1、1前言1.1概述注塑成型是生產塑料制件最常用的制造方法之一，采用這種方法既可以生產 小巧的電子器件和醫療用品，也可以生產大型的汽車配件和建筑構件。隨著塑料 材料技術和注塑成型加工技術的不斷進步，塑料注塑加工行業得以持續發展。塑 料加工是將原材料變為制品的關鍵環節，只有迅速的發展塑料加工業，才可能把 各種性能優良的高分子材料變成功能各異的制品，在國民經濟的各領域發揮作 用。模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時又是原料和設備的“效益 放大器”，模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 因此，模具工業已成為國民經濟的基礎工業，被稱為“工業之母”，模具生產技 術的高低，已

2、成為衡量一個國家產品制造技術的重要標志。塑料成型加工及模具 技術不僅隨著高分子材料合成技術的提高、成型設備成型機械的革新、成型工藝 的成熟而進步，而且隨著計算機技術、數值模擬技術等在塑料成型加工領域的滲 透而發展。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業、汽車工業、機械工業 等都有廣泛的應用，且生產的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產效率 高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發展前景。1.2注塑成型技術發展概況注塑成型是一種注塑兼模塑的成型方法。早在工業革命末期，塑料、橡膠開 始面世，而最初發明的成型方法就是注塑成型法。70年代以來是整個塑料工業 發展的重要歷史時期，從民用塑

3、料開發轉向工程塑料是這個時期的主要特征之 一。推動這種轉變的重要因素是世界能源危機和金屬材料價格的上漲。因而迫使 人們大力發展工程塑料，實現“以塑代木”、“以塑代鋼”、以塑料代替其他非金 屬材料的愿望。這些新型高分子材料的誕生對注塑技術提出了更高的要求。近年 來高分子材料的品種得到迅速的發展，而這些新型高分子材料的特性差別很大， 普通注塑已不能適應這些新材料的工藝要求，因此在通用注塑成型基礎上又發展 了其他許多注塑方法，主要有：熱固性塑料注塑結構發泡注塑多組分注塑反應注射成型1.3我國塑料模具的差距我國塑料模具的質量、技術和制造能力近年來確實發展很快，有些已達到或 接近國際水平，尤其是隨著改革

4、開放政策的不斷深入，“三資”企業蓬勃發展， 對我國塑料模具設計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我國模具 制造基礎薄弱，各地發展極不平衡，因此從總體上來看，與國際先進水平相比和 與國內市場需求相比，差距還很大。這主要表現在以下方面：塑料模具產品水平不高，與國外先進水平相差甚遠；我國塑料模制造企業設 備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率比國外低很多，且設備不配套、利用率低的現 象十分嚴重；開發能力低，在市場上處于被動地位，創造的經濟效益方面，國內 大多數是微利甚至虧損；國內外模具企業管理上的差距十分明顯；我國塑料模具 市場總體上供不應求，特別是大型、復雜、長壽命塑料模產需矛盾十分明顯。

5、1.4塑料成型模具發展趨勢從模具設計和制造技術來看，塑料模具的發展趨勢可歸納為以下幾個方面：加深理論研究：在模具設計中對工藝原理的研究越來越深入，模具設計 已有經驗設計階段逐漸向理論計算設計方面發展。尤其是擠出機頭的設計。這使 擠出制品的產量和質量都得到很大的提高。高效率、自動化：大量采用各種高效率、自動化的模具結構。如高效冷 卻，以縮短成型周期；各種能可靠的自動脫出產品和流道凝料的脫模機構；熱流 道澆注系統注射模具等。大型、超小型極高精度注塑模具的發展：目前在我國，大型、超小型和 高精度塑料模具的制造技術已得到很大發展，但是與發達國家相比卻相差甚遠， 因而還需要更大的發展。革新模具制造工藝，

6、發展快速經濟制模技術：為了適應工業生產中多品 種、小批量生產的需要，加快模具的制造速度，降低模具制造成本、開發和應用 快速經濟制模技術越來越受到人們的重視。目前，快速經濟制模的主要途徑是采 用專門的制模材料如低熔點合金、中熔點合金、鋅合金、高分子樹脂等，以鑄造 成型或壓制成型的方法，取代傳統的機械加工方法來制造模具。它簡化了模具制 造工藝、縮短了制造周期、降低了模具的成本。在工業生產中取得了顯著的經濟 效益。標準化：開展模具標準化工作，使模板、導柱等通用零件標準化、商品 化，以適應大規模的、成批的模具生產。本課題要解決的主要問題是塑料光盤盒注塑模具工藝方案的擬定和塑料光 盤盒注塑模具的設計。本

