【文章內容簡介】 品中，60%80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產技術水平的高低，己成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位表現(xiàn)在：第一，模具工業(yè)是高新技術產業(yè)的一個組成部分；第二，模具工業(yè)又是高新技術產業(yè)化的重要領域；第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個重要組成部分。1．1．2 國內外注射塑料模具的發(fā)展狀況模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會也認為“模具是促進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“進入富裕社會的原動力”。日本模具產業(yè)年產值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子工業(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、空調機等產品，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有一個很大的發(fā)展。到2022年，塑料門窗的普及率和塑料管的普及率將達到30%50%,對模具的需求會有很大增長。在工業(yè)發(fā)達國家，據(jù)1991年統(tǒng)計，日本生產塑料模和生產沖壓模的企業(yè)各占40 ；韓國模具專業(yè)廠中， ，%；新加坡全國有460家模具企業(yè)，60%生產塑料模，35%生產沖模和夾具。中國模具工業(yè)一直以每年巧%左右的增長速度快速發(fā)展，2022年中國模具工業(yè)總產值己達280億元人民幣，在模具工業(yè)的總產值中，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。由以上事實可以看出塑料模具已處于同沖壓模具并駕齊驅的地位，而在塑料模具中注射模具是應用最廣泛、類型最多、結構最復雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(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次，一副優(yōu)良的壓鑄模大約能成型25萬次，這與模具的設計、模具材料及模具的制造有著很大的關系。1．2 本模具的總體說明本次畢業(yè)設計為直齒輪注塑模具設計，塑料件的材料為聚甲醛（POM） 。模具的總體結構較復雜，選用的注射機為臥式注射機，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，因此須將型腔設置在滑塊上，采用斜導柱側向分型機構進行側孔的脫模。通過滑塊的移動使型腔打開或閉合。兩個型芯分別設置在動模和定模部分，并開模后，塑件落在動模上，由推桿將塑件直接推出，使塑件與動模上的型芯分離，完成塑件的制作。模具的導向機構主要由導柱和導套組成；推出零件機構主要由推桿、推板和推桿固定板組成；復位機構主要由復位桿來完成，由于本次畢業(yè)設計為直齒輪注塑模，因考慮到脫模，故采用了鑲塊對直齒輪進行脫模。由于本人設計技術水平有限，技術經驗不足，本次設計會存在一些缺點和錯誤，懇請各位老師和評委給予批評與指正。 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，從使用性能上來看，該塑料有良好的綜合性能，有較強的剛度、強度高，耐摩擦、耐磨耗、耐疲勞性好，自潤性好，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、機械、儀表、電器、化工和農機等的零部件制作。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，易分解，分解時有刺激性和腐蝕性氣體產生，熔料不宜在料桶時間過長，塑化時螺桿轉速要低，防止過熱和長時間受熱。采用直通噴嘴，噴嘴孔徑大一些，單獨加熱，防止滯料分解。4）熔融及凝固速度快，有利于縮短成型周期，但結晶速度快，塑件易產生毛斑、折皺、凹陷及熔接痕等。料溫稍低于熔融溫度就會結晶，結晶后流動性變差 。5）流動性中等，㎜，流動性對溫度變化不敏感，對壓力變化十分敏感，可增加壓力提高熔體流動性。6）結晶度高，體積變化大，收縮值大且收縮范圍大，緩慢冷卻會使塑件成型后收縮減小。7）摩擦系數(shù)小，彈性大，對于帶有淺側凹凸的塑件可強行脫模。8）澆注系統(tǒng)流動阻力應盡量小，澆口截面宜取大些，避免死角滯料；有嵌件必須預熱；模具應加熱，改善流動性，使塑件內外冷卻均勻，防止產生缺陷；成型零件的模具應選用耐磨及耐腐蝕材料，并淬硬及鍍鉻，應排氣。2．2 塑件的結構、尺寸精度及表面質量分析（1）結構分析。從塑料產品圖21可見，該制品幾何結構較復雜，有階梯孔、側向圓柱孔和齒輪，因此，模具設計時必須考慮側向分型與抽芯機構；塑料零件最大面積處為248。336mm，最小248。5mm是屬于機構較復雜的小型件，可以采用側向分型與抽芯機構。（2）尺寸精度分析。該制品尺寸較小，一般精度等級，對應的模具相關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，因此要在模具結構中設計冷卻裝置。（3）表面質量分析。該零件表面質量要求表面無劃痕和毛刺等缺陷，沒有特別的圖 21 塑料零件要求，故較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(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 塑件的體積和質量計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定型腔數(shù)。