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畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告
題目：MP3電池充電器插座的塑料注射模具設(shè)計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導(dǎo) 師
2013年 3 月 18 日
一.設(shè)計（論文）進展狀況
(1)收集和整理資料，參閱部分收集到的資料，對論文命題有了更深的認識。
(2)查找與閱讀論文相關(guān)的合適的英文文獻，對其進行翻譯并完成。
(3)通過文獻研究和實踐研究，對論文命題有了較為全面的理解后，結(jié)合前人的研究成果，完成論文初稿的撰寫。
二.存在問題及解決措施
(1)對論文所涉及的知識認識得不夠深刻，所以對命題的探討不過深入。
(2)研究中引入的數(shù)據(jù)不夠，對相關(guān)問題的支撐程度不足。
(3)論文的各部分之間的銜接不夠強，有的地方缺少邏輯。
導(dǎo)致上述問題主要有兩個原因，一是研究不夠深入，二是撰寫不夠嚴密。針對這兩個原因，解決方法有：
(1)對論文所涉及的知識以及前人的研究成果理解程度需要更加深刻，在這個基礎(chǔ)上才能得到有深度的結(jié)論。
(2)需要對已完成的內(nèi)容進行多次審閱，從內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及用語等方面給予調(diào)整。
(3)對于寫作過程中遇到的具體難題要多向指導(dǎo)老師請求援助。
三.后期工作安排
在往后的論文寫作中主要研究任務(wù)是在已完成的基礎(chǔ)上給予完善，具體的方法是參閱更多的相關(guān)研究文章，尤其是研究較為完整系統(tǒng)的書籍，深度提取其成果，結(jié)合本文的研究方向與思路來引用。另外，論文的進度方面，在初稿基礎(chǔ)上進行修改，爭取在五月初完成論文終稿。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
西安工業(yè)大學北方信息工程學院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目：MP3電池充電器插座的塑料注射模具設(shè)計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導(dǎo) 師
2012年12月24日
開題報告填寫要求
1．開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成。
2．開題報告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）填寫并打?。ń勾蛴≡谄渌埳虾蠹糍N），完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師審閱。
3．開題報告字數(shù)應(yīng)在1500字以上，參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊，其中外文文獻至少3篇），文中引用參考文獻處應(yīng)標出文獻序號，“參考文獻”應(yīng)按附件中《參考文獻“注釋格式”》的要求書寫。
4． 年、月、日的日期一律用阿拉伯數(shù)字書寫，例：“2008年11月26日”。
8
一．畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1、課題的目的和意義
背景和意義：隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的指引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(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)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞，我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視。本設(shè)計題目設(shè)計目標均為工程實際零件，通過對塑料件的實體測繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運用《塑料模具設(shè)計》《塑料成型工藝》等知識，利用CAD等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并進行相關(guān)的計算。本設(shè)計旨在鍛煉學生在技術(shù)應(yīng)用能力上達到培養(yǎng)目標的基本要求，在塑料成型工藝與塑料模具設(shè)計技術(shù)方面得到全面提高。
2.塑料模具的前景與市場
近年來，國塑料模具發(fā)展速度相當快。目前，塑料模具整個模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著國汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預(yù)計未來模具市場，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。以汽車為例，隨著汽車產(chǎn)銷量高速增長，汽車模具潛在市場十分巨大。據(jù)介紹，生產(chǎn)汽車時，各種功能性零部件都要靠模具成型，僅制造款普通轎車約需200件內(nèi)飾件模具，而制造保險杠、儀表盤、油箱、方向盤等所需的型塑料模具，從模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率僅約50%。建筑領(lǐng)域，塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料也大勢所趨，預(yù)計2010年全國塑料門窗塑管普及率將達到30%～50%，塑料排水管市場占有率將超過50%，都大大增加對模具的需求量。應(yīng)該說，塑料模具的應(yīng)用潛力不可低估的。專家預(yù)測，型、精密、設(shè)計合理的注塑模具將受到市場普遍歡迎。
全國塑料加工業(yè)域分布相類似，珠三角、長三角的塑料制品加工業(yè)位居前列， 浙江、江蘇廣東塑料模具產(chǎn)值全國模具總產(chǎn)值中的比例也占到70％。現(xiàn)，這3個 省份的不少企業(yè)已意識到塑模的無限商機，正積極組織模具產(chǎn)品的開發(fā)制造。最 近，由杭州娃哈哈集團精密機械制造公司研制的腔防盜瓶蓋注塑模具通過浙江省 省級鑒定。該模具采用的三次頂強制脫模技術(shù)、平衡式熱流道系統(tǒng)、瓶蓋模通用 模架具較強的創(chuàng)新性，模具性能質(zhì)量達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。據(jù)寧海模具協(xié)介紹，去年以來，該縣積極鼓勵企業(yè)更新技術(shù)設(shè)備，全力推進工藝產(chǎn)品創(chuàng)新，引導(dǎo)條件的企業(yè)從生產(chǎn)環(huán)節(jié)向研發(fā)、銷售高附加值模具拓展，型注塑模具制造又新的拓展，現(xiàn)已能夠生產(chǎn)成套的8千克雙缸洗衣機、汽車保險杠、汽車整體儀表板、汽車內(nèi)飾件等大型成套模具65英寸背投電視機殼模具。
然而，塑料模具盡管成時下最誘人的“奶酪”，但櫻桃好吃樹難栽。由于塑料零配件形狀復(fù)雜、設(shè)計靈活，模具材料、設(shè)計水平及加工設(shè)備均較高要求，并不人人都可以輕易涉足的。專家認為，目前中國國外水平相比還存在較大差距，眼前需盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸：是加大塑料材料注塑工藝的研發(fā)力度；二是塑模企業(yè)應(yīng)向園區(qū)發(fā)展，加快資源整合；三模具試模結(jié)果檢驗等裝水平必須盡快跟上，否則塑料模具發(fā)展將受制約。
3.塑料模具的的發(fā)展趨勢
我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前模具生產(chǎn)廠點共有2萬多家，從業(yè)人員約50萬人，全國模具產(chǎn)值約360億元，總量供不應(yīng)求，出口約 2億美元，進口約10億美元，目前，我國模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征：大型、 精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標準發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平；塑料模和壓鑄模成比例增長；展業(yè)模具廠家數(shù)量及其上產(chǎn)能力增加較快；“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。標準件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。 隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。
二．本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1.主要內(nèi)容和要求
(1) 本設(shè)計是以工程實際零件——MP3電池充電器插座為對象，用于充電電池的安放，該零件有多個型腔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；
(2) 確定模具的設(shè)計方案，進行整體設(shè)計；
(3) 主要部件設(shè)計計算及校核并繪制塑料件零件圖與模具裝配圖；
(4) 編寫設(shè)計說明書。
2.研究方法和步驟
（1）對塑件分析
是對所要求成型的產(chǎn)品有個初步的了解，在接受設(shè)計社務(wù)書以后就要對塑料的品種和批量的大小以及尺寸精度與技術(shù)條件，有個整體的概念。
（2）分型面設(shè)計
模具上用以取出制品和澆注系統(tǒng)凝料的，可分離的接觸表面稱之為分型面。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模具，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本.在制品設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型.