7、課題要達到的預期效果：外觀及尺寸均符合要求，未出現溢邊、縮坑等缺陷；結構合理；鑲拼簡單，加工簡便；頂出動作平穩、可靠。注塑模具設計總體思路如圖1-1所示：圖1-1模具設計思路圖2模具總體設計2.1制品的分析塑件為電動車后備箱箱體，材料為ABS,用游標卡尺對零件進行測繪。我們 最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產 出來的千千萬萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會 產生一定的變形，因此對該零件的測量數值需要進行分析處理。如對塑件較大尺 寸誤差的修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，然后繪出零件的 草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面

8、進行測量的辦法。量具：游標卡尺（0300、0.02），垂直卡尺，曲線測量儀等注意做到以下 幾點：測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上；采用多次測量求平均值；正確地讀取數據。根據上述的方法繪制的制品的零件圖如下：圖2-1制品圖圖2-2制品的三維造型該制品是ABS （苯烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料。據模具設計手冊可知，ABS 的密度10301070 kg / m 3，收縮率0.30.8%，模具溫度5080C，最大不 溢料間隙0.04mm，塑件的尺寸精度為56級，則模具型腔的尺寸精度應為IT10 IT11 級。2.2模具總體方案設計設計模具時，首先確定合適的注塑機，并了解它的技術規范要求：注塑機的

9、最大注塑量、最大注塑壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小 厚度、最大開模行程、模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸、注塑機噴嘴孔直徑 和噴嘴球頭半徑值。再根據現有注塑機的規格、所要求的塑件的質量、塑件成本 及交貨期等，確定型腔數目。澆注系統分為主流道、分流道、澆口、冷料穴等。由于主流道與高溫高壓的 熔融塑料接觸所以外面要加個澆口套。分澆道的形狀尺寸主要取決于塑件的體 積、壁厚、形狀以及所加工塑料的種類、注射速率、分澆道長度等。主流道與分 流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉向過渡時的阻力。分流道的布置要均勻 處理，確保熔融塑料由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不必很光，可 以使

10、熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過渡，有利 于熔料的流動及填充。澆口是連接分流道和型腔的橋梁，它具有兩個功能：第一， 對塑料熔體流入型腔其控制作用；第二，當注塑壓力撤銷后，澆口固化，封鎖型 腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑件不會倒流。根據制品的特點初步采用多點進料 點澆口澆注系統。型腔分型面和形狀的確定：注塑模有一個分型面和多個分型面的模具，分型 面的位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種，分型面 的形狀有平面和曲面等。根據制品的形狀本模具采用雙分型面分型。排氣系統的設計：本模具采用間隙排氣，利用分型面的配合間隙自然排氣。推出機構的設計：推動的動力來源有

11、手動推出、機動推出和液壓與氣動推出 機構。本設計可采用機動推出，合模時復位桿首先與定模邊的分型面接觸，而將 推板和所有的推桿一道推回原位。本模具設計采用塑件留在型腔，要保證塑件不 應推出變形或損壞，還要保證塑件的良好外觀和結構可靠。2.3注射機的選擇注塑模具是與注塑機配套使用，因此設計時注塑機的選擇尤為重要。從模具 設計的角度出發，應了解的注射機的技術要求有：注射機的類型、最大注射量、 最大注射壓力、鎖模力、最大注射面積、模具的最大和最小閉合厚度、最大開模 行程以及模具在注射機上安裝時所需的定位孔的大小、螺釘孔的位置等等。注射容量以容積（cm3）表示時，塑件的體積（包括澆注系統在內）應小于 注

12、射機的注射容量，其關系式按下式校核V 忍 0.8V 注（2-1）式中V件一塑件與澆注系統的體積總和（cm3）；V注一注射機的注射容量（cm3）；0上一最大注射容量利用系數。V 注 N 5/4 V = 1.25X 1000= 1250cm3根據制品的大小及企業生產狀況，預選擇SZ-1250/4 000，其主要參數如表 2-1所示。表2-1注射機參數型號SZ-1250/4 000螺桿直徑（mm）080注射容量（cm3或g）1307注射壓力（N/cm3）154.2鎖模力（KN）4000注射速率（r/min）410模具厚度（mm）380770拉桿內間距（mm）750X750噴嘴球半徑（mm）20移模行

