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XX 學院 畢業(yè)設計說明書 題 目：打印機出紙托盤擴展架注塑模具設計 學 號： 姓 名： 班 級：級（）班 專 業(yè)： 指導教師： 學 院： 答辯日期：2015 年 3 月 22 日 目 錄 摘要 .3 一 概 論 .5 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 .5 1.2 各種模具的分類和占有量 .6 1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 .7 二 產品技術要求和工藝分析 .9 2.1 產品技術要求 .9 2.2 塑件的工藝分析 .9 三、 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定 .11 3.1 注射成型機的選擇 .11 3.2 注塑機的校核 .13 4.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 .15 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 .16 4.4 凹模的結構設計 .19 4.5 凸模的結構設計 .20 五 模具成型零件的工作尺寸計算 .21 六、排氣系統(tǒng)的設計 .25 6.1 排氣不良的危害 .25 6.2 排氣系統(tǒng)的設計方法 .25 七、導向與脫模機構的設計 .26 7.1 導向機構的作用和設計原則 .26 7.2 導柱、導套的設計 .26 7.3.頂出機構的設計 .29 八、冷卻系統(tǒng)設計 .31 8.1 冷卻系統(tǒng)的設計原則： .31 8.2 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 .31 8.3 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 .32 8.4 冷卻裝置的設計要點 .32 8.5 冷卻水道的結構 .32 九、小結 .34 十、參考文獻 .35 致 謝 .36 摘要 塑料作為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎材料之一，已廣泛應用于國民經(jīng)濟的各 個領域，與鋼鐵、木材、水泥成為材料領域的四大支柱，有著以塑代鋼、以塑 代木的發(fā)展趨勢。塑料模具是塑料成型加工中重要的裝備之一，在塑料制品制 造過程中起著重要的作用，直接影響著塑料制品的質量、性能與生產周期。 本設計介紹了打印機出紙托盤擴展架殼注射成型的基本過程，特別是單分 型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則；詳細介 紹了塑件成型工藝設計，注射機的選擇，澆注系統(tǒng)的的設計，成型零件的結構 設計，脫模推出機構的設計，冷卻系統(tǒng)的設計的過程。并對標準模架的選擇也 作了相應的介紹。通過本次設計，使我掌握了注塑模具設計的全過程，同時也 提高了運用 CAD 繪制復雜裝配圖的能力。 關鍵詞：塑料；注塑模具；打印機出紙托盤擴展架殼；模具結構；UG Abstract Plastic as one of the modern social and economic development of the basic material, has been widely used in various fields of national economy, iron and steel, wood, cement has become the four pillar materials field, with plastic steel, with plastic wood development trend.Plastic mold is one of the important equipment of plastic forming, plays an important role in the plastic products manufacturing process, which directly affects the quality, performance and production cycle of plastic products. This design introduced the basic process of fire extinguisher shell injection molding,especially the structure and working principle of single injection mold parting surface, put forward the basic design principles of injection molding product with plastic molding process;design is introduced, the choice of injection machine, the design of gating system, the structure design of molding parts, demoulding the design of ejecting mechanism, the cooling system design process. And the choice of the standard mould were introduced also. Through this design, I mastered the whole process of the injection mold design, but also improve theability to use CAD to draw the assembly drawing of complex. Keywords: plastic; injection mold; fire extinguisher shell; die structure; UG 、 一 概 論 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構成，不同 的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品 外形的加工。 