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中英文摘要
摘要：
本模具是一個(gè)內(nèi)螺紋管接頭的注塑模具。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括介紹注塑成型技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及零件注塑模具的設(shè)計(jì)。塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注塑機(jī)的選用、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面。
關(guān)鍵詞：
塑料、注塑模、注塑機(jī)
Abstract：
This is an injection mould that product the inner tracheal adapter. The design contents includes to introduce the development process of the injection mould technique and the design of the injection moulds. The design calculation of the plastic mould includes the structure design of the mould , the selecting of plastic injection mould machine ,and the pour system design, and so on.
Key words :
Plastic , injection mould , plastic injection mould machine
內(nèi)螺紋管接頭注塑模具設(shè)計(jì)
第一章 緒 論
第一節(jié) 注塑成型技術(shù)的發(fā)展
一、 注塑成型技術(shù)發(fā)展概況
注塑成型是一種注射兼模塑的成型方法，又稱(chēng)注射成型。通用注塑方法是將聚合物組分的粒料或粉料放入注塑機(jī)的料筒內(nèi)，經(jīng)過(guò)加熱、壓縮、剪切、混合和輸送作用，使物料進(jìn)行均化和熔融。這一過(guò)程又稱(chēng)塑化。然后再借助于柱塞或螺桿向熔化好的聚合物熔體施加壓力，則高溫熔體便通過(guò)料筒前面的噴嘴和模具的澆道系統(tǒng)射入預(yù)先閉合好的低溫模腔中，再經(jīng)冷卻定型就可開(kāi)啟模具，頂出制品，得到具有一定幾何形狀和精度的塑料制品。
上述這種通用注塑方法，是塑料成型加工最普遍也是最早的成型方法。早在工業(yè)革命末期，塑料、橡膠才開(kāi)始面世，而最初發(fā)明的成型方法就是注塑成型法。
1862年英國(guó)亞歷山大﹒柏士（Alexander Par Kes）展出了用注塑成型制成的塑料梳子、傘柄和其他制品。當(dāng)時(shí)希望使用在電器工業(yè)上，需要能夠代替天然石蠟、樹(shù)脂、角質(zhì)、蟲(chóng)膠和天然橡膠作為電絕緣體的新材料?！鞍厥俊彼芰系闹饕煞质窍跛崂w維素再加上少量其它物質(zhì)，可使它具有塑性和其它物理機(jī)械等性質(zhì)。
1869年英國(guó)一位印刷員海特（Hytt）改良了“柏士”塑料，制成了賽璐鉻，但仍以硝酸纖維素（CN）為主，1879年他把賽璐鉻注入一模出六個(gè)制品的模具中，這個(gè)模子已有主流道、分流道和澆口。實(shí)際上，在注塑成型之前，已經(jīng)有了橡膠擠出機(jī)和金屬壓鑄機(jī)。如在1845～1850年修筑英法的第一條海底電纜時(shí)，就是利用擠出機(jī)在外層包上橡膠生產(chǎn)出來(lái)的。直至20年以后才有熱塑性聚合物面世。
1979年Gray在英國(guó)發(fā)明了第一部螺旋擠出機(jī)。差不多在同一時(shí)期，有人設(shè)計(jì)出更多的機(jī)型。在聚合物材料和注塑成型方法的發(fā)展中，聚合物材料和機(jī)器有著十分密切的聯(lián)系，兩者是相輔相成的。
由于賽璐鉻可燃性強(qiáng)，不適宜注塑，直到1919年Eichengrun推出醋酸纖維素（CA）后，注塑技術(shù)才得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
1920年注塑已發(fā)展成為工業(yè)化的加工方法，可以使熱塑性材料聚合物生產(chǎn)出復(fù)雜的制品。1926年在市場(chǎng)上已出售注射量為56.7g（20Z）用壓縮空氣推動(dòng)的活塞式注塑機(jī)；1930年在德國(guó)和美國(guó)已有電力驅(qū)動(dòng)的注塑機(jī)；英國(guó)FR Ncisshaw LTD還發(fā)明了壓縮空氣油壓注塑機(jī)。
料筒是注塑機(jī)的心臟，Hans Gastrovl在1932年發(fā)明了有分流梭的料筒，增大了聚合物材料的加熱面積，克服了塑料導(dǎo)熱性差、受力不均勻等缺點(diǎn)。但是分流梭卻占去了料筒內(nèi)的一部分容積，增加了阻力，是熔體注入模腔困難。
1930年美國(guó)賽璐鉻公司開(kāi)發(fā)了螺桿熔料器式注射法。1940年德國(guó)BASF公司又發(fā)明了螺桿直射注塑法，但是當(dāng)時(shí)仍受到聚合物品的限制而沒(méi)有很大的發(fā)展，直到第二次世界大戰(zhàn)后，工程用的聚合無(wú)品種增加并相繼投入工業(yè)化生產(chǎn)，才使注塑成型得到迅速的發(fā)展。
70年代以來(lái)是整個(gè)塑料工業(yè)發(fā)展的重要?dú)v史時(shí)期，從民用塑料開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向工程塑料是這個(gè)時(shí)期的主要特征之一。推動(dòng)這種轉(zhuǎn)變的重要因素是世界能源危機(jī)和金屬材料價(jià)格的上漲。因而迫使人們大力發(fā)展過(guò)程塑料，實(shí)現(xiàn)“以塑代鋼”、“以塑代木”、以石料代替其它非金屬工業(yè)材料的愿望。在此期間除了對(duì)原有過(guò)程塑料進(jìn)行共混改性外，還創(chuàng)造了許多新型高分子材料。這些新型高分子材料的誕生對(duì)注塑技術(shù)提出了更高的要求。
現(xiàn)在世界工程塑料的銷(xiāo)售量正以10%的速度增長(zhǎng)。在工程塑料中由30%采用注塑成型，其產(chǎn)品雖然只占全部注塑制品產(chǎn)量的20%，但總產(chǎn)量卻占40%。如ABS經(jīng)共混改性后，如今已有40多個(gè)品種，其中絕大部分用于注塑成型，聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚酯等類(lèi)經(jīng)過(guò)共混改性后可注塑成各種“塑料合金”制品，作各種結(jié)構(gòu)零件，廣泛地應(yīng)用在汽車(chē)、機(jī)械、航空、宇航、建筑等行業(yè)中。由熱彈性體TPR、TRE和“亞加力”共混后，再加入不同的增塑劑，可注塑成各種電子工業(yè)零件；用玻璃纖維增強(qiáng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PETP）、聚對(duì)二甲酸丁二醇酯（PBTP）熱塑性聚酯塑料可注塑成型各種軸套、齒輪、滾輪等機(jī)械零件，使其熱變形溫度可達(dá)224C，彎曲強(qiáng)度達(dá)176.5MPa（1800kgf/cm^2）。俗稱(chēng)“賽鋼”、“奪鋼”的縮醛塑料是一種由聚甲醛衍生出來(lái)的甲醛環(huán)狀三聚物；再加上25%玻璃纖維的增強(qiáng)填料，采用注塑法可加工出尺寸精度為0.1%的齒輪，以及彈簧、軸承和滾筒等精密零件。
用注塑成型方法還能成功地生產(chǎn)出一些復(fù)合型材料的制品，如復(fù)合型導(dǎo)電塑料產(chǎn)品，是以不同樹(shù)脂為基礎(chǔ)，添加碳黑、金屬氧化物、金屬薄片、導(dǎo)電有機(jī)化合物或無(wú)機(jī)化合物，具有防靜電、消靜電和電磁波屏蔽等性能的塑料構(gòu)成的，其注塑制品可廣泛應(yīng)用與電子工業(yè)部門(mén)，做各種電器元件。用注塑法還可生產(chǎn)熱塑料磁鐵；這是由稀土類(lèi)磁粉與聚酰胺等樹(shù)脂經(jīng)過(guò)混煉后在磁場(chǎng)中注塑的制品，磁粉最高充填密度可達(dá)95%。用注塑方法生產(chǎn)的塑料品種十分廣泛，除了大多數(shù)熱塑性樹(shù)脂，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、ABS、聚酰胺（PA）、有機(jī)玻璃（PMMA）等通用塑料和工程塑料外，還有它們的共混料，都可用注塑法生產(chǎn)出具有不同力學(xué)、物理、耐磨、耐腐蝕等性能的結(jié)構(gòu)零件。
