模具的發(fā)展趨勢及其地位

1、前 言光陰似梭，大學三年的學習一晃而過，為具體的檢驗這三年來的學習效果，綜合檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯系實際，即此次設計的課題為鬧鐘后蓋的注塑模具。本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但成型難度大，模具結構較為復雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。利用模具加工制品零件有以下特點：1. 模具的適應性強 模具的種類很多，其中每一類、每一種模具都有其特定的用途和使用方法及與其相配套的成形加工機床和設備。在工業(yè)生產過程中，可根據不同產品零件的結構、性質、精度和批量，以及零件材料和材

2、料性質、供貨形式，采用不同類別和種類的模具與之相適應。2. 模具的生產效率高，節(jié)約原材料 用塑料注射塑件，一般可在1-2min內成形。同時，利用模具加工零件，可達到無廢料及少廢料加工。因此，與普通機械加工相比，采用模具加工零件制品，不僅生產效率高，而且生產消耗低，可大幅度節(jié)約原材料資源，是進行產品生產的一種優(yōu)質、高效、低耗的生產技術。 3. 模具生產的零件制品互換性好 采用模具生產零件制品，在模具一定使用壽命范圍內，其生產的合格制品（沖件、塑件、鍛件）由于出于同一模具之中，所以其相似性好，尺寸精度穩(wěn)定，故可以完全互換。這是利用一般加工方法難以比擬的。4. 操作工藝簡單 采用模具加工制品零件，一

3、般操作工藝簡單，技術易學容易掌握，不需要操作者有較高的技藝水平。5. 模具社會效益高 一般來說，模具是高技術含量的社會產品，其價值和價格主要取決于模具材料、加工、外購件的勞動與消耗費用及模具設計與試模等費用。盡管模具的一次性投資較大，但使用后，其模具的用戶及產品用戶受益確無法比擬。綜上所述，在現代化工業(yè)生產中，使用模具生產零件制品，是一項優(yōu)質、高產、低耗、適應性很強的生產技術，同時也是技術含量高、附加值高、使用廣泛的新技術產品，是價值較高的社會財富。但利用模具生產制品，只適用于制品批量較大的生產。由于模具本身多為單件生產，型面復雜精度要求高，加工難度大、生產周期長、制造費用較高，不宜用于單件及

4、批量小的制品零件生產。注塑成型是塑料成型最普遍采用的方法，其是將熱塑性或熱固性塑料先在注射機加熱料筒內均勻塑化，然后由柱塞或移動螺桿推擠注射入閉合的模腔內成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產，并且具有固定的尺寸，可以實現生產自動化、高速化，因此具有極高的經濟效益。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車工業(yè)、機械工業(yè)等都有廣泛的應用，且生產的制件具有精度高、復雜度高、一致性高、生產率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。本課題是對玩具手機上殼

5、制品進行測繪、模具設計、工藝分析及加工仿真并輸出程序。課題來源于生產實踐?；谏a實踐的對玩具手機上殼的模具設計以及仿真加工，其中：1)制品的尺寸精度要求：長度方向小于0.50，厚度方向小于0.10；2)制品材料：ABS；3)制品表面粗糙度：不低于實物表面；4)制品生產批量：5萬；5)制品其他要求：符合設計規(guī)范。在設計過程中要解決玩具手機上殼制品測繪、模具設計、在模具設計時對分型面的選擇、澆口形式與位置的確定、型腔位置的安排、定模和動模冷卻水道的設置、工藝分析及加工仿真等問題。玩具手機上殼的幾何尺寸進行測量后要進行合理的后處理。模具分型面處在同一平面時不需要一定的角度，所以選擇玩具手機上殼外表

