(cè)澆口在國外被稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從外側(cè)或內(nèi)側(cè)充填模具型腔，其截面型腔多為矩形，改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修改十分方便，因此它是應(yīng)用較為廣泛的一種澆口形式，在中小型塑件的多腔模具中應(yīng)用十分普遍，并且對(duì)各種塑料成型的適應(yīng)性都很強(qiáng)，由于澆口截面小，除去澆口很容易，并且不會(huì)留下明顯痕跡，但是這種澆口成型的塑件往往有熔解痕存在，且注射壓力損失大，對(duì)深型腔塑件排氣不利。側(cè)澆口一般可以分為側(cè)向進(jìn)料和端向進(jìn)料。側(cè)向進(jìn)料的澆口，對(duì)于中小型塑件，一般深度 t=0.5-2.0mm，此處取 t=1.0mm；澆口長(zhǎng)度 l=0.8-2.0mm，此處取 l=1.5mm，其如下圖（4）4 設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)9當(dāng)在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)具有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，塑件不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)從模具中推出。所以必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成活動(dòng)的。這種零件稱為側(cè)型芯。在塑件脫模前必須抽出側(cè)型芯，然后再從模具中推出塑件，完成側(cè)型芯的抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中在外圈有兩道凹槽，需加入側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)?？紤]到本零件的成型需要，設(shè)計(jì)采用了機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)典型的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 。??74.1 確定斜導(dǎo)柱傾斜角斜導(dǎo)柱開模方向與軸向的夾角稱為斜導(dǎo)柱傾斜角 α，α 的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距和受力情況等起著決定性影響。此次設(shè)計(jì)之中，因?yàn)閭?cè)型芯滑塊抽芯方向與開合模方向垂直，也是最常采用的一種方式，通過受力分析與理論計(jì)算可知，斜導(dǎo)柱的傾斜角 α 取 20°比較理想，一般設(shè)計(jì)時(shí)取 α≦25°，最常用的是 12°≦α≦22°。圖 4 側(cè)澆口的設(shè)計(jì)Fig 4 The design of side set10圖 5 傾斜角的設(shè)計(jì)Fig 5 The design of tilt angle4.2 計(jì)算斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度抽芯距是指?jìng)?cè)抽芯從成型位置到抽到不妨礙塑件取出位置時(shí)，側(cè)型芯在抽撥方向所移動(dòng)的距離。抽芯距一般應(yīng)大于側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度 2~3mm，根據(jù)塑件制品情況抽芯距取為 ：??8S=s' +(2~3) mmS:抽芯距離 mmS’：塑件凹槽的深度 mmS'= 2r?RR:外型最大圓半徑 R=40mmr:阻礙塑件脫模的外形最小圓半徑 r=28mmα=14mm由于斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度 1 與抽芯距 S 以及傾斜角 α 有關(guān)，由公式可得：L= = =41 （3) αsinS?204又∵L Z=L1+L2+L3+L4+L5= + + + +（5~10）mm αtand2αcoshαtan2dαsi（4）式中： L Z——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度d2——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，取 d2=15mmh——斜導(dǎo)柱固定板厚度，h=20mmd——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，取 d=12mmα——斜導(dǎo)柱的斜角，取 α=20°帶入系數(shù)可得 LZ=56mm4.3 計(jì)算抽芯力11在注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻成型，由于體積收縮，對(duì)側(cè)型芯產(chǎn)生包緊力，抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯力，必須克服因?yàn)榘o力所引起的抽芯阻力及其抽芯機(jī)構(gòu)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力，通過這樣才能把側(cè)型芯拔出來。