塑料基座的塑料模畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領域的應用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成型設備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。在我們?nèi)粘５纳钪锌梢砸姷礁鞣N各樣的塑料制品，它豐富了我們的生活也方便了人們，我們甚至說

2、已經(jīng)離開不了塑料制品了。塑料的普及帶動了塑料模具的發(fā)展，隨著工業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，塑料制品一定會在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活中發(fā)揮出越來越重要的作用！</p><p>　　本課題的設計任務是一個塑料基座，對其進行模具開發(fā)，包括對這個任務制作的一系列詳細過程，涉及塑件的工藝分析、塑件的體積和重量、塑件工藝參數(shù)的確定、注塑模具的設計、成形零件結構設計等，并運用CAD制作模具的裝配圖及各個零件圖。</p><p

3、>　　關鍵詞：注塑模具設計、結構設計、工藝分析、工藝參數(shù)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　目 錄II</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b

4、></p><p>　　1.1我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2塑料模具的發(fā)展前景1</p><p>　　1.3問題提出及方案選擇1</p><p>　　1.4注射模設計要求與程序2</p><p>　　1.4.1基本要求與注意事項3</p><p>　　1.4.2

5、設計程序3</p><p>　　第二章 注塑件的設計5</p><p><b>　　2.1功能設計5</b></p><p><b>　　2.2材料選擇5</b></p><p><b>　　2.3結構設計6</b></p><p>　　2.

6、4注塑成型的準備6</p><p>　　2.4.1注塑成型工藝簡介6</p><p>　　2.4.2注塑機的選擇8</p><p>　　2.4.3注塑機的校核10</p><p>　　第三章 成型零件結構設計11</p><p>　　3.1凹凸模的結構形式及設計11</p><p>

7、;　　3.2凹模工作尺寸的計算12</p><p>　　3.2.1型腔和型芯工作尺寸計算12</p><p>　　3.2.2型腔側壁厚度和底板厚度的的計算13</p><p>　　第四章 澆注系統(tǒng)的設計15</p><p>　　4.1主流道的設計15</p><p>　　4.2分流道的設計15</p

8、><p>　　4.3澆口的設計16</p><p>　　第五章 導向機構設計17</p><p>　　第六章 推出機構設計19</p><p>　　6.1脫模力的計算19</p><p>　　6.2推板推桿脫模機構設計20</p><p>　　第七章 抽芯機構設計23</p&

9、gt;<p>　　7.1確定抽芯機構形式23</p><p>　　7.2斜導柱抽芯的結構尺寸23</p><p>　　第八章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計25</p><p>　　8.1模具的加熱25</p><p>　　8.2模具的冷卻25</p><p>　　第九章 注射機的相關校核27</

10、p><p><b>　　結論28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1我國模具工業(yè)

11、的現(xiàn)狀</p><p>　　目前，我國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的

12、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。</p><p>　　1.2塑料模具的發(fā)展前景</p><p>　　塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大類，塑料大多采用合成樹脂。在一定溫度和壓力下，

13、塑料具有可塑性，可以利用模具將其定型為一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。塑料制件之所以能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用，是由于它們本身具有的一系列特殊優(yōu)點所決定。塑料密度小、質(zhì)量輕。塑料的比強度高。塑料的絕緣性能好，介電損耗低。塑料的化學穩(wěn)定性高。塑料減磨耐磨性能好。塑料的減振和隔音性能好。透光性能和絕熱性能以及防水、防透氣和防輻射等特殊性能。因此，塑料已成為各行各業(yè)不可缺少的一種重要的材料。</p><p>　　塑

14、料是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應運而生的，目前塑料制件幾乎進入一切工業(yè)部門及人民日常生活的各個領域。塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領域。塑料作為一種新的工程材料，不斷被開發(fā)和利用，加之成型工藝的不斷成熟、完善和發(fā)展，極大地促進了塑性成型方法的研究和塑料成型模具的開發(fā)和制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求日益加大，塑料會在我們的生活和生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用！</p><p>　　本文即介紹了基

