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1 緒論
塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展離不開塑料模具設(shè)計(jì)，模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的重要工藝設(shè)備。模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本的特點(diǎn)。因而，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強(qiáng)，力學(xué)性能高，自潤(rùn)滑，耐磨及相對(duì)密度小等獨(dú)特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。
1.1 國(guó)內(nèi)塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1 國(guó)內(nèi)塑料模具的現(xiàn)狀
隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，裝備制造業(yè)良好的態(tài)勢(shì)有力地促進(jìn)了我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)模具特別是塑料模具的需求旺盛，加上國(guó)產(chǎn)模具在中低端產(chǎn)品方面具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)外用戶采購(gòu)我國(guó)模具的比例繼續(xù)增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具生產(chǎn)向我國(guó)轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)加快態(tài)勢(shì)，由此促進(jìn)了我國(guó)塑料模具業(yè)產(chǎn)需兩旺，增速達(dá)到20%左右，保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
近年來(lái)，中國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來(lái)越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。
整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢(shì)。中國(guó)塑料模具行業(yè)和國(guó)外先進(jìn)水平相比，主要存在以下問題。?
1.發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低。雖然個(gè)別企業(yè)的產(chǎn)品已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，但總體來(lái)看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。
2.工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已經(jīng)比較先進(jìn)，有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國(guó)外，但大部分企業(yè)的工藝裝備仍比較落后。
3.大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足。一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少；更重要的是觀念落后，對(duì)創(chuàng)新和開發(fā)不夠重視。模具企業(yè)不但要重視模具的開發(fā)，同時(shí)也要重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。?
4.供需矛盾短期難以緩解。近幾年，國(guó)產(chǎn)塑料模具國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足率一直不足74%，其中大型、精密、長(zhǎng)壽命模具滿足率更低，估計(jì)不足60%。同時(shí)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具正在加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)際采購(gòu)越來(lái)越多，國(guó)際市場(chǎng)前景看好。市場(chǎng)需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時(shí)間。?
5.體制和人才問題的解決尚需時(shí)日。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶、需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國(guó)有和集體所有制原來(lái)的體制和經(jīng)營(yíng)機(jī)制已顯得越來(lái)越不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。?
1.1.2 國(guó)內(nèi)塑料模具的發(fā)展趨勢(shì)
在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國(guó)際市場(chǎng)中去，隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。為了滿足市場(chǎng)需要，未來(lái)的塑料模具無(wú)論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。展望未來(lái)，下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。
1）超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。
2）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。
3）為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。
4）模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
5）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。
6）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。
7）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。
8）逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展
9）熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有所發(fā)展。
10）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。
11）在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來(lái)。即，今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來(lái)越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。
? 在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)將進(jìn)一步深化改革，下功夫搞好科技進(jìn)步與創(chuàng)新，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長(zhǎng)模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來(lái)，模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。
1.2 鎖蓋注塑模具設(shè)計(jì)
1.2.1 鎖蓋注塑模具設(shè)計(jì)思路
鎖蓋注塑模設(shè)計(jì)首先要確定模塑的工藝規(guī)程，包括塑件的工藝性分析，計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量，確定注塑工藝參數(shù)，選取成型設(shè)備。然后才是具體的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中需要參考大量的文獻(xiàn)資料和繁瑣的計(jì)算工作，主要有分型面選擇，確定型腔的排列方式，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。當(dāng)這些工作做完后，要根據(jù)具體的情況考慮要不要設(shè)計(jì)加熱或冷卻系統(tǒng)，再校核一下所選的注塑機(jī)是不是符合使用要求，繪制出模具裝配圖和整套的零件圖，編制出主要零件的加工工藝規(guī)程。
1.2.2鎖蓋注塑模具設(shè)計(jì)進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間2天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間3天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間25天；
2 模塑工藝規(guī)程的編制
工件名稱：鎖蓋
生產(chǎn)批量：大批量
材料：酚醛
塑件簡(jiǎn)圖見圖1
圖1
2.1塑件的工藝性分析
2.1.1塑件的原材料分析
塑件的材料采用黑色酚醛塑料，屬熱固性塑料。剛性好，變形小，耐熱耐磨，能在150～200℃的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。在水潤(rùn)滑條件下有極低的摩擦系數(shù)，其絕緣性能優(yōu)良。成型性能好，特別適用于壓縮成型；模具對(duì)流動(dòng)性影響較大，一般當(dāng)溫度超過160℃時(shí)，流動(dòng)性迅速下降；硬化時(shí)放出大量的熱，厚壁大型塑料件內(nèi)部溫度易過高，發(fā)生硬化不均及過熱現(xiàn)象。一般采用較高注塑速度，以獲得較高的摩擦熱，有利于固化，在固化反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縮合水和低分子揮發(fā)物，模具型腔必須設(shè)有暢通的排氣系統(tǒng)，否則會(huì)在塑件表面留下氣泡和殘缺。
2.1.2.塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1.結(jié)構(gòu)分析
從零件圖上分析，該零件總體形狀為長(zhǎng)圓形。有兩個(gè)錐形孔，且對(duì)稱分布。塑件中間有一帶凸耳的孔。該零件不需抽芯機(jī)構(gòu)，屬于中等復(fù)雜程度.