13、程（mm）7502.4型腔的布置及分型面的確定分開模具能取出塑件的面，稱作為分型面。本模具采用雙分型面。雙分型面 注塑模具是指澆注系統凝料和制品由不同的分型面取出。選擇分型面時，應根據 幾何形狀的外觀質量、澆注系統的合理布置、便于取件、利于排氣等因素綜合考 慮，為了便于脫模，分型面的位置宜取在塑件外形輪廓最大處。分型面的方向盡 量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。由于本制品是下大 上小的特點，根據上述選擇分型面的原則，本制品的分型面選擇在箱體的上邊緣。 另一分型面是為了取出澆注系統凝料。型腔的布置和澆口的開設部位因力求對稱，以防模具承受偏載而產生溢料， 為此，本模具一模兩腔布

14、置方式。分型面的確定要遵守以下原則：分型面塑件應盡可能留在動模或下模，以便從動模或下模頂出，簡化模 具結構。分型面塑件留于動模時，應考慮最簡頂出形式，簡化模具結構。塑件有側抽芯時，應盡可能放在動模或下模部分，避免定模或上模側抽 廿J芯。塑件有多組抽芯時，應盡量避免長端側抽芯。頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應選擇在 頭部下端分型。一般塑件分型面的選擇，應考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有 分型痕跡。有同心度要求的塑件，應盡可能將型腔設在同一分型面上。一般分型面應盡可能設在塑料流動方向的末端，以利于排氣。初步確定了分型面后，用Pro/E軟件建立分型面。主要有以下幾個步驟

15、：首先打開Pro / E，調入模具參考模型，在菜單欄中選取【新建】【制 造】一一【模具型腔】一一【裝配】，裝配已畫的零件圖。設置收縮率，在菜單管理器中選取【收縮】一一【按尺寸】一一【設置 復位】一一【所有尺寸】輸入ABS的平均收縮率0.005，單擊完成。設計毛坯工件，在菜單管理器中選取【模具模型】一一【創建】【工 件】一一【手動】單擊確定。選擇【創建特征】，在菜單管理器中選取【實體】 一一【加材料】一一【拉伸】一一【實體】一一【完成】進入草繪部分進行繪制。設計分型面，利用菜單管理器中【分型面】的子選項進行分型面的創建 和修改。分型彈簧的設計由于本設計采用的雙分型面結構，所以在模具分型時必須要注

16、意幾個點，一 是第一次分型的位置，二是第二次分型的位置，以及定模板位置的固定。在這里 首先應確定第一次分型面的位置。所以采用了彈簧來促使第一次分型在定模板與 定模固定板之間。頂出塑件時其彈簧被壓縮，合模時，只要注塑機的頂桿一離開 模具頂板，彈簧的回力就將頂出機構復位。結構如下圖：彈簧的參數如下：簧絲的直徑d =8 mm彈簧的外徑D = 76 mm簧的內徑D1 = 60 mm簧的有效圈數n = 8簧的節距t = 20 mm圈數n = 2.5得彈簧的計算參數為：自由高度 H0 = nt + (n2 - 0.5)d = 8 x 20 + (2.5 - 0.5) x 4 = 168 mm (2-2)2

17、.5脫模斜度脫模斜度主要是為了便于脫模。塑件沿脫模方向常用的斜度值對熱塑性塑件 為0.5。3。，熱固性酚醛壓制件取0.5。1。脫模斜度的大小與塑件的形 狀，脫模方向的長度，塑件表面質量有密切關系。熱塑性塑料在脫模時有較大的彈性，即使是較小的脫模斜度，也可以順利脫 模。但為了減小脫模阻力，一般在產品沒有特殊要求的條件下，選用盡可能大的 脫模斜度。較深的孔，其兩端尺寸公差又較小時，可以用推板、推管等進行強制脫模。 但型芯的表面必須做成鏡面，而且要有不低于52HRC的硬度。塑料的性質不同(指硬度、表面摩擦系數、彈性等)，所必須的脫模斜度也 不同，一般規律為：，.硬質塑料需比軟質的脫模斜度大；塑件的壁

