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繼電器外殼注塑模具設(shè)計
摘要：模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤焦I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60％～80％的部件都要依靠模具成型。本論文介紹的是電磁繼電器外殼的注塑模具設(shè)計。
本論文詳細介紹了整個模具的設(shè)計過程，對各機構(gòu)和系統(tǒng)進行了詳盡的分析，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計、脫模機構(gòu)設(shè)計、排氣系統(tǒng)設(shè)計、抽芯機構(gòu)設(shè)計，合模機構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計等。除此之外還介紹了注塑材料成型工藝和性能，以及注塑機的選用和對部分參數(shù)的校核。
此設(shè)計多采用標準件，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，目的為了降低模具的制造成本，提高生產(chǎn)效率。設(shè)計過程中使用了AutoCAD, UG等計算機輔助軟件繪制了各主要零件圖、制品圖、以及大量結(jié)構(gòu)設(shè)計圖，大大縮短了設(shè)計的周期。
關(guān)鍵詞：注塑模具 PS 繼電器外殼
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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 繼電器外殼注塑模
一、選題的依據(jù)及意義：
模具生產(chǎn)水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品水平高低的重要標志，因為模具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。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。
我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤焦I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60％～80％的部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效率放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為1000億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15％左右的增長速度發(fā)展，2009年，我國模具總產(chǎn)值超過800億元人民幣。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
1. 國內(nèi)外研究概況
1） 塑料模
今年來，我國塑料模有很大的進步。在大型塑料模方面，已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電塑殼模具，6kg大容量洗衣機全套塑料模具及汽車保險桿和整體儀表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具，還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的1模2腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在精度方面，塑料模具制造精度可達0.02~0.05mm(國外可達0.005~0.01mm),分型面接觸間隙為0.02mm,模板的彈性變形為0.05mm,型面的表面粗糙度值為Ra0.2~0.25μg,塑料模具壽命已達100萬次（國外可達300萬次），模具制造周期仍比國外長2～4倍。這些標志著模具總體水平的參數(shù)指標與國外相比尚有較大差距。
2） 模具CAD/CAE/CAM
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引僅了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，實現(xiàn)了CAD/CAM集成，并采用了CAE技術(shù)對成型過程進行計算機模擬等，數(shù)控加工的使用率也越來越高，取得了一定的經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展。
近年來，我國自開發(fā)的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)絡(luò)模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等，為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。目前我國計算機輔助技術(shù)軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。
3） 模具標準件
模具標準件對縮短模具制造周期，提高質(zhì)量，降低成本，能起很大作用。因此，模具標準件越來越廣泛地應(yīng)得到采用。模具標準件主要有冷沖模架、塑料模架、推桿和彈簧等。新型彈性元件如氮氣彈簧亦已在推廣應(yīng)用中。
4） 模具材料與熱處理
模具材料的質(zhì)量、性能、品種和供貨是否及時，對模具的質(zhì)量和使用壽命以及經(jīng)濟效益有著直接的重大影響。近年來，國內(nèi)一些模具鋼生產(chǎn)企業(yè)已相繼建成和引進了一些先進工藝設(shè)備，使國內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善，模具鋼質(zhì)量有較大程度的提高。但國產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種、精料化、制品化等方面尚待解決。另外，還需要研究適應(yīng)玻璃、陶瓷、耐火磚和地磚等成型模具用材料系列。
模具熱處理使關(guān)系能否充分保證模具鋼性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)大部分企業(yè)在模具淬火時仍采用鹽熔爐或電爐加熱，由于模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴，處理質(zhì)量不高，而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質(zhì)量。近年來，真空熱處理爐開始廣泛用于模具制造。
2.發(fā)展趨勢
(1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
1） 模具軟件功能集成化。
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時個功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計，制造，裝配，檢驗，測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Deleam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型，復(fù)雜形體工程制圖，工業(yè)設(shè)計高級渲染，塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)，逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度高的軟件還包括：Pro/E,UG和CATIA等。
2） 模具設(shè)計，分析及制造的三維化。
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計，分析，制造的三維化，無紙化要求新一代模具軟件以立體的，直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品的CAE分析，模具可制造性評價和數(shù)控加工，成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/E,UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化，基于特征，全相關(guān)等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert,Deleam公司的Ps-mold 及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注射模設(shè)計軟件，可進行交互式3D型腔，型芯設(shè)計，模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件Moldflow Advisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。面向制造，基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進性和實用性的重要標志之一。如Cimatron公司的注射模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格，并能進行智能化加工參數(shù)設(shè)定，加工結(jié)果校驗等。
3） 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢。
隨著模具在企業(yè)競爭，合作，生產(chǎn)和管理等方面的全球化，國際化，以及計算機軟硬技術(shù)的迅速發(fā)展，模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢是使CAD/CAE/CAM技術(shù)跨地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所在整個行業(yè)中推廣，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬設(shè)計，敏捷制造技術(shù)成為可能。美國在其《21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。
(2)模具檢測和加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
1） 模具向著精密，復(fù)雜，大型的方向發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高。目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利，美國，日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化掃描功能。實現(xiàn)了從測量實物-建立數(shù)學(xué)模型-輸出工程圖紙-模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程的開發(fā)和應(yīng)用。
2） 數(shù)控電火花加工機床。
日本沙迪克公司采用直線電機伺服器驅(qū)動的AQ325L，AQ550LIS-WEDM具有驅(qū)動反應(yīng)快，傳動及定位精度高，熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制，PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)，另外有些EDM還采用混粉加工工藝，微精加工脈沖電源及模糊控制（FC）等技術(shù)。
3） 高速銑削機床（HSM）
銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高（為普通銑削加工的5-10倍）及可加工硬材料（<60HRC）等諸多優(yōu)點。因而在模具加工中日益受到重視。HSM主要用于大，中型模具加工，如汽車覆蓋件模具，壓鑄模，大型塑料模等曲面加工。
