【導讀】手電筒頭部反光杯杯罩以環(huán)形結(jié)構、內(nèi)螺紋結(jié)構為主要特點，本文主要介。紹其成型注射模具的設計過程。當前，各種資料所介紹的注塑模脫模機構中，主要是以。例，重點介紹齒條齒輪脫螺紋機構模具的設計，希望對讀者有所幫助。塑件結(jié)構工藝性··························································································3

　　

【正文】 cos?) 37 29 齒距 p (mm) p=?m 中心距 a (mm) a = d1+d2 76 數(shù)量 1 3 2 推出機構 推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 27 頁 18 組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、斜推桿、推板導柱、推板導套以及推板緊固螺釘。 設計原則： （ 1） 推出機構應盡量設在動模一側(cè) ，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作； （ 2） 保證 塑件不因推出而變形損壞 ,外形良好； （ 3） 結(jié)構簡單可靠 :機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度 。 復位零件： 推出機構的復位：脫模機構完成塑件的頂出后，為進行下一個循環(huán)必須回復到初始位置，目前常用的復位形式主要有復位桿復位和彈簧復位。 由于該 設計采用齒條齒輪傳動機構，及本身工作的時候就有復位功能，因此不另行設計復位零件。 9 溫控系統(tǒng)設計 塑料在成型過程中 ,模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模；模具 溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。高置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求。 冷卻系統(tǒng)的作用： （ 1） 防止塑件脫模變形。 （ 2） 縮短成型周期。 （ 3） 使結(jié)晶性塑料冷凝形成較低的結(jié)晶度 ，以得到柔軟性、撓曲性、伸長率較好的塑件。 設計冷卻系統(tǒng)時應考慮的因素 ： （ 1） 模具的結(jié)構形式 。 （ 2） 模具的大小 。 （ 3） 塑件熔接痕的位置 。 注射模冷卻系統(tǒng)設計原則 ： （ 1） 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （ 2） 冷卻水孔數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應為冷卻水孔直徑的 1～ 2 倍，冷卻水 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 27 頁 19 孔中心距約為 3～ 5 倍，水孔直徑一般為 6～ 12mm。 （ 3） 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 ， 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于10mm，常用 12～ 15mm。 （ 4） 澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口 附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此加強澆口處的冷卻。 （ 5） 盡量降低進水和出水的溫度。如果進水和出水的溫度過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設水孔，使進水與出水溫度差不大于 5℃ 。 （ 6） 合理選擇冷卻水道的形式。 （ 7） 合理確定冷卻水管接頭的位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設在注射機背面的模具同一側(cè)。 （ 8） 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設計時要通盤考慮。 （ 9） 冷卻水孔進出接頭應埋 入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。 冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位 ，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度； 結(jié)合上面的設計原則可以算出 該設計采用冷卻水管為 6mm。 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構設計 根據(jù)塑料制品的形狀及其所需的冷卻效果 ，冷卻回 路 可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋式、噴射式、隔板式等多種樣式，同時還可以互相配合，構成各種冷卻回路 。由于該設計是外形為圓形的瓶罩設計，則上模型腔是采用圓周式，下模采用直通式。上模是兩根水管進，然后通過塑件的中心，從模架的另一側(cè)出；下模是兩根水管直進直出。 該 塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng) 。