近年來(lái)高分子材料的品種得到迅速的發(fā)展，而這些材料的特性差異很大，普通注塑已不再能適應(yīng)這些材料的工藝要求，因此在通用注塑成型基礎(chǔ)上又發(fā)展了其他許多注塑方法，主要有：
（1）、熱固性塑料注塑；
（2）、結(jié)構(gòu)發(fā)泡注塑；
（3）、多組發(fā)泡注塑；
（4）、反應(yīng)注塑成型。
這些成型技術(shù)正迅速的發(fā)展。
二、 注塑成型設(shè)備的近況
注塑機(jī)是注塑成型設(shè)備的主設(shè)備，注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)和性能與塑料性質(zhì)和注塑成型工藝有著密切的關(guān)系。注塑成型設(shè)備的進(jìn)一步完善和發(fā)展必將推動(dòng)注塑成型技術(shù)的進(jìn)步。為注塑制品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)造條件。
隨著塑料和成型工藝的發(fā)展，注塑機(jī)無(wú)論從產(chǎn)量上還是從品種上都有很大的增長(zhǎng)。從世界塑料機(jī)械主要生產(chǎn)國(guó)：美、德、日、意、來(lái)看，注塑機(jī)產(chǎn)量在逐年增長(zhǎng)，并在整個(gè)塑料機(jī)械中占有很大比重。以意大利為例：1981年注塑機(jī)的生產(chǎn)噸位為9845噸。占塑料機(jī)械出口重量的24.7%，占出口額的31.2%。日本的注塑機(jī)增長(zhǎng)速度令人注目。70年代中期10000太，80年代為10500臺(tái)，不到十年增長(zhǎng)72%。
新型工程材料的發(fā)展和應(yīng)用必將對(duì)注塑成型機(jī)械和設(shè)備提出更高的要求，使之向品種多、規(guī)格全、高效、高速、高精度、省能和低噪音方向發(fā)展。
從注塑機(jī)的大型化方面來(lái)說(shuō)，在70年代中期還被認(rèn)為是無(wú)發(fā)展前途的品種，而今大型注塑機(jī)有重新崛起。從注塑機(jī)生產(chǎn)的幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)來(lái)看，在70年代中期生產(chǎn)鎖模力在600噸以上的注塑機(jī)占4%，千噸以上的占2%，但到70年代末期，由于過(guò)程塑料的發(fā)展，特別是結(jié)構(gòu)泡沫塑料等制品在汽車(chē)、機(jī)械、大型家用電器、建筑、宇航、船舶等工業(yè)部門(mén)的廣泛開(kāi)發(fā)可應(yīng)用，使注塑機(jī)又轉(zhuǎn)向大型化。這種情況，在美國(guó)反映的尤為明顯：1980年初千噸鎖模力以上的大型注塑機(jī)年產(chǎn)140臺(tái)，而到1985年年產(chǎn)量增至500臺(tái)。其中一半以上更用于生產(chǎn)汽車(chē)的大型部件。85年用在汽車(chē)制造業(yè)上塑料總消耗量已達(dá)140萬(wàn)噸，由此可推測(cè)大型注塑機(jī)需要量之大。美國(guó)市場(chǎng)常用的大型注塑機(jī)鎖模力在3000噸和5000噸的居多，而萬(wàn)噸級(jí)的較多。欲生產(chǎn)制造萬(wàn)噸級(jí)以上的注塑機(jī)，需要55噸以上的吊車(chē)。美國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)、日本、意大利等具備生產(chǎn)大型注塑機(jī)的能力。
在大型注塑機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向，尚存爭(zhēng)議的問(wèn)題是合模系統(tǒng)是采用全液壓式好呢？還是采用液壓—機(jī)械式好呢？暫時(shí)還很難討論清楚，從目前來(lái)看，各自都在發(fā)展，在市場(chǎng)上均有競(jìng)爭(zhēng)能力。但不論哪種型式的注塑機(jī)，其發(fā)展方向都必向低能耗、低噪音、鎖模力容易控制、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠和便于維修方向發(fā)展。
盡管大型注塑機(jī)有回升的趨勢(shì)，發(fā)展大型注塑機(jī)的技術(shù)不可忽視，但是就目前注塑機(jī)的產(chǎn)量來(lái)看，仍以中小型居多。這種比例與一個(gè)國(guó)家具體的塑料工業(yè)和其它工業(yè)基礎(chǔ)有關(guān)。以日本為例，合模力在100噸以下的注塑機(jī)占總數(shù)的53%，100～200噸的占32%，200～500噸的占12%，500噸以上的占2.9%。
近年來(lái)，中小型注塑機(jī)的技術(shù)發(fā)展非常迅速，就工藝參數(shù)而言不同有所提高；合模力在100噸級(jí)以上之注塑機(jī)的塑化能力從60年代的50～60kg/h提高到現(xiàn)在的100kg/h；500噸級(jí)從過(guò)去200kg/h提高到400kg/h；注射速度從過(guò)去的100mm/s提高到現(xiàn)在的250mm/s，有的高達(dá)450mm/s；啟閉模速度從過(guò)去的16～20mm/min提高到現(xiàn)在的30mm/min；注射壓力從過(guò)去的118～137MPa提高到現(xiàn)在的177～245MPa。有的發(fā)展成超高壓系列，其注射壓力已達(dá)451MPa，在這種設(shè)備上模腔壓力可到98MPa，是注塑制品的收縮率幾乎為零，可注塑0.1～0.2mm薄件制品。
80年代的注塑機(jī)正向節(jié)能、精密成型、超精度成型、低噪音和高級(jí)自動(dòng)化方向發(fā)展。所謂節(jié)能是指注塑機(jī)要節(jié)省泵的動(dòng)力，節(jié)約電力，少做無(wú)用功；精密成型是指生產(chǎn)制品尺寸精度的范圍在0.01～0.001mm；超精密成型是在0.001～0.0001mm；低噪音是指注塑機(jī)能在平穩(wěn)無(wú)撞擊和無(wú)振動(dòng)下工作，按確定方位、在距離機(jī)器1m左右的地方所測(cè)的噪音值低于70分貝；高級(jí)自動(dòng)化是指注塑機(jī)能遠(yuǎn)距離操作或無(wú)人操作，保證制品的精度，注塑工藝條件的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。注塑機(jī)具有有能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送、快速調(diào)機(jī)、工藝儲(chǔ)存、監(jiān)測(cè)注塑機(jī)正常工作和“診斷”等程序，這就對(duì)注塑機(jī)的機(jī)械、電器、液壓、自動(dòng)化儀表和微機(jī)應(yīng)用提出更高的要求；為實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)壓力、流量和計(jì)量的多級(jí)或無(wú)級(jí)控制，必須采用比例閥、數(shù)字閥及各種位移，壓力、速度、溫度傳感器，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
微處理機(jī)在注塑機(jī)上的應(yīng)用是注塑機(jī)在自動(dòng)控制方面的最重要的發(fā)展，微處理機(jī)控制注塑機(jī)的系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)“CRT”顯示，比較預(yù)選工藝參數(shù)和實(shí)際參數(shù)，用磁帶儲(chǔ)存并調(diào)整數(shù)據(jù)，用一個(gè)中央臺(tái)對(duì)樹(shù)個(gè)裝有微機(jī)的注塑機(jī)進(jìn)行控制。
注塑成型設(shè)備另一方面的發(fā)展就是一些特種注塑機(jī)和專(zhuān)用幾的發(fā)展。由于注塑的物料十分廣泛，而這些具有高聚物特性的物料，無(wú)論從高分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還是高分子的外部結(jié)構(gòu)都有很大區(qū)別，使之在注塑過(guò)程所表現(xiàn)出來(lái)的物理化學(xué)性質(zhì)、流變性質(zhì)、熱性能有很大區(qū)別，對(duì)注塑成型工藝提出一些特殊要求，于是推出一些特殊的成型工藝和相應(yīng)的成型設(shè)備。主要有下列幾種：