4） 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)，這也是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動定位夾具或定位盤；有完整的機具，刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)。
(3) 快速經(jīng)濟制模技術(shù)的廣泛應(yīng)用
縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)
濟制模技術(shù)具有制模周期短，成本較底的特點，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合
經(jīng)濟效益比較顯著的模具制造技術(shù)。
快速原型制造（RPM）技術(shù)是集精密機械制造，計算機技術(shù)，NC技術(shù)，激光成型技術(shù)和材料科學(xué)與一體的新技術(shù)，是當前最先進的零件及模具成型方法之一。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造，具有技術(shù)先進的概念設(shè)計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。
現(xiàn)在是多品種，少批量生產(chǎn)的時代，到下一個世紀，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料（環(huán)氧，聚脂等）制造（或其中填充金屬粉末，玻璃纖維等）的簡易模具，中，低熔點合金模具，噴涂成型模具，快速模架，快速凸模等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置，快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
(4) 模具材料及表面處理技術(shù)的研究
因選材料和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%-30%，因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要，對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度，等向性，致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此，它具有韌性高，磨削工藝性好，耐磨性高，長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。模具鋼品種規(guī)格多樣化，產(chǎn)品精細化，制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要發(fā)展趨勢。
熱處理和表面處理是能否充分發(fā)展模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲，復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD，PVD，PVCD，離子滲入，離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC,TiN,TiCN,TiAlN,CrN,Cr7c3,W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化，輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術(shù)也日益受到重視。
(5) 模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展
模具表面的精加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀拋光為主，不僅效率低（約占整個制造周期的1/3），且工人勞動強度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動化、智能化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)發(fā)展特種研磨與拋光，如擠壓磨、電化學(xué)拋光、超聲波拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。
(6)模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛
使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制定統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種、發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。
(7) 壓鑄模、擠壓模及粉末鍛模比例增加
隨著汽車、車輛和電機產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。同時擠壓模及粉末鍛模比例也將有不同程度的增加，而且精度要求也越來越高。
(8) 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式
在成形（型）工藝方面，主要有沖壓模具多功能復(fù)合化、超塑性成形（型）、塑性精密成形（型）技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形（型）技術(shù)等。另一方面，隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標準件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
1. 課題研究的主要內(nèi)容
本課題主要是繼電器外殼注塑模的設(shè)計， 分析繼電器外殼注塑模的制造工藝，分流道、注塑量等工藝的計算，課題研究的實驗方案。
1) 繼電器外殼注塑模設(shè)計的初步方案
盡可能利用校內(nèi)外所有的條件，并由指導(dǎo)老師講解，對及其工藝流程的認識，計算出有效尺寸，然后繪制出繼電器外殼注塑模的裝配圖和零件圖。
2) 繼電器外殼注塑模各部件的初步設(shè)計方案
該模具包含澆注系統(tǒng)、合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計、頂出機構(gòu)的設(shè)計以及復(fù)位等機構(gòu)的設(shè)計，要使得設(shè)計的價格低廉、成型性能較好。
四、目標、主要特色及工作進度
1.目標
設(shè)計出一個能夠滿足社會生產(chǎn)要求的、具備結(jié)構(gòu)相對簡單、成本較低、安裝和拆卸操作方便，故障率低，常見故障易處理，維護方便的繼電器外殼注塑模，并且能根據(jù)市場的要求，應(yīng)用模具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué)會擬定繼電器外殼注塑模的設(shè)計方案，設(shè)計出高效、實用、經(jīng)濟，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。在合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計過程中熟悉并應(yīng)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料的能力以及進一步培養(yǎng)識圖、制圖、編寫技術(shù)文件等基本技能。
2.主要特色
1） 熟練應(yīng)用UG及AutoCAD計算機繪圖軟件
2） 了解模具的基礎(chǔ)知識
3） 與實際聯(lián)系緊密為今后走上崗位打下良好基礎(chǔ)
3.工作進度
1) 開題報告 2周
2) 總體設(shè)計 2周
3) 常規(guī)設(shè)計 9周
4) 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 3周
5) 外文資料翻譯 1周
五、參考文獻
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[2]唐志玉編. 大型注塑模設(shè)計基礎(chǔ). 成都科技大學(xué)出版社，1987
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[4]《塑料模設(shè)計手冊》編寫組. 塑料模設(shè)計手冊（第三版）. 機械工業(yè)出版社，2002年8月
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[6]丁浩. 塑料工業(yè)實用手冊（下冊）. 化學(xué)工業(yè)出版社, 1996,3
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[10]邱建新、李發(fā)根等. 模具工業(yè)發(fā)展終述. CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2003.12
[11]周永泰. 模具產(chǎn)品目前水平及今后發(fā)展趨勢, 1998.2
[12]周雄輝. 現(xiàn)代模具設(shè)計制造理論. 上海交通大學(xué)出版社. 2000年
目錄
1 引言
1.1 模具生產(chǎn)的重要性.................................．．．．．．．．1
1.2 我國塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀..................................．．．1
1.3 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢.....................................．．2
2 電磁繼電器外殼注塑模具設(shè)計
2.1 制品工藝性能分析.......................................．．7
2.2 PS的加工工藝及成型性能...............................．．．9
2.3 分型面的選擇..........................................．．10
2.4 型腔數(shù)目的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
2.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計.........................................．11
2.5.1 澆注系統(tǒng)的組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
2.5.2 澆注系統(tǒng)的布置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
2.5.3 主流道的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
2.5.4 分流道的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
2.5.5 澆口的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
2.6 注塑機的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
2.6.1 最大的注塑量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
2.6.2 注塑壓力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
2.6.3 鎖模力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
2.6.4 模板尺寸的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
2.6.5 模具安裝板的校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
