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編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 題 目： 一模三用注塑模具設(shè)計(jì) 院 （系）： 國防生學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 職 稱： 講 師 題 目 類 型 ： 理 論 研 究 實(shí) 驗(yàn) 研 究 工 程 設(shè) 計(jì) 工 程 技 術(shù) 研 究 軟 件 開 發(fā) 2014 年 5 月 4 日 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 摘 要 分析降低塑料制件成本的方法，提出為了降低成本，將滿足一定條件的幾種規(guī)格 形式的塑料制件用一副模具成型出來，就是一模多用模具；同時(shí)研究了一模多用注射 模具三種形式的分類及條件，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例分析模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)，模具巧妙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。 經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，在一定的條件下，使用一模多用注射模具可以減少模具數(shù)量，降低 成本，大大提高企業(yè)的市場競爭力。 本課題針對分線盒進(jìn)行產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，通過對塑件進(jìn)行工藝分析和比較，根據(jù) 制品的結(jié)構(gòu)及其用途性能，選擇塑料的牌號(hào)及注射模成型的方法；分析塑件的性能、 尺寸精度及設(shè)計(jì)的有關(guān)注意事項(xiàng)；闡述塑料的性能、成型特性以及工藝參數(shù)；根據(jù)模 具材料選擇的具體原則，選擇模具各個(gè)部件的材料；本文重點(diǎn)討論了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 詳細(xì)過程，最終各設(shè)計(jì)出一副注塑模。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性和模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的 澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、分型面的選擇、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參 數(shù)的校核都有詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)說明。通過完成該課題設(shè)計(jì)，熟悉了塑料模具設(shè)計(jì)的一 般方法和流程，較好的完成了任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了無紙化設(shè)計(jì)。通過整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，進(jìn) 一步的加深了對注塑模具的了解，同時(shí)鞏固了對注塑模具的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理等 的理性知識(shí)，以及在實(shí)踐中總結(jié)并掌握模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞：制件成本;一模多用;分線盒;分型面;冷卻系統(tǒng) Abstract Analysis of plastic parts to reduce the cost method,proposed in order to reduce costs,willmeet certain conditions,the specifications of several forms of plastic parts used by forming a mold,is amulti-use die;the same time a study on the use of injection-mold the three forms of classification and conditionsof production examples of die design elements,such as mold ingenious structural characteristics.The practice has proved that under certain conditions,the use of a multi-use injection mold can reduce thenumber of mold,reduce costs,and greatly enhance their market competitiveness. This topic junction box for the product mold design,plastic parts through the process of analysis and comparison,According to the structure and USES performance products,choose the brand and injection mould plastic forming methods;Analysis the performance of plastic parts,size precision and design the attention,The performance,molding paper plastic characteristics and process parameters,This paper discusses the design of die structure,the final design of an injection mold. Product structure from the structure of the starting process and mold,the casting mold system,mold forming part of the structure,the choice of sub- surface,cooling system,the choice of injection molding machines and related parameters have a detailed analysis of the design check instructions. Through the entire process of graduation design,further deepened the understanding of injection mold,and consolidate the type of injection mold structure,working principle,etc,the rational knowledge,as well as in practice and grasp the key points