【正文】 ，從而使最終的設(shè)計(jì)符合實(shí)際生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)要求。為將來的進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)業(yè)打下較為牢固的基礎(chǔ)。第一種是產(chǎn)品樣件、第二種是圖紙、第三種既有樣品又有圖紙，但需要修改樣件模型），重新構(gòu)筑新產(chǎn)品模型，設(shè)計(jì)詳細(xì)的產(chǎn)品圖紙，計(jì)算加工材料的收縮率，為模具設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。最終還要確定模架等標(biāo)準(zhǔn)件，選用模具材料，繪制模具裝配圖和主要零部件圖紙。 試具 修模在模具制造裝配完成之后，就要在事先選定的注塑機(jī)上進(jìn)行試模，如果試模順利，就對(duì)產(chǎn)品尺寸形狀進(jìn)行效驗(yàn)，檢查其與設(shè)計(jì)意圖的匹配程度。因此，修模、試模是一個(gè)十分繁瑣、復(fù)雜的過程。我們應(yīng)該注意到，反復(fù)的修模、試模會(huì)造成模具內(nèi)部品質(zhì)的變化（如出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力）導(dǎo)致整副模具的性能降低，從而最終的注塑品質(zhì)不能達(dá)標(biāo)，這時(shí)就存在著模具全部報(bào)廢的可能。即在模具的整個(gè)設(shè)計(jì)制造生命周期內(nèi)（包含了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到模具設(shè)計(jì)制造整個(gè)過程）使用統(tǒng)一的三維實(shí)體模型和知識(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。圖11 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[2]圖12 模具設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)圖[2] 制品分析的設(shè)計(jì)要求本制品為某品牌汽車上的后視鏡，選用的塑料為ABS，整個(gè)制品的壁厚較厚，最厚處達(dá)到了6mm，圖紙要求零件必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷，不得有翹曲及變形。三維造型如圖13所示：圖13 制品模型經(jīng)設(shè)計(jì)軟件提供的測(cè)量數(shù)據(jù)可以得：制品體積為，ABS材料密度為，故其質(zhì)量為。ABS的耐熱、耐低溫性能是它的另一優(yōu)點(diǎn)。C~100186。在40186。ABS的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使它不易結(jié)晶而呈無定形狀，因而具有低的熔體黏度、低的收縮率和良好的成型性。C，分解溫度250186。2）成型特性[5]不同品級(jí)的原料塑化溫度略有差異，機(jī)筒溫度可控制在160~220186。C內(nèi)。注塑熔體流速以緩慢一些為好，這對(duì)保證制品表觀質(zhì)量，改善制品強(qiáng)度有利。C。由于流道截面較大，制品固化時(shí)間有些延長，為了縮短成型周期，一般制品的模具溫度應(yīng)低一些。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行熱處里，在70186。 要求本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要理論聯(lián)系實(shí)際。 設(shè)計(jì)思想和方法概述摘自文獻(xiàn)[1]現(xiàn)代的注塑模設(shè)計(jì)制造主要依靠CAD/CAM系統(tǒng)，CAD/CAM系統(tǒng)已經(jīng)成為了一個(gè)有機(jī)整體。大家在統(tǒng)一的軟件平臺(tái)上完成CAD/CAE/CAM。在本次設(shè)計(jì)中采用了CATIA（法國Dassault宇航公司開發(fā)）。并行工程設(shè)計(jì)環(huán)境。由于各模型之間的尺寸相互連接性，使得上游的設(shè)計(jì)結(jié)果可作為下游設(shè)計(jì)的參考，同時(shí)上游對(duì)設(shè)計(jì)的修改能直接對(duì)下游進(jìn)行刷新，從而大大縮短了設(shè)計(jì)周期。第2章 型腔總體布置與分型面的選擇 型腔總體布置（1） 型腔數(shù)目的確定由于制品體積較大，壁厚較厚，所以使用一模一腔的結(jié)構(gòu)。一副模具可以有一個(gè)或一個(gè)以上的分型面，常見單分型面模具只有一個(gè)與開模運(yùn)動(dòng)方向垂直的分型面。分型面選擇是否合理對(duì)于塑件質(zhì)量，模具制造與使用性能均有很大影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)形式，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：1）分型面選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，盡可能使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模。3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度。