模具的發(fā)展趨勢(shì)及其地位

1、前 言光陰似梭，大學(xué)三年的學(xué)習(xí)一晃而過(guò)，為具體的檢驗(yàn)這三年來(lái)的學(xué)習(xí)效果，綜合檢測(cè)理論在實(shí)際應(yīng)用中的能力，除了平時(shí)的考試、實(shí)驗(yàn)測(cè)試外，更重要的是理論聯(lián)系實(shí)際，即此次設(shè)計(jì)的課題為鬧鐘后蓋的注塑模具。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源于生活，應(yīng)用廣泛，但成型難度大，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)模具工作人員是一個(gè)很好的考驗(yàn)。它能加強(qiáng)對(duì)塑料模具成型原理的理解，同時(shí)鍛煉對(duì)塑料成型模具的設(shè)計(jì)和制造能力。利用模具加工制品零件有以下特點(diǎn)：1. 模具的適應(yīng)性強(qiáng) 模具的種類(lèi)很多，其中每一類(lèi)、每一種模具都有其特定的用途和使用方法及與其相配套的成形加工機(jī)床和設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，可根據(jù)不同產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、精度和批量，以及零件材料和材

2、料性質(zhì)、供貨形式，采用不同類(lèi)別和種類(lèi)的模具與之相適應(yīng)。2. 模具的生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料 用塑料注射塑件，一般可在1-2min內(nèi)成形。同時(shí)，利用模具加工零件，可達(dá)到無(wú)廢料及少?gòu)U料加工。因此，與普通機(jī)械加工相比，采用模具加工零件制品，不僅生產(chǎn)效率高，而且生產(chǎn)消耗低，可大幅度節(jié)約原材料資源，是進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的生產(chǎn)技術(shù)。 3. 模具生產(chǎn)的零件制品互換性好 采用模具生產(chǎn)零件制品，在模具一定使用壽命范圍內(nèi)，其生產(chǎn)的合格制品（沖件、塑件、鍛件）由于出于同一模具之中，所以其相似性好，尺寸精度穩(wěn)定，故可以完全互換。這是利用一般加工方法難以比擬的。4. 操作工藝簡(jiǎn)單 采用模具加工制品零件，一

3、般操作工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)易學(xué)容易掌握，不需要操作者有較高的技藝水平。5. 模具社會(huì)效益高 一般來(lái)說(shuō)，模具是高技術(shù)含量的社會(huì)產(chǎn)品，其價(jià)值和價(jià)格主要取決于模具材料、加工、外購(gòu)件的勞動(dòng)與消耗費(fèi)用及模具設(shè)計(jì)與試模等費(fèi)用。盡管模具的一次性投資較大，但使用后，其模具的用戶及產(chǎn)品用戶受益確無(wú)法比擬。綜上所述，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，使用模具生產(chǎn)零件制品，是一項(xiàng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、適應(yīng)性很強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)也是技術(shù)含量高、附加值高、使用廣泛的新技術(shù)產(chǎn)品，是價(jià)值較高的社會(huì)財(cái)富。但利用模具生產(chǎn)制品，只適用于制品批量較大的生產(chǎn)。由于模具本身多為單件生產(chǎn)，型面復(fù)雜精度要求高，加工難度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造費(fèi)用較高，不宜用于單件及

4、批量小的制品零件生產(chǎn)。注塑成型是塑料成型最普遍采用的方法，其是將熱塑性或熱固性塑料先在注射機(jī)加熱料筒內(nèi)均勻塑化，然后由柱塞或移動(dòng)螺桿推擠注射入閉合的模腔內(nèi)成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等都有廣泛的應(yīng)用，且生產(chǎn)的制件具有精度高、復(fù)雜度高、一致性高、生產(chǎn)率高和消耗低的特點(diǎn)，有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。本課題是對(duì)玩具手機(jī)上殼

