畢業(yè)設(shè)計（論文）塑料圓筒注塑模設(shè)計

1、<p><b>　　塑料圓筒注塑模設(shè)計</b></p><p>　　摘 要：本文主要介紹的是塑料圓筒注塑模具的設(shè)計方法。首先介紹了注塑模的現(xiàn)狀及塑料圓筒工藝特點，包括材料性能、成型特性與條件、結(jié)構(gòu)工藝性等，并選擇了成型設(shè)備。接著介紹了圓筒注塑模的分型面的選擇、型腔的布置，重點介紹了澆注系統(tǒng)、成型零件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、脫模機構(gòu)以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。動模和定模都采用了鑲拼結(jié)構(gòu)并選擇標準模架

2、和模具材料，并對注射機的工藝參數(shù)進行相關(guān)校核。最后對模具的工作原理進行闡述，本文論述的塑料圓筒注塑模具采用兩板式結(jié)構(gòu)、一模兩腔的型腔布置，最后利用推桿將制件推出。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注塑模；一模兩腔；澆注系統(tǒng)；脫模機構(gòu)；</p><p>　　Plastic Injection Mold Design of The Cylinder</p><p>　　Ab

3、stract: This paper mainly introduces the plastic cylinder injection mold design method. Firstly introduces the present situation of the injection mold and plastic cylinder process characteristics, including material prop

4、erties and forming characteristics and conditions, molding process, and select the molding equipment. Then introduces the cylinder of the injection mold parting surface selection, cavity arrangement, mainly introduces th

5、e gating system, molding parts, steering mechanism, and de</p><p>　　Key words: Injection mold; A mold two cavity; Pouring system;Demoulding mechanic</p><p><b>　　1 前言</b></p>

6、<p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)

7、品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 </p><p>　　1999年8月20日黨中央和國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計算機及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)

8、品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有競爭優(yōu)勢的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。</p><p>　　成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，

9、如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的50～80%相比，差距較大。

10、60; 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程</

11、p><p>　　經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具發(fā)展開發(fā)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及企業(yè)管理等方面中國塑料模具工業(yè)已顯示出以下新的發(fā)展趨勢。</p><p>　　在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務(wù)四要素中，越來越的用戶將交貨周期放在首位.</p><p>　　大力增強主動開發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進行塑膠模具設(shè)計。目前，青島海爾模具公司等企業(yè)的 “你給我一個概念，

12、我還你一個產(chǎn)品”的一站式服務(wù)模式以及太倉求精模塑公司等企業(yè)主動開發(fā)的辦法已被越來越多的企業(yè)所接受。 隨著模具企業(yè)的設(shè)計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這一趨勢不但使得模具的標準化程度不斷提高，而且使得模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進了整個模具</p><p>　　工業(yè)水平的提高，同時也要加強塑膠模具工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。 模具

13、企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方向迅速發(fā)展。在信息社會中，作為一個高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠遠不夠。 總之，中國塑料模具具有光輝燦爛的前景。只有那些能夠把握機遇、開拓市場、不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的塑膠模具企業(yè)和能夠生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)，才能在競爭激烈的市場中占有一席之地。</p><p><b>　　圖1 零件圖</b></p><p&

14、gt;　　Fig1 Part drawing</p><p>　　2 擬定模具的結(jié)構(gòu)型設(shè)計</p><p>　　2．1 塑件成型工藝分析</p><p>　　（1） 該塑件是(一塑料圓筒件，如圖2-1所示，塑件壁厚屬薄壁塑件)，生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，材料為聚苯乙烯（PS），成型工藝性很好，可以注射成型。  </p><p>　

15、　（2） 材料為聚苯乙烯（PS），電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,無色透明,透光率僅次于有機玻璃,著色性耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好,.強度一般,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂,不耐苯.汽油等有機溶劑。</p><p>　　成型特點：1.無定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動性較好,可用螺桿或柱塞式注射機成型. 2.宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長注射時間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔.變