5）分型面選擇應(yīng)便于模具零件的加工。參照以上原則，并考慮到分型面應(yīng)安排在制品最大截面處，所以分型面的選擇示意如圖21所示：圖21 分型面示意圖第3章 注塑機(jī)的選用注塑機(jī)的選用要根據(jù)制品的材料，制品和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量以及模具大致結(jié)構(gòu)來選擇合適的注塑機(jī)。其主要結(jié)構(gòu)[6]如圖31所示：圖31 螺桿式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖主要包括了射出系統(tǒng)（injection system）、模具系統(tǒng)（mold system）、油壓系統(tǒng)(hydraulic system)、控制系統(tǒng)(control system)和鎖模系統(tǒng)(clamping system)等五個(gè)單元。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指注塑模具中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到模具型腔內(nèi)，并在填充及凝固過程中將注射壓力傳遞到塑件各部位，而得到要求的塑件。澆注系統(tǒng)的確定原則如下：1）塑料成型特性。2）塑件大小及形狀。結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式，進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖出嵌件及細(xì)弱型心或型芯受力不勻以及應(yīng)充分估計(jì)可能應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有休整的余地。設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除休整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。在塑件投影面積比較大時(shí)，設(shè)置澆注系統(tǒng)是應(yīng)考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止模具偏單邊開設(shè)進(jìn)料口，造成注射時(shí)受力不勻。在大量生產(chǎn)時(shí)設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成形質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時(shí)間，縮短成形周期，同時(shí)減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。在注射間隔時(shí)間內(nèi)，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，所以設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施。同時(shí)由模流分析數(shù)據(jù)(模流軟件Moldflow的具體使用及參數(shù)設(shè)置可見文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[8]，這里不再詳細(xì)說明使用方法和參數(shù)設(shè)置過程)表明將澆口安排在制品的上表面也是最為合理的。圖32 澆口最佳位置示意圖 澆口形式和數(shù)量的確定由于制品要求表面光滑,不得有明顯缺陷、酥松。但是采用多個(gè)點(diǎn)澆口后一方面出現(xiàn)熔接痕，影響制品表面質(zhì)量；另一方面在出現(xiàn)熔接痕的地方制品的強(qiáng)度會(huì)降低，影響使用性能。 澆口尺寸的確定查文獻(xiàn)[9]P13文獻(xiàn)[10]P13，~，~，為了防止在切除澆口時(shí)損壞制品表面，通常采用如圖所示的結(jié)構(gòu)，其中R1是為了有利于熔體流動(dòng)而設(shè)置的圓弧半徑，~，~。如圖33所示圖33 澆口示意圖 澆口零件為了簡(jiǎn)化模具的制造，在本副模具中采用了澆口套與定位圈整體式[10]的形式，采用了兩個(gè)M8的螺釘與定模支撐板相連接。 凹模（型腔板）凹模是成型制品上表面的零部件，按其結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩大類。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、不易變形，制品無拼縫痕跡，適用于形狀較簡(jiǎn)單的制品?？紤]到制品表面較高的要求和剛性、強(qiáng)度的要求，這里凹模采用整體式?？紤]到制造加工、維護(hù)的方便和節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，凸模采用組合式。為了保證制品質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。1）成型零部件的制造誤差。2）成型零部件的磨損。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品材料、成型零部件材料、熱處理及型腔表面狀態(tài)和模具要求的使用期限來確定最磨損量，對(duì)中、小型塑件來說，最大磨損量一般取1/6塑件公差，大型塑件則取小于1/6塑件公差。以及由于塑件成型時(shí)工藝條件的波動(dòng)，材料批號(hào)的變化而造成的塑件收縮率的波動(dòng)。