模具就是一個模型,按照這個模型做出產品來,但是模具是怎樣生產出來的 呢,可能除了模具專業(yè)人士大多數(shù)回答不出來.模具已經(jīng)在我們生活當中起了不 可替代的作用,我們的生活用品大部分離不開模具,如,電腦,電話機,傳真機,鍵 盤,杯子等等這些塑膠制品就不用說了,沒有模具是做不出來的.另外像汽車和摩 托發(fā)動機的外罩也是用模具做出來的,光一個汽車各種各樣的模具就要用到 2 萬 多個.所以說現(xiàn)代生活模具的作用不可替代. 模具工業(yè)又是高新技術產業(yè)化的重要領域。用信息技術帶動和提升模具工 業(yè)的制造技術水平，是推動模具工業(yè)技術進步的關鍵環(huán)節(jié)。CADCAECAM 技 術在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發(fā) 生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加 工設備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工 業(yè)中的應用，也要與電子信息等高新技術嫁接，實現(xiàn)高新技術產業(yè)化。 模具工業(yè)地位之重要，還在于國民經(jīng)濟的五大支柱產業(yè)機械、電子、 汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。機械、電子、汽車工 業(yè)需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產品的精密塑料模具和 沖壓模具，目前在質與量上都遠不能滿足這些支柱產業(yè)發(fā)展的需要。這幾年， 我國每年要進口幾十億美元的模具。我國石化工業(yè)一年生產 500 多萬噸聚乙烯、 聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于 生產和生活的消費。生產建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷 模具;生產塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產業(yè) 對模具的需求當中，也可以看到模具工業(yè)地位之重要。 1.2 各種模具的分類和占有量 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模， 橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他 們一般都是依靠三維的模具形腔使材料成型。 （1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占 模具總數(shù)的 50以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口 模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模， 壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。 （2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。 按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平 鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛 模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具， 精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的 35，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此 外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫 和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模 具總數(shù)的 6。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模 有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。 1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 中國模具工業(yè)的技術水平近年來也取得了長足的進步。目前，國內已能生 產精度達 2 微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達 160 個，壽命 12 億次。 在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產 48 英寸電視的塑殼模具、6.5kg 大容量洗 衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面， 國內已能生產照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型 精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪 箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型 的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都 達到了較高的水平，并可替代進口模具。 