18、厚大時，成形收縮大，脫模斜度要大；c-形狀復雜的部分要比形狀簡單的部分有較大的脫模斜度；d.型腔的深溝槽部分一一如加強筋、突臍，需要較大脫模斜度。一般選取35由于塑件冷卻后產生收縮，會使塑件緊緊地包住模具型芯、型腔中突出的部 分，為了使塑件易于從模具內脫出，在設計時必須保證塑件的內外壁具有足夠的 脫模斜度。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計算公式，在選擇脫模斜度時， 主要還是參照經驗數據，根據ABS材料的性質在設計中選用2.5的拔模斜度。2.6澆注系統設計澆注系統的作用就是將熔融狀態的塑料均勻、迅速地輸入型腔，使型腔內體 及時排出；并且將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，從而得到組織緊密的制品。澆

19、注系統通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。澆口是澆道與型腔之間最短的一段距離，能夠增加和控制塑料進入型腔的流 速并封閉裝填在型腔內的塑料。澆口位置的選擇對制品的質量顯得尤為重要，根 據模具設計手冊澆口選擇的一般要求是：塑件能量的損失最小；澆口的位置應使進入行腔的塑料能順利的排出模腔內的空氣，進入型腔的 塑料不要立即封閉排氣系；澆口的位置要避免造成收縮變形和塑件的熔接痕；拼鑲結構的模具，澆口的位置不能使流動的塑料沖擊鑲件，但也不能離澆 口太遠，否則塑料流到鑲件附近時變冷熔接不好；澆口的位置及大小要考慮對型芯的影響。避免塑料直接正面沖擊型芯；外觀要求高的塑件則澆口不允許設置在分型面上，同

20、時要考慮清理簡便， 不損壞塑件。根據本設計的具體情況，采用十點進料直澆口澆注系統。本模具流道布置采 用平衡式分流道，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等形狀及截面尺寸都 相同。采用這種形式，是為了減小進料口附近的收縮對箱體精度的影響。進料口 均勻分布在塑件端面，不會在光盤盒上留痕跡。具體結構及參數如圖2-4所示：圖2-4進料口形式(左視圖)2.7冷卻裝置設計2.7.1模具溫度對模具的影響模具在成型的過程中，模具的溫度會直接影響到塑料的充模、定型、 成型周期和塑件的質量。模具溫度過高，成型收縮大。脫模后塑件變形率大，而且還容易造成 溢料和黏模。模具溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面

21、還會產生明 顯的銀絲或流紋等缺陷。當模具的溫度不均勻時，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻， 導致塑件翹取變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設置溫度調節系統以達到理想的溫度要求。通常溫度 調節系統包括冷卻系統和加熱系統兩種。由于本塑件采用的是ABS，其黏度低、 流動性較好，對模具溫度的要求不高，因此只要設計冷卻系統就可以了，加熱系 統就不需設計。冷卻系統的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算，在單位時間內熔體凝固時 所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設為40 C。2.7.2冷卻系統設計原則盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；冷卻水孔數量越多，孔徑越大，則對塑件

22、的冷卻效果越均勻。根據經 驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應為冷卻水孔直徑的12倍，冷卻水 孔中心距約為35倍，水孔直徑一般為812。盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻 水孔與型腔表面的距離應處處相等。澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越 遠溫度越低，因此加強澆口處的冷卻。盡量降低進水和出水的溫度。如果進水和出水的溫度過大，將使模具 的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具， 通常沿模具寬度方向開設水孔，使進水與出水溫度差不大于5C。合理選擇冷卻水道的形式。合理確定冷卻水管接頭的位置。為不影響操作，進出口水管接

23、頭通常 設在注射機背面的模具同一側。冷卻系統的水道盡量避免與模具上其他機構(如推桿孔、小型芯孔等) 發生干涉現象，設計時要通盤考慮。冷卻水孔進出接頭應埋入模板內，以免模具在搬運過程中造成損壞。2.7.3冷卻介質的選擇冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大、傳熱 系數大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道。由于ABS的 黏度低、流動性好，成型工藝要求模具溫度都不太高，所以常采用水對模具冷卻。2.7.4冷卻水的體積流量計算=WQ 1七一 pC （0 - ）（2-3）式中：Q 一單位質量的塑件制品在凝固時所放出的熱量，ABS為4 X 102 kj / kg ；