1.熱固性塑料注塑機(jī)
過(guò)去多用模壓法或壓鑄發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)在也用注塑法生產(chǎn)。這樣，生產(chǎn)率高，制品質(zhì)量容易控制?？勺⑺芊尤┧芰稀⑷矍璋匪芰?，以及玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯等熱固性塑料。第一臺(tái)熱固性注塑機(jī)于1936年在美國(guó)誕生，后來(lái)聯(lián)邦德國(guó)、英國(guó)、日本、奧地利也相繼生產(chǎn)。
這類(lèi)注塑機(jī)大都采用雙回路系統(tǒng)，高壓水冷卻，對(duì)粘度大的塑料用背壓調(diào)節(jié)，防止過(guò)熱分解；模板上裝有絕熱裝置，料筒外部用油循環(huán)加熱，溫控制精度高。
2.結(jié)構(gòu)發(fā)泡注塑機(jī)
這種注塑機(jī)是當(dāng)今塑料機(jī)械中發(fā)展最快的機(jī)種之一。在“節(jié)能運(yùn)動(dòng)中”顯示出生命力，因?yàn)橛盟勺⑺馨l(fā)泡結(jié)構(gòu)制品。除聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龍等結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料做成結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料，注塑各種結(jié)構(gòu)制品，特別是成型較大型制品，也可用來(lái)代替金屬及其它非金屬材料。
3.多組分注塑機(jī)
在普通發(fā)泡注塑機(jī)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展一種專(zhuān)門(mén)有倆生產(chǎn)夾層結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料制品的注塑機(jī)，又稱(chēng)共注塑機(jī)或多組分注塑機(jī)。其特點(diǎn)是備有兩個(gè)以上的料筒和一個(gè)配料用的特殊噴嘴。雙組分注塑機(jī)首先由英國(guó)ICI發(fā)明。采用注塑法可以得到致密、光滑、平整的制品外表面和輕質(zhì)無(wú)內(nèi)應(yīng)力的內(nèi)芯制品，并克服了單組分結(jié)構(gòu)發(fā)泡制品表面經(jīng)常出現(xiàn)旋渦的缺點(diǎn)。
4.反應(yīng)注塑成型設(shè)備
反應(yīng)成型設(shè)備又稱(chēng)RIM注射成型機(jī)。這種注射成型設(shè)備同普通注塑機(jī)已有很大區(qū)別。這是七十年代中期發(fā)展起來(lái)的品種。用RIM注射成型設(shè)備生產(chǎn)的制品很廣。主要是以環(huán)氧樹(shù)脂，和聚氨酯的彈性體及起泡沫體為對(duì)象。
5.排氣注塑機(jī)
這類(lèi)注塑機(jī)的特點(diǎn)是在料筒中部開(kāi)設(shè)有排氣口，并備有特殊的螺桿。排氣口能使螺桿的放氣區(qū)和真空裝置相連，利用真空泵造成負(fù)壓使卷入物料中的氣體、水分和揮發(fā)物逸出，排出筒外。大多數(shù)生產(chǎn)排氣注塑機(jī)的廠家都要給機(jī)器上配上一根標(biāo)準(zhǔn)螺桿，便于成型加工廠家使用：只要將排氣口堵上，安裝上標(biāo)準(zhǔn)螺桿，就可以當(dāng)常規(guī)注塑機(jī)使用。
其它還有多?；剞D(zhuǎn)注塑機(jī)、多模連續(xù)注塑機(jī)、多噴嘴注塑機(jī)，多料缸注塑機(jī)，動(dòng)力熔化注塑機(jī)以及注吹機(jī)組和注拉吹機(jī)組等多種注塑成型設(shè)備。
近年來(lái)，除了注塑機(jī)自身的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、受到重視外，對(duì)一些配套設(shè)備，如注塑機(jī)的自動(dòng)供料、干燥設(shè)備，模控設(shè)備，澆口柄取出和切割裝置，機(jī)械手以及和注塑機(jī)聯(lián)機(jī)的其它自動(dòng)化設(shè)備都受到普遍的重視。
目前由注塑機(jī)生產(chǎn)的制品已普及到各個(gè)領(lǐng)域，尤其在電腦、電子工業(yè)、在汽車(chē)制造業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。由于注塑制品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，極大地推動(dòng)了注塑成型設(shè)備及其模具的發(fā)展，因?yàn)檫@些制品對(duì)注塑工藝條件及其控制提出更高的要求。
第二節(jié) 注塑機(jī)及其工作過(guò)程簡(jiǎn)介
一、注塑機(jī)的各部功能
注塑機(jī)是使塑料熔融并在模具中成型制品的設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)個(gè)目的，注塑機(jī)必須具有熔化塑料的裝置，把塑料熔體想模具中推進(jìn)的裝置，以及閉合模具的驅(qū)動(dòng)裝置。
近代通用注塑機(jī)，有完善的合模與注塑的機(jī)械系統(tǒng)，加熱冷卻系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護(hù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及供料等輔助系統(tǒng)。
1.合模系統(tǒng)
合模系統(tǒng)的作用是固定模具，是動(dòng)模板作啟閉模運(yùn)動(dòng)，能鎖緊模具。合模系統(tǒng)重要由四根拉桿和螺母把前后模板聯(lián)結(jié)起來(lái)形成整體剛性框架。動(dòng)模板裝在前、后模板之間，后模板上固定合模油缸；動(dòng)模板在合模油缸的作用下以四根拉桿為導(dǎo)向柱作啟閉模運(yùn)動(dòng)。模具的動(dòng)模在動(dòng)模板上而定模裝在前固定模板上。當(dāng)模具閉合后，在合模油缸壓力作用下，產(chǎn)生額定合模力，鎖緊模具，防止模具注入高壓熔體時(shí)模具的型腔脹開(kāi)。當(dāng)合模時(shí)模具拉桿和前、后模板形成力的封閉系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)；另外，由于前固定模板是固定在機(jī)身上的，而后模板允許與機(jī)身有相對(duì)位移，這樣，當(dāng)拉桿受拉伸時(shí)，允許有軸向移動(dòng)。
在動(dòng)模板的后側(cè)裝有液壓及機(jī)械頂出裝置。動(dòng)模板在開(kāi)啟模具時(shí)，可通過(guò)模具中的頂出結(jié)構(gòu)，從模腔中頂出制品。在動(dòng)模板或定模板上還裝有調(diào)模結(jié)構(gòu)，以便在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)模具厚度。在液壓機(jī)械式合模結(jié)構(gòu)中，還有通過(guò)調(diào)模結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)試合模力的大小，控制超載。
合?？蚣艿那昂髠?cè)設(shè)有安全罩、安全門(mén)以及液壓、機(jī)械安全保護(hù)裝置。在靠近安全門(mén)及安全罩的機(jī)架上設(shè)有限位開(kāi)關(guān)及其調(diào)節(jié)裝置，以便控制動(dòng)模板啟閉模的限位和在運(yùn)動(dòng)中壓力與速度的切換。頂出政治達(dá)到頂出或退回均有限位開(kāi)關(guān)。此外，還有調(diào)整模具厚度的限位，安全門(mén)打開(kāi)或閉合的安全聯(lián)鎖裝置。為了確保安全，一般都用液壓裝置和電氣限位開(kāi)關(guān)同安全門(mén)聯(lián)鎖，當(dāng)只有安全門(mén)閉上時(shí)才能產(chǎn)生閉模動(dòng)作。
2.注射系統(tǒng)
注塑機(jī)注射系統(tǒng)的作用是“吃進(jìn)”塑料，使之塑化和熔融，并在高壓和高速下將熔體注入模腔。
