【文章內容簡介】 。 30 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 1 第一章 緒論 模具概述 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，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、冷壓模具以及成型陶瓷、玻璃制品使用的各種模具。而成型塑料制品的模具就叫做塑料模具。 對塑料模具的要求是：能生產出尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。以模具使用的角度來說，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造的角度，則要求結構合理、制造容易、成本低廉。 注射成型是熱塑性塑料成型制品的一種重要方法，除了極少數(shù)熱塑性塑料外，大部分的熱塑性塑料都可以用這種方法成型。近年來，注塑成型還成功應用于某些熱固性塑料。 注塑制品約占整個塑料制品的 20~30%，特別是在 塑料作為工程結構材料后，其用途已從民用擴大到各個領域，并逐步替代傳統(tǒng)的金屬和非金屬材料；在發(fā)展尖端科技中也是不可缺少的 。 注塑成型的過程：先合上注塑模具，然后將塑膠原料從注塑機的料斗送進加熱的料筒中，經過加熱熔化成為流動狀態(tài)后，靠柱塞或螺桿的推動，通過料筒前端的噴嘴，注射進閉合的塑料模具中。充滿模具的熔融膠料在受壓的情況下，經過冷卻固化后，就可以保持模具型腔給予的形狀。最后打開模具，取出制品。這在操作上就完成了一個模塑周期，后面就是不斷重復上述周期的生產過程。 塑料工業(yè)在國民經濟 中的地位 模具生產技術水平的高低不僅是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，而且在很大程度上決定著這個國家的產品質量、效益及新產品開發(fā)能力。 我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進水平至少相差 10 年，特別是大型、精密、復雜、長壽命模具的產需矛盾十分突出，已成為嚴重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。 模具是工業(yè)的基礎工藝裝備，在電訊、汽車、摩托車、電機、電器、儀器、家電、建材等產品中， 80%以上都要依靠模具成形，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、高生產力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對模具提出越來越高的要求，因此，精密、大型、復雜、長壽命模具的需求發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 2 現(xiàn)代模具的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代模具與傳統(tǒng)模具不同，它不僅形狀與結構十分復雜，而且技術要求更高，用傳統(tǒng)的模具制造方法顯然難于制造，必須借助于現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展，采用先進制造技術，才能達到技術要求。當前整個工業(yè)生產的發(fā)展特點是產品品種多、更新快、市場競爭激烈。為適應市場對模具制造的短交貨期，高精度、低成本的迫切要求，模具將有如下發(fā)展趨勢。 10 年前，精密模具一般為 5μ m，現(xiàn)在已達 23μm ，不久 1μm 精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在 1μm 以內，這就要求發(fā)展超精加工。 這一方面是由于用模具成形的零件日漸大型化，另一方面也是由于高生產率要求的一摸多腔（現(xiàn)在有的已達一摸幾百腔）所致。 由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產效率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料。因此，熱流道技術的應用在國外發(fā)展較快，許多塑料模具廠所生產的模具 50%以上采用的熱流道技術，甚至 80%以上，效果十分明顯。熱流 道在國內也已用于生產，有些企業(yè)使用率達到 20%～ 30%。 一幅多功能模具除了沖壓成形零件外，還擔負著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，這種多功能復合生產出來的不再是單個零件，二是成批組件，可大大縮短產品的生產及裝配周期，對模具材料的性能要求也越來越高。 一是用于汽車、飛機、精密機械的納米級 (μm) 精密加工；二是用于磁盤、磁鼓制造的亞微米級 () 精密加工；三是用于超精密電子器件的毫微米級（ ）精密加工。 及高壓注射成型模具 隨著塑料成形工藝的不斷改進和發(fā)展，為了提高注塑質量，氣輔模具及高壓注射成型模具也隨之發(fā)展。 