分型面的選擇原則
①分型面應(yīng)選擇在制品的最大截面處，無論塑件以何方位布置型腔，都應(yīng)將此作為首要原則；
②有利于保證制品的外觀質(zhì)量，分型面上型腔壁面稍有間隙，熔體就會在塑件上產(chǎn)生飛邊；
③盡可能使制品留在動模一側(cè)，因為在動模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機構(gòu)簡便易行；
④有利于保證制品的尺寸精度；
⑤盡可能滿足制品的使用要求；
⑥盡可能減少制品在合模方向上的投影面積，以減小所需鎖模力；
⑦長型芯應(yīng)置于開模方向，當塑件在相互垂直方向都需設(shè)置型心時，將較短的型心設(shè)置在側(cè)抽芯方向，有利于減小抽拔距離；
⑧有利于排氣；
⑨在選擇非平面分型面時，應(yīng)有利于型腔加工和制品的脫模方便；
對于該設(shè)計，在進行制品設(shè)計時已經(jīng)充分考慮了上述原則，從所提供樣品采用的分型面可知：第一分型面與開模方向垂直；進行模具設(shè)計時，在充分考慮上述原則的基礎(chǔ)上，可得出：第二分型面與第一制品推出方向平行。
（3）注射機的選擇
（4）根據(jù)制品尺寸設(shè)計成型零部件
（5）型腔壁厚的計算
（6）澆注系統(tǒng)的設(shè)計
①澆注系統(tǒng)與塑件在一起在分型面上，應(yīng)有壓降，流量和溫度的分布的
均衡布置；
②結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；
③盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失和縮短充模時間；
④澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動、避免產(chǎn)
生渦流和紊流，有利于排氣和補縮，且應(yīng)設(shè)在塑件較厚的部位，以使熔料
從后斷面移入薄斷面，有利于補料；
⑤避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生；
（7）推出機構(gòu)的設(shè)計
（8）導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
（9）側(cè)向分型于抽芯機構(gòu)
（10）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計與計算
（11）模架的選擇
（12）模計說明
（13）模具的裝配
（14）試模
（15）修模
3.模具的難點和特點
此制品用于充電電池的安放。制品材料為：ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物），此材料有良好的耐化學腐蝕、表面硬度、加工性和染色性。制品的壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。ABS有較強的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。
此制品是批量生產(chǎn)，所以我將設(shè)計一套塑料成型模具。在設(shè)計模具時需要考慮制品的一些特點。
制品的主要特點是有多個型腔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
塑件的尺寸精度有一定的要求，外型需光潔不得有劃傷，總體尺寸大小適中。取塑件的最大截面為分型面，大小兩孔分別上下放置，左右相同孔位于兩側(cè)，需要抽芯。由于塑件尺寸較小，采用一模兩件，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需要，側(cè)澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復(fù)雜，容易保證塑件的質(zhì)量。開模后，塑件包緊動模型芯的力比較大，采用推管推出，推出力比較平穩(wěn)，塑件不易發(fā)生變形。
三．完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
第1周：前期準備，查閱資料，了解課題；
第2-4周：完成開題報告，進行開題檢查；
第5-8周：完成中期報告，進行中期檢查；
第9-11周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配圖的繪制；
第12-13周：完成三位建模，并進行模型裝配；
第14-15周：完善裝配模型，撰寫畢業(yè)論文
第16周：畢業(yè)答辯。
參考文獻：
[1]成都科技大學，北京化工學院，天津輕工業(yè)學院.塑料成型模具【M】.北京：中國輕工業(yè)出版社，1983.6.
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[3]馬金駿.塑料模具設(shè)計【M】.北京：輕工業(yè)出版社，1984.
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[10]任志華，吳琦主編.《pro/engineer wildfire 3.0模具設(shè)計》.中國電力出版社，2007
[11]孫玲主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計》.清華大學出版社，2008
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[13] 洪慎章 《實用注塑模具結(jié)構(gòu)圖集》北京 ：化學工業(yè)出版社2009.8
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[15] 葉久新 王群《塑料成型工藝及模具設(shè)計》機械工業(yè)出版社 2007.11
[16]Mita.T.Yamaguchi.T.Kashiwase.T and Kawase,T. Realization og speed biped using modern control theory.Int. J.Control.1984,40.107-119.
