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課程設(shè)計說明書
課題名稱：0818注塑模具設(shè)計
專 業(yè)：模具設(shè)計與制造專業(yè)
班 級：
設(shè) 計 者：
合 作 者：
指導(dǎo)教師：
2016 年 月 日
摘 要
本設(shè)計是0818零件的注塑模具設(shè)計，在結(jié)合了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計后把CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在注塑模具的設(shè)計上，在CAD系統(tǒng)實行了模型和注塑模具的設(shè)計。本文介紹了我國當(dāng)前模具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及CAD/CAM在模具上的應(yīng)用，其中包括AUTOCAD。主要的機(jī)械部分設(shè)計，其內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用，設(shè)計準(zhǔn)則。塑料注塑模的設(shè)計計算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，注塑機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，動、定模，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)等設(shè)計等方面。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。
關(guān)鍵詞：CAD；CAM；注塑模；工藝
ABSTRACT
This design is the design of injection mold parts of the square box, in combination with the traditional mechanical design after the application of the CAD/CAM technology in the design of injection mould, apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This paper introduces the application of the current development of China's mould technology and the CAD/CAM in the mold, including AUTOCAD. Design of mechanical part, which includes the work principle and application of plastic injection mould, the design criteria. Design calculation of the plastic mold, mold structure design, selection of injection molding machine, the design of gating system, dynamic and static mold, pouring system, demoulding mechanism, ejection mechanism, cooling system design etc.. So the structure is designed to ensure reliable operation of die.
Keywords: CAD; CAM; injection molding process;
目 錄
摘 要 2
ABSTRACT 3
目 錄 4
1 緒 論 6
1.1模具的作用與地位 6
1.2 本次設(shè)計研究目的及意義 6
1.3 CAD發(fā)展概況 6
1.4 注塑模CAD內(nèi)容 7
2 塑件的工藝分析 9
2.1塑件的工藝性分析 9
2.1.1 塑件的原材料分析 9
2.1.2 PP的注塑工藝參數(shù) 9
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 11
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 11
2.2.2 尺寸精度分析 11
2.2.3表面質(zhì)量分析 11
2.3計算塑件的體積和質(zhì)量 12
3 注塑模設(shè)計 13
3.1 注射模具分型面的選擇 13
3.1.1 分型面的基本形式 13
3.1.2 分型面選擇的基本原則 13
3.1.3 分型面的選擇 13
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 13
3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 13
3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 14
4 成型零件和模體的設(shè)計 18
4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
4.3 成型零件的尺寸確定 19
5 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 21
6 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 23
7 模具閉合高度確定 24
8 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖 25
8.1本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖 25
8.2本模具的工作原理 25
9 排氣系統(tǒng) 26
9 模具價格估算 27
總 結(jié) 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
1 緒 論
1.1模具的作用與地位
模具是指工業(yè)生產(chǎn)上通過注塑、壓鑄或鍛壓等方式生產(chǎn)產(chǎn)品所用的各種模型和工具，是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。其生產(chǎn)過程集精密制造、計算機(jī)技術(shù)和智能控制為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。由于使用模具批量生產(chǎn)制件具有的高生產(chǎn)效率、高一致性、低耗能耗材，以及有較高的精度和復(fù)雜程度，因此已越來越被國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)生產(chǎn)部門所重視，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造領(lǐng)域，據(jù)資料統(tǒng)計，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在槍支等兵器軍工產(chǎn)品中占95%以上。為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)做了重要貢獻(xiàn)。模具工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)。工業(yè)要發(fā)展，模具須先行。沒有高水平的模具就沒有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。現(xiàn)在，模具工業(yè)水平已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。
1.2 本次設(shè)計研究目的及意義
(1).調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力；