隨著塑料原材料的性能不斷提高，各行業(yè)的零件將以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，使用塑料模具的比例日趨增大。 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 3 由于汽車、車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，如以鋁代鋼，非全密度成形，高分子材料、復全材料、工程陶瓷、超硬材料成形和加工。新型材料的采用，不僅改變產品結構和性能而使是生產工藝發(fā)生了根本變革，相應地出現(xiàn)了液態(tài)（半固態(tài)）擠壓模具及粉末鍛模。對 這些模具的制造精度要求是高的。 第二章 塑料產品介紹及其工藝特點 產品結構工藝性分析 本次課程設計的題目是臺燈支架夾持器注射模具設計，其產品圖如圖 所示。 圖 臺燈支架夾持器 三維圖 塑料的分析 臺燈支架夾持器 的材料是 ABS 塑料，其工藝參數(shù)見表 1， ABS 塑料在工程上應用非常廣泛，其原材料是 ABS（乳白色）塑料。 ABS 樹脂是丙烯腈（ A）、丁二烯（ B）和苯乙烯（ S）三種單體的共聚物， ABS 樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能 和易加工成型性，又增加了彈性、強度（丁二烯的特性）、耐熱和耐腐蝕性（丙烯腈的優(yōu)良性能），且表面硬度高、耐化學性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變 ABS 的各種性能，故 ABS 工程塑料具有廣泛用途，主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。 允許使用溫度范圍 40℃ 到 80℃ 。 表 1 塑料的成型工藝參數(shù) 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 4 材料 ABS 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速 () 30～ 60 密度（ g/㎝ 3 ) ～ 計算收縮率（ %） ～ 預熱 溫度（ 0c） 80～ 85 時間（ h） 2～ 3 料筒溫度（ 0C） 后段 150～ 170 中段 165～ 180 前段 180～ 200 噴嘴 形式 直通式 溫度（ 0c） 180～ 190 模具溫度（ 0C） 50～ 70 注射壓力（ MPa） 70～ 90 保壓力（ MPa） 50～ 70 成型時間（ s） 注射時間 20～ 90 高壓時間 0～ 5 冷卻時間 20～ 120 總周期 50～ 220 適用注塑機類型 螺桿式、柱塞式均可 塑件的工藝分析 單看這個塑件的 形狀并不是很復雜，但是設計這個塑件的一套模具還是有點難度的。本次設計的一個難點是澆口位置的選擇，它需要根據(jù)塑件的結構與工藝特征和成型的質量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內的流動狀態(tài)成型的工藝條件等進行綜合考慮。因此參照我的塑件最后采用的澆口形式為側澆口進料，由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 5 塑件產品圖的測繪 經過繪制，兩個塑件的產品簡圖如圖 所示： 圖 臺燈支架夾持器 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 6 第三章 注射成型方案分析 分型面及其選擇 分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，因此，分型面的選擇是注射模具設計中的一個關鍵。 通常模具的分型面與注射機的開模方向垂直。開模時將注射后的冷卻固化的塑件及澆注凝料從模體中頂出并取下（或自動落下），再將模腔內的雜物清除，或將嵌件或活動型芯安放于模腔內。但有時采用側向抽芯機構或取出點澆口的凝料往往需要從幾 個方面進行數(shù)次分型。 臺燈燈架夾持器通過曲面分型成型，另外需要在側向抽芯分型。 在考慮選擇有利于脫模的分型面時，必須保證塑件的外觀質量和精度要求；要有利于側向抽芯。 我將分型面設置在塑件的底部，這樣就保證了塑件的外觀質量要求。 側向分型分析 當側面帶有凹孔、凸臺等結構的塑件時，在成型后凹孔、凸臺的成型零件將阻礙塑件從模內頂出，必須在頂出前將凹孔、凸臺的成型零件先行退出。這些零件一般是做成可以移動的。開模時先將側面的成型零件有序地全部抽出，清除障礙后再將塑件推出，合模時再將側成型零件恢復原位。這種完成側型 芯的抽出和復位動作的裝置叫做側抽芯機構。 側向抽芯機構在塑料模具設計上經常用到的有斜導柱側向抽芯機構、彎銷側向抽芯機構、液壓側向抽芯機構、彈性元件側向抽芯機構， 斜滑塊側向分型與抽芯機構 等。 斜導柱側向分型與抽芯機構是在開模力或推出力的作用下，斜導柱驅動側型芯或側向分型快完成側向抽芯或側向分型的動作。由于斜導柱側向分型與抽芯機構結構緊湊、動作可靠、制作方便，因此，這類機構應用最廣泛。由于受到模具結構和抽芯力的限制，該機構一般使用于抽拔力不大且抽芯距離小于 6080mm 的場合。 