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1、 第1章 概述1.1模具分类模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为：铸造模具（有色金属压铸，钢铁铸造）、和锻造模具等；非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分为：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。塑料模具一般可分为：注射成型模具，挤塑成型模具，气辅成型模具等等。模具其他分类：合金模具、钣金模具、塑料模具、冲压模具、铸造模具、锻造模具、挤出模具、压铸模具、汽车模具、滚丝模具等。1.2塑料模具的分类塑料注射(塑)模具:它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具，其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系
2、统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用塑料模具钢模块，常用的材质主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢，高速钢等。注射成型加工方式通常只适用于热塑料品的制品生产，用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛，从生活日用品到各类复杂的机械，电器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。塑料压塑模具:包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们是主要用来成型热固性塑料的一类模具，其所对应的设备是压力成型机。压塑模具主要由型腔、加料腔、导向机构、推出部件、加热系统等组成。压注模具广泛用于封装电器元件方面。压塑模具制造所用材质与注射模具基本相同。 塑料挤出模具:是用来
3、成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。 塑料吹塑模具:是用来成型塑料容器类中空制品(如饮料瓶、日化用品等各种包装容器)的一种模具，吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型(俗称“注拉吹”)，多层吹塑中空成型，片材吹塑中空成型等。塑料吸塑模具:是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具，其原理是利用抽真空盛开方法或压缩空气成型方法使固定在凹模或凸模上的塑料板、片，在加热软化的情况下变形而贴在模具的型腔上得
4、到所需成型产品，主要用于一些日用品、食品、玩具类包装制品生产方面。 高发泡聚苯乙烯成型模具:是应用可发性聚苯乙烯(由聚苯乙烯和发泡剂组成的珠状料)原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料的一种模具。其原理是可发聚苯乙烯在模具内能入蒸汽成型，包括简易手工操作模具和液压机直通式泡沫塑料模具两种类型，主要用来生产工业品方面的包装产品。制造此种模具的材料有铸铝、不锈钢、青铜等。1.3本次设计的内容本课题设计产品是塑料制件：电池外壳后盖。它包含了模具的基本结构，并有侧向分型和抽芯机构，属于中等难度的塑料模具。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是内侧抽芯机构的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原
5、则。还分别介绍了塑料模具的一般设计方法、设计步骤、材料的选取、材料性能、结构和用途的分析等。详细介绍了注射模具的材料及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、冷却系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明，以及模具的各种工艺参数的确定等。亦介绍了模架选取的方法及各种工艺参数等。在模具制造中运用了现代先进的线切割和数控加工等加工技术。综合利用三维UG和二维Auto CAD进行设计并绘制各种非标准零件图纸。说明书已详细地阐述设计的全过程。第2章 塑件材料分析2.1 塑料件用途2.1.1 塑料件图纸 图2-1-12.1.2 材料分析该产品的成型材料是ABS，该材料是由丙烯腈、丁二
6、烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及
7、很高的抗冲击强度。主要用途：ABS广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具等；成型特点：ABS在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C，要求塑件光泽和耐用时，应控制在6080C。2.1.3 结构分析2.1.3.1该塑件尺寸不大，一般精度等级。属于中等难度的塑料模具。包括了模具的基本结构，其中有两处内侧抽芯。2.1.3.2 ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件
8、上的脱模斜度宜稍大，要有足够的脱模斜度防止顶角；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，要注意浇口位置防止和减少熔接痕；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 模具温度应控制在6080。2.2计算制品的体积和重量 通过三维制图UG软件测量得:单件塑件面积 S=6900.62 ;单件 塑件体积V=4897.913查有关资料可知ABS的密度为1.021.05g/cm3 ，则单件塑件重量m=5g 第3章 分型面的设计3.1分型面的设计原则选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、
9、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析，应遵循以下几项的设计原则：3.1.1复合塑件脱模。为使塑件能从模内取去，分型面的位置应设在塑件断面尺寸大的部位。3.1.2确保塑件质量。分型面应不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量；将塑件要求同轴度的3.1.3有利于塑件脱模。由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。3.1.4考虑侧向轴拔距。一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开 合
10、模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。3.1.5锁紧模具的要求。侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。3.1.6有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排气。3.1.7模具零件易于加工。选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。3.2该零件分型面的设计分型面的选择要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将
11、较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向。综合考虑以上的设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求，应采用阶梯分型面。如图31所示。图3-13.3 确定型腔数目3.3.2型腔数目的确定主要参考以下几点来确定3.3.2.1根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则,并略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费3.3.2.2根据注射机的额定锁模力确定型腔数目，当成型大型平板制件时常用这种方法3.3.2.3根据注射机的最大注射量确定型腔数目根据经验,每加一个型腔制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以保证各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个。3.3.3
12、根据本产品的生产批量及尺寸精度要求采用一模两腔由于多型腔模具在满足塑料制件的形状和尺寸一致性好，成型工艺条件容易控制条件下具有提高生产效率和降低塑件的整体成本。并结收音机外壳的质量要求，所以采用双型腔模具。第4章 成型零部件的结构设计 4.1 成型零部件的结构设计由于制件有抽芯机构比较复杂，为了便于加工制造，型芯型腔均采用整体镶嵌式。4.1.1图4-1所示，为该套模具的凸模形式。4.1.2图4-2所示，为该套模具的凹模形式。图4-1 图4-24.2 成型零部件工作尺寸计算4.2.1由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以一些性能:4.2.1.1必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔
13、体的高压；4.2.1.2有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理，使其硬度达到HRC40以上；4.2.1.3对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理；4.2.1.4材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗造度应在Ra0.4以下；4.2.1.5切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好；4.2.1.6熔焊性能要好,以便修理；4.2.1.7成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为H8H10，轴类零件为h7h10。4.2.2型腔、型芯工作部位尺寸的确定经查有关资料可知ABS塑料的收缩率是0.3%0.8%平均收缩率为: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%型腔工
14、作部位的尺寸： 型腔径向尺寸 型腔深度尺寸 型芯径向尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 式中 L塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）l塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）H塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）h塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）C塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）x修正系数，取0.50.75塑件公差（mm） 模具制造公差，取（1/31/4）。各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部位不需要进行收缩率计算。4.3 成型零部件的强度与刚度计算为了方便加工和热处
15、理，其型芯整体镶嵌式，型腔为整体形式。因此，型腔的强度和刚度按型腔整体式计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。经查有关资料可知型腔侧壁厚S=25mm。支承板厚度计算可以经过Auto CAD的燕秀工具箱承板厚度计算器来计算，如图4-3所示图4-3第5章 浇注系统的设计5.1浇注系统的组成浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的一段进料通道。其作用是将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，已获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统分普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。5.2浇注系统的原则5.2.1充分考虑塑件熔体的流动性和结构工艺性，多型腔模具尽可能使模具的各个型腔同时进料，同时充满，保证塑件质量。5.2.2尽量缩短浇注系统的长度，减少流道的弯折，以减少热量和压力损失。5.2.3浇注系统应顺
