I摘 要模具是以特定的結構形式通過一定方式使材料成型的一種工業(yè)產(chǎn)品，同時也是能成批生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品零部件的一種生產(chǎn)工具。大到飛機、汽車，小到茶杯、釘子，幾乎所有的工業(yè)產(chǎn)品都必須依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高一致性、高生產(chǎn)率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力。所以模具又有“工業(yè)之母”的榮譽稱號。模具設計與制造專業(yè)的培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)德、智、體、美等方面全面發(fā)展，具有良好的職業(yè)素質，面向制造行業(yè)，從事模具設計、模具加工工藝編制、沖壓和塑料成型加工、數(shù)控機床的操作以及生產(chǎn)管理等工作的高等技術應用性專門人才。體現(xiàn)為制造方面達到模具制造的補師水平，設計方面達到助理設計師的水平在本設計中，桶蓋作為日常用品適宜采用注射方法成型，通過對塑件進行結構和工藝性分析，設計出一套一模一腔的塑料注射模具，并合理編寫出成型零件的制造工藝。在設計中，三維軟件的應用貫穿到了整個設計過程，首先利用三維軟件的零件模塊進行桶蓋實體模型的創(chuàng)建，然后利用其制造模塊對模型進行分模、型芯的設計、澆注系統(tǒng)的設計，最后利用其模具生成標準模架，再進行頂桿、冷卻系統(tǒng)、支撐柱等綜合布置。在模具的設計過程中，一些重要的尺寸（如壁厚，頂桿直徑，流道尺寸等）都經(jīng)過了理論計算或取一個合理的經(jīng)驗數(shù)值，并進行了強度校核和流道剪切速率的校核。 關鍵詞：桶蓋；注射模具；型芯；澆注系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)IIAbstractDie is a kind of industrial product which makes the material shape by a certain way in a specific structure form. It is also a kind of production tool that can produce industrial product parts with certain shape and size requirements in batches. From airplanes and cars to teacups and nails, almost all industrial products must be molded. The high precision, high consistency and high productivity of the parts manufactured by mould are incomparable with any other processing method. To a large extent, mold determines product quality, efficiency and new product development capability. Therefore, the mold has the honor of “the mother of industry“.The training goal of mold design and manufacturing specialty is to cultivate all-round development of morality, intelligence, physique and beauty, with good professional quality, and to apply advanced technology in mold design, mold processing technology preparation, stamping and plastic forming processing, CNC machine tool operation and production management, etc. for manufacturing industry. Professional talents. Embodies the level of makeup for mold manufacturing, and reaches the level of assistant designer in design.In this design, the barrel cover is suitable for injection molding as a daily product. By analyzing the structure and process of the plastic parts, a set of plastic injection mold with one mold and one cavity is designed, and the manufacturing process of the molding parts is reasonably prepared. In the design, the application of three-dimensional software runs through the whole design process. First, the