16、形. 3.可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。</p><p>　　成型收縮率:0.29-0.76% ，成型溫度：170-250℃ 。</p><p>　　主要用途： 適用于管材、板材、薄膜、容器、單絲、各種儀器零件等。主要用于發(fā)泡成型，用作保溫、隔熱、防震、包裝材料及漂浮制品。

17、通用型（R）適用于包裝材料；阻燃型（F）適用于建筑、絕熱材料，聚苯乙烯的經(jīng)常被用來制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯還可以和其他橡膠盒等等。通用的聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物，外觀透明，但有發(fā)脆的缺點，因此，通過加入聚丁二烯可制成耐沖擊性聚苯乙烯（HTPS）。聚苯乙烯的主要生產(chǎn)方法有本體聚合、懸浮聚合和溶液聚合。  </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

18、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(jié)構(gòu)件來說,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先必須是透光性好,其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題,PS特性如下。</p><p><b>　　表1 材料的特性</b></p><p>　　Table 1 Characteristics of the materi

19、al</p><p>　　以上的性能分析對比中看出,在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和透光度,其它如拉伸強度,斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(這由塑件的工作環(huán)境決定),最終選定PS為塑件材料.因為除了質(zhì)脆和抗拉強度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考慮的。</p><p&

20、gt;　　2.2 分型面位置的確定</p><p>　　分型面就是分開模具取出塑件的那個面，而如何確定分型面，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、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件</p><p>　　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。選擇分型面時一般應(yīng)遵

21、循以下幾項原則：a)分型面必須開設(shè)在零件斷面輪廓最大的地方，這樣才能保證塑料制品能夠脫模 b)使型腔深度最淺 c)使塑件外形美觀，容易清理 d)盡量避免側(cè)向抽芯e)使分型面容易加工 </p><p>　　f)保證塑件的精度要求g)使側(cè)向抽芯盡量短 ，抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。h)有利于排氣 。</p>

22、;<p>　　根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，分型面選在塑件的最大輪廓處，如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 分型面</b></p><p>　　Fig 2 Parting surface</p><p>　　2.3 確定型腔數(shù)量和排列方式</p><p>　　2.3.1 型腔數(shù)量的確定</p

23、><p>　　該塑件的精度除了給定尺寸有精度要求，其余的為中等要求，而又是中批量生產(chǎn)，可以采用一模多穴的形式，各方面的考慮，初定為一模兩穴的模具形式。</p><p>　　型腔排列方式的確定 </p><p>　　型腔方式如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 型腔的排布</b></p><p

24、>　　Fig 3 Cavity of the configuration</p><p>　　2.4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　從上面分析中可知，本模具采用一模兩穴二板模，推桿推出，流道采用平衡式，澆口采用潛伏式或側(cè)布置，兩邊帶側(cè)抽芯，確定模具結(jié)構(gòu)形式為FUTABA-SC型的單分型面注射模。</p><p><b>　　如圖4所示：

25、</b></p><p>　　圖4 模具結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　Fig 4 The mould structure form</p><p>　　2.5 注射機型號的確定</p><p>　　2．5．1 初選注射機</p><p>　　通過Pro/E建模分析，塑件體積和澆注系統(tǒng)的體積總和為44

26、.1cm3,初選注射機的型號為XZ-ZY-125臥室注射機。</p><p>　　2.5.2 塑件和凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計算</p><p>　　流道凝料(包括澆口)在分型面的投影面積A2，在模具設(shè)計前是個未知值，根據(jù)多型腔模的分析，A2是每個塑件在分型面上的投影面積A1的0.2～0.5倍，用0.35nA1來進行估算，所以</p><p>　　A=

27、n A1+ A2= nA1+0.35nA1=1.35 x2x405.6=1095.12 mm2 （1）</p><p>　　式中A1=405.6mm2。</p><p>　　Fm=Ap =1095.6x30=32853.6N=32.8536KN （2）</

28、p><p>　　式中型腔壓力取30Mpa( 因是薄壁零件，澆口又是側(cè)澆口，壓力損失大，取大一點)。</p><p>　　2.5.3 注射機的主要參數(shù)</p><p>　　根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射機的有關(guān)參數(shù)的校核和鎖模力的計算值，可以選擇XZ-ZY-125臥室注射機（上海塑料機械廠），見表2：</p><p>　　表2 注射機的主要技術(shù)參數(shù)<