2.尺寸精度分析
該零件重要尺寸，如40±0.5mm尺寸精度為MT2級(jí)（GB/T14486—1993），4mm,14mm,22mm，5mm，R9mm,R15mm是次要尺寸，尺寸精度為MT3級(jí).其余尺寸精度為MT5級(jí)（GB/T14486—1993）。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)尺寸加工可以得到保證。
從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚均勻, 符合酚醛塑料的最小壁厚原則，利于成型。
3.表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時(shí)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.
2.2計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)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(jì)算塑件的體積：V=(3.14×92+30×40-20×6×2-3.14×42×2-3.14×72-4×5×2)×5≈4.6×10cm
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得酚醛塑料的密度為ρ=1.45kg/dm
塑件質(zhì)量：W=Vρ
=4.6×10×1.45×10
≈6.67g
2.3塑件注塑工藝參數(shù)的確定
查找有關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠時(shí)間應(yīng)用的情況，酚醛塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整）
螺桿轉(zhuǎn)速：40～60r/min
料筒溫度：前段溫度t1選用80～100℃；
后段溫度t2選用40～60℃；
噴嘴溫度：90～100℃；
注塑壓力：選用80～150Mpa；
注塑時(shí)間：選用2～10s；
模具溫度：定模165～175℃ ；
動(dòng)模170～180℃；
注射壓力：80～150 Mpa；
背 壓： 0～0.5 Mpa；
注射時(shí)間：2～10s；
保持時(shí)間：25～35s；
預(yù)熱條件：溫度105±3℃；
時(shí)間15min;
成型溫度：160±3℃；
成型壓力：30～40 Mpa；
2.4塑料成型設(shè)備的選取
根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機(jī)為XS-ZY-125，查資料知：
標(biāo)稱注射量： 192cm
螺桿直徑: Ф42mm
注射容量： 125克
注射壓力： 191Mpa
鎖模力： 900kN
最大注射面積: 360㎝
模具厚度： 200～300mm
模板行程: 300mm
噴嘴球半徑： 12mm
孔半徑： 4mm
定位孔直徑 100+ mm
推出兩側(cè)孔徑 22mm
孔距 230mm
3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇﹑模具型腔數(shù)目的確定﹑型腔的排列方式﹑冷卻水道布局﹑澆口位置設(shè)置﹑模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
3.1分型面選擇
制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，模具分型面的確定，澆口的設(shè)置，制品尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開始制定模具方案時(shí)，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再考慮具體的生產(chǎn)條件（包括模具制造的），生產(chǎn)的批量所需的機(jī)械化和自動(dòng)化程度等其他設(shè)計(jì)問題。
最后制品位置的選定，應(yīng)結(jié)合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和
加熱系統(tǒng)的布置，以及制品的商品外觀要求等綜合考慮。
選擇分型面的原則是：脫出塑件方便、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利確保塑件質(zhì)量,無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理。
根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。根據(jù)以上規(guī)則，由于該塑件為鎖蓋，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求。分型面選擇如下:
圖2
3.2 型腔數(shù)量的確定
塑件的生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個(gè)數(shù)與注塑機(jī)的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量:
3.2.1 按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1
N1=
其中： F —注塑機(jī)的鎖模力(N)
PC—型腔內(nèi)的平均壓力(Mpa)
A—每個(gè)制件在分型面上的面積（mm2）
B— 流道和澆道在分型面上的投影面積（mm2）
B在模具設(shè)計(jì)前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動(dòng)分析B為（0.2～0.5），在此取B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為30～40Mpa實(shí)際所需鎖模力應(yīng)小于選定注塑機(jī)的名義鎖模力，為保險(xiǎn)起見常用 0.8F則
N1=≈6.45（個(gè)）
3.2.2 按注射機(jī)注塑量確定型腔數(shù)目N2
N2=（G－C）/V