5、制品進(jìn)行測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、工藝分析及加工仿真并輸出程序。課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐。基于生產(chǎn)實(shí)踐的對(duì)玩具手機(jī)上殼的模具設(shè)計(jì)以及仿真加工，其中：1)制品的尺寸精度要求：長(zhǎng)度方向小于0.50，厚度方向小于0.10；2)制品材料：ABS；3)制品表面粗糙度：不低于實(shí)物表面；4)制品生產(chǎn)批量：5萬(wàn)；5)制品其他要求：符合設(shè)計(jì)規(guī)范。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要解決玩具手機(jī)上殼制品測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、在模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)分型面的選擇、澆口形式與位置的確定、型腔位置的安排、定模和動(dòng)模冷卻水道的設(shè)置、工藝分析及加工仿真等問(wèn)題。玩具手機(jī)上殼的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量后要進(jìn)行合理的后處理。模具分型面處在同一平面時(shí)不需要一定的角度，所以選擇玩具手機(jī)上殼外表

6、面為分型面。本模具設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。為使流道平衡,應(yīng)使各型腔距主流道距離相等。由于單一型腔的矩形槽循環(huán)冷卻水道能使每個(gè)制品冷卻均勻，迅速，冷卻效果好,所以采用每個(gè)單一型腔都設(shè)置矩形槽循環(huán)冷卻水道的冷卻系統(tǒng)。模具方案確定后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)及仿真加工。根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量和效率。2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹目前，世界模具市場(chǎng)產(chǎn)品供不應(yīng)求，近幾年，世界模具市場(chǎng)總量一直保持在600億650億美元，美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)一年出口的模具約占本國(guó)模具總產(chǎn)值的1/3，而我國(guó)模具的出口量極少，雖已向香港、東南亞地區(qū)出口模具標(biāo)準(zhǔn)件，但其數(shù)量極為有限，在目前模具已成為不少行業(yè)發(fā)

7、展瓶頸的情況下，“十五”期間，模具行業(yè)每年必須要有15%左右的增長(zhǎng)速度，這一增長(zhǎng)速度還必須要與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理化調(diào)整同時(shí)實(shí)現(xiàn)，只有這樣，才能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。預(yù)計(jì)，我國(guó)幾個(gè)主要模具市場(chǎng)的需求情況大致為：汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)是最大的模具市場(chǎng)；其次，家電行業(yè)對(duì)模具的需要量不可小視；第三，電訊行業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮?；建筑行業(yè)塑料型材模具增幅將高于模具行業(yè)總體發(fā)展水平。 模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電訊、汽車(chē)、摩托車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、家電、建材等產(chǎn)品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“放大器”，

8、用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具自身價(jià)值的幾十倍或上百倍，目前全世界的模具年產(chǎn)值約有600億美元，日、美兩國(guó)的模具工業(yè)產(chǎn)值早已超過(guò)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低不僅是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，而且在很大程度上決定著這個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品質(zhì)量、效益及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力。但是我國(guó)目前的模具開(kāi)發(fā)制造水平比國(guó)際先進(jìn)水平至少相差10年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴(yán)重制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，未來(lái)的模具將會(huì)向以下幾個(gè)方面發(fā)展：1)模具日趨大型化。這主要是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致；2)模具的精度將越來(lái)越高，

9、多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。隨著零件微型及精度要求的提高，目前有些模具的加工精度公差要求在1微米以下；3)隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。由于塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光澤、色調(diào)等）。為了確保這些精度，熱流道模具和氣輔模具已在我國(guó)出現(xiàn)，并取得了良好效果，今后必將以較快速度發(fā)展；4)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。模具化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期，使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。5)快速經(jīng)濟(jì)模具的前景

10、十分廣闊。21世紀(jì)，多品種、少批量的生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期越短越好。開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具將越來(lái)越引起人們的重視；6)隨著以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)一步發(fā)展，塑料模的比例將不斷提高。同時(shí)，由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度的精度的不斷提高，對(duì)塑料模的要求也將越來(lái)越高；7)模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所帶來(lái)的市場(chǎng)走勢(shì)。3 總體方案論證本課題的設(shè)計(jì)目的是：繪制制品的二維圖、對(duì)零件進(jìn)行三維造型、模具設(shè)計(jì)并繪制整套模具的二維圖、數(shù)控編程以及仿真加工。要進(jìn)行零件的三維造型，必須先對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪，畫(huà)出零件