29、;/p><p>　　Table 2 Main technical parameters of injection machine</p><p>　　3 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質(zhì)量關(guān)系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型

30、腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。3.1 主流道設(shè)計    </p><p><b>　　主流道尺寸</b></p><p>　　主流道的設(shè)計如圖5所示：</p><p>　　根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為</p><p>　　D=注射機噴嘴尺

31、寸+(0.5～1)=4+0.5=4.5mm</p><p>　　SR=噴嘴主流道球面半徑</p><p>　　球面半徑+（1～2）=11+2=13mm</p><p><b>　　圖5 主流道襯套</b></p><p>　　Fig 5 Spruce bushing</p><p><b

32、>　　主流道襯套形式</b></p><p>　　主流道襯套如圖5所示，材料為T8A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC～57HRC。 3.1.3 主流道凝料體積計算</p><p>　　q主===779 .35mm³≈1cm³ （3）</p><p>　　3.1.4 主流道剪切速率校核</p><p

33、>　　由經(jīng)驗公式 r==(3.3x20.168)/3.14x0.173=4313.36 s-1<5x103 s-1（4）</p><p>　　式中 qv= q主+ q分+ q塑=3.768+0.3+2x8.05=20.168 cm3 （5）</p><p>　　Rn=(4+2.8)/4=1.7mm=0.17cm</p><p>　　

34、3.2  分流道設(shè)計 </p><p>　　3.2.1 分流道設(shè)計的原則</p><p>　　多型腔模設(shè)計時型腔布置和分流道不止應(yīng)同時加以考慮，有：</p><p>　　盡量保證個型腔同時充滿，并均衡的補料，保證個塑件的性能、尺寸盡可能一致。</p><p>　　各型腔的距離恰當(dāng)，應(yīng)有足夠的空間排布冷卻水道、螺釘?shù)龋⒂?/p>

35、足夠的面積承受注射壓力。</p><p>　　在滿足以上的情況下盡量縮短流道的長度，降低澆注系統(tǒng)的凝料重量。</p><p>　　型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心盡量在注射機鎖模力的中</p><p>　　分流道的設(shè)計如圖6所示：</p><p><b>　　圖6 分流道的設(shè)計</b></p><p>

36、;　　Fig6 The design of road</p><p>　　3.2.2 分流道的長度</p><p>　　第一級分流道 L1=28mm</p><p>　　3.2.3 分流道凝料體積計算</p><p>　　q分≈24x3.14x4≈301.4mm3≈0.3cm3</p><p><b>

37、;　　分流道剪切速率校核</b></p><p>　　由經(jīng)驗公式r=3.3q/Rn3=3.3x16.1/3.14x0.3573=371.88s-1=0.371x103 s-1<5x103 s-1。</p><p>　　則剪切速率校核合格。</p><p>　　q= =(2x8.05)/1=16.1cm3 （6）

38、</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Rn==0.357cm （7）</p><p>　　式中 t—注射時間，取1s；</p><p>　　圓形的面積（0.3cm2）</p><p>　　

39、c—圓形周長（1.256cm）</p><p><b>　　3.3 澆口設(shè)計</b></p><p>　　澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的最短通道，它是澆注系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部分。在注塑模設(shè)計中常用的的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口（又稱邊緣澆口）、扇形澆口、膜狀澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口等</p><p>　　澆口設(shè)計位置設(shè)計的原則：&

40、#160;</p><p>　　1.澆口位置應(yīng)防止制品翹曲變形。</p><p>　　2.澆口位置應(yīng)有利于分子取向，提高塑件壽命。</p><p>　　3.模塑成型時，澆口位置應(yīng)當(dāng)避免噴射現(xiàn)象。</p><p>　　4.澆口位置應(yīng)有利于充模流動、排氣和補料。</p><p>　　5.減少熔接痕，增加熔接牢度。</

