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單位代碼
學(xué) 號
分 類 號
密 級
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計說明書
洗衣機波輪注塑模具設(shè)計與制造
院（系）名稱
工學(xué)院機械系
專業(yè)名稱
材料成型及控制工程
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年 5 月 15 日
洗衣機波輪注塑模具設(shè)計與制造
摘 要
這里面較詳細(xì)地介紹了一個塑料制品成型模具的設(shè)計，分析了塑件工藝特點，介紹了注射成型模結(jié)構(gòu)及模具的工作過程。從制品的成型要求和工藝性分析、注射材料的成型性能和成型工藝參數(shù)、分型面的選擇和澆注系統(tǒng)的確定、注射機的選擇和校核以及成型零件工作尺寸的計算等方面進行了說明，為了方便說明，還插入了一部分圖。此注射模設(shè)計的結(jié)構(gòu)特點是:側(cè)澆口形式的單型面的注射模,大大提高了生產(chǎn)效率。該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙、操作方便、使用壽命長，塑件達到技術(shù)要求。塑料注射的設(shè)計過程，其中的設(shè)計內(nèi)容有零件的工藝性編制：塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計算及注射機參數(shù)的確定；結(jié)構(gòu)設(shè)計：分型面選擇、型腔數(shù)確定、型腔的排列方式、澆口設(shè)計、側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設(shè)計、推出及復(fù)位機構(gòu)方式確定；型芯、型腔尺寸計算；模具加熱和冷卻系統(tǒng)計算；模具閉合高度確定；注射機有關(guān)參數(shù)的校核；如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核。并用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：塑料，注射模具，CAD,設(shè)計
Washing machine Washing injection mold design and manufacturing
Abstract
The plastics industry in the world grows one of now quickest industry classes, but the injection mold is develops the quick type, therefore, the research injection mold to understood that the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. This design introduced injection molding's basic principle, specially single is divided the profile to inject mold's structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection mold gating system, the temperature control system and goes against system's design process, and has given the explanation to the mold intensity request, through this design, may have a preliminary understanding to the injection mold, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work。Plastic Injection the design process, which is designed as part of the craft-oriented establishment : Plastic Parts of the Process Analysis, Plastic Parts of the size and quality of calculation and the injection parameters set; Structural design : Surface choice cavity determination, Cavity the arrangement, gate design, lateral type pulling mechanism design, launch and reattached body identified; Core, Cavity size calculation; Die heating and cooling system computation; Mold closing high set; Injection machine parameters in the verification; The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated. Using a set of auto mapping mold parts and assembly plans.
Key word: Plastic mold; Divides the profile; CAD;Design
目錄
1 緒論 1
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 1
1.2 塑料模塑成型技術(shù)的發(fā)展動向 1
1.3 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
2 塑件的工藝分析 4
2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征 4
2.2 塑料的成型性能 6
2.3 工藝性分析 6
3 注射機的選擇 7
3.1塑件體積的計算 7
3.2 計算塑件的質(zhì)量 7
3.3 初步確定型腔數(shù)目 7