11、二維工程圖，然后根據(jù)工程圖進(jìn)行零件的三維造型，再將零件的三維造型轉(zhuǎn)化為模具型腔的三維造型，然后進(jìn)行仿真加工。首先是對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪。由于該塑件具有曲面，實(shí)際測(cè)量有一定困難，所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的方法。測(cè)繪好后進(jìn)行三維造型。主要采用拉伸、陣列、薄壁等方法造型。造型結(jié)束后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。由于工廠現(xiàn)有的注塑機(jī)是固定的，所以考慮到工廠設(shè)備、生產(chǎn)批量、經(jīng)濟(jì)效益、以及塑件的精度等級(jí)采用一模四腔。選擇好型腔數(shù)后要對(duì)注射機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校核，以確保能完成指定的工作要求。接下來(lái)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口、冷料穴、冷卻水道等。主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線在同一

12、條直線上。由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個(gè)澆口套。澆口套要進(jìn)行淬火處理，這樣可以延長(zhǎng)模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類(lèi)和所需熔融塑料的體積有關(guān)，一般直徑為610mm。本模具設(shè)計(jì)取6mm。主流道與分流道采用圓角過(guò)渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。分流道的截面宜采用梯形及圓形，表面粗糙度小于1.6um，并要平衡式排列，確保熔融塑料幾乎能同時(shí)到達(dá)每個(gè)型腔的進(jìn)料口。并且，其分流道的截面積應(yīng)為各進(jìn)料口截面積之和,各分流道的表面不必很光，可以使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(guò)渡，有利于熔料的流動(dòng)及填充。澆口的作用是增加和控制塑料進(jìn)入型腔的流速并封閉裝填在型

13、腔內(nèi)的塑料，以保證充填實(shí)，確保制品質(zhì)量，選用的側(cè)澆口可隨意選擇進(jìn)料位置，澆口的寬度和深度在試模后可加深、加寬便于修正，適用于多型腔中小型各種塑件。冷料穴的作用是儲(chǔ)存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，以防止冷料進(jìn)入型腔而影響制件質(zhì)量。冷料穴常設(shè)計(jì)在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模上（臥式或立式注射模），直徑稍大于主流道大端直徑，以利于冷料的流入。拉料桿主要是保證澆注系統(tǒng)的凝料從定模澆口套中拉出，留在動(dòng)模一側(cè)，便于取出。接著是排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本模具采用間隙排氣，利用分型面的配合間隙自然排氣。下面是推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，推出的動(dòng)力來(lái)源有手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。本模具設(shè)計(jì)采

14、用注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模。本模具設(shè)計(jì)塑件留在動(dòng)模，要保證塑件推出不變形或損壞，還要保證塑件的良好外觀和結(jié)構(gòu)可靠。模具設(shè)計(jì)好后進(jìn)行型腔仿真加工。先進(jìn)行圖樣分析，然后確定加工路線，進(jìn)行加工并進(jìn)行后置處理輸出程序。本次設(shè)計(jì)以注射鬧鐘后蓋模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過(guò)程。能很好的學(xué)習(xí)致用的效果。在設(shè)計(jì)該模具的同時(shí)總結(jié)了以往模具設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，模具設(shè)計(jì)中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應(yīng)用本次設(shè)計(jì)當(dāng)中來(lái)，所謂學(xué)以致用。在設(shè)計(jì)中除使用傳統(tǒng)方法外，同時(shí)引用了

15、CAD、Pro/E等技術(shù)，使用Office軟件，力求達(dá)到減小勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率的目的。本次設(shè)計(jì)中得到了孟文霞老師的指點(diǎn)。同時(shí)也非常感謝南山學(xué)院各位老師的精心教誨。由于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論技術(shù)有限，設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評(píng)指正。緒 論一 模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)便；

16、從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模的過(guò)程和取制件過(guò)程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開(kāi)合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)

17、很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來(lái)越高的要求，因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。二 模具的發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。模具工業(yè)2000年以來(lái)以每年20的速度在增長(zhǎng)，“十一五”期間，產(chǎn)