solid model of the barrel cover is created by the parts module of three-dimensional software, then the model is divided into molds, the core is designed and the gating system is designed by the manufacturing module. Finally, the standard mold frame is generated by the mold, and then the ejector is made. The cooling system, supporting columns and other comprehensive layout. In the process of die design, some important dimensions (such as wall thickness, plunger diameter, runner size, etc.) have been calculated theoretically or taken a reasonable empirical value, and strength checking and runner shear rate checking have been carried out.Key words: barrel cover; injection mold; core; gating system; cooling systemIII目 錄摘 要 .IAbstract II1 前言 .12 塑件成型工藝分析 42.1 塑件的使用要求 42.2 塑件的材料分析 62.3 塑件的尺寸精度、塑件表面質量、塑件的結構工藝性分析 72.4 注射機的選擇和校核 83 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)的編制 .123.1 塑件的體積和重量 .123.2 型腔數(shù)量確定 133.3 澆注系統(tǒng)凝料的估算 133.4 注射機的選用及其技術參數(shù) 133.5 成型工藝參數(shù) 144 模具結構方案的確定 164.1 分型面位置確定 164.2 澆注系統(tǒng)的設計與計算 174.3 成型零件結構的確定 214.4 排氣與引氣系統(tǒng)結構的確定 245 主要零部件的設計計算 .255.1 成型零件工作尺寸計算 255.2 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 265.3 脫模機構的設計 275.4 推出方式的確定 276 模具冷卻系統(tǒng)的計算 296.1 冷卻介質 296.2 冷卻系統(tǒng)計算 296.3 水路的布置形式 30IV7 注射機有關參數(shù)的校核 327.1 注射量的校核 327.2 注射壓力的校核 327.3 合模力校核 327.4 安裝部分相關尺寸的校核 .337.5 開模行程的校核 33第 8 章 模具材料的選用 .348．1 成型零件材料選用 .348．2 注射模用鋼種 .34結論 .35致謝 .3611 前言對于國家的經(jīng)濟來說，模具行業(yè)現(xiàn)在是非常重要的。 “模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內人士的共識。在很多行業(yè)的零件生產(chǎn)里面，有六成到八成的產(chǎn)品都要通過模具來加工出來。通過模具加工出來的產(chǎn)品精確度都是很高的，批量生產(chǎn)的零部件都非常一致，生產(chǎn)時候效率很高，并且耗費的能量也不高，這些優(yōu)勢都是別的加工方法沒有辦法比的。模具產(chǎn)生的效益是非常可觀的，通常來說效益都是模具自身價格的成百倍。機械加工行業(yè)里面，模具產(chǎn)業(yè)是一個基礎的行業(yè)，也是將技術轉變成為效益的一個體現(xiàn)，同時它也是看一個行業(yè)是否先進的標準之一。塑料簡介塑料的組成成分就是高分子，在溫度還有壓力達到要求的時候，它是可以進行流動的。它是可以用來加工成任何需要的形狀的，并且固化了之后它的形狀是不會發(fā)生改變的。塑料的好處是很多的，現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)還有我們的日常生活里面好多都在使用這種材質，塑料的密度不大，質量也不大，但是比強度是非常高的，還絕緣，介電損耗不高，化學穩(wěn)定性也是比價好的，減摩耐磨性能都是比較好的，還是隔絕噪音等等。另外，好多塑料還能夠防水，防潮，防透氣等等這些功能。之前我們生產(chǎn)零部件大多數(shù)用的都是金屬，木材，皮革等等，現(xiàn)在好多都不用這些材質了，改為使用塑料了，所以說在現(xiàn)代化的生產(chǎn)里面，塑料已經(jīng)是非常重要的原材料了。注塑成型及注塑模用塑料來生產(chǎn)加工產(chǎn)品，有很多的方法的，用的最多的就是注射，壓縮，壓注等等。在這個里面，用的最多的加工方法就是注射。只有含氟的塑料不能進行注射加工，別的所有的熱塑性塑料都能用這樣的方式來進行生產(chǎn)加工。在生產(chǎn)的時候時間不長，而且可以一次就加工出來需要的產(chǎn)品，就算產(chǎn)品的形狀比較復雜，大小精確度要求很高，它也是可以生產(chǎn)出來的，并且在進行生產(chǎn)的時候是全自動化的生產(chǎn)方式。所以說，注射加工現(xiàn)在在塑料產(chǎn)品加工的時候用的是最多的，一般來說塑料產(chǎn)品三成左右都是用這種方法來進行加工。