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目錄
1緒 論 2
1.1國(guó)內(nèi)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 2
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀 2
1.1.2國(guó)外模具的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.2 塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造方面 4
1.2 塑料注射模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 4
2后蓋注射成型模具設(shè)計(jì) 7
2.1 塑件成型工藝性分析 7
2.1.1 塑件的分析 7
2.1.2、POM的性能分析 8
2.1.3塑件的生產(chǎn)批量分析 8
2.1.4注射工藝參數(shù) 8
2.2擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 9
2.2.1 分型面的確定 9
2.2.2 型腔數(shù)量及排列方式的確定 9
2.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 9
2.3.1 注射量的計(jì)算 9
2.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計(jì)算 9
2.3.3 選擇注射機(jī) 10
2.3.4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 10
2.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
2.4.1主流道的設(shè)計(jì) 11
2.4.2 冷料穴的設(shè)計(jì) 14
2.5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 14
2.5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
2.5.2 成型零件鋼材的選用 15
2.5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 15
Ⅰ
2.6 模架的確定 17
2.6.1 模板尺寸的確定 17
2.6.2 架各尺寸的校核 18
2.6.3 排氣槽的設(shè)計(jì) 18
2.7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
2.7.1 脫模方式的確定 18
2.7.2 脫模力的計(jì)算 19
2.8 側(cè)抽的設(shè)計(jì) 19
2.8.1側(cè)抽方式的選擇 19
2.8.2 相關(guān)計(jì)算 19
2.8.3 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 20
2.9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21
2.9.1 冷卻介質(zhì) 21
2.9.2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 21
3總結(jié) 23
致 謝 24
參考文獻(xiàn) 25
1緒 論
1.1國(guó)內(nèi)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
近年來隨著我國(guó)模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和商品化工作，已具有較高的水平，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。自1983年全國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立以來，組織專家對(duì)模具標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定、修訂和審查，共發(fā)布了90多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中沖模標(biāo)準(zhǔn)22項(xiàng)、塑料模標(biāo)準(zhǔn)20余項(xiàng)。這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布、實(shí)施，推動(dòng)了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，產(chǎn)生了很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。模標(biāo)準(zhǔn)件的研究、開發(fā)和生產(chǎn)正在全面深入展開，無論是產(chǎn)品類型、品種、規(guī)格，還是產(chǎn)品的技術(shù)性能和質(zhì)量水平都有明顯的提高。目前我國(guó)模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平還比較低，樂觀地估計(jì)不足30%，與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家(70-80%)相比，尚有較大的差距?，F(xiàn)在生產(chǎn)銷售廠家雖然逐年增加，但大多數(shù)是規(guī)模小、設(shè)備陳舊、工藝落后、成本高、效益低。只有普通中小型標(biāo)準(zhǔn)沖模模架和塑料模模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、模具彈簧、氣動(dòng)元件等產(chǎn)品，商品化程度較高，可基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，并有部分出口。而那些技術(shù)含量高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)異、質(zhì)量上乘、更換便捷的具有個(gè)性化的產(chǎn)品，如球鎖式快換凸模及固定板、固體潤(rùn)滑導(dǎo)板和導(dǎo)套、斜楔機(jī)構(gòu)及其零部件，高檔塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件和氮?dú)庵鲝椈傻仍趪?guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家甚少，且由于資金缺乏，技改項(xiàng)目難以實(shí)施，生產(chǎn)效率低，交貨周期長(zhǎng)，供需矛盾日益突出。
因此，每年尚需從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其費(fèi)用約占年模具進(jìn)口額的3-8%。國(guó)產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、科技開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，還存在不少問題。諸如，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)混亂，功能元件少且技術(shù)含量低，適用性差;技改力度小、設(shè)備陳舊、工藝落后、專業(yè)化水平低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定;專業(yè)人才缺乏，管理跟不上、生產(chǎn)效率低、交貨周期長(zhǎng);生產(chǎn)銷售網(wǎng)點(diǎn)分布不均，經(jīng)營(yíng)品種規(guī)格少，供應(yīng)不足;某些單位為了爭(zhēng)奪市場(chǎng)，不講質(zhì)量，以次充好，偽劣商品充斥市場(chǎng)。還有不計(jì)成本、盲目降價(jià)、擾亂市場(chǎng)的現(xiàn)象，是需要認(rèn)真研究，丞待解決的。
