排水管頭塑料模具設計與制造2

緒論

1.本課題的意義、目的及應達到的要求

本設計主要意義是在我們學習完模具設計與制造的所有專業(yè)課之后， 總結條 理以前我們所學的知識，使之成為一個系統(tǒng)的理論體系，以便于我們在以后的工 作中使用。同時也讓我們對模具的設計與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料 和使用工具書以及手冊的能力。 【1】 本設計的目的是在學生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實習和畢業(yè)設計的實踐性環(huán) 節(jié)，對醫(yī)學知識進行全面的總結和應用，提高綜合能力的培訓以及擴大模具領域 的新知識。具體的要求是：

1．系統(tǒng)總結，鞏固過去所學的基礎課和專業(yè)課知識。

2．運用所學的第一文庫網(wǎng)知識解決模具技術領域內的實際工程問題，以此進行綜合知 識的訓練。

3．通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設 計和科研的基本過程和基本方法。

4．提高和運用與工程技術有關的人文科學，價值工程和技術經(jīng)濟的綜合知 識。

2 本課題的國內外現(xiàn)狀

2.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平 有了較大提高。在大型模具方面已能生產 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、

6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精 密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模 具。注塑模型腔制造精度可達 0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質 量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，

（1）成型工藝方面：多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽 芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成

熟，電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達不 到 10%，與 國外的50%～80%相比，差距較大。

（2）在制造技術方面：CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產 家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，美國 EDS 的 UG Ⅱ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、 以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在 我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如對 充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國 模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很 大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā) 的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、 能在微機上應用且價格低等特點， 為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條 件。

（3）模具材料方面：近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼， 如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣 泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具 標準化程度的商品化程度一般在30%以下， 和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80% 相比，仍有差距。

2.2 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢

2..2.1 我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢

據(jù)有關方面預測， 模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的， 在未來的模具市場中， 塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料 工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、 復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具 中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產化率 角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使 各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高

速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具， 特別是活絡模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在 汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展， 特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產 品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網(wǎng)絡機頂盒將有較大發(fā)展，這些 都是塑料模具市場的增長點。

2.2.2 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向

（1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑 料模成型的制品日漸大型化、 復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的 一模多腔所致。

（2）.在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。CAD/CAM技術 已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術， 近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價 格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基 于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將 逐步提高； 塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工 業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。

（3）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用 熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量， 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材 料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器 件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體 輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電 行業(yè)中正逐步推廣使用。 氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝 參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較 大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保 塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。

（4） .開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。 以適應多品種、 少批量的生產方式。

（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具 標準化程度仍較低， 與國外差距甚大， 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，

為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首 先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高 商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品 種。

（6）.應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十 分必要。

（7）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐 標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調 整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。

3 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）模具生產效率高，工期短，人均產值高。各企業(yè)共同之處是廠房設備 密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產效率 高。一般模具企業(yè)，人均年產值為5～14萬美元。

（2）專業(yè)分工細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細， 生產協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產某一類模具，各家都有自己的拳頭產品，這利于 在技術上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標準件都 是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。

（3）模具企業(yè)帶件生產比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小 批量產品，技術密集和精密加工設備密集，與模具成型制品的大批量生產相比， 投入大，產出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模 具與制品相輔相成，互相促進，有利于模具企業(yè)的發(fā)展。

（4）緊跟主產品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快， 緊跟主產品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素。近幾年 3C 電子產品和汽車工業(yè) 的迅速發(fā)展，帶動了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產值的76%源自3C產品和汽車、 摩托車提供的產品。模具行業(yè)以很強的市場敏感性，以最短的生產周期滿足了這 些行業(yè)的需求。大陸的許多 3C 產品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及 臺灣。

（5）CAD/CAE/CAM 和高速切削加工技術應用廣泛。他們的模具生產效率較 高，市場快速反應能力強，CAD/CAE/CAM技術和高速切削技術的普及應用，無疑 是一個重要因素。

4．本設計所要解決的問題

在我們設計的排水管頭塑料模具的設計與制造過程中， 根據(jù)所學的知識和我 們在畢業(yè)實習中所積累的經(jīng)驗，所采用方案如下。該塑件是排水管頭，大批量生 產，塑件的材料采用常用的原料ABS，屬于常用的工程材料。排水管頭設計有螺 紋和側向分型機構,塑件的螺紋可以在模塑時可直接成型，生產外螺紋模具采用 型環(huán)成型，也以用后加工的方法機械加工。當采用螺紋型環(huán)的時候，可采用螺旋 抽芯機構直接成型外螺紋，然后進行后加工;而當我們采用型環(huán)進行加工的時候 根據(jù)具體情況我們還可以不采用螺旋抽芯機構而采用側向抽芯， 再進行后處理的 方法（主要是我們的產品的壁厚小于3mm，為了防止在塑料制件在脫模制件的螺 紋處出現(xiàn)質量缺陷）。