不過注射的機器成本是比較高的，數(shù)量不多的塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)是不適合用注射的方式生產(chǎn)的。要想知道什么是注射加工還有注射模，一開始要知道關注注射機的一些基本內容，在進行注射加工的時候，主要的機器就是注射機，這個機器就是通過高溫對塑料顆粒進行加熱，將它變?yōu)樗芰先垠w，然后在進行注射。對注射機進行分類，有三種，一種是立2式的，一種是臥式的，還有一種是直角式的，它的組成部分有注射部分，鎖模部分，脫模部分還有模板機架。要實際上注射加工的原理就是金屬壓鑄成型的原理，因為塑料是可以擠壓，可以塑造的，所以可以用注射機對這個進行擠壓還有塑造。一開始，先將注射機里面裝好需要加工的塑料顆粒，之后再將這些塑料顆粒送到溫度很高的機筒里面進行加熱，這個時候塑料顆粒就熔化，編程塑料熔體了，之后再用柱塞或者是螺桿對這個熔體進行推動，講這些熔體都噴射到溫度沒有那么高的模具里面，當然這個模具是閉合的，經(jīng)過一定時間的保壓冷卻，將產(chǎn)品進行定型之后，將模具打開，就可以從模具里面拿到需要生產(chǎn)加工的產(chǎn)品了。對產(chǎn)品進行注射加工的時候用的模具就是注射模，這是進行注射加工的時候一個必要的生產(chǎn)設備。注射模有很多種，它的構造跟需要加工的產(chǎn)品的構造還有需要加工的產(chǎn)品是否復雜，注射機用的哪一種等都有很大的關系，它的組成部分有兩個，一個是定模，一個是動模。一般來說在注射機的固定板上面安裝定模，在注射機的移動模板上面安裝動模，在進行注射加工的時候跟著注射機上的合模進行系統(tǒng)的動作。對產(chǎn)品進行注射加工的時候，動模還有定模都是通過導柱導向進行閉合的。注射模的組成部分有成型的零部件，合模時候的導向裝置，澆注裝置，還有側向分型部分，抽芯裝置，推出裝置，加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，還有支撐零部件 [2] 。因為要進行注射加工，所以說注射模，還有塑料顆粒，還有注射機就連接在一起了。進行注射加工的關鍵問題就是要將塑料熔體很好的進行塑化，然后再將這些熔體注射到型腔里面去，在一定條件的控制下，對模具進行定型，這樣加工出來的產(chǎn)品就可以滿足質量要求了。注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在進行生產(chǎn)的時候，特別是加工的產(chǎn)品精密度要求很高的時候，要想讓產(chǎn)品成型時候的條件最佳不是那么簡單的，因為受影響的東西實在是很多，比方說產(chǎn)品的形狀，模具的構造，注射機，原材料，還有周邊的溫度等等。在設計塑料模具的時候要用到 CAD，還有 CAE。這是發(fā)展的必然趨勢。對產(chǎn)品進行注塑加工的時候有兩步，一個是開發(fā)設計，還有一個就是投入生產(chǎn)。原來用的注塑加工方式就是在正式進行生產(chǎn)之前，通過設計者的經(jīng)驗，對模具進行設計，再將模具裝配好了之后，還要進行試模，在試模的時候發(fā)現(xiàn)問題所在，然后將這3些存在問題的參數(shù)重新進行設置，有的問題大的，整個設計方案要推掉重新再來，這樣一來生產(chǎn)成本就變大了，生產(chǎn)產(chǎn)品的時間就變長了?，F(xiàn)在在全球市場上用的比較多的分析軟件是澳洲，美國，還有我們國家研發(fā)的三種軟件，分別是 MOLDFLOW、CFLOW、H-FLOW 。其中 MOLDFLOW 軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱 MPA） ，MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱 MPI） ，MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱 MPX） 。使用了 CAE 之后，試模就沒有必要了，用 CAE 技術之后，產(chǎn)品設計，到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個方案就都有了，在對模具進行生產(chǎn)加工之前，在電腦上對整個注射加工過程進行模擬試驗，對熔體在填充，保壓還有冷卻時候的狀況做一個模擬，還有產(chǎn)品的應力是怎么去分布的，產(chǎn)品怎么收縮，還有變形是哪一種狀況等等，這樣設計人員就能及時的將問題找出來，對方案進行修改，對模具重新進行設計，而不是在試模完成之后再對模具進行修改。對于傳統(tǒng)的設計模具方式來說這個是顛覆性的改變，這樣一來對于模具的成本可以降低很多，生產(chǎn)出來產(chǎn)品的質量還提升了很多。 [3]。42 塑件成型工藝分析2.1 塑件的使用要求設計模具之前要先了解塑料加工產(chǎn)品的工藝，比方說產(chǎn)品的構造，產(chǎn)品的形狀，產(chǎn)品的大小，產(chǎn)品質量要求，這些都要分析清楚，這樣才能將模具按照產(chǎn)品的要求生產(chǎn)出來。2.1.1 脫模斜度因為注射加工的產(chǎn)品在進行冷卻的時候會有收縮的狀況出現(xiàn)，所以脫離模具之前，它肯定會緊緊的包裹柱模具的型芯，或者是型腔里面突出來的地方，要想讓產(chǎn)品從模具里面脫離的時候方便一點，避免因為脫模時候的力量太大，將產(chǎn)品的面弄傷，那么在脫模的這個方向上，跟產(chǎn)品的面肯定要有一個脫模斜度。這個斜度有多大，跟產(chǎn)品的外形，產(chǎn)品的大小，產(chǎn)品的壁厚，還有產(chǎn)品的收縮率有很大的關系。