(2).綜合運(yùn)用專業(yè)理論和知識分析、解決實際問題的能力；
(3).設(shè)計、計算與繪圖的能力，包括使用計算機(jī)的能力；
(4).掌握模具設(shè)計方法和步驟，了解模具的加工工藝過程；
(5).邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力；
(6).撰寫設(shè)計說明書（論文）的能力；
(7).養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
1.3 CAD發(fā)展概況
計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD-ComputerAidedDesign)指利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作。CAD的應(yīng)用，使得設(shè)計人員在設(shè)計過程中，能充分發(fā)揮計算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計和繪圖等項任務(wù)，并通過設(shè)計人員進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計以實現(xiàn)最優(yōu)方案。
CAD(ComputerAidedDesign）誕生于20世紀(jì)60年代，是美國麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計劃，由于當(dāng)時硬件設(shè)施的昂貴，只有美國通用汽車公司和美國波音航空公司使用自行開發(fā)的交互式繪圖系統(tǒng)。70年代，小型計算機(jī)費(fèi)用下降，美國工業(yè)界才開始廣泛使用交互式繪圖系統(tǒng)。80年代，由于PP機(jī)的應(yīng)用，CAD得以迅速發(fā)展，出現(xiàn)了專門從事CAD系統(tǒng)開發(fā)的公司。CAD最早的應(yīng)用是在汽車制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計算機(jī)變得更便宜，應(yīng)用范圍也逐漸變廣。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對機(jī)械行業(yè)針對性差，不過幸運(yùn)的是，AutoCAD是個開放性軟件，可以對它進(jìn)行二次開發(fā)，如采用ADS，ARX語言等。由于二次開發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計、智能化設(shè)計等，這樣充分發(fā)揮了計算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能。
CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對于徹底改變塑料模具設(shè)計與制造的傳統(tǒng)方法與落后面貌，提高模具的設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率，縮短模具的設(shè)計制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，能夠為設(shè)計人員、模具制作人員、工程師提供指導(dǎo)，通過仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。實現(xiàn)了對注塑過程的模擬、設(shè)計原理的應(yīng)用和精確計算，并逐步優(yōu)化模擬過程，使設(shè)計工程師在產(chǎn)品設(shè)計階段可以在計算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品。據(jù)美國Protetype&PlasticMold公司統(tǒng)計，該公司使用CAD系統(tǒng)后一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時間，制造周期平均縮短了30%，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。塑料模具CAD的應(yīng)用帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.4 注塑模CAD內(nèi)容
在模具設(shè)計中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國標(biāo)。對于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統(tǒng)中建立模架、零件庫，以被設(shè)計時調(diào)用。對于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計算方法或經(jīng)驗計算方法，可設(shè)置這些計算公式的模塊，以便設(shè)計人員進(jìn)行快速計算。注塑模CAD的內(nèi)容有以下幾點：
1.注塑制品的幾何造型
2.模腔面形狀的生成
3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計
4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇
5.部裝圖及總裝圖的生成
6.模具零件圖的生成
7.常規(guī)計算和校核。
2 塑件的工藝分析
該塑件是0818產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用PP，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖2 0818圖
2.1塑件的工藝性分析
2.1.1 塑件的原材料分析
該材料為PP 是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。
2.1.2 PP的注塑工藝參數(shù)
比重:1.18-1.20克/立方厘米 成型收縮率:0.5-0.8% 成型溫度：230-320℃
干燥條件：110-120℃ 8小時 可在 -60~120℃下長期使用。
物料性能 沖擊強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，無色透明，著色性好，電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好，但自潤滑性差，有應(yīng)力開裂傾向，高溫易水解，與其它樹脂相溶性差。 適于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件
材料特性1.無定形料,熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，流動性差。吸濕小，但對水敏感，須經(jīng)干燥處理。成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂和應(yīng)力集中，故應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，塑件須經(jīng)退火處理。
2.熔融溫度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加熱式的延伸噴嘴。?
3.塑膠流動性差，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，宜設(shè)冷料井，澆口宜取大，模具宜加熱。
4.料溫過低會造成缺料，塑件無光澤，料溫過高易溢邊，塑件起泡。模溫低時收縮率小、伸長率小、抗沖擊強(qiáng)度低，抗彎、抗壓、抗張強(qiáng)度低。模溫超過120度時塑件冷卻慢，易變形粘模?
5.塑件壁不宜太厚，應(yīng)均勻，避免有尖角和缺口
PP的注塑工藝參數(shù)
料筒溫度
喂料區(qū)
30~50℃(50℃)
?
區(qū)1
160~250℃(200℃)
?
區(qū)2
200~300℃(220℃)
?
區(qū)3
220~300℃(240℃)
?
區(qū)4
220~300℃(240℃)
?
區(qū)5
220~300℃(240℃)
?