18、銷(xiāo)兩旺，產(chǎn)量、質(zhì)量和水平進(jìn)一步提高，特別是汽車(chē)制造業(yè)和it制造業(yè)的發(fā)展，拉動(dòng)了模具檔次的提高，精良的模具制造裝備為模具技術(shù)水平的提升提供了保障。中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)曹延安稱(chēng)，中國(guó)模具業(yè)正經(jīng)歷“黃金發(fā)展階段”，今后一段時(shí)期仍將保持持續(xù)快速增長(zhǎng)。近年模具行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，以大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具為代表的技術(shù)含量較高模具的發(fā)展速度高于行業(yè)總體發(fā)展速度，占模具總量的35左右。2007年模具出口增幅達(dá)35.73，逆差進(jìn)一步下降，進(jìn)出口模具結(jié)構(gòu)趨于合理，國(guó)產(chǎn)模具替代進(jìn)口模具已成氣候。我國(guó)模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展。目前，電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器

19、、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無(wú)法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開(kāi)發(fā)能力。專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來(lái)越高。10年前，精密模具的精度一般為5，現(xiàn)在已達(dá)23。不久，1精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1以下，這就要求發(fā)展超精加工。專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過(guò)這種多功能的模具生產(chǎn)出來(lái)的不

20、再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。中國(guó)塑料模具網(wǎng)隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)外發(fā)展很快，已十分普遍。國(guó)內(nèi)熱流道模具也已經(jīng)生產(chǎn)，有些企業(yè)已達(dá)30左右，但總的來(lái)看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)

21、準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。同時(shí)，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來(lái)越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來(lái)制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強(qiáng)物制作簡(jiǎn)易模具。這類(lèi)模具制造工藝簡(jiǎn)單，精度易控制，收縮率較小，價(jià)格便宜，壽命較高。還可用水泥塑料制作汽車(chē)覆蓋件模具。中、低熔點(diǎn)合金模具，噴涂成型模具，電鑄模，精鑄模，層疊模，陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另

22、外采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。中國(guó)塑料模具網(wǎng)專(zhuān)家認(rèn)為，模具行業(yè)中壓鑄模的比例將不斷提高。隨著車(chē)輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展，對(duì)壓鑄模的數(shù)量、壽命和復(fù)雜程度將提出越來(lái)越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復(fù)雜程度也將隨著相應(yīng)提高。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面：（1） 加深理論研究在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。（2） 高效率、自動(dòng)化大量采用

23、各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)異的制模材料。（4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 標(biāo)準(zhǔn)化 開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量

24、，降低了成本。 三 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 通過(guò)對(duì)模具專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。 1 塑件的工藝分析1.1 塑件成型工藝分析如圖1.1所示： 圖1.1 鬧鐘后蓋鬧鐘后蓋的形狀較復(fù)雜，帶有很多不同形狀的孔，在保證孔間距和孔的形狀是給模具的加工帶了很大的難度。鬧鐘后蓋的注塑材料首先選用ABS，鬧鐘的后蓋絕

25、大部分的決定了鬧鐘的重心的位置的所在。所以我們必須很好多處理后蓋壁厚的均勻，譬如在注塑成型過(guò)程中因?yàn)楸诤竦牟痪鶆蛟斐闪耸湛s率的不一致，這樣就只能通過(guò)有效的控制模具溫度來(lái)調(diào)節(jié)收縮率。由于鬧鐘后蓋的主體作用是起固定作用，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就相應(yīng)的給注塑帶來(lái)了一定的難度。主要是它螺釘孔的壁厚相對(duì)壁厚有一定的差距，勢(shì)必會(huì)在注塑的時(shí)候到來(lái)很大的牛頓減力，造成塑件填充不滿的缺陷，可以考慮采用雙澆口，但應(yīng)用了Pro/E的塑料顧問(wèn)對(duì)其進(jìn)行模仿CAE的注塑之后，發(fā)現(xiàn)會(huì)給鬧鐘后蓋的表面帶來(lái)更多的熔接痕和氣孔。也可以利用模具的可靠的精度來(lái)定位，但是這樣的話成本太高，而且易造成模具損壞。因?yàn)榭紤]到凹凸模形狀的復(fù)雜，用整體形

26、式是不利于損壞后的維修，適當(dāng)?shù)氖褂们都涂梢越鉀Q這些問(wèn)題，但不能利用過(guò)多的嵌件，不然的話就會(huì)造成型腔的強(qiáng)度與剛度不夠。1.2 鬧鐘后蓋原料（ABS）的成型特性與工藝參數(shù)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹(shù)脂微黃色或白色不透明，是丙丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。因此ABS樹(shù)脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。1.2.1 ABS塑料主要的性能指標(biāo) 密度 1.131.14(Kg.dm-3)收縮率 0.30.8%熔點(diǎn) 130160熱變形溫度 6598kN/cm彎曲強(qiáng)度 80