2.6.6 開模行程的校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
2.7 側(cè)抽芯與側(cè)分型面機構(gòu)的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
2.8 排氣問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
2.9 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.9.1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
2.9.2 模架的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
2.9.3 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
2.10 頂出機構(gòu)的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
2.10.1 頂出機構(gòu)的驅(qū)動方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
2.10.2 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
2.10.3 頂出行程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2.10.4 頂出位置的設(shè)置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2.10.5 脫模力的計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.10.6 導(dǎo)向裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.10.7 頂桿的形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.11 復(fù)位機構(gòu)的設(shè)置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.12 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑料件質(zhì)量的影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
2.13 模具的作用原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 28
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
參考文獻.................................................． 30
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
繼電器外殼注塑模設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
1. 塑件產(chǎn)品零件圖一張。
2．根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點合理設(shè)計模具結(jié)構(gòu)。
3．CAD繪圖完成零件裝配圖（一張壹號圖，零件圖不少于4張）。
4.本制品材料為PS，密度為1.05g/cm3
PS允許的最小分流道直徑為3.2mm
修正系數(shù)為f=1.2
制品的脫出距離為33mm 包括流道凝料在內(nèi)的制品高度為51mm
本制品的注射壓力為 100Mpa
設(shè)計要求：制品形狀一般，有一定的精度要求，熔體粘度中等
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1、開題報告 2周
2、總體設(shè)計 2周
3、常規(guī)設(shè)計 9周
4、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 3周
5、外文資料翻譯 1周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1]秦蕊. 塑料模具設(shè)計. 西北工業(yè)大學(xué)出版社,1988,12
[2]唐志玉編. 大型注塑模設(shè)計基礎(chǔ). 成都科技大學(xué)出版社，1987
[3]于華編. 注塑模具設(shè)計技術(shù)及實例. 機械工業(yè)出版社，1999.5
[4]《塑料模設(shè)計手冊》編寫組. 塑料模設(shè)計手冊（第三版）. 機械工業(yè)出版社
[5]張文華.塑膠模具設(shè)計制圖實務(wù).航空工業(yè)出版社, 1999年5月
[6]丁浩. 塑料工業(yè)實用手冊（下冊）. 化學(xué)工業(yè)出版社, 1996,3
[7]楊可楨、程光蘊. 機械設(shè)計基礎(chǔ). 高等教育出版社(第四版). 1999,4
[8]邱建新、李發(fā)根等. 模具工業(yè)發(fā)展終述. CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2003.12
[11]周永泰. 模具產(chǎn)品目前水平及今后發(fā)展趨勢, 1998.2
1.引言
1.1 模具生產(chǎn)的重要性
模具生產(chǎn)水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品水平高低的重要標志，因為模具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。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。
我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤焦I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60％～80％的部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效率放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為1000億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15％左右的增長速度發(fā)展，2009年，我國模具總產(chǎn)值超過800億元人民幣。
1.2 我國塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀
1） 塑料模
今年來，我國塑料模有很大的進步。在大型塑料模方面，已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電塑殼模具，6kg大容量洗衣機全套塑料模具及汽車保險桿和整體儀表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具，還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的1模2腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在精度方面，塑料模具制造精度可達0.02~0.05mm(國外可達0.005~0.01mm),分型面接觸間隙為0.02mm,模板的彈性變形為0.05mm,型面的表面粗糙度值為Ra0.2~0.25μg,塑料模具壽命已達100萬次（國外可達300萬次），模具制造周期仍比國外長2～4倍。這些標志著模具總體水平的參數(shù)指標與國外相比尚有較大差距。
2） 模具CAD/CAE/CAM
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引僅了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，實現(xiàn)了CAD/CAM集成，并采用了CAE技術(shù)對成型過程進行計算機模擬等，數(shù)控加工的使用率也越來越高，取得了一定的經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展。
近年來，我國自開發(fā)的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)絡(luò)模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等，為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。目前我國計算機輔助技術(shù)軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。
3） 模具標準件
模具標準件對縮短模具制造周期，提高質(zhì)量，降低成本，能起很大作用。因此，模具標準件越來越廣泛地應(yīng)得到采用。模具標準件主要有冷沖模架、塑料模架、推桿和彈簧等。新型彈性元件如氮氣彈簧亦已在推廣應(yīng)用中。
4） 模具材料與熱處理
模具材料的質(zhì)量、性能、品種和供貨是否及時，對模具的質(zhì)量和使用壽命以及經(jīng)濟效益有著直接的重大影響。近年來，國內(nèi)一些模具鋼生產(chǎn)企業(yè)已相繼建成和引進了一些先進工藝設(shè)備，使國內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善，模具鋼質(zhì)量有較大程度的提高。但國產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種、精料化、制品化等方面尚待解決。另外，還需要研究適應(yīng)玻璃、陶瓷、耐火磚和地磚等成型模具用材料系列。
模具熱處理使關(guān)系能否充分保證模具鋼性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)大部分企業(yè)在模具淬火時仍采用鹽熔爐或電爐加熱，由于模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴，處理質(zhì)量不高，而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質(zhì)量。近年來，真空熱處理爐開始廣泛用于模具制造。
1.3 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
(1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
1） 模具軟件功能集成化。
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時個功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計，制造，裝配，檢驗，測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Deleam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型，復(fù)雜形體工程制圖，工業(yè)設(shè)計高級渲染，塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)，逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度高的軟件還包括：Pro/E,UG和CATIA等。
2） 模具設(shè)計，分析及制造的三維化。
