【正文】 試 ................................................45 模具的工作原理 .............................................. 45 模具的安裝 ................................................... 46 試模 ......................................................... 46 6 設(shè)計總結(jié) ...................................................................................48 參考文獻(xiàn) .........................................................................................49 致 謝 .............................................................................................51 附 錄 ...............................................................................................52 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒 論 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的工藝裝備，主要用于制造業(yè)。一副中小型沖?；蛩芰献⑸淠Ｖ?，其標(biāo)準(zhǔn)零、部件可達(dá) 90%，其工時節(jié)約率可達(dá)25%～ 45%。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的零件，廣泛采用沖壓、鍛造成型、壓鑄成型、擠壓成型、塑料注射或其它成型加工方法，和成形模具相配套，經(jīng) 單工序或多道成型工序，使材料或坯料成型加工產(chǎn)品要求的零件，或稱為精加工前的半成品件。 國外模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ；日本模具協(xié)會也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會繁榮富 裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會的原動力” 。二、模具加工技術(shù) (1)國外已大量使用數(shù)控機(jī)床，應(yīng)用計算機(jī)輔助加工軟件和數(shù)控編程技術(shù)對模具，特別是對具有復(fù)雜型腔 (三維曲面 )的模具進(jìn)行加工，使模具的質(zhì)量和附加值大為提高。（ 4）模具結(jié)構(gòu)更多地采用新技術(shù)，如注塑模具的熱流道技術(shù)等。韓國約有 1570家模具企業(yè)，其中多于百人的企業(yè)僅占總數(shù)的 9%。它與長期向好的中國宏觀經(jīng)濟(jì)一樣，成為模具產(chǎn)業(yè)近 30年來持續(xù)快速發(fā)展的最好注解。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 2 空調(diào)遙控器外殼結(jié)構(gòu)與工藝性分析 零件圖 本殼體底面平整，表面放有顯示屏和按鈕的孔槽，表面還有兩個深度不大的沉積面，總體尺寸不大，長 100mm，寬 50mm，高 6mm。 表 材料的性能和成型特性 [4] 塑料品 種 性能特點(diǎn) 成型特點(diǎn) 模具設(shè)計注意事項(xiàng) 使用溫度 主要用 途 ABS（非結(jié)晶型） 透明性好，電性能好，抗拉強(qiáng)度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前 需 干燥，注射時應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因流動性好，適宜用點(diǎn)澆口 或側(cè)澆口 ，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件 小于 70℃ 應(yīng)用廣泛 ， 如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等 有機(jī)玻璃（非結(jié)晶型） 透光率最好，質(zhì)輕堅韌，電氣絕緣性好 /但表面硬度不高，質(zhì)脆易開裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無機(jī)酸，易溶于有機(jī)溶劑 流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要 干燥，注射時速度不能太高 合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，以防分解 。 ABS 是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯組成。表 為 ABS 主要性能指標(biāo) [5]。 C 130～ 160 拉彎強(qiáng)度 /Mpa 80 計算收縮率（ %） ～ 抗壓強(qiáng)度 /Mpa 53 容 /J 零件圓角 塑件在面與面之間都設(shè)計了圓角過渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng) 度，而且可以改善物料的流動狀態(tài)，降低充模山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 阻力，便于充模 。 四個塑件和澆注系統(tǒng)凝料 總體積 V總 = 4+= 總質(zhì)量 M總 =ρ V總 = = 。 (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。鎖模力的作 用是與注射時模腔熔體的壓力相平衡，保證在注射及保壓操作時模具不被撐開。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 表 XS125/630 注射機(jī)技術(shù)參數(shù) [6] 注 射 裝 置 螺桿直徑 /mm 40 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r在注射模具的設(shè)計中，必須根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、形狀，首先確定成型時塑件在模具中的位置，亦即確定分型面，再根據(jù)成型塑料的性能特點(diǎn)、塑件的生產(chǎn)批量，確定一模中成型件數(shù)、澆口形式等。單分型面注塑模式注塑模具 中最簡單、應(yīng)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。 選擇分型面的基本原則是：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。 (4) 不應(yīng) 影響制品尺寸的精度和外觀。 (8) 盡可能與料流的末端重合 ,有利于排氣。 模具型腔的數(shù)量通常是客戶或產(chǎn)品工程部根據(jù)產(chǎn)品的批量，塑料制品的精度，塑料制品的大小，用料以及顏色的來確定的，型腔數(shù)量越多，制品的精度越低，經(jīng)濟(jì)性越差，成型工藝越復(fù)雜，并且保養(yǎng)和維修越困難，故障發(fā)生率越高。）； m 1—單個塑件的質(zhì)量或體積（ g 或 cm179。布置方案如下圖 。 適合于 ABS 材料成型的鋼材有 40Cr，供貨硬度為 40HRC，易于切削加工。 