【正文】 前 言 光陰似梭，大學(xué)三年的學(xué)習(xí)一晃而過，為具體的檢驗這三年來的學(xué)習(xí)效果，綜合檢測理論在實際應(yīng)用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，即此次設(shè)計的課題為鬧鐘后蓋的注塑模 具。 本次畢業(yè)設(shè)計課題來源于生活，應(yīng)用廣泛，但成型難度大，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的 設(shè)計和制造能力。 本次設(shè)計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，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 程。能很好的學(xué)習(xí)致用的效果。在 設(shè)計該模具的同時總結(jié)了以往模具設(shè)計的一般方法、步驟，模具設(shè)計中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程 融匯到綜合應(yīng)用本次設(shè)計當中來，所謂學(xué)以致用。在設(shè)計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了 CAD、 Pro/E 等技術(shù)，使用 Office 軟件，力求達到減小勞動強度，提高 工作效率的目的。 本次設(shè)計中得到了戴老師的指點。同時也非常感謝邵陽學(xué)院各位老師的精 心教誨。 由于實際經(jīng)驗和理論技術(shù)有限，設(shè)計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位 老師批評指正。 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、自動化操作簡便；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、進澆口和排氣槽位置以及脫模方 式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、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，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，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、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(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，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展 [二 ] 【 模具的發(fā)展趨勢 】 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計和制造角度來看， 模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面： （ 1） 加深理論研究 在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計已經(jīng)有經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計各方面發(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、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產(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，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(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，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。 （ 5） 標準化 開展標準化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。 [三 ] 【設(shè)計在學(xué)習(xí)模具制造中的作用】 通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算的方法，以達到能夠獨立設(shè)計一般模具的要求。在 模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。 畢業(yè)設(shè)計能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運用，綜合檢驗大學(xué)期間所學(xué)的知識。 1 塑件的工藝分析 【塑件成型工藝分析 】 如圖 ： 圖 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，譬如在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻造成了收縮率的不一致，這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調(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)的給注塑帶來了一定的難度。主要是它螺釘孔的壁厚相對壁厚有一定的差距，勢必會在注塑的時候到來很大的牛頓減力，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 的塑料顧問對其進行模仿 CAE 的注塑之后，發(fā)現(xiàn)會給鬧鐘后蓋的表面 帶來更多的熔接痕和氣孔。也可以利用模具的可靠的精度來定位，但是這樣的話成本太高，而且易造成模具損壞。因為考慮到凹凸模形狀的復(fù)雜，用整體形式是不利于損壞后的維修，適當?shù)氖褂们都涂梢越鉀Q這些問題，但不能利用過多的嵌件，不然的話就會造成型腔的強度與剛度不夠。 【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 樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，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 流動性。因此 ABS 樹脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，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。 ABS 塑料主要的性能指標： 密度 () —— 收縮率 % ~ 熔 點 ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強度 Mpa 80 拉伸強度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 彎曲彈性模量 Gpa 壓縮強度 Mpa 18~39 缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20 硬 度 HR R62~86 體積電阻系數(shù) Ω cm 1013 擊穿電壓 15 介電常數(shù) ABS 的注射成型工藝參數(shù) : 注塑機類型：螺桿式 噴嘴形式： 通用式 料筒一區(qū) 150—— 170 料筒二區(qū) 180—— 190 料 筒三區(qū) 200—— 210 噴嘴溫度 180—— 190 模具溫度 50—— 70 注塑壓 60—— 100 保壓 40—— 60 注塑時間 2—— 5 保壓時間 5—— 10 冷卻時間 5—— 15 周期 15—— 30 后處理 紅外線烘箱 溫度（ 70） 時間（ —— 1） 由為重要的是因為目前原油價格的下降，導(dǎo)致 ABS 的市場價格大幅度的下跌。 2 注塑設(shè)備的選擇 【 估算塑件體積】 估算塑件體積 和質(zhì)量： 該產(chǎn)品材料為 ABS，查書本得知其密度為 ，收縮率為，計算其平均密度為 g/cm3，平均收縮率為 ﹪。 使用 PRO/E 軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積。 另預(yù)置澆道凝料為 2 cm3因此估算塑件體積為 9 cm3。 【 選擇注射機】 根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，查書可選定注塑機型號為 SZ40/25. 注塑機的參數(shù)如下： 注塑機最大注塑量： 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 注塑機拉行間距： 250 250mm 頂出行程： 55mm 最小模厚： 130mm 最大模厚： 220mm 模板行程： 230mm 注塑機定位孔直徑： 55 mm 噴嘴球半徑： SR10 【 模架的選定】 根據(jù)塑件選定模架為： S2030— B— I— 35— 35— 70。見圖 ： 圖 塑件的模架 【 最大注射壓力的校核】 鬧鐘后蓋的原料為 ABS，所需注射為 60100MPa，而所選注射機壓力為 200 MPa，所以注射壓力符合要求。 最大注塑量的校核 注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的 80%。所以選用的注塑機最大注塑量應(yīng)滿足： V 機 ≥ V 塑 ＋ V 澆 式中 V 機 ———— 注塑機的最大注塑量， 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 ≥（ 18+4） cm3 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)計算 A=4641 mm3 F 鎖 ———— 注塑機的額定鎖模力。 故 F 鎖 ＞ pA=200Mpa 4641 mm3 選定的注塑機的壓力為 2500KN，滿足要求。 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 A 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適 模具長模具寬 拉桿面積 B 模具閉合高度校核 Hmin———— 注塑機允許最小模厚 =130mm Hmax———— 注塑機允許最大模厚 =220mm H—————— 模具閉合高度 =180mm 故滿足 Hmax＞ H＞ Hmin。 （ 1） 開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機構(gòu)的注塑機），故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式： S 機 ———— 注塑機最大開模行程， 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 － (H 模 － Hmin)＞ H1＋ H2＋ (5～ 10) 因為本模具的澆注系統(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－ (180－ 130)＞ 62＋ (5～ 10) 滿足條件 3 塑料件的工藝尺寸的計算 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和寬），型腔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，故需要計算相對于榫和鉸鏈的凹，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 ～ %,所以平均收縮率取 S=% [型腔的徑向尺寸 ] （ LM） 0+δ =[（ 1+S） Ls(～ )△] 0+δ =[ △] 0+δ 其中 LM為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 △ 為負偏差， S 為塑料的平均收縮率，δ z為模具成型零件 的制造公差取 1/4～ 1/6△ ，模具型腔按六級精度制造，根據(jù)型腔的尺寸，代入數(shù)據(jù)得： （一）、 Ls=81mm . 經(jīng)計算得： LM=+。 (二 )、 Ls=1mm . 經(jīng)計算得： LM=+。 (三 )、 Ls= . 經(jīng)計算得： LM=+。 (四 )、 Ls= . 經(jīng)計算得： LM=+。 (五 )、 Ls=10mm . 經(jīng)計算得： LM=+。 (六 )、 Ls=