這個斜度很小的話，生產(chǎn)的時候大小很難把握，這樣的話產(chǎn)品的面就會出現(xiàn)損傷或者是破裂的情況，斜度很大的話，雖然脫離磨具的時候很便利，不過產(chǎn)品的大小就不能那么精確了，這樣肯定會有材料被浪費了。一般來說，塑料加工產(chǎn)品的脫模斜度大小在零點五度到一點五度，查閱有關資料以后，PE 的脫模斜度是在 0.35 ～1 30/ ，型芯脫模斜度為 30/～1/? ?2.1.2 塑件的壁厚塑料產(chǎn)品的壁厚是一個關鍵因素，在對塑料產(chǎn)品進行設計的時候這還是一個比較重要的地方。塑料產(chǎn)品壁厚是多少，對于注射生產(chǎn)加工產(chǎn)品的質量有很大的影響，很注射加工時候熔體流動，產(chǎn)品固定成型時候冷卻的速度還有冷卻耗費的時間，塑料產(chǎn)品的質量，產(chǎn)品使用的原材料，還有生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本的關系都是很大的。通常來說，要求都得到滿足的時候，塑料產(chǎn)品的壁厚一定要薄一點。因為如果太厚的話，那么使用的原材料就比較多了，這樣一來成本就變大了，最主要的就是產(chǎn)品在模具里面冷卻的時間會更加長，而且產(chǎn)品的表面會有氣泡，縮孔這些缺陷出現(xiàn)在產(chǎn)品的表面上，那么加工出來的產(chǎn)品質量就達不到要求了。塑料產(chǎn)品的壁厚通常都是一點五毫米到四毫米，用的最多的數(shù)值就是兩毫米到四毫米。這個管連接產(chǎn)品的壁厚還是比較運城的，周邊的壁厚大約是三毫米，底部的壁厚大約也是三毫米。2.1.3 塑件的圓角5要想避免塑料產(chǎn)品在轉角的這個地方應力他國集中，那么在生產(chǎn)的時候充模特性就要進行改善，這樣跟它對應的模具就要多一點，要在 Sulia 產(chǎn)品拐彎的地方還有里面連接的地方過度的時候用圓角。如果沒有什么特別的需求，塑料產(chǎn)品的每一個連接角的圓角半徑都是在零點五毫米到一毫米。通常來說，外面圓弧半徑都比壁厚要厚，差不多是零點五倍，里面的圓角半徑也比壁厚厚一些，大約是壁厚數(shù)值的零點五倍。 2.1.4 孔一般來說在塑料產(chǎn)品的上面有很多的通孔還有盲孔，從一定的規(guī)則來說，所有的孔成型都是通過型芯的。不過如果這個孔很復雜的時候，熔體在流動的時候有很大的難度，這樣一來加工模具的時候難度就比較大，成本跟著也就變的比較高了，所以說在塑料加工產(chǎn)品上面涉及孔的時候，孔的結構一定不能復雜。因為型芯會對熔體產(chǎn)生分流，那么在孔的周邊就會有熔接痕出現(xiàn)，這樣一來孔的強度就沒有那么大了，所以在對孔進行設計的時候，孔跟孔之間的距離，還有孔道產(chǎn)品邊緣的距離，都要比孔的直徑還要大，在這個孔的周圍壁厚要厚一點，這樣一來塑料產(chǎn)品的強度才會變的更好，剛度也會變的更好。2.1.5 塑件尺寸及精度塑料產(chǎn)品外形有多大，主要在于塑料原材料流通性能的好壞，還有用的是哪一種注射機，在使用的注射機，還有加工工藝不變的狀況下，流通性比較好的塑料產(chǎn)品，它加工的產(chǎn)品的外形是比較大的，相反的加工出來的產(chǎn)品就是比較小的。要想耗費的材質少一點，能源也耗費的低一點，那么只要達到產(chǎn)品的使用要求之后，產(chǎn)品的構造設計的時候一定要盡可能的緊湊，這樣產(chǎn)品的外形看上去就比較小巧了。這個塑料產(chǎn)品的原材料是 PE，流動的時候性能是很好的，可以用來對大小不一樣的產(chǎn)品進行生產(chǎn)加工。塑料產(chǎn)品的大小精確度對模具的構造，還有模具生產(chǎn)加工的精確度都有很大的影響。要想讓模具生產(chǎn)的時候簡單一點，生產(chǎn)時候花費的金錢少一點，在塑料產(chǎn)品的要求都達到的情況下，塑料產(chǎn)品的精確度沒有必要那么高。因為塑料產(chǎn)品跟金屬有很大的區(qū)別，所以說不能根據(jù)金屬材料的精確度等級來確定。按照現(xiàn)在我們國家現(xiàn)在成型的水平，塑料產(chǎn)品的大小查閱有關資料可以進行確定。按照論文的要求，這次設計的塑料產(chǎn)品的精度等級是三級。 2.1.6 塑件表面粗糙度塑料產(chǎn)品面的質量越是要求高，那么它的表面粗糙度數(shù)值就越是小。在生產(chǎn)的時候，不能出現(xiàn)冷疤，云紋這些不好的狀況，要想不出現(xiàn)這些瑕疵，那么模具型腔的表面粗糙6度一定要小。一般來說，塑料加工產(chǎn)品表面粗糙度的數(shù)值是在零點零二到一點二五這個范圍里面，模腔的表面粗糙度的數(shù)值是塑料產(chǎn)品的一般，在用模具進行伸長的時候，因為型腔一直有磨損，所以說導致它的表面粗糙度的數(shù)值在變大，那就應該定時對這個面進行拋光復原。這個塑料產(chǎn)品外面的粗糙度的數(shù)值要比里面的高很多，一般來說外面的粗糙度數(shù)值是零點二，里面的粗糙度數(shù)值是零點四。這個塑料產(chǎn)品平常是我們經(jīng)常用到的，所以不能有毒，一定要安全，化學穩(wěn)定性要好，不能容易分解。零件采用 PE 原料2.2 塑件的材料分析文中的產(chǎn)品用的原材料是 PE，這種材料對于腐蝕性的抵抗能力是比較好的，絕緣性能也是很好的，氯化能夠實現(xiàn)，輻照之后性能可以改變，使用的玻璃纖維是比較強的，剛性，硬度，還有強度都是很高的，防水，壓力很高的聚乙烯柔軟性好，伸長率，受到?jīng)_擊時候抵抗強度的性能好，滲透性能也是比較好的，耐磨，耐疲勞。低壓的聚乙烯可以用來生產(chǎn)的部件絕緣性能好，耐腐蝕的性能也好，高壓聚乙烯可以用來生產(chǎn)薄膜，超高分子聚乙烯可以用來生產(chǎn)傳動的零部件。