模具专业毕业设计论文实例.doc

本科毕业（设计）论文XXXX造型及模具设计姓 名XXXX学 院机械工程学院专 业材料成型及控制工程指导教师XXX完成日期2011年6月海鸥照相机基板造型及模具设计海鸥照相机基板造型及模具设计摘 要CAD在机械制造行业的应用最早，也最为广泛。采用CAD技术进行产品设计不但可以使设计人员“甩掉图板”，更新传统的设计思想，实现设计自动化，降低产品的成本，提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率。在此设计中利用了UG来造型海鸥照相机基板并设计进行塑料模设计。提高了设计的准确性和效率。关键词：CAD; 塑料模；模具设计Seagull Camera front Panel Modeling and Mould DesignAbstractCAD was used in machenical profession the most early and widely.Takeing advantage of the CAD techinology can make designer giving up the paper design,the new thought of design achieve the automatic design,save the product cost,make the enterprise more competive in the market;it can also change the design mode from series to parallel to create a new managerment for design and product technology in order to shorten the develop cycle and improve the product rate.In this following design,it use the UG software to aid to design for moulding the Seagull camera front panel and mold.This method improve the accuracy and efficiency.KEYWORDS：CAD; plastic mold; mold design;前 言随着机械工业（尤其是汽车、摩托车工业）、电子工业（尤其是家电工业）、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高。因此，模具设计水平的高低、模具制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。通过本次毕业设计的目的是使我们掌握塑料、塑料制品、塑料成型工艺和塑料成型模具的基础知识、基础理论和基本设计方法；能正确设计中等复杂程度的塑料模具和常见的塑料制品；对塑料制品成型过程中出现的常见缺陷，能进行正确的分析判断并能解决之，是指能满足于此专业相关的企业、事业单位对就业者的要求，并为学生的进一步发展和创业打下较为牢固基础。此论文和设计中仍存在某些不足，我恳切希望各位指导老师及时提出批评和意见，以便以后更加完善此课程设计。目 录中文摘要ABSTRACT前言第一章 概论11.1塑料成型在工业生产中的重要地位11.2塑料成型技术的发展趋势11.3 塑料模具的分类1第二章 塑料的基础知识32.1塑料的组成32.2塑料的状态32 .3塑料制品优缺点32.3.1塑料及其制品优点32.3.2塑料的缺点32.4塑料的分类42.5 常用塑料的成型工艺特性42.5.1常用热塑性塑料的成型工艺特性42.5.2热固性塑料的成型工艺特性5第三章 模具结构设计及选用63.1注射模具的机构组成63.2模具设计方案63.3分型面的选定73.4确定型腔数和排列形式以及型腔、型芯的结构93.5成型件的结构设计93.5.1凹模按其结构分类93.5.2凸模的结构设计103.6浇注系统的设计123.6.1分流道的设计133.6.2倾斜式主流道143.6.3浇口的设计143.7脱模机构的设计163.7.1脱模机构的作用163.7.2设计推杆脱应注意事项163.7.3推杆位置的选择163.7.4常用的推出机构163.7.5一次推出机构173.7.6二次推出机构173.7.7推出机构的复位173.8侧向分型与抽芯机构设计183.8.1侧向分型与抽芯机构的分类183.8.2侧滑块的设计193.8.3导滑槽的设计19第四章 