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[18] V. Piotter & T. Mueller & K. Plewa & J. Prokop &H.-J. Ritzhaupt-Kleissl & J. Hausselt《Manufacturing of complex-shaped ceramic components by micropowder injection molding》Int J Adv Manuf Technol (2010) 46:131–134
5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
2 產(chǎn)品分析
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
題目：MP3電池充電器插座的塑料
注射模具設(shè)計
系 別： 機電信息系
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
班 級：
學 生：
學 號：
指導(dǎo)教師：
2013年05月
II
MP3電池充電器插座的塑料注射模具的設(shè)計
摘 要
本次設(shè)計主要是通過對塑件的形狀、尺寸及其精度的要求來進行注射成型工藝的可行性分析。塑件的成型工藝性主要包括塑件的壁厚，斜度和圓角以及是否有抽芯機構(gòu)。通過以上的分析來確定模具分型面、型腔數(shù)目、澆口形式、位置大??；其中最重要的是確定型芯和型腔的結(jié)構(gòu)，例如是采取整體式還是鑲拼式，以及它們的定位和固緊方式。此外還分析了模具受力，脫模機構(gòu)的設(shè)計，合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計等，最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。
關(guān)鍵詞:注射成型；分型面；成型零件；抽芯機構(gòu)
I
The Design of Plastic Injection Mold for MP3 Battery Charger Socket
Abstract
This design is mainly the feasibility analysis of plastic parts of the shape, size and accuracy requirements for injection molding process. Molding of plastic parts including plastic parts wall thickness, inclination and fillet and whether core-pulling mechanism. Through the above analysis to determine the mold parting surface, cavity number, gate the form, place the size; the most important is to determine the core and cavity structure, for example, is to take the whole the type of type still, and their fixed position and tight way. In addition, the force of the mold, demoulding mechanism design, mold design guide mechanism, cooling system design, the die assembly drawing and the main parts of the die drawing.
Key Words: Injection molding；parting surface；moulded parts；core pulling mechanism
目 錄
1 緒論 1
2 產(chǎn)品分析 32
2.1塑件分析 2
2.1.1結(jié)構(gòu)分析 2
2.1.2尺寸精度分析 2
2.1.3塑件厚度檢測 3
2.2塑件的原材料分析 3
2.2.1 ABS的基本特性 3
2.2.2成形特性 4
2.3注射模方案的確定 5
3 塑件相關(guān)計算及注塑機的選擇 6
3.1投影面積計算 6
3.2體積及質(zhì)量計算 6
3.3塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 7
3.4注射工藝參數(shù)確定 8
3.5注塑機選擇及注射工藝參數(shù)確定 8
3.6型腔數(shù)量及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 9
3.6.1型腔數(shù)量的校核 9
3.6.2注射機工藝與安裝參數(shù)的校核 9
4 模具結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計 10
4.1擬定型腔布局 10
4.1.1分型面位置的確定 10
4.1.2型腔數(shù)目的確定 11
4.1.3型腔的布局 11
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計 13
4.2.1總體設(shè)計 13
4.2.2主流道設(shè)計 13
4.2.3分流道設(shè)計 14
4.2.4冷料穴設(shè)計 15
4.2.5進料口設(shè)計 15
4.2.6澆口套及定位圈的設(shè)計 16
4.3 模架的確定及標準件的選用 17
4.4成型零部件設(shè)計 18
4.4.1成型零件的材料選擇 18
4.4.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
4.4.3成型零部件的設(shè)計與計算 19
4.5側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設(shè)計 22
4.5.1側(cè)向分型抽芯機構(gòu)類型選擇 22
4.5.2抽芯距確定與抽芯力的計算 22
4.5.3斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)零部件設(shè)計 23
4.5.4楔緊塊的設(shè)計 24
4.5.5滑塊的精確導(dǎo)向 25
4.6合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 25
4.6.1導(dǎo)向機構(gòu) 25
4.6.2導(dǎo)向零件的設(shè)計原則 25
4.6.3導(dǎo)套的設(shè)計 26
4.7脫模機構(gòu)設(shè)計 27
4.7.1推出機構(gòu)的設(shè)計原則 27
4.7.2頂桿的布置 27
4.7.3推桿布置 28
4.7.4推件力的計算 29
4.7.5推桿的設(shè)計 29
4.8冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計 30
4.8.1冷卻回路的布置 30
4.8.2求冷卻水的體積流量V 31
4.8.3冷卻時間計算 31
4.8.4成型周期計算 32
4.8.5排氣機構(gòu) 32
5 結(jié)論 32
參考文獻 32
致謝 32
畢業(yè)設(shè)計（論文)知識產(chǎn)權(quán)聲明 32
畢業(yè)設(shè)計（論文)獨創(chuàng)性聲明 32
附錄 32
IV
2 產(chǎn)品分析
1 緒論
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率。
中國模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
我國模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3～1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進一步明朗化。
我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應(yīng)用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。
2 產(chǎn)品分析
2.1塑件分析
2.1.1結(jié)構(gòu)分析
本次設(shè)計任務(wù)所提供的零件為塑件實體，如圖1所示：
圖1 塑件草圖
零件總體輪廓尺寸為71mm×36mm×20mm，總體看來，結(jié)構(gòu)較簡單，故選一般精度等級：IT6級。
2.1.2尺寸精度分析
該零件的重要尺寸精度為6級，其它尺寸精度為7－8級，屬于中等精度，對應(yīng)的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。
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畢業(yè)設(shè)計（論文）
2.1.3塑件厚度檢測
塑件的厚度檢測采用Pro/Engineer設(shè)計軟件的模型分析功能自動完成，如圖2所示：