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計，分析，制造的三維化，無紙化要求新一代模具軟件以立體的，直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品的CAE分析，模具可制造性評價和數(shù)控加工，成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/E,UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化，基于特征，全相關(guān)等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert,Deleam公司的Ps-mold 及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注射模設(shè)計軟件，可進行交互式3D型腔，型芯設(shè)計，模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件Moldflow Advisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。面向制造，基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進性和實用性的重要標志之一。如Cimatron公司的注射模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格，并能進行智能化加工參數(shù)設(shè)定，加工結(jié)果校驗等。
3） 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢。
隨著模具在企業(yè)競爭，合作，生產(chǎn)和管理等方面的全球化，國際化，以及計算機軟硬技術(shù)的迅速發(fā)展，模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢是使CAD/CAE/CAM技術(shù)跨地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所在整個行業(yè)中推廣，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬設(shè)計，敏捷制造技術(shù)成為可能。美國在其《21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。
(2)模具檢測和加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
1） 模具向著精密，復(fù)雜，大型的方向發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高。目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利，美國，日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化掃描功能。實現(xiàn)了從測量實物-建立數(shù)學(xué)模型-輸出工程圖紙-模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程的開發(fā)和應(yīng)用。
2） 數(shù)控電火花加工機床。
日本沙迪克公司采用直線電機伺服器驅(qū)動的AQ325L，AQ550LIS-WEDM具有驅(qū)動反應(yīng)快，傳動及定位精度高，熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制，PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)，另外有些EDM還采用混粉加工工藝，微精加工脈沖電源及模糊控制（FC）等技術(shù)。
3） 高速銑削機床（HSM）
銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高（為普通銑削加工的5-10倍）及可加工硬材料（<60HRC）等諸多優(yōu)點。因而在模具加工中日益受到重視。HSM主要用于大，中型模具加工，如汽車覆蓋件模具，壓鑄模，大型塑料模等曲面加工。
4） 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)，這也是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動定位夾具或定位盤；有完整的機具，刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)。
(3) 快速經(jīng)濟制模技術(shù)的廣泛應(yīng)用
縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)濟制模技術(shù)具有制模周期短，成本較底的特點，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟效益比較顯著的模具制造技術(shù)。
快速原型制造（RPM）技術(shù)是集精密機械制造，計算機技術(shù)，NC技術(shù)，激光成型技術(shù)和材料科學(xué)與一體的新技術(shù)，是當前最先進的零件及模具成型方法之一。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造，具有技術(shù)先進的概念設(shè)計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。
現(xiàn)在是多品種，少批量生產(chǎn)的時代，到下一個世紀，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料（環(huán)氧，聚脂等）制造（或其中填充金屬粉末，玻璃纖維等）的簡易模具，中，低熔點合金模具，噴涂成型模具，快速模架，快速凸模等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置，快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
(4) 模具材料及表面處理技術(shù)的研究
因選材料和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%-30%，因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要，對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度，等向性，致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此，它具有韌性高，磨削工藝性好，耐磨性高，長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。模具鋼品種規(guī)格多樣化，產(chǎn)品精細化，制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要發(fā)展趨勢。
熱處理和表面處理是能否充分發(fā)展模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲，復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD，PVD，PVCD，離子滲入，離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC,TiN,TiCN,TiAlN,CrN,Cr7c3,W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化，輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術(shù)也日益受到重視。
(5) 模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展
模具表面的精加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀拋光為主，不僅效率低（約占整個制造周期的1/3），且工人勞動強度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動化、智能化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)發(fā)展特種研磨與拋光，如擠壓磨、電化學(xué)拋光、超聲波拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。
(6)模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛
使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制定統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種、發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。
(7) 壓鑄模、擠壓模及粉末鍛模比例增加
隨著汽車、車輛和電機產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。同時擠壓模及粉末鍛模比例也將有不同程度的增加，而且精度要求也越來越高。
(8) 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式
在成形（型）工藝方面，主要有沖壓模具多功能復(fù)合化、超塑性成形（型）、塑性精密成形（型）技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形（型）技術(shù)等。另一方面，隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標準件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。
2.電磁繼電器外殼注塑模具設(shè)計
2.1制品工藝性分析
本制品是電磁繼電器外殼。材料選用透明PS，其形狀如圖
圖 2-1
圖 2-2
制品的形狀、尺寸和精度要求與注射成型工藝和模具結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性稱為制品的工藝性/現(xiàn)在的注射生產(chǎn)，幾乎能成型所有正式形狀和尺寸的塑料件。但科學(xué)地設(shè)計注塑件并非易事。設(shè)計者必須熟悉注射材料和工藝，了解注射機和模具，注意注塑件與金屬零件在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。必須考慮塑料熔體在模具流道和模具形腔內(nèi)的流動充模特性，考慮塑件冷卻固化中存在收縮、取向和殘余應(yīng)力。注塑件必須采用薄壁件的組合形體，保證壁厚均勻，必須考慮模具結(jié)構(gòu)的簡化和脫模的可行。該制品的特點是輕薄，小巧，表面質(zhì)量、尺寸精度要求較高。故制品設(shè)計時要考慮以下幾個方面：
（1）在保證制品使用要求的前提下，應(yīng)力求使用價格低廉和成型性能較好的塑料，同時還應(yīng)力求制品形狀、結(jié)構(gòu)簡單和壁厚均勻。
注塑性的壁厚是塑料件結(jié)構(gòu)的最基本要素。其他的形體和尺寸如圓角等，都是以壁厚為參照。注塑件的壁厚均勻的薄板組合的形體。如果壁厚不均勻，會使塑料熔體的充模速率與冷卻收縮不均勻。由此產(chǎn)生許多質(zhì)量問題，如凹陷、真空泡、翹曲，甚至開裂，壁厚均勻一致是注塑件設(shè)計的重大原則。通常熱塑性之間的壁厚在1~5mm范圍選擇。本制品平均壁厚為0.8mm。另外，在取較小的壁厚時還要考慮制品在脫模頂出過程中，塑件變形損傷的限制和制品在使用裝配堅固時的強度和剛度。
（2）制品的脫模斜度
在確定脫模斜度過程中，要注意下面三點。第一，在必須保證塑件尺寸精度，脫模斜度造成的制品尺寸誤差必須必須限制在該尺寸精度的公差之內(nèi)。第二，為避免或減少脫模力過大而損傷注塑件，對于收縮較大，形狀復(fù)雜，對型芯包緊較大的塑件，應(yīng)考慮較大的脫模斜度。第三，為使塑件在開模后仍留在動模一側(cè)的的型芯上，可以考慮塑件的內(nèi)表面脫模斜度取略大于外表面。一般情況，塑件沿脫模方向的脫模斜度為1~1.5°，塑件沿脫模方向有幾個孔使脫模阻力較大時，宜采用4~5°的斜度。該制品為PS材料，由于制品在型芯側(cè)有較多凸臺與凹孔，內(nèi)表面的脫模斜度取1.5°
表2-1 常用塑料成型的脫模斜度推薦值
塑料種類
脫模斜度
塑料種類
脫模斜度
凹模（型腔）
凸模（型芯）
凹模（型腔）
凸模（型芯）
聚酰胺
25′~40′
20′~40′
ABS
40′~1°20′
35′~1°
聚乙烯
25′~45′
20′~45′
聚碳酸酯
35′~1°