1 工藝性分析

1.1：塑料的原材料分析 【1】

（1）吸濕性強。成型前須充分干燥要求其含水量小于 1％，對于表面光澤要 求較高的制品，需長時間干燥。

（2）流動性較好（溢邊值為 0.04mm 左右）易于充模，粘度對剪切速率較敏 感，同時還與注射溫度和注射壓力有關，其中注射壓力影響較為顯著，因此 提高流動性要從提高注射壓力入手。

（3）成型難度大，須采用較高的料溫和模溫。對于耐熱抗沖擊性和中抗沖擊 性制件，應在允許的范圍內料溫取較大值。

（4）精度對之制件影響較大，有破壞 ABS 橡膠相的傾向，通常 ABS 在 250℃ 左右變色，270℃開始分解。

（5）若制件精度要求較高模溫宜采取50～60℃，若制件表面要求具有光澤模 溫宜取60～80℃，我們的線圈骨架采用60℃。

（5）注射壓力應比聚苯乙烯較大，采用螺桿式注塑機料溫可取160～220℃， 注射壓力可取70～90MPa。

（6）模具設計過程中注意事項，澆注系統(tǒng)流動阻力應盡可能小，澆口位置及 形式應合理并能防止熔接痕的產生，同時要考慮模具制造的經(jīng)濟性和加工的 合理性。

1.2：塑件的結構和尺寸精度等級及表面質量分析

從該制品的零件圖可知；形狀，結構對制件脫模要求較高，但對尺寸大小， 產品精度和表面質量要求都不高。

（1）成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動性和注射時的壓力在一 定的設備和工藝條件下，流動性較好的塑料品種可以成型較大的制件，塑料 ABS 的流動性能較好，適于成型較大的制件。在這里排水管頭注塑模具的尺

寸較小，注塑時的壓力要求不太大，一般的注塑壓力就能滿足。

（2）制品的精度等級；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動 和模具制造誤差，此處塑料件未注公差，由于該制件的原材料為ABS，而ABS 的制件公差等級較低為MT5級，該塑件的精度等級較低。受模具活動部分的 影響，取公差值和附加值之和，MT2級取0.05，MT3-5級取0.1。【2】

（3）制品的表面質量；塑料制件的精度等級較低，我們所要獲得的制件對 制品的表面質量除要求無缺陷，毛刺，無特殊要求，一般的模具制造工藝和 注塑工藝就能滿足要求。

（4）制品的形狀結構；制品的壁厚均勻為3mm。符合ABS的最小壁厚原則， 在制件的前端螺紋處的壁厚較�。ㄐ∮�3mm），螺紋在成型時容易出現(xiàn)質量缺 陷，所以在模具的設計和加工過程中要特別注意，防止出現(xiàn)缺陷，由于制件 的尺寸較小，ABS的強度較大不需增設加強筋。

1.3：計算塑料制件的體積和質量

計算塑件的體積和質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)量。

計算塑料制件的體積：

V=∏/4（15×15－5×5）×3＋∏/4（10×10－5×5）×10－2×3×10 =1.3㎝3

（在這里為大致計算， 其中圓角和螺紋處的尺寸可不預考慮在選取注塑

機時適當放縮。 ）

查 《模具設計與制造簡明手冊》 知聚苯乙烯一般密度為ρ=1.04～1.05g/cm3， ABS耐熱型塑料密度為ρ=1.02～1.16g/cm3

由下式換算聚苯乙烯體積：

Q= ρ1V/ρ2=1.05/1.09×1.3

由密度可得出單個制件的質量：

Q=ρ1V=ρ1V/ρ2×ρ1=1.05×1.05/1.09 ×1.3

=1.3g 【3】

1.4：ABS 塑料注射成型的工藝參數(shù)。（注塑工藝卡）

注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度

料筒溫度：后段溫度t1選用150～170℃

中段溫度t2選用165～180℃

前段溫度t3選用180～200℃

注塑壓力一：選用55～65mpa

注塑時間： 選用0～5s

保壓壓力： 選用 65mpa

保壓時間： 選用10s

冷卻時間： 選用15s

1.5：塑料成型設備的選取

根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為xs-z-30

查材料可知：

注射容量： 30m3

注射壓力： 116.6mpa

鎖模力： 25t

最大注射面積: 90c㎡

模具厚度： 60～180mm

模板行程: 160mm

噴嘴 球直徑： R12mm

孔直徑： Ф2mm【4】

2 注塑模具結構的設計

2.1 模腔數(shù)量的確定

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(shù)與注塑機的 塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產的經(jīng)濟 性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量；