噴嘴
220~300℃(240℃)
括號內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值，行程利用率為35%和65%，模件流長與壁厚之比為50：1到100：1
熔料溫度 220～280℃
料筒恒溫 220℃
模具溫度 20～70℃
注射壓力 具有很好的流動性能，避免采用過高的注射壓力80～140MPa(800～1400bar)；
一些薄壁包裝容器除外可達(dá)到180MPa (1800bar)
保壓壓力 避免制品產(chǎn)生縮壁，需要很長時間對制品進(jìn)行保壓(約為循環(huán)時間的30%)；約為注射壓力的30%～60%
背壓 5～20MPa(50～200bar)
注射速度 對薄壁包裝容器需要高的注射速度(帶蓄能器)；中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品
螺桿轉(zhuǎn)速 高螺桿轉(zhuǎn)速(線速度為1.3m/s)是允許的，只要滿足冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程就可以
計量行程 0.5～4D(最小值～最大值)；4D的計量行程為熔料提供足夠長的駐留時間是很重要的
殘料量 2～8mm，取決于計量行程和螺桿轉(zhuǎn)速
預(yù)烘干 不需要；如果貯藏條件不好，在80℃的溫度下烘干1h就可以
回收率 可達(dá)到100%回收
收縮率 1.2～2.5%；收縮程度高；24h后不會再收縮(成型后收縮)
澆口系統(tǒng) 點式澆口或多點澆口；加熱式熱流道，保溫式熱流道，內(nèi)澆套；澆口位置在制品最厚點，否則易發(fā)生大的縮水
機(jī)器停工時段 無需用其它材料進(jìn)行專門的清洗工作；PP耐溫升
料筒設(shè)備 標(biāo)準(zhǔn)螺桿，標(biāo)準(zhǔn)使用的三段式螺桿；對包裝容器類制品，混合段和切變段幾何外形特殊(L：D＝25：1)，直通噴嘴，止逆閥
塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級
2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
2.2.1 結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析,因此,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度.
2.2.2 尺寸精度分析
從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為2.5mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。
2.2.3表面質(zhì)量分析
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，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.
2.3計算塑件的體積和質(zhì)量
計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計算塑件的體積：V=46.87cm
計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得POM的密度為ρ=1.06kg/dm
塑件質(zhì)量：M=Vρ＝50g(通過3D軟件測量得到)
采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。
3 注塑模設(shè)計
3.1 注射模具分型面的選擇
3.1.1 分型面的基本形式
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。
3.1.2 分型面選擇的基本原則
選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與注射機(jī)的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。
3.1.3 分型面的選擇
根據(jù)對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A′為分型面。如圖3.1。
圖3.1 分型面
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項原則[12]。
（1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)布局。
（2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。
（3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。
（4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。
3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計
主流道是熔融塑料由注射機(jī)噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。
（1）主流道的設(shè)計
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
（2）主流道尺寸
在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。
（3）主流道澆口套
主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。
澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，為了防止注射機(jī)噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。
澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。
定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。
注射機(jī)XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 mm，如圖3.2。
圖3.2 澆口套
2.3.1 主流道設(shè)計
根據(jù)XS-ZY-125型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸
噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm
噴嘴前端球面半徑： R0=12mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=R0+（1～2）mm
D=d0+(0.5～1)mm
取主流道的球面半徑： R=13mm
取主流道的小端直徑d=Ф4.5mm
為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。
2.3.2分流道設(shè)計
分流道的形式和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積，壁厚和形狀的復(fù)雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比較簡單，尼龍1010的流動性好，沖型能力比較好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根據(jù)主流道大端直徑D=Ф8.5mm，則梯形可選用上底為b=5.5mm,高為h=8mm的截面。
截面形狀為U型，在流道設(shè)計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長的比值來表示流道的效率。U型實質(zhì)上是一種雙梯形流道截面。
分流道表面粗糙度：
分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。
2.3.3澆口設(shè)計
根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。設(shè)計時考慮選擇從塑件的表面進(jìn)料，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm
×0.8mm×0.6mm,試模時修正.
2.3.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計
在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于0818注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動性較好，也不宜開排氣槽.
