華南理工大學畢業設計李成才目錄1.緒論11.1國內模具的現狀11.2國內模具的開展趨勢21.3國外模具的現狀和開展趨勢32.塑件的工藝性分析52.1塑件的原材料分析52.2塑件的結構和尺寸精度及外表質量分析5結構分析5尺寸精度分析5外表質量分析62.3.計算塑件的體積和質量62.4.塑件注塑工藝參數確實定62.5.塑料成型設備的選取73.模具的結構設計83.1分型面選擇83.2確定型腔的數目及排列方式8模腔數量確實定8型腔的排列方式93.3澆注系統設計103.3.1主流道設計10分流道設計10澆口設計10排氣結構的設計11主流道襯套的選取113.4推出機構設計113.5成型零件結構設計13凸模的結構設計13凹模的結構設計134.模具加熱與冷卻系統的計算155.排氣裝置的設計166.模具閉合高度確定176.1計算模具的閉合高度：176.2．校核注塑機的開，合模空間17：模具合模時校核：17：模具開模時校核：177.塑機有關參數的校核187.1：模具合模時校核：187.2：模具開模時校核：187.3裝配主要要求如下：198.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖21結束語22致謝23參考文獻241.緒論模具工業是國民經濟的重要根底工業之一。模具是工業生產中的根底工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產品，也是高新技術產業化的重要領域，其技術水平的上下已經成為衡量一個國家制造業水平的重要標志。1.1國內模具的現狀20世紀80年代以來，國民經濟的高速開展對模具工業提出了越來越高的要求，同時為模具的開展提供了巨大的動力。這些年來，我國模具開展十分迅速，模具工業一直以15%左右的增長速度快速開展。振興和開展中國的模具工業，日益受到人們的重視和關注。“模具是工業生產的根底工藝裝備〞已經取得了共識。目前，中國有17000多個模具生產廠點，從業人數約50多萬。在模具工業的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業企業的所有制成分也發生了變化。除了國有專業廠家外，還有集體企業、合資企業、獨資企業和私營企業，他們都得到了迅速的開展。許多模具企業十分重視技術開展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業開展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發。雖然說我國模具業開展迅速，但遠遠不能適應國民經濟開展的需要。我國尚存在以下幾方面的缺乏:第一，體制不順，根底薄弱。“三資〞企業雖然已經對中國模具工業的開展起了積極的推動作用，私營企業近年來開展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業根底薄弱，因此，行業開展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。第二，開發能力較差，經濟效益欠佳.我國模具企業技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創造產值約合1萬美元，國外模具工業興旺國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一局部模具企業還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業管理的企業較少。第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業落后許多，特別是設備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業鉗工比例過高等問題。第四，專業化、標準化、商品化的程度低、協作差．由于長期以來受“大而全〞“小而全〞影響，許多模具企業觀念落后，模具企業專業化生產水平低，專業化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產自用。模具企業之間協作不好，難以完成較大規模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、本錢有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及本錢，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.2國內模具的開展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業調整開展。雖然我國的模具工業和技術在過去的十多年得到了快速開展，但與國外工業興旺國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速開展的需求。未來的十年，中國模具工業和技術的主要開展方向包括以下幾方面:〔1〕模具日趨大型化；

〔2〕在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；

〔3〕模具掃描及數字化系統；

〔4〕在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；

〔5〕提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；

〔6〕開展優質模具材料和先進的外表處理技術；

〔7〕模具的精度將越來越高；

〔8〕模具研磨拋光將自動化、智能化；

〔9〕研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；

〔10〕開發新的成形工藝和模具。1.3國外模具的現狀和開展趨勢模具是工業生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現出的高效率、低本錢、高精度、高一致性和清潔環保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的上下，已成為衡量一個國家制造業水平上下的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。

