【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 品中，60%80%的零部件，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)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，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、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，己成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位表現(xiàn)在：第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分；第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域；第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)重要組成部分。1．1．2 國(guó)內(nèi)外注射塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r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(shí)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(guó)家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”；德國(guó)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(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過(guò)了新興的電子工業(yè)。模具工業(yè)在工業(yè)發(fā)展中占有很重要的地位，各行各業(yè)均離不開(kāi)模具，特別在汽車、摩托車、玩具、及家電等行業(yè)。其中塑料模具又是模具工業(yè)中重要的組成部分，彩電、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等產(chǎn)品，需要的塑料模具量很大，在建筑、建材方面，今后塑料門窗、塑料水管和裝飾塑料制品將會(huì)有一個(gè)很大的發(fā)展。到2022年，塑料門窗的普及率和塑料管的普及率將達(dá)到30%50%,對(duì)模具的需求會(huì)有很大增長(zhǎng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40 ；韓國(guó)模具專業(yè)廠中， ，%；新加坡全國(guó)有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。中國(guó)模具工業(yè)一直以每年巧%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，2022年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值己達(dá)280億元人民幣，在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占110。由以上事實(shí)可以看出塑料模具已處于同沖壓模具并駕齊驅(qū)的地位，而在塑料模具中注射模具是應(yīng)用最廣泛、類型最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注塑?？沙尚蜕习偃f(wàn)次，一副優(yōu)良的壓鑄模大約能成型25萬(wàn)次，這與模具的設(shè)計(jì)、模具材料及模具的制造有著很大的關(guān)系。1．2 本模具的總體說(shuō)明本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為直齒輪注塑模具設(shè)計(jì)，塑料件的材料為聚甲醛（POM） 。模具的總體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，選用的注射機(jī)為臥式注射機(jī)，并由此確定了模具為臥式。塑件外壁有一圓孔垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出，因此須將型腔設(shè)置在滑塊上，采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)孔的脫模。通過(guò)滑塊的移動(dòng)使型腔打開(kāi)或閉合。兩個(gè)型芯分別設(shè)置在動(dòng)模和定模部分，并開(kāi)模后，塑件落在動(dòng)模上，由推桿將塑件直接推出，使塑件與動(dòng)模上的型芯分離，完成塑件的制作。模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成；推出零件機(jī)構(gòu)主要由推桿、推板和推桿固定板組成；復(fù)位機(jī)構(gòu)主要由復(fù)位桿來(lái)完成，由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為直齒輪注塑模，因考慮到脫模，故采用了鑲塊對(duì)直齒輪進(jìn)行脫模。由于本人設(shè)計(jì)技術(shù)水平有限，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足，本次設(shè)計(jì)會(huì)存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師和評(píng)委給予批評(píng)與指正。 2 塑件的工藝分析2．1 塑件的原材料分析塑件的材料采用聚甲醛（POM），是以甲醛為原料聚合而成的線型熱塑性工程塑料，從使用性能上來(lái)看，該塑料有良好的綜合性能，有較強(qiáng)的剛度、強(qiáng)度高，耐摩擦、耐磨耗、耐疲勞性好，自潤(rùn)性好，吸水小、尺寸穩(wěn)定性好，有良好的電絕緣性等，但熱穩(wěn)定性差。這種塑料適用于制作于汽車、機(jī)械、儀表、電器、化工和農(nóng)機(jī)等的零部件制作。聚甲醛的成型特性：1）可用注射（95%以上）、擠出及吹塑等成型加工方法；2）POM的吸濕性小，可不必干燥處理；3）熔融溫度范圍窄，熱敏性強(qiáng)，易分解，分解時(shí)有刺激性和腐蝕性氣體產(chǎn)生，熔料不宜在料桶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，塑化時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速要低，防止過(guò)熱和長(zhǎng)時(shí)間受熱。采用直通噴嘴，噴嘴孔徑大一些，單獨(dú)加熱，防止滯料分解。4）熔融及凝固速度快，有利于縮短成型周期，但結(jié)晶速度快，塑件易產(chǎn)生毛斑、折皺、凹陷及熔接痕等。料溫稍低于熔融溫度就會(huì)結(jié)晶，結(jié)晶后流動(dòng)性變差 。5）流動(dòng)性中等，㎜，流動(dòng)性對(duì)溫度變化不敏感，對(duì)壓力變化十分敏感，可增加壓力提高熔體流動(dòng)性。6）結(jié)晶度高，體積變化大，收縮值大且收縮范圍大，緩慢冷卻會(huì)使塑件成型后收縮減小。7）摩擦系數(shù)小，彈性大，對(duì)于帶有淺側(cè)凹凸的塑件可強(qiáng)行脫模。8）澆注系統(tǒng)流動(dòng)阻力應(yīng)盡量小，澆口截面宜取大些，避免死角滯料；有嵌件必須預(yù)熱；模具應(yīng)加熱，改善流動(dòng)性，使塑件內(nèi)外冷卻均勻，防止產(chǎn)生缺陷；成型零件的模具應(yīng)選用耐磨及耐腐蝕材料，并淬硬及鍍鉻，應(yīng)排氣。2．2 塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析（1）結(jié)構(gòu)分析。從塑料產(chǎn)品圖21可見(jiàn)，該制品幾何結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有階梯孔、側(cè)向圓柱孔和齒輪，因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)；塑料零件最大面積處為248。336mm，最小248。5mm是屬于機(jī)構(gòu)較復(fù)雜的小型件，可以采用側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。（2）尺寸精度分析。