27、Mpa拉伸強(qiáng)度 3549 MPa拉伸彈性模量 1.8 GPa彎曲彈性模量 1.4 Gpa壓縮強(qiáng)度 1839 Mpa缺口沖擊強(qiáng)度 1120 kJ/硬度 R6286 HR體積電阻系數(shù) 1013cm 擊穿電壓 15 Kv.mm-1介電常數(shù) 60Hz3.71.2.1 ABS塑料簡(jiǎn)介ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要

28、取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。ABS是一種綜合性能十分良好的樹(shù)脂，無(wú)毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有

29、良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS尚具有良好的配混性，可與多種樹(shù)脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域，ABS若與MMA摻混可制成透明ABS，透光率可達(dá)80%。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于

30、三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。ABS是一種綜合性能十分良好的樹(shù)脂，無(wú)毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好

31、的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。ABS尚具有良好的配混性，可與多種樹(shù)脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域，ABS若與MMA摻混可制成透明ABS，透光率可達(dá)80%。1.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù) 注塑機(jī)類(lèi)型 螺桿式 噴嘴形式 通用式 料筒一區(qū) 150170料筒二區(qū) 180190料筒三區(qū) 200210噴嘴溫度 180190模具溫度 5070注塑壓 60100保壓 4060注塑時(shí)間 25保壓時(shí)間 510冷卻時(shí)間 515周期 1530后處理 紅外線烘箱 溫度 70 時(shí)間 0.31由為重要的是因?yàn)槟?/p>

32、前原油價(jià)格的下降，導(dǎo)致ABS的市場(chǎng)價(jià)格大幅度的下跌。2 注塑設(shè)備的選擇2.1估算塑件體積該產(chǎn)品材料為ABS，查書(shū)本得知其密度為1.13-1.14g/cm3，收縮率為，計(jì)算其平均密度為1.135 g/cm3，平均收縮率為0.55。使用PRO/E軟件畫(huà)出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫(huà)圖形澆道凝料和塑件的體積。另預(yù)置澆道凝料為2cm3因此估算塑件體積為9cm3。2.2 選擇注射機(jī)根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，查書(shū)可選定注塑機(jī)型號(hào)為SZ-40/25。注塑機(jī)的參數(shù)如下：注塑機(jī)最大注塑量 40cm3 注塑壓力 200/Mpa 注塑速率 50(g/s)塑化能力 20(Kg/h) 鎖模力 2500KN注塑機(jī)拉行

33、間距 250250mm頂出行程 55mm 最小模厚 130mm最大模厚 220mm 模板行程 230mm 注塑機(jī)定位孔直徑 55 mm 噴嘴球半徑 SR10 2.3模架的選定根據(jù)塑件選定模架為：S2030BI353570,見(jiàn)圖2.1。 圖2.1 塑件的模架2.4 最大注射壓力的校核鬧鐘后蓋的原料為ABS，所需注射為60-100MPa，而所選注射機(jī)壓力為200 MPa，所以注射壓力符合要求。2.4.1最大注塑量的校核注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足：0.8 V機(jī) V塑V澆

34、式中 V機(jī) 注塑機(jī)的最大注塑量，40cm3 V塑塑件的體積，該產(chǎn)品V塑18cm3 V澆澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆2cm3 故 V機(jī)（18+4）cm32.4.2鎖模力校核 F鎖pA式中 p熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，該產(chǎn)品 A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計(jì)算A=4641 mm3F鎖注塑機(jī)的額定鎖模力。 故 F鎖pA=200Mpa4641 mm3 選定的注塑機(jī)的壓力為2500KN，滿足要求。 2.4.2模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核A模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適：模具長(zhǎng)模具寬拉桿面積 B模具閉合高度校核：Hmin 注塑機(jī)允許最小模厚=130mmHmax注塑機(jī)允許最