國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協在德國訪問時，從德國工、模具行業組織--德國機械制造商聯合會〔VDMA〕工模具協會了解到，德國有模具企業約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中〔VDMA〕會員模具企業有90家，這90家骨干模具企業的產值就占德國模具產值的90%，可見其規模效益。隨著時代的進步和技術的開展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業管理人才，他們的技術水平高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業興旺國家大多15～20萬美元，有的到達25～30萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才到達45％．2.塑件的工藝性分析2.1塑件的原材料分析塑件的材料采用372有機玻璃，從使用性能上看，外表硬度不高、易擦毛、抗沖擊性能低、成型流動性能差等缺點；由于該材料分子中含有脂基，具有一定的親水性，料粒在高溫下對水比擬敏感，當水分子超過極限時，在加工中PET分子量下降，制品帶色、變脆。因此，在加工前必須對物料進行枯燥，其枯燥品度為150℃，4小時以上。可用空射法檢驗材料是否完全枯燥。從成型性能上看，該塑料具有很好的加工性，成型容易，收縮率較小，制件尺寸容易控制，但是其吸水性較大，易使成型后制件上產生氣泡，銀絲、斑紋等缺陷，因此應注意注塑前對原料的枯燥。另外，由于372有機玻璃的流動性較好，在成型時較容易。2.2塑件的結構和尺寸精度及外表質量分析2.2.1結構分析從零件圖上分析，該零件總體形狀為一個矩形小蓋。在小蓋側壁上有四個缺口.因此,模具設計時型芯必須設計較為簡單,該零件屬于比擬簡單的零件.2.2.2尺寸精度分析尺寸精度分析：該零件有些尺寸未注明公差，為提高經濟效益，那么按未注明公差尺寸來處理，查得372有機玻璃材料的適用未注公差等級為MT5級，對應的模具相關零件的尺寸加工容易保證。從塑件的壁厚上來看,側壁厚為1.4mm,底板厚為1mm，壁厚不均勻,符合372有機玻璃的最小壁厚原那么，在制件的轉角處設計圓角，防止在此處出現缺陷，由于制件的尺寸較小，372有機玻璃的強度較大不需增設加強2.2.3外表質量分析該零件的外表沒有過多的外表質量要求，故比擬容易實現。綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.2.3.計算塑件的體積和質量計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數。計算塑件的體積：V=0.417cm計算塑件的質量：根據設計手冊可查得372有機玻璃的密度為ρ=1.18g/,塑件質量：M=Vρ=0.417×1.18=0.49g采用一模兩件的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力，初步選用注塑機XS—Z—30型。2.4.塑件注塑工藝參數確實定查相關文獻資料，372有機玻璃塑料的成型工藝參數可作如下選擇：〔試模時，可根據實際情況作適當調整〕注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。筒溫度：后段溫度t1選用190℃；中段溫度t2選用210℃前段溫度t3選用230℃噴嘴溫度：選用230℃；注塑壓力：選用120Mpa;注塑時間：選用0.7s；保壓壓力：選用100Mpa;保壓時間：選用5s；高壓時間：3s;冷卻時間：5s;后處理方法：采用紅外線燈；烘箱等等；后處理溫度：70℃；后處理時間：4h;說明：372有機玻璃具有較繩強的吸濕性，所以塑料應該在注塑前應該進行枯燥處理。2.5.塑料成型設備的選取根據計算及原材料的注射成型參數初選注塑機為XS-Z-30查材料知：螺桿直徑/cmФ28mm注射容量/克：30克注射壓力/MPa：120Mpa鎖模力kN：250kN最大注射面積/㎝:90㎝模具厚度/mm：60～180mm模板行程/mm:160mm噴嘴球半徑：12mm孔半徑：4mm定位孔直徑/㎜Ф653.模具的結構設計注塑模結構設計主要包括：分型面選擇﹑模具型腔數目確實定﹑型腔的排列方式﹑冷卻水道布局﹑澆口位置設置﹑模具工作零件的結構設計﹑推出機構的設計等內容。3.1分型面選擇模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據分型面選擇原那么和塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件為雙孔蓋板，外表無特殊的要求，其分型面選擇如以下圖所示：圖〔3〕分型面如下圖取A-A向為分型面，不影響零件外觀質量，抽芯在動模構簡單。3.2確定型腔的數目及排列方式3.2.1模腔數量確實定塑件的生產屬大批量生產，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數有關，此外還受制件精度和生產的經濟性等因素影響，有上述參數和因素可按以下方法確定模腔數量；按注射機的額定注塑量確定型腔數量NN<(0.8A-Aj)/A其中：A注塑機的額定注塑量Aj澆注系統注塑量N<(0.8A-Aj)/A=(0.8×30-0.35×0.49)/0.49=48.6從以上討論可以看到模具的型腔個在這里可以選取的個數是2，4，6……48個，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于60mm，以防止因為注塑壓力的降低而帶來的制件充型缺乏等缺陷。