圖2 厚度檢測
從塑件的壁厚上來看，壁厚的最大處為3mm左右，最小處小于0.7mm，大多處在2－3mm的范圍之內(nèi)，并綜合其材料性能，注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難。
2.2塑件的原材料分析
2.2.1 ABS的基本特性
ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。有極好的沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高。
性能：綜合性能較好，沖擊韌度、力學性能較高，尺寸穩(wěn)定而化學性、電氣性能良好；易于成形和機械加工。
用途：適于制作一般機械零件、減磨耐磨零件、傳動零件以及化工、電器、儀表等零件。
2.2.2成形特性
(1)無定形塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。
(2)吸濕性強，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。
(3)流動性中等，溢邊料0.04mm左右(流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好)。
(4)比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫(對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高)。料溫對物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解)，對要求精度較高塑件，模溫宜取50℃～60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60℃～80℃。注射壓力應(yīng)比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射機時料溫為180℃～230℃，注射壓力為100～140，螺桿式注射機則取160℃～230℃，70～100為宜。
模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，分流道及澆口截面要大，選擇好進料口位置、形式，推出力過大機械加工時塑料件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，在成型時的脫模斜度﹥2°，收縮率取﹥0.5°。
(5)ABS的成型條件[3](見表1)
表1 ABS的成型條件
注射成型機類型
螺桿式
密度()
1.03～1.07
計算收縮率
0.3～0.8
預(yù)熱
溫度(℃)
80～85
時間(S)
2～3
料筒溫度
后段(℃)
150～170
中段(℃)
165～180
前段(℃)
180～200
170～180
噴嘴溫度(℃)
模具溫度(℃)
50～80
注射壓力(MPa)
60～100
成型時間
注射時間(s)
20～90
高壓時間(s)
0～5
冷卻時間(s)
20～120
總周期(s)
50～220
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
30
適用注射機類型
螺桿式、柱塞式均可
后處理
方法
紅外線燈、烘箱
溫度(℃)
70
時間(h)
2～4
說明：該成形條件為加工通用級ABS料時所用，苯乙烯-丙烯腈共物(即AS)成形條件與上相似。
2.3注射模方案的確定
此次注塑模具方案初步?jīng)Q定為一模一腔，分型面為最大投影面上，前端使用斜滑塊抽芯，選用潛伏式澆口進行澆注，使用頂管裝置將塑件頂出。
但這種方案產(chǎn)品生產(chǎn)批量小，不利于開模，結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，經(jīng)過上網(wǎng)查詢資料，已經(jīng)向老師和同學的請教，所以本次注塑模具方案確定為一摸兩腔，使用側(cè)澆口，采用斜導(dǎo)柱進行側(cè)向抽芯，頂出裝置為頂桿頂出。
畢業(yè)設(shè)計（論文）
3 塑件相關(guān)計算及注塑機的選擇
3.1投影面積計算
圖3 投影面積計算
塑件的投影面積可以通過PRO/ENGINEER 的分析模塊直接得出,如圖3所示：由分析可得：
注塑件投影面積S= 2394.32×2≈4789。
3.2體積及質(zhì)量計算
體積及質(zhì)量的計算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動計算獲得(塑件密度由《塑料模具設(shè)計師指南》[7]表2.2－2查得：ABS密度ρ=1.1g/cm3)，如圖4所示：
圖4 體積及質(zhì)量計算
結(jié)果如下：
體積= 8.2538305e+03
曲面面積 = 1.2326095e+04
密度 = 1.1000000e+00噸/
質(zhì)量 = 9.0792136e+03噸
故注塑件的體積為：V≈8254.0×2=16508
質(zhì)量為：≈16.51×1.1＝18.16g
流道凝料質(zhì)量：
注射量：
注射容量：
3.3塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算
流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積在模具設(shè)計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，大致是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍,因此可用來進行估算，所以，
=+=+0.35=1.35=1.35×2×2394.32=6464.644
根據(jù)《塑料模具設(shè)計師指南》[7]表15.2-1常用塑料模腔平均壓力可知一般制品平均壓力為40 ；
所以，鎖模力==6464.644××40×=258.587。
3.4注射工藝參數(shù)確定
查中國模具網(wǎng)出品的《模具助手》[8]1.01版，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：
注射溫度(℃):200～260 注射壓力(兆帕):78.4～196
模具溫度(℃):40～60 壁厚范圍(毫米):1.5～5.0
脫模斜度(型腔):40`～1`20 脫模斜度(型芯):35`～1`
3.5注塑機選擇及注射工藝參數(shù)確定
根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算?？蛇x用XS-ZY-125型注射機，技術(shù)參數(shù)參照查《塑料模具設(shè)計向?qū)А穂9]表13.1得表2
表2 注射機主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量()
125
螺桿直徑(mm)
42
注射壓力()
150
塑化能力(g/s)
45
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
10—140
噴嘴球半徑(mm)
12
鎖模方式
雙曲軸
鎖模力(kN)
900
拉桿內(nèi)間距(mm)
260×360
移模行程(mm)
300
最大模厚(mm)
300
最小模厚(mm)
200
模具定位孔直徑(mm)
Φ100
噴嘴孔直徑(mm)
3
3.6型腔數(shù)量及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核
3.6.1型腔數(shù)量的校核
由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n：
(合格)
式中 ：注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
：注射機的額定塑化量(45g/s)
3.6.2注射機工藝與安裝參數(shù)的校核
(1)注射量校核 。查《塑料模具設(shè)計向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機最大注射量160×1.1×0.8=140.8g，本模每次注射所需塑料的總質(zhì)量約為29.1g，能滿足要求。
(2)鎖模力校核 。查《塑料模具設(shè)計向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機最大鎖模力F=900kN，而=258.587kN，故能滿足。
(3)最大注射壓力校核。查《塑料模具設(shè)計向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機額定注射壓力為150MPa，而ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70～90MPa，故能滿足成型的要求。
(4)最大和最小模具厚度校核。查《塑料模具設(shè)計向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機所允許模具的最小閉合厚度為=200mm，最大閉合模厚為=300mm，而本設(shè)計的模具厚度為=300mm，即模具滿足≤≤的安裝要求。