電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑 料射出及精密鍛造等模具。 1999 年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330 億元，今后幾年 仍將以每年 10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的 增長將遠超過每年 10%的增幅。 汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內模具市場的一半左右。1999 年，國 內汽車年產量為 183 萬輛，。保有量為 1500 萬輛，預計到 2005 年汽車年產量 將達 300 萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長， 特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到 2005 年汽車行 業(yè)將需要各種塑料件 36 萬噸，而目前的生產能力僅為 20 多萬噸，因此發(fā)展空 間十分廣闊。 家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調等，在國內的市場很大。 目前，我國的彩電的年產量已超過 3200 萬臺，電冰箱、洗衣機和空調的年產量 均超過了 1000 萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。 早在 1989 年，在國務院頌布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，模具 被列為機械工業(yè)技術改造序列的首位。1997 年以來，又相繼把模具及其加工技 術和設備列入當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄和鼓勵外 商投資產業(yè)目錄。經(jīng)國務院批準，從 1997 年開始對部分模具企業(yè)實行了增值 稅返還 70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā) 展提供有力支持。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無 論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各 類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不 小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小 與國際先進水平的距離。 （1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速 發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密 化。 （2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期， 降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將 日漸廣泛。 （3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術；模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一 個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向， 可顯著地提高模具設計制造水平。 （4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不 斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高 速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。 二 產品技術要求和工藝分析 2.1 產品技術要求 2.1.1 產品設計圖 2.1.2 產品技術要求 塑料零件的材料為 ABS，生產量較大，屬于大批量生產。表面要求無痕， 表面粗糙度 Ra3.2。 未注倒角 R0.5，未注尺寸公差取 MT5 級精度?？刹楸?-常用材料模塑件公 差等級和選用（GB/T14486）、表-模塑件尺寸公差表（GB/T14486）。 2.2 塑件的工藝分析 2.2.1 塑件結構工藝性 1、制品簡單，壁厚均勻,不易產生縮孔 2、塑件結構合理,可以避免塑件變形 總之,塑件工藝性優(yōu)良 2.2.2 塑件成型工藝性要求 (1) 該塑件把手，要求塑件表面精度等級較高，其表面要求光潔美觀，其 工作面成型時不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時要求不被定模型芯拉裂或者拉 變形。所以采用的澆口形式要保證其表面精度。 (2) 該塑件為大批量生產。而且模具的結構簡單，為了提高模具的使用壽 命成本，該塑件采用整體的結構。 2.3 塑件材質特性 零件是采用 ABS 注塑成的。查相關手冊可知： 化學和物理特性: 1.綜合性能較好 ,沖擊強度較高 ,化學穩(wěn)定性,電性能良好. 2.與 372 有機玻璃的熔接性良好 ,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻 ,噴漆處理。 3.有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 4.流動性比 HIPS 差一點，比 PMMA、PC 等好，柔韌性好。 5.