41、p><p>　　6.澆口位置應(yīng)防止料流將型芯或嵌件擠歪變形。</p><p>　　本設(shè)計的澆口如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 側(cè)澆口</b></p><p>　　Fig7 Side of the gate</p><p>　　鍵盤按鈕要求外面比較光滑，然而側(cè)澆口能很好的讓塑件和凝料

42、脫離，并能保證塑件的表面質(zhì)量。本設(shè)計采用的側(cè)的澆口。</p><p>　　澆口尺寸的確定，由經(jīng)驗公式得 d=nk=0.45x1x4.4872=1.91mm2mm （8）</p><p>　　式中 A=326.5mm2(塑件的表面積)；</p><p>　　n—塑料材料的系數(shù)取0.45；</p><p>　　k—塑件壁厚的函數(shù)值取1<

43、;/p><p>　　3.4 冷料井設(shè)計</p><p>　　冷料井位于主流道的正對面的動模板上，或處于分流道的末端。其主要作用是聚集開始注射時候的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件的質(zhì)量開模是又能將主流道的凝料拉出。</p><p>　　本設(shè)計的冷料井如圖8所示：</p><p><b>　　`</b></p&

44、gt;<p><b>　　圖8 冷料穴</b></p><p>　　Fig 8 Cold material point</p><p>　　4 注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　模具中確定塑件幾何性狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。本設(shè)計中成型零件就是成型鍵盤按鈕表面的凹模，成型內(nèi)表面的型芯（凸模）。 </p

45、><p>　　4．1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1.1 凹模（型腔）</p><p>　　型腔采用整體嵌入式如圖9</p><p><b>　　圖9 型腔</b></p><p>　　Fig 9 Cavity</p><p>　　4.2 成型零件材料

46、的鋼件的選用</p><p>　　鍵盤按扭是中批量生產(chǎn)，成型零件所選的鋼材要有一定的耐磨性和良好的抗疲勞性；機械加工性能也應(yīng)良好，所以構(gòu)成型腔的嵌入式凹模鋼材選用Gr12。型芯脫模高度比較大，容易磨損，應(yīng)該采用硬度較高的模具鋼Gr12,淬火后表面硬度為52HRC～58HRC。</p><p>　　4.3 成型零件尺寸計算</p><p>　　影響塑件尺寸精度的因素

47、較為復(fù)雜，主要存在以下幾方面</p><p>　　a）、零件的制造公差；b）、設(shè)計時所估計的收縮率和實際收縮率之間的差異和生產(chǎn)制品時收縮率波動；c）、模具使用過程中的磨損。以上三方面的影響表述如下：4.3.1 制造誤差</p><p>　　△z=a?i=a(0.45 3+0.001D) （9）其中，D — 被加工零件的尺寸，可被視為被加工模具零件的成型尺

48、寸；</p><p>　　△z — 成型零件的制造公差值；   </p><p>　　i — 公差單位；a — 精度系數(shù)，對模具制造最常用的精度等級。</p><p>　　4.3.2 成型收縮率波動影響 </p><p>　　塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后,其尺寸或體積發(fā)生收縮變小的現(xiàn)象,叫做塑件成型收縮性,收

49、縮性的大小以塑件收縮尺寸的單位長度百分比來表示就是塑料件的成型收縮率。</p><p>　　εs=(LM-LS)/LMX100% （10）其中，εs — 塑件成型收縮率；L M— 模具成型尺寸；LS — 塑件對應(yīng)尺寸。</p><p>　　4.3.3 磨損對尺寸的影響 為簡便計算，凡與脫模方

50、向垂直的面不考慮磨損量，與脫模方向平行的面才考慮磨損?？紤]磨損主要從模具的使用壽命來選定，磨損值隨產(chǎn)量的增加而增大；此外，還應(yīng)考慮塑料對鋼材的磨損情況；同時還應(yīng)考慮模具材料的耐模性及熱處理情況，型腔表面是否鍍鉻、氮化等。有資料介紹，小型模具的最大磨損量可取塑件總誤差的1/6（常取0.02～0.05mm），而對于大的模具則應(yīng)取1/6以下。對中小型塑件來說，成型零件磨損量對塑件的總誤差有一定的影響，而對于大的塑件來說影響很小。</p&