and mould design design method. Keywords : parts cost;amulti-use; junction box; parting;cooling system 目 錄 引言 ...........................................................................................................................................1 1 塑料制品及工藝分析....................................................................................................4 1.1 制件圖 ................................................................4 1.2 塑件的工藝分析 ........................................................6 1.2.1 結(jié)構(gòu)工藝性...........................................................6 1.2.2 塑件工藝性分析.......................................................6 1.3 塑件材質(zhì)工藝性 ........................................................6 1.4 注射成型工藝參數(shù) ......................................................8 2 注塑機(jī)的選擇..................................................................................................................9 2.1 初選注塑機(jī)....................................................................................................................9 2.1.1 確定最大注射量.......................................................9 2.1.2 確定鎖模力...........................................................9 2.2 注射機(jī)的選擇及校核 ....................................................9 2.2.1 注射機(jī)的選擇.........................................................9 2.2.2 型腔數(shù)校核 .........................................................10 2.2.3 注射壓力的校核......................................................10 2.2.4 鎖模力校核..........................................................11 2.2.5 模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核..................................11 2.2.6 開模行程的校核......................................................11 3 模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) ...............................................................................................12 3.1 結(jié)構(gòu)分析............................................................................................................................12 3.1.1 型腔數(shù)目的確定..............................................................................................................13 3.1.2 分型面位置的確定..........................................................................................................13 3.2 模具零部件設(shè)計(jì)................................................................................................................14 3.2.1 型腔的結(jié)構(gòu)和固定方式..................................................................................................14 3.2.2 凸、凹模的確定......................................................14 3.2.3 脫模方式的確定......................................................14 3.3 澆注系統(tǒng)的確定................................................................................................................15 3.3.1 主流道的設(shè)計(jì)........................................................15 3.3.2 澆口設(shè)計(jì) ...........................................................17 3.4 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)........................................................................................................18 3.5 排氣方式的確定................................................................................................................18 3.