注射系統(tǒng)主要由塑化裝置、螺桿驅(qū)動(dòng)裝置、計(jì)量裝置、照射動(dòng)作裝置、注射座以及整體運(yùn)動(dòng)和螺桿驅(qū)動(dòng)裝置、行程限位裝置以及加料斗裝置等組成的。塑化裝置又由螺桿和加熱筒組成，在螺桿頭部裝有防止熔體倒流的防逆環(huán)和各種剪切或混煉元件；螺桿驅(qū)動(dòng)裝置重要由減速裝置、軸承支架、主軸套和螺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)或油馬達(dá)組成。預(yù)塑化是，動(dòng)力通過(guò)主軸套和軸承支架上的減速裝置帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。
注射裝置主要由注射油缸和活塞及噴嘴組成。在注射時(shí)，油缸產(chǎn)生注射推力，通過(guò)主軸推動(dòng)螺桿向頭部熔體施高壓，使熔體通過(guò)噴嘴充入模腔。
計(jì)量裝置是由支架和行程擋塊組成的裝置，它與螺桿預(yù)塑后推動(dòng)作相聯(lián)系，起塑化和計(jì)量作用。
注射座是一個(gè)可以在機(jī)身上移動(dòng)的基座，塑化裝置、注射裝置以及計(jì)量裝置和料斗都固定在注射座上。注塑座在油缸的作用下，可以做整體前進(jìn)或后退，是噴嘴與模具接觸或離開(kāi)。這個(gè)動(dòng)作常稱(chēng)整體前進(jìn)或后退。
機(jī)架，又稱(chēng)機(jī)身，是一個(gè)穩(wěn)固的焊接構(gòu)件。在機(jī)身左面安置合模機(jī)架；右面安放注射部件；在機(jī)身內(nèi)部設(shè)置油箱、油冷卻器、液壓管路以及閥類(lèi)、油泵電機(jī)零部件；在機(jī)架的正面安放注塑機(jī)的操縱箱和控制箱以便于操作。
3.加熱冷卻系統(tǒng)
加熱系統(tǒng)是用來(lái)加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機(jī)料筒一般采用加熱電阻加熱圈，套在料筒外部并用熱電偶分段檢測(cè)。熱量通過(guò)筒壁向內(nèi)傳熱為物料塑化提供熱源；少數(shù)注塑機(jī)采用油加熱。
冷卻系統(tǒng)，是用來(lái)冷卻液壓油、料口以及模具的。冷卻系統(tǒng)是一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)，將冷卻水分配到幾個(gè)獨(dú)立的回路上去并能對(duì)其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。較先進(jìn)的注塑機(jī)冷卻系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)溫度，對(duì)冷卻水的流量實(shí)行閉環(huán)控制和調(diào)節(jié)。
4.液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)是注塑機(jī)的“血液”循環(huán)系統(tǒng)，是為注塑機(jī)的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)（工作油缸）提供壓力和速度的回路。液壓回路一般由控制系統(tǒng)壓力與流量的主回路和去各執(zhí)行結(jié)構(gòu)的分賄賂組成。回路中由進(jìn)出過(guò)濾妻、泵、蓄能器以及熱交換器和各種閥類(lèi)和各種壓力、溫度指示儀表和開(kāi)關(guān)元件等組成。
5.潤(rùn)滑系統(tǒng)
潤(rùn)滑系統(tǒng)是為注塑機(jī)的動(dòng)模板、調(diào)模裝置、連桿鉸接等處有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部為提供潤(rùn)滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命。潤(rùn)滑可以是定期的手動(dòng)潤(rùn)滑，也可以是連續(xù)的自動(dòng)潤(rùn)滑；潤(rùn)滑的油源可以從液壓系統(tǒng)的低壓油路中引出，也可建立單獨(dú)的泵潤(rùn)滑回路。
6.電控系統(tǒng)
電控系統(tǒng)是注塑機(jī)的“中樞神經(jīng)”系統(tǒng)，它控制注塑機(jī)的各種程序及其動(dòng)作；對(duì)時(shí)間、位置、壓力、速度和轉(zhuǎn)數(shù)等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。主要由各種繼電器元件、各種電子元件、各種檢測(cè)意見(jiàn)以及自動(dòng)化儀表組成。
電控系統(tǒng)與機(jī)械液壓系統(tǒng)相結(jié)合對(duì)注塑機(jī)的工藝程序進(jìn)行精確而穩(wěn)定的控制。
7.安全保護(hù)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
注塑機(jī)的安全裝置主要是用來(lái)保護(hù)人、機(jī)安全的裝置。主要由安全門(mén)、行程閥、限位開(kāi)關(guān)、光電檢測(cè)元件等組成，實(shí)現(xiàn)電氣—機(jī)械—液壓的聯(lián)鎖保護(hù)。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)注塑機(jī)的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況進(jìn)行指示或報(bào)警。
近代注塑機(jī)配備有現(xiàn)代化的電子控制裝置或設(shè)備，例如，有：可編程程序微處理機(jī)控制系統(tǒng)；CRT示頻顯示或電子函數(shù)分析器系統(tǒng)、中央故障診斷裝置、自動(dòng)預(yù)熱油溫裝置、電氣指示回油濾清裝置等。除上述外，還有一些特殊的裝置和動(dòng)能組件，例如，帶有微處理機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)、快速注射用液壓蓄能器控制系統(tǒng)、制品稱(chēng)重器、檢驗(yàn)制品脫模光電裝置、自動(dòng)上料輸送設(shè)備，制品取出機(jī)械手等。
二.塑料成型的基本過(guò)程
注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過(guò)造粒、染色、添加劑等處理后的顆粒）放入料筒當(dāng)中，經(jīng)過(guò)加熱熔化使之成為高粘度的流體——熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過(guò)噴嘴以較高的壓力（約為20～85MPa），注入模具的型腔中，經(jīng)過(guò)冷卻，凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
注塑成型的全過(guò)程分為：
1.塑化過(guò)程
現(xiàn)代式的注射機(jī)基本上采用螺桿式的塑化設(shè)備，塑料原粒（稱(chēng)為物料）自從送料頭以定容方式送入料筒，通過(guò)料筒外的電加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達(dá)到一定溫度后即可注射，注射時(shí)動(dòng)作是由螺桿的推進(jìn)來(lái)完成的。
2.充模過(guò)程
熔體字注塑機(jī)的 噴嘴噴出后，進(jìn)入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿(mǎn)型腔，然后升至一定壓力，使熔體的密度增加，充實(shí)型腔的每一個(gè)角落。充模過(guò)程是注射成型的最主要過(guò)程，由于塑料熔體流是非牛頓流動(dòng)，而且粘度很大，所以存在壓力損耗、粘度變化、多股匯流等現(xiàn)象，影響塑件的質(zhì)量。因此充模過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題——澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就成為注射模設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)?，F(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的疑難問(wèn)題。
3.冷卻凝固過(guò)程
熱塑性塑料的注射成型過(guò)程是熱交換的過(guò)程，即：
塑化——→注射充?！袒尚?