彎銷側向分型與抽芯機構的工作原理與斜導柱側向分型與抽芯機構的工作原理相似，所不同的是在結構上以矩形截面的彎銷代替了斜導柱，因此，該抽芯機構仍然離不開側向滑塊的導滑、注射時側型芯的鎖緊和側抽芯結束三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 7 時側滑塊的定位這三大設計要素。彎銷側向抽芯有 3 個明顯的特點：（ 1）由于彎銷是矩形截面，其抗彎截面系數(shù)比圓形截面的斜導柱要大，因此可采用較大的傾斜角，獲得較大的抽芯距； (2)彎銷可以延時抽芯；（ 3）彎銷側抽芯機構可以變角度抽芯。 液壓側向分型與抽芯機構是指以壓力油作為分型與抽芯 動力，在模具上配置 專門的抽芯液壓缸，通過活塞的往復運動來完成側向抽芯與復位。這種抽芯方式傳動平穩(wěn)、抽芯力較大，抽芯距也較大，抽芯的時間順序可以自由的根據(jù)需要設定，其缺點是增加了操作而且需要配置專門的液壓抽芯器及控制系統(tǒng)，費用較高。 當塑件上側凹很淺或者側壁有個別較小的凸起時，側向成型零件抽芯時所需的抽芯力和抽拔距都不大，此時，只要模具的結構允許，可以采用彈性元件側向抽芯機構。 當塑件的側凹較淺，所需的抽芯距不大，但側凹的成型面積較大，因而需要比較大的抽 芯，或者由于模具的結構限制不適宜采用其他側抽芯形式時，則可以采用斜滑塊側向分型與抽芯機構。其特點是利用模具推出機構的推出力驅動斜滑塊做斜向運動，在塑件被推出脫模的同時由斜滑塊完成側向分型與抽芯動作。 綜上所述，在眾多的成型方案中，雖然有很多機構都能滿足使用要求，通過觀測塑件的形狀和質量，從設計成本和材料成本，模具的結構復雜程度上看，旋鈕塑件模具的側向抽芯距和抽芯力都比較小，模具結構也不是特別復雜，故斜導柱側向分型與抽芯結構最符合要求，所以選擇這種形式。 澆注系統(tǒng)分析 注射模澆注系統(tǒng)是將注塑機料筒中的 熔融塑料從噴嘴高壓噴出后，穩(wěn)定而順暢地充入并同時充滿型腔的各個空間的通道。它在充模及塑件固化過程中還將注射壓力平衡的傳遞到型腔的各個部位，以獲得填充殷實、完整、質量良好的塑件。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般遵循以下 6點基本原則： （ 1）了解塑料的成型性能； （ 2）盡量避免或減少產生熔接痕； （ 3）有利于型腔中氣體的排出； （ 4）防止型芯的變形與嵌件的位移； 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 8 （ 5）盡量采用較短的流程充滿型腔； （ 6）流動距離比和流動面積比的校核。 本次設計的塑件是臺燈燈架夾持器，根據(jù)塑件結 構的特殊情況，必須要保證殼體表面的外觀質量要求，所以采用側澆口進料的方式，使由于澆口斷裂形成的裂痕出現(xiàn)在殼體的側面。由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。 第四章 模具的結構設計 模架的選擇 通過塑件的分析，以及注塑機的技術規(guī)格要求，選用龍記模胚 2030，該模架各模板以及相關尺寸見圖 、圖 。 圖 龍記模胚 2030示意圖 大水口 PW（ mm） 直身模（ H） 300 工字模（ I） 350 三江學院 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文 ） 9 表 THICKNESS TABLE 厚度表 A、 B板 ERP面板 EP底板 35 40 50 60 70 80 90 100 20 25 表 2030各板尺寸 TP面板 BP底板 RP水口 推板 ST推 板 SP托板 SB方快 25 25 20 30 45 90 TP=25㎜ ； RP=20㎜ ； A=35㎜ ； B=35㎜ ； SP=45㎜ ； SB=90㎜ ； BP=25㎜ ， 所以模具的總厚度為 ： 25+20+35+35+45+90+25=255mm， 在注塑機的裝模行程之內。 成型零部件設計 模具合模后，在動模板與定模板之間的某些零部件組成一個能填充塑料熔體的模具型腔，模具型腔的形狀的與尺寸就決定了塑料制件的形狀與尺寸。構成模具型腔的所有零部件稱為成型零部件。 成型零部件的結構設計 成形零件是決定塑件幾何 形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦稱型芯，是成型塑件內 表面的零件，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。凹、凸模按結構不同主要可分整體式和組合式兩種結構形式。 1）整體式的凹模和凸模是指直接在整塊模板上加工出凹、凸形狀的結構形式。其特點是牢固、不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但是加工困難，熱處理不方便，整體式凸模還有消耗模具鋼多、浪費材料等缺點。所以整體式凹、凸模結構常用于形狀簡單的單個型腔中 、小型模具或工藝試驗模具。 2）組合式凹模、凸模結構是指由兩個或兩個以上的零件組合而成的凹?；蛲鼓?。按組合方式的不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁拼合式等形式。，整體嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各個型腔和型芯可以單獨加工，通過 H7/m6 的配合壓入到模板中，