適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件. 成型性能 ： 1.無定形料,流動性中等 ,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時 間預熱干燥 80-90 度,3 小時 . 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為270 度). 對精度較高 的塑件,模溫宜取 50-60 度 ,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度. 2.如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改 變入水位等方法。 3.如成形耐熱級或阻燃級材料，生產 3-7 天后模具表面會殘存塑料分解物， 導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 塑料性能測試項目： 物理機械性能：密度 硬度 表面電阻率 介電性能 拉伸性能 沖擊性能 撕 裂性能 壓縮性能 粘合強度 耐磨性能 低溫性能 回彈性能 老化性能：熱老化 臭氧老化 紫外燈老化 鹽霧老化 氙燈老化 碳弧燈老化 鹵素燈老化 耐液體性能：潤滑油 汽油 機油 酸 堿 有機溶劑 耐水 燃燒性能：垂直燃燒 酒精噴燈燃燒 巷道丙烷燃燒 煙密度 燃燒速率 有效 燃燒熱值 總煙釋放量 適用性能：耐液壓 脈沖試驗 導電性能 水密性 氣密性 注塑模工藝條件: 塑料 ABS 也可以說是聚苯乙烯的改性，比 HIPS 有較高的抗沖擊強度和更好的 機械強度，具有良好的加工性能，可以使用注塑機、擠出機等塑料成型設備進 行注塑、擠塑、吹塑、壓延、層合、發(fā)泡、熱成型，還可以焊接、涂覆、電鍍 和機械加工。ABS 的吸水性比較高，加工前需進行干燥處理，干燥溫度為 7085，干燥時間為 26h；ABS 制品在加工中容易產生內應力，如應力太大， 致使產品開裂，應進行退火處理，把制件放于 7080的熱風循環(huán)干燥箱內 24h，再冷卻至室溫即可 。 典型應用范圍: ABS 樹脂的最大應用領域是汽車、電子電器和建材。汽車 領域的使用包括汽車儀表板、車身外板、內裝飾板、方向盤、隔音板、門鎖、 保險杠、通風管等很多部件。在電器方面則廣泛應用于電冰箱、電視機、洗衣 機、空調器、計算機、復印機等電子電器中。建材方面，ABS 管材、ABS 衛(wèi)生 潔具、ABS 裝飾板廣泛應用于建材工業(yè)。此外 ABS 還廣泛的應用于包裝、家 具、體育和娛樂用品、機械和儀表工業(yè)中。 三、 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定 3.1 注射成型機的選擇 3.1.1 估算零件體積和投影面積。 塑件用 建模分析知，體積為 V1= 12.38cm3，由于此模具澆注系統(tǒng)采用直澆 口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，澆注系統(tǒng)的體積 1.2cm3 ，由于采用的是一模 1 腔。 固 V 總=V 塑+V 澆=1X12.38+1.2=12.5cm 3 3.1.2 選擇注射機及注射機的主要參數(shù) 根據(jù)塑化塑化溫度，額定注射量，注射壓力，鎖模力要求，參考塑料成型工 藝設計與模具設計P105 表 4.2 常用國產注塑機的規(guī)格和性能。初步選擇采 用注射機型號：XS-ZY-80 XS-ZY-80，其有關的參數(shù)為： 額定注射量 131cm 注射壓力 106MPa 鎖模力 1500KN 最大注射面積 300cm 2 最大開合模行程 420mm 最大模具厚度 500mm 最小模具厚度 180mm 噴嘴圓弧半徑 16mm 噴嘴孔直徑 3mm 動定模板尺寸 460460mm 拉桿間距 460mm460mm 3.2 注塑機的校核 （1） 注射壓力的效核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的 注射壓力，ABS 塑件的注塑壓力一般要求為 35150MPa，所以該注塑機 的注塑壓力符合條件。 （2） 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產生使模具沿分形面 分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于 型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模力。 型腔壓力 Pc 可按下式粗略計算： Pc=kP（MPa） （3.2） 式中： Pc 為型腔壓力，MPa； P 為注射壓力， MPa； K 為壓力損耗系數(shù)，通常在 0.250.5 范圍內選取。 所以 ， Pc=KP=0.3712.5=4.625MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核 注塑機的額定鎖模力： TKPcA （3.3） 式中： T 為注塑機的額定鎖模力，KN； A 為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm 2； K 為安全系數(shù)，通常取 1.11.2； KpcA=1.213.12=15.744KN （3.4） 所以 T=1500KN KPcA 成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。 四、澆注系統(tǒng)的設計 4.1 分型面位置的確定 設計塑料注射模具時，選擇分型面是一個主要的環(huán)節(jié)。分型面選擇合適，模 具的工藝性強，容易加工，塑料質量也容易保證，否則會給選模帶來很大的麻 煩。 為了將塑料和澆注凝料從模具中取出，以及為了將活動型芯或嵌塊裝入模 體，必須將模具分成兩個或幾個部分。一般地模體結構大部分為定模和動模兩 大主要部分。當模體逼和時，凹模和凸模相合的接觸表面叫做分型面。通常模 具的分型面與成型注射機的開模方向垂直。