51、gt;<p>　　在以上理論基礎(chǔ)上，下面按平均收縮率來計算成型尺寸，查得的聚苯乙烯（PS）收縮率為Sq=（0.29～0.76）%,所以，平均收縮率為：Scp=0.52%考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，塑件的尺寸公差按GB/T1800—1998的IT8級精度選取。</p><p>　　型腔工作部位尺寸：型腔徑向尺寸：LM =[（1+Scp）Ls-XΔ] +0δz

52、 （11） 型腔深度尺寸：H M =[（1+Scp）Hs-X△]+0δz （12）型芯徑向尺寸：lM=[（1+Scp）Ls+XΔ]0-δz （13）型芯高度尺寸：hM=[（1+Scp）hs+XΔ]0-δz

53、 （14）型芯中心距尺寸：C=C(1+ Scp)+- δz/2 （15）式中 Ls - 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）  ls -  塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）    Hs - 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） 

54、;   hs -  塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） </p><p>　　塑件外形尺寸：50-00.033 、40-00.033 </p><p>　　塑件內(nèi)形尺寸：35 +00.033 、30+00.027 </p><p><b>　　圖10 成形零件</b></p><p&g

55、t;　　Fig10 Forming parts</p><p>　　(1)型腔徑向尺寸計算</p><p><b>　　定模型腔徑向尺寸：</b></p><p>　　LM =[（1+Scp）Ls-X]Δ+0δz=[(1+0.0052)x50-0.75x0.033]+00.033x1/3 （16）</p><p>　

56、　=50.24+00.011</p><p><b>　　(2)型芯外徑尺寸</b></p><p><b>　　動模型芯外徑尺寸：</b></p><p>　　lM=[（1+Scp）Ls+XΔ]0-δz=[(1+0.0052)x35+0.75x0.033]-00.033x1/3 （17）</p>&l

57、t;p>　　=35.21-00.011</p><p>　　(3)型腔深度尺寸  </p><p>　　動模型腔深度尺寸 ：</p><p>　　H M =[（1+Scp）Hs-X△]+0δz=[(1+0.0052)x40-(2/3)x0.033]+00.033x1/3 （18）</p><p>　　

58、=40.19+00.011</p><p>　　成形零件的尺寸如圖10所示.</p><p>　　4.4 型腔壁厚的計算</p><p>　　4.4.1 型腔底壁厚度計算</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，查表得th=6.72mm，而設(shè)計的底壁厚為20mm,符合要求。</p><p>　　4.4.2 型腔側(cè)壁厚

59、度計算</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)公式tc=0.20t+17=60x0.2+17=29mm，而設(shè)計的的壁厚為40mm,符合要求。 </p><p>　　5 合模導(dǎo)向和定位機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)向、定位、承受側(cè)壓力三個作用，為了使合模動作更加可靠平穩(wěn)在型腔周圍設(shè)四根導(dǎo)柱，將導(dǎo)柱開設(shè)在動模側(cè)即導(dǎo)柱正裝，為保護型芯，避免合模時凸模進

60、入凹模時由于方位搞錯而損壞模具或由于定位不準而互相碰傷，設(shè)在動模上的導(dǎo)柱長度高出型芯6～8mm，導(dǎo)柱采用有肩導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合的方式，安裝段與模板間采用過渡配合H7/k6，導(dǎo)向段與導(dǎo)向孔間采用動配合H7/f7，固定段表面粗糙度為Ra1.6μm導(dǎo)向段表面用Ra0.8μm，導(dǎo)柱需要有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的芯部，因此采用T08A，經(jīng)淬火處理52～55HRC。導(dǎo)套選用帶軸肩連接的導(dǎo)套，導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動配合H7/f7，外表面與模板孔為