加熱——→理論上絕熱——→散熱
熱交換效果的優(yōu)劣決定塑件的質(zhì)量，包括外表質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法中也采用了計(jì)算機(jī)來(lái)解決問(wèn)題。
4.脫模過(guò)程
塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采用機(jī)械的方式把它從型腔內(nèi)取出。這個(gè)動(dòng)作由脫模結(jié)構(gòu)來(lái)完成，不合理的脫模結(jié)構(gòu)對(duì)塑件的質(zhì)量有很大影響。但塑件的形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式，因此，脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。由于標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，許多標(biāo)準(zhǔn)化的脫模結(jié)構(gòu)零部件也有商品供應(yīng)。
由1～4形成了一個(gè)循環(huán)，就完成了一次成型一個(gè)乃至數(shù)十個(gè)塑件。
第二章 塑料零件注射成型模具的設(shè)計(jì)
第一節(jié) 零件分析及材料性能
一.零件分析
題目給定的內(nèi)螺紋管接頭是一種較新型的電線(xiàn)管道接頭，主要用于要求較高的電線(xiàn)管道。該零件特點(diǎn)在于兩端有兩個(gè)反向的內(nèi)螺紋孔，需要兩個(gè)螺紋型芯。
零件兩端設(shè)有反向的內(nèi)螺紋，可方便的將兩端的電線(xiàn)管道連接起來(lái)，并且在垂直管道的方向上設(shè)有一階梯孔用于電線(xiàn)的90度角的轉(zhuǎn)向，并且在該方向設(shè)有4個(gè)固定孔，用于接頭的固定。根據(jù)零件圖可以看出，零件尺寸比較小，按照起工作要求，其精度等級(jí)可選取一般精度要求，這里取7級(jí)精度。
二.材料性能
題目要求使用的材料為30%玻纖增強(qiáng)尼龍66.
尼龍?jiān)O(shè)計(jì)有如下特點(diǎn):
1.結(jié)晶料,熔點(diǎn)較高,熔融溫度窄,熱穩(wěn)定性差,料溫超過(guò)300C,滯留時(shí)間超過(guò)30min即分解,較易吸濕,須預(yù)熱干燥,含水量不得超過(guò)0.3%;
2.流動(dòng)性好，易溢料,用螺桿式注射機(jī)時(shí),螺桿應(yīng)帶止回環(huán),宜用自鎖式噴嘴,并應(yīng)加熱;
3.成形收縮范圍和收縮率大，方向性明顯，易發(fā)生縮孔 、凹痕、變形等;
4.模溫按塑件壁厚在20～90C范圍內(nèi)選取，注射壓力按注塑機(jī)類(lèi)型、料溫、塑件形狀尺寸、模具澆注系統(tǒng)選定,成形周期按塑件壁厚選定.樹(shù)脂粘度小時(shí),注射冷卻時(shí)間應(yīng)取大,注射壓力應(yīng)取高，并用白油作脫模劑;
5.增大流道和澆口可減少縮孔、凹痕.
30%玻纖增強(qiáng)尼龍66的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
密度(g/cm3)
1.35
抗拉屈服強(qiáng)度(MPa)
7
比容(cm3/g)
0.74
拉伸彈性模量(MPa)
6.02～12.6x103
吸水率24h(%)
0.5～1.3
沖擊強(qiáng)度
kj/m2
無(wú)缺口
76
收縮率(%)
0.2～0.8
缺口
17.5
熔點(diǎn)(C)
250～265
彎曲強(qiáng)度(MPa)
215
熱變形
溫度
(C)
0.45MPa
262～265
硬度(hb)
15.6
1.8MPa
245～262
體積電阻率(歐．cm)
5x1015
三.分析計(jì)算
1.塑件體積
從PRO/E中的零件體積計(jì)算,算得零件的體積為66.37 cm3
2.塑件質(zhì)量
30%玻纖增強(qiáng)尼龍66的密度為1.35 g/cm3
塑件質(zhì)量M=1.35x66.37=89.60g
3.模型體積的計(jì)算
由立體模型,大概算得:
澆注系統(tǒng)體積 V=3.14r2h
=3.14x3x3x60
=1.70cm3
第二節(jié) 塑料注射成型模具的設(shè)計(jì)
一.注射機(jī)類(lèi)型的選擇
根據(jù)該產(chǎn)品的注射形式和所需塑料用量等要求，選用臥式注射機(jī)SZ 200/1000,由上海第一塑料機(jī)械廠生產(chǎn).
該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下:
型號(hào)
SZ 200/1000
拉桿內(nèi)間距(mm)
315x315
結(jié)構(gòu)型式
臥式
移模行程(mm)
300
理論注射容量(cm3)
210
最大模具厚度(mm)
350
螺桿直徑(mm)
42
最小模具厚度(mm)
150
注射壓力(MPa)
150
鎖模形式
雙曲軸
注射速率(g/s)
110
模具定位孔直徑(mm)
125
塑化能力(g/s)
14
噴嘴球直徑(mm)
15
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
10～250
噴嘴口孔徑(mm)
4
鎖模力
1000
二.注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
1.注射量的校核
根據(jù) 式 V件 ≤0.8 V注
式中: V件——塑件與澆注系統(tǒng)的體積(cm3)
V注——注射機(jī)的注射量(cm3)
0.8——最大注射容量的利用系數(shù)
已知: V件=66.37+1.7=68.07 cm3
則 0.8x V注=0.8x210=168 cm3＞68.07 cm3
2.注射壓力的校核
塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定壓力,其關(guān)系式按下式校核
P 成≤P注
式中 P成——塑件成形時(shí)所需的注射壓力(MPa)
P注——所選注射機(jī)的額定注射壓力(MPa)
已知 P成 =90MPVa
P注 =150MPa
所以 滿(mǎn)足P 成≤P注
3.鎖模力的校核
模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力,其關(guān)系按下式校核:
P腔A ≤ F鎖
P腔——模具型腔壓力(MPa) 一般取40至50MPa
A ——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2)
F鎖——注射機(jī)額定鎖模力(KN)
已知 P腔=45MPa; A=3344
所以 P腔 A=45x3344=150480N ≤F鎖 =1x106 N
滿(mǎn)足要求
4.模具閉合厚度的校核
模具閉合時(shí)的厚度在注射機(jī)動(dòng)﹑定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間,其關(guān)系按下式校核
Hmin ≤ Hm ≤ Hmax
式中 注射機(jī)允許的最小模具厚度
模具閉合厚度
注射機(jī)允許的最大模具厚度
已知 Hmin =150mm; Hm =350mm; Hmax=315mm
故滿(mǎn)足要求
第三節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流道.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞對(duì)制品性能,外觀和成型難易程度影響頗大.