我們把成型的動、定模的分型面叫 做分型面。 選擇模具分型面時，通常應考慮如下有關問題： （1）根據(jù)塑件的某些技術要求，確定成型零件在動模和定模上的配置； （2）塑件的生產批量； （3）結合塑件的流動性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置； （4）型腔的溢流和排氣條件； （5）模具加工的工藝性。 對于分型面的選擇，我們還須注意以下基本原則： （1） 持塑件外觀整潔； （2） 分型面應有利于排氣； （3） 應考慮開模時塑件留在動一側； （4） 應容易保證塑件的精度要求； （5） 分型面應力求簡單適用并易于加工； （6） 考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調； （7） 分型面應與注射機的參數(shù)相適應； （8） 考慮脫模斜度的影響； （9） 嵌件和活動型芯應安裝方便。 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保 證塑件技術要求，模具結構簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會 存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型 面。 如圖 4 所示，模具相對的簡單，分型面在塑件尺寸的最大處，而且使塑件留在 動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，有利于脫模。分型面 在中間面，不易出飛邊。 圖 4 分型方案 4.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 表 2 單型腔、多型腔的優(yōu)缺點及適用范圍 類型 優(yōu)點 缺點 適用范圍 單型腔模 具 塑件的精度高；工 藝參數(shù)易于控制；模具 結構簡單；模具制造成 本低，周期短。 塑料成形的生產率低， 塑件的成本高。 塑件較大， 精度要求較高或 者小批量及試生 產。 多型腔模 具 塑料成形的生產率 高，塑件的成本低。 塑件的精度低；工藝 參數(shù)難以控制；模具結構 復雜；模具制造成本高， 周期長。 大批量、長 期生產的小型塑 件。 當塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔還是多型腔模。由表二 可以看出多型腔的適用于大批量生產，由于模具結構大，但長期大批量的生產， 因此采用一模兩腔。 采用單分型面的側澆口，位置在塑件在模具的中心對稱兩邊。設計流道時，充 分考慮了流動的平衡。 型腔的排列 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 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，對塑件質量關系極大。澆注系統(tǒng)是 指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型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。 4.3.1 澆口設計 澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、 輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。 一般情況下，澆口采用長度很短而截面很窄的小澆口。當熔融塑料通過狹 小的澆口時，流速增高，并因摩擦使料溫也增高，有利于填充型腔。同時，狹 小的澆口適當保壓補縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內的熔料即可在無壓力狀 態(tài)下自由收縮凝固成型，因而塑件內殘余應力小，可減小塑件的變形和破裂。 狹小的澆口便于澆道凝料與塑件的分離，便于修整塑件，成型周期較短。但是， 澆口截面尺寸不能過小。過小的澆口，壓力損失大，冷凝快、補給困難，會造 成塑件缺料、縮孔等缺陷，甚至還會產生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象，使塑件表面 出現(xiàn)凹凸不平。 此設計采用側澆口，它是一種尺寸很小截面為圓形的直接澆口的特殊形式。 特點是進料口小，去澆口后殘留痕跡小，可減少熔接不良現(xiàn)象，澆口可自動拉 斷，塑件光澤，表面清晰。適用于成型熔體粘度隨剪切速度提高而明顯降低的 塑料和粘度較低的塑料，如各種塑料的殼、盒、蓋等塑件。 澆口的確定 4.3.2 主流道的設計 注意事項： 1定位圈須沉入模胚 5，以支承模具部分重量 2定位圈高出模胚 10，以作啤塑時模具裝入注塑機定位之用 3定位圈直徑通常作直徑 99.8-99.9mm，比注塑機裝置孔直徑 100 小 0.2，方便裝模 4唧咀通常做成直徑 16mm 5唧咀配注塑機射咀比射咀端部大 2-3 主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓 塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 1-2mm；主流道小端直徑應比噴嘴 孔直徑約大 0.5-1mm，常取 4-8mm，視制品大小及補料要求決定。大端直徑應 比分流道深度大 1.5mm 以上，其錐角不宜過大，一般取 12。 定 位 圈 和 唧咀的固定形式 4.4 凹模的結構設計 凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結構的不同可分為 整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式 5 種?？傮w上說，整體是強度、 剛度好，但不適于復雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結構，是復雜型腔加工 相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑 件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結構復雜 5。 