在抽拔過程中，開始抽拔的瞬間，是塑件與側(cè)型芯的抽拔力稱為起始抽芯力，由于起始抽芯力最大，因此計(jì)算抽芯力以起始抽芯力計(jì)算 。??9Ft=AP(μcosα-sinα） （5）式中：A-活動(dòng)型芯被塑料包緊的斷面面積 A=1004mm2P-塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，模內(nèi)冷取 P=1.0×107paμ-塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，μ=0.2α-脫模斜度，一般取 1°~2°，現(xiàn)取 1°Ft=1004×107pa（0.2cos1°-sin1°）=1.8KN4.4 設(shè)計(jì)楔緊塊此設(shè)計(jì)考慮到側(cè)滑塊較，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此直接利用定模版來做楔緊塊，直接在定模板上面開槽。4.5 選擇鎖緊角鎖緊角的工作部分是斜面，其楔緊角為 α，當(dāng)滑塊移動(dòng)方向與合模方向垂直時(shí)，α=α+2-3，此處取 α=20°與斜導(dǎo)柱平行。5 設(shè)計(jì)計(jì)算模具成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，工作時(shí)直接與塑料熔體接觸，要承受熔體塑料流的高壓沖刷，脫模摩擦等。因此，成型零件不僅要求正確的幾何零件形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度值，而且還要求較強(qiáng)的硬度和合理的結(jié)構(gòu)、以及耐磨性能剛度必須較為良好。成型零件主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型腔的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件制作都有一定的幾何形狀和尺寸要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求比較高。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù) 。??105.1 選擇凸模、凹模的結(jié)構(gòu)形式考慮到此次設(shè)計(jì)中成型零件的特點(diǎn)，凹模采用整體式凹模，直接在選購的定模板12上面開型腔，優(yōu)點(diǎn)是加工成本低，但是缺點(diǎn)是通常模架的模版是普通的中碳鋼，使用的壽命比較低，次型腔的凸模主要由哈夫塊、大型芯，小型芯構(gòu)成，考慮到大型芯比較復(fù)雜且直徑本身并不是很大，決定利用線切割的方法加工。5.2 計(jì)算凸模、凹模的型芯工作尺寸本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算，已經(jīng)給出 ABS 的成型收縮率為 S=0.005，模具的制造公差取 δ Z=Δ/3,查表可得 Δ=0.125.2.1 計(jì)算型腔徑向的尺寸由公式?????ZZSMLL??????00x1△（6）式中 ——模具型腔徑向基本尺寸；M——塑件外表面的徑向基本尺寸；SL——塑件平均收縮率；——塑件外表面徑向基本尺寸的公差?！鳌认禂?shù)，此處選取 0.75x∴由公式 6 可得????04.04.80 3181275.80.1????????L9 95-90.40.476 76.6. ???????20 12175-201式中 ——哈夫塊圓型腔的最大外徑80?L——定模板上孔的外徑9——哈夫塊圓型腔的最小外徑76?——大型芯上的圓環(huán)外徑205.2.2 計(jì)算型腔深度的尺寸由式????Z00mx1??????△SHZ13（7）式中 ——模具型腔深度基本尺寸；mH——塑件凸起部分高度基本尺寸；S—— 修正系數(shù)，此處 取 0.5；xx——塑件平均收縮率；△——塑件外表面徑向基本尺寸的公差∴由公式（7）可得?????0.40.406 97512.5-6.1??? ???ZH?4 634?04.04.02.-. ???Z?式中 ——哈夫截面的長(zhǎng)度??6——定模上為成型塑件凸起長(zhǎng) 4mm 的深度4——定模塊上開的深度2H5.2.3 計(jì)算型芯徑向的尺寸由公式 ????0-0-m1ZZxlSl ??△???（8）式中 ——模具型芯徑向基本尺寸ml——塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸S△——塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差——模具制造公差Z?——修正系數(shù)，此處取 0.6x∴由公式（8）可得????04.-04.-0-72 37216.7205.1????Zl??65 96504.-04.-0-1 Zl??????3 8312603z04.-04.-0-6 6.-. ???Zl??7 5775?z14????04.-04.-0-4 9126.-45.1???Zl??式中 ——大型芯圓柱的直徑72——大型芯凸起部分圓柱的直徑65?l——大型芯中間的圓環(huán)1——哈夫塊的凸起圓直徑76?l——小型芯上的被切圓直徑——小型芯上小圓柱的直徑3?l5.2.4 計(jì)算型芯的高度尺寸由式????0-0- ZS1??????xhhmZ（9）式中 ——模具型芯高度基本尺寸——塑件孔或凹槽深度尺寸Sh——修正系數(shù)，此處取 0.5x∴由式（9）得????0.4-04.-0-5.2 57215.20.1????Zh?6 966?04.