喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。。。下載后都有，，請放心下載，，文件全都包含在內，圖紙為CAD格式可編輯，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】 螺紋蓋注塑模設計 緒論 塑料制件主要是靠成型模具獲的，而它的質量是靠模具的正確結構和模具成型零件的正確形狀、精確尺寸及較低的表面粗糙度來保證的。由于塑件成型工藝的飛速發(fā)展，模具的結構也日益趨于多功能化和復雜化，這對模具的設計工作提出了更高的要求。雖然，塑料制件的質量與許多因素有關，但合格的塑料制件首先取決于模具的設計與制造的質量，其次取決于合理的成型工藝。 通過畢業(yè)設計應達到的目的和要求，目的：了解聚苯乙烯的物理性能、流動性，成型過程中的物理、化學變化及塑料的組成、分類及性能。了解塑料成型的基本原理和工藝特點，正確分析成型工藝對模具的要求。能掌握各種成型設備對各類模具的要求。掌握各類成型模具的結構特點及設計計算方法。具有初步分析、解決成型現(xiàn)場技術問題的能力，包括具有初步分析成型缺陷產生的原因和提出克服辦法的能力。 其基本要求：合理地選擇模具結構，正確地確定模具成型零件的尺寸，設計的模具應當制造方便，充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工，設計的模具應當效率高，安全可靠，模具零件應耐磨耐用，模具結構要適應塑料的成型特性。 模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱、模具質量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產品的開發(fā)和老產品的更新?lián)Q代，影響著產品質量和經濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”， 日本則稱“模具是促進社會繁榮富裕的動力”，事實上在儀器儀表、家用電器、交通、通訊和輕工業(yè)等各行業(yè)的產品零件中，有70%以上是采用模具加工而成的。工業(yè)先進的發(fā)達國家，其模具工業(yè)產值早已超過機床行業(yè)的產值。據(jù)1991年統(tǒng)計，日本模具工業(yè)已實現(xiàn)了高度的專業(yè)化，標準化和商品化，在全國一萬多家企業(yè)中，生產塑料模和生產沖壓模的企業(yè)各占40%。新近統(tǒng)計的韓國模具工業(yè)情況表明，全國模具專業(yè)廠中生產塑料模的占43.9%，新加坡全國有460家企業(yè)，60%生產塑料模。從以上事實可以看出，由于塑料成型工業(yè)的發(fā)展，到目前為止，塑料模具已處于同沖壓模具并駕齊驅的地位。 理想的模具結構能充分發(fā)揮成型設備的能力（如合理的型腔數(shù)目和自動化水平等），在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產經濟要求（成本低、效率高、使用壽命長、節(jié)省勞動力等），由于影響因素很多可先從以下幾個方面做起：按塑件形狀的形狀結構合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度上影響模具結構的復雜性；根據(jù)塑件的形狀大小、結構特點、尺寸精度、批量大小以及模具制造的難易、成本高低等確定型腔的數(shù)量與排列方式；分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質量及工藝操作等；考慮開模、分型的方法和順序，拉料桿、推桿等脫模零件的組合方式，合模導向與復位機構的設置以及側向分型與抽芯機構的選擇與設計；如何將模具的各個組成部分通過支撐塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎闻c連接零件，按照使用與設計要求組合成一體，獲得模具的總體結構。 結構方案的擬定，是設計者工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設計者的構思過程，也是設計對象的胚胎，設計者應將其結果用簡圖和文字加以描繪與記錄，作為設計的依據(jù)與基礎。 以上所體現(xiàn)的各個方面，都與模具設計有著非常密切的關系。一副設計合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得靠設備和模具制造工人的熟練程度來達到, 所以，提高塑料注射模具的設計水平就顯得尤為重要。本套模具在設計的中，結合前人的設計經驗和這幾年模具發(fā)展新成果，采用了很多更具合理的模具結構。例如：本套模具在開始模具設計之前，考慮了多種設計方案，衡量了每種方案的優(yōu)缺點，從中選擇一種最具合理方案。本模具采用最新的三板模結構，及模具在開模過程中有二次分型。采用這些新型結構，不僅使模具更具簡單化，而且還因為這些零件都一標準化，縮短了加工周期，節(jié)約了大量成本。 本模具在設計時遇到的問題及解決的方法。此模具采用的是點澆形式，為了將澆注系統(tǒng)的凝料取出，要增加一個分型面，模具第一次分型僅將主流道凝料取出，待主分型面打開后，塑件和流道凝料就會被一起頂出。為實現(xiàn)順序脫模采用了主流道型定距拉緊機構。本模具采用的是模外手工脫螺紋的方式，在開模時塑件和螺紋型芯易留在定模，為保證螺紋型芯留在動模，設置了一個卡環(huán)裝置。這種模具結構簡單，但為保證生產的連續(xù)性，需要多個螺紋型芯以便循環(huán)使用，以及機外的輔助取芯機構。 