30′~50′
聚苯乙烯
35′~1°30′
30′~1°
聚甲醛
35′~1°30′
30′~1°
有機玻璃
35′~1°30′
30′~1°
氯化聚醚
25′~45′
20′~45′
（3）轉(zhuǎn)角處以圓角過渡
在塑件設(shè)計過程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件強度，改善塑件的流動情況，便于脫模。塑件除了使用上要求必須采用尖角外，其余所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可能采用圓角過渡。一般采用R0.5mm，就能使塑件的強度大為增強。在塑件結(jié)構(gòu)無特殊要求時，各連接處的圓角半徑均不應(yīng)小于0.5~1mm。采用圓角過度時，其外壁R=0.5mm。還應(yīng)注意，在分型面上，在頂桿和推塊的運動配合表面上，通常不設(shè)置圓角，以防止漏料和飛邊。本制品由于壁厚平均只有0.8mm,故采用較小圓角R=0.2mm。
（4）選擇合適的精度
注塑件的設(shè)計圖用公差標明尺寸和形狀位置精度。這關(guān)系到塑料制品裝配時的互換性和使用性能，也關(guān)系到模塑工程的經(jīng)濟性。本品為高檔產(chǎn)品，因此表面和尺寸精度要求較高，但是過分強調(diào)精度會給模具生產(chǎn)和加工帶來不必要的麻煩。本制品采用3級精度，查參考文獻[6]表2-3得公差值為0.26mm。
（5）設(shè)計制品時還應(yīng)考慮成型進的分子取向問題，除特殊要求應(yīng)盡量避免出現(xiàn)明顯的各向異性。
（6）設(shè)計出的制品形狀應(yīng)利于模具分型、排氣、補縮和冷卻，同時在成型以后最好不要在進行機械加工。
2.2 PS的加工工藝及成型性能
化學(xué)和物理特性
大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。
典型的收縮率在0.4~0.7%之間。
注塑模工藝條件 :
干燥處理：除非儲存不當，通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為80℃、2~3小時。
熔化溫度：180~280℃。對于阻燃型材料其上限為250℃。
模具溫度：40~50℃。
注射壓力：200~600Mpa。
注射速度：建議使用快速的注射速度。
流道和澆口: 可以使用所有常規(guī)類型的澆口。
典型用途:
產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。
2.3 分型面的選擇
在注射模具中，用于取出塑料件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見的取出塑料件的主分型面與開模方向垂直，也有采用與開模方向一致的分型面。分型面大都是平面，也有傾斜面，曲面或階梯面。
分型面的選擇不僅關(guān)系到塑料件的正常成型和脫模，而且還關(guān)系到模具的結(jié)構(gòu)與制造成本，在選擇分型面時，應(yīng)遵守以下原則：
（1）分型就選擇在塑料件的最大截面處。
（2）盡可能將塑件留在動模一側(cè)。
（3）有利于保證塑料件的尺寸精度。
（4）有利于保證塑料件的外觀質(zhì)量。
（5）考慮滿足塑料件的要求。
（6）長型芯應(yīng)位于開模方向。
（7）盡量減少塑料件在合模平面上的投影面積，以減少所需的鎖模力。
（8） 有利于排氣。應(yīng)將分型面置于熔體充模流動的末端。
（9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。
（10）非平面分型面的選擇，就有利于型腔加工和脫模方便。
基于以上原則，該制品的分型面選擇在制品的下底面。如圖
圖 2-3
2.4 型腔數(shù)目的確定
最經(jīng)濟型腔數(shù)的確定，實質(zhì)上是注塑件的生產(chǎn)成本核算。但在注射模設(shè)計初始方案決定階段，由于澆注系統(tǒng)等技術(shù)參數(shù)尚屬未知，型腔數(shù)的確定只能根據(jù)經(jīng)驗進行估算預(yù)測，在模具設(shè)計完成后，可根據(jù)這個方法再細化，進行生產(chǎn)總成本和每個塑料制品成本的核算?？紤]到本制品體積較小，且需要在兩側(cè)側(cè)抽，導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)過綜合分析，宜采用一模兩腔。
2.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
澆注系統(tǒng)的作用，是將塑料熔體順利地充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制品。因此要求充模過程快而有序，壓力損失小，熱量損失小，排氣條件好，澆注系統(tǒng)中凝料容易與制品分離或切除。
2.5.1 澆注系統(tǒng)的組成
本模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、側(cè)澆口和冷料穴組成。
（1） 主流道
主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。
（2） 分流道
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具中應(yīng)具有一定設(shè)置的分流道。
（3）澆口
指分流道末端與型腔入口之間狹窄且短小的段流道。它的功能是使塑料熔體加快流速注入模腔內(nèi)，并有序地填滿型腔，且對補縮有控制的作用。
2.5.2 澆注系統(tǒng)的布置
在多型腔模中，分流道的的布置有平衡式和非平衡式兩類，一般以平衡式布置為佳。平衡式布置就是從主流道末端到各個型腔的分流道，其長度、斷面形狀和尺寸都是對應(yīng)相等的。這種設(shè)計可使塑料均衡地充滿各個型腔?？紤]到本模具采用一模兩腔，模流動距離較長且制品的尺寸精度和表面精度要求較高，故分流道應(yīng)采用平衡式布置。
2.5.3主流道的設(shè)計
主流道的設(shè)計要點如下：
（1）便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為2~4°，對流動性差的凝料，也可取3~6°過大會造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63um。
（2）主流道大端呈圓角，其半徑常取r=1~3mm，以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。
（3）在成型良好的情況下，主流道的長度盡量短，否則將會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多而影響注射成型。
（4）為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接設(shè)計成半球形凹坑，其半徑r=r+(1~2mm)，凹坑深度常取3~4mm。
（5）由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，以便先用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理。如大端兼作定位環(huán)則圓盤突出定模端面的H=5~10mm，也常有將模具定位環(huán)與主流道襯套分開設(shè)計的。
本模具安裝在臥式的注射機中，故主流道垂直于分型面，且呈圓錐形，具有2°的錐角，其大端直徑為6.8mm，小端直徑大于噴嘴直徑的3mm，它的長度取決于定模板及脫流道板的厚度。
由于主流道要與高濁的塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以模具的主流道部分常設(shè)計成可拆卸的澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。本模具采用的澆口套如圖2－4所示。
圖 2-4
2.5.4 分流道的設(shè)計
常用的分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面大，表面積小，以減少傳熱損失。因此可用流道的截面積與周長之比來表示流道的效率。其中圓形截面的效率最高（即表面最?。?。本模具的分流道采用U形分流道。
分流道的長度取決于模具型腔的總體方案和澆口的位置，從輸送熔體時的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的制品，可用以下經(jīng)驗公式確定分流道的直徑：
mm
式中：D—各級分流道的直徑(mm)；
W—流經(jīng)該分流道的熔體重量（g）；
L—流過W熔體的分流道長度（mm）。
由于本制品的材料為PS，密度為1.05g/cm3，用測出制品的體積為W=2.879g， L在這里取10mm，那么，其修正系數(shù)為f=1.2，則分流道直徑為D′=D×f= 0.98mm，但PS允許的最小分流道直徑為3.2mm，分流道直徑取3.5mm。
2.5.5 澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對制品的質(zhì)量影響很大。澆口的主要作用有兩點：一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口有點澆口、潛伏式澆口、側(cè)澆口、重疊式澆口、扇形澆口等多種形式。由于側(cè)澆口保壓補縮作用較好，且不易產(chǎn)生塑件殘余應(yīng)力變形，翹曲，易成型薄壁，復(fù)雜形狀的塑件。所以本制品采用側(cè)澆口比較好。
值得注意的是：側(cè)澆口注射壓力損計模失大，融料流速高，對殼型塑件排氣不便，易產(chǎn)生熔接痕，缺料?？s孔，氣孔等弊病。在設(shè)計的時候要盡量不讓這些弊病產(chǎn)生。
2.6注塑機的選擇
選擇合適的注塑機是注塑加工進行的的前提，在選擇注塑機時要以下列參數(shù)校核為依據(jù)
2.6.1最大注塑量
注塑模集一次成型的塑料重量（制品和流道凝料之和）應(yīng)在注塑機理論注射量的10~80%之間為宜；既能保證制品質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選在50~80%之間為好。
柱塞式注塑機按一次注射聚苯乙烯（PS）塑料的最大克數(shù)為標準。
螺桿式注塑機的最大注射量通常以螺桿在料筒內(nèi)最大推進容積M（mm3）來表示。本模具所采用的是螺桿式注塑機。計算零件的體積、質(zhì)量是為了選擇注塑機。本次設(shè)計的制品的體積和投影面積由UG直接得出：投影面積為 560mm2，體積為2741mm3，澆道的體積計算如下：
冷料穴和主流道的體積：
分流道體積：212.68 mm2
流道總體積：373.02 mm2
每次注射體積：5855 mm2
PS密度為1.05g/cm3，則制品的質(zhì)量為：
M=ρV=6.15g
則注射量為：V注=V/80%=7.68g
2.6.2 注射壓力
注射加工時所需注射壓力與塑料品種、制品的開關(guān)及尺寸、注塑機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機的注射壓力為必須大于成型制品所需的注射壓力。根據(jù)經(jīng)驗，成型所需注射壓力范圍如下：
（1） 制品形狀簡單，熔體流動性好，壁厚者，所需注射壓力一般小于70Mpa。
（2）制品形狀一般，精度要求一般，熔體流動性好者，所需注射壓力通常選70~100Mpa。
（3）制品形狀一般，有一定的精度要求，熔體粘度中等（如改性PE、PS），所需注射壓力選100~140Mpa。
（4）制品壁薄、尺寸大，壁厚不均，精度要求高，熔體粘度高者，注射壓力選為100~140 Mpa
綜合分析，本制品的注射壓力應(yīng)選為 100Mpa。
2.6.3 鎖模力
鎖模力為注塑機鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選的注塑機的鎖模力必須大于由高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，脹模力等于制品和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積，即：
(ton)
式中: T—注射機的額定鎖模力
F—塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（cm2）
q—熔融塑料在模腔內(nèi)的壓力（kg/cm2）
K—安全系數(shù)，通常取1.1~1.2