15、座的注射模具設計詳細過程。當然，很多人或許對基座并不是太了解，但是作為我的課題，我會認認真真的完成，來檢驗我的模具的相關知識到底學的怎么樣，是不是還停留在紙上談兵的階段。也同時檢驗我的動手動腦能力，并提高自己對周邊事物的觀察力度和創(chuàng)新意識以及與老師同學的互通學習的能力。</p><p>　　1.3問題提出及方案選擇</p><p><b>　　圖1-1基座結構</b>

16、</p><p>　　塑料成型模具的種類繁多，按模塑方法分類有壓縮模、壓注模、注射模、擠出機頭。在實際生產(chǎn)中，則要根據(jù)具體零件的特點和成型要求具體分析，選擇適當?shù)姆桨?，以達到最佳效果。在此次設計中，我負責的是塑料基座的外型及其模具的設計。在設計過程中，我要解決的問題是根據(jù)基座的用途及美觀性，在滿足基座使用功能的前提下，設計出美觀、實用的基座，以及完成基座整套注塑模具的設計及主要成型零件的加工工藝。</p&g

17、t;<p>　　工藝分析：零件如圖1-1基座所示，最大壁厚為5.5mm,最小壁厚為0.875mm壁厚差為4.625mm。壁厚差較大，塑件不夠均勻。澆口應設置在最厚處，便于熔融塑料能充滿型腔，使塑件成型。下面對零件的表面質(zhì)量進行分析，該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，。但是在安裝、使用中其表面與人的手指接觸較多，因此表面自然形成圓角。</p><p>　　在這

18、里要設計的是一塑料基座，綜合成型特點等采用注射模具設計較為適宜。</p><p>　　注射模又稱為注塑模。系在液壓機上采用注射工藝來成型塑件的模具，它主要用于熱塑性塑件的成型，也可以用于熱固性塑件的成型。</p><p>　　根據(jù)對注塑模種類的比較，這里我所設計的塑料基座，結構屬于中等復雜程度的零件，從零件圖上進行分析，該零件總體形狀為長方形，側面有5個8mm*5.5mm的的方孔，所以在模

19、具設計時必須考慮設置側向分型抽芯機構；上面有5個凸臺，凸臺中間各有兩個直徑為5.5的通孔。從零件的尺寸精度來看，該零件的重要尺寸有：?5.5mm、8mm*5.5mm、11mm等，精度為3級，其余為次要尺寸，尺寸精度為5級。該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具零件的尺寸精度要求較高。具體的設計方法和步驟在下面的內(nèi)容當中我將逐一介紹。</p><p>　　1.4注射模設計要求與程序</p><p&

20、gt;　　1.4.1基本要求與注意事項</p><p>　　合理地選擇模具結構 </p><p>　　正確地確定模具成型零件的尺寸</p><p>　　設計的模具應當制造方便</p><p>　　充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工</p><p>　　設計的模具應當效率高、安全可靠</p><p&

21、gt;<b>　　模具零件應耐磨耐用</b></p><p>　　模具結構要適應塑料的成型特性</p><p><b>　　1.4.2設計程序</b></p><p>　　1.調(diào)研、消化原始資料。</p><p><b>　　2. 選擇成型設備</b></p>&

22、lt;p>　　3. 擬定模具結構方案</p><p>　　4．方案的討論與論證</p><p>　　5．繪制模具裝配草圖</p><p><b>　　6．繪制模具裝配圖</b></p><p><b>　　7．編寫設計說明書</b></p><p>　　第二章 注塑件

23、的設計</p><p><b>　　2.1功能設計</b></p><p>　　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.該塑件是一基座,承受外力沖擊載荷,振動,摩擦等相對較大，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;該零件生產(chǎn)批量應該是大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命,在材料的選擇時要

24、綜合各種因素。</p><p><b>　　2.2材料選擇</b></p><p>　　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,表面硬度等。要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要