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇................................................................................................................19 3.7 成型零件的尺寸的計(jì)算....................................................................................................21 3.7.1 型腔徑向的尺寸......................................................22 3.7.2 型腔深度尺寸........................................................23 3.7.3 型芯高度尺寸........................................................23 3.8 冷卻系統(tǒng)水管孔徑的計(jì)算................................................................................................22 3.9 澆注系統(tǒng)尺寸的計(jì)算........................................................................................................24 4 塑件型腔強(qiáng)度的計(jì)算..................................................................................................26 4.1 型腔側(cè)壁厚度強(qiáng)度計(jì)算....................................................................................................26 4.2 型腔底部厚度強(qiáng)度計(jì)算....................................................................................................26 5 分線盒脫模機(jī)構(gòu)相關(guān)計(jì)算 ........................................................................................27 5.1 推桿直徑計(jì)算....................................................................................................................27 5.2 推桿長度計(jì)算....................................................................................................................28 6 抽芯距離相關(guān)計(jì)算 ......................................................................................................29 6.2 斜銷尺寸計(jì)算....................................................................................................................29 6.3 滑塊尺寸............................................................................................................................30 7 模架的確定 ....................................................................................................................31 7.1 各模板的尺寸的確定........................................................................................................31 7.2 校核模具平面尺寸............................................................................................................31 8 模具的修模 ....................................................................................................................32 8.1 粘著模腔............................................................................................................................32 8.2 粘著模芯............................................................................................................................32 8.3 粘著主流道........................................................................................................................32 結(jié)論 .........................................................................................................................................33 謝 辭.....................................................................................................................................34 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................35 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 0 頁 共 35 頁 引言 自從我國加入世貿(mào)組織（WTO）后，將獲得一個(gè)更加穩(wěn)定的國際經(jīng)貿(mào)環(huán)境，從而有 利于我國與各國、各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易合作，有利于世界經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，我國的利用 外資領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大，國內(nèi)和國外模具企業(yè)都可以從中得到更多的機(jī)會(huì)和收益。 