型腔壓力因塑料品種、制品復(fù)雜程度和精度不同而不同。如表2-2、2-3所示：
表2-2 常用塑料選用的型腔壓力(Mpa)
LDPE
HDPE
MDPE
PS
AS
ABS
PMMA
CA
10~15
20
35
15~20
30
30
30
35
本模具的型腔壓力取為20Mpa，A為560mm2，則所選的注塑機鎖模力應(yīng)大于K×P腔×A/1000=13.44 kN
表2-3不同制品選用的型腔壓力（Mpa）
條件
易成型塑件
普通塑件
高粘度塑件，高精度塑件
特高粘度塑件，高精度塑件
型腔壓力
25
30
35
40
舉例
PE，PS等壁厚均勻日用品
薄壁容器
ABS，POM等機器零件，高精度塑件
高精度機器零件
2.6.4 模板尺寸的確定
在成型過程中型腔和動模板的底部都會因受到壓力而變形，如果這種變形太大則會影響制品的精度，所以這些地方的厚度有一定的要求?？紤]到需要設(shè)置水道和安裝較多的滑塊，故模板的厚度取大一些。其尺寸如下：
定模板：長×寬×高：160×100×40
動模板：長×寬×高：160×100×25
模架一般都是采用標準模加，因定模板和動模板的尺寸確定，故可根據(jù)其尺寸選擇模架。本設(shè)計采用國標A2-100×160-44Z1GB/T12556-1990模架。
由模架規(guī)格可取其它值如下：
定模固定板：長×寬×高：160×100×16
動模固定板：長×寬×高：160×100×16
頂桿固定板：長×寬×高：160×58×10
該模具的總厚度為180mm。
根據(jù)上面的參數(shù)可選注塑機機型為：XS-Z30/25
表2-4 注塑機機型及其參數(shù)
注 射 部 分
鎖 模 部 分
螺桿直徑
注射容量
注射壓力
注射速率
注 射方 式
鎖模力
移模行程
拉桿間距
最大模厚
最小模厚
頂出行程
頂出力
mm
Mpa
g/s
柱塞式
kN
mm
mm
mm
mm
mm
kN
30
30
116
38
250
160
235
180
60
140
12
2.6.5 模具安裝尺寸的校核
注射模具安裝尺寸的需校核項目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸。
（1）噴嘴尺寸
注射模主流道襯套始端凹坑的球面半徑R應(yīng)大于注射噴嘴球頭半徑r，以保證同心和緊密接觸，通常R=r+(0.5~1)mm。主流道孔小端直徑D應(yīng)大于注塑機噴嘴直徑d，通常取D=d+（0.5~1）mm。
（2）模具外形尺寸
模具長寬尺寸應(yīng)與注塑機的拉桿內(nèi)間距相適應(yīng)，以保證模具至少能從一個方向穿過拉桿間的空間安裝在注塑機上。
模具厚度必須在所選注塑機的最大模厚和最小模厚之間。本模具的厚度為180mm，在所選的注塑機的要求之內(nèi)。
（3）模具的固定尺寸
注塑機固定及移動模板上有許多不同間距的螺釘孔和“T”型槽，用于固定模具。模具的固定方法有兩種：第一，螺釘直接固定（本模具采用此法），此時模具動、定模固定板上的螺釘過孔及其間距必須與注塑機模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；第二，壓板固定，只需模具動、定模固定板附近有螺孔即可。
2.6.6 開模行程校核
本模具為雙分型面注塑模，其開模行程按下式校核，
S≥H1+H2+（5~10）
式中：S—注塑機的最大開模行程(mm)
H1—制品的脫出距離
H2—包括流道凝料在內(nèi)的制品高度（mm）
該處：H1=33mm，H2=51mm
H1+H2+5= 89 ≤S=140mm
故此模具滿足該注塑機的技術(shù)要求。
2.7 側(cè)抽芯與側(cè)向分型機構(gòu)的設(shè)計
當制品上具有與開模方向非一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時，必須首先將成型這部分的型芯或型腔脫離制品，才能將整個制品從模具中脫出。通常將這種型芯或型腔稱為側(cè)抽芯或側(cè)型腔，并加工成可動形式。開模時推動側(cè)抽芯外移脫離制品，合模時推動側(cè)型芯復(fù)位的機構(gòu)稱為抽芯機構(gòu)。這類模具脫出制品的運動有兩種情況：第一，開模時首先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出制品；第二種是側(cè)向抽芯與制品的推出同步。本模具使用了滑塊外側(cè)抽芯機構(gòu)
抽芯機構(gòu): 本設(shè)計采用斜銷側(cè)抽機構(gòu)，由滑塊及滑塊定位裝置等組成，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，動作安全可靠。
開模時，動定模分離，使得滑塊受到斜銷對其的作用力，沿導(dǎo)軌向外分離，完成抽芯動作。本模具所采用的抽芯機構(gòu)如圖所示。
圖 2-5
2.8 排氣問題
從某種角度而言，注塑模也是一種轉(zhuǎn)換裝置。即塑料進入模腔的同時，必須轉(zhuǎn)換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出揮發(fā)性氣體，排氣系統(tǒng)是注塑模設(shè)計的重要組成部分。
排氣和排氣槽設(shè)計不合理將會產(chǎn)生下述的弊病：
（1） 增加熔體充模流動阻力，使型腔不能充滿，塑料制品棱邊不清。
（2）在制品上呈現(xiàn)明顯可見的流動痕跡和熔合縫，其力學(xué)性能降低。
（3）滯留氣體使制品產(chǎn)生銀紋、氣孔等表面質(zhì)量缺陷。
（4）型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解變色，甚至碳化燒焦。
（5）由于排氣不良，減低了充模速度，延長了注塑成型周期。
排氣系統(tǒng)的設(shè)計方法：
（1）面排氣是最簡便的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)。
（2）氣孔的配合間隙排氣，必要時對頂桿作排氣的結(jié)構(gòu)措施。
（3）合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣，燒結(jié)塊有足夠的承壓能力，設(shè)置在制品的隱蔽處，并須開設(shè)排氣通道。
（4）開設(shè)冷料穴，有貯留冷料前也滯留了少量氣體。
（5）大型模具，可利用鑲拼的成型零件的縫隙排氣。
本制品除了一個型芯成型其內(nèi)腔外，還有放多成型孔。可在其分型面開設(shè)深0.025~0.1mm，寬1.5-1.6的排氣槽。利用定模和動模的微動，頂桿與頂桿孔的配合間隙逸氣。
2.9 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位，如圖所示。
圖 2-6
2.9.1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用
（1）定位作用
模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確：導(dǎo)向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
（2）導(dǎo)向作用
合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。
（3）承受一定的側(cè)向壓力
塑料熔體在充模過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)信隨了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)向壓力很大時，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機構(gòu)。
2.9.2 模架的選擇
通過制品尺寸，注射機技術(shù)參數(shù)的比較，本模具選用國標A2-100×160-44Z1GB/T12556-1990。其中各標準件都已給出。
2.9.3 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
（1）導(dǎo)柱
① 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
如圖所示，本模具采用的帶頭導(dǎo)柱是所選模架中已給出的這種形式，其結(jié)構(gòu)較為簡單，用于精度不高，生產(chǎn)批量大的模具。導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)柱固定孔的直徑與導(dǎo)柱固定孔直徑相等，兩孔可同時加工，確保同軸度的要求。
圖 2-7
② 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
ⅰ長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面高出6~12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進入型腔。
ⅱ形狀 導(dǎo)柱端面應(yīng)做成錐面形或半球形，以使導(dǎo)柱順利地進入導(dǎo)向孔。
ⅲ材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬面而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用P20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或T8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8微米，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4微米。
ⅳ 數(shù)量及布置
導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具高度（導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的1~1.5倍）。為確保合模時只能按一個方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱對稱布置。導(dǎo)柱既可設(shè)置在動模一側(cè)，也可以設(shè)置在定模一側(cè)，應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定。在不影響脫模取件的條件下，導(dǎo)柱通常設(shè)置在型芯高出分型面較多的一側(cè)。
ⅴ 配合精度
導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過度配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/f7的間隙配合。
（2）導(dǎo)套
① 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式
本模具所采用的結(jié)構(gòu)形式如圖所示，為帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)較簡單，用于精度較高的場合，導(dǎo)套的固定孔便于與導(dǎo)柱的固定孔同時加工。
圖 2-8
② 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求
ⅰ 形狀
為使導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)柱孔最好作成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料。如模板較厚，導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時，可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣。
ⅱ 材料
導(dǎo)套用與導(dǎo)柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減少磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)柱固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8微米。
ⅲ 固定形式及配合精度
可用H7/m6或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?