總體來分析，中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)發(fā)展前景非常樂觀，標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)成為如今陽光產(chǎn)業(yè)，正一步步快速發(fā)展。
趨勢(shì):
第一：隨著車輛等發(fā)展，壓鑄模各方面隨之提高，并且要求也就高了很多。
第二：模具技術(shù)含量不斷提高
第三：模具的精度越來越高。
第四：模具的趨大型化。
第五：模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。
第六：多功能復(fù)合模具進(jìn)一步發(fā)展。
1.1.2國(guó)外模具的發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外，特別是歐美和日韓等發(fā)達(dá)地區(qū)的模具工業(yè)起步較早，擁有比較先進(jìn)的生產(chǎn)管理技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，值得我們國(guó)內(nèi)模具行業(yè)學(xué)習(xí)和借鑒，在歐美，許多模具企業(yè)將高技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)和制造，主要體現(xiàn)在；
(1) CAD/CAE/CAM/ERP的廣泛應(yīng)用，發(fā)揮了信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性
（2）高速切削五軸高速加工技術(shù)基本普及，大大縮減制模周期，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
（3）快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)得到普及應(yīng)用
（4）從事模具行業(yè)的人員精簡(jiǎn)，一專多能，一人多職，精益生產(chǎn)
（5）模具產(chǎn)品專業(yè)化，市場(chǎng)定位準(zhǔn)確
（6）采用先進(jìn)的管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集成管理
（7）工藝管理先進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高
據(jù)調(diào)查研究，日本模具加工的未來發(fā)展方向主要表現(xiàn)為無人手修模，無放電加工，加工時(shí)間短，五軸加工等方面。
1.2 塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.2 塑料注射模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
（1）收集、分析、消化原始資料
收集整理有關(guān)制件設(shè)計(jì)、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工及特殊加工數(shù)據(jù)，以備設(shè)計(jì)模具時(shí)使用。消化塑料制件圖，了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，看看估計(jì)成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。
（2）消化工藝數(shù)據(jù)，分析工藝任務(wù)書所提出的成型方法、設(shè)備型號(hào)、材料規(guī)格、模具結(jié)構(gòu)類型等要求是否恰當(dāng)，能否落實(shí)。成型材料應(yīng)當(dāng)滿足塑料制件的強(qiáng)度要求，具有好的流動(dòng)性、均勻性和各向同性、熱穩(wěn)定性。根據(jù)塑料制件的用途，成型材料應(yīng)滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。
確定成型方法
采用直壓法、鑄壓法還是注射法。
（3）選擇成型設(shè)備
根據(jù)成型設(shè)備的種類來進(jìn)行模具，因此必須熟知各種成型設(shè)備的性能、規(guī)格、特點(diǎn)。例如對(duì)于注射機(jī)來說，在規(guī)格方面應(yīng)當(dāng)了解以下內(nèi)容：注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具體見相關(guān)參數(shù)。要初步估計(jì)模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝和使用。
具體結(jié)構(gòu)方案
（4）確定模具類型
如壓制模（敞開式、半閉合式、閉合式）、鑄壓模、注射模等。
選擇理想的模具結(jié)構(gòu)在于確定必需的成型設(shè)備，理想的型腔數(shù)，在絕對(duì)可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料制件的工藝技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的要求。對(duì)塑料制件的工藝技術(shù)要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和尺寸精度。生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求是要使塑料制件的成本低，生產(chǎn)效率高，模具能連續(xù)地工作，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省勞動(dòng)力影響模具結(jié)構(gòu)及模具個(gè)別系統(tǒng)的因素很多，很復(fù)雜：
型腔布置。根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。
對(duì)于注射模來說，塑料制件精度為3級(jí)和3a級(jí)，重量為5克，采用硬化澆注系統(tǒng)，型腔數(shù)取4-6個(gè)；塑料制件為一般精度（4-5級(jí)），成型材料為局部結(jié)晶材料，型腔數(shù)可取16-20個(gè)；塑料制件重量為12-16克，型腔數(shù)取8-12個(gè)；而重量為50-100克的塑料制件，型腔數(shù)取4-8個(gè)。對(duì)于無定型的塑料制件建議型腔數(shù)為24-48個(gè)，16-32個(gè)和6-10個(gè)。當(dāng)再繼續(xù)增加塑料
制件重量時(shí)，就很少采用多腔模具。7-9級(jí)精度的塑料制件，最多型腔數(shù)較之指出的4-5級(jí)精度的塑料增多至50%。
（5）確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。確定澆注系統(tǒng)（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大?。┖团艢庀到y(tǒng)（排氣的方法、排氣槽位置、大小）。
選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法、抽芯方式。決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱組件的安裝部位。根據(jù)模具材料、強(qiáng)度計(jì)算或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置。確定主要成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。
考慮模具各部分的強(qiáng)度，計(jì)算成型零件工作尺寸。
在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
7
2后蓋注射成型模具設(shè)計(jì)
2.1、塑件成型工藝性分析
2.1.1、塑件的分析
（1）該產(chǎn)品是后蓋，此產(chǎn)品的形狀較規(guī)則，精度要求不高，它們的尺寸是相配合的，所以只須設(shè)計(jì)一套注塑模具。該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)時(shí)要有較高的效率，澆注系統(tǒng)能夠自動(dòng)脫模。塑件的尺寸雖然不算太大，但由于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故采用一模一腔，澆口采用主澆口。