6、面為分型面。本模具設計采用側澆口。為使流道平衡,應使各型腔距主流道距離相等。由于單一型腔的矩形槽循環(huán)冷卻水道能使每個制品冷卻均勻，迅速，冷卻效果好,所以采用每個單一型腔都設置矩形槽循環(huán)冷卻水道的冷卻系統。模具方案確定后進行模具設計及仿真加工。根據此方案可以達到設計的預期效果，并且大大提高了注塑模的質量和效率。2 國內外發(fā)展概況及現狀介紹目前，世界模具市場產品供不應求，近幾年，世界模具市場總量一直保持在600億650億美元，美國、日本、法國、瑞士等國一年出口的模具約占本國模具總產值的1/3，而我國模具的出口量極少，雖已向香港、東南亞地區(qū)出口模具標準件，但其數量極為有限，在目前模具已成為不少行業(yè)發(fā)

7、展瓶頸的情況下，“十五”期間，模具行業(yè)每年必須要有15%左右的增長速度，這一增長速度還必須要與產品結構合理化調整同時實現，只有這樣，才能滿足國民經濟發(fā)展的需要。預計，我國幾個主要模具市場的需求情況大致為：汽車、摩托車行業(yè)是最大的模具市場；其次，家電行業(yè)對模具的需要量不可小視；第三，電訊行業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮螅唤ㄖ袠I(yè)塑料型材模具增幅將高于模具行業(yè)總體發(fā)展水平。 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。模具又是“放大器”，

8、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或上百倍，目前全世界的模具年產值約有600億美元，日、美兩國的模具工業(yè)產值早已超過機床工業(yè)產值。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。但是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。據業(yè)內人士預測，未來的模具將會向以下幾個方面發(fā)展：1)模具日趨大型化。這主要是由于用模具成型的零件日漸大型化和高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致；2)模具的精度將越來越高，

9、多功能復合模具將進一步發(fā)展。隨著零件微型及精度要求的提高，目前有些模具的加工精度公差要求在1微米以下；3)隨著熱流道技術的日漸推廣應用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。由于塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光澤、色調等）。為了確保這些精度，熱流道模具和氣輔模具已在我國出現，并取得了良好效果，今后必將以較快速度發(fā)展；4)模具標準件的應用將日漸廣泛。模具化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期，使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。5)快速經濟模具的前景

10、十分廣闊。21世紀，多品種、少批量的生產方式占工業(yè)生產的比例將達75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產周期越短越好。開發(fā)快速經濟模具將越來越引起人們的重視；6)隨著以塑代鋼、以塑代木的進一步發(fā)展，塑料模的比例將不斷提高。同時，由于機械零件的復雜程度的精度的不斷提高，對塑料模的要求也將越來越高；7)模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所帶來的市場走勢。3 總體方案論證本課題的設計目的是：繪制制品的二維圖、對零件進行三維造型、模具設計并繪制整套模具的二維圖、數控編程以及仿真加工。要進行零件的三維造型，必須先對零件進行測繪，畫出零件

11、二維工程圖，然后根據工程圖進行零件的三維造型，再將零件的三維造型轉化為模具型腔的三維造型，然后進行仿真加工。首先是對塑件進行測繪。由于該塑件具有曲面，實際測量有一定困難，所以采用多次取斷面進行測量的方法。測繪好后進行三維造型。主要采用拉伸、陣列、薄壁等方法造型。造型結束后進行模具設計。由于工廠現有的注塑機是固定的，所以考慮到工廠設備、生產批量、經濟效益、以及塑件的精度等級采用一模四腔。選擇好型腔數后要對注射機的基本技術參數進行校核，以確保能完成指定的工作要求。接下來對各個系統進行設計，首先是澆注系統，澆注系統分為主流道、分流道、澆口、冷料穴、冷卻水道等。主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線在同一

12、條直線上。由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個澆口套。澆口套要進行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關，一般直徑為610mm。本模具設計取6mm。主流道與分流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉向過渡時的阻力。分流道的截面宜采用梯形及圓形，表面粗糙度小于1.6um，并要平衡式排列，確保熔融塑料幾乎能同時到達每個型腔的進料口。并且，其分流道的截面積應為各進料口截面積之和,各分流道的表面不必很光，可以使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過渡，有利于熔料的流動及填充。澆口的作用是增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型

