【正文】 相關工程實際問題的能力，在獨立思考、工作能力方面獲得培養(yǎng)和提高。 南湖學院 畢業(yè)設計 3 第二章 牙刷杯工藝性設計 塑件工藝性分析 對于塑件的設計不僅要滿足關于模具方面的工作要求，而且要適合它的成型工藝特點，同時還要使其結構合理。 塑件設計的原則包括： 選擇滿足塑件成型要求、價低、易得的塑料；制品構造簡單、壁厚一致，同時成型方便；考慮塑料原料的成型工藝性，如流動性、收縮性等；同時考慮模具的總體結構合理，模具制造簡單。 通過市場調查、使用要求分析、工藝分析、結構分析得： 最終確定 該制品 為 長 179。 寬 179。 高 為 40179。 20179。 5mm。 影響塑件公差的主要因素是： 模具制造精度及其使用后的磨損程度；塑料收縮率的波動，成型工藝條件的變化；塑料制品的形狀、脫模斜度及成型后制品的尺寸變化 。 由上面總結得出： 塑件選用的 一般 尺寸精度等級為 MT3 級， 而對其 未注的 公差 選 MT5 級公差 （ GB/T 144861993)。而 其表面 、 內部質量粗糙度可?。?GB/T 142341993) 。 圖 21 塑件的二維圖 南湖學院 畢業(yè)設計 4 塑件的材料分析 PC 屬于熱塑性塑料。（熱 塑性塑料 — 在特定的溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料。） PC 的性能： 綜合性能較好，無毒，化學穩(wěn)定性好，耐水、油等；吸水性較小，透光率很高，介電性能良好。 PC 的用途： 適于制作傳遞中、小負荷的零部件；因 PC 無毒無味，可以制造醫(yī)療器械，小型日常用品等；因透光率較高，可制造大型燈罩、門窗玻璃等等透明制品。 PC 是非結晶型的線型結構的高聚物。 PC 的塑件脫模斜度： 型腔 35ˊ～ 1186。 型芯 30ˊ～ 50ˊ 綜合上述條件，又根據(jù)常用熱塑性塑料的成型條件，可知 PC 材料的特性如下 1： 表 11 PC 材料的特性 （ Table 11 characteristic of PC material） 縮寫 密度 （ g/mm3） 計算收縮率 （ %） 注射壓力 (Mpa) 適用注射機類型 PC ～ ～ 60～ 100 螺桿、柱塞式均可 牙刷杯的性能描述 （ 1）制品的表面形狀：塑件的表面形狀應在考慮滿足使用要求的前提下盡可能設計的易于成型。所以設計時應該進可能避免不必要的孔、槽和側向抽芯，以簡化其結構； （ 2） 脫模斜度的影響 因素 :制品的材料性質、收縮率、摩擦系數(shù)、制品壁厚和幾何形狀。 結論：通過分析得脫模斜度為 2 度。 （ 3）壁厚：壁厚過小難以滿足使用強度和剛度的要求，對于大型復雜件難以充滿型腔；壁厚太大制品內部易產(chǎn)生氣泡，外部易產(chǎn)生凹陷等缺陷，同時還會增加生產(chǎn)成本；壁厚應盡可能均勻一致，制品壁厚一般在 1~6mm 范圍內，大型塑件的壁厚可達 8mm。 結論：通過分析得壁厚為 。 南湖學院 畢業(yè)設計 5 （ 4）圓角：塑料制品如果帶有尖角時，在受力或受沖擊振動時很容易產(chǎn)生破裂。設置圓角，能使其成型時流動性能好，成型順利進 行防止應力集中。 由圖 22 得：因為 T=，所以 R=， mmR 39。 ? 圖 22 圓角半徑 通過以上的工藝性和結構分析得出：該塑件的外形如圖 23 所示： 圖 23 塑件的形狀 注塑機的主要參數(shù)有螺桿直徑、 螺桿轉速 、 理論注射容量 、 注射壓力 、注射速率 、 塑化能力 、 鎖模力 、 拉桿間距、模板行程、模具最小厚度、模具最大厚度、定位孔直徑、定位孔直徑、噴嘴口直徑 等。這些參數(shù)是多方面選擇注塑機的主要依據(jù) ： 南湖學院 畢業(yè)設計 6 (1)公稱注塑量：指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。 (2)注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞 )對熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力。 (3)注射速率：為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。 這里從實際注射量在額定注射量的 20%～ 80%之間考慮，初選SZ200/120 注射機。該設備的技術規(guī)范見表 21。 