（2）、精度等級(jí)：查表4-21統(tǒng)一按MT7。
圖1 制件圖
5
2.1.2、POM的性能分析
聚甲醛POM為熱塑性結(jié)晶聚合物，被譽(yù)為“超鋼”或“賽鋼”。均聚甲醛的熔融溫度為180℃左右。POM堅(jiān)韌有彈性，在低溫下仍有很好的抗蠕變性，幾何穩(wěn)定性和抗沖擊性。POM可分為：均聚物和共聚物。均聚物材料具有很好的延展強(qiáng)度，抗疲勞強(qiáng)度，但不易于加工。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工，吸水性小。POM的高結(jié)晶程度導(dǎo)致它有相當(dāng)高的收縮率，可高達(dá)到2%~3.5%，對(duì)于各種不同的增強(qiáng)型材料有不同的收縮率。POM聚甲醛的性能：表面光滑，有光澤，表面硬度大，吸水率低，剛性好，韌性好，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度高，良好的滑動(dòng)性，耐磨性非常優(yōu)異，電性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，產(chǎn)品的尺寸精度高，可在-40到100°C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，良好的耐油，耐過氧化物性能。不耐酸，不耐強(qiáng)堿和不耐月光紫外線的輻射。
POM塑料比重： 1.41-1.43克/立方厘米
成型收縮率：0.8-3.0%
2.1.3塑件的生產(chǎn)批量分析
塑件的生產(chǎn)類型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要的影響。在中批量生產(chǎn)中，由于注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動(dòng)化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度壽命高的模具；如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。因?yàn)樵撍芗漠a(chǎn)量大批量生產(chǎn)。因此，在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動(dòng)化脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。
2.1.4注射工藝參數(shù)
①、注射機(jī)：查表選螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為45r/min，高螺桿轉(zhuǎn)速是允許的，只要滿足冷卻時(shí)間結(jié)束前完成塑化過程就可以。
②、料筒溫度（℃）170
③、查表3-4［4］模具溫度（℃）：60~80
④、查表3-1［1］注射壓力（MPa）：70~120，注射時(shí)間為：1~5s
保壓壓力（MPa）50~60，保壓時(shí)間20~50s.
9
3
⑤、注射時(shí)間：1.6s
冷卻時(shí)間：12.5s
輔助時(shí)間：8s
2.2擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
2.2.1 分型面的確定
分型面，及模具閉合式動(dòng)定模相配合的接觸平面。通過對(duì)塑件的分析，知道后蓋的成型要用到側(cè)抽的結(jié)構(gòu)，所以分型面定在側(cè)抽的分割線上，另外由于是局部運(yùn)用側(cè)抽結(jié)構(gòu)，所以分型面還有側(cè)抽模的上下面。
2.2.2 型腔數(shù)量及排列方式的確定
為了制模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，同時(shí)考慮到生產(chǎn)效率，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注射機(jī)的額定鎖模力、注射機(jī)的最大注射量、制品的精度等。該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量較大，且運(yùn)用到哈夫模結(jié)構(gòu)，從模具尺寸及塑融填充考慮，初定一模一腔，主澆口，模具結(jié)構(gòu)一般，容易保證塑件質(zhì)量。
2.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
2.3.1 注射量的計(jì)算
通過UG三維建模設(shè)計(jì)分析得 塑件體積： V塑=69.9871cm3
塑件質(zhì)量：m塑 =69.9871×0.91g=63.688g
2.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計(jì)算
澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值的，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑料體積的0.2～1倍來估算。由于本設(shè)計(jì)采用一模兩腔，側(cè)澆口，塑件體積較小，澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的1倍來計(jì)算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)凝料和2個(gè)塑件體積之和）為：
V總=2.5V塑）=69.9871×2.5cm3=174.968 cm 3
7
2.3.3 選擇注射機(jī)
根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總體積
V總=174.968 cm 3
V總/0.8=174.968/0.8cm3=218.710cm3
根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為250cm3的注射機(jī)，注射
型號(hào)為XS-ZY-250式注射機(jī)。其主要參數(shù)見表（2）
理論注射容量/cm3
250
移模行程/mm
500
螺桿直徑/mm
50
最大模具厚度/mm
350
注射壓力/MPa
147
最小模具厚度/mm
200
鎖模力/KN
1800
開模行程
180
2.3.4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核
①、注射壓力校核
查表3-1［2］可知，POM所需注射壓力為80~130MPa。這里取Po=100MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力P公=147MPa。注射壓力安全系數(shù)k1=1.25~1.4,這里取k1=1.3，則：k = 1.3 × 100=130 MPa≤147 MPa
所以注射機(jī)壓力合格。
②、鎖模力的校核
a、塑件在分型面上的投影面積A塑，則
A塑=100*80=8000.000 mm2
b、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積
A澆，即流道凝料（它包括澆口）在分型面上的投影面積和A澆數(shù)值可以按照多腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定。初步估算A澆=0.5A塑。
c、塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積A總，則
A總= A塑+A澆=3A塑=24000 mm2=24cm2
d、模具型腔內(nèi)的脹型力F脹，則
F脹=A總P模=24×45=945KN
式中P模是模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力值（MPa），一般為注射壓力的0.3~0.65倍。查表3-1［1］得POM塑料模具型腔內(nèi)的壓力P模為90MPa。
由上表2知該注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖=1800KN，鎖模力安全系數(shù)為k2=1.1~1.2，這里取k2=1.2，則
k2F脹=1.2F脹=1.2×945=1134
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