(5) 模具在注射機上的安裝尺寸。從標準模架外形尺寸400mm×300mm×300mm上看，小于XS-ZY-125型注射機拉桿內(nèi)向距260mm×360mm，能滿足模具安裝和拆卸要求。
(6)開模行程的校核。查《塑料模具設(shè)計向?qū)А穂9]表13.2知，XS-ZY-1250型注射機的最大開模行程為S=300mm，能滿足模具推出制品所需開模距=++（510)mm=110mm-115mm的要求。
4 模具結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計
4.1擬定型腔布局
4.1.1分型面位置的確定
模具上用以取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填性及制品的脫模，分型面的位置也影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵內(nèi)容。分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點[4]：
(1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
(2)當已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
(3)保證制件的精度和外觀要求；
(4)考慮滿足塑件的使用要求；
(5)考慮注塑機的技術(shù)規(guī)格，使模板間距大小合適；
(6)考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積，確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；
(7)不妨礙制品脫模和抽芯；
(8)有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計分型面選在A—A面(如圖5所示)。
畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖5 分型面
4.1.2型腔數(shù)目的確定
型腔指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。注射成形是先閉模以形成空腔，而后進料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上)形成這一空腔——型腔。其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯[5]。其數(shù)目的決定與下列條件有關(guān)：
(1)塑件尺寸精度；
(2)模具制造成本；
(3)注塑成形的生產(chǎn)效益；
(4)制造難度。
該塑件精度要求一般(MT5)，又是大批量生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式。考慮到模具制造費用低一點，設(shè)備運轉(zhuǎn)費用小一點，采用一模兩腔的模具形式。這樣比一模一腔模具的生產(chǎn)效率高，同時結(jié)構(gòu)更為合理。
4.1.3型腔的布局
多型腔模具設(shè)計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因而型腔的排布在多型腔模具設(shè)計中應(yīng)加以綜合考慮。型腔的排布應(yīng)使每一個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中心中均等地分得所需的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能最短，同時采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差異、應(yīng)力形成及脫模困難等問題。
平衡式型腔布局的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度、截面形狀及尺寸均對應(yīng)相同，可以實現(xiàn)均衡進料和同時充滿型腔的目的；非平衡式型腔布局的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度不相等，因而不利于均衡進料，但可以縮短流道的總長度，為達到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸制作得不相同[6]。本塑件在注射時采用了一模兩腔的形式，即模具需要兩個型腔?？紤]塑件帶側(cè)抽芯機構(gòu)，現(xiàn)有兩種排列方式選擇：
圖6 型腔布局
如圖6所示，這兩種排列方式都采用平面對成布置，但第一種布局方式緊湊，模具設(shè)計較簡單。綜合以上兩種方案考慮，故擬定第一種型腔布局方式。
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計
4.2.1總體設(shè)計
在澆注系統(tǒng)設(shè)計之前，我們首先要選定進料口位置，為選擇合適的進料口位置。分析塑件可知, 該塑件外表面很光潔,為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，塑料熔體通過型腔的側(cè)面注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
采用側(cè)澆口形式，又模具設(shè)計為一模兩腔，并且綜合型腔布局，擬定澆注系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖7所示(對成布置)：
圖7 澆注系統(tǒng)
4.2.2主流道設(shè)計
主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的通道，其斷面為圓形，且?guī)в幸欢ǖ腻F度。為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機噴嘴緊密對接，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，根據(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機的相關(guān)尺寸得：
噴嘴前端孔徑：；
噴嘴前端球面半徑：；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系:
取主流道球面半徑：；
取主流道小端直徑：；
為了便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料及考慮塑料熔體的膨脹，將主流道設(shè)計成圓錐形，起斜度為，取其值為，內(nèi)壁粗糙度為0.63。主流道大端呈圓角，其半徑取r=2mm,以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，故主流道各部分直徑如圖8所示(其中L需根據(jù)模板厚度確定)：
圖8 主流道各部分尺寸
4.2.3分流道設(shè)計
分流道的設(shè)計原則即應(yīng)使熔體較快地沖滿整個型腔，流動阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個型腔。分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，分流道的布置形式分為平衡式和非平衡式兩種，這里采用平衡式布置分流道。
常見的分流道截面形狀有圓形、半圓形、U形、梯形、矩形等，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動阻力最小，單位填充時間最短。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為圓形形式。
分流道直徑的計算，可由以下經(jīng)驗公式計算：
（《塑料模設(shè)計手冊》[12]公式5－57.P188) (4-1)
式中：D——各級分流道的直徑(mm)；
W——流經(jīng)該分流道的熔體重量(g)；
L——流過W熔體的分流道長度(mm)。
經(jīng)估算得分流道的直徑D=6mm,故分流道的尺寸如圖9所示：
圖9 分流道
流道表面粗糙度: 。
查表《塑料模設(shè)計手冊》[12]表5-39與表5-40可知ABS允許的最小分流道尺寸為7.6mm,推薦值為4.8～9.5mm,所以本設(shè)計符合要求。
4.2.4冷料穴設(shè)計
冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道的末端。其作用是存放料流前端的“冷料”，防止冷料進入型腔形成冷接縫。開模時又能將主流道中的凝料拉出，采用與推桿匹配的冷料穴，冷料穴的形狀為Ｚ字形。
4.2.5進料口設(shè)計
進料口也稱澆口，澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩種。非限制性澆口起著引料、進料作用；限制性澆口一方面通過截面積突然變化使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速而均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑料分離的作用。側(cè)澆口又稱邊緣澆口。側(cè)澆口一般開在分型面上，從塑件邊緣進料，這種澆口結(jié)構(gòu)簡單形式應(yīng)用廣泛。其斷面形狀多為矩形，可以通過改變其厚度和寬度來調(diào)整沖模時的接剪切速率和澆口封閉時間。側(cè)澆口的三個尺寸中，以深度h最為重要。H控制了澆口暢通開放時間和補縮作用。澆口寬度W的大小控制了熔體充模流量。澆口長度L，只要結(jié)構(gòu)強度允許，以短為好，一般選用L=0.5~1.5mm。澆口深度有經(jīng)驗公式：