2.1.1 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量 N1 N1=其中： F?1?B?×－PC?A?A?F 注塑機的鎖模力 N

PC 型腔內的平均壓力mpa

A

B 每個制件在分型面上的面積（m㎡） 流道和澆道在分型面上的投影面積（m㎡）

B 在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析 B 為（0.2～0.5），常 取 B=0.35，熔體內的平均壓力取決于注射壓力，一般為 25～40mpa 實際所需鎖 模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F則 0?.?6?F?25000× 0?.?6?N1==×157=31.8（個） APC?30

2.1.2 注射機注塑量確定型腔數(shù)目 N2

N2=（G－C）/V

其中： G

V

C 注射機的公稱注塑量（cm3） 單個制件體積 （cm3） 流道和澆口的總體積（cm3）

生產中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.75～0.45倍，取0.6倍計算， 同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～ 1倍，現(xiàn)取C=0.6則

0?.?6?G?0?.?375?G?N2===60×0.375 1?.?6?V?V

=8.65（個）

從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可 以選取的個數(shù)是 2，4，6，8，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 充型不足等缺陷。我們所設計的排水管頭模具采用一模四腔的方案，即

N=4 【5】

【6】 2.2 分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定

2.2.1 分型面的選擇；

模具設計的過程中分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構，應根據(jù) 分型面選擇的原則來確定模具的分型面:

（1）塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動模一側，模具的脫模機構在 動模一側，一般將主型芯裝在動模一側，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可 以設在定模一側。 【楊占堯】

（2）模具結構簡單，使模具容易切削加工，從簡化模具加工來考慮， 對要求抽芯的塑件，應盡量避免在定模部分抽芯。

其他必須型腔排氣順利，確保塑件質量，無損塑件外觀，設備利用合理 以及塑件的成型要求來選擇分型面。

該塑件為排水管頭，表面無特殊的要求，由于制件有外螺紋和側向抽芯 的孔，因此制件需要螺紋型環(huán)和側向抽芯機構，分型比較復雜，可采用螺旋 抽芯和側向分型，但是由于制件的壁厚較小（螺紋處壁厚小于 3mm）為了防

止在卸下時制件被損壞，可以采用側向分型和開模方向的分型，故分型面選 擇如下圖所示：

圖一 分型面選擇

2.2.2 確定型腔的排列方式；

本塑件在設計時采用一模四腔的設計方案，即綜合考慮模具的開模行程較 短，注塑機有足夠的開�？臻g，澆注系統(tǒng)符合原則（主流道的長度小于60mm）， 模具結構簡單以及制件精度符合圖紙要求 （這里模具的精度等級圖紙無要求， ABS 的未注公差等級為MT5）以制件生產的經(jīng)濟性，可采用下圖所示的型腔排列方式

和分型面選擇。

圖二 型腔的排列方式

2.3 澆注系統(tǒng)的設計

2.3.1 主流道設計；

根據(jù)XS-Z-60型注塑機噴嘴的有關尺寸

噴嘴前端孔徑： d0=Ф2mm 【6】

噴嘴前端球面半徑： R0=12mm

根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系：

R=R0+（1～2）mm

D=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=Ф3mm

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(jīng)換算得主流道大端直徑D=4mm，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=5mm的圓弧過渡。

2.3.2 主流道襯套的選取�！�6】

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，在這里我們設計的模具較小，可以將主流道襯套與定位環(huán)設 計為一個整體。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。襯套的長度應與定模配合部分厚 度一致主流到出口處的端面部的突出在分型面上，否則不僅會造成溢料還會 壓壞模具。

2.3.3 分流道設計

分流道的形式和尺寸應根據(jù)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。由于塑件的形狀比較簡單，ABS 的流動性好，沖型能力比 較好，因此可采取半圓形分流道，便于加工。根據(jù)主流道大端直徑D=Ф4mm， 則半圓形可選用半徑為R=2mm的截面。