2.10 頂出機構(gòu)的設(shè)計
在注射成型的這一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中取出。完成取出塑件這個動作的機構(gòu)就是頂出機構(gòu)，也稱為脫模機構(gòu)。
2.10.1 頂出機構(gòu)的驅(qū)動方式
（1）手動脫模
手動脫模就是當模具分型后，用人工操縱頂出機構(gòu)（如手動拉桿）取出塑件，對一些不帶孔的扁平塑件，由于它與模具的粘附力不大，在模具結(jié)構(gòu)上可不設(shè)頂出機構(gòu)，而直接用手或鉗子夾出塑件，使用這種方式時，生產(chǎn)效率低。
（2）機構(gòu)脫模
利用注塑機的開模動力，分型后塑件隨動模一起移動，達到一定位置時，脫模機構(gòu)被機床上固定不動的頂桿頂住，不再隨脫模機構(gòu)移動，此時脫模機構(gòu)動作，把塑件從動模上脫下來。本模具采用的是這種頂出方式。
（3）液壓或氣動頂出
在注塑機上設(shè)有頂出油缸，由它帶動頂出機構(gòu)實現(xiàn)脫模，或設(shè)有專門的氣源和氣路，通過型腔里微小的頂出氣孔，靠壓縮空氣吹出塑件。這兩種頂出方式的頂出力可以控制，氣動頂出時塑件上還不留頂出痕跡，但需要增設(shè)專門的液動或氣動裝置。
（4）塑件的頂出機構(gòu)
成型帶螺紋的塑件時，脫模前需靠專門的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)先將螺紋型芯或型苤脫離塑件，然后再將塑件從動模上頂下。脫螺紋機構(gòu)也有手機和機動兩種形式。
2.10.2 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則
（1）頂出機構(gòu)的運動要準確、可靠、靈活、無卡死現(xiàn)象，機構(gòu)本身要有足夠的剛度和強度，足以克服脫模阻力。
（2）保證頂出過程中塑件不變形，這是對頂出機構(gòu)的最基本要求。在設(shè)計時要正確估計塑件對模具粘附力和所在位置，合理的設(shè)置頂出機構(gòu)，使頂出力能均勻合理地分布，要讓塑件平穩(wěn)地從模具中脫出而不會產(chǎn)生變形。頂出力中大部分是用來克服因塑料品種、性能以及塑件的幾何形狀復(fù)雜程度，型腔深度、壁厚還有模具溫度、頂出時間、脫模斜度、模具成型零件的表面粗糙度有關(guān)。其影響因素較為復(fù)雜，很難準確地進行計算。一般原則是塑料的收縮率越大，塑件壁越厚，型芯尺寸越大，形狀越復(fù)雜，型腔深度越深，脫模斜度越小，模具溫度越低，冷卻時間越長，成型零件表面粗糙度越大，其對模具的包緊力越大。此時就應(yīng)選擇頂出力較大的頂出方式。
（3）頂出力的分布應(yīng)盡量靠近型芯，（因型芯處包緊力最大），且頂出面積應(yīng)盡可能大，以防塑件被破壞。
（4）頂出力應(yīng)作用在不易使其產(chǎn)生變形的部位，如加強筋、凸緣、厚壁處等。應(yīng)盡量避免使頂出力作用在塑件平面位置上。
（5） 若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配或基準面上時，為不影響尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部分處凹進0.1mm左右，而頂出桿端面則應(yīng)高于基準面，否則塑件表面會出現(xiàn)突起，影響基準面的平整和外觀。
2.10.3 頂出行程
頂出行程一般規(guī)定使被頂出的制品脫離5~10mm，即h=5~10mm。在成型一些形狀簡單且脫模斜度較大大桶形制品，也可使頂出行程為制品厚度的2/3。本制件為長方體，體積小，于是取5mm，由于制件的最大高度為33mm，其頂出行程為38mm。為保險起見，實際取40mm。
2.10.4 頂出位置的設(shè)置
正確的頂出位置，應(yīng)設(shè)置在脫模阻力大的地方，盒類零件，由于包緊力的作用，側(cè)面的脫模阻力最大，所以應(yīng)在四周多布置一些頂桿。當塑件各處脫模阻力相同時，頂桿應(yīng)均勻布置，使塑件脫模時受力均勻。頂桿不宜于設(shè)在塑最薄處，以免塑件變形或損壞。對于冷料穴，下面應(yīng)設(shè)頂桿，其余在型芯附近設(shè)置，有筒形的地方用頂管頂出。本模具的頂出位置如圖所示在其中一腔中頂出位置如圖所示，且齊是平均分布在制品兩邊（制品是對稱的）。
由于制品頂出方向面積小，故設(shè)置4個頂出桿
圖 2-9
2.10.5 脫模力的計算
要將塑件從模腔中推出，必須克服推力所遇到的脫模阻力，因此，塑件脫模時必須有一個足夠大的脫模力，計算脫模力可用下式計算：
F=AP（fcosa-sina）
式中 F—脫模力（N）
a—脫模斜度取1°
A—塑件包容型腔的面積UG計算為 3905mm2
f—塑件對鋼的摩擦系數(shù)，通常通常通常取為0.1~0.3，取0.2
P—塑件對型芯的包緊力，取P=（8~12）Mpa 取12Mpa
則脫模力為
F=9566N
2.10.6 導(dǎo)向裝置
對大型模具設(shè)計的頂桿數(shù)量較多或由于塑件頂出部位面積的限制，頂桿必須做成細長形時以及頂出機構(gòu)受力不均勻時（脫模力的總重心與機床頂桿不重合），頂出后，頂出板可能發(fā)生傾斜，造成頂桿彎曲或折斷，此時應(yīng)考慮設(shè)置導(dǎo)向裝置，一般采用導(dǎo)柱也可加上導(dǎo)套到到實現(xiàn)導(dǎo)向。
導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔或?qū)椎呐浜祥L度不應(yīng)小于10mm，當動模墊板支撐跨度大時，導(dǎo)柱還可兼起輔助支撐作用。
2.10.7 頂桿的形式
本模具所采用的頂桿形式如圖所示。材料為T8A，頭部淬火，硬度要達到HRC50以上。
圖 2-8
2.11 復(fù)位機構(gòu)的設(shè)置
脫模機構(gòu)在完成塑件頂出后，為進行下一個循環(huán)，要求它必須回復(fù)到最初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位兩種形式。
（1）復(fù)位桿復(fù)位
本模具采用復(fù)位桿復(fù)位。除推板脫模外，其他脫模形式一般均需該復(fù)位裝置。這是因為頂桿或頂管頂出動作后，相對動模已經(jīng)前移了一個距離。在合模后單靠定模板的推頂無法使頂桿或頂管回復(fù)到最初位置（定模板上的型腔端面與動模上的型芯端面之間存在著相當于塑件壁厚的空間，而且還可能碰傷模具型腔，所以必須另設(shè)置裝置。
復(fù)位桿也叫回程桿或反頂桿。模具閉合手，它的端面剛好和分型面齊平，它與頂桿一起固定在頂出板上，實現(xiàn)頂出后，復(fù)位桿的位置就高出分型面了。模具閉合后，定模板端面推頂復(fù)位桿連同整個頂出裝置一起回歸復(fù)位。復(fù)位桿一般2~4根，本模具設(shè)置4根。其位置在模具型腔和澆注系統(tǒng)的范圍之外，由于第閉模一次，復(fù)位桿端面都要和定模板發(fā)生一次碰撞，為了避免變形，復(fù)位桿端面和與其相接觸的定模部分都應(yīng)淬火或在定模板的相應(yīng)鑲嵌淬火鑲塊。若產(chǎn)生批量不大或?qū)λ芗叽缇纫蟛桓邥r，復(fù)位桿淬火即可，而定模板不淬火。