3.4 注塑機的選擇 8
3.5 注塑機的校核 8
3.5.1 注射量的校核 8
3.5.2 鎖模力的校核 8
3.5.3 模具閉合高度的確定 9
3.5.4 模具閉合高度的校核 9
3.5.5 模具合模行程的校核 9
3.4 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 9
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 11
4.1 主流道的設(shè)計 11
4.2 澆口的設(shè)計 12
4.3冷料穴和拉料桿的設(shè)計 13
5 分型面的選擇 15
5.1 分型面的選擇設(shè)計原則 15
5.2分型面的形式 15
5.3 分型面的設(shè)計原則 15
6 模架的選擇和模具的設(shè)計 17
6.1 模架的選擇 17
6.2 塑料模具材料的選擇 17
6.3 型腔、型芯工作尺寸計算 17
6.4導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 18
6.4.1導(dǎo)柱的設(shè)計 18
6.4.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
6.4.3推出機構(gòu)的設(shè)計 19
6.4.4推件力的計算 19
6.4.5 推桿的設(shè)計 20
6.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 20
6.5.1 確定冷卻水道直徑 21
6.6模具排氣槽的設(shè)計 22
7 模具和動定模的裝配 23
7.1 模具的裝配 23
7.2 動模裝備 23
7.2.1 裝配型芯 23
7.2.2 制作推桿孔 23
7.2.3 裝配推桿 24
7.3 定模的裝配 24
7.3.1 定模板和導(dǎo)套的裝配 24
7.3.2 定模和定模座板的裝配 24
總結(jié) 25
參考文獻 26
1 緒論
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，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。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式的要求越來越高。為了滿足人類的需要，世界上各工業(yè)發(fā)達的國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。
研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位將日益提高，并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。也可以看到模具工業(yè)地位之重要。
1.2 塑料模塑成型技術(shù)的發(fā)展動向
塑料模塑成型工藝及塑料模技術(shù)的發(fā)展與整個塑料工業(yè)的發(fā)是分不開的。塑料工業(yè)是新興的產(chǎn)業(yè)之一。自1909年實現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)酚醛塑料算起，世界塑料工業(yè)的崛起僅僅有90余年的歷史。塑料工業(yè)發(fā)展歷史雖然很短，但發(fā)展速度相當(dāng)驚人。據(jù)統(tǒng)計，1935年全世界塑料產(chǎn)量只有20 萬t，1950年為150萬t，1960年達677萬t，1970年達3000萬t,1981年達6000多萬t，1990年猛增至9896。4萬t，1998年達到14000萬t。預(yù)計今后將以每8年翻一番的增長速度持續(xù)高速發(fā)展。
隨著塑料產(chǎn)量的提高和品種的增多以及應(yīng)用范圍的擴大，促進了塑料成型工藝、塑料成型設(shè)備和塑料模具的不斷發(fā)展。塑料成型模具是塑料模塑成型關(guān)鍵的工藝裝備。這是因為在現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，正確的加工工藝、高效率的設(shè)備、先進的模具是影響塑料制品生產(chǎn)的三大重要因素，而塑料模對塑料模塑工藝的實現(xiàn)，保證塑料制品的形狀、尺寸及公差起著極重要的作用，高效率全自動的設(shè)備只有配備了適應(yīng)自動化生產(chǎn)的塑料模才可能發(fā)揮其效能；產(chǎn)品的更新也是以模具的制造和更新為前提。目前，對塑料制品的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量的要求愈來愈高，因而對塑料模的需求也愈來愈迫切?？梢娝芰夏Ｔ谀＞吖I(yè)中是極其重要，塑料模成型發(fā)展動向：
1、模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
2、模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
3、快速經(jīng)濟制模技術(shù)
4、模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速
5、模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同
1.3 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近兩年，我國模具技術(shù)有了很大的提高，生產(chǎn)的模具有些已接近或達到國際水平，2003年模具出口3.4億美元，比上年增長34%。中國現(xiàn)有模具企業(yè)2萬多家，從業(yè)人員50多萬人。由于近年市場需求的強大拉動，中國模具業(yè)高速發(fā)展，市場廣闊，產(chǎn)銷兩旺。1996年至2002年間，年均增長14%，2003年達到25%，廣東、江蘇、浙江、山東等模具發(fā)達地區(qū)增長都在25%以上，其中廣東省模具生產(chǎn)企業(yè)已有6000余家，年產(chǎn)值超過150億元。
近年來，我國模具技術(shù)的發(fā)展進步主要表現(xiàn)在：
1)研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些新的熱處理工藝，延長了模具的使用壽命。
2）研究開發(fā)了一些多工位級進模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)