-04.-0-2Z?——小型芯被切的圓柱高度5.h——哈夫塊的高度6——大型芯凸起部分的高度25.3 計(jì)算型腔側(cè)壁厚度和底板厚度5.3.1 計(jì)算型腔側(cè)壁厚度根據(jù)矩形整體式型腔的側(cè)壁計(jì)算公式??34lECPH??S（10）式中 ——側(cè)壁厚度 mm——型腔壓力（MPa） ，取 55——由 決定系數(shù)，取 0.93ClH/15——模具材料的彈性模量（MPa） ，取E 510.2?——?jiǎng)偠葪l件，取 0.05???將上述各式帶入公式得68.1052934???S5.3.2 計(jì)算底板厚度由底板厚度公式????3146.?EPhS（11）代入上述的數(shù)值 可得：mhS0.4?根據(jù)計(jì)算可得型腔側(cè)壁厚度應(yīng)該大于 11.68mm，底板厚度應(yīng)大于 4mm，根據(jù)前面計(jì)算出的型腔和型芯條件可選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》（GB/T12556-90),根據(jù)模板的參數(shù)確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、墊塊等的有關(guān)尺寸 。??16 設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向等三大元件組成。凡是與塑件直接接觸并將從模具型腔中或型芯上推出脫模的元件，稱為推出元件。常見的推出元件有推桿，推管，推出板，成型推桿等。推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行推出動(dòng)作后滿載下次注射前必須復(fù)位，復(fù)位元件是為了使推出機(jī)構(gòu)能回復(fù)到塑件被推出時(shí)的位置而設(shè)置的。導(dǎo)向元件是對(duì)推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向，使其在推出和復(fù)位工作過程中運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無卡死現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)于推板和推桿固定板等零件起支撐作用。6.1 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)（1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動(dòng)的，所以在一般情況，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因?yàn)槿绱?，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量注意，開模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。（2）保證塑件不因推出而變形損壞，為了保證塑件在推出過程中不會(huì)變形、損壞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，選擇合理的推出方式及推出位置。推出點(diǎn)應(yīng)該作用在制品剛性好的部位，如凸緣、殼型制品的壁緣處，盡量避免推出點(diǎn)作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體型制件及筒型制件多采用推板推出。從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。（3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠，推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活、制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的剛度、硬度和強(qiáng)度，以承受推出過程中各種力的作用，確保塑件順利脫模。16根據(jù)上述原則，考慮到本設(shè)計(jì)中零件的特點(diǎn)，推桿的設(shè)置以及布置采用如下的形式圖 6 推桿的設(shè)計(jì)Fig 6 The set of putter6.2 計(jì)算推出力塑件注射時(shí)成型后在模內(nèi)冷卻定型由于體積收縮對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件從模具中推出時(shí)，必須先克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力，由公式????sin-coAPFt?（12）式中 ——脫模力的大小t——塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，此處取 Pa710?——塑件包絡(luò)型芯的側(cè)面積（mm）A——脫模斜度，此處取 1°?——塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)取 =0.2??