由于國內(nèi)某些模具在技術(shù)上和質(zhì)量上與國外先進(jìn)水平存在著較大的差距，使短期 內(nèi)國內(nèi)模具難以與國外先進(jìn)模具的抗衡。這對我國模具產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生一定的沖擊。另一 方面也促進(jìn)國內(nèi)行業(yè)優(yōu)化資源配置、調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高社會(huì)勞動(dòng)效率，促使企業(yè)苦 練內(nèi)功，提高管理水平。應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到競爭才會(huì)帶來更快的發(fā)展只要發(fā)揮自身 優(yōu)勢，減少技術(shù)差距，我國的模具必將逐步占領(lǐng)國內(nèi)市場，并拓展國際空間。塑料模 是應(yīng)用最廣泛的一類模具。在國外，塑料模占模具行業(yè)的 50%以上，而我國只有 30%左 右，因而有較大的發(fā)展空間。近年來，我國塑料模有長足的進(jìn)步。但模具制造周期仍 比國外長 2-4 倍，模具的質(zhì)量穩(wěn)定性較差，總體水平與國外比尚有較大差距。而塑料 模的主要應(yīng)用領(lǐng)域：汽車摩托車行業(yè)，家電電子行業(yè)在加入 WTO 后將會(huì)有更多的新產(chǎn) 品開發(fā)，對各個(gè)檔次的模具需求均有大幅增長?？傮w來說，塑料模將是發(fā)展最快的一 類模具。 我國注射模成型工藝發(fā)展了近 50 年，但是由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性和工程 技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)的局限性，長期以來，工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加工 參數(shù)，選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。傳統(tǒng)模具開發(fā)流程為概念設(shè)計(jì) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)模具制造設(shè)置_工藝參數(shù)試模生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法在開始大規(guī) 模生產(chǎn)前由于僅憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后， 不僅要工藝師重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還要設(shè)計(jì)師調(diào)整塑料制品和模具設(shè)計(jì)方案，修 改模具。重復(fù)各個(gè)步驟增加了生產(chǎn)成本，影響模具質(zhì)量，同時(shí)延長了制品生產(chǎn)時(shí)間。 近 年 來 ， 隨 著 塑 料 工 業(yè) 的 迅 猛 發(fā) 展 ， 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 更 趨 向 高 效 率 、 自 動(dòng) 化 、 大 型 、 高 精 度 、 高 壽 命 。 例 如 電 視 機(jī) 外 殼 、 洗 衣 機(jī) 內(nèi) 缸 、 電 冰 箱 、 空 調(diào) 機(jī) 零 件 、 浴 盆 、 桶 、 周 轉(zhuǎn) 箱 等 模 具 。 世 界 上 一 些 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國 家 ， 其 模 具 工 業(yè) 總 產(chǎn) 值 早 已 超 過 了 機(jī) 床 工 業(yè) ， 其 發(fā) 展 速 度 也 超 過 了 機(jī) 床 、 汽 車 、 電 子 等 工 業(yè) 。 在 這 些 國 家 ， 模 具 工 業(yè) 已 成 為 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 基 礎(chǔ) 工 業(yè) 之 一 。 美 國 工 業(yè) 界 稱 “模 具 工 業(yè) 是 美 國 工 業(yè) 的 基 石 ”， 日 本 模 具 協(xié) 會(huì) 稱 “模 具 是 促 進(jìn) 社 會(huì) 富 裕 的 動(dòng) 力 ”。 模 具 的 價(jià) 值 不 僅 是 其 本 身 的 價(jià) 值 ， 還 在 于 它 的 應(yīng) 用 為 社 會(huì) 創(chuàng) 造 了 巨 大 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 和 社 會(huì) 效 益 。 在塑料成型生產(chǎn)中，先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的模具制造、優(yōu)質(zhì)的模具材料、合 理的加工工藝和現(xiàn)代化的成型設(shè)備等是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。一副優(yōu)良的注射模 具可以成型上百萬次，一副優(yōu)良的壓縮模具可以成型 25 萬次以上，這與上述因素有很 大的關(guān)系。 我國的模具行業(yè)是應(yīng)用 CA/DCAM 較早的一個(gè)領(lǐng)域，但就整個(gè)行業(yè)而言，至今具有 較完備集成環(huán)境的企業(yè)較少。目前在該行業(yè)具有代表性的是在設(shè)計(jì)、制造及管理等部 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 1 頁 共 35 頁 門部分或單獨(dú)采用了 CAD、CAM 等技術(shù)。雖然這些技術(shù)在應(yīng)用初期對提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、 增加企業(yè)活力起到了積極的促進(jìn)作用，但隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不斷加快、同行業(yè)競 爭加劇及市場不斷擴(kuò)大，客戶對產(chǎn)品質(zhì)量、成本、制造周期要求不斷提高，原來分散 獨(dú)立使用已不適應(yīng)發(fā)展需要。 我國是制造業(yè)大國，在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革中，我國正逐步成為全球制造業(yè) 的重要基地之一。 “以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式發(fā) 展”是國家的發(fā)展戰(zhàn)略。應(yīng)用高新技術(shù)，特別是信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)優(yōu)化升級，將成為我國今后一段時(shí)間制造業(yè)發(fā)展的主題之一。我國 CAD/CAE/CAM 等 現(xiàn)代制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用起步晚、基礎(chǔ)差。