61、較緊的過渡配合H8/k7，粗糙度內(nèi)外表面均用Ra0.8μm，材料選用T08A，表面硬度為50～55HRC。</p><p><b>　　6 模架的確定</b></p><p>　　根據(jù)型腔的布局可以看出，型腔嵌件尺寸為120x60又根據(jù)兩邊側(cè)抽芯，以及導(dǎo)柱、連桿螺釘布置應(yīng)占的位置、推出問題,可以得出結(jié)論選擇模架大小為350X300的模架。如圖11所示：定模板厚度：A

62、=105mm動模板厚度：B=75mm墊塊厚度：C=80mm模具厚度 H=50+A+B+C=(50+105+75+80)mm=310mm （19）模具外形尺寸 300mm×350mm×310mm</p><p>　　圖11 模架的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Fig11 Die set structure</p&

63、gt;<p><b>　　7 排氣槽的設(shè)計</b></p><p>　　鍵盤按紐成型型腔體積比較小，注射時間比較短，采用側(cè)澆口與型腔的間隙排氣：還通過型芯與型腔的間隙排氣；頂桿與型腔的間隙排氣。如果對于中大型塑件一定要通過計算，開設(shè)一定的排氣槽，方可保證產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　8 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　

64、　制件推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則。</p><p>　　8.1 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè) </p><p>　　由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模

65、一側(cè)。</p><p>　　8.2 保證塑件不因推出而變形損壞</p><p>　　為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變

66、形、不損壞。</p><p>　　8.3 機構(gòu)簡單動作可靠</p><p>　　推出機構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。</p><p>　　8.4 良好的塑件外觀 </p><p>　　推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑

67、件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。</p><p>　　8.5 合模時的正確復(fù)位 </p><p>　　設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構(gòu)。</p><p>　　這里采用一次推出機構(gòu)的推桿推出機構(gòu)，它是注射模中使用最廣的

68、一種脫模機構(gòu)，制造簡便，滑動阻力小，可在塑件上任意位置配置，更換方便，脫模效果好。</p><p>　　本塑件采用8根Φ2mm等截面的標準推桿，由于采用圓形推桿容易達到推桿與孔的加工和配合精度，因此采用圓形推桿，使用圓形推桿還可以減少滑動阻力，推桿損壞后容易更換。</p><p>　　推出機構(gòu)如圖12所示：</p><p><b>　　圖12 推出機構(gòu)&

69、lt;/b></p><p>　　Fig12 Launch institutions</p><p>　　9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　　模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、表面狀況、水的流速、模具的材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。實際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定

70、冷水水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求，。PS要求模具溫度較低（小于80○C），設(shè)模具溫度為40○C，因此模具僅需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)。</p><p>　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則：</p><p>　?、?、盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡</p><p>　?、?、冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。</p><p>　　③

71、、盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。</p><p>　　④、澆口處加強冷卻。</p><p>　?、?、應(yīng)降低進水與出水的溫差。</p><p>　　⑥、合理選擇冷卻水道的形式。</p><p>　　⑦、合理確定冷卻水管接頭位置。</p><p>　?、?、冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。<

72、/p><p>　　⑨、冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。</p><p>　　9．1 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性</p><p>　　1）模具溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響。模具的溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻可以減少塑料的成型收縮率的波動，是塑件減少變形、保證尺寸穩(wěn)定的根本條件。</p><p>　　2）模具溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)

73、對生產(chǎn)效率的影響。據(jù)實驗表明，塑料熔體在注射模中穩(wěn)定注射時，其溫度由200○C降至60○C，其釋放的熱量中的5%是以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95%的熱量都是由冷卻介質(zhì)（水）帶走，模具的冷卻時間一般約占整個注射循環(huán)周期的2/3，可見注射的生產(chǎn)效率主要取決模具的冷卻時間。</p><p>　　9.2 冷卻系統(tǒng)的計算</p><p>　　1 ). 冷卻水的體積流量</p>

74、<p>　　qv=WQ/ρc1()=0.05615 x5.8x102 \1000x4.187x(26.5-25)=0.00518 m3（20）</p><p>　　式中 W—單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min）,按每分鐘注射2次,即30.188cm3x0.93(g/ cm3)x2次/min=56.15g/min=0.05615kg/min；</p><p&g