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計算計。 設定模具平均工作溫度為 60℃ ，用常溫 20℃ 的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 30℃ 。 查表 依據(jù) ABS 的單位流量 與塑件體積 可知所需的冷卻水管直徑較小。 且 冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位 ，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度；結(jié)合上面的設計原則可以算出 該設計采用冷卻水管為 6mm。 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 27 頁 20 10 校核 主要參數(shù) 注射機有關工藝參數(shù)的校核 鎖模力與注射壓力的校核 Fz= p(nA + A1) Fp （ ） 上式中 Fz— 塑料熔料在分型面上的漲開力， N。 p— 塑料熔體對型腔的成型壓力，一般是注射壓力的 80%， MPa，經(jīng)查表 ABS 材料選 30MPa A塑件在分型面上的投影面積 ， CAD 計算得 A1澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 , CAD 計算得 Fp注射機額定鎖模力 ，按型注射機額定鎖模力為 900kN 則 Fz =30 (2 +)= 。 則小于注射機的額定鎖模力 900kN ，符合設計要求。 模具厚度 H 與注射機閉和高度 注射機開模行程應大于模具開模時 ，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離 。 即滿足下式 ： Sk = H1 + H2 + (5～ 10) ≤ S 上 式中 ： S 注射機最大開模行程， mm； H1— 螺紋旋出 距離（脫模 距離 ）， mm； H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度， mm； 通過查表 得 S=300mm，測量得 H1=20mm， H2 =67mm Sk=20mm+67mm+8mm=95mm Sk≤ S=300mm 符合要求 11 模具加工工藝流程 根據(jù)零件結(jié)構和制造工藝 ,模架的基本組成零件有兩種 :導柱、導套等回轉(zhuǎn)零件；模板等平板零件。 導柱、導套的加工主要是內(nèi)、外圓柱面加工，平板內(nèi)零件的制造過程主要進行平面加工和孔隙加工，他們在模具中起定位 的導向作用，保證凹凸模在工作時具有正確的相對置，除了要保證導柱，導套配合表面尺寸形狀精度外，還應該保證導柱、導套各自配合面之間的同軸度要求。 導柱、導套一般采用低碳鋼進行滲碳、淬火處理。根據(jù)分析，導柱、導套加 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 27 頁 21 工藝過程如下：備料 —— 粗車、半精車內(nèi)外圓柱表面 —— 熱處理 —— 研磨導柱中心孔 —— 粗磨、精磨配合表面 —— 研磨導柱、導套重要配合表面。 模板加工工藝過程如下： 下料 —— 鍛造 —— 退火 —— 粗加工 —— 精磨基面準面 —— 劃線 —— 工作型面半精加工 —— 淬火、回火 —— 磨削 —— 修研。 加工工藝過程如下： 下料 —— 鍛造 — — 退火 —— 粗加工六面 —— 精磨基面準面 —— 劃線 — 型孔半精加工 —— 型孔精加工 —— 淬火、回火 —— 精磨（研磨）。 模架的裝配： 導柱、導套與模板之間一般采用過盈配合，裝配時可采用手動壓力機將導柱壓入動模板的導柱孔。模架的裝配比較的簡單，主要是用螺釘將裝有導套的定模板連接起來。 具表面強化處理工藝特點及應用： 滲氮處理：滲氮處理是向模具零件表面滲入氮原子的過程， 模具滲氮前應加工到尺寸精度和表面粗糙度，最好是經(jīng)過試模確認完全合格后再進行滲氮處理。根據(jù)模具的技術要求分別采用以下兩種工藝路線： 精密模具：備料 —— 鍛造 —— 退火或回火 —— 粗加工 —— 調(diào)質(zhì) —— 半精加工—— 裝配 —— 試模 —— 滲氮 —— 研磨拋光 —— 裝配； 一般模具：備料 —— 粗加工 —— 調(diào)質(zhì) —— 精加工 —— 滲氮 —— 研磨 —— 裝配； 裝配的技術要求： ① 、裝配后的模具安裝表面的平行誤差不大于 ； ② 、模具閉合后分型面應均密合； ③ 、導柱、導套滑動靈活，推件時推桿和推板的動作一致； ④ 、合模后動模部分和定模部分的型芯必須緊密接觸。 試模：模 具在裝配完成之后，在交付生產(chǎn)時試模，其目的是檢查模具在設計制造上是否存在缺陷，若有，則要求排除；對模具成型工藝條件進行試驗以有利于模具成型工藝的確定和提高。 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 27 頁 22 12 典型零件的加工工藝 螺紋 型芯的加工工藝 表 7 型芯的加工工藝 序號 工序名稱 加工工藝過程及要求 1 下料 鋸材料為 40Cr5WoSiV1 的 1/4 圓 ?40mm 50mm 作坯料 2 車削 在車床上裝夾校正，粗車大頭外圓 ?40mm,掉頭裝夾校正，夾緊 ?40mm 部分，車另一端端面平，車外圓至 ??59 mm，再從端面起車至 ? ?29mm，保證總長為 88mm 3 車螺紋M10 換螺紋車刀，車 M10?10 至尺寸合， 車 倒角 C1 4 車削 調(diào)頭夾緊工件 ? mm 部分，車 ? 完余長，車端面至? 