第1章 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是一個螺紋蓋，其零件圖如下圖所示，本塑件的材料采用PS生產類型為小批量生產。 圖（1） 1.1 塑件的工藝性分析 1.1.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用PS,即聚苯乙烯，屬于熱塑性塑料。聚本乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本體聚合，溶液聚合和乳液聚合。PS分子主鏈是含有本基側基的飽和 鏈，分子結構不對稱，加之本環(huán)體積的影響，使大分子鏈不易發(fā)生旋轉，因而具有較大的剛性，并且難以形成有序的結構，因此PS是典型的非晶態(tài)線型高分子化合物。制造各種塑料制品PS，其分子量通常在45000~70000范圍。聚苯乙烯是僅次于聚乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種，無色透明，無毒無味。落地時發(fā)出清脆的金屬聲，密度為1.05kg/cm。它的力學性能與聚合方法，相對分子量大小，定向度和雜質量有關。 聚苯乙烯熔點較低（約90℃）具有較寬的熔融溫度范圍，其熔體充模流動性好，加工成型性很好。聚本乙烯制品以注塑為主大約用在電氣儀表零件文教用品工藝美術品，發(fā)泡成型生產的發(fā)泡PS廣泛應用作包裝材料，保溫裝璜制品，其他塑料成型方法也有所應用，但不普通。具有很小的吸水率，在潮濕環(huán)境中形狀和尺寸的變化很小，適用于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品如儀表殼體等。聚苯乙烯的缺點就是脆性大，形狀復雜，制品成型后存在較大內應力時，常會在使用中自行開列。為了改善它的脆性加入少量丁二烯可明顯降低脆性，提高沖擊韌性。 成型特點：流動性和成型型優(yōu)良，成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件的脫模斜度不宜過小，但頂出要均勻；由于熱膨脹系數(shù)高，塑件不宜有嵌件，否則因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大導致開裂，塑件壁后應均勻；宜用高料溫，高模溫，低注射壓力成型并延長注射時間，以防止縮孔及變形，降低內應力，但料溫過高容易出現(xiàn)銀絲；因流動性好，模具設計中大多采用點澆口形式。因具有良好的可塑流動性及較小的成型收縮率，是成型工藝性最好的塑料品種之一，容易制造形狀復雜的制品。 1.1.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 1.1.2.1 結構分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。在塑件內部有一段內螺紋，塑件總高度為15mm，螺紋高為5mm。為了防止塑件使螺紋型心一起轉動，保證塑件表面質量，增加塑件的外形美觀，對塑件表面加以裝飾。在塑件表面設置了花紋， 這可遮掩成型過程中在塑件表面上形成的疵點，絲痕，波紋等缺陷，其目的是為了增大么擦力，便于工作時施力。該塑件采用了圓形截面的花紋，采用較普通。由標準查的花紋的半徑為3mm，高度為0.8R。塑件花紋的設計應與脫模方向一致，并且有適當?shù)拿撃Ｐ倍取Ｒ虼四＞咴O計時要有螺紋型心，又因為沒有凸起或側凹故不用設置側向分型抽心機構，該零件屬于中等復雜程度。 1.1.2.2 尺寸精度分析 由塑件的零件圖可知，該塑件的尺寸屬于未標注公差尺寸，又因該塑件采用聚苯乙烯，所以該塑件的尺寸精度等級為IT5級（GB/T14486—1993，螺紋的公差等級取IT7級，由以上分析可見，該零件的尺寸精度為一般精度，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。塑件壁厚均勻，有利于零件的成型。 1.1.2.3表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內部不得有導電雜質外，沒有特別表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。一般情況下，模具粗糙度低于制品1—2個等級，塑料制品的粗糙度一般在Ra0.2～0.8之間。 綜上分析可以看出，注塑時，在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 1.2 計算塑件的體積和質量 計算塑件的體積和質量主要是為了選用注塑機及確定模具型腔。 塑件體積計算： V=V1－V2－V3－V4－V5=5200mm3 塑件質量計算： W=V×ρ =5200××1.05 =6g 1.3選用成型設備 注射模是安裝在注射機上的，模具與注射機應當相互適應，這樣關系到塑件的質量，均勻性及有效的成型周期。一副模具放在許多型號和規(guī)格的注射機上使用，均可能取得令人滿意的效果。但是惟有包括該模具預想的量、鎖模力、注射速度和總的循環(huán)操作的機型才能取得最佳的效果。選擇注射機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據(jù)生產經驗，制品注射量一般不超過注射機的最大注射量的80%，此模具采用一模兩腔，考慮其外形尺寸，塑件所需的壓力和工廠現(xiàn)有的設備，初步選用注塑機為XS—Z—60。 1.4 注射量的校核 模具型腔能否充滿與注塑機允許的最大注塑量密切相關，設計模具時應保證注塑模內所需熔體總量在注射機實際的最大注射量。根據(jù)生產經驗，注射機的最大注射量是允許最大注射量的80。經計算，滿足使用要求。 