2.3.4 澆口設計

根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用扇形澆口較為理想，設計 時考慮選擇從塑件的上表面進料，而且采用鑲拼結構，有利于填充，排氣， 扇形澆口的規(guī)格為L=1.3mm h1=0.25～1.6mm b=6～B/4=6～8mm c=R0.3或者 0.3×45度�！�6】

2.3.5 排氣結構的設計

在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑 料流體進入模具型腔內，氣體如不能及時排出會使制件的內部有氣泡，甚至 會產生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。

排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用和模間隙排氣。

由于排水管頭注塑模具是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間 隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。（ABS 塑料的最小不溢料間隙為 0.04mm，間隙較小，再加上ABS的流動性較好，也不宜開排氣槽。）

2.4 模具側向分型機構

注射模中和模導向機構主要用來確保動模和定模兩部分以及其他零件的 準確閉合，實現(xiàn)脫模機構的同時進行，避免各零件發(fā)生碰撞和干涉，對中小型模 具導向機構多采用導柱導套結構，而需要側向抽芯的機構常采用斜導柱（需要抽 拔距較小的模具采用）或彎銷（需要抽拔距較大的模具采用）。

線型骨架注塑模的抽拔距較小，可采用斜導柱就能滿足側向分型的需要，斜 導柱如上圖所示：

材料：T8A 熱處理：HRC50～55

注： 1。未注倒角不大于 0.5×45°

2．滑動部分可按需要設計油槽

圖三：斜導柱

2.5 抽芯距的確定

本塑件的側向抽芯部分垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具中取出，因 此成型側凹的型芯可做成鑲嵌件，本模具采用斜導柱抽芯機構。

（1） 確定抽芯距

抽芯距一般大于側凹深度本副模具設計中必須高于制件最小高度的一半 H1=B?2?12?==6mm 2?2

另加3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距為10mm

（2）確定斜銷的傾角

斜導柱的傾角 a 是斜銷機構的主要技術參數(shù)，它與抽拔距和抽芯距有直接 關系，一般取15°～25°本副模具取a=20°

（3）確定斜銷的尺寸

斜導柱的直徑取決于抽拔力以及傾角可按設計資料有關公式進行計算， 本 例可采用經(jīng)驗估值，取斜導柱的直徑d=Ф12mm

（4）斜導柱的長度【3】

可根據(jù)抽拔距，固定端模板的厚度，斜銷直徑及斜角大小確定：

L=L1+L2+L3+L4+L5 =D?h?h?H?×tana++++（10～15） 2?cos?a?2?tan?a?sin?a

=98

�。� L=100mm

（5）滑塊和導滑槽設計

由于側凹的尺寸較小型芯滑塊可采用整體式加工增加強度， 導滑槽的

導滑長度和定位裝置的設計可采用經(jīng)驗法，側向抽芯的抽拔距較小，也無 須滑塊的定位裝置。

3 模具工作零件的設計

3.1 凹模的設計

本副模具采用哈夫塊式凹模結構， 制件分兩列串放于模具型腔里其上帶有嵌

件，嵌件見下圖

圖四 嵌件圖

根據(jù)分流道與澆口的設計要求， 分流道與澆口設在凹模型腔上其結構見圖所

示。 圖五 分流道與澆口

3.2 排水管頭注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸）

本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸， 平均收縮率平均制造公差 和平均磨損率來計算。

查教材表 1-3 塑料 ABS 的成型收縮率為 S=0.3～0.8％，故平均我們取為 Scp=0.5％�？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Б=Δ/3。

3.2.1 凹模工作尺寸的計算

表一：凹模工作尺寸表

3.2.2 凸模工作尺寸的計算 （如表二 中所示）

3.3 型芯結構的確定：

3.3.1 型芯的設計

可根據(jù)模具的各部分結構確定型芯的尺寸和結構。如下圖所示（型芯的具體 尺寸見型芯圖）

圖六 型芯的結構圖

注（1） 材料

（2） 技術要求 45鋼 熱處理后材料的硬度達到 50～56HRC

要求有一定的耐磨性和耐腐蝕性

3.3.2 型腔的設計

可根據(jù)模具的各部分結構確定型腔的尺寸和結構。如下圖所示（型腔的具體 尺寸見型芯圖）

凹模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經(jīng)驗曲線知，此塑件的成型壓力小于

30MPA，那么尺寸見下圖

圖六 型芯的結構圖

注 （1） 材料

（2） 技術要求 45 鋼 熱處理后材料的硬度達到 50～56HRC

要求有一定的耐磨性和耐腐蝕性

4 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計

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(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設計可按下式進行計算： 設該模具平均工作溫度為 60°，用 20°的常溫水作為模具的冷卻介質，其 出口溫度為30°，產量為（1分鐘 2模）1000g/h。