25、標準，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 材料的性能和成型特性比較</p><p>　　經(jīng)過上述的分析比較，在這里的基座塑料選擇中，材料選擇聚丙烯，屬于熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑料具有剛度好、耐水、耐熱性強、其介電性能與溫度和頻率無關，是理想的絕緣材料；從成型性能上看，該塑件吸水性好，熔料的流動性較好，容易成形，但收縮率較大。另外，該

26、塑件成形時易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，成行溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應力。因此，在成形時應注意控制成形溫度，澆注系統(tǒng)應較緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。</p><p><b>　　2.3結構設計</b></p><p>　　塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生產(chǎn)過程中,一方面成型會對塑件的結構、形狀、尺寸精度等諸方面提出要

27、求,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品；另一方面,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點,為模具設計和制造提供依據(jù)，在前面的分析當中已經(jīng)涉及到。</p><p>　　2.4注塑成型的準備</p><p>　　2.4.1注塑成型工藝簡介</p><p>　　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

28、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。</p><p>　?。?）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

29、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。 </p><p>　　（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。</p><p>　　（3）制件后處理。由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下

30、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，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。</p><p>　　退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力；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。</p><p>　　

31、2.4.2注塑成型工藝條件</p><p>　　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；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保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。PP料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)</p><p>　　2）壓力。注

32、射成型過程中的壓力包括注射壓力和塑化壓力。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。塑化壓力又稱背壓，是指采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉動后退時所受到的壓力。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力應越低越好，一般為6Mpa。</p><p>　　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

33、，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3～5秒，保壓時間一般為20～120秒，冷卻時間一般為30～120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應的時間越長）。</p><p>　　初步確定成型工藝參數(shù)，初定制品成型工藝參數(shù)如表2-2所示。</p><p>　　后處理

34、溫度70℃，保溫時間2小時</p><p>　　2.4.2注塑機的選擇</p><p>　　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)。 </p><p>　　(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

35、達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力。</p><p>　　(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。</p><p>　　(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,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。</p><p

36、>　　常用的注射速率如表2-3所示。</p><p>　　表2-3注射量與注射時間的關系</p><p>　　(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。</p><p>　　(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

37、此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。</p><p>　　(6)合模裝置的基本尺寸；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。</p><p>　　(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。&l

38、t;/p><p>　　(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。</p><p><b>　　選擇注塑機： </b></p><p>　　（1）由公稱注射量選定注射機</p><p>　　由注射量選定注射機。（材料密度取ρ＝0.9kg?cm﹣³）</p>

39、;<p>　　總體積=10.22cm ³ ；</p><p>　　總質(zhì)量M=ρV=10.63g；</p><p><b>　?。?）初選注射機</b></p><p>　　結合上面的計算，初步確定注塑機，采用一模兩件的模具結構。查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取XS-Z-60,主要技術參數(shù)如下表2-4所示。</p>

40、<p>　　表2-4 國產(chǎn)注射機XS-Z-60技術參數(shù)表</p><p>　　（3）分型面的選擇。在模具設計中，分型面的選擇很重要，它決定了模具的結構。應根據(jù)分型面的選擇原則和塑件的成形要求來選擇分型面，本設計選用如下2-5的分型面較合理。</p><p><b>　　2-5分型面的選擇</b></p><p>　　2.4.3注

41、塑機的校核</p><p>　　1．最大注塑量的校核</p><p>　　為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應在公稱注塑量的范圍內(nèi)。</p><p>　　即（0.8-0.85）V≥V </p><p>　　式中 V —注射機的公稱注射量，cm ³;</p><p>　　V —每模

42、的塑料體積量，</p><p>　　塑件的體積v=10.22 cm，流道凝料V’=0.2V(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.3V(0.3M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；</p><p>　　V =10.22+0.3*10.22=13.28 cm ； V ＝60 cm ；</p><p>　　考慮一模兩腔的要求V 應為13.28

43、cm *2=26.57 cm ；滿足要求。</p><p>　　2． 鎖模力的校核 </p><p>　　在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：</p><p>　　F＞AP ×70 </p><p>　　＞130×49×