由于該模具結構簡單，凹模板加工量小，加工方便，生產量大，所以凹 模板采用整體式。 4.5 凸模的結構設計 凸模用于成型塑件的內表面，又稱型芯、陽模。凸模按結構分為整體式和 鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式 的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。 五 模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括：凹 模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了 保證塑件質量，模具設計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零 部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾 個方面 7： 1、成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件 尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為 s=(Smax-Smin)Ls （5.5） 式中： s 為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）； Smax 為塑料的最大收縮率（%）； Smin 為塑料的最小收縮率（%）； Ls 為塑件尺寸（mm）。 一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公 差的 1/3 以內。 2、模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤 差在 IT7IT8 級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的 1/3。 3、零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成 磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應取塑件公差的 1/6，而大型 零件，應在 1/6 之下。 4、模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引 起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應該影響成形零件的尺寸精度和位 置精度。 綜上所述，在模具型腔與型芯的設計中，應綜合考慮各種影響成形零件尺 寸的因素，在設計時進行有效的補償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補償值應在試 模后進行逐步修訂。 通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和 公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進行計算，從收縮率的定義出發(fā)， 按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算，公式如以下 7： （1）凹模的內形尺寸： L =L (1+k)-(3/4) （5.6）凹 塑 3 式中： L 為型腔內形尺寸(mm)；凹 L 為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸；塑 k 為塑料平均收縮率(%)，此處取 0.5%； s 為塑件公差，查表知 ABS 塑件精度等級取 5 級；塑件基本尺寸在 36mm 公差取 0.24mm；1824mm 公差取 0.44mm；160180mm 公差取 1.6mm；在 180220mm 公差取 1.76mm；塑件基本尺寸在 280315mm 范圍內 其公差取 2.5mm 所以塑件型腔尺寸如下： L1=170(1+0.005)-(3/4)1.6 =200.6335.283.0 L2=20(1+0.005)-(3/4)0.44 =35376.159.0 L3=30(1+0.005)- (3/4)0.44 =120.65376.159.0 型腔深度的尺寸計算： h =h (1+k)-(3/4) 凹 塑 3 （5.7） 式中： h 凸模/型芯高度尺寸(mm)；凹 h 為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；塑 s 、K 含義如（1）式中。 H1=6(1+0.005)-(3/4)0.24 =35324.008. 2）凸模的外形尺寸計算： L =L (1+k)+(3/4) 凸 塑 3 （5.8） 式中： L 凸模/型芯外形尺寸(mm)； 凸 L 為塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的實際內形尺寸；塑 s 、k 含義如（1）式中。 所以型芯的尺寸如下： L1=170(1+0.005)-(3/4)1.6 =200.6335.283.0 L2=50(1+0.005)-(3/4)0.44 =85376.159.0 L3=30(1+0.005)- (3/4)0.44 =120.65376.159.0 型芯的深度尺寸計算： h =h (1+k)+ (2/3) 凸 塑 3 （5.10） 式中： h 為 凸模/型芯高度尺寸(mm)；凸 h 為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；塑 s 、k 含義如（1）式中。型芯的高度為： H1=18（1+0.005）+（2/3）0.44 =8534.0015. 