h=nt (4-2)
式中h——側(cè)澆口深度(mm)，中小型塑件常用h=0.52mm，大約為制品最大壁厚的1/32/3；
t——塑件壁厚(mm)；
n——塑料材料系數(shù)。
這里直接查《塑料模設(shè)計手冊》[12]表5－46，得h＝1.0mm
4.2.6澆口套及定位圈的設(shè)計
定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C噴嘴孔對準定位所用。定位圈直經(jīng)D為與注射機定位孔配合直經(jīng)，應(yīng)按選用注射機的定位孔直經(jīng)確定。直經(jīng)D一般比注射機孔直經(jīng)小0.1～0.3mm，以便裝模。定位圈一般采用45號鋼或Q275鋼。定位圈內(nèi)六角螺釘固定在模板時，一般用兩個以上的M6～M8的內(nèi)六角螺釘，本設(shè)計采用四個M6螺釘固定[14]。澆口套的材料為T10、硬度HRC45；定位圈的材料為45鋼，硬度HRC50,其尺寸如圖10所示：
圖10 澆口套與定位圈
4.3 模架的確定及標準件的選用
通過前面的設(shè)計及計算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計，也可以選用標準模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場模具設(shè)計過程中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號，因為標準件有很大一部分已經(jīng)標準化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有用的。
設(shè)計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構(gòu)的形式等因素。
圖11 標準模架
此模架為標準模架，規(guī)格GCI2540A70B90，其具體參數(shù)如圖11。
4.4成型零部件設(shè)計
4.4.1成型零件的材料選擇
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和側(cè)抽芯部件。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應(yīng)進行熱處理，使其具有HRC40以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材。
根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求，查《塑性成型工藝與模具設(shè)計》[16]附錄G（常用模具材料與熱處理)，本設(shè)計成型零件選用3Cr2Mo調(diào)質(zhì)處理，硬度≥55HRC,耐磨性號好且處理過程變形小。還有較好的電加工及耐腐蝕性。
4.4.2成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸模是成型塑件外表面的部件，凸模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩大類，而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。整體結(jié)構(gòu)的成型零件一般都是在淬硬后在進行加工，所以整體結(jié)構(gòu)的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法，并且在先進的型腔加工機床還未普遍應(yīng)用之前，整體式型腔一般只用在形狀簡單的小形塑件的成型。組合式型腔的組合形式很多，常見的有嵌入式、鑲拼式及瓣合式幾種。
對于小型塑件采用多型腔塑料模成型時，各單個型腔一般采用冷擠壓、電加工、電鑄等方法制成，然后整體嵌入模中。
為了加工方便或由于型腔某一部位容易磨損，需要更換者采用局部鑲嵌的辦法。
由以上的比較容易看出，當塑件較小，形狀較為復(fù)雜式，并且一模多腔成型時，采用嵌入式組合型腔是較為合理的選擇，故此例選用的凸模形式即為整體鑲嵌式，兩個型腔分為兩個鑲塊。
其結(jié)構(gòu)如圖12所示：
圖12 凸模與型腔
(2) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模設(shè)計的方法與凸模設(shè)計方法基本一樣，由塑件的結(jié)構(gòu)形式可知，凹模也采用局部鑲嵌形式。
其結(jié)構(gòu)如圖13所示：
圖13 凹模與型芯
4.4.3成型零部件的設(shè)計與計算
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,主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度 尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等＋任何塑料之間都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。
(1) 型腔徑向尺寸的計算：
=[（1+)-3/4Δ] (4-3)
——凹模徑向尺寸(mm)
——塑件徑向公稱尺寸(mm)
——塑料的平均收縮率(％)
Δ——塑件公差值(mm)
——凹模制造公差(mm)
查表，得：ABS的收縮率為0.4～0.7％，則塑料的平均收縮率 =0.5%，
由：=71 mm,=36 mm
又查表知 IT6 級精度時塑件公差值
Δ1= 0.76mm，Δ2=0.52mm，
實踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的 1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的 1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。
由于： = 1/4Δ
得：=1/4×0.76=0.19 mm ,=1/4×0.30=0.13 mm
則： =[(1+)-3/4Δ]
=[(1+0.5%)×71-3/4×0.76]
=70.79 mm
=[(1+)-3/4Δ]
=[(1+0.5%)×36-3/4×0.52]
=35.79 mm?
(2) 型腔深度尺寸的計算：
凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法：
=[(1+)-2/3Δ] (4-4)
——凹模深度尺寸(mm)
——凹模深度制造公差(mm)
其余符號同上
由：=17 mm
取 IT6 精度時Δ=0.40mm
由=1/4Δ得： =0.10 mm
則：=[(1+)-2/3Δ]
=[(1+0.5%)×17-2/3×0.40]
= mm
(3) 型芯徑向尺寸的計算
運用平均收縮率法：
=[(1+)+3/4Δ] (4-5)
——型芯徑向尺寸(mm)
——型芯徑向制造公差(mm)
其余符號同上
由：=71mm ,=34mm
取 IT6 精度時Δ1=0.76 mm Δ2=0.52 mm
由=1/4Δ得：=0.19 mm = 0.13 mm
則： =[(1+)+3/4Δ]
=[(1+0.5%)×71+3/4×0.76]
=71.93 mm
=[(1+)+3/4Δ]
=[(1+0.5%)×34+3/4×0.52]
=34.56 mm
(4) 型芯高度尺寸的計算
運用平均收縮率法：
=[(1+)+2/3Δ] (4-6)
——型芯高度尺寸(mm)
——型芯高度制造公差(mm)
其余符號同上
由：=20 mm,=19 mm,=2 mm,=17 mm
取 IT6 精度時 Δ1=0.44 mm,Δ2=0.44 mm,Δ3=0.24 mm,Δ4=0.40 mm
由=1/4Δ得：=0.11 mm,=0.11 mm,δz3=0.06 mm,δz4=0.10 mm
則：=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×20+2/3×0.44]
=20.39 mm
=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×19+2/3×0.44]
=19.39 mm
=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×2+2/3×0.24]
=2.17 mm
=[(1+)+2/3Δ]
=[(1+0.5%)×17+2/3×0.40]
=17.35 mm
4.5側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設(shè)計
4.5.1側(cè)向分型抽芯機構(gòu)類型選擇