44、;70</p><p>　　＞445.9 （KN）式中 F注塑機額定鎖模力500KN ，</p><p>　　A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和P 型腔壓力，取P =49MPa滿足要求。</p><p>　　第三章 成型零件結構設計</p><p>　　成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影

45、響塑件的精度。成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采用平均值法。</p><p>　　對于小型塑件來說，成型模具的制造誤差是主要影響因素，而對于大塑件，成型收縮率則是主要影響因素。經(jīng)分析取塑件精度3到5級，查手冊

46、知對應的模具精度應為IT8(GB1800-79)。</p><p>　　3.1凹凸模的結構形式及設計</p><p>　　凹模是成型塑料制品外表面的零件，它一般裝在定模板上。其形式有整體式和組合式兩種類型。這里我的模具采用一模兩件的結構形式，考慮到加工的那易程度和材料的價值利用等因素，也就是型腔采用的是整體式設計，擬采用鑲嵌式結構，由模具總裝圖中的下成形塊、上成形塊和斜滑塊組成塑件成形型腔

47、。其結構形式如下圖3-1所示：</p><p><b>　　圖3-1凸凹模</b></p><p>　　凸模是成型塑料制品內(nèi)表面的零件。它一般裝在動模版上。這里的凸模和動模版就連接在了一起。為了便于加工制造，凸模的結構多數(shù)是整體的。在加工中和凹模的要求一樣，本次設計的凸模主要由型芯和側型芯組成。其結構形式如下圖3-2所示：</p><p>&l

48、t;b>　　圖3-2凸模</b></p><p>　　3.2凹模工作尺寸的計算</p><p>　　凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。</p><p>　　3.2.1型腔和型芯

49、工作尺寸計算</p><p>　　式中 ——塑料制品公差； Scp——塑料平均收縮率，查表得Scp =0.6%</p><p>　　3.2.2型腔側壁厚度和底板厚度的的計算</p><p>　?、傧掳寄３尚螇K型腔側壁厚度計算。下凹模成形塊型腔為組合式矩形型腔，根據(jù)組合式矩形側壁厚度計算公式</p><p><b>　　h= <

50、;/b></p><p>　　根據(jù)塑料種類、塑件的結構復雜程度、模具溫度等因素選擇型腔內(nèi)熔體的平均壓力p=35MPa、型腔深度h=12mm、型腔長度l=53mm、模具鋼彈性模量E=2.1×105 Mpa、H=35mm（初定）、模具鋼e許=0.035mm，代入公式計算得</p><p>　　h= ≈7.02mm</p><p>　　考慮到下成形塊還需安

51、放側型芯機構，故取下凹模鑲塊的外形尺寸為80mm×50mm。</p><p>　　②下凹模成形塊底板厚度計算。根據(jù)組合式型腔底板厚度計算公式</p><p><b>　　t= </b></p><p>　　型腔內(nèi)熔體壓力p=35Mpa、底板受壓寬度b=22mm、型腔長度L=53mm、底板總寬B=50mm，底板材料選定為45鋼， =16

52、0 Mpa.代入公式計算得</p><p>　　t= ≈14.24mm</p><p>　　考慮到模具的整體結構協(xié)調(diào)，取t=28mm。</p><p>　?、凵习寄Ｐ颓粋缺诤穸鹊拇_定。上凹模成形塊型腔為矩形整體式型腔，其尺寸要根據(jù)下凹模成形塊的外形尺寸來確定。</p><p>　　第四章 澆注系統(tǒng)的設計</p><p&g

53、t;　　注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計中最重要的問題之一，它對于獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內(nèi)容之一。 </p><p>　　澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。</p><p>　　澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、

54、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關，因此，澆注系統(tǒng)的設計應能使沖模過程快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，且凝料易于與制品分離或切除。</p><p><b>　　4.1主流道的設計</b></p><p>　　主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于