75、t;　　Q1—單位質(zhì)量的塑件在固時所放出的熱量，聚苯乙烯為5.8x102kJ/kg；</p><p>　　ρ—冷卻水的密度（1000kg/m3）；</p><p>　　c1—冷卻水的比熱容（4.178Kj/(kg. ○C)）</p><p>　　—冷卻水出口的溫度（26.5○C）；</p><p>　　—冷卻水入口的溫度（25○C）；<

76、/p><p>　　2). 冷卻管道直徑</p><p>　　為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料d=8mm。</p><p>　　3) 冷卻水在管道內(nèi)的流速</p><p>　　由式 v=4x0.00518)\(8\1000)2x60x3.14=1.725m\s    大于最底流速1.66m/s,達到湍

77、流狀態(tài)，所選管的直徑合理。</p><p>　　4) 冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)</p><p>　　h=3.6f(pv)0.8\d0.2=3.6x7.22(1000x1.28)0.8\(8\1000)0.2=.20932.6kj\(m2.h.0) （21）</p><p>　　5) 冷卻管道總傳傳熱面積</p><p>　　A=

78、60QW1\h△=60x0.05615x5.8x102\20932.6x＜40-(26.5+25)\2)＞=0.00655m2=6550mm2 （22）</p><p>　　6)模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)</p><p>　　n=A\dLX3

79、.14=6550\8x3.14x200=1.304 （23）</p><p>　　7)冷卻水孔的排布圖,如圖13所示</p><p>　　圖13 冷卻水孔的排布</p><p>　　Fig13 The arrangement of the cooling water holes</p>

80、<p>　　10 注射機的有關(guān)參數(shù)的校核</p><p>　　10.1 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n</p><p>　　n=(kMt/3600-m2)/m1=(0.75x8x30x3600/3600-0.6x2x8.05)/8.05=21.16>2 （24）</p><p><b>　　型腔數(shù)校核合格。</b&

81、gt;</p><p>　　式中 k----注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；</p><p>　　M----注射機的額定塑化量（8g/s）;</p><p>　　t-----成型周期，因塑件小，壁厚不大，取30s ；</p><p>　　m1---單個塑件的質(zhì)量和體積,取8.05g；</p><p>　　m

82、2---澆口系統(tǒng)所需質(zhì)量和體積（g 或 cm3），取0.6x2m1。</p><p>　　10.2 注射壓力的校核</p><p>　　Pe≧k′P0=1.3x100=130 Mpa,而Pe=150 Mpa,注射壓力校核合格。</p><p>　　式中 k′---取1.3（見塑料模具設(shè)計指導(dǎo)式2-10）；</p><p>　　P0----取

83、100Mpa。</p><p>　　10.3 鎖模力的校核</p><p>　　鎖模力是指當(dāng)高壓熔體充滿模具型腔時，會在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個面上的力應(yīng)小于注塑機的額定鎖模力F.</p><p>　　F≧KAP型=1.2x252.37=302.84Mpa，而F=900K

84、N，鎖模力的校核合格。</p><p>　　式中 K鎖模力的安全系數(shù)，一般取1.1～1.2。</p><p>　　10.4開模行程和模板安裝尺寸校核 根據(jù)型腔的布局可以看出，型腔嵌件尺寸為120x60,又根據(jù)兩邊側(cè)抽芯，以及導(dǎo)柱、連桿螺釘布置應(yīng)占的位置、推出問題，選擇SC型，模架尺寸為200mmx350mm的標準模架，就能符合要求。</p><p>　　S

85、 max ≥S= H1+H2+（5～10） （25）S max--注射機的最大開模行程（mm）S------模具所需開模距離（mm）H1----塑件脫模距離（mm）H2----包括澆注流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）S=60+40+18.5+10=128.5mm</p><p>　　S max ≥S=128.5則開模行程在注射機的行程之

86、內(nèi)，所以合格。 </p><p>　　11 典型零件的加工工藝規(guī)程</p><p>　　11.1 型腔的加工藝規(guī)程:</p><p>　　型腔加工工藝過程如下：</p><p>　　下料：用軋制的圓棒料在鋸床上切斷。</p><p>　　鍛造：將棒料鍛成122X62X42的長方體毛坯。<