根據(jù)塑件的要求及模具的結(jié)構(gòu)等方面來(lái)考慮選擇澆注系統(tǒng)。
根據(jù)注塑件的要求及模具的結(jié)構(gòu)等方面來(lái)考慮選擇澆注系統(tǒng).遵循以下原則:
(1).盡可能的采用平衡式布置;
(2).型腔排列進(jìn)料均衡；
(3).型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng),防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；
(4).確保耗料量要少；
(5).不影響塑件外觀。
一.澆口形式: 采用直接澆口式
直接澆口又叫中心澆口、主流道型澆口.由于它的尺寸大，故固化時(shí)間長(zhǎng)，延長(zhǎng)了補(bǔ)縮時(shí)間.注射壓力直接作用在塑件上，容易產(chǎn)生殘留應(yīng)力.當(dāng)采用這種澆口時(shí),主流道的根部不宜設(shè)計(jì)得太粗,否則該處的溫度高，容易產(chǎn)生縮孔,澆口截除后縮孔留在塑件表面上.加工薄壁件塑件是，澆口跟部的直徑，最多等于塑件壁厚的兩倍.這種澆口凝料的去處也是比較困難的.但它的流體阻力小，進(jìn)料速度快，常用語(yǔ)大型長(zhǎng)流程的塑件，如大型容器殼體或用于厚度大的塑件，以利于補(bǔ)縮.
流道選取圓形截面,其效率高，截面積大，流道的表面積小，可減少流道內(nèi)的壓力損失，減少傳熱損失.
二.澆口尺寸的計(jì)算
注射機(jī)的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑R相接觸，二者必須匹配，無(wú)漏料。一般要求主襯套球面的半徑大1～2mm。主流道進(jìn)口直徑d，比注射機(jī)噴嘴出口直徑d應(yīng)大0.5～1mm。其作用：一是補(bǔ)償噴嘴與主流道的對(duì)中誤差；二是避免注射幾注射時(shí)噴嘴與主流道做成圓錐形，錐角一般為2～6度。主流道出口應(yīng)做成圓角，圓角半徑r=0.5～3mm。為減少壓力損失和回收料量，主流道長(zhǎng)度應(yīng)盡可能的短些，常取≤60mm。
錐度 a=2～6度，取3度
小徑 d=d1+（0.5～1.0） 取 0.5
則 d=4+0.5=4.5mm
澆口套半徑 R =R1+1～2
則 R =15+1=16
d1——噴嘴直徑，見(jiàn)熱塑性注射機(jī)技術(shù)規(guī)格 d1=4mm
R1——噴嘴球半徑，見(jiàn)熱塑性注射機(jī)技術(shù)規(guī)格 R1=15mm
錐孔大徑
取 D =6mm
軸部長(zhǎng)度
取 L = 60mm
三.澆口套形式如下圖所示
第四節(jié) 成型零部件的設(shè)計(jì)
一.型腔分型面的設(shè)計(jì)
1.分型面的確定
合理的選擇分型面，有利于制品的質(zhì)量提高，工藝操作和模具的制造，因此，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題；
選擇分型面一般根據(jù)以下原則：
a. 分型面的位置要不影響制品的精度和外觀
b.盡量簡(jiǎn)單，避免采用復(fù)雜形狀，是模具制造增加困難
c.要盡量有利于塑料制品的脫模和抽芯
d.有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)置
e.盡可能與料流末端重合，以有利于系統(tǒng)的排氣
按上面的原則，選取內(nèi)螺紋管接頭的下表面為分型面。
2.排氣槽的設(shè)計(jì)
該注射模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，已能滿(mǎn)足要求，故不再考慮開(kāi)排氣槽。
二.成型零件的設(shè)計(jì)
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱(chēng)成型零件。
1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于注塑零件的形狀結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以凹模結(jié)構(gòu)采用整體式凹模，其特點(diǎn)是牢固，不易變形。
2.型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
主型芯采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是易加工。
3.成型零件工作尺寸計(jì)算
型腔與型芯徑向尺寸計(jì)算
（1）型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算
模具型腔內(nèi)徑計(jì)算公式：
DM=（D +DQ-）+z（mm）
DM——型腔的內(nèi)徑尺寸
D ——制品的最大尺寸
Q——塑料的平均收縮率（%） 30%玻纖增強(qiáng)尼龍66的成型收縮率為0.5%
——制品公差
——系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5～0.8之間，若制品偏差大則取小值，若制品偏差小則取大值；
z — 模具制造公差，一般取z=（～）
按照矩形計(jì)算，內(nèi)螺紋管接頭長(zhǎng)度上最大尺寸D1=90mm，=1.2
則DM1=（90+90x0.5%-x1.2）+0.3=89.55+0.3
內(nèi)螺紋管接頭寬度最大尺寸 D2=44，=0.8，則
DM2=（44+44x0.5%-x0.8）+0.2=43.62+0.2
尺寸D3=30，=0.72
DM3=（30+30x0.5%-x0.72）+0.18=29.61+0.18
（2）型芯徑向尺寸的計(jì)算
模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的計(jì)算原理一樣，分為兩個(gè)部分來(lái)計(jì)算：
dM=（D1+D1Q+）-z
式中：dM：型芯外徑尺寸（mm）
D1：制品內(nèi)徑最小尺寸
其余的符號(hào)含義同型腔計(jì)算公式
內(nèi)螺紋管接頭內(nèi)徑長(zhǎng)度跟寬度上的最大尺寸分別為：
d1=85mm =1.2，d2=22mm =0.56
dM1=（85+85x0.5%+ x1.2）-0.3=86.325-0.3
dM2=（22+22x0.5%+x0.56）-0.14=22.53-0.14
（3） 型腔深度尺寸的計(jì)算
模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸決定的，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+z由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量z在計(jì)算中取 =，加上制造偏差有：
HM=（h1+h1Q-）+Z（mm）
式中： HM 型腔深度尺寸（mm）
h1：制品高度最大尺寸（mm）
制品高度最大尺寸為h1=40mm，=0.80
HM1=（40+40x0.5%-x0.8）+0.267（mm）=39.67+0.267
（4）型芯高度尺寸的計(jì)算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸決定的。假設(shè)制品深度尺寸H1為最小尺寸，其公差為正偏差+，型芯高度尺寸為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差-z。根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式
hM=（H1+H1Q+）-z（mm）
式中：hM：—型芯高度尺寸（mm）
H1：—制品深度最小尺寸（mm）
其余公式中的字母的含義同前面的含義，H1 =10mm
h M1=（10+10x0.5%+x0.40）-0.13=10.31-0.13
（5）螺紋型芯成型尺寸
1）螺紋型芯大徑
dm=（Ds+Ds*Qcp+b）-m
式中dm —螺紋型芯大徑尺寸
Ds —塑件內(nèi)螺紋大徑
b—塑件平均收縮率（%）
m——螺紋成型尺寸設(shè)計(jì)公差，可取 m=b
dm=（26.441+26.441x0.5%+0.142）-0.04=26.715-0.04
2）螺紋型芯中徑
d2m=（D2s+D2sQcp+b）-m
式中 d2m —螺紋型芯中徑尺寸
D2s —塑件內(nèi)螺紋中徑
其余公式中字母的含義同前面的含義
d2m=（25.279+25.279x0.5%+x0.142）-0.028=25.512-0.028
3）螺紋型芯小徑
d1m=（D1s+D1sQcp+b）-m
式中 d1m—螺紋型芯小徑尺寸
D1s —塑件內(nèi)螺紋中小徑
其余公式中字母的含義同前面的含義
d1m=（24.117+24.117x0.5%+0.142）-0.04=24.380-0.04
4） 螺紋型芯螺距
Pm=（Ps+PsQcp）±m(xù)
式中 Pm —螺紋型芯螺距
Ps —塑件內(nèi)螺紋螺距
其余公式中字母的含義同前面的含義
Pm=（1.814+1.814x0.5%）±0.015=1.827±0.15
（6）型腔壁厚與底板厚度的計(jì)算
注射成型模腔壁厚的確定應(yīng)滿(mǎn)足模具剛度好、強(qiáng)度大和結(jié)構(gòu)輕巧、操作方便等要求。在塑料注射充型過(guò)程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。否則可能會(huì)因?yàn)閯偠炔蛔愣a(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會(huì)彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制品的脫模。從剛度計(jì)算一般要考慮下面的幾個(gè)因素：