13、腔內的塑料，以保證充填實，確保制品質量，選用的側澆口可隨意選擇進料位置，澆口的寬度和深度在試模后可加深、加寬便于修正，適用于多型腔中小型各種塑件。冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔而影響制件質量。冷料穴常設計在主流道的末端，即主流道正對面的動模上（臥式或立式注射模），直徑稍大于主流道大端直徑，以利于冷料的流入。拉料桿主要是保證澆注系統的凝料從定模澆口套中拉出，留在動模一側，便于取出。接著是排氣系統的設計。本模具采用間隙排氣，利用分型面的配合間隙自然排氣。下面是推出機構的設計，推出的動力來源有手動推出、機動推出和液壓與氣動推出機構。本模具設計采

14、用注射機的開模動作驅動模具上的推出機構，實現塑件的自動脫模。本模具設計塑件留在動模，要保證塑件推出不變形或損壞，還要保證塑件的良好外觀和結構可靠。模具設計好后進行型腔仿真加工。先進行圖樣分析，然后確定加工路線，進行加工并進行后置處理輸出程序。本次設計以注射鬧鐘后蓋模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結構設計，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產的所有過程。能很好的學習致用的效果。在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟，模具設計中常用的公式、數據、模具結構及零部件。把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來，所謂學以致用。在設計中除使用傳統方法外，同時引用了

15、CAD、Pro/E等技術，使用Office軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。本次設計中得到了孟文霞老師的指點。同時也非常感謝南山學院各位老師的精心教誨。由于實際經驗和理論技術有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評指正。緒 論一 模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。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、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；

16、從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構對操作難以程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動生產時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會

17、很大，這時應盡可能的采用結構合理而簡單的模具，以降低成本?，F代生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發(fā)揮其作用，產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求，因此促進模具的不斷向前發(fā)展。二 模具的發(fā)展趨勢近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。模具工業(yè)2000年以來以每年20的速度在增長，“十一五”期間，產

18、銷兩旺，產量、質量和水平進一步提高，特別是汽車制造業(yè)和it制造業(yè)的發(fā)展，拉動了模具檔次的提高，精良的模具制造裝備為模具技術水平的提升提供了保障。中國模具工業(yè)協會常務副理事長兼秘書長曹延安稱，中國模具業(yè)正經歷“黃金發(fā)展階段”，今后一段時期仍將保持持續(xù)快速增長。近年模具行業(yè)產品結構調整加快，以大型、精密、復雜、長壽命模具為代表的技術含量較高模具的發(fā)展速度高于行業(yè)總體發(fā)展速度，占模具總量的35左右。2007年模具出口增幅達35.73，逆差進一步下降，進出口模具結構趨于合理，國產模具替代進口模具已成氣候。我國模具行業(yè)將向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。目前，電子、汽車、電機、電器、儀器

19、、儀表、家電、通訊和軍工等產品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和開發(fā)能力。專家認為，我國模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5，現在已達23。不久，1精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1以下，這就要求發(fā)展超精加工。專家認為，我國模具行業(yè)要進一步發(fā)展多功能復合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務。通過這種多功能的模具生產出來的不

20、再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產品的生產周期，今后在不同領域將得到發(fā)展和應用。中國塑料模具網隨著熱流道技術的日漸推廣應用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項技術的應用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內熱流道模具也已經生產，有些企業(yè)已達30左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。有關專家認為，模具標準件的應用將日漸廣泛，模具標

21、準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。同時，快速經濟模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產周期越短越好，因此開發(fā)快速經濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強物制作簡易模具。這類模具制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。還可用水泥塑料制作汽車覆蓋件模具。中、低熔點合金模具，噴涂成型模具，電鑄模，精鑄模，層疊模，陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另

22、外采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術也會得到發(fā)展和提高。中國塑料模具網專家認為，模具行業(yè)中壓鑄模的比例將不斷提高。隨著車輛和電機等產品向輕量化方向發(fā)展，對壓鑄模的數量、壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產品零件的精度和復雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復雜程度也將隨著相應提高。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：（1） 加深理論研究在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發(fā)展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。（2） 高效率、自動化大量采用