段長 25mm 5 車螺紋M38 調(diào)用螺紋車刀，車削螺紋 M38 至尺寸合。 6 熱處理 淬火加低溫回火，表面硬度達 55HRC62HRC 7 銑鍵槽 銑床工作臺夾緊工件，校對加工基準，用 ?鍵槽銑刀銑鍵槽至尺寸合 8 磨削 精磨所有外圓至圖紙要求 10 檢驗 根據(jù)圖紙對尺寸和形狀位置精度進行檢驗 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 27 頁 23 成型凹模 的加工工藝 成型凹模 加工 工藝詳細過程如表 8所示： 表 8 型腔的加工工藝 序號 工序名稱 加工工藝過程及要求 1 下料 下塊料 40Cr5WoSiV1， 150mm 100mm 50mm 2 鍛造 鍛坯至 150mm 100mm 50mm 3 熱處理 退火 4 銑削 銑削成立方體，尺寸為 140mm 90mm 40mm，保證基準面相互垂直。 5 鉗工 坯料周邊各棱角處去毛刺。 6 磨削 在平面磨床上磨削六面，表面粗糙度達到要求。 7 銑削 在數(shù)控加工中心機床調(diào)用三維 CAD 編寫 的 NC 程序，銑削所有型腔曲面，依次用刀具 ?10mm 立銑刀粗加工， ?3mm牛鼻銑刀半精加工， ?2mm 球銑刀經(jīng)加工，符合圖紙尺寸要求。 調(diào) NC 程序用 ?14mm 刀具數(shù)控鉆銑澆注系統(tǒng)所需孔?16mm，并調(diào)用 ?3mm 精加工所有該孔和分流道。 8 鉗工 鉆 8個直徑為 6mm 冷卻水道孔及孔口攻絲（直徑為 8mm） 9 熱處理 調(diào)質(zhì)處理， 230270HBW 10 鉗工 對滑塊上的型腔進行表面拋光，對流道和澆口進行拋光打磨，表面粗糙度達到圖紙要求 11 鉗工 滑塊周邊各棱角處去毛刺，打磨線切割平面，表面粗糙度達到圖紙要 求 12 檢驗 最后檢驗各項尺寸精度和形狀位置是否符合圖紙要求 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 27 頁 24 塑件成型工藝卡 表 9 塑件成型工藝卡 塑 件 名 稱 手電筒反光杯杯罩 塑件草圖 材 料 牌 號 ABS 單 件 重 量 成型設備型號 XSZY125 型螺桿式注射機 每 模 件 數(shù) 2 成型工藝參數(shù) 成型前 熔料溫度 /℃ 220～ 280 預干燥 溫度 /℃ 80～ 85 時間 /h 2～ 3 成型過程 料筒溫度 后段 /℃ 180～ 200 中段 /℃ 210～ 230 前段 /℃ 200～ 210 噴嘴 /℃ 180～ 190 模具溫度 /℃ 50～ 70 時間 注射 /s 0～ 5 保壓 /s 20～ 40 冷卻 /s 50～ 220 壓力 注射 / MPa 70～ 90 保壓 / MPa 60 后 處 理 熱水浸 泡 溫度 /℃ 60～ 80 時間 /min 30～ 50 編 制 日 期 審 核 日 期 李仁富 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 25 頁 共 27 頁 25 總結(jié) 通過這次系統(tǒng)的注射模的設計，我更進一步的了 解注射模的結(jié)構及 各工作零部件的設計原則和設計要點，掌握了注射模具設計的一般程序。從塑件設計入手， 對成型制品進行分析， 確定模架， 再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構 、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 等后續(xù)工作 ，最后進行相關校核 。 本設計為手電筒反光杯杯罩注射模，重點是采用齒條齒輪自動脫螺紋機構，難點是成型尺寸的精度控制和各種參數(shù)校核。 通過這次的 實訓 設計 ，檢查了自己的專業(yè)知識水平，認識自身的不足，提高了模具設計的能力。 在這些過程中，主要抓住各個步驟的設計要點來進行設計，設計中用到了大量的 經(jīng)驗公式， 以及參照了別人的一些 設計經(jīng)驗。 除使用傳統(tǒng) 設計 方法外， 還 引用了 CAD、 Pro/E 以及 Office 等現(xiàn)代 軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的 。 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 26 頁 共 27 頁 26 謝 辭 經(jīng)過 三 個星期的 忙碌之后，設計最終完成，心理有一種說不出的 成就感 ，因為自己設計的是其他同學很少設計的自動脫螺紋機構，成熟的設計思路沒有，資料又很少，收集資料用一個星期，時間很緊了，想放棄，幸好指導老師宋老師及時指導和鼓勵，自己也覺得有必要挑戰(zhàn)一下這些困難，寧可比別人多花一點時間，也要給自己上難度。在此，向宋長發(fā)老師表示誠摯的謝意！同時 感謝 同班 同學 給予我資料和軟件使用方面的 指導。 由于實際經(jīng)驗和理論技術有限， 設計中可能還存在許多不足的地方 ,懇請各位讀者 批評指正 ！ 再次謝謝您們！ 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 27 頁 共 27 頁 27 參考文獻 [1] 屈華昌 . 塑料成型工藝與模具設計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， [2] 李紹林 , 馬長福 . 實用模具技術手冊 .上海：上海科學技術文獻出版社， . 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