80 年代初，機(jī)械 CAE 技術(shù)中的有限元法 被成功地應(yīng)用到注射成型分析過程中，逐步形成了注射模 CAE 系統(tǒng)。注射模 CAE 技術(shù) 是力學(xué)、流體、熱學(xué)、高分子材料、注射成型工藝、注射模設(shè)計(jì)、有一限元分析和計(jì) 算機(jī)等多學(xué)科相交叉的新興學(xué)科。國際市場上出現(xiàn)了一些商品化注射模 CAE 軟件，近 十來年 CAE 技術(shù)也已走向成熟。國內(nèi)是在“八五”期間才開始注射模 CAE 技術(shù)的研究、 開發(fā)工作，近年來也陸續(xù)出現(xiàn)了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的注射模 CAE 軟件。 “九五”期間科技 部同國家經(jīng)貿(mào)委等部門實(shí)施“CAD 應(yīng)用工程” ，現(xiàn)已成功地實(shí)現(xiàn)了“甩圖板” ，并在部分 企業(yè)進(jìn)行了 CAD 等技術(shù)的應(yīng)用試點(diǎn)與示范，現(xiàn)代技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用有了良好的起步和 發(fā)展， “十一五”期間國家將投入 8 億元實(shí)施信息化工程。同時(shí)在 CAD/CAE/CAM 等軟 件方面擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件。雖然國外軟件的應(yīng)用在我國模具行業(yè)中仍占主要 地位，但可預(yù)計(jì)國產(chǎn)的 CAD/CAE/CAM 軟件將在我國模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 在 CAD/CAE/CAM 研究及應(yīng)用上，我國處于起步階段，CAD 真正應(yīng)用不超過十年，CAM 也 僅是近些年逐步開始應(yīng)用，CAE 的應(yīng)用僅僅限于為數(shù)不多的較大模具企業(yè)應(yīng)用，技術(shù)也 還處于探索階段。 國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為 70%80%，而我國只有 30%左右。如能廣泛應(yīng)用 模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期 25%40%，并可減少由于使用者自制模具件 而造成的工時(shí)浪費(fèi)。應(yīng)用模具 CADCAM 技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn) 件，能夠?qū)崿F(xiàn)部分資源共享，這會(huì)大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對于發(fā)展 CADCAM 技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。 隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號(hào)的倡 引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的 重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng) 濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng) 力” ，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王” ，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金” 。 可見模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在 1989 年 3 月頒布的關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī) 械行業(yè)的首要任務(wù)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 2 頁 共 35 頁 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長壽命、 精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的 加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的 澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料分線盒一模三用注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是各設(shè)計(jì) 一副注塑模具來生產(chǎn)三種結(jié)構(gòu)的分線盒塑件，以實(shí)現(xiàn)多結(jié)構(gòu)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì) 量。針對塑料分線盒的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計(jì)，使我對直接澆口分型面模具的設(shè)計(jì) 有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等， 結(jié)合教材上的知識(shí)也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推 出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為 將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 3 頁 共 35 頁 1 塑料制品及工藝分析 1.1 分線盒制件圖 此 次 設(shè) 計(jì) 的 塑 件 為 分 線 盒 塑 料 配 件 ， 相 同 尺 寸 、 塑 料 原 料 ， 不 同 結(jié) 構(gòu) 形 式 的 塑 件 一 模 多 用 注 射 模 具 此 類 模 具 的 塑 料 制 件 相 同 尺 寸 、 塑 料 原 料 ， 不 同 主 要 指 結(jié) 構(gòu) 形 式 不 同 ， 部 分 視 圖 如 圖 1.1 所 示 ， 分 線 盒 塑 料 件 結(jié) 構(gòu) ， 有 一 通 、 角 二 通 、 直 二 通 等 共 三 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 每 一 通 路 的 尺 寸 是 相 同 的 。 如 果 塑 料 制 件 結(jié) 構(gòu) 形 式 相 差 太 大 ， 可 能 引 起 模 具 制 作 困 難 ， 成 本 過 高 。 主 要 用 于 通 訊 、 網(wǎng) 絡(luò) 等 線 管 的 分 線 管 接 線 作 用 。 分 線 盒 的 塑 料 選 用 聚 氯 乙 烯 （ PVC） 滿 足 使 用 和 成 型 要 求 。 如 圖 1.2（ 塑 件 三 ） 為 角 二 通 通 分 線 盒 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 圖 ， 有 兩 個(gè) 通 路 口 ， 20mm 通 口 與 分 線 管 相 配 ， 63mm 尺 寸 與 分 線 盒 蓋 相 配 ， 這 兩 組 尺 寸 精 度 要 求 較 高 ， 其 余 尺 寸 精 度 只 作 一 般 要 求 。 