55、冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關，查表得XS-Z-60型注射機噴嘴的有關尺寸為噴嘴前端孔徑d0=φ4mm；噴嘴前端球面半徑R0=12mm。</p><p>　　根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系R= R0+（1～2）mm及d= d0+（0.5～1）mm，取主流道球面半徑R=13mm，小端直徑d=4.5mm。</p><p>　　為了便于將凝料從主流道中拔

56、出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為1º～3º，經(jīng)換算得主流道大端直徑D=8.5mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=5mm的圓弧過渡。如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 主流道設計相關尺寸</p><p><b>　　4.2分流道的設計</b></p><p>　　分流道是主流道與澆口之間

57、的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 </p><p>　　分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射

58、速率、分流道長度因素來確定。塑件的形狀不算太復雜，熔體填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長度較短，為了便于加工，選用截面形狀為半圓形分流道，查表取R=4mm。參考常用分流道參考尺寸形狀尺寸如上圖4-2所示：</p><p><b>　　圖4-2分流道形狀</b></p><p><b>　　4.3澆口的設計</b></p>

59、;<p>　　澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，并結合其所用塑料的成型工藝特性。根據(jù)塑件基座的成形要求及型腔的排列方式，選用側澆口較為理想，設計時考慮選擇從壁厚為5

60、.5mm處進料，料由厚處往薄處流，與分型面同面，有利于填充、排氣。側澆口截面采用矩形，初選尺寸為1mm×0.8mm×0.6mm（b×L×h），試模時修正。</p><p>　　澆口的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響較大。其位置的確定，需要根據(jù)塑件的結構工藝及特征、成型質(zhì)量和技術要求，并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動特性、成型條件等因素。</p><p&g

61、t;　　第五章 導向機構設計</p><p>　　導向機構是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。導向具有如下功能。定位作用：模具閉合后，保證動定模或上下模位正確，保證型腔的形狀和尺寸精確。導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整；導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞；承受一定的側向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側壓

62、力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。</p><p>　　帶頭導柱使模具在開模和閉合時，起導向作用，使定模和動模相對處于正確位置，同時承受由于在塑料注射時塑料注射機運動誤差所引起的側壓力，以保證塑件精度。擬選20mm×25mm×6mm（D×D1×h）結構如下圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1

63、 帶頭導柱的結構形式</p><p>　　合理布置導柱的位置：導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。</p><p>　　第六章 推出機構設計</p><p>　　在注射成型的每一次循環(huán)中，都必須使塑件由模具型腔中或型芯上托出

64、，模具中這種脫出塑件的機構稱為推出機構，或稱脫模機構。</p><p>　　在設計脫模機構時一般要綜合考慮以下選用原則：1.盡可能讓塑件留在動模，使脫模機構易于實現(xiàn)；2.不損壞塑件，不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格；3.塑件被頂出位置應盡量在塑件內(nèi)側，以免損傷塑件外觀；4.脫模零件配合間隙合適，無溢料現(xiàn)象；5.脫模零件應有足夠的強度和剛度；6.脫模零件要工作可靠，運動靈活，制造容易，配換方便。另外，為實現(xiàn)注塑生產(chǎn)的自動

65、化，必要時不但塑件要實現(xiàn)自動墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動墜落。</p><p>　　本設計使用簡單的推桿推板脫模機構，因為該塑件的分型面簡單，結構也不復雜，采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。在對脫模機構做說明之前，需要對脫模力做個簡單的計算。</p><p><b>　　6.1脫模力的計算</b></p><p&g

66、t;　　脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。它是設計推出機構的主要依據(jù)之一。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構本身的運動阻力。對大多數(shù)的塑件來說，對脫模力的精確計算和測量較為復雜，因此，只能通過簡單的估算法對基座的脫模力進行分析計算。</p><p>　　圖6-1 脫模力的分布分析</p><p>　　當塑件收縮包緊型芯時，其受力情況如圖6-1。由于型芯一般具有脫模