將上述數(shù)據(jù)帶入可得??NFt 80361sin-co2.01.04187-6 ?????6.3 計(jì)算推桿直徑推桿推出塑件是應(yīng)該有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為一端固定、一端為鉸鏈的壓桿穩(wěn)定模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑的計(jì)算公式為：412???????nEFLKd（13）推桿的強(qiáng)度校核公式為 214????????Stnd??17（14）式中 ——推桿直徑d——安全系數(shù)，常取 1.5K——推桿長(zhǎng)度（mm） ， =104LL——脫模力（N） ， =8036NtFtF——推桿材料的彈性模量，E510.2??E——推桿的根數(shù)，n1n——推桿材料的屈服點(diǎn)（MPa） ，S? 9S?將上述數(shù)值帶入公式（13）可得取整為md65.3?md4?將上述數(shù)值帶入公式（14）可得2.?由此可得推桿的直徑為 4mm 符合要求 。??127 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7.1 模具冷卻裝置的選擇及其要求模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝不同對(duì)模具的溫度要求也不同。有的模具僅需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，適用于要求模具溫度較低（一般小于 80℃）的塑料，如如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS 等；而對(duì)于要求模具溫度較高的塑料（如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等） ，或模具較大散熱面積廣等情況，其模具不僅需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，還需要設(shè)置加熱系統(tǒng)以便在注射之前進(jìn)行模具加熱。本次設(shè)計(jì)僅需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。模具的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻。因?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。冷卻裝置的設(shè)計(jì)要考慮以下幾點(diǎn) ： ??13（1） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對(duì)塑件冷卻也就越均勻。（2） 冷卻水道距模腔表面的距離 S；當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，S 宜相等；當(dāng)壁厚不均勻時(shí)，壁越厚，S 越??；水道距型腔壁的距離應(yīng)≥8㎜,常取 8～12㎜,；水道間的中心距一般取水道直徑的 3～5 倍。（3） 澆口出要加強(qiáng)冷卻，冷卻水道口應(yīng)開設(shè)在澆口附近，出口應(yīng)遠(yuǎn)離澆口，并要求在模具上應(yīng)有出入水口標(biāo)記。（4） 冷卻水道的布置應(yīng)使出入水口溫差盡量小，一般取 5°～8° 18（5） 冷卻水道方向應(yīng)盡量沿著塑件收縮的方向布置。（6） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位。（7） 應(yīng)保證冷卻水道不發(fā)生泄露，密封性好。（8） 冷卻水道應(yīng)避免與模具結(jié)構(gòu)的其它部件發(fā)生干涉。（9） 冷卻水道的布置應(yīng)便于制造和清理，水管接頭應(yīng)盡量位于模具的同一側(cè)，并設(shè)在注塑機(jī)的背面，以便于生產(chǎn)操作。8 注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核8.1 校核鎖模力由公式 KAPF?（15）式中 ——注射機(jī)的額定鎖模力（ KN） ， KNF50?——制件和流道在分型面上的投影面積和（ ）A 2m2540?A——型腔的平均壓力（MPa） ，取 55MPaP——安全系數(shù)，通常取K2.1K將上述數(shù)值帶入公式（15）得F359N05402.16-6?????A8.2 校核注射壓力由公式KP?max（16）式中 ——注射機(jī)的額定注射壓力（MPa）ax 12max?P——成型時(shí)所需的注射壓力（MPa） 0——安全系數(shù)，取 1.1K將上述數(shù)值帶入式中可得10MPamax??P8.3 校核模具的參數(shù)模具各板的厚度如下——上模座 20mm ——凹模板 50mm1H2H——凸模板 30mm ——墊塊 60mm3 419——下模座 20mm ——推桿固定板 10mm5H6H——推桿推板 10mm7模具的封閉高度 170m205254321 ??????H由 XS-Z-60 型注射機(jī)可知其所許的最大模具厚度為 200mm，最小模具厚度為 70mm，最大開模行程為 200mm?？芍＞叩姆忾]高度 H 滿足注射機(jī)的要求，其開模距為 50mm 左右也滿足注射機(jī)的要求由此可知，初選的注射機(jī)是符合要求的，因此注射機(jī)確定為 XS-Z-60。