該制品尺寸較小，一般精度等級(jí)，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從壁厚看，壁厚均為6mm，由于壁厚較大，不是很有利零件的成型，因此要在模具結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)冷卻裝置。（3）表面質(zhì)量分析。該零件表面質(zhì)量要求表面無(wú)劃痕和毛刺等缺陷，沒(méi)有特別的圖 21 塑料零件要求，故較容易實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，塑件的成型要求可以得到保證。2．3 塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定型腔數(shù)。按照?qǐng)D 21 塑料制品所示尺寸近似計(jì)算：制品體積： 2222233=[(0/)6+(5/)9](13/)9(5/)?????????????件制品質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè) [12]查得 POM 塑料的密度為 =179。?故單件制品質(zhì)量為： 33=????件澆注系統(tǒng)體積可根據(jù)主流道和分流道尺寸大小及布置情況進(jìn)行估算。這里澆注系統(tǒng)的體積為 V 澆 179。，則澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為? 33=..42/??澆根據(jù)計(jì)算的制品體積及質(zhì)量來(lái)確定注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。為了保證注射成型的正常運(yùn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的 80%，即：80%?總 機(jī)式中： W 機(jī) ——注射機(jī)最大注射量（cm179。或 g） W 總 ——制品成型時(shí)所需的塑料總量（cm179?；?g）塑件及澆注系統(tǒng)的總體積為： ,總質(zhì)333=+???總 澆 件量為： 。模具選用一模兩腔，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，33=???總 總并查閱資料 [12]注射機(jī)技術(shù)規(guī)格表，可初步確定選用 SZ60/450 型注射機(jī)。2．4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定POM為結(jié)晶材料，預(yù)熱溫度一般在80～100℃，時(shí)間為3～5分鐘；其熔料在料筒內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響其所含晶核數(shù)及其體積大小，在熔點(diǎn)以上的同一溫度晶核數(shù)隨熔體停留時(shí)間的增加而減少。料筒溫度一般控制在160～189℃，過(guò)高易導(dǎo)致變色及分解，過(guò)低則塑化不勻而影響流動(dòng)性。因此，在保證溶液流動(dòng)性的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量降低加工溫度和減短受熱時(shí)間；噴嘴溫度在170～180℃之間；模具溫度會(huì)影響POM的強(qiáng)度，模具溫度高會(huì)使得結(jié)晶的時(shí)間變長(zhǎng)，有利于晶體的生長(zhǎng)結(jié)晶完整，流動(dòng)性好，因此模具溫度一般控制在90～120℃；一般注塑壓力取決于塑料熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性、流道、澆口的厚度和寬度等，POM 注塑壓力范圍為80～130Mpa 。以上參數(shù)可根據(jù)具體要求作適當(dāng)調(diào)整。3 模 具 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)分型與推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。3．1 分型面的選擇模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱分型面。模具設(shè)計(jì)中分型面的選擇很關(guān)鍵，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，分型面設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、模具的制造工藝以及模具的制造成本，根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。分型面的選擇原則如下：（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，為了能使塑件從模具中順利脫模。（2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件脫模。（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。（4）分型面的選擇應(yīng)使模具易于加工。（5）分型面的選擇對(duì)成型面積的影響。（6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。（7）分型面的選擇應(yīng)考慮模具側(cè)抽芯。 所以分主型面選在截面積最大處即 248。33 端面如圖 31 所示。因要塑件有階梯孔，所以選擇兩個(gè)型芯，其分型面稱之為副分型面，設(shè)在圖 31 所示位置。外圓 248。20 處采用斜導(dǎo)柱與滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行分型，使之形成側(cè)面分型，也就是側(cè)分型面。下圖中所示的Ⅰ處為主分型面，Ⅱ處為第二分型面。3．2 確定型腔的排列方式本塑件在注射時(shí)采用的是一模兩件，模具有兩個(gè)型腔，由于 SZ60/450 注射機(jī)為臥式注射機(jī)，因此模具需在水平方向上實(shí)現(xiàn)合開(kāi)模動(dòng)作。而側(cè)向分型運(yùn)動(dòng)方向既可豎直，也可水平，但對(duì)兩者進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個(gè)滑塊的自重會(huì)影響各自的抽拔力，導(dǎo)致兩個(gè)滑塊所用的力大小不同，兩個(gè)斜導(dǎo)柱的受力也不平衡。而且在開(kāi)模后，上下兩個(gè)滑塊所需的限位形式也會(huì)有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。若采用后者結(jié)構(gòu)，則這些缺點(diǎn)即可避免，因此應(yīng)該選水平分型結(jié)構(gòu)。根據(jù)滑塊形狀，為了使斜導(dǎo)柱安裝的位置不受干涉，前后布置，如圖 32。而型腔則是以兩斜導(dǎo)柱水平中心線對(duì)稱上下分布與兩側(cè)。3．3 澆注系統(tǒng)設(shè)置澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，其作用是使來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利地充模、壓實(shí)和保壓，包括主流道、分流圖 31 分型面選擇道、澆口及冷料穴。3．3．1 主流道設(shè)計(jì)主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具 。當(dāng)模具閉合后，注射機(jī)噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機(jī)與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 SZ60/450 型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸如表 31。32 型腔的排列表 31 SZ60/450 型注射機(jī)參數(shù)表最大開(kāi)模行程（㎜） 220模具最大厚度（㎜） 300模具最小厚度（㎜） 100噴嘴圓弧半徑（㎜） 20噴嘴孔直徑（㎜） 4動(dòng)、定模板尺寸（㎜） 35525025欄桿空間（㎜） 280250鎖模力（KN） 450螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 14～200塑化能力(