我們所設計的小蓋注塑模具采用一模八腔的方案，即N=43.2.2型腔的排列方式圖〔4〕型腔排列方式塑件在注塑時采用一模4腔,綜合考慮澆注系統，模具結構的復雜程度因素采取如下圖的型腔排列方式。3.3澆注系統設計3.3.1主流道設計根據XS-Z-30型注塑機噴嘴的有關尺寸噴嘴前端孔徑：d0=Ф4mm噴嘴前端球面半徑：R0=12mm根據模具主流道與噴嘴的關系：R=R0+〔1～2〕mmD=d0+(0.5～1)mm取主流道的球面半徑：R=13mm取主流道的小端直徑d=Ф4.5mm為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為圓錐形式其斜度取1～3度經換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設計半徑r=10mm的圓弧過渡。3.3.2分流道設計分流道的形式和尺寸應根據塑件的體積，壁厚和形狀的復雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比擬簡單，372有機玻璃的流動性較好，沖型能力好，因此可采取截面為半圓的分流道。根據主流道大端直徑D=Ф8.5mm，那么圓形可選用R=6mm的半圓。分流道的尺寸：3.3.3澆口設計根據塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用點澆口較為理想。設計時考慮選擇從塑件的外表進料，而且在模具結構上采取組合型腔整體型芯，塑件體積小對填充﹑排氣不用過分考慮。故采用截面為矩形的側澆口，查表初選尺寸為〔b×l×h〕1mm×0.8mm×0.6mm,試模時修正.3.3.4排氣結構的設計本塑件外形簡單,可以直接利用分型面及頂桿間隙進行排氣,從而不需另設排氣槽。〔372有機玻璃的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上372有機玻璃的流動性較好，也不宜開排氣槽.〕3.3.5主流道襯套的選取為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。圖〔5〕主流道襯套3.4推出機構設計本塑件脫模斜度大，頂出阻力小，采用頂桿脫模機構。(1)頂桿的形式采用等圓截面頂桿，其尾部采用軸肩形式，頂桿材料為T8A，頭部要淬火，硬度應到達40HRC以上，滑動配合局部外表粗糙度到達Ra0.63～1.25,頂桿的位置高在阻力大的地方。(2)頂桿的固定及配合頂桿與頂桿孔部為滑動配合，一般選H8/f8，其配合間隙兼有排氣作用，但不應大于所用塑料的排氣間隙，以防漏料。配合長度一般與頂桿直徑的2～3倍，頂桿端面構成型腔的一局部，應精細拋光。(3)導向裝置在頂出塑件時為了防止墊板和推桿固定板扭曲傾斜而折斷桿，特別是對于長推桿，常設置導向零件。本模具不大，采用兩個導柱定位，導柱與導向孔成導套的配合長度應小于10mm，導柱導套常用T8材料做成，淬火硬度為55～60HRC。圖〔6〕導柱(4)復位裝置脫模機構完成塑件頂出后，為進行下一個循環，必須回復到初始位置，才能合模進行下一次注塑成型。本模具采用復位桿復位，復位桿裝在與固定頂桿同一的固定板上，且各個復位桿的長度必須一致，復位桿端面常低于模板平面0.02～0.05mm圖〔7〕復位桿3.5成型零件結構設計3.5.1凸模的結構設計凸模主要是與凹模相結和構成模具的型腔,其結構形式如下圖。查課本表4-8得成型零件工作外表上的斜角是0°20’.如圖八圖〔8〕成型零件工作尺寸凹模的結構設計因模具采用一模八件的結構形式,考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因素,凹模采用組合式如圖九所示。圖〔9〕凹模型腔板該成型零件尺寸計算時均采用平均尺寸,平均收縮率,平均制造公差和平均磨損量來進行計算。有372有機玻璃的收縮率為s=0.6%,考慮到工廠模具制造的現有條件,模具制造公差ā。1、型腔和型心工作尺寸計算型腔,型心工作尺寸計算如下:〔１〕型腔的徑向尺寸計算(Lm)0=[(1+S)Ls-XΔ]0模具成型零件的制造公差〔mm〕;Δ-塑料尺寸的公差〔mm〕；S-塑件的平均收收縮率；Ｌs-塑件的外形最大尺寸；Ｘ系數且Ｘ取０.５;(Lm)0=16.150+0.01〔２〕型腔深度尺寸計算(Hm)0=[〔1+S〕Hs-XΔ]0(Hm)0=5.20+0.03(3)型芯徑向尺寸計算(Lm)=(1+S)Ls+XΔ(Lm)=13.95-0.030(4)型芯高度方向尺寸計算２．型腔的側壁厚度和底板厚度尺寸計算Ｐm=36Mpa因為Pm<49Mpa依經驗公式側壁Tc=0.20L+17Tc=20.2mm型腔與型腔之間厚度tc>1\2Tctc=10.1mm底板厚度Ｔd=4.76mm4.模具加熱與冷卻系統的計算塑料在生產過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度〔防止出模后制件發生翹曲，變形〕.在注射模具中溶體從200C,左右降低到80C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發到大氣中，其余95％由冷卻介質帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統的冷卻效果。,如果忽略模具因空氣對流，熱輻射與注射機接觸所散失的熱量，假設塑料熔體在模內釋放的熱量，全部由冷卻水帶走。