六、排氣系統(tǒng)的設計 從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時， 必須置換出型腔內空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體 7。排氣系統(tǒng)的設計相當 重要。 6.1 排氣不良的危害 增加熔體充模流動的阻力，是型腔充不滿； 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的熔接縫，其力學性能降低； 滯留氣體時塑件產生質量缺陷； 型腔內氣體受到壓縮后產生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解； 由于排氣不良，降低了充模速度。 6.2 排氣系統(tǒng)的設計方法 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關； 對于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣； 利用頂桿與孔的配合間隙排氣； 利用球狀合金顆粒燒結塊滲導排氣； 在熔合縫位置開設冷料穴 本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、 活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，這里不再單 獨設計排氣槽。 七、導向與脫模機構的設計 7.1 導向機構的作用和設計原則 7.1.1 導向機構的作用 導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要 零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有： a、定位作用 b、導向作用 c、承載作用 d、保持運動平穩(wěn)作用 e、錐面定位機構作用 7.1.2 導向機構的設計原則 a、 導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足 夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形； b、 導柱（導套）的直徑應根據(jù)模具尺寸選定，并應保證有足夠的抗彎強度； c、 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了 同軸度要求； d、 導柱和導套應有足夠的耐磨性； e、 為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板 上，這就要根據(jù)具體情況而定。 7.2 導柱、導套的設計 導柱導向是指導柱與導套（導向孔）采用間隙配合使導柱在導套（導向孔） 內滑動，配合間隙一般采用 H7/h6 級配合 8。 7.2.1 導柱的設計 導柱的結構形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小型 模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱 8。 在導柱的工作部分上開設油槽，可以改善導向條件，減少摩擦,故導柱采用加油 槽的階梯式導柱 其示意圖如下： 圖 7.1 導柱 7.2.2 導套的設計 由于導柱已選定，由塑料模具設計與制造可查得與之相配的導套. 其示意 圖如下 8： 圖 7.2 導套 7.2.3 導向孔的總體布局 導向零件應合理地均勻分布在模具的四周圍或靠近邊緣的部位，其中心距 模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變 形。根據(jù)手冊推薦值選定的導柱分布情況如下圖所示： 圖 7.3 導向孔總體布局 7.3.頂出機構的設計 頂出機構的功能是在任何正常的情況，頂出機構都能確實可靠的將成型塑 件從模板一側頂出，并在合模時其相關的頂出零件確保不與其它模具零件相干 擾的恢復到原來的位置。 頂出機構的設計原則： 開模時應留在動模的一側；塑件在成型頂出后，一般都有痕跡，但應盡量 使頂出殘留痕跡不影響塑件的外觀，一般頂出機構應設在塑件內表面以及不顯 眼的位置；頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的 部位，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的位置，防止塑 件在頂出過程中的變形和損傷；頂出機構應平穩(wěn)順暢，靈活可靠。 頂出機構有多種類型，本設計采用頂桿中心頂出。采用段面形狀為圓柱 形的頂桿，圓柱型頂桿是最常用的一種，由于這個形狀的頂桿和頂桿孔最容易 加工，且容易保證其配合精度，易于保證其互換性，并易于更換，而且它還具 有滑動阻力小，不易卡滯等優(yōu)點，因此，我們采用圓柱形頂桿頂出。 。 圖 7.4 推桿 推桿長度的計算 ，頂桿總長度為： h 桿=h 凸+1+h 動墊+S 頂+2+h 頂固 式中： h 桿 為推桿的總長度； h 凸 為凸模的總高度； h 動墊 為動模墊板的厚度； S 頂 為頂出行程； h 頂固 為頂桿固定板的厚度； 1 為富裕量，一般為（ 0.050.1）mm，表示頂桿端面應比腔型 的平面高出； 2 為頂出行程富裕量，一般為 36mm。 根據(jù)以上公式計可得，推桿的總長度為 161.13mm。 八、冷卻系統(tǒng)設計 在注射過程中，開始注射時模具是冷的，由于注入型腔內的塑料溫度的影響， 模具溫度逐漸升高。根據(jù)注射的成型材料不同，模具的溫度也不同。由于成型 要求模具有一定的溫度，模溫過高或過低都會影響塑件質量，產生縮孔，變形 等缺陷。所以，模具設計時必須考慮冷卻或加熱裝置來調節(jié)模具的溫度。成型 時若料溫不足，為了使模具達到成形要求的模溫，一般應考慮加熱裝置；當料 溫使模溫超過成形要求時，則應考慮冷卻裝置。 在模具設計中，設置冷卻裝置的目的，一是防止塑件脫模變形；二是縮短 成型周期；三是使結晶性塑料冷凝形成較低的結晶度，以得到柔軟性、擾曲性、 伸長率較好的塑件。 