87、/p><p>　　退火：經(jīng)鍛造后的毛坯必須進行退火，以消除鍛造后的內(nèi)應(yīng)力，并改善其加工性能。</p><p>　　銑床加工：銑矩形122X62X42六個平面，留精磨余量0.3～0.5mm。銑兩邊的槽、分流道、澆口留精磨余量0.3～0.5mm。</p><p>　　劃線：劃出各孔位置，并在孔中心處鉆中心眼。</p><p>　　孔加工：加工各螺紋孔

88、和Φ8的孔。</p><p>　　磨銷加工：精磨長方體的六個平面，保證它們的位置關(guān)系。</p><p>　　銑銷加工：由于塑件的精度要求不高，用銑床銑塑件外表面配合的表面，再用電火花至所需要的內(nèi)形。</p><p><b>　　精加工：鉗工精修。</b></p><p>　　11.2 型芯的加工工藝規(guī)程：</p&

89、gt;<p>　　型芯的加工工藝過程如下：</p><p>　　下料：用軋制的圓棒料在鋸床上切斷。</p><p>　　鍛造：將棒料鍛成122X62X42的長方體毛坯。</p><p>　　退火：經(jīng)鍛造后的毛坯必須進行退火，以消除鍛造后的內(nèi)應(yīng)力，并改善其加工性能。</p><p>　　銑床加工：銑矩形122X62X42六個平面，

90、銑分流道、留精磨余量0.3～0.5mm。</p><p>　　劃線：劃出各孔位置，并在孔中心處鉆Φ2的中心眼。</p><p>　　孔加工：加工各螺紋孔和Φ3的孔。</p><p>　　磨銷加工：精磨長方體的六個平面，保證它們的位置關(guān)系。</p><p>　　銑銷加工：由于塑件的精度要求不高，用銑床銑塑件內(nèi)表面配合的表面，再用線切割至所需要的

91、外形。</p><p>　　精加工：鉗工精修。 </p><p><b>　　12 結(jié)論</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。塑料摸技術(shù)發(fā)展很快，在國內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷的擴大。在精度方面，塑件的尺寸精度可達IT8-11級以上，型面的粗造度達到Ra1.6-0.12.5um，塑料使

92、用達1萬以上。在塑料模具的設(shè)計制造中CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已在部分廠家應(yīng)用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開始成功應(yīng)用。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計給我提供了一個學(xué)習(xí)塑料模具設(shè)計相關(guān)知識的機會，進一步拓寬了我的知識面，同時也給了我一個溫習(xí)以前所學(xué)知識的機會，使我進一步鞏固了機械設(shè)計的基礎(chǔ)知識。通過這次設(shè)計，我學(xué)到了許多繪圖技巧，對PRO/E 3.0和CAD的用運更加熟練，特別是對模具

93、CAD的應(yīng)用以及知識的運用有了比較深入的了解，對機械行業(yè)的前景有個新的了解。由于以前接觸相關(guān)知識比較少，但是在陳文凱老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我基本上完成了本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計任務(wù)，在此向他們致以誠摯的謝意！</p><p>　　最后，由于水平有限，設(shè)計中難免存在不足，誠懇期盼各位老師予以指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>&

94、lt;p>　　[1] 伍先明,王群,龐佑霞等編著. 塑料模具設(shè)計指導(dǎo)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2008.2：108-150</p><p>　　[2] 張秀玲,黃紅輝主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 湖南：中南大學(xué)出版社，2008.1：86-98</p><p>　　[3] 申開智主編. 塑料成型模具[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001：35-57</p>

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99、：清華大學(xué)出版社，2004:87-134</p><p>　　[15] 王樹勛主編,模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊.廣州:華南理工大學(xué)出版社，1996:153-174</p><p>　　[16] 王天成主編,注塑成型新工藝新技術(shù)與注塑模具創(chuàng)新設(shè)計使用手冊.北京：世界知識音像出版 </p><p>　　社，2001：47-89</p><p>