4.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為 Q3，

查有關文獻得ABS的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g：

Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J

4.2 求冷卻水的體積流量 V

V=WQ1/Pc1(T1－T2)

=352800/60×1/1000×4.2－（30－20）

=140?cm?3

=0.14×10?_?3

體積流量所需的冷取水管直徑非常小。

4.3 確定模具的冷卻系統(tǒng)

由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水量很小，故在這里我們可以 采用直徑為Ф8mm的孔，水冷即可。

5 模具閉和高度的確定

在支撐板與固定零件的設計中根據(jù)經(jīng)驗確定：定模板厚度?H?=20mm，斜楔塊厚度為?H?=30mm，型腔板厚度為?H?=32mm，推件 1?2?3?板厚度為?H?4?=10mm，型芯固定板厚度為?H?5?=20mm，墊板厚度為

H?=15mm，模腳厚度為?H?=30mm(考慮模具的抽芯距)如下圖所示： 6?7

圖八 模具裝配草圖

6?注塑機有關參數(shù)的校核

本模具的外形尺寸為 160mm×140mm×157mm,XS—Z—30 型注塑機模板最大 安裝尺寸是250mm×280mm。

由于上述計算的模具閉合高度為 157mm，XS—Z—30 型注塑機的最小模具厚 度為60mm，最大模具厚度為180mm

6.1 模具合模時校核：

60mm

6.2：模具開模時校核：

70mm

其中：10mm為模具的抽拔距

經(jīng)校核XS—Z—30型注塑機能滿足使用要求故可以采用。

7?模具的裝配

7.1：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）保證模具的上模板上平面和下模板下平面的平行度。 （5）導柱軸心線和下模板下平面的垂直度。 （6）導套軸心線和上模板上平面的垂直度。

【7】

7.2 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

（1） 裝配前檢查主要工作零部件及其它零件尺寸是否符合圖紙要求。 （2） 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。

（3） 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，

并以次作為加工基準，分別鏜型芯孔φ34mm、φ10mm，并锪臺肩φ 44mm×6mm、 φ14mm×6mm。

（4） 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。

（5） 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。

（6） 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。 （7） 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。

（8） 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。 （9） 組裝墊塊和支撐板。

（10）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。

（11）定模部分的裝配。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。

（12）裝配動模部分。修正推桿和復位桿的長度。 （13）完成裝配后進行試模，并校驗入庫

【7】

8?試模過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法【7】

表三：試模過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法

總 結

經(jīng)過近段的努力，在老師和同學們的指導和幫助下，我順利地完成了這次的 畢業(yè)設計任務。經(jīng)過這次的設計任務，使我對模具設計，特別是模具的設計過程 有了進一步地了解；對模具的基本結構、組裝、調試、加工制造等方面有了深刻 理解。在設計的過程中，通過對制件的分析和對模具的設計的研究時，能夠較好 地將課本上的理論知識應用與設計當中， 并且能夠從整體， 宏觀上去研究、 分析、 考慮設計問題。同時，在這次的設計過程中，還很大地程度上鍛煉了自己的動手 能力，如：親自去收集和查找有關資料，并從中又學會了一門新的課程《如何查 找資料和文獻》；其次，通過搜尋大量的資料，還大大地鍛煉了自己的畫圖、看 圖、排版等方面的能力。最重要的是，經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使我真正地感受到了 集體的力量和學習方法。在設計過程中，難免會遇到技術或其他方面的難題，但 是通過老師的指導和與同學們的交流和虛心地請教都得到了解決， 使我最終順利 地完成設計。

由于本人的水平有限，經(jīng)驗不足，在設計當中如有不妥之處，還懇請各位老 師指導更正。

致謝

經(jīng)過一段時間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設計。在這里，我要忠 心地感謝一些在我的設計工作中給予我很大的幫助。

首先：我要感謝我的指導老師原老師，特別感謝原老師的近段設計期間對 我的指導和幫助，特別是在離校期間的關心。

其次：我要感謝的是我的同學們，在設計過程中遇到技術問題，通過與他 們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關，助我順利地完成設計。

最后：我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進行畢業(yè)設計期間，他們 給予我以模具制造與設計方面上的經(jīng)驗指導。

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