側(cè)向分型抽芯機構(gòu)根據(jù)動力來源的不同,一般可將其分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類型。機動抽芯按傳動方式又可分為斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)、斜滑塊分型與抽芯機構(gòu)、齒輪齒條抽芯機構(gòu)和其它形式抽芯機構(gòu),本設(shè)計選用斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)。
4.5.2抽芯距確定與抽芯力的計算
(1)抽芯距的確定
為了安全起見，側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔的深度為2mm，即抽
芯距S=4mm。
(2)抽芯力的計算
抽芯力得計算同脫模力計算相同。對于側(cè)向凸起較小的塑件的抽芯力往
往是比較小的，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動時的摩擦 力。對于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進行估算：
=chp(Cos-Sin) (4-7)
式中——抽芯力(N)；
c——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(m)
h——側(cè)型芯成型部份的高度(m) ；
p——塑件對側(cè)型芯的收縮力(包緊力)，其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件，p=(0.8~1.2)Pa；
——塑件在熱狀態(tài)時對鋼的模擦系數(shù)，一般=0.15~0.20；
——側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角(o)。
將數(shù)據(jù)代入公式中得
=18.5x2x120x(0.2xCos200-Sin200)=0.68 KN
4.5.3斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)零部件設(shè)計
(1)斜導(dǎo)柱的設(shè)計
取斜導(dǎo)柱的工作端部設(shè)計成錐臺形，錐臺的斜角為17o。斜導(dǎo)柱與其固定
的模板之間采用過渡配合H7/m6。由于斜導(dǎo)柱在工作過程中主要用來驅(qū)動側(cè)滑塊作往復(fù)運動，側(cè)滑塊運動的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊之間的配合精度保證，而核模時滑塊的最終準確位置由楔緊塊決定，因此，為了運動的靈活，滑塊上斜導(dǎo)孔與斜導(dǎo)柱之間可以采用較松的間隙配合H11/b11，或者兩者之間保留0.5~1mm的間隙。由于抽芯距較小，取斜導(dǎo)柱傾斜角取20o。
由此計算斜導(dǎo)柱下列尺寸：
(2) 斜導(dǎo)柱的工作長度
L=S/Sin
=4/Sin20o
=11.70mm
(3) 與抽芯距S對應(yīng)的開模距
H=SCtg
=4Ctg20o
=10.99mm
(4) 斜導(dǎo)柱的長度計算
=L1+L2+L3+L4+L5
=d2/2tg+h/Cos+d/2tg+S/Sin+5~10mm
= 98mm
(5) 斜導(dǎo)柱的直徑
d=(/0.1[])
=11mm
考慮到滑塊的摩擦力且結(jié)構(gòu)允許，取d=12mm
(6)斜滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計
圖14 T型槽
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)靈活性，且側(cè)型芯在摩損后可以更換的情況下，滑塊的結(jié)構(gòu)形狀為組合式，滑塊與側(cè)型芯聯(lián)接方式為：小型芯在非成型端尺寸放大后用H7/m6的配合鑲?cè)牖瑝K，然后用一個圓柱銷定位。
成型滑塊在側(cè)向分型抽芯和往復(fù)過程中，要求其必須沿一定的方向平移地
往復(fù)移動，這一過程在導(dǎo)滑槽內(nèi)完成的。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的具體要求，滑塊與導(dǎo)
滑槽的配合采用T形槽，T形槽采用壓嵌式式，即在中間板上制出T形臺肩的
導(dǎo)滑部分，如圖14。
4.5.4楔緊塊的設(shè)計
在注射成型過程中，側(cè)向成型零件受到熔融料很大的推力作用，這個力通
過滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般的斜導(dǎo)柱為一細長桿件，受力后容易變形，導(dǎo)致滑
塊后移，因此必須設(shè)置楔緊塊，以便在合模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側(cè)
向成型零件的推力。楔緊塊與模具的聯(lián)接方式是把楔緊塊用H7/n6配合整體鑲
入模板中鎖緊角為22o
4.5.5滑塊的精確導(dǎo)向
滑塊的精確導(dǎo)向形式為：斜導(dǎo)柱與斜孔近側(cè)型芯一側(cè)的配合處一定要有0.5mm以上的孔隙，決不允許在模具閉合時斜導(dǎo)柱和滑塊之間有碰撞現(xiàn)象產(chǎn)生。
4.6合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
4.6.1導(dǎo)向機構(gòu)
導(dǎo)向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)向機構(gòu)的主要作用一般包括定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓等。
在對導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮以下要求：
(1)長度。導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面要高出6～8毫米。以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。
(2)形狀。導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進入導(dǎo)柱孔。
(3)材料。導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?；蛱妓毓ぞ咪?T8、T10)經(jīng)淬火處理硬度HRC50～55，導(dǎo)柱滑動部位按需要可設(shè)油槽。
(4)配合精度。
(5)光潔度。配合部分光潔度要求7級，此外，導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)跟椐模架來確定。
4.6.2導(dǎo)向零件的設(shè)計原則
(1)導(dǎo)向機構(gòu)類型的選用。本設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。
(2)導(dǎo)柱數(shù)量。塑料注射成型模具導(dǎo)柱數(shù)量一般需要2～4個。尺寸較大的成型模具一般需要4個導(dǎo)柱，本設(shè)計中模具屬于中小型模具，采用4根導(dǎo)柱導(dǎo)向。
(3)模具型腔及尺寸。導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選用，必須保證有足夠的強度、剛度和足夠大的抗彎強度。
(4)導(dǎo)柱在模具上的布置方式。
(5)導(dǎo)柱零件的設(shè)置位置。導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔的位置應(yīng)避開型腔板在工作時應(yīng)力最大的部位。導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔中心至模板邊緣應(yīng)具有足夠的距離，以保證模具強度和導(dǎo)向剛度。
(6)導(dǎo)向裝置必須有良好的工藝性。如果固定導(dǎo)柱的孔徑與固定導(dǎo)套的孔徑相等，便于加工，則有利于保證同軸度和尺寸精度。
(7)導(dǎo)向裝置必須具有良好的導(dǎo)向性能。為了使導(dǎo)向裝置具有良好的導(dǎo)向性能，除了必須按上述原則設(shè)置導(dǎo)向裝置之外，還應(yīng)注意導(dǎo)向零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造要求。
導(dǎo)柱如圖15所示：
圖15 導(dǎo)柱
4.6.3導(dǎo)套的設(shè)計
(1)結(jié)構(gòu)形式。采用帶頭導(dǎo)套(Ⅰ型)，導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔。
(2)導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。
(3)導(dǎo)套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4μm。導(dǎo)套外徑按H7/m6或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?