1.5 注射壓力校核和鎖模力校核 注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注射壓力的大小與制品復雜程度、模具結構、塑件品種、注射速度流動比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)，以及注射機類型等因素有關。聚苯乙烯的注射壓力為60～110MPa，而XS—Z—60型注射機的注射壓力為122Mpa，故滿足注射壓力的需要。 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即：(nA1＋A2)P＜F, 經計算滿足上式要求。故滿足使用要求。 塑件工藝參數(shù)的確 通過查找相關文獻和參考工廠實際應用的情況，聚苯乙烯的成型工藝參數(shù)，可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當調整） 注塑溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度 料筒溫度： 后段溫度t1選用150℃ 前段溫度t2選用180℃ 噴嘴溫度： 選用165℃ 注射壓力： 選用88Mpa 注射時間： 選用35s 保壓 ： 選用40 保壓時間： 選用10s 冷卻時間： 選用40s 成型收縮率：0.4～0.8﹪ 第2章 注塑模的結構設計 注射模的結構設計主要包括：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、澆口位置設置、模具工作零件的結構設計、推出機構的設計等內容。 2.1 分型面的選擇 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離的部分的接觸面分開時，能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并直接影響著塑件熔體的流動充模性及塑件的脫模。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵。 如何確定分型面，需要考慮的因素很復雜，由于分型面受到塑件在模具中的位置，澆口位置的設計，塑件的結構工藝性及精度、推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此選擇分型面時應綜合分析比較，選出較為合理的方案?？紤]到分型面應選在塑件外形最大輪廓處，有利的留模方式，應保證塑件的精度要求，滿足塑件的外觀質量要求和對成型面積的影響及排氣效果。根據(jù)分型面的選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件為螺紋蓋，表面無特殊要求，該零件的高度為15mm，且垂直于軸線的截面形狀，比較簡單和規(guī)范而且有利于脫模。為了將澆注系統(tǒng)凝料取出，要增加一個分型面。因此該模具采用二次分型，可降低模具的復雜程度，減少模具加工難度又便于成型后出件。 2.2 確定型腔的排列方式 在設計實踐中，有先確定注射機型號，再根據(jù)所選用的注射機的技術規(guī)范及塑件的經濟要求計算能夠選取的型腔數(shù)目；也有根據(jù)經驗先確定型腔數(shù)目，然后根據(jù)生產條件，如注射機的有關技術規(guī)范等進行校核計算，看選定的型腔數(shù)目是否滿足要求。此設計采用的是后者。 由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在多型腔模具設計中加以綜合考慮．型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力總均等地分得所需的足夠的壓力，以保證塑件被熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內在質量均一穩(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尺寸的差異，應力形成及脫模困難等問題。 本塑件在只射時采用一模兩腔，即模具需要兩個型腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)模具結構的復雜程度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。這便于成型和脫模。 圖（2） 2.3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴出來后，到達型腔之前在模具中所流經的通道。其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)的引入模具型腔，并在熔體充填和固化定型的過程中，將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制品。澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)。它對獲得優(yōu)良性能的理想外觀的塑料制件以及最優(yōu)良的成型效率有直接的影響，是模具設計工作者十分重視的技術問題。 在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：塑件的成型特性，制品大小及形狀，模具成型制品的型腔數(shù)。制品外觀、注射機安裝模板的大小，成型效率、冷料等。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等部分組成。 