23、各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產品質量，提高生產率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度由于產品應用的擴大，于是出現了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。（4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 標準化 開展標準化工作，不僅大大提高了生產模具的效率，而且改善了質量

24、，降低了成本。 三 設計在學習模具制造中的作用 通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結構的特點，根據不同情況選用模具加工新工藝。 畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。 1 塑件的工藝分析1.1 塑件成型工藝分析如圖1.1所示： 圖1.1 鬧鐘后蓋鬧鐘后蓋的形狀較復雜，帶有很多不同形狀的孔，在保證孔間距和孔的形狀是給模具的加工帶了很大的難度。鬧鐘后蓋的注塑材料首先選用ABS，鬧鐘的后蓋絕

25、大部分的決定了鬧鐘的重心的位置的所在。所以我們必須很好多處理后蓋壁厚的均勻，譬如在注塑成型過程中因為壁厚的不均勻造成了收縮率的不一致，這樣就只能通過有效的控制模具溫度來調節(jié)收縮率。由于鬧鐘后蓋的主體作用是起固定作用，它的內部結構就相應的給注塑帶來了一定的難度。主要是它螺釘孔的壁厚相對壁厚有一定的差距，勢必會在注塑的時候到來很大的牛頓減力，造成塑件填充不滿的缺陷，可以考慮采用雙澆口，但應用了Pro/E的塑料顧問對其進行模仿CAE的注塑之后，發(fā)現會給鬧鐘后蓋的表面帶來更多的熔接痕和氣孔。也可以利用模具的可靠的精度來定位，但是這樣的話成本太高，而且易造成模具損壞。因為考慮到凹凸模形狀的復雜，用整體形

26、式是不利于損壞后的維修，適當的使用嵌件就可以解決這些問題，但不能利用過多的嵌件，不然的話就會造成型腔的強度與剛度不夠。1.2 鬧鐘后蓋原料（ABS）的成型特性與工藝參數丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。1.2.1 ABS塑料主要的性能指標 密度 1.131.14(Kg.dm-3)收縮率 0.30.8%熔點 130160熱變形溫度 6598kN/cm彎曲強度 80

27、Mpa拉伸強度 3549 MPa拉伸彈性模量 1.8 GPa彎曲彈性模量 1.4 Gpa壓縮強度 1839 Mpa缺口沖擊強度 1120 kJ/硬度 R6286 HR體積電阻系數 1013cm 擊穿電壓 15 Kv.mm-1介電常數 60Hz3.71.2.1 ABS塑料簡介ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。中單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要

28、取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，無毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內具有較高的沖擊強度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內，若經玻纖增強后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現塑后收縮。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有

29、良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS尚具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應用領域，ABS若與MMA摻混可制成透明ABS，透光率可達80%。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。中單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于

30、三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產品設計上具有很大的靈活性，并且由此產生了市場上上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，無毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內具有較高的沖擊強度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內，若經玻纖增強后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現塑后收縮。 ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好

31、的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。ABS尚具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應用領域，ABS若與MMA摻混可制成透明ABS，透光率可達80%。1.2.2 ABS的注射成型工藝參數 注塑機類型 螺桿式 噴嘴形式 通用式 料筒一區(qū) 150170料筒二區(qū) 180190料筒三區(qū) 200210噴嘴溫度 180190模具溫度 5070注塑壓 60100保壓 4060注塑時間 25保壓時間 510冷卻時間 515周期 1530后處理 紅外線烘箱 溫度 70 時間 0.31由為重要的是因為目

32、前原油價格的下降，導致ABS的市場價格大幅度的下跌。2 注塑設備的選擇2.1估算塑件體積該產品材料為ABS，查書本得知其密度為1.13-1.14g/cm3，收縮率為，計算其平均密度為1.135 g/cm3，平均收縮率為0.55。使用PRO/E軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料和塑件的體積。另預置澆道凝料為2cm3因此估算塑件體積為9cm3。2.2 選擇注射機根據塑料制品的體積或質量，查書可選定注塑機型號為SZ-40/25。注塑機的參數如下：注塑機最大注塑量 40cm3 注塑壓力 200/Mpa 注塑速率 50(g/s)塑化能力 20(Kg/h) 鎖模力 2500KN注塑機拉行