(4)導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅(青銅合金)等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
導(dǎo)套如圖16所示：
圖16 定模板和動模板上的導(dǎo)套
4.7脫模機構(gòu)設(shè)計
4.7.1推出機構(gòu)的設(shè)計原則
(1)塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。
(2)防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑料收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應(yīng)盡量靠近型芯，同時推出力應(yīng)施于塑件剛性和強度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。
(3)力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。
(4)結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模機構(gòu)應(yīng)工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強度。
從塑件結(jié)構(gòu)考慮，本設(shè)計采用的頂出機構(gòu)是頂桿頂出機構(gòu)。由于設(shè)置推桿位置的自由度較大因而推桿推出機構(gòu)是最常用的推出機構(gòu)，常被用來推出各種塑件。推桿推出機構(gòu)的特點：推桿加工簡單，更換方便，脫模效果好。
常用的推桿形式有圓形、矩形、D形。其中圓形結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣。
推桿直經(jīng)d與形腔部分推桿孔一般為采用H7/e7～H8/f8的間隙配合，配合部分應(yīng)保證D-d=4～6 毫米；軸肩厚約4～6毫米。
4.7.2頂桿的布置
頂桿加工簡單，更換方便，脫模效果好。根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構(gòu)可采用推桿推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推桿推出機構(gòu)，推桿推出機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時不影響外觀，設(shè)立18個推桿平衡布置，既達到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。本設(shè)計采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔0.05～0.1cm。
4.7.3推桿布置
考慮塑件結(jié)構(gòu)，本設(shè)計采用推桿推出機構(gòu)，在每個塑件上布置直徑大小不等的9根推桿，具體結(jié)構(gòu)如圖17、圖18所示：
圖17 推桿布置圖 圖18 推桿
4.7.4推件力的計算
對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力(Q) [12]：
(4-8)
式中 L——型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(cm)；
h——被包緊部分的深度(cm)；
p——由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般??；
f——磨擦系數(shù)，一般?。?
——脫模斜度；
所以L=188.43×2=376.86mm；H=19mm
Q=376.86×19×10×(0.1×cos0.5-sin0.5)=6.535(kN)
4.7.5推桿的設(shè)計
(1)推桿的強度計算
查《塑料模設(shè)計手冊》[12]由式5-97得
(4-9)
d——圓形推桿直徑cm
——推桿長度系數(shù)≈0.7
L——推桿長度cm
n——推桿數(shù)量
E——推桿材料的彈性模量(鋼的彈性模量E=2.1×107)
Q——總脫模力
代入數(shù)據(jù)，得d=2.4mm。
(2)推桿壓力校核
查《塑料模設(shè)計手冊》[12]式5-98
(4-10)
其中取320N/mm2；，所以推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65。
4.8冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計
4.8.1冷卻回路的布置
縮短成型周期有各種方法,而最有效的是制造冷卻效果良好的模具,如果不能實現(xiàn)均一的快速的冷卻,則會使制品內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而造成制品變形成形或開裂,所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設(shè)計,制造能實現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路。
本設(shè)計由于采用整體嵌入式型腔，故水道布置在模板上，其具體結(jié)構(gòu)如圖19所示：
圖19 冷卻水道
本塑件在注射成型機時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)計計算：
設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。
查表3-26得ABS的單位流量為；
得
4.8.2求冷卻水的體積流量V
由 (4-11)
查表3-27可知所需的冷卻水管直徑較小。
由上述可知，設(shè)計冷卻水道直徑為8mm符合要求。
4.8.3冷卻時間計算
由《塑料模設(shè)計手冊》[12]，冷卻時間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算：
(4-12)
式中： ——最低冷卻時間(s)；
——塑件平均壁厚(mm)；
——塑件平均熱擴撒率(mm2/s)；
——模具平均溫度(℃)；
——熔體平均溫度(℃)；
——塑件脫模時平均溫度(℃)。
代入數(shù)據(jù)計算得：=8.26s。
由《塑料模設(shè)計手冊》[12]表1－4，取＝20s。
4.8.4成型周期計算
注射成型周期一般用下式計算：
(4-13)
式中： ——沖模時間，由PROE計算總注塑質(zhì)量(包括澆注系統(tǒng))為61.9g，
查《塑料模設(shè)計手冊》[12]表5－49，取=0.5s；
——保壓時間，取20s；
——冷卻時間；
——其余時間，包括脫模區(qū)間及開閉模時間，取Tr=40s。
代入數(shù)據(jù)計算得：T=80.5s。
4.8.5排氣機構(gòu)
當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充分滿型腔，同時還會因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量[22]。
排氣機構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法：
(1) 用分型面排氣；
(2) 利用推桿排氣；
(3) 利用鑲件排氣；
(4) 利用燒結(jié)合金排氣。
本方案設(shè)計在分型面之間、推桿預(yù)模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取0.04mm。
5 結(jié)論
在這次的畢業(yè)設(shè)計中，通過查閱資料和在老師的指導(dǎo)下完成的MP3電池充電器插座的注射模具設(shè)計后，自己了解了模具的設(shè)計過程大體是：需要了解塑件的工藝結(jié)構(gòu)和特點；熟悉塑件，包括其幾何形狀；塑件的使用要求；塑件的原料；檢查塑件的成型工藝性；明確注射機的型號和規(guī)格；注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等等的步驟。利用Pro/E5.0軟件完成了塑件的造型和對其的模具設(shè)計。
在此次的畢業(yè)設(shè)計中是我對以前所學的知識有了進一步的了解，并且知道了模具的設(shè)計流程和上網(wǎng)查找資料了解了模具的制造流程，對所學專業(yè)知識掌握得更加牢固，這使我的學識得到了質(zhì)的飛躍。
通過對MP3電池充電器插座的模具設(shè)計了解了模具從設(shè)計到制造的完成過程，現(xiàn)代化的模具設(shè)計到制造都是沿著自動化，高效率的生產(chǎn)的方式進行的，這些都能提高模具的制造效率，還能節(jié)約模具成本，我們還需要更多更全面的了解模具的設(shè)計到制造，這樣我們才能更好的去適應(yīng)現(xiàn)代模具的發(fā)展。
通過這次的畢業(yè)設(shè)計，找出了自己的不足之處，也有許多的地方要在今后實踐工作中去補充。當然，經(jīng)過這段時間在老師的指導(dǎo)下完成的畢業(yè)設(shè)計，我相信大學這段時間所學到的知識也能將其畫上一個完美的句話。
致 謝
參考文獻
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