35、大模厚=220mmH模具閉合高度=180mm故滿足HmaxHHmin。（1） 開(kāi)模行程校核 注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)），故注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足下式： S機(jī)注塑機(jī)最大開(kāi)模行程，230mm; H1頂出距離，16mm； H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，52mm; S機(jī)(H模Hmin)H1H2(510)因?yàn)楸灸＞叩臐沧⑾到y(tǒng)和塑件的特殊關(guān)系，澆注系統(tǒng)和塑件的高度就已經(jīng)包括了頂出距離。故： 230(180130)62(510)滿足條件。 3 塑料件的工藝尺寸的計(jì)算所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。（包括矩形和異形型芯的長(zhǎng)和寬），型腔

36、深度和型芯高度和尺寸。由于鬧鐘后蓋須與前蓋配合，所以只有鬧鐘后蓋的邊緣的榫才起著配合決定性的作用，還有鬧鐘后蓋與電池蓋的配合，故需要計(jì)算相對(duì)于榫和鉸鏈的凹，凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸則直接按產(chǎn)品尺寸確定。因 ABS的成型收縮率為0.40.7%,所以平均收縮率取S=0.5%。3 1型腔的徑向尺寸（LM）0+=（1+S）Ls-(0.50.75) 0+=1.008Ls-0.75 0+其中： LM-型腔的基本尺寸公差值為正偏差；Ls-塑件的基本尺寸；-塑件公差，為負(fù)偏差；S-塑料的平均收縮率；z-模具成型零件的制造公差，取（1/41/6），或模具型腔按六級(jí)精度制造。根據(jù)型腔的尺寸，代入數(shù)據(jù)得：(一)

37、 Ls=81mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=79.440+0.32mm;(二) Ls=1mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=0.79550+0.07mm;(三) Ls=5.5mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=5.3250+0.085mm;(四) Ls=1.8mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=1.5990+0.07mm;(五) Ls=10mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=9.780+0.1mm;(六) Ls=7mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=6.750+0.1mm;(七) Ls=2mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=1.8060+0.07mm;(八) Ls=3mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=2.8140+0.07mm;(九) Ls=4mm . 經(jīng)計(jì)算得：L

38、M=3.7770+0.085mm;(十) Ls=6mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=5.7930+0.085mm;(十一) Ls=8mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=7.7640+0.0.1mm;(十二) Ls=16mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=15.7230+0.14mm;(十三) Ls=12mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=11.7960+0.01mm。3.2 型芯的計(jì)算3.2.1 型芯徑向尺寸的計(jì)算LM=（1+S）Ls+3/4-0其各字母的含義與前相同，型芯按六級(jí)精度制造，根據(jù)型芯的基本尺寸，代入數(shù)據(jù)得：(一) Ls=81mm經(jīng)計(jì)算得：LM=82.4050-0.32mm;(二) Ls=1mm經(jīng)計(jì)算得：LM=1.21

39、50-0.07mm;(三) Ls=5.5mm經(jīng)計(jì)算得：LM=5.7450-0.085mm;(四) Ls=1.8mm經(jīng)計(jì)算得：LM=2.0190-0.07mm;(五) Ls=10mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=10.480-0.1mm(六) Ls=7mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=7.4080-0.1mm;(七) Ls=2mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=2.2260-0.07mm;(八) Ls=3mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=3.2340-0.07mm;(九) Ls=4mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=4.2770-0.085mm;(十) Ls=6mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=6.3030-0.1mm;(十一) Ls=8mm .

40、 經(jīng)計(jì)算得：LM=8.3640-0.1mm;(十二) Ls=16mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=16.5330-0.14mm;(十三) Ls=12mm . 經(jīng)計(jì)算得：LM=12.3960-0.1mm。3.2.2 型芯高度尺寸的計(jì)算HM=（1+S）Hs+3/4 -0,按六級(jí)精度制造， Hs=15mm ，經(jīng)計(jì)算得： HM=15.4870-0.13mm。3.3 模具型腔壁厚的計(jì)算 如果是利用計(jì)算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產(chǎn)中的精確性，我們可以根據(jù)書(shū)中的經(jīng)驗(yàn)值來(lái)取的。成型零件材料選擇。為實(shí)現(xiàn)高性能的目的；選用模具材料應(yīng)具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性。必須具有一定的強(qiáng)度，表面需要耐磨