2.3.1 主流道設計 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸引到分流道為止的一段料流通道，負責將塑料熔體從噴嘴引入模具，當模具閉和后，注射機噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道． 根據(jù)設計手冊查的XS—Z—60型注射機噴嘴的有關尺寸，噴嘴前端孔徑：d0=4mm，噴嘴前端球面半徑R0=12mm。 注射機噴嘴頭的球面半徑R1 與模具主流道始端的球面半徑必須吻合，以防止高壓塑料熔體從縫隙中溢出。 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系： R=R0+(1～2)mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道球面半徑R=13mm，取主流道小端直徑d=4.5mm。 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計圓錐形，其斜度為1°～3°，經換算得主流道大端直徑D＝8.5mm，為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=5mm的圓弧過度。 主流道部分在成型過程中，其小端入口出與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復接觸，屬易損件，對材料的要求高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套。以便有效地選用優(yōu)質鋼單獨進行加工和熱處理，采用T10A，熱處理要求淬火53～57HRC。主流道襯套設置在模具的對稱中心線上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴為同一軸心線。襯套長度應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，否則不僅會造成溢料，而且還會壓壞模具，襯套與定模之間的配合采用H7／m6，其結構所示： 圖（3） 2.3.2 分流道設計 在多型腔或單型腔多澆口時應設置分流道。分流道是指主流道未流與澆口之間這段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔之前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)的過度段，因此要求所設計的分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經分流道，充滿型腔，并且流動過程中壓力損失盡可能的小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。分流道的截面形狀一般可分為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。分流道截面形狀及尺寸應根據(jù)塑件的結構，所用塑料的工藝特性，成型工藝條件及分流道的長度、塑件的體積、壁厚形狀的復雜程度等因素來確定。由理論分析可知，圓形截面的流道總是比任何其他截面的流道可取，因為在相同截面的情況下，其比表面積最小。因此從流動性、傳熱性等方面考慮，圓形截面是分流道比較理想的形狀。本塑件的形狀不復雜，熔體填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式，可知分流道的長度較短，為了便于加工起見，選用截面形狀為半圓形的分流道，查表得R=4mm。 分流道的長度，要盡可能短且少彎折。便于注射過程中最經濟地使用原材料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。一般(1～2.5)D，此分流道取16mm。 分流道的表面粗糙度，由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體較為理想，因而分流道的內表面的粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6um左右即可這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。 2.3.3 澆口設計 　澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。 　根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用點澆口較為理想。澆口尺寸一般根據(jù)經驗確定，取其下限，然后在試模時加以修正，澆口斷面積與分流道端面積之比約為0.03～0.09，端面積為圓形，查表可知，直徑d一般在0.8～2.0范圍內選取，常用直徑是0.8～1.5mm，初選尺寸為d=1mm，澆口長度應盡可能短，對減小塑料熔體流動阻力和增大流速均有利，通常澆口長度L 可取0.7～2.0mm，初選1.5mm。澆口與型腔及分流道的連接處應做成R0.5的圓角，以防制品與澆口部分凝料分離時剝傷制品。為有利于熔體流動，澆口與分流道的接合應平穩(wěn)過渡用小圓弧光滑連接。 有時還需修改澆口的尺寸。無論采用什么形式的澆口，其開設的位置，對塑件的成型性能及成型質量影響均很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高塑件質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還會影響模具結構?？傊绻顾芗哂辛己玫男阅芎屯獗?，要是塑件的成型在技術上可行，經濟上合理，一定要認真考慮澆口位置的選擇。