成型特性： 2.2.1 注射成型工藝過程分析 [5]按照塑料產(chǎn)品的構造，源材質，還有質量的好壞，下面是它怎么進行加工的步驟： 第一步：要想進行注射加工的時候不出現(xiàn)問題，加工出來產(chǎn)品質量過關，那么對所有的加工機器，還有塑料原材料先進行準備。（1） 、進行生產(chǎn)加工之前，先對原材料進行一系列的處理工作按照產(chǎn)品加工的需求，對原材料的含水量，外面看它的色澤，還有塑料顆粒的狀況，對它的熱穩(wěn)定性進行測試，對流動性還有收縮率進行測試，之后還要對塑料顆粒進行預熱干燥處理， PE 材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在 70 ～ 80 ℃下干燥 2～4 h。（2） 、料筒的清洗在一開始選擇塑料的某一種材質的時候，或者確定注射機的型號之前，又或者在進行產(chǎn)品加工的時候產(chǎn)品的型號變了，原料變了，顏色變了，或者是塑料原材料出現(xiàn)分解了，這個時候都應該清洗注射機的料筒，或者之間將這個料筒換掉。在清洗柱塞式注射機的料筒的時候，相比螺桿式的注射機來說要復雜的多，主要原7因是柱塞式料筒里面塑料原材料的量是比較多的，并且它轉動起來不怎么方便，所以洗料筒的時候，一定要拆下來，或者用的料筒是專門的。但是螺桿式的料筒在清洗的時候直接對它洗就可以了，可能對空注射將料筒清洗干凈。（3） 、脫模劑的選用為了讓塑料產(chǎn)品從模具里面脫離出來，敷在模具表面上的溶劑就是脫模劑。一般注射加工的產(chǎn)品在脫離模具的時候，關鍵就在于工藝狀況，還有設計的模具方式是不是正確。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油） ，硅油，針對 PE 這種，使用的脫模劑就是硬脂酸辛，所以除了聚酰胺這種塑料，基本上所有的塑料都能用。第二步: 注射成型過程一個整的注射就是加料，塑化，將物料注射進模具，維護壓力對模具進行冷卻，將產(chǎn)品從模具里面脫離出來，總結起來實際上就兩步，一個是塑化成型，還有一個是冷卻第三步：制件的后處理注射加工的產(chǎn)品脫離模具之后，或用機械進行生產(chǎn)加工之后，一般都要進行一些后期的處理工作，這樣做是為了將內里的應力消除掉，這樣產(chǎn)品的性能還有大小穩(wěn)定性就比較好了。加工產(chǎn)品進行后期處理的方式一般有退火處理，還有調濕處理。2.2.2 澆口種類的確定注射模的澆注系統(tǒng)說的就是模具里面注射機噴嘴到型腔的這段距離。澆口是用來將塑料熔體傳送到型腔的每一個地方的。澆注系統(tǒng)設計的好，設計的不好對塑料產(chǎn)品的性能，塑料產(chǎn)品的外表還有成型是不是簡單影響都是比較大的。澆注系統(tǒng)的組成部分有主流道，分流道，澆口還有冷料穴。在這個里面澆口設計的好不好，所在的地點合不合適都跟產(chǎn)品的質量有很大的關系。2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面質量、塑件的結構工藝性分析圖 1 所示為桶蓋的零件圖8圖 1 塑件零件圖2.3.1 塑件的尺寸精度分析加工產(chǎn)品的大小要求沒有那么高，每一個大小都是自由的，所以說精度等級不要太高就能滿足日常生活的需要了，根據(jù)一定的標準，確定塑料產(chǎn)品大小的公差值精確等級是五級。2.3.2 塑件的表面質量分析文中設計的產(chǎn)品是桶的蓋子，這個蓋子的面一定要光滑漂亮，產(chǎn)品的表面不能有缺陷。因為塑料產(chǎn)品表面的要求是很高的，所以說模具的造價必然也是比較高的，按照塑料產(chǎn)品在用的時候的需求，還有加工模具時候花費的金錢，塑料產(chǎn)品外面的面粗糙度的數(shù)值是一點六，產(chǎn)品里面的面粗糙度要稍微低一點。那么跟它對應的，生產(chǎn)模具的腔室里面的粗糙度是零點八，模具的型芯的表面粗糙度是三點二。2.3.3 塑件的結構工藝性分析看圖紙 1 可以知道這個塑料產(chǎn)品是圓柱的殼類零部件，它的外形構造是非常簡單的，并且很等稱。腔體是 R60mm 球體，球體上面提手，中間懸空，零件需要采用兩瓣型芯成型球形和提手。這也是本設計的最大難點。塑件中，環(huán)形分布著 3 處陣列型內側凹，深度為 2mm.通過分析，這兒須要三個滑塊成型。2.4 注射機的選擇和校核9因為用的模具的構造是一個模具一個腔室，注射量要大于等于二十七點五三克，流道口這個地方的廢料是六點二九克，注塑加工的時候總的質量達到三十三點八二克，之后按照工藝的要求，確定使用注射機的型號是 110XB。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：海天 HTF110XB型號參數(shù)單位 110×B螺桿直徑 mm 36理論注射容量 cm3 159注射重量 PS g 182注射壓力 Mpa 183注射行程 mm 122螺桿轉速 r/min 0~220料筒加熱功率 KW 5.7鎖模力 KN 800拉桿內間距(水平×垂直) mm 450×400允許最大模具厚度 mm 360允許最小模具厚度 mm 150移模行程 mm 310移模開距(最大) mm 670液壓頂出行程 mm 100液壓頂出力 KN 33液壓頂出桿數(shù)量 PC 5油泵電動機功率 KW 11油箱容積 l 200機器尺寸(長×寬×高) m 4.3×1.25×1.8機器重量 t 3.22最小模具尺寸(長×寬) mm 240×2402.4.1 注射量的校核在對模具進行設計的時候，一定要讓注射機里面需要加工的塑料熔體的質量不超過10設備的額定注射量的百分之八十。校核公式為：mn%8021??