41、，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因?yàn)锳BS沒(méi)有腐蝕性。可以采用Cr12，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)，淬火加低溫回火，正火。HRC55。可以去型腔壁厚為：0.20L+17=33。4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以才用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須按如下原則：（1） 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。（2） 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。（3） 系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力

42、及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大）：盡量減少?gòu)澱?，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。（4） 對(duì)多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。（5） 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。（6） 澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。4 1主流道設(shè)計(jì)主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過(guò)的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動(dòng)，開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來(lái)，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，由于主流道要與高溫

43、塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對(duì)塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動(dòng)減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點(diǎn)澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設(shè)計(jì)成錐形，錐度為3，內(nèi)表面的粗糙度為Ra0.8微米,孔徑為0.5毫米。主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1） 為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，因ABS的流動(dòng)性為中性，故其錐度取3度，過(guò)大會(huì)造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為R0.8um。（2） 主流道大端呈圓角，其半徑取r=13

44、mm,以減少流速轉(zhuǎn)向過(guò)渡的阻力，r=1.5mm.（3） 在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，否則會(huì)使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過(guò)多影響注射成形。（4） 為使熔融塑料完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑為r2=r1+(12),其小端直徑D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。（5） 由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤(pán)凸出定模端面的長(zhǎng)度H=510mm。同

45、時(shí)因該鬧鐘后蓋采用ABS，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。4 2冷料井設(shè)計(jì)冷料井位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開(kāi)模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑?；诒敬卧O(shè)計(jì)的模具，可采用底部帶有拉料桿的冷料井，這類(lèi)冷料井的底部由一個(gè)拉料桿構(gòu)成。拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不能隨脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。利用球頭形的拉料桿配合冷料井。4. 3 分流道設(shè)計(jì)分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓

46、形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱(chēng)為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。4.3.1 分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)度。（2）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井。對(duì)于此模來(lái)說(shuō)在分流道上不須開(kāi)設(shè)冷料井。（3）分流道的位置可單獨(dú)開(kāi)設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開(kāi)設(shè)在動(dòng)，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。（4）分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)度。4.3

47、.2 分流道的長(zhǎng)度分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時(shí)減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。4.3.3 分流道的斷面分流道的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑料的工藝性能，注射速率和分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。因ABS的推薦斷面直徑為4.59.5(查表4-2)，部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍。分流道要減小壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，同時(shí)因考慮加工的方便性。分流道應(yīng)考慮出料的流暢性和制造方便，熔融料的熱量損失小，流動(dòng)阻力小，比表面和小等問(wèn)題，由于采用的是潛伏式二級(jí)分流道對(duì)熱損失及流動(dòng)提出了較高的

48、要求，采用圓形的份流道，為了保證外形無(wú)澆口痕，澆口前后兩端形成較大的壓力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔體冷凝速度，保證熔融的塑料不回流，同時(shí)可隔斷注射壓力對(duì)型腔內(nèi)塑料的后續(xù)作用，冷卻后快速切除。同時(shí)它的效果與S澆注系統(tǒng)有同樣的效果，有利于補(bǔ)塑。4.3.4 分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長(zhǎng)度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對(duì)應(yīng)部位的尺寸相等。這種布置可實(shí)現(xiàn)均衡送料和同時(shí)充滿型腔的目的，是成型的塑件力學(xué)性能基本一致。而且在此模具中不會(huì)造成份流道過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。4.4 澆口選擇澆口又稱(chēng)進(jìn)料口，是

49、連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是：（1） 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。（2）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.030.09，澆口的長(zhǎng)度約為0.5mm2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。當(dāng)塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)，剪切速率增高，同時(shí)熔體的內(nèi)磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動(dòng)性能，有利于充型。但澆口尺寸過(guò)小會(huì)使壓力損失增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。澆口位置的選擇：（1） 澆口位置應(yīng)使填充型腔的流程最短。這樣的結(jié)構(gòu)使壓力損失最小