其中： G－注射機(jī)的公稱注塑量（cm3）
V－單個(gè)制件體積 （cm3）
C－流道和澆口的總體積（cm3）
生產(chǎn)中每次實(shí)際注塑量應(yīng)為公稱注塑量的0.45～0.75倍，取0.6倍計(jì)算，同時(shí)流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則
N2≈8（個(gè)）
從以上討論可以看到模具的型腔個(gè)數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個(gè)數(shù)是1～6個(gè)，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長(zhǎng)度最好小于60mm，以防止因?yàn)樽⑺軌毫Φ慕档投鴰?lái)的制件充型不足等缺陷。我們所設(shè)計(jì)的鎖蓋模具采用一模四腔的方案，即
N=4
3.3型腔的排列方式
對(duì)多型腔模具的基本要求應(yīng)使各個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿且各個(gè)型腔的壓力相同，這樣才能保證各個(gè)型腔所成型出的塑件尺寸、性能一致。
現(xiàn)代注塑機(jī)的料筒通常置于定模板中心軸上，由此而確定了主流道的位置，各型腔到主流道的相對(duì)位置應(yīng)滿足以下基本要求：
(1) 各型腔應(yīng)在相同溫度下同時(shí)充滿。
(2) 到各型腔流程短，以降低廢料率。
(3) 各型腔間之距應(yīng)盡可能大，以便在空間設(shè)置冷卻水道，推出桿，并具有足夠的截面積，以承受注射壓力。
(4) 總的反作用力應(yīng)作用于注射機(jī)模板中心。
本塑件在注塑時(shí)采用一模四腔,綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜
程度等因素采取如下圖，最大優(yōu)點(diǎn)是熔料進(jìn)入型腔后到另一端的料流長(zhǎng)度較短。
圖3
3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)的噴嘴起到型腔入口為止的塑料融體的流動(dòng)通道。它的作用是將塑料融體順利的充滿型腔的各個(gè)部位，并在填充及保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。它向型腔中的傳質(zhì)、傳熱、傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外在質(zhì)量，它的布置和安排影響著塑件成型的難易程度和模具的復(fù)雜程度，澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴組成
3.4.1 主流道設(shè)計(jì)
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=Ф5mm
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
D2=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D1=Ф4.5mm
為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形式，其斜度取1～2度經(jīng)換算得主流道大端直徑D2 =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(jì)半徑R=5mm的圓弧過渡。主流道結(jié)
夠如圖所示 圖4
3.4.2主流道襯套的選取
主流道襯套時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：對(duì)于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但在多數(shù)情況下均分開設(shè)計(jì)；主流道襯套應(yīng)選圖3-4-2。
用優(yōu)質(zhì)鋼材（如T8A等），熱處理后硬度為53～57HRC；襯套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端面不得突出在分型面上，否則不僅會(huì)造成溢料，而且還會(huì)壓壞模具；襯套與定模之間的配合采用H7/m6。主流道襯套結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖5
3.4.3分流道設(shè)計(jì)
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(lái)確定分流道的長(zhǎng)度的。由于塑件的形狀比較簡(jiǎn)單，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b1=9mm,高為h=6mm的截面。分流道長(zhǎng)度一般在8～30mm之間，在此可以取10mm。
圖6
分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取Ra=1.25～2.5μm，這可增加對(duì)外層塑料熔體流動(dòng)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(duì)分型不利。
3.4.4定位環(huán)的設(shè)計(jì)
定位環(huán)與注塑機(jī)定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流道與噴嘴和料筒對(duì)中。選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，保證與定位孔成H11/h11或H11/b11配合，形式如圖所示。
圖7
3.4.5澆口設(shè)計(jì)
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(jì)時(shí)考慮選擇從塑件的表面進(jìn)料，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）2mm×1mm×1mm,試模時(shí)修正.