式中 --型腔數(shù)量--單個塑件的體積（ ）3c--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（ ）2 3m本設計中：n=1 84.001 5.99 ?132M=84.001+5.99X0.91=81.89g注塑機額定注塑量為 182g 113X0.8=90.4g81.89g注射量符合要求2.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核鎖模力的大小跟進行注射加工時候塑料產(chǎn)品在模具分型面上投影面積的大小有很大關系。如果說投影面積比注射機可以的最大成型面積還要大，那么在進行生產(chǎn)加工的時候就會有溢料的情況出現(xiàn)，那么就一定要達到下面的公式要求： An??21式中 n --型腔數(shù)目--單個塑件在模具分型面上的投影面積--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2n=1 =3025.38 =572 1Am22=3025.38+572=3597.382n?在進行注射加工的時候，鎖模要想可靠性高，要滿足下面的關系式： （ ）P F21n?式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa ）F—注射機額定鎖模力（N）其它意義同上翻閱書本，型腔里面的壓力大小一般是二十到四十兆帕，普通的加工產(chǎn)品壓力大小是二十四兆帕到三十四兆帕，精密度要求比較高的產(chǎn)品是三十九兆帕到四十四兆帕（ ）P=3597.38X30x1.1X0.001=118.71KN800KN21An?鎖模力符合要求2.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核（1） 、模具厚度（閉合高度）模具關起來的時候高要達到下面公式的要求 maxminH?在公式里面 --注射機允許的最大模厚--注射機允許的最小模厚ax本設計中模具厚度為 355mm 105H360符合要求（2） 、開模行程（S）的校核模具打開來之后要想拿出產(chǎn)品的時候方便一點，那么這個開模的距離就要夠大，說的這個開模行程也就是模具在開還有關的這個過程里面動模固定板移動了多遠。注塑機的開模行程是有規(guī)定的，在對模具進行設計的時候，一定要對確定的注射機11的開模行程進行校核，這樣它才能跟模具的開模距離匹配。針對臥式的注射機，它的模具的厚跟開模行程有很大的關系，針對有很多個分型面的注射模要滿足下面的公式： mHS10~521max???式中 --推出距離 21--包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度2=（水口料的長度+20~30）本設計中 =310 =40mm =140+30=170 mmmaxS12H總的開模距離需要 H=210mm 以上經(jīng)計算，符合要要求。（3） 、頂出裝置的校核對模具的頂出部分進行設計的時候，一定要對注射機頂出的形式進行校核，需要關注的是在兩邊推出的時候，模具的推板的面積應該能將注射機的兩個頂桿都覆蓋住，這樣一來才能確保塑料產(chǎn)品被頂桿從模具里面脫離出來。海天 110XB 型注射機的推出裝置是在兩邊的。分析檢驗之后，它是可以達到論文里面將物料從模具里面脫離的要求的。123 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)的編制圖 2 是根據(jù)塑件要求，用 UG 三維軟件做的一個球蓋模型，建模后除了能得到球蓋體積，分型面面積等參數(shù)外，這個模型也是 UG 分模時的參照模型。圖 2 塑件的 UG 模型3.1 塑件的體積和重量建立好模型了，就能通過 UG 軟件對模型進行分析了，這樣就可以將每一個塑料產(chǎn)品的體積算出來?，F(xiàn)查得：354.02cmV?塑確定 PE 這個材質的密度大小是 ，那么就可以按照下面公式將一個3/91.0ρcmg?塑料產(chǎn)品的質量算出來： .2754.3.??塑塑 V?133.2 型腔數(shù)量確定零件外徑 155MM 高 50MM 體積比較大，成型結構復雜，采用一模一腔結構。3.3 澆注系統(tǒng)凝料的估算算澆注部分的凝料體積的大小，按照過去的經(jīng)驗來看，基本上都是塑料產(chǎn)品體積的零點二倍到一倍，因為這個模具只有一個模具一個腔室，它的流道相對來說不復雜，也沒有多長，在這個系統(tǒng)里面凝料是沒有多少的，現(xiàn)在一般在算凝料的體積的時候都是用塑料體積的零點二倍來進行計算的，按照下面的公式將模具型腔的注射量算出來： 3cm05.62.154.302.1?????）（塑總 V3.4 注射機的選用及其技術參數(shù)按照上面的公式將模具型腔里面塑料的總體積算出來，注射機注入到模具里面的物料的數(shù)量應該要比公稱注射量的八成來進行計算，那么就是說： 33cm4.290c8.0/5368.0/≥??總公 V按照上面算出來的結果，現(xiàn)在確定公稱注射量的大小就是五百立方厘米，螺桿式注射機的型號就是 XS—ZY—500，它的有關的數(shù)據(jù)在下面列出來： 14額定注射量：500mm最大成型面積：1000cm柱塞直徑：65mm注射壓力：150Mpa模板尺寸：780×850（mm×mm）柱桿空間：540×440（mm×mm）鎖模力：3500KN噴嘴圓弧半徑：16mm噴嘴孔徑：2mm最大開模行程：500mm模具最大厚度：450mm模具最少厚度：350mm3.5 成型工藝參數(shù)塑料產(chǎn)品進行注射加工的時候工藝數(shù)據(jù)在下面表格里面都列出來了，在進行試模的時候，按照具體的要求來進行修改。