注射机原理4.1 注塑成型机的工作原理214.2 注塑机的结构214.3 注塑机的操作224.3.1注塑机的动作程序224.3.2注塑机操作项目224.3.3 注塑工艺条件的控制24第五章 模具装配5.1型腔或型芯的装配和调整255.2抽芯机构的装配和调整255.2.1斜导柱抽芯滑块的装配和调整265.2.2斜导柱结构斜楔锁紧块的装配265.2.3动、定模合模配合与调整265.3注射模的总装和调整265.4海鸥照相机外壳注塑模的试模与调整过程275.4.1.塑件原材料分析275.4.2注射成型机性能参数的确认275.4.3模具在注射机上的安装275.4.4锁模、开闭模、顶出等参数的设定与调整275.4.5成型特性分析和成型条件的设定与调整27XXXX大学本科毕业（设计）论文第一章 概 论1.1塑料成型在工业生产中的重要地位在工农业生产、国防建设和科学技术、交通运输、石油化工、机械电子、邮政通信、建筑旅游、医疗卫生、环境保护、家用电器、教育文化、体育艺术等各个领域，塑料制品无处不在。在目光难及的人造卫星、宇宙飞船上，塑料制品占其总体积的一半。甚至塑质人体器官、心脏、肺、骨骼等也离不开塑料。德国人说模具工业是金属加工工业中之王。美国人说模具工业是美国工业的基石。罗马人说模具就是黄金。而日本则说模具是促进社会繁荣富裕的动力。中国有人说模具是工业生产之母。模具工业是我国国民经济发展的催化剂，使人民生活之本小康的火车头。1.2塑料成型技术的发展趋势在塑料之间的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。一幅优良的注射模可成型上百万次，一幅好的压缩模能成型25万次以上，这与上述各因素有很大关系。从塑料模的设计、制造、模具的材料以及成型技术等方面，塑料成型技术的发展趋势如下：1）CAD/CAE/CAM技术的快速发展和推广应用利用塑料模流动分析CAE系统，输入有关参数，可以进行熔体充填模具型腔时流动状态的分析、纤维取向的分析、型腔内压力状态的分析和温度分布的分析。模具CAD/CAM系统是计算机辅助某一种类型模具的设计、计算、分析、绘图以及数控加工自动编成等的有机集成。2）各种模具新材料的研制和使用模具材料的选用在模具的设计与制造中是一个比较重要的问题，它直接影响到模具的制造工艺、模具的使用寿命、塑件的成型质量和模具的加工成本等。3）塑料制件的微型化、超大型化和精密化为了满足塑料之间在各种工业产品中的使用要求，塑料成型技术朝着微型化、大型化甚至超大型化和精密化方面发展。4）模具的标准化为了满足大规模制造塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，塑料模具的标准化工业就行得十分重要了。1.3 塑料模具的分类塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。塑料模具包括：注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、真空成型模、压缩空气成型模，旋转成型模、发泡成型模和空气辅助成型模和水辅助成型模等多种塑料成型模具。在上述各种塑料模具中，由于注射模具有高效、精密、可成型各种复杂制品，工艺先进等诸多其他成型模具所不及的特点而成为塑料制品成型工艺中最重要的并且起主导作用的模塑成型工艺装备。在高速发展中，注射模又将其它成型模具的优点吸纳、融合和发展，形成了更加完善，更加优越也更加先进的一种新的成型技术。比如将压缩模的特点和先进之处融入注射模中，与注射型模的优点和温流道注射模的优点结合起来，从而发展成为注射、压缩模和温流道注射、压缩模，使其制品的内在质量和成型精度大大提高，应用范围也因此而更加广泛。第二章 塑料的基础知识2.1塑料的组成塑料由合成树脂、各种添加剂如填充剂（填料）、增塑剂、稳定剂、着色剂和固化剂等共同组成。树脂决定着塑料的性质和类别，是塑料中最主要的原料。填充剂有增量作用以减少合成树脂的比例，利于降低成本，同时还有改善性能的作用。增塑剂可改善塑料的成型性能，降低刚性和脆性增加塑性、流动性和韧性。稳定剂可抑制和防止降解，它分为三种即热稳定剂防止受热而降解；光稳定剂防止因受光而降解；抗氧化剂防止发生氧化而加速降解。