按照圖 21 塑料制品所示尺寸近似計算：制品體積： 2222233=[(0/)6+(5/)9](13/)9(5/)?????????????件制品質量：根據(jù)設計手冊 [12]查得 POM 塑料的密度為 =179。?故單件制品質量為： 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)的質量為? 33=..42/??澆根據(jù)計算的制品體積及質量來確定注射機的型號和規(guī)格。為了保證注射成型的正常運行，根據(jù)生產經驗，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 機式中： W 機 ——注射機最大注射量（cm179?；?g） W 總 ——制品成型時所需的塑料總量（cm179?；?g）塑件及澆注系統(tǒng)的總體積為： ,總質333=+???總 澆 件量為： 。模具選用一模兩腔，根據(jù)計算結果，33=???總 總并查閱資料 [12]注射機技術規(guī)格表，可初步確定選用 SZ60/450 型注射機。2．4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定POM為結晶材料，預熱溫度一般在80～100℃，時間為3～5分鐘；其熔料在料筒內停留時間的長短會影響其所含晶核數(shù)及其體積大小，在熔點以上的同一溫度晶核數(shù)隨熔體停留時間的增加而減少。料筒溫度一般控制在160～189℃，過高易導致變色及分解，過低則塑化不勻而影響流動性。因此，在保證溶液流動性的基礎上，應盡量降低加工溫度和減短受熱時間；噴嘴溫度在170～180℃之間；模具溫度會影響POM的強度，模具溫度高會使得結晶的時間變長，有利于晶體的生長結晶完整，流動性好，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)具體要求作適當調整。3 模 具 的 結 構 設 計注塑模具結構設計主要包括：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、模具工作零件的結構設計、側分型與推出機構的設計等內容。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。模具設計中分型面的選擇很關鍵，分型面是決定模具結構形式的重要因素，分型面設計的合理與否直接影響到塑件的質量、模具的整體結構、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選擇分型面。分型面的選擇原則如下：（1）分型面應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）分型面的選擇應有利于塑件脫模。（3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求。（4）分型面的選擇應使模具易于加工。（5）分型面的選擇對成型面積的影響。（6）分型面的選擇應有利于排氣。（7）分型面的選擇應考慮模具側抽芯。 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，所以選擇兩個型芯，其分型面稱之為副分型面，設在圖 31 所示位置。外圓 248。20 處采用斜導柱與滑塊機構進行分型，使之形成側面分型，也就是側分型面。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采用的是一模兩件，模具有兩個型腔，由于 SZ60/450 注射機為臥式注射機，因此模具需在水平方向上實現(xiàn)合開模動作。而側向分型運動方向既可豎直，也可水平，但對兩者進行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個滑塊的自重會影響各自的抽拔力，導致兩個滑塊所用的力大小不同，兩個斜導柱的受力也不平衡。而且在開模后，上下兩個滑塊所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結構的復雜性。若采用后者結構，則這些缺點即可避免，因此應該選水平分型結構。根據(jù)滑塊形狀，為了使斜導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柱水平中心線對稱上下分布與兩側。3．3 澆注系統(tǒng)設置澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，其作用是使來自注射機噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利地充模、壓實和保壓，包括主流道、分流圖 31 分型面選擇道、澆口及冷料穴。3．3．1 主流道設計主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道，負責將塑料熔體從噴嘴引入模具 。當模具閉合后，注射機噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。根據(jù)設計手冊查得 SZ60/450 型注射機噴嘴的有關尺寸如表 31。32 型腔的排列表 31 SZ60/450 型注射機參數(shù)表最大開模行程（㎜） 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、定模板尺寸（㎜） 35525025欄桿空間（㎜） 280250鎖模力（KN） 450螺桿轉速（r/min） 14～200塑化能力(