一般選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結構工藝及特征成型質量和技術要求，并綜合考慮塑料熔體在模內的流動特性，成型條件等因素，綜合考慮，該塑件的澆口位置選在塑件的上端面。 2.3.4 冷料穴的設計 冷料穴一般設在主流道末端，其標稱直徑與大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1—1.5倍，最終要保證冷卻的體積小于冷料穴的體積。由于該塑件的塑性好，采用帶球頭拉料桿的冷料穴，它使用于推件板脫模的拉料桿形式的冷料穴，拉料桿固定在動模板上。其球頭直徑為8.5mm，深度為9mm，其冷料穴的作用是收集每次注射成型時流動熔體前端的冷料頭，避免了這些冷料進入到型腔影響制品質量，或防止這些冷料堵塞澆口造成制品缺料。 2.3.5 排氣系統(tǒng)的設計 當塑料熔體填充型腔時，必須順序推出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈，一方面會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部炭化或燒焦，同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度。因此設計型腔時必須考慮排氣問題。排氣的方式有利用配合間隙排氣、在分型面上開排氣槽排氣、利用排氣塞排氣、強制性排氣。本模具屬小型模具的簡單型腔。利用推桿、活動型心與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.04mm。 2.3.6 成型零部件設計 成型零部件在注射過成中，直接與塑料熔體接觸，需要受高溫、壓力及塑料熔體的沖擊和摩擦作用，長期工作之后，容易發(fā)生磨損，變形和斷裂。設計注射模時應針對塑料制品的結構特點，生產批量，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構，滿足精度、粗糙度、剛度及強度的要求。 2.3.5.1 凹模的結構設計 本模具采用一模兩件的結構形式，考慮加工的難易程度和材料的見價值利用等因素。凹模采用整體式結構，該結構的特點是牢固，使用不易發(fā)生變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但由于加工困難，熱處理不方便。因此常用在形狀簡單的中小型模具上，可在型板上直接加工出型腔，模具一般不進行熱處理。 根據(jù)本模具分流道與澆口的設計要求，分流道與澆口均設在凹模上，凹模上的階梯孔用于安放型芯。 2.3.5.2 凸模結構設計 凸模主要是與凹模相結合構成模具的型腔，按其結構可分為整體式和組合式兩種，該模具中采用整體式結構，結構牢固但不便加工，消耗的模具鋼較多。主要用于工藝或試驗或小型模具上的形狀簡單的型芯。此塑件需要兩個型芯，一是螺紋型芯，用于成型塑件底部的內螺紋。另一個是小型芯，用于成型塑件頂部的小孔。 螺紋型芯，在設計時必須考慮塑件收縮率，表面粗糙度要小，螺紋始端和末端按塑料螺紋結構要求設計，以防止從塑件上擰下時，拉毛塑料螺紋。安裝在模具上，成型時要可靠定位，不能因合模振動或料流沖擊而移動；開模時能與塑件一道取出并便于裝卸，螺紋型芯在模具上安裝連接時，采用H8／f8配合。將型芯作成圓柱形的臺階來定位，利用外圓柱面配合，防止塑料注入螺紋型芯下沉，螺紋型芯的非成型端應制成方形，以便在模外用于工具將其旋入。 成型塑件上小孔的型芯，單獨制造成臺階式的，再嵌入模板中。安裝在模具上時，用臺肩固定，上面用墊板壓緊，是常用的形式，且牢固可靠。 第3章 成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接構成塑件的尺寸，主要有型芯和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，在模具設計時，應根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素，相當復雜，?其影響因素有：塑件收縮率、模具成型零件的制造誤差、模具成型零件的摩損、模具安裝配合的誤差。這些影響因素應作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。本設計中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸，平均制造公差和平均磨損量來進行計算的。 查文獻表14—1得，聚苯乙烯的收縮率為S=0.4%～0.8%，故平均收縮率為Scp=(0.4%＋0.8%)／2=0.6％，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有的條件，模具制造公差取=Δ／3。 3.1 型腔的工作尺寸計算 由公差等級可查的各尺寸的上、下偏差。35 　 由計算公式： LM=(LS＋LSSCP－) =(35＋35×0.6%－0.195) =35.015 LM=(LS＋LSSCP－) =(39.8＋39.8×0.6%－0.195) =39.84 HM=(HS＋HSSCP－) =(15＋15×0.6%－0.13) =14.88 HM=(HS＋HSSCP－) =(6＋6×0.6%－0.03) =6 式中：　　LM—凹模徑向尺寸；　　　　　　　　SCP—塑料的平均收縮率； 　　　　　LS—塑件尺寸；　　　　　　　　　　 —凹模制造公差； 　　　　　—塑件公差值；　　　　　　　　　 HS—凹模深度尺寸。 