33、間距 250250mm頂出行程 55mm 最小模厚 130mm最大模厚 220mm 模板行程 230mm 注塑機定位孔直徑 55 mm 噴嘴球半徑 SR10 2.3模架的選定根據塑件選定模架為：S2030BI353570,見圖2.1。 圖2.1 塑件的模架2.4 最大注射壓力的校核鬧鐘后蓋的原料為ABS，所需注射為60-100MPa，而所選注射機壓力為200 MPa，所以注射壓力符合要求。2.4.1最大注塑量的校核注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機最大注塑量應滿足：0.8 V機 V塑V澆

34、式中 V機 注塑機的最大注塑量，40cm3 V塑塑件的體積，該產品V塑18cm3 V澆澆注系統體積，該產品V澆2cm3 故 V機（18+4）cm32.4.2鎖模力校核 F鎖pA式中 p熔融型料在型腔內的壓力，該產品 A塑件和澆注系統在分型面上的投影面之和，經計算A=4641 mm3F鎖注塑機的額定鎖模力。 故 F鎖pA=200Mpa4641 mm3 選定的注塑機的壓力為2500KN，滿足要求。 2.4.2模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核A模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適：模具長模具寬拉桿面積 B模具閉合高度校核：Hmin 注塑機允許最小模厚=130mmHmax注塑機允許最

35、大模厚=220mmH模具閉合高度=180mm故滿足HmaxHHmin。（1） 開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關（如全液壓合模機構的注塑機），故注塑機的開模行程應滿足下式： S機注塑機最大開模行程，230mm; H1頂出距離，16mm； H2包括澆注系統在內的塑件高度，52mm; S機(H模Hmin)H1H2(510)因為本模具的澆注系統和塑件的特殊關系，澆注系統和塑件的高度就已經包括了頂出距離。故： 230(180130)62(510)滿足條件。 3 塑料件的工藝尺寸的計算所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。（包括矩形和異形型芯的長和寬），型腔

36、深度和型芯高度和尺寸。由于鬧鐘后蓋須與前蓋配合，所以只有鬧鐘后蓋的邊緣的榫才起著配合決定性的作用，還有鬧鐘后蓋與電池蓋的配合，故需要計算相對于榫和鉸鏈的凹，凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸則直接按產品尺寸確定。因 ABS的成型收縮率為0.40.7%,所以平均收縮率取S=0.5%。3 1型腔的徑向尺寸（LM）0+=（1+S）Ls-(0.50.75) 0+=1.008Ls-0.75 0+其中： LM-型腔的基本尺寸公差值為正偏差；Ls-塑件的基本尺寸；-塑件公差，為負偏差；S-塑料的平均收縮率；z-模具成型零件的制造公差，取（1/41/6），或模具型腔按六級精度制造。根據型腔的尺寸，代入數據得：(一)

37、 Ls=81mm . 經計算得：LM=79.440+0.32mm;(二) Ls=1mm . 經計算得：LM=0.79550+0.07mm;(三) Ls=5.5mm . 經計算得：LM=5.3250+0.085mm;(四) Ls=1.8mm . 經計算得：LM=1.5990+0.07mm;(五) Ls=10mm . 經計算得：LM=9.780+0.1mm;(六) Ls=7mm . 經計算得：LM=6.750+0.1mm;(七) Ls=2mm . 經計算得：LM=1.8060+0.07mm;(八) Ls=3mm . 經計算得：LM=2.8140+0.07mm;(九) Ls=4mm . 經計算得：L