9 主要模具零件加工工藝過程表 2 小型芯加工工藝過程Table 2 The processing craft of the small punch mold表 3 主型芯加工工藝過程Table 3 The processing craft of the important punch mold序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）2 平端面 徑向夾緊，平一端面3 粗車 徑向夾緊，粗車外圓，分別得到尺寸 φ9.1mm，φ6.2mm，φ3.1mm4 銑 徑向夾緊，銑對(duì)稱平面，達(dá)到尺寸 4.12mm5 半精銑 徑向夾緊，銑對(duì)稱平面，達(dá)到尺寸 4,09mm6 半精車 徑向夾緊，半精車外圓，分別得到尺寸φ9.05mm,φ6.15mm,φ3.09mm人工修整7 熱處理 淬火，使硬度達(dá)到 58-62HRC 8 磨 磨外圓，達(dá)到尺寸 φ9mm，φ6.10mm，φ3.08mm9 鉗 人工修整 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容20參考文獻(xiàn)[1]王樹勛，朱亞林.典型模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M]. 廣州：華南理工出版社， 2005:15-18.[2]葉久新，王群.塑料模具制品成型及模具設(shè)計(jì)[M]. 長(zhǎng)沙：湖南科技出版社， 2005:32-34.[3]朱棟.塑料注塑模分型面的確定[J]. 機(jī)械制造與研究，2006:26-28.[4]陳志剛.塑料模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003:44-48.[5]黃虹.塑料加工業(yè)模具[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003:76-80.[6]彭志，周勇.CAD/CAM 技術(shù)在模具概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].上海：科技出版社， 2004:28-30.[7]黃銳.塑料成型模具[M].北京：中國輕工業(yè)出版社， 1996:66-70.[8]于華.注射模具設(shè)計(jì)技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:50-55.[9]李及仁.模具設(shè)計(jì)與制作[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2001:29-31.[10]馮炳曉.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京：人民郵電出版社， 2001:88-90.[11]任志華.模具設(shè)計(jì)[M].北京：中國電力出版社， 2007:66-70.[12]曲華昌.塑件成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社， 2005:40-43.[13]李學(xué)鋒.塑件模具設(shè)計(jì)與制作[M]. 北京：機(jī)械出版社， 2001:53-55.[14]紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社， 2002:12-22.[15]楊俊秋.淺談塑料模具畢業(yè)設(shè)計(jì)[J]. 模具制造，2005:38-40.[16]鄒繼剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社， 2002:122-130.[17]周四新，和青芳，杜守軍.pro/engineer wildfire 綜合培訓(xùn)教程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）2 平端面 徑向夾緊，平一端端面3 鉆孔 徑向夾緊，鉆孔 φ16mm4 擴(kuò)孔 徑向夾緊，擴(kuò)孔 φ16.15mm5 粗車 徑向夾緊，粗車外圓得到 φ73mm，φ66mm6 半精車 徑向夾緊，半精車外圓得到 φ72.5mm，φ65.5mm7 熱處理 淬火使硬度達(dá)到 58-62HRC8 磨 磨外圓得到 φ72.43mm，φ65,39mm9 線切割 得到成型形狀和尺寸10 清洗 去油與去屑11 鉗 人工修整212004:69-73.[18]王先奎.機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995:24-26.[19]呂茂成.表面加工技術(shù)[M]. 遼寧：科學(xué)技術(shù)出版社，1984:70-73.[20]董梅萼.現(xiàn)代加工方法[M]. 北京：國防工業(yè)出版社 1987:80-85.[21]徐配玄.塑料制品與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京輕工業(yè)出版社， 2001:100-103.[22]History Of Mechanical Technology And Mechanical Design Stafa-Zuerich Trans Tech Publications Ltd,2011:30-40.[23]Engineering mechanics and design applications Boca Raton CRC Press,c2012:60-70.致 謝歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—陳文凱老師，他對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多你問素材，還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！