冷卻形式一般在型腔、型芯等部位合理地設置通水冷卻水路，并通過調節(jié) 冷卻水流量及流速來控制模溫。 本設計采用循環(huán)式冷卻水路，這樣對型腔和型芯的冷卻效果較好。水孔邊 離型腔距離為 20mm，因為如果距離太近的話冷卻不易均勻，太遠的話效率就近。 水孔直徑設計為 8mm。 8.1 冷卻系統(tǒng)的設計原則： 1）冷卻回路數(shù)量應盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大； 2）冷卻通道的布置應合理； 3）冷卻回路應有利于降低冷卻水進、出口水溫的差值； 4）冷卻回路結構應便于加工和清理； 5）冷卻水道至型腔表面的距離應盡可能相等； 6）冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度 8.2 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 a、 采用較低的模溫可以減小塑料制品的成型收縮率；即收縮率小，變形小， 尺寸穩(wěn)定，機械強度高，耐應力開裂性好和表面質量好； b、 模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減小塑件的變形，其中均勻一致 的模溫尤為重要。 8.3 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 a、 根據(jù)選用的塑料品種，確定溫度調節(jié)系統(tǒng)是采用冷卻方式還是加熱方式； b、 希望模溫均勻，塑件各部分同時冷卻，以提高生產率和塑件質量； c、 采用較底的模溫，快速、大流量通水冷卻一般效果比較好； d、 溫度調節(jié)系統(tǒng)要盡量做到結構簡單，加工容易，成本低廉。 8.4 冷卻裝置的設計要點 a、 冷卻水孔的數(shù)量愈多，對塑件的冷卻也就愈均勻； b、 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔形狀相吻合； c、 塑件局部壁后處，應加強冷卻； d、 對熱量積聚大，溫度上升高的部位應加強冷卻； e、 當成型大型塑件或薄壁制品時，料流程較長，而料溫愈流愈低，為在整個 塑件上取得大致相同的冷卻速度，可以適當改變冷卻水道的排水密度，在料流 末端冷卻水道可以排列得稀一些； f、 冷卻水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件強度； g、 冷卻裝置的形式應根據(jù)模腔的幾何形狀而定； h、 便于加工清理。 8.5 冷卻水道的結構 冷卻水道其分布如下圖 15： 圖 8.5 冷卻水道結構圖 九、小結 經(jīng)過十周的設計，打印機出紙托盤擴展架殼注塑模設計基本完成了。從拿 到畢業(yè)設計任務書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解 目前國內塑料模具行業(yè)和 ABS 塑料的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運用自己所學知識、 借鑒前人的資料，對給定的塑件進行認真分析，最終確定成型工藝方案。并進 一步選擇設備、確定模具結構、動作原理分析、計算零件尺寸、推出機構設計。 中期檢查過后，我對自己的思路和設計做了一些調整，最終確定了整個模具的 結構。并涉獵了相關英語資料，翻譯了其中一部分。 由于模具要求精度高，形狀、結構比較復雜。進行設計時，不僅用到模具 制造工藝學的知識，而且要用到大量機械制造方面的內容。比如機械制圖、機 械工程材料、塑性成型設備、公差、計算機制圖及 UG 等。通過這次的設計對以 前所學的知識進行了回顧和溫習，可以說這次畢業(yè)設計是對四年大學所學專業(yè) 知識的檢驗和練習。 十、參考文獻 1 屈華強. 塑料成型工藝與模具設計. 高等教育出版社. 2007 2 伍光明.王群.張厚安. 塑料模具設計指導. 國防工業(yè)出版社. 2008 3 羅河勝.塑料材料手冊M. 廣州 廣東科技出版社，2004. 4 鄒繼強.塑料模具設計參考資料匯編M. 北京 清華大學出版社， 2006 5 王伯平. 互換性與測量技術基礎. 機械工業(yè)出版社. 2004 6 陳經(jīng)斗等. 畫法幾何及機械制圖. 天津大學. 1997 7 文九巴. 機械工程材料. 機械工業(yè)出版社. 2003 8 俞漢青，陳金德. 金屬塑性成型原理. 機械工業(yè)出版社.2003 9 張克惠. 斜滑塊抽芯機構受力分析.模具工業(yè).1994.160（6），30-31 10 馮炳堯等. 模具設計與制造簡明手冊. 上海科技出版社. 1985 11 申開智. 塑料成型模具. 中國輕工業(yè)出版社. 2002 12 付宏生. 注塑制品與注塑模具設計. 化學工業(yè)出版社.2003 13 吳克堅等. 機械設計. 高等教育出版社. 2003 14 王孝培. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 機械工業(yè)出版社. 2001 15 王樹勛. 典型注塑模具結構圖冊. 中南工業(yè)大學出版社. 1992 致 謝 經(jīng)過 2 個多月的努力，我順利完成了這次畢業(yè)設計。在這里首先要感謝 xxx 老師在收集材料以及設計過程中給予的指導和幫助。通過老師的指導，我 在這段時間內掌握了注塑模設計基本原則以及設計中參數(shù)的選擇方法。中期檢 查時檢查老師給予的意見對我以后的設計質量和進度也有很大的幫助，在這里 表示感謝。 設計中還引用了不少工廠的經(jīng)驗以及多位專家學者的著作，從中學到了很 多設計技巧。使我初步認識到了以后工作中可能出現(xiàn)的問題，如何去解決，這 將對我以后的工作有很好的幫助作用，在這里一并表示感謝。 最后，通過本設計我鞏固了所學專業(yè)知識，并得到了不少心得。但由于是 第一次系統(tǒng)的做這樣規(guī)模的設計，會有不少缺點和錯誤，歡迎審核答辯的老師 批評指正，在此再次表示感謝。 設計人：xxx 20 年月日