38、M=3.7770+0.085mm;(十) Ls=6mm . 經計算得：LM=5.7930+0.085mm;(十一) Ls=8mm . 經計算得：LM=7.7640+0.0.1mm;(十二) Ls=16mm . 經計算得：LM=15.7230+0.14mm;(十三) Ls=12mm . 經計算得：LM=11.7960+0.01mm。3.2 型芯的計算3.2.1 型芯徑向尺寸的計算LM=（1+S）Ls+3/4-0其各字母的含義與前相同，型芯按六級精度制造，根據型芯的基本尺寸，代入數據得：(一) Ls=81mm經計算得：LM=82.4050-0.32mm;(二) Ls=1mm經計算得：LM=1.21

39、50-0.07mm;(三) Ls=5.5mm經計算得：LM=5.7450-0.085mm;(四) Ls=1.8mm經計算得：LM=2.0190-0.07mm;(五) Ls=10mm . 經計算得：LM=10.480-0.1mm(六) Ls=7mm . 經計算得：LM=7.4080-0.1mm;(七) Ls=2mm . 經計算得：LM=2.2260-0.07mm;(八) Ls=3mm . 經計算得：LM=3.2340-0.07mm;(九) Ls=4mm . 經計算得：LM=4.2770-0.085mm;(十) Ls=6mm . 經計算得：LM=6.3030-0.1mm;(十一) Ls=8mm .

40、 經計算得：LM=8.3640-0.1mm;(十二) Ls=16mm . 經計算得：LM=16.5330-0.14mm;(十三) Ls=12mm . 經計算得：LM=12.3960-0.1mm。3.2.2 型芯高度尺寸的計算HM=（1+S）Hs+3/4 -0,按六級精度制造， Hs=15mm ，經計算得： HM=15.4870-0.13mm。3.3 模具型腔壁厚的計算 如果是利用計算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產中的精確性，我們可以根據書中的經驗值來取的。成型零件材料選擇。為實現高性能的目的；選用模具材料應具有高耐磨性，高耐蝕睡，良好的穩(wěn)定性和良好的導熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨

41、，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因為ABS沒有腐蝕性?？梢圆捎肅r12，經過調質，淬火加低溫回火，正火。HRC55?？梢匀バ颓槐诤駷椋?.20L+17=33。4 澆注系統的設計普通澆注系統由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統之前必須確定塑件成型位置，可以才用一模兩腔，澆注系統的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設計時必須按如下原則：（1） 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現象。（2） 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。（3） 系統流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力

42、及熱量損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。（4） 對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。（5） 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統容積盡量小，以減少塑料的耗量。（6） 澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。4 1主流道設計主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫

43、塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統聯接處能自動減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設計成錐形，錐度為3，內表面的粗糙度為Ra0.8微米,孔徑為0.5毫米。主流道的設計要點如下：（1） 為便于從主流道中拉出澆注系統的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形，因ABS的流動性為中性，故其錐度取3度，過大會造成流速減慢，易成渦流，內壁粗糙度為R0.8um。（2） 主流道大端呈圓角，其半徑取r=13

44、mm,以減少流速轉向過渡的阻力，r=1.5mm.（3） 在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長度應盡量短，否則會使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過多影響注射成形。（4） 為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑為r2=r1+(12),其小端直徑D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。（5） 由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤凸出定模端面的長度H=510mm。同

45、時因該鬧鐘后蓋采用ABS，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。4 2冷料井設計冷料井位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑。基于本次設計的模具，可采用底部帶有拉料桿的冷料井，這類冷料井的底部由一個拉料桿構成。拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不能隨脫模機構運動。利用球頭形的拉料桿配合冷料井。4. 3 分流道設計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓

46、形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。4.3.1 分流道設計要點（1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長度盡量取小值，分流道轉折處應以圓弧過度。（2）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料井。對于此模來說在分流道上不須開設冷料井。（3）分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。（4）分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。4.3

47、.2 分流道的長度分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應力求縮短。4.3.3 分流道的斷面分流道的斷面尺寸應根據塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑料的工藝性能，注射速率和分流道長度等因素來確定。因ABS的推薦斷面直徑為4.59.5(查表4-2)，部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍。分流道要減小壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，同時因考慮加工的方便性。分流道應考慮出料的流暢性和制造方便，熔融料的熱量損失小，流動阻力小，比表面和小等問題，由于采用的是潛伏式二級分流道對熱損失及流動提出了較高的