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模也稱為型腔，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式 、整體嵌入式、局部鑲拼式和四壁拼合式四種類型。成型桿是指能形成山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 塑件孔、槽的小型芯。 圖 凸模結(jié)構(gòu)如圖 成型零件工作尺寸的計算 塑件尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大的關(guān)系。型腔尺寸屬于包容尺寸，當(dāng)型腔與塑料熔體或制品制件產(chǎn)生摩擦磨損后，該類尺寸具有增大的趨勢。在計算之前，有必要對他們的標(biāo)注形式及偏差分布做如下規(guī)定。 目前，成型零件的工作尺寸主要用兩種方法計算，一種稱為平均值法，另一種稱為公差帶法。 凹模的尺寸計算 (1) 凹模 型腔 徑向尺寸的計算 塑件的外部 整體可以分解為二個矩形和一個 半圓，大矩形長 L 為80mm,寬 B 為 50mm，小矩形長 l 為 20mm，寬 b 為 10mm，而圓的半徑 R為 20mm，都 屬于 A 類尺寸。 z? —塑件上相應(yīng)的尺寸制造公差，中小型塑件 z? =4? 。 X—是系數(shù)，此處取 。 查得塑件公差 [7]如下： L 相應(yīng)的 制品公差 ? = B 相應(yīng)的制品公差 ? = D 相應(yīng)的制品公差 ? = 則塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換如下： Ls1=78 ? mm ； Ls2=20 ? mm ； Ls3=46 ? mm ；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 Ls4=8 ? mm ； Ls5=18 ? mm 由下公式計算型芯的徑向尺寸 ： lM=[(1+ Sc) ls+xΔ]δz0 式（ ） 塑件的平均收縮率 Sc為： Sc=% 。 代入數(shù)值有 : lM1=[(1+ Sc) ls1+xΔ1]δz10 =[（ 1+） 78+]? mm =? mm lM2=[(1+ Sc) ls2+xΔ2]δz20 =[（ 1+） 20+]? mm =? mm lM3=[(1+ Sc) ls3+xΔ3]δz30 =[（ 1+） 46+]? mm =? mm LM4=[(1+ Sc) ls4+xΔ4]δz40 =[（ 1+） 8+]? mm =? mm lM5=[(1+ Sc) ls5+xΔ5]δz50 =[（ 1+） 18+]? mm =? mm (2) 型芯 高度尺寸的計算 ? 成型塑件內(nèi)腔型心高度計算 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 塑件的內(nèi)部大型心部分高度尺寸 h1=4mm，屬 于 B 類尺寸。 z? —塑件上相應(yīng)的尺寸制造 公差，中小型塑件 z? =4? 。 ? —是塑件上相應(yīng)尺寸的公差 。 （ 2）在保證成型和排氣良好的前提下，選取短流程，少彎折，以減小壓力損失，縮短填充時間。 （ 6）在一模多腔時，應(yīng)使各型腔同步連續(xù)充澆，以保證各個塑件的一致性。在臥式或立式注射機(jī)用模具山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 中，主流道垂直于分型面。 以下是空調(diào)遙控器外殼注塑模具根據(jù)《模具設(shè)計與制造》公式計算的主流道的各個尺寸。 （ 2）主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴直徑 + (～ 1 ) mm = 4+ (～ 1)mm=（ 4+1） =5mm (3) 主流道大端直徑 主流道大端直徑 D = d+2Ltg（ α/2）（ α=5176。所以流道錐度為 α/2=176。主流道襯套的形式有兩種： 一是主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。其作用是使熔融塑料過渡和轉(zhuǎn)向。 圖 分流道的截面形狀 從圖中可以看出，圓形截面的水力半徑最大，矩形截面的水力半徑值山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 最小 ,但圓形截面需開設(shè)在分型面兩側(cè)，且對應(yīng)兩部分必須吻合，加工比較困難。 由于流道設(shè)計簡單，根據(jù)四個型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分流道較短，故設(shè)計時盡量選小一點(diǎn)的，單邊分流長度 分L =100mm。其作用是捕集料流前鋒的 “ 冷料 ” ，防止 “ 冷料 ” 進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。脫模時拉料桿與推桿其推出機(jī)構(gòu)配合使用，二者同步運(yùn)動，拉料桿將澆注系統(tǒng)凝料推出模外。 一般來說，澆口位置選擇要遵循以下原則： （ 1）澆口位置的設(shè)置應(yīng)使塑料熔體填充型腔的流程最短、料流變向最少。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強(qiáng)度。 （ 7）澆口位置的設(shè)置應(yīng)考慮塑件的外觀。 (1) 側(cè)澆口尺寸的確定 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 1) 計算側(cè)澆口的深度 根據(jù) 《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》 側(cè)澆口的深度 h計算公式 得 h=n t=2= 式中 t 是塑件的厚度； n 是塑料成型系數(shù)，對于 ABS 材料，其成型系數(shù) n=。 當(dāng)型腔內(nèi)的排氣量不大時，可直接利用分型面之間的間隙自然排氣，也可利用模具的推桿與配合孔之間的活動間隙排氣。 脫模機(jī)構(gòu)的分類 按驅(qū)動方式分：可分為手動脫模機(jī)構(gòu)、機(jī)動脫模機(jī)構(gòu)、液壓脫模機(jī)構(gòu)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 和氣動脫模機(jī)構(gòu)。 (3) 力求良好的塑件外觀 推出塑件的位置 應(yīng)該盡量在塑件的內(nèi)部或者在不影響塑件外觀質(zhì)量的地方，在采用推桿時尤其要注意這個問題。它主要包括因塑件收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 （ 1）導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。對 于點(diǎn)澆口三版模、斜導(dǎo)柱和滑塊均在定模的側(cè)向抽芯模具，導(dǎo)柱一般設(shè)在定模一側(cè)。導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合部分的表面粗糙度要求為 Ra= m[11]。導(dǎo)柱的布置為確保動模和定模只按一個方向合模，采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置。導(dǎo)套如圖 所示 。所謂水冷，即在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。其 設(shè)計要點(diǎn)有： (1) 實(shí)驗(yàn)表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，對塑件的冷卻愈均勻。 （ 3） 對熱量積聚大、溫度上升高的部位應(yīng)加強(qiáng)冷卻。冷卻水道直徑一般不小于 ￠ 9mm,常用 ￠ 9～ 12mm。冷卻管道應(yīng)避開模具內(nèi)推桿孔、螺紋孔及型心孔等其它孔道。 （ 8） 進(jìn)、出口冷卻水溫差不應(yīng)過大，以免造成模具表面冷 卻