67、斜度，故在脫模力的作用下，塑件對型芯的正壓力降低了，這時摩擦力為</p><p><b>　　6-1</b></p><p>　　式中 ——摩擦阻力（N）；</p><p>　　——摩擦系數(shù)，一般取=0.15--1.0；</p><p>　　——因塑件收縮產(chǎn)生對型芯的正壓力（N）；</p><p&g

68、t;<b>　　——脫模力（N）；</b></p><p>　　——脫模斜度，一般取--</p><p>　　根據(jù)受力圖可列出力的平衡方程：</p><p>　　即 6-2</p><p>　　將式（6-1）代入式（6-2）可得 ：</p><p>　

69、　而 6-3</p><p>　　式中P——因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取12-20MPa</p><p>　　A——塑件包緊型芯的側面積</p><p>　　由上式可以看出：脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多

70、，如推出機構本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成形工藝條件的波動等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值，所以上述只能是粗略的分析和估算。</p><p>　　6.2推板推桿脫模機構設計</p><p>　　高殼、薄壁類塑料制品（如罩子、殼體等）和小型多孔塑料制品常用推板推桿脫模機構。</p><p>　　可以直接設計成如下圖6

71、-2形式：</p><p>　　圖6-2 塑件的推出設計</p><p>　　推桿與塑件的接觸部分一般需有一定的硬度和表面粗糙度要求，若采用整體全部淬硬，會因淬火變形而影響推板上孔的位置精度，因此對批量較大、精度要求較高的塑件成型，還要將推板設計成局部鑲嵌的組合形式。對于圓筒形塑件，其推板一般采用同心圓周分布的數(shù)根推桿推動。本模具中就采用了12根推桿，推板的厚度可根據(jù)剛度計算來確定，則推

72、板厚度可按下式計算。</p><p>　　式中 —— 推板的厚度（mm）</p><p><b>　　—— 脫模力（N）</b></p><p>　　——推桿軸線到推板中心距離（mm）</p><p>　　K——與R/r相關的系數(shù)，查表可取K=0.0877。 </p><p>　　E——推板鋼

73、材彈性模量（MPa）</p><p>　　——推板中心所允許的最大變量（mm）一般取塑件在被推出方向上尺寸公差的1/10～1/5</p><p>　　經(jīng)計算得 11.0637mm在這里取得 =12mm。</p><p>　　第七章 抽芯機構設計</p><p>　　當塑件有側凸、側凹或側孔時，模具中成型側凸、側凹、側孔的零部件必須制成可移動

74、的，開模時，必須使這一部分構件先行離開，塑件脫模才能順利進行。為此模具中要設置斜導柱側向分型與抽芯機構。這里的基座塑件的側壁有5個方孔，它們均垂直于脫模方向阻礙成形后塑件從模具脫出。因此成形模必須設置抽芯機構。</p><p>　　7.1確定抽芯機構形式</p><p>　　根據(jù)塑件的制造要求，故設計的側抽芯機構應首先考慮可靠耐磨，靈活方便。根據(jù)模具的結構形式、抽芯部位的結構特點（抽芯距、

75、抽芯成型面積等），綜合分析比較后，采用斜導柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以，但在次模具結構中，為使模具結構簡單，便于加工制造，采用斜導柱抽芯較合適。</p><p>　　斜導柱抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動作平穩(wěn)可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置等。</p><p>　　在一般情況下斜導柱固定在定模上，但有時根據(jù)塑料制品的結構形狀、分型面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求，

76、斜導柱也有固定在動模上的。在本模具設計中，根據(jù)上述分析就采用將斜導柱固定在定模上的方案。斜導柱固定在動模上的抽芯機構如下7-1所示：</p><p>　　圖7-1 斜導柱固定在動模上</p><p>　　7.2斜導柱抽芯的結構尺寸</p><p>　?、俅_定抽芯距。抽芯距一般應大于成形孔的深度，塑件孔深為22mm，且是通孔，所以采用兩邊對稱抽芯，則孔深為11mm