3.2 小型芯的計算 塑件的尺寸：　　　 計算公式：　　 LM=(LS＋LSSCP＋) =(6＋6×0.6%＋0.09) =6.126 HM=(HS＋HSSCP%＋) =(2＋2×0.6%＋0.013) 式中：　LM—凸模徑向尺寸；　　　　　　　　　　HM—塑件低部高度。　 3.3 螺紋型芯的計算 螺紋連接的種類很多，配合性質也各不相同，影響塑件螺紋連接的因素比較復雜，目前尚無塑料螺紋的統(tǒng)一標準，也沒有成熟的計算方法，因此要滿足塑件螺紋配合的準確要求是比較難的。螺紋型芯的工作尺寸屬于型芯類尺寸，為了提高成型后塑件的旋入性能，適當?shù)脑黾勇菁y型芯的徑向尺寸。由于螺紋中徑是決定螺紋配合性質的最重要參數(shù)，它決定著螺紋的可旋入性和連接的可靠性。所以計算中的模具螺紋大、中、小徑的尺寸均以塑件螺紋中徑公差為依據(jù)。 螺紋型芯的中徑尺寸的計算： dM中=(dS中＋dS中SCP＋中) =(29.350＋29.350×0.6%＋0.212) =29.74 螺紋型芯的外徑尺寸的計算： dM外＝(dS外＋dS外SCP＋中) =(30＋30×0.6%＋0.212) =30.3 螺紋型芯的內徑尺寸的計算： dM內=(dS內＋dS內SCP＋中)) =(28.97＋28.97×0.6%＋0.212) =29.35 螺紋型芯高度的計算： 塑件尺寸：5　 HM=(hs＋hsScp＋) =(5＋5×0.6%＋0.08) =5.11 式中： dM中—螺紋型芯中徑名義尺寸；　　　　　dS外—塑件螺紋外徑名義尺寸； dS中—塑件螺孔中徑名義尺寸；　　　　 dS內—塑件螺孔內徑名義尺寸； dM外—螺紋型芯外徑名義尺寸；　　　　　dM內—螺紋型芯內徑名義尺寸。 3.4 型腔側厚壁和底板厚度的計算 注射模在其工作過程中需要承受注射壓力、保壓力、鎖模力和脫模力等各種外力，如果這些外力過大，注射模及其成型零部件會產生塑性變形或斷裂破壞，導致整個模具失效，因此，設計成型零部件時，應進行強度校核。另外，在外力作用比較大時，即使模具產生塑性變形或斷裂破壞，也有可能產生較大的彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙。因此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，導致制品無法滿足技術要求。因此同過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對重要的精度高的或大型模具的型腔更不能單憑經驗來確定型腔側壁和底板厚度。但理論分析和實踐證明模具對強度和剛度的要求并非同時兼顧。對小尺寸型腔強度不足是主要問題，應按強度條件計算。原則是：寧可有余而不可不足。 3.4.1 型腔側壁厚度的計算： 整體式型腔的側壁可以看作是封閉的厚壁圓筒，根據(jù)整體式圓形型腔側厚壁計算公式進行計算： h=r() hmm h=20mm 式中： r—凹模型腔內半徑 —材料的許用應力=120MPa H—凹模側壁厚度 PM—模腔壓力 選定值PM=40MPa 3.4.2 凹模底板厚度的計算： 根據(jù)整體式型腔底板厚度的計算公式進行計算： H= 式中： PM=40MPa r=30mm =120MPa 考慮模具的整體結構協(xié)調取H=15mm。 第4章 成型零件材料的選用 成型零件選用要求如下：機械加工性良好，要選用易于切削且加工后能得到高精度零件的鋼種，拋光性能良好，注塑模成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，要求鋼材硬度35—40HRC，過硬表面會使拋光困難。鋼材顯微組織應均勻致密。耐磨性和抗疲勞性能好，注塑模不僅受高壓塑料熔體沖刷而且還受冷熱溫度交變的應力的作用。具有耐磨性能。 選用鋼種，應按塑料制品、生產批量、塑料物料品種及塑料精度與表面質量要求確定。 根據(jù)零件材料選用原則，凹模的材料選用1Cr13，熱處理采用淬火，硬度可達54～58HRC，小型芯采用T10A，熱處理采用淬火，硬度也可達54～58HRC。螺紋型芯采用Cr12，熱處理采用淬火，硬度可達54～58HRC。 第5章 合模導向機構設計 導向機構是保證定?；蛏舷履：夏r正確定位和導向的零件。合模導向機構 主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向定位。該模具采用導柱導向定位。導柱導向機構的零件是導柱和導套。 該模具采用帶頭導柱結構簡單，加工方便，小批量生產一般不需要用導套， 是導柱直接與模板中的導向孔配合，因此該模具采用導柱直接與模板中的導向孔配合。導柱前端應作成錐臺形，以使導柱順利進入導向孔，導柱應有硬而耐磨的表面，堅韌不易折斷的內芯，因此采用20鋼經滲碳淬火處理。硬度為50～55HRC。導柱表面部分粗糙度Ra為0.8um，導向部分表面粗糙度Ra為0.4um。導柱應合理均勻分布在模具分型面四周，導柱中心到模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度，為確定和模時只能按一個方向合模。導柱固定端與模板之間采用H7／m6的過渡配合，導柱導向部分通常采用H7／h7的配合。 第6章 脫模頂出機構設計 此模具采用模外手動脫模，開模后只需在螺紋型芯上施加一頂出力，將型芯和塑件一起推出。然后在機外將螺紋型芯取出。所以此模具采用推桿頂出機構。 6.1 推出機構設計 因為此模具設計采用手動推出機構，而手動推出，一般在開模后，塑件留在定模，螺紋型芯又是一個活動型芯，所以螺紋型芯也很容易留在定模。為了保證螺紋型芯和塑件留在動模一側，便于由推出機構推出，因此設置一個由環(huán)形拉簧和卡環(huán)組成的卡環(huán)裝置，在模具打開時，由于彈簧的拉力，將活動螺紋型芯留在了動模。推出原理是利用杠桿來實現(xiàn)的。用圓柱銷將杠桿固定在墊塊和推板上。