那么冷卻系統設計可按下式進行計算：設該模具平均工作溫度為80°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質，其出口溫度為25°，產量為〔1分鐘4模〕0.45Kg/h。1.求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q1，查表得尼龍6GF30%成型時冷卻應排除的熱量Q1=627X103Kg/h。2.求冷卻水的體積流量VV=WQ1/60Cρ(T1－T2)=0.22X10-3m3/min式中V-冷卻水的體積流量〔m3/min〕；W-單位時間內注入模具內的塑料溶體的質量〔Kg/h〕；C-冷卻水的比熱容【J/(Kgk〕；ρ-冷卻水的密度〔Kg/m3〕；T1-冷卻水的出口溫度〔C〕；T2-冷卻水的進口溫度〔C〕；溫度調節對塑件的質量影響主要表現在以下幾個方面：變形尺寸精度力學性能外表質量在選擇模具溫度時，應根據使用情況著重滿足制件的質量要求。本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫,因而在模具上不設置加熱系統、冷卻系統。5.排氣裝置的設計因為該塑件較小，且排氣通暢，其分弄面就可以使之排氣良好，根據經驗所得，所以不用再設排氣裝置。6.模具閉合高度確定在支撐板與固定零件的設計中根據經驗確定：定模板厚度H1=16mm，型腔板型芯固定板厚度均為H2、H3=10mm，推件板厚度為H4=12.5mm，墊塊厚度H5=25mm動模板厚度H6=10mm(考慮模具的抽芯距)如以下圖所示：6.1計算模具的閉合高度：H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5=140mm6.2．校核注塑機的開，合模空間：模具合模時校核：60mm<140mm<180mm〔模具符合注塑機的要求〕：模具開模時校核：60mm<140mm＋15mm<180mm〔模具符合注塑機的要求〕7.塑機有關參數的校核本模具的外形尺寸為125mm×125mm×140mm,XS-ZY-30型注塑機模板最大安裝尺寸是160mm×180mm。由于上述計算的模具閉合高度為140mm，XS-ZY-30型注塑機的最小模具厚度為60mm，最大模具厚度為180mm7.1：模具合模時校核：60mm<140mm<180mm7.2：模具開模時校核：60mm<140mm＋15mm<180mm其中：15mm為模具的抽拔距經校核XS-ZY-130型注塑機能滿足使用要求故可以采用。7.3裝配主要要求如下：(1)模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm分模處要求密合。(2)推件時推桿與卸料板要保持同步。(3)上、下模型芯必須緊密接觸。(4)裝配時以分型面密合作為該模具的裝配基準，裝配順序如下：(5)裝配前按圖檢驗主要工作零部件及其它零件尺寸。(6)鏜導柱、導套孔。將定模板、動模板、型芯固定板疊合在一起，使分模面緊密接觸并加緊，鏜導柱、導套孔，在孔內壓入工藝定位銷后，加工側面的垂直基準。(7)加工定模。用定模側面的垂直基準確定定模上型芯中心的實際位置。(8)壓入導柱、導套。將定模、板動模板、支撐板上分別壓入導柱、導套，使其導向可靠，滑動靈活。〔9〕裝配型芯。在定模和型芯固定板孔內壓入型芯，用鏍孔復印法和壓銷釘套法使型芯緊固在支撐板上，將其一起磨平。〔10〕通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。〔11〕通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。〔12〕在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復位桿孔。組裝墊塊和支撐板。(13)加工定模座板。加工螺孔、銷釘孔和導柱孔，并將澆口套、導柱套壓入定模座板。(14)定模局部的裝配。用平行夾頭把它們加緊〔澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆道口對中，在上面鉆固定在注塑機上的孔，使其與注塑機相配合。(15)裝配動模局部。修正推桿和復位桿的長度。(16)完成裝配后進行試模，并校驗入庫。表7-1制件常見缺陷及解決方法:名稱注塑機及成型條件問題模具或材料問題填充不滿1注塑機的注塑能力不夠2加料量不夠3注塑壓力太低4料溫太底使塑料溶體流動不好5注塑速度太慢6注塑機噴嘴有異物阻塞1澆口平衡不好2模具溫度太低3排氣不良4流道澆口過小5澆口流道有異物阻塞6塑料原料流動性不好飛邊1注塑壓力太低2鎖模力不夠3加料量過大4料溫過高5保壓時間過長1模具配合面不嚴2成型期間塑料原料粘性太低8.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖該模具是一模四腔雙分型面機定距拉板注塑模。注射完成后，模具翻開在彈簧3的作用下先從A處翻開，從面料把從注流道套里脫出。動模繼續向后走，在2和5的作用下，模具在B分型處翻開，同時注塑機的頂桿作用于推板14從而作用于頂桿17將塑件從型芯7上脫離。復位時有復位桿進行復位，進行下一次注塑.圖〔10〕裝配圖1-定模座板2-拉板3-彈簧4-導柱5-限位銷6-型芯固定板7-型芯8-墊板9-復位桿10-墊塊11-動模座板12-限位螺釘13-導套14-推板15-螺釘16-頂桿固定板17-頂桿18-導套19-定模板20-導柱21-定位環22-螺釘2