（2）彈簧復(fù)位
彈簧復(fù)位也是脫模機構(gòu)的簡單復(fù)位方式。彈簧裝在頂出析與動模墊板之間，頂出塑件時，彈簧被壓縮。合模后，只要注塑機的頂桿一離開模具頂出板，彈簧的彈力就將頂出機構(gòu)彈回原位。這點與復(fù)位桿復(fù)位不同。使用復(fù)位桿時必須等到復(fù)位桿與定模板接觸時，才能起復(fù)位作用，也只有當模具完全閉合時，復(fù)位動作才全部完成，所以彈簧復(fù)位屬于一種先行復(fù)位機構(gòu)。
2.12 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響
在注射成型中，模具的溫度直接影響到成型塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，所以對模具的溫度的要求也不同。表2-5列出了常用的熱塑性塑料在注射成型時所需的模溫。
表2-5 常用塑料成型時所需的模溫
材料
模溫，oC
材料
模溫，oC
材料
模溫，oC
PP
PE
PS
PA
55~65
40~60
40~60
40~60
ABS
PMMA
PVC
POM
40~60
40~60
30~60
40~60
PC
PPO
PSU
CPT
80~100
100~120
100~120
40~100
對于任何一塑件制品，模溫波動較大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產(chǎn)率下降，過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充滿模腔，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔合縫等缺陷。
對于要求模溫較低的塑料（如聚苯乙烯和聚乙烯），由于模具不斷地被注入的熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具本身自然散熱不能使其保持較低的溫度，因此，必須加設(shè)冷卻裝置。
對于要求模溫較高的塑料（如聚苯醚），成型出的塑件容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和表面瑕疵，故應(yīng)該采用較高的模溫。另個，當型芯的形狀比較復(fù)雜時，脫模比較困難，也應(yīng)采用較高的模溫。由于模具與機床模板緊密接觸，自然散失熱量較大單靠注入高溫塑料來回執(zhí)模具是不夠的，因此必須設(shè)置加熱裝置。
降低模溫的最實用的方法是在型腔周圍或型芯內(nèi)部開設(shè)以冷卻通道，然后通過冷卻介質(zhì)。根據(jù)實驗，塑件帶給模具的有5%由輻射與對流到大氣中，其余95%要由冷卻介質(zhì)（一般為水）帶走。
質(zhì)量優(yōu)良的塑件應(yīng)滿足以下六個要求，即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，機械強度高，耐應(yīng)力開裂性好和表面質(zhì)量好，模溫對以上各項的影響分述如下：
（1）采用較低的模溫可以減少塑料制品的成型收縮率，特別對結(jié)晶型塑料的影響更大一些，因為在較低的模溫下成型出的塑件結(jié)晶底較低，而結(jié)晶度越高時收縮率越大，較低的結(jié)晶度可以降低收縮率。
（2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形，其中均勻一致的模溫尤為重要。但是由于塑件形狀復(fù)雜，再加上充滿順序先后不同，以致常常出現(xiàn)冷卻不均勻的現(xiàn)象。為了改變這種情況，可將冷卻水先通和模溫最高的地方。
（3）塑件不宜采用過低的模溫，因為模溫對充模速度影響較大，模溫過低會造成成型不滿產(chǎn)生冷接縫，對其強度影響較大。
（4）塑件表面粗糙度影響最大的因此除型腔加工精度之處就是模具溫度。提高模溫能大大改善塑件的表面質(zhì)量。
本制品為薄壁件，平均厚度為1mm，且充模距離較長，為了能順利充模和提高制件表面質(zhì)量，經(jīng)過綜合考慮之后，在模具中加冷卻水道，
圖 2-10
對模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求：
（1）據(jù)塑料的品種，確定溫度調(diào)節(jié)是采用冷卻方式還是冷卻方式。
（2）希望模溫均一，塑料各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和塑件質(zhì)量。
（3）采用低的模溫，快速大流量通水冷卻，一般效果比較好。
（4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)要做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉。
2.13 模具的工作原理
開模時，動模板開始運動，與定模分離。在運動過程中，開模力通過動模板和動模板底板作用于滑塊，迫使滑塊在動模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外移動，完成抽芯動作。同時，利用拉料桿對制品的拉力，分型后塑件隨動模一起移動，達到一定位置后，脫模機構(gòu)被機床上固定不動的頂桿頂住，不再隨脫模機構(gòu)移動，此時脫模機構(gòu)動作，把塑件從動模上脫下來，這樣在頂出過程中不損傷制品而使其順利脫模。
合模時，合模系統(tǒng)帶動模朝著定模方向移動。首先，復(fù)位桿首先和定模板接觸，然后在分型面處閉合，其閉合精度由頂出機構(gòu)的導(dǎo)柱和導(dǎo)套和動、定模上的導(dǎo)柱導(dǎo)套保證。
3.結(jié)論
經(jīng)過3個月的磕磕絆絆，解決了許許多多難題后，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。這個過程雖然艱辛但卻使我受益匪淺。
首先，一個正確的設(shè)計思路和設(shè)計順序能起到事半功倍的效果。在設(shè)計初期，由于沒有任何設(shè)計經(jīng)驗，面對著設(shè)計一個模具所要考慮的方方面面，我感到非常茫然，忙活了好幾天依然一無所獲。但經(jīng)過查閱大量資料及在同學(xué)幫助下，終于理清思路，讓工作步入正軌。
其次，要熟悉模具的運動規(guī)律及模架結(jié)構(gòu)。我的設(shè)計方案作過幾次打更改，都是由于對模具的運動沒掌握好而造成的。當時設(shè)計上的失誤有：機構(gòu)運動干涉，無法取出殘余料，抽芯機構(gòu)設(shè)計錯誤。
這次的設(shè)計還鞏固了以往在課堂上所學(xué)到的各方面的知識，使其更系統(tǒng)化而且整個設(shè)計的過程使得這些理論和實踐相結(jié)合，提高了我解決實際問題的能力。同時，查閱大量的資料擴充了我模具方面的知識，也使我查閱資料的速度及準確性大大提高。
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