1.使型腔不發(fā)生溢料
2.保證制品的順利脫模，為此，要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。
3.保證制品達(dá)到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高的精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。
按整體式計(jì)算側(cè)壁厚度：
根據(jù)公式 tc=
式中 tc — 凹模型腔側(cè)壁的理論厚度（mm）
h — 凹模型腔的深度（cm）
PM — 凹模型腔內(nèi)熔體的壓力（MPa）
E — 材料的彈性模量（MPa）
p — 成型零部件的許用變形量
c — 系數(shù)
由《實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造》查得c=0.45 PM=45
h=9cm E=9x103MPa p =0.005
tc= =3.09 cm
所以取壁厚大于35mm就能滿(mǎn)足要求
底板厚度的計(jì)算
根據(jù)公式 tn=
查得 c=0.0277
tc==1.22 cm
取實(shí)際底板厚度大于15mm就能滿(mǎn)足要求。
第五節(jié) 塑件脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
把塑料制品從凹?；蛲鼓Ｉ厦摮鰜?lái)的機(jī)構(gòu)即為推出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)，它是塑料注塑模具的重要組成部分。
推出機(jī)構(gòu)的形式和推出方式與塑料制品的形狀、結(jié)構(gòu)和塑料性能有關(guān)。
對(duì)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：
1、 塑料制品脫模后，不能使塑料制品變形。推力分布均勻，推力面積要大，推桿盡量靠近凸模，但也不要距離太近。
2、 塑料制品在推出時(shí)，不能造成碎裂。推力應(yīng)作用在塑料制品承受力大的部位，如塑料制品的肋部、凸緣及殼體壁等。
3、 不要損壞塑料制品的外觀美。
4、 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)準(zhǔn)確、動(dòng)作可靠、制造方便、更換容易。
推出機(jī)構(gòu)的零件包括：推桿、推板和推管等。
一、推桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
推桿的作用是將塑料制品從模具內(nèi)推出。推桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，得到廣泛采用。常用的推桿有圓柱頭推桿、帶肩推桿、扁推桿等。
推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在一次脫模機(jī)構(gòu)中，常用推桿脫模機(jī)構(gòu)。因?yàn)橥茥U制造方便，滑動(dòng)阻力小，可以在塑料制品任意位置配置，更換方便，脫模效果好，在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛采用。因?yàn)樗芰现破方Y(jié)構(gòu)形狀不同，推桿在塑料制品上分布的位置和脫模形式也不相同，所以有多種多樣的脫模方式。
推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則如下：
1、 推桿的直徑不能過(guò)細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能承受一定的推力。一般推桿直徑為2.5~15。對(duì)于直徑為2.5以下的推桿最好做成臺(tái)階形狀。
2、 推桿應(yīng)設(shè)在塑料制品最厚及收縮率大的凸?；蛘哞偧浇荒茈x凸模和鑲件配固定孔過(guò)近，以免影響固定板的強(qiáng)度。
3、 推桿分布要合理，使推出塑料制品使受力均勻，以保證塑料制品不變形。
4、 塑料制品靠近主流道處的內(nèi)應(yīng)力大，易碎裂，因此，在主流道處應(yīng)盡量不設(shè)推桿。
5、 為了避免推桿與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)發(fā)生沖突，推桿要避開(kāi)側(cè)抽芯處，如果必須設(shè)計(jì)推桿時(shí)，應(yīng)考慮復(fù)位機(jī)構(gòu)。
6、 推桿與推桿孔的配合間隙不能大于所用塑料的溢邊值，溢邊值一般為0.02~0.08。
7、 推桿截面形狀，應(yīng)根據(jù)塑料制品的幾何形狀而定。
8、 推桿和推桿孔的配合應(yīng)靈活可靠，不發(fā)生卡住現(xiàn)象。
推桿的長(zhǎng)度計(jì)算如下：
a、頂出行程 S頂=h凸+e
式中 e —頂出行程
h凸——型芯成型高度
已知 h凸 =40mm e=4mm
所以 S頂 =40+4=44mm
b、開(kāi)模行程 S開(kāi)=h塑+h凸+e
式中 h塑 ——塑件及澆注系統(tǒng)在開(kāi)模方向上的總投影高度
h凸 ——?jiǎng)?、定模型芯突出分型面的高度總?
e —— 取件及取出澆注系統(tǒng)凝料的開(kāi)模行程余量
所以 S開(kāi) =40+19+6=65 mm
c、頂桿長(zhǎng)度
H桿=（h凸+0.05～0.1）+h動(dòng)墊 +（S頂+3～6）+h頂固
=（19+0.1）+36+（44+6）+20
=125.1mm
根據(jù)實(shí)際情況，配合模具的其它結(jié)構(gòu)，最后取H桿=134mm
二、推管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
推管適用于圓形空心塑料制品或塑料制品圓形部分的推出。優(yōu)點(diǎn)是推出動(dòng)作均勻可靠，塑料制品上不留明顯痕跡。推桿和推管同步運(yùn)動(dòng)。
頂管尺寸結(jié)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。頂管的內(nèi)徑與型芯滑動(dòng)配合，外徑與模板滑動(dòng)配合。頂管與型芯的配合長(zhǎng)度為頂出行程加3～5mm，頂管與模板的配合長(zhǎng)度一般等于（0.8～2）D，其余部分?jǐn)U孔，頂管擴(kuò)孔d+0.5mm，模板擴(kuò)孔D+1mm。
第六節(jié) 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注塑模具的動(dòng)模與定模的正確定位和導(dǎo)向的重要零件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，其主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則如下：
（1） 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對(duì)稱(chēng)分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板變形。
（2） 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)選定，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。
（3） 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求。
（4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性。
（5） 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但同時(shí)也裝在動(dòng)模板上，這就根據(jù)具體情況而定的。
導(dǎo)柱的形式有無(wú)儲(chǔ)油槽導(dǎo)柱、帶儲(chǔ)油槽導(dǎo)柱、短導(dǎo)柱、直通式導(dǎo)柱、頂柱式導(dǎo)柱等，導(dǎo)柱的材料一般用20鋼，淬碳處理，或用T8A，淬火硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度可根據(jù)模具實(shí)際情況而定。
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)采取以下的結(jié)構(gòu)形式
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式見(jiàn)模具的裝配圖。
第七節(jié) 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、 概述
當(dāng)塑料制品帶有通孔、凹槽、凸臺(tái)時(shí)，塑料制品不能直接從模具中脫出必須將成型側(cè)孔、凹槽及凸臺(tái)的成型零件做成活動(dòng)的，稱(chēng)為活動(dòng)型芯。完成活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫抽芯機(jī)構(gòu)。
抽芯機(jī)構(gòu)的分類(lèi)