在描述計(jì)算方法前，對(duì)塑件尺寸和成型零部件的尺寸偏差統(tǒng)一規(guī)定按“入體”原則標(biāo)注，即對(duì)包容面（型腔和塑件內(nèi)表面）尺寸采用單向正偏差標(biāo)注，基本尺寸為最小。而對(duì)被包容面（型芯和塑件外表面）尺寸采用單向負(fù)偏差標(biāo)注，基本尺寸為最大，如型芯尺寸為，塑件外形尺寸為。（1）型腔與型芯徑向尺寸型腔設(shè)塑料平均收縮率為；塑件外形基本尺寸為，其公差為Δ，塑件平均尺寸為；型腔基本尺寸為，其制造公差為，則型腔平均尺寸為。根據(jù)文獻(xiàn)[9]P155對(duì)于中、小件塑件，則得 （41）對(duì)于大尺寸和精度較低的塑件，于是上式中Δ前面的系數(shù)x將減小，一般該系數(shù)在之間變化，可視具體情況而定。同上面推導(dǎo)型腔徑向尺寸類似，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P155可得 （42）式中，系數(shù)。型腔底面和型芯端面均與塑件脫模方向垂直，磨損很小，因此計(jì)算時(shí)磨損量不予考慮，則有略去，得根據(jù)文獻(xiàn)[9]P156公差標(biāo)注后得 （44）對(duì)于中、小型塑件，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P156故得對(duì)于大型塑件可取較小值，公式中，可在范圍選取。如表43所示孔間距的制造偏差/mm[9]：表43孔間距的制造偏差 /mm孔間距制造偏差8080~200220~360必須指出，對(duì)帶有嵌件或孔的塑件，在成型時(shí)由于嵌件和型芯等影響了自由收縮，故其收縮率較實(shí)體塑件為小?？筛鶕?jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或選用類似塑件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。由于平均收縮率比較容易查得，此計(jì)算方法又比較簡(jiǎn)便，故常被采用。在本制品的成型零部件的工作尺寸計(jì)算中，型腔和型芯部分的尺寸計(jì)算采用平均值法。具體的各個(gè)尺寸及偏差，請(qǐng)?jiān)斠娦颓缓托托镜牧慵D。 成型零件材料的選用及熱處理方法選用原則：對(duì)于模具型腔復(fù)雜、精度要求高和壽命要求長的塑料模具，為防止型腔切削加工成形后因淬火處理引起過大的型腔變形，保證模具的精度和使用性能，應(yīng)該選用預(yù)硬型塑料模具鋼。（摘自文獻(xiàn)[11]）由于本模具的型腔復(fù)雜，精度要求高，因此采用了3Cr2Mo鋼，即平時(shí)所說的P20。查文獻(xiàn)[11]、文獻(xiàn)[12]其典型的熱處理主要包括滲碳、淬火及回火。淬火及回火：淬火加熱溫度為，保溫時(shí)間視具體情況而定，油冷淬火，回火加熱溫度為，回火后硬度為30~35HRC第5章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)注射模中凡與注射機(jī)開模方向一致的分型和抽芯都比較容易實(shí)現(xiàn)，因此模具結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的制件除極少數(shù)部分可以進(jìn)行強(qiáng)制脫模外，一般都需要進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，才能取出制件。如圖51所示，在本制品側(cè)壁上有兩個(gè)Φ18mm的開孔，其分模方向與整個(gè)制品的分模方向不同，所以要安排抽芯機(jī)構(gòu)。它是利用注射機(jī)的開模力，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。圖51 側(cè)向分型面這里采用了斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)，當(dāng)然也可以采用斜銷側(cè)向分型等抽芯機(jī)構(gòu)。2）制品表面有較高的要求，必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷；不得有翹曲及變形。而采用斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)則不會(huì)產(chǎn)生上述缺陷，即使發(fā)生溢料，也只發(fā)生在制品的內(nèi)腔表面，不會(huì)影響制品的外表面質(zhì)量。 運(yùn)動(dòng)分析1制品；2動(dòng)模板；3動(dòng)模支撐板；4斜滑桿；5定位銷；6滑座；7推板固定板；8推板；9動(dòng)模固定板圖52 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)示意圖如圖52所示，在動(dòng)模板2和動(dòng)模支3撐板上開有斜孔。以下是整個(gè)抽芯機(jī)構(gòu)的造型圖：圖53 斜滑桿與底座三維裝配圖，斜滑桿與底座用銷連接圖54 斜滑桿、底座、推板、推板支撐板和型芯三維裝配圖 抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)見下如圖55所示：圖55 抽芯機(jī)構(gòu)抽芯距型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離叫抽芯距，用S表示。