48、要求，采用圓形的份流道，為了保證外形無澆口痕，澆口前后兩端形成較大的壓力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔體冷凝速度，保證熔融的塑料不回流，同時可隔斷注射壓力對型腔內塑料的后續(xù)作用，冷卻后快速切除。同時它的效果與S澆注系統有同樣的效果，有利于補塑。4.3.4 分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應部位的尺寸相等。這種布置可實現均衡送料和同時充滿型腔的目的，是成型的塑件力學性能基本一致。而且在此模具中不會造成份流道過長的缺點。4.4 澆口選擇澆口又稱進料口，是

49、連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統的關鍵部分。其主要作用是：（1） 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流。（2）易于在澆口切除澆注系統的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.030.09，澆口的長度約為0.5mm2mm，澆口具體尺寸一般根據經驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大，凝料加快，補縮困難，甚至形成噴射現象，影響塑件質量。澆口位置的選擇：（1） 澆口位置應使填充型腔的流程最短。這樣的結構使壓力損失最小

50、，易保證料流充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質，溫度，注塑壓力等的不同而變化，所以我們在考慮塑件的質量都要注意到這些適當值。（2） 澆口設置應有利于排氣和補塑。（3） 澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔、凹痕產生。（4） 澆口位置的設置應減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向，澆口數量多，產生熔接痕的機會很多。流程不長

51、時應盡量采用一個澆口，以減少熔接痕的數量。對于大多數框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低，熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢溜槽，是冷料進入溢溜槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產生。（5） 澆口位置應避免側面沖擊細長型心或鑲件。因點口在脫開時會傷塑件的內表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注系統的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口。分流道與澆口的連接。在利用了Pro/E的塑料顧問對其進行模仿CAE的注塑之后選擇了更具優(yōu)勢的澆口，由于鬧鐘后蓋的側內壁與鬧鐘芯存在一定的空隙，所以

52、即使是在脫模的時候流在一定的澆口痕也不會影響裝配。澆口套見圖4.1。圖4.1澆口套5 分型面的選擇與排氣系統的設計5.1 分型面的選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。通常有以下原則： 1、分型面的選擇有利于脫模：分型面應取在塑件尺寸的最大處。而且應使塑件流在動模部分，由于推出機構通常設置在動模的一側，將型芯設置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應將凹模也設在動模一側。拔模斜度小或塑件

53、較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 2、分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量和精度要求。 3、分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。4、分型面應有利于側向抽芯，但是此模具無須側向抽芯，此點可以不必考慮。5.2 排氣糟的設計 塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會產生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿。因該模具為小型模具，且分型面適宜，可利用分型面排氣，所以無需設計排氣槽。6 合模導向機構的設

54、計導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，通常導柱設在主型腔周圍。導向機構的主要作用有：定位、導向和承受一定側壓力。定位作用：為避免裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔過程中會產生單向側壓力，或由于注射機的精度限制，使導柱工作中承受一不定的導向作用。動定模合模時，首先導向機構接觸，引導動定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M入型腔，產生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會對導柱進行徑向的剪力，導致導柱容易折斷。對型芯和型腔改

55、進后，其的配合可以進行定位。導柱、導套零件如下： 圖6.1 導柱 圖6.2 導套 7 脫模機構的設計在對鬧鐘后蓋塑件進行脫模是必須遵循以下原則：1、因為塑料收縮是抱緊凸模，所以頂出力的作用點應盡量靠近凸模。因為塑件的壁厚的關系我們可以利用推板。2、頂出力應作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強筋，壁厚等處。作用面積盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞。3、為了保證良好的塑件外觀，頂出位置應盡量設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位。將頂桿設計在塑件的內部型腔。4、若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時，對不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件0.1mm；否則塑件會出現凸起，影響基面的平整。由于鬧鐘后蓋為薄壁圓筒形塑件，用頂管、推板脫模機構和。為了縮短頂桿與型芯配合長度以減少磨