2.3.5主流道襯套的選取
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。
4 成型零件和模體的設(shè)計
4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。
型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。
型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。
在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應(yīng)力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。
（1）型腔側(cè)壁厚度的計算
按強(qiáng)度計算
其壁厚S按下列公式計算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm
代入公式得：S=4mm
（2）底板厚度的計算
按強(qiáng)度計算
其壁厚H按下面公式計算
式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa
p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa
r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm
代入公式得：H=5.5mm
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。
4.3 成型零件的尺寸確定
（1）型腔尺寸計算
型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。
（a）型腔的徑向尺寸的計算式：
式中 D0—型芯的最小基本尺寸；
—塑件的最大基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率，S=0.02；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型腔的徑向尺寸：
（b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式
式中 —型腔深度的最小尺寸；
—塑件的最大基本小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選取；
根據(jù)公式計算得型腔的深度尺寸：
（2）型芯尺寸的計算
型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達(dá)如下。
（a）型芯的徑向尺寸的計算式：
式中 —型芯的最大基本尺寸；
—塑件的最小基本尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選取；
根據(jù)公式計算得型芯的徑向尺寸：
（b）型芯的高度尺寸的計算：
式中 —型芯高度的最大尺寸；
—塑件內(nèi)形深度的最小尺寸；
S—塑件的平均收縮率；
△—塑件的公差，取八級精度；
δ—模具制造公差，按1/4△選??；
根據(jù)公式計算得型芯的高度尺寸：
5 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
頂出機(jī)構(gòu)的分類：按驅(qū)動方式分類可分為：手動頂出、機(jī)動頂出、啟動頂出。
按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。
（1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成
在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。
結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。
（2）結(jié)構(gòu)分類
手動推出、機(jī)動推出、液壓或氣動推出。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位,動作可靠。
（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計
（a）推桿推出機(jī)構(gòu)
推桿推出機(jī)構(gòu)是整個推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運(yùn)動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。
（b）推管推出機(jī)構(gòu)
推管推出機(jī)構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。
（c）推件板的推出機(jī)構(gòu)
凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機(jī)構(gòu)義稱頂板頂出機(jī)構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。
特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運(yùn)動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。
（d）活動嵌件及凹模推出機(jī)構(gòu)
有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機(jī)構(gòu)脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。
（5）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則：
塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。
注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計在動模一側(cè)，因此，在一般情況下開模時，盡量設(shè)計使塑件留在動模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應(yīng)充分考慮。
在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側(cè)的情況時，可設(shè)法增加動默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。
塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。
頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。
頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。
頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。
6 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計可按下式進(jìn)行計算：
設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。
① 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g：
Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J
② 求冷卻水的體積流量V
V=WQ1/PP1(T1－T2)
=352800/60×1/1000×4.2－（30－20）
=140cm3
溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
變形 尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量
在選擇模具溫度時，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。
在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3。縮短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。
冷卻水道直徑
d/（mm）
最低流量v