一定要確保加工產(chǎn)品質量達到要求，并且相關的參數(shù)標準一定要達到，在對工藝數(shù)據(jù)進行調整的時候，調試的順序是壓力，時間，溫度來進行的，不能對其中兩個參數(shù)進行同時改動，因為這樣的話會導致工藝出現(xiàn)混亂，加工出來的產(chǎn)品質量就得不到保證了。表 3 PE 塑料的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù) 規(guī)格預熱和干燥溫度/℃ 80～85預熱和干燥時間/h 2～3料筒溫度（后段）/℃ 150～170料筒溫度（中段）/℃ 165～180料筒溫度（前段）/℃ 180～200噴嘴 溫度/℃ 170～18015結構 直通式注射壓力/MPa 60～100螺桿轉速 r/min 30模具溫度/℃ 50～80注射時間 20～90保壓時間 0～5冷卻時間 20～120成型時間/s成型周期 50～220后處理方法（溫度/℃，時間/ s） 紅外線燈、烘箱（70，2～4）164 模具結構方案的確定4.1 分型面位置確定要想從模具里面將產(chǎn)品安然無恙的拿出來，模具一定要分成公母兩個部分，這個面也就是分型面，可以對模具進行分開，將氣排出去，因為分型面的影響因素是極愛歐多的，有塑料產(chǎn)品的外形，大小精確度，還有脫離模具時候用的方式，后期處理工序，模具的種類，澆口是什么形式等等，在確定分型面的時候要注意下面幾個點： （1）分型面所在的這個地方對產(chǎn)品的外形不能有影響。（2）對模具進行分型之后，塑料產(chǎn)品應該跟動模在一邊，這樣從模具里面將產(chǎn)品拿出來的時候就比較方便了。（3）確定分型面的時候，對模具生產(chǎn)一定要有利才行。（4）軸度一樣的，但是產(chǎn)品要求比較高的，容易有錯位的狀況出現(xiàn)，所以要都在分型面的同一邊才可以。（5）分型面應該在塑料產(chǎn)品截面最大的那個地方，也就是在料流的最后的地方，這樣排氣就比較方便了。這個塑料產(chǎn)品的形狀不復雜，只要有一個分型面就能將產(chǎn)品從模具里面拿出來了，按照分型面的需求，確定分型面所在的地方，在圖紙 3 里面的 A-A 這個地方體現(xiàn)出來。放在這個地方的好處就是排氣比較方便，塑料產(chǎn)品成型的時候質量就會好一點，模具進行加工的時候也是很方便的。17圖 3 分型面位置4.2 澆注系統(tǒng)的設計與計算4.2.1 主流道設計主流道就是噴嘴跟分流道入口中間的距離。它的大小跟塑料流動時候的速度還有充模時間的長短都有很大的關系，如果說主流道很長的話，那么回收的冷料就會很多，對模具進行冷卻的時間也就變得長了，會有渦流出現(xiàn)，這樣加工出來的塑料產(chǎn)品質量就比較差；如果說流動的直徑很小的話，那么耗費的熱能就比較大，流動性就不快了，這樣注射的壓力就變大了，產(chǎn)品成型的時候就不那么容易了，并且塑料產(chǎn)品還會出現(xiàn)飛邊的狀況。主流道設計有以下要點：1）澆口這個地方里面的孔錐度是在兩度到六度之間，角度太大的話，壓力就會變小，角度太小的話，流動的速度就會很快，這樣產(chǎn)品成型的時候就沒有那么容易；粗糙度在 之間。mRa?8.0~6?2）主流道大的那一頭跟分流道連接的這個地方要倒一個圓角，數(shù)值大小應該在R=1～3mm，這樣可以將物料流動時候的阻力變小。3）主流道不能太長，小的模具應該不能大于六十毫米，這樣冷料就可以少一點，耗費的熱量也能少一點。4）主流道跟噴嘴連接的這個地方一般都是半球形的一個凹坑，這個坑的深度一般是在三毫米到五毫米之間。（1）主流道尺寸確定1）主流道長度：按照設計主流道時候的要求，還有對模具大小的計算，現(xiàn)在確定L=35mm 對它進行設計。2）主流道小端直徑：d=注射機噴嘴尺寸+ （0.5～1）mm= （3+0.5）mm=3.5mm。3）主流道球面半徑：SR=注射機噴嘴球半徑+ （1～2）mm= （12+1）=13mm。4）主流道錐角：取 。?2α=5）主流道大端直徑： 。mLdD04.7≈2αtan+6）半球形凹坑深度：取 h=5mm。7）主流道大端圓角：取 R=2mm。（2） 主流道的凝料體積183 332227.10 1.74≈04.75304.75.314.)r(πcm mRLV= ×+×=+ ）（主主主主主（3） 主流道當量半徑 。mn.20.7=（4） 主流道澆口套形式主流道小的那一頭跟注射機噴嘴這個地方一直在碰觸，磨損很容易就出現(xiàn)了，那么材質的使用要求就是很高的，所以在設計的時候要分開來進行，方便拆裝。同一時間也方便使用優(yōu)質鋼材進行生產(chǎn)加工還有熱處理。我們使用的材質是 T8A，進行熱處理，還有淬火處理之后，這個材質的表面硬度是在 50HRC－55HRC 。不能讓它轉動，澆口是固定的，在固定的時候用的是螺釘。跟澆口匹配的定位圈直徑大小是一百毫米。各形狀如下圖 5 示。19圖 5 澆口套、定位圈形狀4.2.2 分流道的設計主流道還有澆口的中間就是分流道，它的作用就是分流，還有轉向。由于零件比較大，采用直接澆口，所以不需要分流道4.2.3 澆口的設計對于澆注系統(tǒng)來說，比較重要的就是澆口，澆口在哪，什么類型，還有大小，對于產(chǎn)品的質量有很大的關系。它的好處就是讓塑料能夠最快速度進到型腔里面去。它可以在最快的時間里面進行冷卻，封閉，不能讓型腔里面的塑料熔體出現(xiàn)倒流的情況。優(yōu)點：（1）澆口的截面是比較大的，流動的路程不長，在流動時候阻力不大，可以用的塑料零件是殼類的，腔室比較深的，壁厚比較厚的，材質流動性能不好的。（2）模具的構造是不復雜的，并且緊湊，加工的時候非常方便，流動的路程不長，耗費的壓力沒有多大。