表 21 SZ200/120 注射機技術規(guī)范 螺桿直徑 /mm 42 螺桿轉速 /（ r178。 1min? ） 0～ 220 理論注射容量 / 3cm 200 注射壓力 /MPa 150 注射速率 /（ g178。 1s? ） 120 塑化能力 /（ kg178。 1h? ） 70 鎖模力 /KN 1200 拉桿間距 (H179。 V)/（ mm179。 mm） 355179。 385 模板行程 /mm 350 模具最小厚度 /mm 400 模具最大厚度 /mm 230 定位孔直徑 /mm 125 第三章 模具的結構設計 分型面的選擇和型腔數(shù)量和布局的確定 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。 分型面合模方向的選擇 選擇分型面的基本原則是：分型面應選擇在塑件斷面輪廓 最大位置南湖學院 畢業(yè)設計 7 處，以便于順利脫模，同時還應考慮以下幾個因素： 分型面選擇應便于塑料制件脫模和簡化模具結構。為此，選擇分型面應盡可能使塑料制件開模時留在動模和應合理安排塑件在型腔中的方位 。 分型面應選擇在不影響塑件外觀質量的部位，使其產(chǎn)生的飛邊易于清理和休整 。 分型面選擇應有利于排氣，為此應盡可能使其分型面與流料末端重合； 分型面選擇應有利于零件的加工； 分型面的選擇應考慮注塑機的技術參數(shù)。注塑成型時所需要的鎖模力是與塑件在合模方向的投影面積成正比，所以選 擇分型面時，應盡量選擇塑件在垂直合模方向上投影面積較小的表面，以減少鎖模力； 盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）。 根據(jù)上述原則，分析得出：牙刷杯注塑模具的分型面形狀及位置如圖 31所示。 圖 31 牙刷杯注塑模具分型面形狀及位置 模具的基本結構選擇 模具的基本結構有兩種：單分型面注塑模和雙分型面注塑模。 （ 1）單分型面注塑模：是注塑模中最簡單、應用最普及的一種模具，它以分型面為界將整個模具分為動模和定模兩部分。一部分型腔在動模，一部分型腔在定模。主流道 在定模，分流道開設在分型面上。開模后，制品和流道留在動模，制品和澆注系統(tǒng)凝料從同一分型面內取出，動模部分設有推出系統(tǒng)，開模后將制品推離模具。 （ 2）雙分型面注塑模：它從不同的分型面分別取出流道內的凝料和塑件，又稱三板式注塑模具。與單分型面注塑模相比，三板式注塑模具增加了一個南湖學院 畢業(yè)設計 8 可移動的中間板（又名澆口板）。中間板適用于采用點澆口進料的單型腔和多型腔模具。在開模時由于定距拉桿的限制，中間板作定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內的凝料，而利用推板或推桿將型芯上的塑件脫出。 雙分型面注塑模與單分型 面注塑模的最大區(qū)別就是，雙分型面注塑模在生產(chǎn)過程中澆注系統(tǒng)凝料和制品會自動切斷分離，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，而單分型面的澆注系統(tǒng)凝料通常要人工切除，大大降低了生產(chǎn)效率。 由于充電器外殼為大批大量生產(chǎn)，從提高生產(chǎn)效率角度出發(fā)，雙分型面注塑模的效益要更好。雖然，結構更復雜，但是制品質量更好，經(jīng)濟效益更高。 根據(jù)上述原則，分析得出：模具的基本結構為雙分型面注塑模。 圖 32 雙分型面注塑模的開模狀態(tài) 型腔數(shù)量和布局的確定 確定模具型腔數(shù)目時，我們可以從以下幾個方面考慮：（ 1）塑件大小與設備的關系；（ 2）充分利用現(xiàn)有設備；（ 3）使塑件精度比較容易得到滿足；（ 4）不使模具結構復雜化；（ 5）視塑件生產(chǎn)批量要求；（ 6）降低模具制造費用。 由于模具型腔的數(shù)量通常根據(jù)塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式來確定的。型腔數(shù)量越多，制品的精度越低，經(jīng)濟性越差，成型工藝越復雜，并且保養(yǎng)和維修越困難，故障發(fā)生率越高。確定型腔數(shù)量的方法有：根據(jù)鎖緊力確定，根據(jù)最大注塑量確定，根據(jù)塑件精度和經(jīng)濟性確定。 在這次設計中我根據(jù)制品精 南湖學院 畢業(yè)設計 9 模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低 4%。