需要研制了一批精密塑料注射模。
3)研究開發(fā)了一些模具加工新技術(shù)和新工藝，如三維曲面數(shù)控、仿形加工；模具表面拋光、表面皮紋加工及皮紋輥制造技術(shù)；模具鋼的超塑性成形技術(shù)和各種快速制模技術(shù)等。
4)模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，國內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計算機數(shù)字控制（CNC）銑床、CNC電火花線切割機床和高精度電火花成形機床等。
5)模具計算機輔助設(shè)計和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在國內(nèi)開發(fā)和應(yīng)用。
雖然我國的模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。其原因是：
1）專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。
2）模具品種少，生產(chǎn)效益低、經(jīng)濟效益較差。
3）模具生產(chǎn)制造周期長、精度不高、制造技術(shù)落后。
4）模具壽命短，新材料使用量少。
5）模具生產(chǎn)力量分散、管理落后。
現(xiàn)代模具與傳統(tǒng)模具不同，它不僅形狀與結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且技術(shù)要求更高，用傳統(tǒng)的模具制造方法顯然難于制造，必須借助于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用先進制造技術(shù)，才能達到技術(shù)要求。當(dāng)前整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈。為適應(yīng)市場對模具制造的短交貨期，高精度、低成本的迫切要求，模具將有如下發(fā)展趨勢：
1) 愈來愈高的模具精度
2) 趨大型化的模具
3) 應(yīng)用熱流道技術(shù)
4 )步發(fā)展多功能復(fù)合模具
5) 增多高檔次模具
6) 步增多氣輔模具及高壓注射成型模具
7) 塑料模具比例
8) 擠壓模及粉末鍛模
9) 廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件
10）速制造模具
2 塑件的工藝分析
2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征
該塑件材料選用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）具有比聚苯乙烯更好的工藝性能和使用性能。ABS是一種具有良好的綜合性能的工程材料。
比重:1.05克/立方厘米 燃燒鑒別方法：連續(xù)燃燒、藍底黃火焰、有黑煙、淺金盞草味,溶劑實驗：環(huán)已酮可軟化，芳香溶劑無作用。
特點：
1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學(xué)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、用途：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.
6、同PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象。
成型特性：
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(yù)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.
3、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?nèi)胨坏确椒ā?
4、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)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。
ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。
ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，散熱性（現(xiàn)在ABS工程塑料的工藝已經(jīng)很成熟了，筆記本電腦只要內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，同樣可以有出色的散熱效果。)
成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。
ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。
ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。
ABS主要技術(shù)指標(biāo)：
表2.1 熱物理性能
密度(g/ cm3)
1.02—1．05
比熱容(J·kg-1K-1)
1255—1674
導(dǎo)熱系數(shù)
(W·m-1·K-1×10-2)
13.8—31.2
線膨脹系數(shù)
(10-5K-1)
5.8—8.6
滯流溫度(°C)
130
表2-2 力學(xué)性能
屈服強度（MPa）
50
抗拉強度(MPa)
38
斷裂伸長率(﹪)
35
拉伸彈性模量(GPa)
1.8
抗彎強度(MPa)
80
彎曲彈性模量(GPa)
1.4
抗壓強度(MPa)
53
抗剪強度(MPa)
24
沖擊韌度
(簡支梁式)
無缺口
261
布氏硬度
9.7R121
缺 口
11
2.2 塑料的成型性能
ABS注塑成塑件時，由于熔體粘度高，所需的注塑壓力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大。塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級：5級。
2.3 工藝性分析
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆口橫向開設(shè)在模具的型腔處，從塑料件側(cè)面進料，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