50、，易保證料流充滿整個(gè)型腔，同時(shí)流動(dòng)比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們?cè)诳紤]塑件的質(zhì)量都要注意到這些適當(dāng)值。（2） 澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)塑。（3） 澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側(cè)澆口在進(jìn)料時(shí)頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點(diǎn)澆口，有利于排氣，整件質(zhì)量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開(kāi)在薄壁處不合理；而設(shè)在厚壁處，有利于補(bǔ)縮，可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生。（4） 澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時(shí)前端較冷的料流在型腔中的對(duì)接部位，它的存在會(huì)降低塑件的強(qiáng)度，所以設(shè)置澆口時(shí)應(yīng)考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機(jī)會(huì)很多。流程不長(zhǎng)

51、時(shí)應(yīng)盡量采用一個(gè)澆口，以減少熔接痕的數(shù)量。對(duì)于大多數(shù)框形塑件，澆口位置使料流的流程過(guò)長(zhǎng)，熔接處料溫過(guò)低，熔接痕處強(qiáng)度低，會(huì)形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強(qiáng)度高。為了提高熔接痕處強(qiáng)度，可在熔接處增設(shè)溢溜槽，是冷料進(jìn)入溢溜槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無(wú)熔接痕，而輪輻式澆口會(huì)使熔接痕產(chǎn)生。（5） 澆口位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長(zhǎng)型心或鑲件。因點(diǎn)口在脫開(kāi)時(shí)會(huì)傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到點(diǎn)澆口有利澆注系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用點(diǎn)繞口。分流道與澆口的連接。在利用了Pro/E的塑料顧問(wèn)對(duì)其進(jìn)行模仿CAE的注塑之后選擇了更具優(yōu)勢(shì)的澆口，由于鬧鐘后蓋的側(cè)內(nèi)壁與鬧鐘芯存在一定的空隙，所以

52、即使是在脫模的時(shí)候流在一定的澆口痕也不會(huì)影響裝配。澆口套見(jiàn)圖4.1。圖4.1澆口套5 分型面的選擇與排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 分型面的選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來(lái)，必須將模具型腔打開(kāi)，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動(dòng)模兩大部分。定模和動(dòng)模相接觸的面稱(chēng)分型面。通常有以下原則： 1、分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng)使塑件流在動(dòng)模部分，由于推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動(dòng)模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動(dòng)模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時(shí)，為了使塑件留在動(dòng)模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。拔模斜度小或塑件

53、較高時(shí)，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 2、分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。 3、分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。4、分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯，但是此模具無(wú)須側(cè)向抽芯，此點(diǎn)可以不必考慮。5.2 排氣糟的設(shè)計(jì) 塑料熔體在填充模具的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型強(qiáng)及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿。因該模具為小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無(wú)需設(shè)計(jì)排氣槽。6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)

54、計(jì)導(dǎo)向合模機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部分，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一邊或定模一邊均可，通常導(dǎo)柱設(shè)在主型腔周?chē)?。?dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用有：定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力。定位作用：為避免裝配時(shí)方位搞錯(cuò)而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀，不至因?yàn)槲恢玫钠贫鹚芗诤癫痪?。塑件在注入型腔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機(jī)的精度限制，使導(dǎo)柱工作中承受一不定的導(dǎo)向作用。動(dòng)定模合模時(shí)，首先導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M(jìn)入型腔，產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會(huì)對(duì)導(dǎo)柱進(jìn)行徑向的剪力，導(dǎo)致導(dǎo)柱容易折斷。對(duì)型芯和型腔改

55、進(jìn)后，其的配合可以進(jìn)行定位。導(dǎo)柱、導(dǎo)套零件如下： 圖6.1 導(dǎo)柱 圖6.2 導(dǎo)套 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在對(duì)鬧鐘后蓋塑件進(jìn)行脫模是必須遵循以下原則：1、因?yàn)樗芰鲜湛s是抱緊凸模，所以頂出力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近凸模。因?yàn)樗芗谋诤竦年P(guān)系我們可以利用推板。2、頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，如加強(qiáng)筋，壁厚等處。作用面積盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞。3、為了保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。將頂桿設(shè)計(jì)在塑件的內(nèi)部型腔。4、若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準(zhǔn)面上時(shí)，對(duì)不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進(jìn)塑件0.1mm；否則塑件會(huì)出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。由于鬧鐘后蓋為薄壁圓筒形塑件，用頂管、推板脫模機(jī)構(gòu)和。為了縮短頂桿與型芯配合長(zhǎng)度以減少磨