77、。</p><p>　　S=h+（2～3）=14mm</p><p>　　②確定斜導柱傾角。斜導柱的傾角是斜抽芯機構的主要技術數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接關系，一般取α=15º～20º，這里選取α=20º。</p><p>　?、鄞_定斜導柱的尺寸。斜導柱的直徑取決于抽芯力及其傾斜角度。抽芯力≈6KN。查表得側向抽芯時的彎曲力

78、 =7kN,查表得斜導柱的直徑d=16mm，導柱臺肩直徑D=22mm。</p><p>　　斜導柱的長度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度、斜銷直徑及斜角大小確定。計算得L≈75mm。</p><p>　?、芑瑝K與導槽設計。側向抽芯機構主要用于成形塑件的側孔，由于側孔較多，考慮到型芯強度和裝配問題，采用左右兩邊5個方孔組合式結構。側型芯與滑塊的連接采用鑲嵌方式。</p><

79、p>　　為使模具結構緊湊，降低模具裝配的復雜程度，采用整體式滑塊和整體導向槽的形式。為提高滑塊的導向精度，裝配時可對導向槽或滑塊采用配磨、研磨的裝配方法?；瑝K的定位裝置采用彈簧、鋼珠與臺階的組合方式。</p><p>　　圖7-2斜導柱工作長度與抽芯距的關系</p><p><b>　　圖7-3滑塊的設計</b></p><p>　　第八

80、章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計</p><p>　　注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。注射模中設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響：</p><p>　　1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；</p><p>　　2）模溫均勻，

81、冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形</p><p>　　3）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；</p><p>　　溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。</p><p><b>　　8.1模具的加熱</b></p>&

82、lt;p>　　根據(jù)熱能來源，模具加熱的方法有：蒸汽加熱法、電阻加熱法、工頻感應加熱法等。</p><p>　　最常用的加熱法在模具外部用電阻加熱，即用電熱板，電熱框和電熱棒加熱。本塑件在注射成形的時候不要求有太高的模溫，因而在模具上可以不設加熱系統(tǒng)。</p><p><b>　　8.2模具的冷卻</b></p><p>　　對于熱塑性塑料

83、模具，當遇到成型流動性差的塑料，如成型高結晶度的塑料制品或采用熱流時均需要對模具進行加熱，對熱固性塑料注射模具也需要加熱。在本模具設計中選用的塑料聚丙烯就是熱塑性的塑料。注射成型時，模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質(zhì)量，也影響到注射周期。因此在使用模具時必須對模具進行有效的冷卻，使模具保持在一定范圍內(nèi)。對于冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算。</p><p>　　設定模具平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具

84、冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，聚丙烯注射成形周期為40～120s，選定成形周期為90s，確定注射次數(shù)為18次／h，塑件質(zhì)量為10.63kg，塑件體積為 =11×1.05×1.1=12.7cm³，加上澆注系統(tǒng)每次注入模具塑料質(zhì)量約為45g，冷卻水的密度為1g／cm³，比熱容為4.2×10³J／kg. ℃，聚丙烯塑料的密度γ為1.05g g／cm³，比體積ν為1.1cm&

85、#179;／g，單位熱流量為59×104 J／kg，計算塑料注射模冷卻時所需要的冷卻水量V</p><p>　　V= = =0.19m³/min</p><p>　　因為模具每分鐘所需要的冷卻水體積流量較小，所以可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具就可以達到冷卻效果。</p><p>　　第九章 注射機的相關校核</p><

86、;p>　　模具閉合高度的確定。確定定模固定板的高度H1=25mm；定模板高度H2=25mm；下成形塊高度H3=40mm；支承板高度H4=20mm；動模固定板的高度H6=25mm；根據(jù)推出行程和推出機構的結構尺寸確定墊板高度H5=60mm。因而模具的閉合高度</p><p>　　H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=(25+25+40+20+60+25)mm=195mm</p><p&g