24、W 一單位時間（每分鐘）內注入模具中的塑件質量kg /min按每分鐘注2 次p 一冷卻水的密度 （1000 kg / m 3）C 冷卻的比熱容 （4.187 kj / kg。C）0 1 一冷卻水出口溫度（取26。C）02 一冷卻水進口溫度（取室溫的溫度25。C）_ 150.47 x 0.91 x 2 x 4 x10 2 _? 62 X 10 23 / -七103 x 4.187 x 1m mn2.7.5確定冷卻水管的直徑為使冷卻水處于湍流狀態，取冷卻水孔的直徑d = 15 mm。（2-4）2.7.6確定冷卻水在管道的流速v（2-4）4q4 x 2.62 x 10 -2v = v = 5.56

25、m / s兀 d23.14 x (10/1000) 2 x 605.56 m / s大于最低流速1.66 m / s，達到湍流的狀態，所選管道直徑合格。求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數h4.187 f （pv）0.8（2-5）h =d0.2式中：f 一冷卻介質溫度有關的物理系數，可查表取f=6.84 （水溫為25C）；P 一冷卻介質在一定溫度下的密度（1000 kg /m3）；V 一冷卻介質在流道中的流速，m/s；d 一冷卻水管的直徑，mm ；（10 3 x 1.952 ）0.8 h = 3.6 x 5.56 = 21565 .6W /（m2 。C）（10 /1000 ）0.22.8推出

26、機構設計推出機構的作用是塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。推出機 構一般由推桿、推管、推板、推桿固定板等零件組成。在設置推出機構時，首先 需要確定當模具開啟后，制品的留模形式（留動模部分或留定模部分），推出機 構必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機的推出機構設置在 動模板一側，因此大多數模具的推出機構是安裝在動模中的。根據文獻5中的 P590-P593。推出機構的設計原則：模具的推出機構必須有足夠的強度及剛度，使塑件出模后不致于變形；推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應設計在塑件承受力較大的地 方如筋部、凸緣及殼體壁部等部位；推件不應設計在零件外表面，以免影響塑件外

27、觀質量；推出系統要動作靈敏可靠、動作平穩并便于更換與維修。推出機構的類型：推桿推出機構的結構特點：塑件成型后，能一次被推出。設計要點：推 桿的直徑不要過細，應有足夠的強度承受推力；推桿的端面應距離型腔或鑲件的 平面0.08 - 0.1mm ；推桿應作淬硬處理。推管推出機構 適用于環形、桶形塑件或塑件上中心帶孔部分的頂出，過 薄的塑件盡量不要用這種機構，因為過薄的推管加工困難，且易損壞。推板推出機構其主要特點是在制件表面不留下頂出痕跡，同時塑件受力 均勻，頂出平穩，適用于各種容器、桶形制品及中心帶孔塑件。氣壓推出機構它是推出薄壁深腔殼型塑件最簡單有效的方法，特別是成 型車間設有壓縮空氣管路，采用

28、此法更加經濟合理。推塊推出機構中間有孔的平塊狀帶凸緣塑件，易采用這種機構，它的結 構形式及與推出板的固定方法與推桿相似。根據以上原則及推出機構的類型，以及制品的結構特征，選用推桿推出機構。2.9推桿推桿多為圓形結構，細長桿可將后部加粗成臺階形，配合間隙要求小的推桿， 其推桿端部應設計成錐形。推桿應盡量短，推出時，一般將塑件推到高于型腔（或 型芯）10mm左右即可。推桿的端面應高出所在型腔的底面或型芯頂面 0.05 - 0.1mm。推桿與其配合孔采用F8/h7配合，保持一定同軸度。推桿數量在 保證推出前提下，越少越好。在推桿推出機構中一定要設計復位機構。推桿需要進行淬火處理，使其具有足夠的強度和

29、耐磨性。本設計采用4 8mm 的圓形推桿。2.10復位桿頂桿在將制品頂出后，其頂端位置會高于型芯（型腔）表面很多，在下一次 合模（模具合緊之前）時，必須使其退回到頂出前的初始位置，以免碰壞型腔（或 型芯），因此在頂出機構中必須設有復位桿幫助頂桿回位。2.11導向裝置導向裝置的作用是：當動模與定模合模時，導向裝置先進行導向，型腔與型 芯再合模，這樣可避免型芯與型腔發生碰撞而損壞。同時，保證了型芯及型腔的 相對位置，兼起定位作用及承受一定的側壓力作用。導向裝置包括兩個部件，即 導柱和導套，導柱一般安裝在動模上，導套安裝在定模上。有時，也可將導柱安 裝定模上，導套安裝在動模上，或在動模上設計導套孔，