3.5排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
熱固性塑料注塑模不但要排出型腔中的空氣，還有固化反應(yīng)所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，因此排氣量大。在澆口前的分流道就應(yīng)該開始排氣。排氣槽寬度等于分流道寬度，在分型面上深度取0.12mm左右。一般在型腔四周均應(yīng)當(dāng)排氣，在料流末端更應(yīng)保證排氣暢通。排氣槽允許物料溢出，并有與型腔表面相同的粗糙度和硬度。
分型面上排氣槽尺寸如下：h=0.01～0.015mm h1=0.5mm l=10～15mm，排氣槽簡(jiǎn)圖如下圖所示：
圖8
3.6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.6.1脫模機(jī)構(gòu)的選擇
在注射成型的一個(gè)循環(huán)中，必須使塑件或凝料由模腔中或型芯中脫出，這中脫出機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。該模具采用機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，它是利用注射機(jī)的開模動(dòng)作推出塑件，開模時(shí)塑件先隨動(dòng)模一起移動(dòng)，達(dá)到一定位置時(shí)，推出機(jī)構(gòu)被注射機(jī)上固定不動(dòng)的頂桿頂住不再隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)，推出機(jī)構(gòu)便將塑件從動(dòng)模上推出。
從塑件結(jié)構(gòu)上看，該塑件壁厚比較均勻，而且比較薄，不允許有推桿痕跡，一般采用推件板推出機(jī)構(gòu)，推件板推出機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的推出痕跡且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過程中脫模板依靠合模力的作用回到初始位置
采用推板推出機(jī)構(gòu)：因?yàn)橥瓢逋瞥鰴C(jī)構(gòu)主要用于深腔薄壁的容器，罩子，殼體形以及不允許有推桿痕跡的塑件，而本塑件表面質(zhì)量要求較高，不允許有劃痕，毛刺等缺陷，故采用推板推出機(jī)構(gòu)。
3.6.2機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和要求：
在塑件的整體周圍進(jìn)行推出，因而脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯推出痕跡，但在使用過程要處理好兩個(gè)關(guān)鍵的問題，及推板和型芯之間的摩擦與吻合和推桿和型芯之間的溢料問題，為保證塑件質(zhì)量故推件板與型芯的配合形式和間隙應(yīng)根據(jù)塑件的形狀和尺寸確定。型芯與推板的間隙一般取0.20—0.25mm，也可以適當(dāng)放大，這樣兩者接觸面摩擦機(jī)會(huì)就少，加工又方便。配合面要淬火，脫件板頂出距離不得大于導(dǎo)柱長(zhǎng)度。
3.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證定?；蛏舷履r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。 該模具利用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
3.7.1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
1. 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu) 導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是直形導(dǎo)柱，另一種是階梯形導(dǎo)柱。本模具利用直形導(dǎo)柱，因前端設(shè)計(jì)為錐形，便于導(dǎo)向，工作部分設(shè)置了儲(chǔ)油，延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)間。
2.導(dǎo)柱尺寸的確定 導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導(dǎo)柱之間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑應(yīng)愈大，導(dǎo)柱安裝時(shí)模板上與之配合的孔徑公差按H7確定，安裝沉孔直徑視導(dǎo)柱直徑可取D+（1～2）。導(dǎo)柱長(zhǎng)度尺寸應(yīng)能保證位于動(dòng)定模兩側(cè)的型腔和型芯，開始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長(zhǎng)度不小于導(dǎo)柱直徑。
圖9
3.7.2 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
圖10
帶肩導(dǎo)套安裝需要墊板，裝入模板后復(fù)以墊板即可，帶肩型導(dǎo)套安裝沉孔視導(dǎo)套直徑可取為D+(1～2)。
導(dǎo)套長(zhǎng)度取決于含導(dǎo)套的模板厚度，其余尺寸隨導(dǎo)套導(dǎo)向孔直徑而定。
本模具選用 d=28mm,L=20mm和d=24mm,L=22mm帶肩導(dǎo)套
4 注塑模主要成型零件的設(shè)計(jì)
成型零部件在注塑過程中，直接與塑料熔體接觸，需要受高溫、壓力及塑件熔體的沖壓和摩擦作用，長(zhǎng)期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，設(shè)計(jì)注塑模時(shí)應(yīng)針對(duì)塑料制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生產(chǎn)批量，使用要求以及模具的使用壽命等，合理確定成型零部件的結(jié)構(gòu)，滿足精度，粗糙度，強(qiáng)度及剛度等問題。