制 件 上 的 2 個(gè) 20mm 通 路 口 與 分 線 盒 的 主 分 型 面 垂 直 ， 為 外 側(cè) 凸 起 和 側(cè) 孔 ， 為 便 于 開 模 取 制 件 ， 必 須 設(shè) 計(jì) 為 側(cè) 抽 芯 結(jié) 構(gòu) 。 圖 1.1 分線盒三維圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 4 頁 共 35 頁 塑件一 塑件二 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 5 頁 共 35 頁 塑件三 圖 1.2 分線盒尺寸設(shè)計(jì)圖 1.2 塑件的工藝分析 1.2.1 結(jié)構(gòu)工藝性 對于分線盒塑料零件的材料為 PVC(聚氯乙烯)，其表面要求無凹痕。其余尺寸均無 精度要求為自由尺寸，可按 MT5 級精度查取公差值。 1.2.2 塑件工藝性分析 (1) 塑件尺寸較大且要求塑件表面精度等級較高，無凹痕。采用直接澆口流道的 單分型面型腔注射?？梢员ＷC其表面精度。 (2) 該塑件為中小批量生產(chǎn)，且塑件的形狀較復(fù)雜。為了加工和熱處理，降低成 本，分線盒采用的是一模一腔的，從而簡化結(jié)構(gòu)，降低模具的成本。 1.3 塑件材質(zhì)工藝性 表 1-1 分線盒塑件工藝特性 塑料品種 PVC(聚氯乙烯)熱塑性塑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)料 使用溫度 一般在-1555之間 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 6 頁 共 35 頁 性能特點(diǎn) 常規(guī)性能：PVC 樹脂是一種白色或淡黃色的粉末，比重 1.351.45；PVC 制品的軟硬度可以通過加入增塑劑的含量來調(diào)節(jié)， 能做出不同軟硬度的制品。純 PVC 的吸水率和透氣性都很小。 力學(xué)性能：PVC 具有較高的硬度和力學(xué)性能，并隨分子量的 增大而提高，但隨溫度的升高而降低。PVC 中加入的增塑劑含量不 同，對力學(xué)性能影響很大，力學(xué)性能隨增塑劑含量的增加而下降。 PVC 的耐磨性一般，硬質(zhì) PVC 的靜摩擦系數(shù)是0.40.5，動(dòng)摩擦系 數(shù)是0.23。 熱學(xué)性能：PVC 的熱穩(wěn)定性很差，純 PVC 樹脂在140就開 始分解，到180就立刻加速分解；而 PVC 的熔融溫度為160， 因此純 PVC 樹脂很難用熱塑性的方法加工。PVC 的線膨脹系數(shù)比較 小，并具有難燃性，氧指數(shù)高達(dá)45%以上。 電學(xué)性能：PVC 是一種電性能較好的聚合物，但由于本身極 性較大，其絕緣性不如 PE、PVC，介電常數(shù)、介電損耗角正切值、 體積電阻率較大。PVC 的電性能受溫度、頻率、添加劑的品種影響 較大，自身的耐電暈性也不好，一般只適用于低壓、低頻絕緣材 料。 環(huán)境性能：PVC 可以耐大多數(shù)的無機(jī)酸（發(fā)煙硫酸和濃硝酸 除外） 、無機(jī)鹽、堿、多數(shù)有機(jī)溶劑（如乙醇、汽油和礦物油） ， 適合做化工防腐材料。PVC 在酯、酮、芳烴、鹵烴中會(huì)溶脹或者溶 解，其中最好的溶劑是四氫呋喃和環(huán)己酮。PVC 不耐光、氧、熱， 極易發(fā)生降解，引起制品顏色變化（白色粉紅色淡黃色褐 色紅棕色紅黑色黑色） 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 7 頁 共 35 頁 成型特點(diǎn) PVC 加工溫度范圍窄（160-185） ，加工較困難，工藝要求 高，加工時(shí)一般情況下可不用干燥（若需干燥，在60-70下進(jìn)行） 。模溫較低（20-40） 。PVC 加工時(shí)易產(chǎn)生氣紋、黑紋等，一定要 嚴(yán)格控制好加工溫度。螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)低些（50%以下） ，殘量要少， 背壓不能過高。模具排氣要好。PVC 料在高溫炮筒中停留時(shí)間不能 超過15分鐘。PVC 宜用大水品進(jìn)膠，采用“中壓、慢速、低溫”的 條件來成型加工較好。較 PVC 產(chǎn)品易粘前模，開模速度（第一段） 不宜過快，水口在流道冷料穴處做成拉扣式較好，啤 PVC 料停機(jī) 前需及時(shí)用 PS 水口料（或 PE 料）清洗炮筒，防止 PVC 分解產(chǎn)生 Hd,腐蝕螺桿、炮筒內(nèi)壁。 1.4 注射成型工藝參數(shù) 表 1-2 塑件工藝參數(shù)(PVC) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 料筒溫度() 后段：160-170 中段：165-180 前段：170-190 成型時(shí)間(t/S) 注射時(shí)間：0-3 保壓時(shí)間：16-60 冷卻時(shí)間：16-60 噴嘴溫度() 150-170 螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 28 模具溫度() 80-90 注射壓力(MPa) 80-130 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 8 頁 共 35 頁 2 注塑機(jī)的選擇 2.1 初選注塑機(jī) 模具只有和合適的注塑機(jī)相配，生產(chǎn)才能進(jìn)行。注塑機(jī)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(shí)間等。這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、制造、購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。下面為了選擇合 適的注塑機(jī)，從校核注塑機(jī)的各種參數(shù)入手： (1)注塑量：螺桿或柱塞一次注射的最大容積（cm 2）或者一次注射塑料的最大重 量。 (2)注射壓力；注射時(shí)螺桿或柱塞頭部施于預(yù)塑物料的最大壓力（MPa） (3)注射速率；單位時(shí)間內(nèi)注射的理論容積、螺桿或柱塞截面積乘以螺桿或柱塞的 最大速度（cm 3/s） (4)塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料的最大質(zhì)量（g/s） (5)鎖模力；為克服塑料熔體漲開模具而施于模具的力（KN） (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸（mm） ，拉桿空間（mm） ，模板間最大開距 （mm） ，動(dòng)模板的行程（mm） ，模具最大厚度與最小厚度（mm）等。這些參數(shù)規(guī)定了機(jī) 器加工制件所使用的模具尺寸范圍 (7)空循環(huán)周期：注射機(jī)在不加入塑料物料時(shí)一次循環(huán)的最短時(shí)間（s） 2.1.1 確定最大注射量 通過計(jì)算塑件質(zhì)量 流道凝料的質(zhì)量 按塑件質(zhì)量的gVM24.306.141 2m 0.6倍來估算。