1、 機(jī)動(dòng)抽芯 開(kāi)模時(shí)，依靠注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作，通過(guò)抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)活動(dòng)型芯，把型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯具有脫模力大、勞動(dòng)強(qiáng)度小、生產(chǎn)率高和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中廣泛采用。按其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為以下幾種：斜導(dǎo)柱、斜滑塊抽芯、齒輪齒條抽芯等。
2、 手動(dòng)抽芯 開(kāi)模時(shí)，依靠人力直接或通過(guò)傳遞零件的作用抽除活動(dòng)型芯。
3、 液壓抽芯 活動(dòng)型芯的抽出，依靠液壓筒進(jìn)行。其優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)脫模力的大小和抽出距離的長(zhǎng)短可更換抽芯液壓筒，因此能得到較大的脫模力和較長(zhǎng)的抽芯距，由于使用高壓液體為動(dòng)力，傳遞平穩(wěn)。其缺點(diǎn)是增加了操作工序，同時(shí)還要有整套的抽芯液壓裝置，因此使用范圍受到限制，一般很少用。
二、抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
此設(shè)計(jì)零件有兩個(gè)內(nèi)螺紋型芯，為提高生產(chǎn)效率，在此采用液壓抽芯。開(kāi)模時(shí)，利用液壓馬達(dá)通過(guò)連軸套帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而，帶動(dòng)軸上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪嚙合把動(dòng)力傳到另一齒輪，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)齒輪內(nèi)圈上的螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)，最后，達(dá)到帶動(dòng)螺桿（也即螺紋型芯）轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋型芯一邊旋轉(zhuǎn)一邊退出型腔，從而達(dá)到抽芯的目的。
在此要注意的是，因?yàn)閮尚托驹谕恢本€(xiàn)上，相反方向上同時(shí)退出，為此，在設(shè)計(jì)齒輪嚙合時(shí)時(shí)，在另一對(duì)齒輪處要加上一個(gè)中間齒輪，才能達(dá)到同時(shí)相反方向上抽出的效果。
第八節(jié) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射成型時(shí)，模具溫度直接影響塑料填充和塑料制品的質(zhì)量，也影響注射周期。因此在使用模具時(shí)必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使模具溫度保持在一定范圍。
一 影響冷卻通道設(shè)計(jì)的因素
1、模具結(jié)構(gòu)形式。
2、模具的大小及成型投影面積。
3、塑料制品熔接痕的位置。
4、澆口和流道的布設(shè)及其結(jié)構(gòu)。
二 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則
1、冷卻通道離凹模壁不能太遠(yuǎn)也不能太近，通常其邊距為10~20mm。
2、冷卻通道的設(shè)計(jì)和布置應(yīng)與塑料制品的厚度相適應(yīng)。
3、冷卻通道不應(yīng)通過(guò)鑲塊和鑲塊接縫處。
4、冷卻通道內(nèi)不應(yīng)有存水和產(chǎn)生回流的部位，應(yīng)暢通無(wú)阻，冷卻通道直徑一般為9~12mm。
5、 凹模凸模要分別冷卻，要保持冷卻平衡。
6、模具主流道部位常與注射機(jī)噴嘴接觸，是模具上溫度最高的部位，應(yīng)加強(qiáng)冷卻，在必要時(shí)單獨(dú)冷卻。
7、水管接頭的部位，要設(shè)置在不影響操作的方向，通常朝向注射機(jī)的背面。
8、水管與水嘴連接處必須密封。
9、復(fù)式冷卻循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)并聯(lián)而不應(yīng)串聯(lián)。
10、進(jìn)出口冷卻水溫差不宜過(guò)大，避免造成模具表面冷卻不均勻。
三 冷卻系統(tǒng)的形式
冷卻通道的布局，應(yīng)根據(jù)塑料制品形狀及其所需冷卻溫度的要求而定。冷卻通道的形式有直通式、圓周式、多級(jí)式、螺旋式、循環(huán)式及噴流式等。本設(shè)計(jì)采用直通式冷卻通道。
四 冷卻裝置設(shè)計(jì)
1 冷卻裝置的形式 冷卻裝置的形式有溝道冷卻裝置、管道冷卻裝置、導(dǎo)熱冷卻裝置等，本設(shè)計(jì)采用管道冷卻裝置。
2冷卻水管設(shè)計(jì)
由于此零件復(fù)雜，型芯較多，所以冷卻管道的孔數(shù)設(shè)計(jì)為5個(gè)。
選取模具凹模冷卻水管直徑d=16mm
其余冷卻水管直徑d=10mm
在模具上的分布情況見(jiàn)模具的裝配圖。
第三章 CAD/CAM部分
在此部分，設(shè)計(jì)要求用CAM軟件對(duì)上下模型腔進(jìn)行銑削模擬加工，生成刀具路徑。
在此，采用了北京北航海爾軟件公司出的CAXA制造工程師軟件。CAXA制造工程師是具有卓越工藝性的數(shù)控編程軟件。它高效易學(xué)，為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型、設(shè)計(jì)到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗(yàn)等一體化的解決方案，是數(shù)控機(jī)床真正的“大腦”。它主要有拉伸、旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)動(dòng)、放樣、倒角、圓角、打孔、分模等特征造型方式，可以將二維的草圖輪廓快速生成三維實(shí)體模型。CAXA制造過(guò)程師提供了軌跡仿真手段以檢驗(yàn)數(shù)控代碼的正確性。可以通過(guò)實(shí)體真實(shí)感仿真模擬加工過(guò)程，展示加工零件的任意截面，確保加工正確無(wú)誤。
一、模型生成
根據(jù)零件的具體尺寸，先畫(huà)出二維的草圖，再通過(guò)拉伸等特征造型方式，將草圖輪廓生成三維實(shí)體模型。
二、分模
建立型腔，選擇分型面，對(duì)所構(gòu)建的模型分模。生成型芯、型腔。
三、銑削模擬加工，生成刀具路徑
選擇刀具和加工參數(shù)，對(duì)所生成的刀具路徑進(jìn)行仿真模擬加工。最后對(duì)對(duì)刀具路徑進(jìn)行后置處理，生成NC文件。
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設(shè)計(jì)心得體會(huì)
經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的緊張而又忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)，自己深感在設(shè)計(jì)過(guò)程中受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年中所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)一次系統(tǒng)的總結(jié)、復(fù)習(xí)；有機(jī)地檢驗(yàn)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)水平、實(shí)踐能力，以及自己動(dòng)手分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。并在此過(guò)程中提出改進(jìn)的方法，為以后在實(shí)際的生活及生產(chǎn)中解決具體問(wèn)題提供了一個(gè)良好的契機(jī)。在設(shè)計(jì)中，從最初的接觸到設(shè)計(jì)課題，查找有關(guān)設(shè)計(jì)資料，查閱有關(guān)設(shè)計(jì)圖冊(cè)，到最初形成自己的設(shè)計(jì)思想，可以說(shuō)每一個(gè)過(guò)程都是自己設(shè)計(jì)思想的升華，從最初的遇到難題到動(dòng)手查找資料，以及最終解決問(wèn)題，在此過(guò)程培養(yǎng)了自己理解，消化的能力。更加拓展了自己的知識(shí)視野，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的飛躍，為以后走上工作崗位打下了良好，堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
此外，在設(shè)計(jì)中，有時(shí)自己的思路很容易受到自己知識(shí)能力的限制，于此，本人更加清醒地意識(shí)到自己知識(shí)的不全面，更堅(jiān)定了學(xué)習(xí)的決心。
最后，我謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師趙侖、劉璨以及其它指導(dǎo)教師表示我最衷心的感謝！
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