開模時，手板動杠桿，杠桿推動推板，推板又帶動推桿將螺紋型芯和塑件一起頂出。合模時扳動杠桿使推桿復位，裝入螺紋型芯，然后合模。 6.2 脫模機構設計 帶螺紋制品的脫模機構通常制品的內螺紋依靠螺紋型芯成型，由于螺紋具有側向凹溝槽，所以帶螺紋的制品需要特殊的脫模機構。該模具采用模外手動脫模的方式，注射前先將活動型芯以一定的配合在模內安放定位，然注射后分型脫模，活動型芯隨塑件一起推出模外，然后用手工的方法，將活動型芯，從塑件內取下，準備下次注射使用。但是又因為點澆口在模具的定模部分，為了將澆注系統(tǒng)凝料取出，要增加一個分型面。這種結構的澆注系統(tǒng)是人工取出，因此模具結構簡單，但是生產率低，勞動強度大。 第7章 其他結構零件設計 7．1 推桿 推桿應有足夠的剛性，以承受彈簧的拉力，為此只要條件允許，盡可能使用大直徑推桿。直徑由標準查得初選?16，其形狀為圓形截面的推桿。尾部用臺肩的形式，推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8／f7的配合，推桿固定端與推板采用單邊0.5mm的間隙。其固定方法采用軸肩墊板連接。材料選用T10，熱處理后硬度達50HRC，工作端配合部分的表面粗糙度Ra0.6um，其長度為L=50－20＋10=40mm其圖如下： 圖（4） 7．2 復位桿 為了使推出元件合模后能回到原來的位置，推桿固定板上同裝有復位桿，常用的復位桿均采用圓形截面，一般每副模具設置四根復位桿。其位置設在推桿固定板的四周，以便推出機構合模時復位平穩(wěn)，復位桿端面與所在動模分型面平齊。材料選用T8A，查標準初選復位桿直徑為?10，其長度為L=50＋20＋25－20=75mm。 圖（5） 7．3 模板設計 由文獻查得模板尺寸為160mm×200mm (GB／T4169.—81984)，材料為45鋼。 7．4 墊塊設計 由標準查得墊塊尺寸為32mm×200mm×50mm(GB／T4169.6—1984)，材料選用Q235。 7．5 支撐柱 由標準查得支撐柱的尺寸為?32×63mm(GB／T4169.10—1984)材料采用45鋼。 7．6 推板 圖（6） 由標準查得推板尺寸為73×125×16mm(GB／T4169.7—1984),材料采用45鋼。 第8章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計算 注射成型過程中，模具的溫度對塑料熔體的充模流動，固化成型，生產率，制品的形狀和尺寸精度，機械強度，應力開裂和表面質量等均有影響。為保證制品質量和較高的生產率，模具溫度必須適當、穩(wěn)定、均勻。 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計算： 設定模具平均工作溫度為40℃，用20℃的常溫水作為模具冷卻介質，其出口溫度為30℃，產量為（初算每2分鐘1套）0.3㎏/h。 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q3，查表的聚苯乙烯的單位熱量為27×104J／㎏ Q3=WQ2=0.3×27×104J／㎏ 8.2 求冷卻水的體積流量 求冷卻水的體積流量V V= =0.27m3／min 由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻體積流量很小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第9章 模具閉合高度的確定 由前面的設計中，確定的出：定模板H1=25mm，上固定板H2=20mm，凹模板H3=32mm，動模板H4=16mm，支撐板H5=20mm，動模座板H6=20mm 根據(jù)推出行程和推出機構的尺寸確定墊塊H7=63mm，因而確定模具閉合高度： H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 =25+20+32+16+20+20+63 =196mm 第10章 注射機有關參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為250×200×196mm，XS—Z—60型注射機模板最大安裝尺寸為350mm×280mm故能滿足模具的安裝要求。 由上述計算模具的閉合高度H=190mm，XS—Z—60型注射機所允許模具的最小厚度Hmin=70mm，最大厚度Hmax=200mm，即模具滿足安裝條件。 Hmin≤H≤Hmax 開模行程的校核： 經查資料XS—Z—60型注射機的最大開模行程S=180mm。滿足頂出塑件要求。 S≥H1＋H2＋a＋(5～10)mm =15＋32＋10＋40 =92mm 經驗證，XS—Z—60型注射機能滿足使用要求，故可采用。 第11章 繪制模具總裝圖和非標準件零件工作圖 本模具總裝圖如圖所示： 本模具的工作原理：模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模板固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將熔料經流道注入型腔，經保壓，冷卻后塑件成型。開模時，動模部分隨動模板一起運動漸漸從分型面打開。此時鎖鉤17在彈簧18的作用下使支撐板5，動模板6及定模板7成閉鎖狀態(tài)，所以分型面只能沿Ⅰ—Ⅰ面分型，當螺母3限制住定模板后，繼續(xù)開模時，鎖鉤17被強行脫開支撐板，從而使Ⅱ—Ⅱ面分型，為保證螺紋型芯10在開模時被帶往動模1設置可由環(huán)形拉簧11及卡環(huán)12組成的卡環(huán)裝置。 頂出動作為手動頂出，頂出時扳動杠桿14，由推板帶動推桿13將螺紋型芯10借同制品同時頂出，然后用扳手卸掉螺紋型芯。