從上述確定的一模一腔，所以注射量為 （2-1）8...nm 2.1.2 確定鎖模力 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 ，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)2A 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 9 頁 共 35 頁 多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析， 是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積 的0.2倍0.5倍，因此2A1A 可以用公式 （2-2）1121.35.nAn 2149m3.4 代入得 216..5A （2-3）13849kN02.pF型 式中P取30Mpa，因?yàn)椴牧螾VC有精度要求。 2.2 注射機(jī)的選擇及校核 2.2.1 注射機(jī)的選擇 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值可以選擇SZ250/1250臥式注射機(jī)， 詳見下表 表2-1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射容量 /cm3 270 鎖模力/kn 1250 螺桿直徑/mm 45 拉桿內(nèi)間距/mm 415X415 注射壓力/MPa 160 移模行程/mm 360 注射速率/(g/s) 110 最大模厚/mm 410 塑化能力/(g/s) 18.9 最小模厚/mm 150 螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 10200 定位孔直徑/mm 160 噴嘴球半徑/mm 15 噴嘴孔直徑/mm 3.5 鎖模方式 雙曲肘 2.2.2 型腔數(shù)校核 由料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) n。 14230.)/.6-30/18.9(0)/m-(kMt/360N12 型腔數(shù)校核合格 式中：K 是注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8； M 是注射機(jī)的額定塑化量（18.9g/s） T 是成型周期，取 30s 2.2.3 注射壓力的校核 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 10 頁 共 35 頁 在確定型腔的數(shù)量后確定注塑機(jī)的類型，參考教材塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)公 式 2-4：按注塑機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 nF-PA 2/PA1 式中 F注塑機(jī)的額定鎖模力（N） ； A1單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm 2） ； A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm 2） ； P塑料容體對型腔的成型壓力(MP a)，其大小一般是注射壓力大小。 但由于在本文中 3.7.1 章節(jié)已進(jìn)行了脫模力的計(jì)算，所以可以由校核公式 FKF t 總 進(jìn)行校核，式中： F注射機(jī)額定鎖模力（KN） ， Ft 總 脫模力（KN） ， K安全系數(shù),取 K=1.2 而 =160MPa 注射壓力合格 （2-4）MPapke 130.0/ ep 式中： 取 1.3 取 100MPa（PVC 料） 。/ 0 2.2.4 鎖模力校核 FKap 型 =1.213.85=16.62kN,而 F=1250kN,鎖模力校核合格。 其他安裝尺寸的校核要在模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可進(jìn)行。 2.2.5 模 具 與 注 射 機(jī) 安 裝 部 分 相 關(guān) 尺 寸 的 校 核 為 了 使 注 射 模 具 能 夠 順 利 地 安 裝 在 注 射 機(jī) 上 并 生 產(chǎn) 出 合 格 的 塑 件 ， 在 設(shè) 計(jì) 模 具 時(shí) 必 須 校 核 注 射 機(jī) 與 模 具 安 裝 有 關(guān) 的 尺 寸 。 （1）噴嘴尺寸：設(shè)計(jì)模具時(shí)，主流道始端的球面必須比注射機(jī)噴嘴頭部球面半徑 略大一些。主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大。在此次設(shè)計(jì)中，所選注射機(jī)型號(hào)為 XS- Z-60，噴嘴球半徑為 14mm，噴嘴孔直徑為 4mm，本套模具的主流道始端球面半徑為 16mm，主流道小孔直徑為 5mm，故符合設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 最 大 、 最 小 厚 度 校 核 ： 在 模 具 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 應(yīng) 使 模 具 的 總 厚 度 位 于 注 射 機(jī) 可 安 裝 模 具 的 最 大 模 厚 與 最 小 模 厚 之 間 。 同 時(shí) 應(yīng) 校 核 模 具 的 外 形 尺 寸 ， 使 得 模 具 能 從 注 射 機(jī) 的 拉 桿 之 間 裝 入 。 本 套 模 具 的 總 厚 度 為 214mm， 模 板 長 度 為 200mm250mm， 所 選 注 射 機(jī) XS-Z-60 的 最 大 模 具 厚 度 為 250mm， 最 小 模 具 厚 度 為 70mm， 動(dòng) 、 定 模 固 定 板 的 尺 寸 =330mm440mm， 注 射 機(jī) 的 拉 桿 空 間 為 190mm300mm。 故 符 合 要 求 。 2.2.6 開 模 行 程 的 校 核 注 射 機(jī) 的 開 模 行 程 是 有 限 制 的 ， 塑 件 從 模 具 中 取 出 時(shí) 所 需 的 開 模 距 離 必 須 小 于 注 射 機(jī) 的 最 大 開 模 距 離 ， 否 則 塑 件 無 法 從 模 具 中 取 出 。 由 于 注 射 機(jī) 的 鎖 模 機(jī) 構(gòu) 不 同 ， 開 模 行 程 的 校 核 可 分 為 與 模 具 厚 度 無 關(guān) 、 與 模 具 厚 度 有 關(guān) 兩 種 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 11 頁 共 35 頁 所 選 用 注 射 機(jī) XS-Z-60 是 液 壓 和 機(jī) 械 聯(lián) 合 作 用 的 鎖 模 機(jī) 構(gòu) ， 最 大 開 模 程 度 由 連 桿 機(jī) 構(gòu) 的 最 大 行 程 所 決 定 ， 并 不 受 模 具 厚 度 的 影 響 。 本 模 具 屬 于 單 分 型 面 注 射 模 具 ， 如 圖 2-1 所 示 ， 又 公 式 2-5 開 模 行 程 可 按 下 式 校 核 ： （ 2-5）10)m(5+H21 式 中 ： S注 射 機(jī) 最 大 開 模 行 程 ， mm； H1推 出 距 離 ， mm； H2包 括 澆 注 系 統(tǒng) 在 內(nèi) 的 塑 件 高 度 ， mm。 