塑件的工藝參數(shù)：
干燥條件：80-90℃ 2小時
成型收縮率:0.4-0.7%
模具溫度：25-70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）
融化溫度：210-280℃（建議溫度：245℃）
成型溫度：200-240℃
注射速度：中高速度
注射壓力：500-1000bar
3 注射機的選擇
3.1塑件體積的計算
塑件：
圖3.1 塑件
3.2 計算塑件的質(zhì)量
根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積 零件塑件的體積 V1=110.9cm。
查手冊取密度ρ=1.05g/cm 塑件體積：V1=110.9cm
所以，塑件的重量為：M=V1×ρ=110.9cm ×1.05=116.4g
3.3 初步確定型腔數(shù)目
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1模1件的結(jié)構(gòu)。
3.4 注塑機的選擇
注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法.常用的說法有:
（1）按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；
（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。
此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。
由于該模具擬定采用一模一腔，根據(jù)制件的體積，為了充分發(fā)揮設(shè)備的能力又能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，有模具成型工藝與模具設(shè)計[Ｍ]可初定注塑機為GS54-S200/400,主要技術(shù)參數(shù)如下表3.2。
表3.2 GS54-S200/400型注塑機的主要技術(shù)參數(shù)
項目
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
結(jié)構(gòu)類型
臥
注射方式
螺桿
額定注射量cm3
200~400
鎖模力KN
2540
螺桿直徑mm
55
最大成型面積mm2
645
注射壓力MPa
109
最大開模行程
260
注射行程mm
160
噴嘴孔直徑mm
4
3.5 注塑機的校核
3.5.1 注射量的校核
為了確保塑件的質(zhì)量及注塑機的充分利用，注塑模一次成型的塑件體積應(yīng)在公稱注塑體積的50%~80范圍內(nèi)因此V1=200×0.5=100cm3; V2=400×0.8=320cm3;2V=2×116.4=232.8cm3。V1≤2V ≤V2；滿足要求。
3.5.2 鎖模力的校核
可按下式校核鎖模力
(3.1)
--注射時型腔壓力 查參考文獻得 113MPa
--塑件在分型面上的投影面積22.5
--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積0.0.2
F—注塑機的額定鎖模力2540KN
將數(shù)據(jù)代入公式得：F=2540KN≥243.5KN。所以滿足要求。
3.5.3 模具閉合高度的確定
組成模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有：定模座板H4=60mm；定模板A=60mm；型芯固定板B=50mm；支撐板H2 =60mm；墊塊C=120mm；動模座板H1=35mm。則該模具的閉合高度為：
H=+A+B++C+=60+60+50+60+120+35=325mm （3.2）
3.5.4 模具閉合高度的校核
由于該注塑機所允許的模具最小厚度=165mm；模具最大厚度=406mm。因計算得模具的閉合高度H=325mm，所以模具的閉合高度滿足： ≤H≤。
3.5.5 模具合模行程的校核
該注塑機的最大合模行程=260mm。為使塑件成型后順利脫模，并結(jié)合該模具的雙峰型面的特點，確定該模具的合模行程應(yīng)滿足下式的要求：
＞++a+（5～10）mm=35+60+30+9=134mm （3.3）
式中 —塑件所用的脫模距離（mm）；
—塑件的高度（mm）；
a—取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm）。
因＝260mm＞134mm，故滿足要求。
3.4 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目
根據(jù) （3.4）
得 (3.5)
注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;
注射機最大注射量400cm3;
澆注系統(tǒng)凝料量，2.2cm3；
單個塑件體積或質(zhì)量，110.9cm3；
代入數(shù)據(jù)可得n=1
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用1模1腔 如下圖3.3
圖3.3 澆注示意圖
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
4.1 主流道的設(shè)計
主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機在同一軸上，斷面為圓形，且有一定的錐度 。據(jù)所選用的注射機，差得噴嘴前段孔徑：；噴嘴前段球面半徑：。為了使熔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。由文獻可知模具主流道與噴嘴的關(guān)系：
R=+（1～2）（mm） （4.1）
D=+（0.5～1）（mm） （4.2）
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止。塑料熔體，流動通道，根據(jù)選用型號注射機的相關(guān)尺寸得
噴嘴前端孔徑：d0=4mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=12mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
R=+（1～2）（mm） （4.1）