合模前，扳動杠桿14使推桿13復位，裝入螺紋型芯10，然后合模。 第12章 結論 畢業(yè)設計是我學完大學全部課程之后，進行的一次系統(tǒng)的、綜合性的總復習，也是參加工作前的一次綜合性訓練，它直接關系到我今后的模具設計能力。 在此次設計過程中，收集整理有關制件設計、成型工藝、成型設備、機械加工、特種工藝等有關資料，讓我了解了塑料注塑模結構與設計是一門實踐性很強的課程，它的主要內容都是在生產實踐中逐步積累和豐富起來的。通過對資料的查閱和對塑件制圖的消化，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結構、斜度等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷出現(xiàn)的可能與允許程度；澆口、頂桿等可以設置的部位；有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對塑件設計均有相應要求。 分析工藝資料，了解所用的塑料的物理性能、成型特性以及工藝參數(shù)，如材料與制件必須的強度、剛度、彈性；所用塑料的結晶性、流動性、熱穩(wěn)定性；材料的密度、比熱容、收縮率、成型溫度、成型壓力、成型周期等。并注意收集與模具設計計算有關的資料與參數(shù)。 在選擇成型設備這一過程中，通過查閱有關資料，我學到了模具與設備必須配套使用。因為多數(shù)情況下都是根據(jù)成型設備的種類進行模具設計，為此，在設計模具之前，首先要選擇好成型設備，這就需要了解各種成型設備的規(guī)格、性能與特點。以注塑機來說，如注射容量、鎖模力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最大與最小厚度、模板行程等，都將影響到模具的結構尺寸與成型能力。同時還應初估模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝與使用。 此模具的澆口設計采用的是點澆口形式，這樣設計的優(yōu)點是根據(jù)塑料的流動特性來設計的，聚苯乙烯的流動性大，而點澆口的截面小，長度短，使從流道來的熔融塑料以最快的速度進入并充滿型腔，快速冷卻封閉，脫模后塑件上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。但采用這種澆口時，常常要在模具上增加一分型面，以便澆口凝料脫模。該模具頂出機構為手動推出，而手動推出，一般在開模后，塑件留在定模，螺紋型芯又是一個活動型芯，所以螺紋型芯也很容易留在定模。為了保證螺紋型芯和塑件留在動模一側，便于由推出機構推出，因此設置一個由環(huán)形拉簧和卡環(huán)組成的卡環(huán)裝置，在模具打開時，由于彈簧的拉力，將活動螺紋型芯留在了動模。推出原理是利用杠桿來實現(xiàn)的。用圓柱銷將杠桿固定在墊塊和推板上。開模時，手板動杠桿，杠桿推動推板，推板又帶動推桿將螺紋型芯和塑件一起頂出。合模時扳動杠桿使推桿復位，裝入螺紋型芯，然后合模。 該模具采用模外手動脫模的方式，注射前先將活動型芯以一定的配合在模內安放定位，然注射后分型脫模，活動型芯隨塑件一起推出模外，然后用手工的方法，將活動型芯從塑件內取下。但由于螺紋型芯和塑件的接觸面積大，拆卸難，因而增加了勞動強度。為了保證生產的連續(xù)性，螺紋型芯應有備件，以供循環(huán)適用。 致謝 在過去近三年的學習中，我學完了模具專業(yè)中所學的理論知識，在畢業(yè)前夕，又通過畢業(yè)設計的這一實踐性環(huán)節(jié)，進行已學知識的全面總結和應用，鞏固了過去所學的基礎課和專業(yè)課知識。通過這次畢業(yè)設計，使我深深認識到理論與實踐相結合的重要性，平時在學習中所注意不到的細節(jié)性問題，往往成為設計工作中難以克服的難點！在這幾個月的設計中，不僅促使我重新溫習了三年來的專業(yè)基礎課，而且也使我掌握了很多在課本上學不到的東西，同時提高了我的綜合能力的培訓及擴大了對模具領域的新知識學習。這些都為我以后的工作打下了堅實的基礎。強化了所學知識，增強了動手能力，更深切地體會了“溫故而知新”的長遠意義，還有獨立解決問題的能力的提高，這些是本次畢業(yè)設計留給我的最寶貴的財富。 本設計的完成得益于河南機電高等?？茖W校材料工程系各位老師的指導和幫助，特別是楊占堯老師的親切指導與幫助，在此對各位老師表示我最崇高的敬意和由衷的感謝，真心的說一聲：“你們辛苦了！謝謝。”同時，在設計過程中也得到了許多同學的熱心幫助和支持，才使的論文能夠得以順利的完成，在此再一次向所有給予我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W表示最衷心的感謝。 由于本人水平有限和實踐經驗的欠缺，在此次設計中難免會出現(xiàn)錯誤和不妥之處，懇請各位老師同學批評指正。 參考文獻 [1] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.機械工業(yè)大學出版社.1996.4 [2]　楊占堯.塑料注塑模結構與設計.清華大學出版社.2004 [3]　王孝培.塑料成型工藝及模具簡明手冊.機械工業(yè)出版社.2000 [4]　李海梅等.塑料成型及模具設計實用技術.化學工業(yè)出版社.2002 [5] 黃雁等.塑料模具制造技術.華南理工大學出版社.2003 [6]　賈潤禮等.實用注塑模設計手冊.中國輕工業(yè)出版社.2000 [7]　劉昌祺.塑料模具設計.機械工業(yè)出版社.199814. 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