開 模 行 程 的 校 核 應(yīng) 考 慮 側(cè) 向 抽 芯 所 需 的 開 模 行 程 HC， 當(dāng) HC H1+H2 時(shí) ， HC 對 開 模 行 程 沒 有 影 響 ， 仍 用 上 面 公 式 進(jìn) 行 校 核 。 當(dāng) HC H1+H2 時(shí) ， 可 用 HC 代 替 上 面 的 H1+H2。 3 模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 3.1 結(jié)構(gòu)分析 注 射 模 具 主 要 由 動(dòng) 模 和 定 模 兩 部 分 組 成 ， 定 模 部 分 安 裝 在 注 射 機(jī) 的 固 定 模 板 上 ， 動(dòng) 模 部 分 安 裝 在 注 射 機(jī) 的 移 動(dòng) 模 板 上 。 在 注 射 成 型 過 程 中 ， 模 具 的 動(dòng) 模 隨 注 射 機(jī) 上 的 合 模 系 統(tǒng) 運(yùn) 動(dòng) ， 同 時(shí) 動(dòng) 模 部 分 與 定 模 部 分 由 導(dǎo) 柱 導(dǎo) 向 而 閉 合 形 成 澆 注 系 統(tǒng) 和 型 腔 ， 塑 料 熔 體 從 注 射 機(jī) 噴 嘴 流 經(jīng) 模 具 澆 注 系 統(tǒng) 進(jìn) 入 型 腔 內(nèi) 。 冷 卻 后 開 模 時(shí) 動(dòng) 模 與 定 模 分 離 ， 由 推 出 機(jī) 構(gòu) 將 塑 件 推 出 。 根 據(jù) 模 具 上 各 個(gè) 部 分 的 不 同 作 用 ， 注 射 模 大 致 可 分 為 下 面 八 大 部 分 ： （ 1） 成 型 部 分 成 型 部 分 主 要 由 凸 模 （ 型 芯 ） 、 凹 模 （ 型 腔 ） 等 組 成 。 凸 模 （ 型 芯 ） 形 成 塑 件 的 內(nèi) 表 面 形 狀 ， 凹 模 （ 型 腔 ） 形 成 塑 件 的 外 表 面 形 狀 。 合 模 后 組 成 塑 件 的 幾 何 邊 界 ， 包 容 塑 件 。 （ 2） 澆 注 系 統(tǒng) 熔 融 塑 料 從 注 射 機(jī) 噴 嘴 進(jìn) 入 模 具 型 腔 所 流 經(jīng) 的 通 道 稱 為 澆 注 系 統(tǒng) ， 將 注 射 機(jī) 噴 嘴 噴 出 的 熔 融 塑 料 引 入 到 型 腔 中 ， 起 到 輸 送 管 道 的 作 用 。 澆 注 系 統(tǒng) 由 主 流 道 、 分 流 道 、 澆 口 及 冷 料 井 組 成 。 （ 3） 導(dǎo) 向 機(jī) 構(gòu) 導(dǎo) 向 機(jī) 構(gòu) 分 為 動(dòng) 模 與 定 模 之 間 的 導(dǎo) 向 和 推 出 機(jī) 構(gòu) 的 導(dǎo) 向 。 （ 4） 側(cè) 向 分 型 與 抽 芯 機(jī) 構(gòu) 塑 件 上 如 果 有 側(cè) 向 的 凹 凸 形 狀 或 者 側(cè) 孔 ， 就 需 要 有 側(cè) 向 的 凸 模 或 者 成 型 塊 來 成 型 。 在 塑 件 被 推 出 之 前 ， 必 須 先 使 側(cè) 向 凸 模 或 側(cè) 向 成 型 塊 抽 出 ， 然 后 才 能 順 利 脫 模 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書用紙 第 12 頁 共 35 頁 帶 動(dòng) 側(cè) 向 凸 模 或 側(cè) 向 成 型 塊 移 動(dòng) 的 機(jī) 構(gòu) 稱 為 側(cè) 向 分 型 與 抽 芯 機(jī) 構(gòu) 。 （ 5） 排 氣 系 統(tǒng) 在 注 射 成 型 過 程 中 ， 為 了 將 型 腔 內(nèi) 的 氣 體 排 出 模 外 ， 需 要 開 設(shè) 排 氣 系 統(tǒng) 。 小 型 塑 件 的 排 氣 量 不 大 ， 因 此 可 直 接 利 用 分 型 面 間 的 間 隙 排 氣 。 （ 6） 溫 度 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 為 了 滿 足 注 射 工 藝 對 模 具 的 溫 度 要 求 ， 必 須 對 模 具 的 溫 度 進(jìn) 行 控 制 ， 因 此 模 具 常 常 設(shè) 有 冷 卻 或 加 熱 的 裝 置 。 冷 卻 系 統(tǒng) 一 般 在 模 具 上 開 設(shè) 冷 卻 水 道 ， 加 熱 系 統(tǒng) 則 在 模 具 內(nèi) 部 或 四 周 安 裝 加 熱 元 件 。 （ 7） 推 出 機(jī) 構(gòu) 把 模 具 分 型 后 的 塑 件 從 模 具 中 推 出 的 裝 置 ， 有 些 可 能 要 靠 人 工 協(xié) 助 ， 有 的 完 全 自 動(dòng) 將 塑 件 推 出 。 （ 8） 支 承 零 部 件 是整個(gè)模具的主骨架，通過它將模具的各個(gè)部分組合成一個(gè)整體，并且使模具與注射 機(jī)連在一起。 3.1.1 型腔數(shù)目的確定 根 據(jù) 模 具 型 腔 數(shù) 目 可 以 分 為 單 型 腔 模 具 和 多 型 腔 模 具 。 一 次 注 射 只 能 生 產(chǎn) 一 個(gè) 塑 料 產(chǎn) 品 的 模 具 稱 為 單 型 腔 模 具 。 如 果 一 副 模 具 一 次 注 射 能 生 產(chǎn) 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 的 塑 料 產(chǎn) 品 ， 則 這 樣 的 模 具 稱 為 多 型 腔 模 具 。 與 多 型 腔 模 具 相 比 較 ， 單 型 腔 模 具 的 特 點(diǎn) 有 ： 塑 料 制 件 的 形 狀 和 尺 寸 一 致 性 好 、 模 具 結(jié) 構(gòu) 簡 單 緊 湊 、 模 具 制 造 成 本 低 、 制 造 周 期 短 等 。 但 是 ， 如 果 是 大 批 量 生 產(chǎn) ， 多 型 腔 模 具 又 相 對 有 優(yōu) 勢 ， 它 可 以 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 降 低 塑 件 的 整 體 成 本 。 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 有 如 下 幾 種 方 法 ： （ 1） 根 據(jù) 所 用 的 注 射 機(jī) 的 最 大 注 射 量 確 定 型 腔 數(shù) 。 （ 2） 根 據(jù) 注 射 機(jī) 的 最 大 鎖 模 力 確 定 型 腔 數(shù) 。 （ 3） 根 據(jù) 塑 件 的 精 度 確 定 型 腔 數(shù) 。 （ 4） 根 據(jù) 經(jīng) 濟(jì) 性 確 定 型 腔 數(shù) 。 本次設(shè)計(jì)的塑件分線盒為中小批量生產(chǎn)，故分別采用一模一腔。 3.1.2 分型面位置的確定 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，因此分型面的選擇是注射模具設(shè)計(jì)中的一 個(gè)關(guān)鍵步驟。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中 的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、 模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比 較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文