30、用導柱直接導向。在本 設計中，導套安裝在定模上，導柱安裝在動模上，在合模時進行導向定位。2.12確定各模板尺寸模板各部分結構尺寸如表2-2所示:表2-2模板各部分主要結構尺寸1定模底板長X寬X厚850mm X 560mm X40mm2定模板長X寬X厚850mm X 560mm X185mm3動模板長X寬X厚850mm X 560mm X100mm4動模底板長X寬X厚850mm X 560mm X40mm5墊塊長X寬X厚560mm X 80mm X 211mm6推桿固定板長X寬X厚660mm X 560mm X 40mm7推板長X寬X厚660mm X 560mm X 30mm8導桿固定板長X寬X

31、厚850mm X 560mm X40mm9定模座板長X寬X厚900mm X 560mm X 40mm10動模座板長X寬X厚900mm X 560mm X 40mm根據上述的設計，最后設計出的模具的總裝圖如下:（a）主視圖B - I2.13型腔成形尺寸計算2.13.1凸、凹模結構形式對于極為簡單的形狀可以采用整體式的凸模或凹模外，往往采用拼鑲方法組 合成凸模或凹模。本模具采用整體式。2.13.2型腔和型芯工作尺寸計算在一般情況下，影響塑料制品公差的因素以模具制造誤差5、成型零件的 磨損量5和收縮率的波動5為主。因此，在計算尺寸之前，首先要確定使用塑 料的成形收縮率。由于本次彳使用的材料為ABS，

32、收縮率S為0.3%0.8%，取S為 0.05%。 型腔尺寸 凹模為成形塑件外觀或外輪廓、凸出部分的。從所成形的 塑件上看，這一類尺寸的公差一般為正偏差，凹模在使用時有磨損，磨損后尺寸 增大。型腔尺寸的計算公式為： TOC o 1-5 h z 徑向尺寸（直徑、長、寬）L = （L + L S - x A）（產（2-6）ms s0深度H = （H + L S - x A） 0+5Z（2-7） 型芯尺寸凸模為成形塑件的內輪廓、孔、溝槽的。從所形成的塑件 上看，這一類尺寸的公差一般為負偏差。凸模在使用時有磨損，磨損后尺寸減小。型腔尺寸的計算公式為：徑向尺寸（直徑、長、寬）l= （l + l S - x

33、 A）-&（2-8）、ms s0深度h= （h + h S - x A）-5z（2-9）ms s1中心距尺寸這一類尺寸為不受磨損影響的尺寸，它僅與加工精度和收 縮率有關。中心距尺寸的計算公式為：中心距Cm =(*川(2-10)其中A為公差數值，按精度等級3查表所得，制造誤差5 = /3 ；X為修正系數，一般為1/23/4，對于中小型塑件取3/4；x 為修正系數，一般為1/22/3，當制品尺寸較大，精度比較低則取小值， 反之成大值。因此本次尺寸計算X取3/4，X取2/ 3。通過Excel軟件計算得到了型腔，型芯的具體尺寸，打開Pro/E進行三維 造型的尺寸修改，完成開模的模擬。分割體積塊，在菜單

34、管理器中選取【模具體積塊】一一【分割】進行型 腔，型芯的分離。抽取模具元件鑄模及開模，進行注射模擬，將模具型腔形成的空間填充材料，以模擬 澆注完成的產品模型。利用其開摸功能，模擬模具的開閉情形。結果如下：(a)側試圖一(b)側試圖二圖2-6模具開模2.14注射機技術參數的校核由于每副模具都只有安裝在與其相適應的注塑機上進行生產，因此模具設計 與所用的注射機關系十分密切。注射機的基本技術參數校核如下：注射量的校核(2-11)式中V 一塑件與澆注系統的體積總和(cm3);V 注射機的注射容量(cm 3)；0.8 -最大注射容量利用系數。V注 5/4V件=1.25 X 2 X 500 = 1250