D=+（0.5～1）（mm） （4.2）
取主流道球面半徑：R=11mm；
取主流道小端直徑：d=4.5mm
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計成圓錐形，起斜度為2~6°，此處選用2°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為7.33MM。
圖4.1 主流道示意圖
4.2 澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其作用有兩個：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。
根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析，前結(jié)合以確定的分型面位置，選擇點澆口的進料方式。根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求。采用扇形澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。本設(shè)計采用邊緣澆口，邊緣澆口（又名為標(biāo)準(zhǔn)澆口、側(cè)澆口） 該澆口相對于分流道來說斷面尺寸較小，屬于小澆口的一種。邊緣澆口一般開在分型面上，具有矩形或近矩形的斷面形狀，其優(yōu)點是澆口便于機械加工，易保證加工精度，而且試模時澆口的尺寸容易修整，適用于各種塑料品種，其最大特點是可以分別調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間。
該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性:
①形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；
②試模時如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時修改；
③能相對獨立地控制填充速度及封閉時間；
④對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。
澆口設(shè)計如圖4.2
圖4.2 澆口示意圖
4.3冷料穴和拉料桿的設(shè)計
為避免流動熔體前鋒冷料進入型腔從而影響塑件的質(zhì)量，因此在主流道末端以及分分流道末端設(shè)置冷料穴。冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。本設(shè)計采用的是推桿形式Z字形拉料桿，工作時依靠Z字形勾將主流道凝料拉出澆口套，推出時，推出機構(gòu)帶動拉料桿將主流道凝料推出模外，退出后由于勾子的方向性而不能自動脫落，需要人工取出。
如下圖所示： 圖4.3 冷料穴示意圖
所以澆注系統(tǒng)如圖
4.4 澆注系統(tǒng)
5分型面的選擇
5.1 分型面的選擇設(shè)計原則
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。
5.2分型面的形式
該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。
5.3 分型面的設(shè)計原則
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析。
選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項基本原則：
1.分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
2.確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
3.保證塑件的精度
4.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
5.便于模具制造加工
6.注意對在型面積的影響
7.對排氣效果
8.對側(cè)抽芯的影響
在實際設(shè)計中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。考慮以上原則該塑件有兩種分型方案。其分型面如圖4.2
圖5.1 分型面示意圖
6 模架的選擇和模具的設(shè)計
6.1 模架的選擇
根據(jù)本案設(shè)計的各項數(shù)據(jù)參考GB/T12555—2006《塑料注射模中小型模架》選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的的型號：
模架 A 5050—60×70×120 GB/T12555—2006
確定模具尺寸為280×400 mm，A板厚度60mm，B板厚度70 mm，C板厚度120mm。
6.2 塑料模具材料的選擇
成型零部件的材質(zhì)直接關(guān)系到模具的質(zhì)量、壽命，決定著所成型塑料制品的外觀及內(nèi)在質(zhì)量，必須十分慎重，一般要在合同規(guī)定及客戶要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)制品和模具的要求及特點選用。如果說材料的選擇是模具的靈魂，那么熱處理是材料的靈魂。熱處理是模具制造中的關(guān)鍵工藝之一，它直接關(guān)系到模具的制造精度、力學(xué)性能、使用壽命以及制造成本。實際生產(chǎn)實用表明，在模具的全部失效形式中，由于熱處理不當(dāng)所引起的失效居于首位。在模具設(shè)計制造過程中，若能正確的選用材料，合理的選擇熱處理工藝，對充分發(fā)揮材料的潛在性能、減少能耗、降低成本、提高模具的質(zhì)量和使用壽命其重大作用。
由于該制件對外觀質(zhì)量無特殊要求，成型材料對鋼材亦無特殊要求，并且該制件的形狀結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)量不高，考慮其經(jīng)濟性。因此模具的型腔和型芯均可選用國產(chǎn)塑料模具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼。即選擇國產(chǎn)S50C鋼。非成型零部件材料選用參照模架標(biāo)準(zhǔn)即可。
6.3 型腔、型芯工作尺寸計算
ABS塑料的收縮率是0.3%~0.8%
平均收縮率: =（0.3%~0.8%）/2=0.55%
型腔內(nèi)徑： =255.27mm