3）抽芯力的估算摘自文獻(xiàn)[13]圖56 型芯脫模時(shí)的力學(xué)分析圖查文獻(xiàn)[13]P127公式抽芯力的計(jì)算公式為： （55）式中，F(xiàn)為抽芯力，N；為脫模斜度（這里為），故；為型芯被包緊部分?jǐn)嗝娴钠骄荛L，這里約為6cm；為型芯被塑料包緊部分的長度，；；為單位面積的包緊力。所以抽芯力為：4）斜滑桿直徑查文獻(xiàn)[13]P127公式斜滑桿的計(jì)算公式為： （56）式中，為斜滑桿直徑，cm；孔間距的制造偏差抽芯力，kN；孔間距的制造偏差斜滑桿的有效工作長度，cm；孔間距的制造偏差斜滑桿的許用應(yīng)力，碳素鋼為；孔間距的制造偏差傾角。第6章 成型型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算注射機(jī)成型時(shí)，為了承受型腔高壓熔體的作用，型腔側(cè)壁與底部應(yīng)該具有足夠強(qiáng)度與剛度，對(duì)于小尺寸型腔常因強(qiáng)度不夠而破壞，而對(duì)于大尺寸型腔，剛度不足常為設(shè)計(jì)失效的主要原因。在高壓塑料熔體作用下，模具型腔壁過大的塑性變形將導(dǎo)致某些結(jié)合面出現(xiàn)溢料間隙，從而產(chǎn)生溢料和飛邊。2）保證塑料精度。3）保證塑件順利脫模。對(duì)于一個(gè)給定的模具，對(duì)型腔壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)該以強(qiáng)度為依據(jù)還是以剛度為依據(jù)，理論分析和實(shí)際生產(chǎn)都證明，隨模具基本尺寸的不同，強(qiáng)度或剛度都可以成為主要問題。根據(jù)文獻(xiàn)[9]P169公式按剛度條件，側(cè)壁厚度為： （61）式中，C為常數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P169公式C按以下近似公式計(jì)算。將，代入上式可得：為型腔內(nèi)壓力，現(xiàn)取50Mpa；E為彈性模量，按預(yù)硬化塑料模具鋼；為允許變形量。 型腔底板厚度計(jì)算對(duì)于底板的底平面直接與定?；騽?dòng)模板緊貼的情況，其厚度僅需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定即可。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對(duì)合，起定位和定向作用。這里模具對(duì)導(dǎo)向無特別要求，所以采用一般的導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就可以了，在此我們只對(duì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 導(dǎo)柱導(dǎo)柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下[15]：1）導(dǎo)柱的直徑視模具的大小而定，但必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅(jiān)韌，因此導(dǎo)柱材料一般為低碳鋼滲碳淬火，或碳素工具鋼T8A、T10A淬火處理，硬度為50~55HRC。3）導(dǎo)柱端部常設(shè)計(jì)成錐形和半球形，便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合H7/f6或H8/f8。 導(dǎo)向孔最簡(jiǎn)單的導(dǎo)向孔是直接在模板上開孔加工簡(jiǎn)單，適用于精度要求不高且小批量生產(chǎn)的模具。2)為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角通常導(dǎo)套采用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，以改善摩擦及防止導(dǎo)柱從導(dǎo)套拉出。4)導(dǎo)套的安裝固定方式：臺(tái)階式導(dǎo)柱，利用軸肩防止開模時(shí)拔出導(dǎo)套；直導(dǎo)套用螺釘起止動(dòng)作用。 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置注射模的導(dǎo)柱一般取2~4根，其數(shù)量和布置形式根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來確定。第7章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)是指注射成型后，使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C(jī)構(gòu)，按脫模動(dòng)作的動(dòng)力源對(duì)脫模機(jī)構(gòu)分類，有手動(dòng)脫模、機(jī)動(dòng)脫模、汽動(dòng)和液壓脫模等不同類型；如按推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作特點(diǎn)分類，可分為一次推出、二次推出、順序脫模、點(diǎn)澆口自動(dòng)脫模以及帶螺紋塑件脫模等。2）為使推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，開模時(shí)應(yīng)使塑件留于動(dòng)模，以利用注射機(jī)的移動(dòng)部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。 脫模力的計(jì)算脫模力：將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。2）由大氣壓力造成的阻力。4）推出