87、t;　　注射機有關參數(shù)的校核。本模具的外形尺寸280 mm× 270mm×210mm，XS-Z-60型的注射機模板最大安裝尺寸為350mm×280mm，所以能滿足模具的安裝要求。</p><p>　　由上述計算模具的閉合高度H=195mm，XS-Z-60型的注射機所允許模具的最小厚度Hmin=70mm，最大厚度Hmax=200mm，即模具滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。<

88、/p><p>　　經(jīng)查資料XS-Z-60型注射機的最大開模行程S=180mm，滿足出件的要求。由于側分型抽芯距較短，不會過大的增加開模距離，注射機的開模行程足夠。</p><p>　　經(jīng)過校核XS-Z-60型注射機能滿足使用要求，所以可以使用。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本設計首先說明了塑

89、料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。在這次設計過程中，我掌握了注塑模具設計的方法與步驟及制造。如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊、熟悉標準和規(guī)范，提高了自身的設計能力，認識自我所學的知識在實際中的應用，對模具產(chǎn)品設計開發(fā)有一定的了解，在大腦里形成一個比較系統(tǒng)化的概念。通過這次實踐，培養(yǎng)了我們的實際動手能力，將我們所學的課程與實際生產(chǎn)有機地結合起來，鞏固所學的專業(yè)知識，從而真正掌握計算機輔助

90、模具設計制造的技能</p><p>　　設計過程中又讓我重新溫習了書本上的內(nèi)容，我明白了不論什么時候不管干什么事總是離不開書本，書本上的東西是基礎的，而基礎正是向更深的領域邁進。這次的設計我基本上是滿意的，在此之前，我總是莫名其妙感到茫然，不知道從何下手，后來我明白了一個良好的設計思路往往可以節(jié)省掉一大半的時間，所以我覺得不管以后再設計什么，一定要在設計思路上下功夫。還有在繪制各種零件圖和裝配圖的時候，一定要細心

91、不能馬虎一點，因為這些圖比較繁瑣，所以必須一步步來，不可貪圖方便。當然在設計過程中還暴露了許多問題，最后我都找到了解決對策。但是金無足赤，人無完人，設計可能做的還有瑕疵，但我會努力改正，爭取做到更完美?？傊?，設計即突出了自己的長處，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，使我在以后的學習工作中揚長避短。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我

92、首先向關心幫助和指導我的指導老師***表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！</p><p>　　在論文工作中，遇到了不少的問題，一直得到盧老師的親切關懷和悉心指導，使我在論文的進展中能夠順利完成。</p><p>　　在學校的學習生活即將結束，回顧兩年多來的學習經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學表示由衷的感謝!</p><p>

93、　　特別感謝我的師兄們以及師姐們對我的學習和生活所提供的大力支持和關心!還要感謝一直關心幫助我成長的室友們！</p><p>　　在我即將完成學業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！</p><p>　　最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授!</p><p>　　希望你們在以后的工作中順順利利！</p><p>

94、;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.塑料模設計手冊編寫組編著.塑料模設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1997</p><p>　　2.陳錫棟,周小玉編著.實用模具技術手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2003</p><p>　　3.胡石玉主編.模具工實用技術手冊.江蘇科學技術出版社,2000</p><

95、p>　　4.馮炳堯,韓泰榮,蔣文森,葛偉杰等編著.模具設計與制造技術簡明手冊.上海:上?？茖W技術出版社,2008</p><p>　　5.張應龍主編.模具制造技術.北京:化工工業(yè)出版社,2008</p><p>　　6.陳志剛主編.塑料模具工藝與設備.北京:機械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　7.徐其金主編.塑料模塑工藝與塑料模設計.北京:機

96、械工業(yè)出版社,2007</p><p>　　8.孫鳳勤主編.模具制造工藝與設備.北京:機械工業(yè)出版社,2006</p><p>　　9.王忠銀主編.型腔模具結構圖冊.湖南科學技術出版社,1999</p><p>　　10.模具標注選編組編著.模具標準匯編.北京:中國標準出版社,1992</p><p>　　11.中國模具工業(yè)協(xié)會標準件