型腔深度： =15.69mm
型芯外徑： =251.25mm
型芯深度： =12.15mm
型腔徑向尺寸（mm ）;
- 塑件外形基本尺寸（mm）;
-塑件平均收縮率；
-塑件公差
-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；
-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;
-型芯徑向尺寸（mm）;
-型腔深度（mm）；
-塑件高度（mm）
-型芯高度（mm）；
-塑件孔深基本尺寸（mm）；
型腔：鋼材選用S50C，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型
型芯：鋼材選用S50C，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型
6.4 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
6.4.1導(dǎo)柱的設(shè)計
導(dǎo)向機構(gòu)的作用：1.定位作用；2.導(dǎo)向作用；3.承受一定的側(cè)向壓力導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進入型腔的情況。 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形，以使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)向孔。導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用S50C鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。
6.4.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計
用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。為使?dǎo)柱順利進入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。
6.4.3 推出機構(gòu)的設(shè)計
注塑模中的脫模機構(gòu)可以在注塑的每一個循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動的脫出模外。推桿脫模機構(gòu)在生產(chǎn)實際中應(yīng)用廣泛，是脫模機構(gòu)的典型型式，它一般包括推桿、拉料桿、復(fù)位桿、推桿固定板等組成，當(dāng)開模到一定距離時，注塑機推出裝置推動推板并帶動所有推桿、拉料桿和復(fù)位桿一道前進，將塑件和澆注系統(tǒng)一起推出模外。合模時復(fù)位桿首先與定模邊的分型面相接觸，而將推板和所有的復(fù)位桿一道推回原位。
根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構(gòu)可采用推桿推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)。
推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔0.05—0.1cm.
6.4.4 推件力的計算
對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）：
(6.1)
式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）;
--被包緊部分的深度（cm）;
--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取7.8——11.8MPa；
--磨擦系數(shù)，一般取0.1~1.2；
--脫模斜度；
L=789.33MM H=12.15MM
Q=789.33MM*12.15MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)=959.04 (N)
6.4.5 推桿的設(shè)計
①推桿的強度計算 查《塑料模設(shè)計手冊之二》由式5-97得
d=（） (6.2)
d——圓形推桿直徑cm
——推桿長度系數(shù)≈0.7
l——推桿長度cm
n——推桿數(shù)量
E——推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/)
Q——總脫模力
取 D=12MM。
②推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計手冊》式5-98
= (6.3)
取320N/mm2
< 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65
6.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200～300℃，而塑件固化后從模具中取出的溫度為60～80℃以下，視塑料品種不同有很大差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，通過模溫調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。
高溫塑料熔體在模具型腔內(nèi)凝固并釋放熱量，模具內(nèi)存在著一個合適的溫度分布，使制品的質(zhì)量達到最佳。模具溫度調(diào)節(jié)對制品質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）變形，模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均衡可以減小制品的變形；
2)尺寸精度，利用模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減小制品成形收縮率的波動，提高制品尺寸精度的穩(wěn)定性；
3）力學(xué)性能，從減小制品應(yīng)力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的；
4）表面質(zhì)量，提高模具溫度能夠改善制品表面質(zhì)量，過低的模溫會使制品輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的融接痕，導(dǎo)致制品表面粗糙度過大。
冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應(yīng)盡量多，b) 截面尺寸應(yīng)盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應(yīng)適當(dāng)； d) 適當(dāng)布置水道的出入口； e) 冷卻水道應(yīng)暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積
澆注系統(tǒng)中的分流道布置如圖所示，采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設(shè)計可以使進人每—型腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說，并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用側(cè)澆口。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計對于成型小型件的1模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導(dǎo)致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結(jié)構(gòu)。放為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板和動模利腔板內(nèi)開沒了如圖所示的水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻設(shè)定模具平均工作溫度為 ，用常溫 的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 30度。
6.5.1 確定冷卻水道直徑
查表3-26得ABS的單位流量為： 依據(jù)塑件體積可知所需的冷卻水管直徑較小。設(shè)計冷卻水道直徑為12mm符合要求。
圖6.1 冷卻水示意
6.6 模具排氣槽的設(shè)計
當(dāng)塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質(zhì)帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設(shè)計在分型面之間、推桿預(yù)模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取0.04㎜。
7 模具和動定模的裝配
7.1 模具的裝配
模具裝配是模具制造過程的最后階段，裝配質(zhì)量的好壞將影響模具的精度、壽命及各個部分的功能。要制造出一副合格的模具，除了要保證零件的加工精度外，還必須做好裝配工作。模具的總裝圖如圖6.1所示。
圖7.1模具裝備圖
7.2 動模裝備
7.2.1 裝配型芯
將型芯采用壓入法裝入型芯固定板，并用砂輪磨平其凸出的端面，然后，將動模板和型芯固定板合攏，在動模板上涂上紅粉后，在其上確定導(dǎo)柱孔和穩(wěn)固螺釘?shù)奈恢?，取下型芯固定板后加工出?dǎo)柱和螺紋孔；將動模座板、動模板、型芯固定板以側(cè)面為基準(zhǔn)，調(diào)整好型芯位置后合攏在一起夾緊，找正好螺釘孔位，然后在其上加工螺紋孔，繼而在支架和動模坐板上加工加工出螺紋孔。
7.2.2 制作推桿孔
通過型芯上的推桿孔，在動模板上鉆錐窩，卸下型芯，按出動模半上的推桿孔，再用平行夾頭將推桿和動模板夾緊，通過動模板推桿固定板上的推桿孔。
7.2.3 裝配推桿
將推板與固定板疊合，限位螺釘過孔和推桿固定板上的螺紋攻螺紋，推桿裝入固定板后蓋上推板用螺釘緊固，并將其裝入動模，然后檢查和修模推桿的端面。
7.3 定模的裝配
7.3.1 定模板和導(dǎo)套的裝配
用壓入法將導(dǎo)套裝入到定模板，并用砂輪磨平凸出的平面。
7.3.2 定模和定模座板的裝配
在定模和定模座板裝配前，澆口套和定模座板已裝配合格，因此，可直接將定模板和定模座板疊合，使?jié)部谔咨系臐驳揽缀蜔崃鞯腊搴投０迳冲亙?nèi)的澆到對正，用平行夾頭夾緊，通過定模座板孔在定模上預(yù)鉆螺紋底孔并配鉆，后將其拆開，在定模上攻螺紋，螺紋加工好后，再將定模板和定模座板疊合。
總結(jié)
畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的給排水系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對設(shè)計有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。
通過這三個月以來的畢業(yè)設(shè)計工作，不僅是對我學(xué)習(xí)的總結(jié)和回顧，我學(xué)到很多東西，也成長了很多，相信我一定會在以后的工作中用到。同時也讓我深深體會到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學(xué)習(xí)的一種動力，我將會不斷地學(xué)習(xí)，不斷的充實自己。由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在老師的督促指導(dǎo)下，以及一起搞設(shè)計的同學(xué)們的幫助下予以解決。
至此，感謝學(xué)校，感謝王宗才老師們對我的諄諄教導(dǎo)。還要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E的應(yīng)用能力和操作熟練程度有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計。，讓我充實的度過了大學(xué)生活，你們的教誨將是我最寶貴的財富。最后，感謝我的指導(dǎo)老師對我的畢業(yè)設(shè)計的悉心指導(dǎo)和耐心教誨，并感謝所有教師和我的同學(xué)們祝你們身體健康工作順利。
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附錄：文獻綜述-我國國產(chǎn)模具設(shè)備發(fā)展前景
附錄：中英文文獻翻譯名稱——使用低溫永久模鑄造鋁合金JIS-AC4C
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