（3）維護壓力，補縮的作用是比較好的，可以實現(xiàn)一次成型。（4）有利于排氣及消除熔接痕。缺點：（1）將澆口這個地方的凝料去掉的時候有難度，塑料產(chǎn)品上澆口的痕跡是非常明顯的。20（2）澆口這個地方熔料冷卻的時候耗費的時間比較長，產(chǎn)品成型的時間就比較長，這樣一來成型的效率就沒有多高（3）會有內應力出現(xiàn)，這樣一來加工產(chǎn)品的形狀就會出現(xiàn)改變，或者表面會有氣泡，開裂，鎖孔這些狀況出現(xiàn)。（4）只適用于單腔模具。21圖 6 澆注系統(tǒng)與塑件4.3 成型零件結構的確定4.3.1 冷料穴的設計主流道最后的這個地方一定要安裝一個冷料穴，這樣在加工產(chǎn)品的時候出現(xiàn)的冷料就可以放置在這個地方。因為最先流到模具里面的塑料熔體因為溫度太低，物料的溫度也會變低，這樣的塑料流到型腔里面去，產(chǎn)品的質量也不會好，為了避免這種狀況的出現(xiàn)，在主流道最后那一個地方安裝一個冷料穴，這樣就可以將冷料都安放在這個地方。通常都是在主流道對面的動模板的上面安裝冷料穴，它的直徑要比主流道的直徑大一點點，論文里面確定冷料穴的直徑大小是五毫米，因為最后放在冷料穴里面的冷料不能比它的體積還要大。冷料穴有很多種的形式，在這里使用的是倒錐形的。在將冷料從模具里面拉出去的時候，要配合推桿，在模具打開來的時候，將主流道里面的凝料從定模里面拉出去，之后用推桿將冷料跟加工產(chǎn)品從動模里面都推出去。4.3.2 凹模的結構設計要想生產(chǎn)起來簡單一點，加工時候工藝不能復雜，使用的型芯裝置是組合式的，跟整體的型芯比較之后可以發(fā)現(xiàn)，組合式的型芯在進行生產(chǎn)加工的時候，工藝沒有那么復雜。如圖 7 所示。22圖 7 整體式凹模4.3.3 凸模（型芯）的結構設計分析塑料產(chǎn)品的構造就能知道，這個塑料產(chǎn)品的型芯是有兩個部分：一個是成型零件內表面的 R60 球的型芯，由于里面有把手，采用兩瓣型芯成型，所以采用組合式，中心用軸固定，方便旋轉。另一個是環(huán)形分布著 3 處陣列型內側凹，此處需要三個滑塊抽芯，所以也采用組合式，各型芯形狀如下圖 8 示。23圖 8 型芯4.4 排氣與引氣系統(tǒng)結構的確定在型腔里面都充滿塑料熔體的時候，一定要按照順序將型腔里面，澆注系統(tǒng)里面的空氣，還有熔體受熱產(chǎn)生的氣體都排出去。24在這篇論文里面，因為有很多零部件的滑塊，還有抽芯裝置是很多的，所以可以通過分型面，推桿活動的間隙，還有型芯中間的間隙將氣體都排出去，這樣一來產(chǎn)品的質量就能夠達到要求，而且成本還不會變高，耗費的時間也沒有多長，提高了工作效率。255 主要零部件的設計計算5.1 成型零件工作尺寸計算這個塑料產(chǎn)品的大小精確度是不高的，對于配合要求也沒有提出來，所以每一個大小都沒有將公差寫上去。在實際生產(chǎn)里面，因為想計算簡單一點，在算的時候只將收縮量加上去了，公差在計算的時候一般都是根據(jù)模具的經(jīng)濟制造精度來進行確定的。現(xiàn)在論文里面塑料產(chǎn)品成型零部件的大小在進行計算的時候也按照這樣的方法，公差確定是精度七級，配合成型零部件的精度六級確定。 。（1）凹模的徑向尺寸L 凹=[L (1+k)-(3/4)Δ]塑 3??L 凹 為型腔內形尺寸(mm)；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 1.5%；Δ 為塑件公差，查閱資料確定 PE 的精度等級是六級；塑件基本尺寸在 50~65mm公差取 0.74mm；塑件基本尺寸在 50~40mm 公差取 0.64mm；塑件基本尺寸在 30~40 范圍內其公差取 0.56mm；在 3~6mm 范圍內公差取 0.24mm；在 0~3mm 范圍內取 0.2mm 。所以凹模尺寸如下：L1=[190×(1+0.015)-(3/4)×1.76] =191.53376.1?59.0?L2=[154×(1+0.015)-(3/4)×1.44] =155.534. 48.0L3=[5×(1+0.015)-(3/4)×0.24] =4.89532.0?.?深度尺寸h 凸=[h (1+k)- (2/3)Δ]塑 ??h 凸 為型腔內形尺寸(mm)；h 為塑件深度基本尺寸(mm), 即塑件的實際深度尺寸；塑26k 為塑料平均收縮率(%)Δ 為塑件公差，H= [50×(1+0.015)-( 2/3) ×0.64] =50.32364.0?021.?（2）凸模的徑向尺寸計算L 凸=[L (1+k)+(3/4) Δ]塑 ??L 凸 為型芯內形尺寸(mm)；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(%)Δ 為塑件公差，L1=[44×（1+0.015）+（3/4）×0.64] =45.14364.0?021.?L2=[120×（1+0.015）+（3/4）×1.14] =122.66314.?038.?深度尺寸h 凸=[h (1+k)+ (2/3)Δ]塑 3??h 凸 為型芯內形尺寸(mm)；h 為塑件深度基本尺寸(mm), 即塑件的實際深度尺寸；塑k 為塑料平均收縮率(%)Δ 為塑件公差，H1= [25×(1+0.015)+( 2/3) ×0.50] =25.705350.?017.?H2= [3×(1+0.015)+( 2/3) ×0.20] =3.182.0.5.2 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算在進行注塑生產(chǎn)的時候，型腔會受到一個熔體產(chǎn)生的壓力，所以模具的型腔的強度還有剛度一定要大。假如說型腔的壁厚薄，底部的厚度也比較薄的話，那么型腔里面的