4.1型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.1型腔的材料
對(duì)于一般結(jié)構(gòu)形狀比較簡(jiǎn)單的的型腔常用T8，T10，T10A鋼；對(duì)于一般形狀比較復(fù)雜的型腔常采用T10A，CrWMn，5CrMnMo，12CrMo等等。此型腔選用T10A。
4.1.2 型腔的熱處理
對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的的型腔熱處理硬度要求達(dá)到40～45HRC。
4.1.3型腔的表面粗糙度
型腔表面粗糙度一般應(yīng)達(dá)到Ra=0.10～0.1 μm，當(dāng)塑件表面粗糙度要求較低或塑料流動(dòng)性不良時(shí)應(yīng)達(dá)到 Ra=0.10～0.025μm，組合結(jié)構(gòu)的配合面應(yīng)達(dá)到Ra=6.3～3.2μm，組合結(jié)構(gòu)的配合面應(yīng)達(dá)到Ra= 0.8μm,型腔或模套上下面為Ra=0.8μm其余為Ra=6.3～3.2μm
4.1.4型腔表面處理
成型表面鍍鉻，鍍鉻層深度為0.015～0.02mm，鍍鉻應(yīng)拋光，達(dá)到上述表面粗糙度要求。
4.1.5 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具采用一模四件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值，利用率等因素，型腔擬用整體嵌入式，此結(jié)構(gòu)適用于型腔部分是和采用特殊加工或者小型模具的型腔，采用優(yōu)質(zhì)材料。
型腔結(jié)構(gòu)如下圖：
圖11
4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.型芯的結(jié)構(gòu)形式
型芯是形成塑件內(nèi)表面的成型零件。根據(jù)型芯所成型零件內(nèi)表面大小的不同，通常有型芯和成型桿之稱。型芯一般是指成型塑件中較主要內(nèi)形的成型零件，又稱主型芯，成型桿一般是指成型塑件上較小孔的成型零件，小型芯如下圖
圖12
2.技術(shù)要求：退火
3.型芯材料：常用的有T8，T7A，T10A，Cr12。本型芯選用T10A。
4.表面粗糙度：成型部分一定要達(dá)到Ra=0.10～0.025μm，配合部分應(yīng)達(dá)到Ra=0.8μm，其余部分應(yīng)達(dá)到Ra=6.3～1.6μm。
5. 熱處理硬度 應(yīng)達(dá)到45HRC～50HRC
6. 表面處理 成型部分鍍鉻，鍍鉻層深度為0.015～0.020mm，鍍鉻后應(yīng)拋光處理。
5 鎖蓋注塑模具的有關(guān)計(jì)算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，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。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸要求。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及精度等級(jí)。
影響塑件尺寸精度的因素，相當(dāng)復(fù)雜，其影響因素有：1）塑件收縮率，2）模具成型零件的制造誤差，3）模具成型零件的磨損，4）模具安裝配合的誤差。這些影響因素應(yīng)做為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。本設(shè)計(jì)中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)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(lái)進(jìn)行計(jì)算的。
5.1成型零部件的尺寸計(jì)算
查表得，酚醛塑料的收縮率為S=0.7%～1.2%故平均收縮率為S=（0.7+1.2）%/2=0.95%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取=/3。
表一型腔尺寸計(jì)算
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
表二大型芯尺寸計(jì)算
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
表三小型芯尺寸計(jì)算
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯的工作尺寸
5.2 型芯側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算
經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法可計(jì)算出單型腔側(cè)壁厚度tc≈46 tc‘≥tc/2≈23 ，在此取tc‘=30， B=192， 型腔底壁厚度th≈20， 底板厚度H=th +H（塑件）＝20＋5=25，如圖示
圖13
6 模具加熱系統(tǒng)的計(jì)算及閉合高度確定
6.1加熱系統(tǒng)
對(duì)于酚醛塑料成型時(shí)要求較高的模溫，此時(shí)需對(duì)模具進(jìn)行加熱，電加熱為最常用的加熱方式。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、緊湊、投資小，便于安裝、維修、使用，溫度易調(diào)節(jié)，易于自動(dòng)化控制，其缺點(diǎn)是升溫緩慢，并有加熱后效應(yīng)現(xiàn)象，不能在模具中交替地加熱和冷卻。
6.2閉合高度的確定
在支撐板與固定零件的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模座板厚度H1=25mm，型腔固定板厚度H2=25mm，推件板厚度H3=25,型芯固定板厚度為H4=25mm，支承板厚度為H5=40mm，墊塊厚度H6=50mm，動(dòng)模座板厚度H7=25mm