35、cm 3鎖模力的校核F KAp(2-12)F=4000KNF KAp = 1.1 x 0.09 x 35 x 10 6 = 3465 KN注射壓力的校核P = 154.2 MPABS成型所需注射壓力 P = (60 100) M P.P p(2-13)開模行程校核H = 750 mmH + H + H + (5 - 10) = 135 + 130 + 115 + (5 - 10) = (385 - 390) mm (2-14)H H + H + H + (5 - 10)推出裝置校核模具設計時需根據注射機頂出裝置的形式、頂桿的直徑、配制和頂出距離、 校核模具的推出脫模機構是否與之相適應。模具外形

36、尺寸校核模具安裝尺寸必須與注射機動、定模固定板上的螺孔的直徑和位置相適 應；模具的長度與寬度應使模具可以穿過拉桿空間在注射機動模固定板和定 模固定板上安裝。H 注射機定位孔與模具定位圈配合校核為了使模具安裝在注射機上，其主流道中心線應與注射機噴嘴中心線重合， 其模具的定位圈與注射機定模板上的定位孔應呈較松的間隙配合。噴嘴的校核模具主流道的球面半徑應與注射機噴嘴球頭半徑相吻合或稍大，以便于脫卸 主流道中凝料，主流道小端孔徑應較噴嘴前端孔徑略小。2.15零件強度計算及校核注塑模具的工作狀態是長時間的承受交變負荷，同時也伴有冷熱的交替。現 代的注射模使用壽命至少幾十萬次，至多幾百萬次，因此，模具必須

37、具有足夠的 強度和剛度。工作狀態下所發生的彈性變形，對塑件的質量有很大的影響，尤其 是對于尺寸精度高的塑件。模具的剛度是很重要的。由于注塑壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產生。當變形量大于塑件 在壁厚方向的成形收縮量時，會造成脫模困難。嚴重時還會不能脫模。另外，也由于成形過程中各種工藝因素的影響，型腔內的實際受力情況往往 非常復雜，不可能為一種簡單的模式。因此，在強度計算上采取比較寬容的做法， 原則是：寧可有余而不可不足。換言之，即安全系數較大。計算型腔壁厚以最大型腔壓力為準。確定型腔壁厚的方法有計算法和以經驗 數據為基礎的查表法.計算法分為按剛度計算和按強度計算兩種。實踐證明，對大尺寸型

38、腔剛度不 足是主要矛盾，應按剛度計算；而小尺寸型腔在發生大的彈性變形之前，其內應 力往往就已超過許用應力，應按強度計算。矩形型腔整體式側壁計算公式為:ap(3-14)M（2-15）矩形型腔整體式側壁計算公式為:ap(3-14)M（2-15）（2-16）bt = b h矩形型腔整體式底部計算公式為：式中，t凹模側壁厚（mm）凹模底板厚度（ mm ）P模腔壓力（MPa ）t材料的許用應力（MPa）h型腔深度（mm ）b 凹模內壁短邊長度（mm ）L墊板間距（mm ） 系數a，a，見下表：表2-3系數aL/h0.250.50.751.01.52.03.0a0.020.0810.1730.3210.7

39、271.2262.105表2-4系數aL/b1.01.21.41.61.82.08a0.30780.38340.43560.46800.48720.49740.5000表2-5型腔側壁厚度型腔壓力/MPa側壁厚度備注49（注射成型）0.2L+0.17當型腔為整體式 100mm 時29（壓縮成型）0.14L+0.12需乘以0.85-0.9表2-6動模墊板厚度塑件、澆注系統在分型面投影面積/cm2墊板厚度/mm520040由于上述型腔壁厚計算公式比較復雜，在生產實際中常米用一些經驗公式和 經驗數據，由查圖或表確定壁厚，但對大型模具應進行強度和剛度校核。我所設 計的模具屬于中小型模具，可以用查表法進

40、行強度校核。表2-5為型腔側壁厚度 經驗公式，表2-6為動模墊板厚度經驗數據，圖2-7為矩形凹模及模套最小壁厚 經驗曲線。2.16模具的三維造型圖進入建模模塊后，根據所繪制的二維圖的尺寸，利用拉伸，旋轉，倒圓角， 螺旋掃描等命令，分別完成定位圈，澆口套，螺釘，定模固定板，定模板，動模 板，動模支承板，推桿固定板，推板，墊塊，動模固定板，拉料桿，推桿，導套， 導柱，復位桿，堵塞和水嘴的三維造型，然后在裝配模塊中，利用匹配，對齊等 裝配方式，依次將各個零件裝配起來，最后的裝配圖如下：圖2-8模具三維裝配圖3型腔工藝分析及加工仿真定模的工藝性審查定模型腔的結構特點定模型腔（零件圖見附圖），該零件是注