/（m/s）
流量
qv/（m/min）
12
1.10
7.4×10
7 模具閉合高度確定
在支撐板與固定零件的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗確定
5.1計算模具的閉合高度：
H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5
=360mm
5.2．校核注塑機(jī)的開，合?？臻g
5.2.1：模具合模時校核：
110mm<360mm<400mm （模具符合注塑機(jī)的要求）
5.2.2：模具開模時校核：
110mm<360mm＋31mm<400mm （模具符合注塑機(jī)的要求）
8 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖
8.1本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖
8.2本模具的工作原理
模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動模固定在注塑機(jī)的動模板上。合模后，注塑機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型，注塑完成。開模時動模部分隨動模板一起漸漸將分型面打開，與此同時在斜導(dǎo)柱的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出，完成側(cè)抽芯動作
當(dāng)分型面打開到31mm時，動模運(yùn)動停止，在注塑機(jī)頂出作用下，推動頂桿運(yùn)動將塑件頂出。合模時同時復(fù)位桿也對頂桿進(jìn)行復(fù)位。
9 排氣系統(tǒng)
在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過程中同時要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于0818注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。
9 模具價格估算
模具價格技術(shù)參數(shù)法計算表
客戶
客戶名
機(jī)種名
部品名
注塑材料
密度/(d/mm3)
產(chǎn)品
長(L)/mm
寬(W)/mm
高(H)/mm
產(chǎn)品體積/mm3
產(chǎn)品重量/t
PA66
1.19
50
50
6.8
102.3
0.121
模具
長(L)/mm
寬(W)/mm
高(H)/mm
重量/kg
注塑機(jī)噸位/t
型腔
型芯
每模取件數(shù)
取件方式
產(chǎn)品表面
熱流道
450
400
340
460.481
模架材料/部品明細(xì)
其它零件/部品明細(xì)
模具零件名
長(L)/mm
寬(W)/mm
高(H)/mm
數(shù)量
重量/kg
材質(zhì)
單價/(元/kg)
金額/元
零件名
數(shù)量
材質(zhì)
單價/(元/kg)
金額/元
基本模架
450
400
340
1
460.5
55C=B49
7.5
3454
斜推塊kg
718
55.6
0
定模座板
450
400
60
1
132.4
55C=B49
7.5
993
斜導(dǎo)柱
0
自動脫料板
45C
5.6
0
頂桿
4
T10A
10
40
型腔板
260
260
35
1
40
718
55.6
2224
頂管
0
型芯板
260
260
25
1
33.85
718
55.6
1882
彈簧
0
頂出推板
45C
5.6
0
合計
40
模腳支架
45C
5.6
0
選購件明細(xì)
推桿固定板
45C
5.6
0
零件名
數(shù)量
規(guī)格
單價
金額
推板
245
14
14
4
784
T10A
10
31360
熱流道
0
動模座板
450
400
60
1
132.4
55C=B49
7.5
993
截流腔
0
其它
0.023
718
55.6
0
隔熱板
0
模架合計
40906
備件
0
定模鑲件 1
0
718
55.6
0
面處理/mm2
0
亞光
2.3932
0
2
0
718
55.6
0
熱處理
1000
3
0
718
55.6
0
雕刻
0
動模鑲件 1
0
718
55.6
0
外部試模
0
2
0
718
55.6
0
試模材料
0
0.1
26.9
0
3
0
718
55.6
0
運(yùn)輸費(fèi)
0
滑塊 1
0
718
55.6
0
0
2
0
718
55.6
0
0
3
0
718
55.6
0
0
合計
0
合計
1000
工藝性材料明細(xì)
整套購入部件或客戶專定外購服務(wù)
電極 1
300
200
100
2
2.4
精石墨
102.6
1477
熱流道系統(tǒng)
0
2
2.4
精石墨
102.6
0
液壓缸
0
3
8.9
紫銅
47
0
電動機(jī)
0
4
8.9
紫銅
47
0
面處理/mm2
0
三層皮紋
6.8376
0
夾具 1
0
718
55.6
0
出口包裝
0
2
0
718
55.6
0
出口經(jīng)費(fèi)
0
3
0
718
55.6
0
0
其它
0
718
55.6
0
0
合計
1477
合計
0
基點工時/h
K1
K2
K3
K4
K0
基點工價/(元/h)
工費(fèi)/元
管理費(fèi)率
管理費(fèi)/元
利潤率
利潤/元
稅率
稅額/元
計算價/元
101
2.5
1
1
0
3
80
24240
0.20
13532.6
0.10
8120
17%
15184
104499.08
綜合上表可得模具報價：120000元
總 結(jié)
通過此課程設(shè)計，掌握了模具設(shè)計的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計、注射模成型零件尺寸的計算等。
課程設(shè)計從測繪塑件，進(jìn)行=繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計和相關(guān)設(shè)計計算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計過程，工程設(shè)計應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。
完成了注射模具的制造工藝設(shè)計，但由于缺乏實際工作經(jīng)驗，在這些設(shè)計過程中也遇到了很多困難，但在老師的指導(dǎo)下，問題都迎刃而解。
參考文獻(xiàn)
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[3] 張中原．塑料注射模設(shè)計[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1999.
[4] 材料成型設(shè)備王衛(wèi)衛(wèi)機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8
[5] 模具CAD/CAM（第二版）伊啟中機(jī)械工業(yè)出版社
[6] 塑料模具技術(shù)手冊編寫組．塑料模具設(shè)計手冊[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[7] 注塑CAE軟件應(yīng)用張金標(biāo)機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5
[8] 王華山：塑料注塑技術(shù)與實例，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.10
[9] 朱光力、萬金保等：塑料模具設(shè)計，清華大學(xué)出版社，2003
[10]劉昌祺：塑料模具設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社，1998.10
11M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005.
致 謝
論文從開題、具體設(shè)計、論文的撰寫，均得到了老師、同學(xué)和朋友的大力支持。
在此感謝指導(dǎo)老師，以及身邊的同學(xué)悉心的教導(dǎo)和幫助。感謝老師給我方向性的建議，在設(shè)計過程中給予的幫助和支持！感謝謝幾位同學(xué)在模具設(shè)計上給予的建議和細(xì)節(jié)上的幫助,使我加深了對模具方面的認(rèn)識，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考題、解決問題的能力。