模具的閉合高度：
H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6+H7
=25＋25＋25＋25＋40＋50+25
=205mm
7 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本模具的外形尺寸為315mm×200mm×205mm, XS-ZY-125型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸是420mm×450mm。
由于上述計(jì)算的模具閉合高度為205mm，XS-ZY-125型注塑機(jī)的最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm
即模具滿足的安裝條件。
≤≤
經(jīng)查資料XS-ZY-125型注塑機(jī)的最大開模行程S=160mm，滿足下式頂出塑件的要求：
=25+25+10
=60mm
注塑機(jī)的開模行程足夠。
經(jīng)驗(yàn)證，XS-ZY-125型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
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
圖14
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(dòng)模固定在注塑機(jī)的動(dòng)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。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到一定距離時(shí)，注塑機(jī)的頂桿將模具的頂出機(jī)構(gòu)擋住，使其停止隨動(dòng)模一起移動(dòng)，而動(dòng)模部分還在繼續(xù)移動(dòng)，于是塑件連同澆注系統(tǒng)一起從動(dòng)模中脫出。當(dāng)塑件完全脫離后，動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，在注塑機(jī)頂出裝置作用下，推動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)脫件板將塑件從型芯上脫出。合模時(shí)，推板由模具的導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向定位。
9 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制
9.1成型零件加工的加工過程的工序安排
1.下料鍛造退火粗加工調(diào)制精加工淬火與回火修整拋光鍍硬鉻裝配
2.下料—鍛造—退火—粗加工—調(diào)制—精加工—修整拋光--鍍硬鉻—裝配
3.下料—鍛造—正火—粗加工—滲碳—淬火與回火—修整與拋光--鍍硬鉻—裝配
4.下料—鍛造—正火或退火—粗加工—冷擠壓（多次擠壓時(shí)中間應(yīng)退火）工成型-滲碳或滲氮共滲—淬火與回火--鍍硬鉻—裝配
上述加工過程工序安排中1和2最常用，他們之間的區(qū)別是成型零件有沒有淬火與回火，2主要用在不須要淬火，硬度不高的的成型零件加工。3和4用在成型零件尺寸精度要求不是很高的場(chǎng)合。
9.2 型腔的加工工序
1銑 四周及兩平面,厚度留余量0.4—0.6mm.
2平磨 磨兩端面及相臨兩側(cè)面,對(duì)角尺.表面粗糙度為Ra0.8.
3劃線 鉗工劃型孔形狀及螺紋孔等位置.
4銑 按圖樣要求銑出型腔,單邊留余量0.3—0.5mm.
5鉗 鉗工鉆孔,攻螺紋等.
6熱處理
7電加工 采用電極精加工型腔.
8鉗 鉗工修整拋光.
9表面處理 按圖樣要求鍍鉻.
10鉗 鉗工修整檢驗(yàn).
此型腔的加工工序如下：下料—鍛造—熱處理—刨平面—磨平面—鉗工畫線—型孔粗加工—加工余孔—熱處理—磨平面—型孔精加工—線切割—研磨型孔
9.3 型芯的加工工序
1車削 按最大尺寸留1—2mm的余量。
2平磨 兩端及相臨兩側(cè)面,對(duì)角尺。
3劃線 鉛工按圖劃線。
4銑 按圖加工,留出精加工磨削余量0.2—0.6mm。
5檢驗(yàn)
6熱處理 淬火。
7磨 按圖樣要求磨到尺寸精度要求。
8鉗 鉗工修整拋光。
9表面處理 鍍鉻。
10鉗 鉗工修整檢驗(yàn)。
此型芯的加工工序如下：下料—鍛造—熱處理—粗車外圓—精車外圓—熱處理—磨外圓—拋光—鉗修
結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)運(yùn)用塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了塑件的成分及性能要求，為選取澆口的類型做好了準(zhǔn)備；然后估算了塑件的體積，便于選取注塑機(jī)及確定型腔數(shù)量；最后分析了塑件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及推出裝置的選取。
該塑件壁厚比較均勻，而且比較薄，不允許有推桿痕跡，一般采用推件板推出機(jī)構(gòu)，推件板推出機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的推出痕跡且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過程中脫模板依靠合模力的作用回到初始位置
由于本人資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，在有課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)里有立足之地。
最后，我衷心感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師原紅玲老師在這一段時(shí)間給予我無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)你們給予我的知識(shí)和對(duì)我寄予的厚望！
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