41、塑模的型腔部分，以矩形配合面與 定模固定板配合，凹進部分與動模型芯形成閉合空間，注入熔融工程塑料ABS經 冷卻后形成所需的電話聽筒下殼。零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不規則平面型腔等。由于型腔 在注塑時需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強度、剛度、耐磨 性和韌性。主要技術要求零件圖上的主要技術要求有：熱處理：50-55HRC；銳角去毛刺倒鈍。加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度Ra=0.8pm，側面的表面粗糙度 Ra=3.2pm,內輪廓表面的粗糙度為Ra=0.卻m。零件材料零件的材料為45鋼，可以通過熱處理來獲得所需的機械性能和力學性能。毛坯選擇考慮到零件所需的性能，

42、選用鍛件作毛坯；確定毛坯的形狀、尺寸：選用45鋼鍛件405X320X63 （mm）。基準選擇加工中的一次裝夾希望能夠進行在該基準下的全部加工，這樣可以降低由于 基準不重合而導致的基準不重合度誤差。根據對工件的加工的初步分析，在毛坯 的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準。機床的選擇根據本設計的生產綱領，本模具的加工機床選擇通用機床。本模具中加工平 面選用通用銑床，加工孔時選用通用鉆床。由于定模具型腔比較復雜，用普通機 床難以加工，所以本設計中還選用數控銑床。刀具的選擇本設計中，加工平面時選用端銑刀和砂輪；加工直孔時選用麻花鉆，擴孔刀 和鉸刀；加工與斜導柱配合的斜孔時，因此孔

43、中有沉孔，為了保證其同軸度，所 以選用組合刀具（鉆刀與锪刀的組合）；加工分流倒槽時，由于其截面為半圓狀， 所以選用球形銑刀；加工型腔時選用立式銑刀。F .夾具的選擇考慮其經濟性，本設計中除加工型腔抽芯處的矩形槽時選用專用夾具外，其 他的都選通用夾具。切削用量的選擇本設計中的所有切削用量都參考文獻20。型腔數控仿真加工利用Master cam X2的進行仿真加工，完成選擇加工方式、加工刀具、設定 加工參數、計算NC刀具路徑、實體切削模擬結果等步驟，在檢驗一切無誤后， 選擇對應的后處理器將刀具路徑轉換成數控機床所能接受的NC代碼。曲面刀具 路徑用來加工曲面、實體或實體表面。本模具選擇型腔來進行仿真

44、加工。仿真加工截圖：圖3-1曲面加工參數的設置圖3-2切屑方式的選擇4結論我的畢業設計是注塑模具，上學期的綜合實驗也是注塑模具，所以為這次的 模具設計奠定了一定的基礎，通過畢業實習和上網找到的科技文獻，進一步加深 了我對注塑模具設計的理解，同時了解到模具的現狀和發展趨勢，并制定了設計 方案和計劃。按照畢業進度安排，我先對塑件進行測繪，根據工件的結構特點，確定電動 車后備箱箱體注塑模具的總體設計方案。再用Pro/E軟件對注塑模進行三維造 型，對注塑過程中的模具型腔進行有限元分析，然后進行優化設計，AutoCAD繪 出二維工程圖。最后用模具加工軟件對模具型腔進行仿真加工，生成數控程序。通過這次畢業

45、設計我對模具結構有了清楚的認識，了解了注塑模具的工作方 式，對型腔、型芯等主要零件的設計及要求有了初步知識。能夠對模具設計中出 現的問題予以解決，正確選取了型腔數、模具結構尺寸。在模具設計中，精度要 求的確定是至關重要的一步，要綜合考慮尺寸精度及配合要求，特別是各模板及 型腔、型芯等配合精度要求高的部件，其精度確定的合理與否將影響到塑件的質 量，從而對產品的使用性能及企業的經濟效益產生很大的影響。設計中對模具設計軟件的應用使得工作效率大大提高，說短了設計時間。但 由于實踐工程經驗的欠缺，在設計中對零件的加工精度和成型零件的加工工藝的 確定還有很多不足之處，在以后的工作學習中還有待改進。參考文獻陳志剛主編.塑料模具設計M.北京：機械工業出版社，2002.李德群主編.中國模具設計大典：第2卷輕工模具設計