設模具中的型腔數(shù)目為 n，制品的基本尺寸為 L(mm)，塑件的尺寸公差為177。δ ,單型腔模具注塑生產(chǎn)時可能產(chǎn)生的尺寸誤差為177。Δ s% n≤ 2500δ /（Δ s178。 L） 24 對于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數(shù)目不超過 4 個。 本零件主要從精度考慮，通過上述分析可得：該塑料采用一模四腔，即一次注射成型四個塑料制件，采用十字形布局，優(yōu)點是流道轉折較少，熱量壓力損 失較小。布置方案如下圖 21。 圖 33 塑件的布置方案 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，到進入模具的行腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力充分傳遞到模腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制件。澆注系統(tǒng)包括：主澆道、分澆道、澆口、冷料穴等組成。 主流道設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機中從注射機噴嘴與澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，其作 用是將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。 南湖學院 畢業(yè)設計 10 主流道的設計原則是：在保證塑料制件成型良好的前提下，盡量縮短主流道的長度，以使凝料少，壓力和熱量損失小。一般長度不大于 60mm，主流道大端呈圓角過渡，以減小料流轉向阻力。 mmRR 20 ?? （ 231） mmdd 10 ?? （ 232） 由公式（ 231）、（ 232），以及其他技術要求得出主流道尺寸見表 21。 根據(jù)分析得：主流道襯套與定位圈設計成整體式，主流道襯套與定模板采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合；主流道襯套選用 T T10 制造，熱處理強度為 52~56HRC。主流道體積： V= 3cm 分流道 設計 分澆道是連接主澆道和澆口的主要通道 ,起著分流和轉向的作用。 分流道的設計原則有： （ 1）截面的選擇：常用的流道截面形狀有圓形、梯形、 U 形和六邊形等，在設計中，要想減少流道內的壓力損失，就希望流道截面積大；要想減少散熱損失，又希望面積小，故可用流到的截面積與表面積之比來表示流道的效率，其比值越大，效率越高，各種流道截面積的效率見表 32。 表 32 各種流道截面的效率 從上表中可以看出，截面為圓形和正方形的分流道截面效率最大，應用效果應是最好的。但是圓形和正 方形分流道工藝性較差。圓形分流道要求開設在分型面兩側，對稱分布加工難度大。正方形分流道脫出分流道凝料的阻力大，若去斜度，實質上久變?yōu)榱颂菪畏至鞯?，從應用觀點看，梯形分流道和 U 形分流道是最佳選擇。 通過分析得：在充電器外殼注塑模具設計中擬采用梯形截面。 （ 2）分流道的布置方式：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度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應部位的尺寸相等。南湖學院 畢業(yè)設計 11 這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的，是成型的塑 件力學性能基本一致。而且在此模具中不會造成份流道過長的缺點。 （ 3）分流道的直徑選擇： 由表 33 得，分流道的直徑為 5mm。 表 33 塑料分流道斷面尺寸推薦 塑件品種 分流道直徑（ mm） PC ~ （ 4）其他數(shù)據(jù)確定：分流道體積： V=(4＋ 5）179。 179。 40179。 4 3mm = 3cm 。單一通道長度： L=40mm 澆口設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的最后部分，其作用是使塑料以較快速度進入并充滿型腔，它能很快冷卻封閉，防止型腔內還沒冷卻的熔體倒流。 直接澆口又稱主流道型澆口，在單型腔模中，塑料熔