着色剂主要起装饰美化作用但同时还可提高塑料的光和热的稳定性和耐候性。2.2塑料的状态不同温度时聚合物呈现的三种状态：低温：玻璃态（固体态）中温：高潭态（介于固体和熔融体之间，有弹性由如橡胶状）高温：粘流态（很稠的熔融体，有流动性）2.3塑料制品优缺点塑料制品就是塑料用各种不同的模具和各种不同的成型工艺制造出来的，具有一定形状，一定使用功能和一定使用价值的产品。塑料已经成为在钢铁、木材、水泥之后的第四大工业基础材料。2.3.1塑料及其制品优点（1）质轻：最轻的泡沫塑料，其相对密度在（0.010.05）g/cm3之间。（2）有优良的电绝缘性能。（3）有良好的耐腐蚀性能。（4）减震消音作用强。（5）隔热保暖性能好。（6）力学强度范围宽根据使用要求可柔、可韧、可刚。（7）优异的透光性和防护性，常用作玻璃替代品。2.3.2塑料的缺点（1）耐热性差，高温下强度迅速下降。（2）有的塑料燃烧时，释放出刺激性、腐蚀性等有害气体。（3）导热性差，膨胀系数大，高温下易变形。（4）在日光、大气、高温作用下产生老化。（5）有的塑料制品，机械强度较低。2.4塑料的分类按合成树脂的分子机构，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类：（1）热塑性塑料：是由可以多次加热加压，反复成型，具有一定的可塑性和合成树脂和各种添加剂、着色剂制成的塑料。在反复加热加压的多次成型过程中，只有物理变化而无化学变化；其变化过程是可逆的；其分子结构是线型或支链型的二维结构聚合物。（2）热固性塑料：与前者相比主要不同处是：不但合成树脂有所不同，而且在添加剂中还加入了固化剂。因此在加热成型过程中，当温度达到使固化剂产生化学变化的温度时，其分子结构从线型结构或支链型结构变为网状的交联体形三维结构而固化，再加热也不再变化。整个成型过程中既有物理变化也有化学变化。其过程是不可逆的。根据塑料的用途，塑料可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三大类。（1）通用塑料：即普通的易于成型，产量大，用途广而又廉价类的塑料如最常用的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料之类的塑料。（2）工程塑料：即可成型工程结构件一类的塑料。较之前者具有强度高、尺寸稳定，在高低温下变形小，能熬吃良好的性能如ABS，尼龙、聚甲醛等。（3）特种塑料：即具有特种功能的塑料。如耐高低温、高冲击，具有高强度的塑料；具有导电、或超导功能的塑料（即导磁、吸波、光敏、记忆性塑料超导功能）等等。2.5 常用塑料的成型工艺特性无论是热塑性还是热固性塑料都具有流动性，收缩性和吸湿性。没有流动性塑料就无法模塑成型也就不成其为塑料。收缩性和吸湿性虽是塑料的共性，但上述两种塑料的情况又各有不同。现分别阐述如下：2.5.1常用热塑性塑料的成型工艺特性（1）流动性：塑料熔体在一定温度和压力下流动和距离或注满型腔的能力即为塑料的流动性。影响塑料流动性的因素有以下三个：1.温度：温度过高，过低都会降低流动性。适中最好。2.压力：注射力大，塑料流动越快。因压力大，熔体流动时剪切力随时加大。3.模具结构：浇注系统的结构、尺寸、粗糙度；排气是否顺利等都对流动性有直接的影响。（2）收缩性：塑料制品脱模冷却后形体尺寸变小了，这种性质叫收缩性。收缩的大小，以制品收缩尺寸的单位长度百分比来表示，称为收缩率。（3）相容性：相容性即是两种或几种不同品种的塑料熔融后能容和到一起而不产生分离、起层现象的性能。相容性的优劣与其分子结构的相似程度有关。分子结构相似则易于相容，反之则难于相容。良好的相容性是改造塑料性能的重要条件和重要途径。（4）吸湿性：即塑料对水的吸附性能。（5）热敏性：某些热稳定性差的塑料，与高温或高温中时间长时发生降解，变色等现象。（6）结晶性2.5.2热固性塑料的成型工艺特性（1）流动性：与热塑性塑料的情况近似。（2）收缩性：与热塑性塑料的情况近似。（3）比容和压缩率：比容和压缩率是用以确定模具加料腔的尺寸大小。（4）固化速度：固化速度是指熔融塑料充满型腔后，分子结构从线型或支链形结构变为网状体形三维结构即铰链固化结构所需的时间。时间越短，说明固化速度越快。（5）水分和挥发物含量：水分和挥发物含量过高，使其流动性过大，易产生溢边和内应力，使制品收缩加大而加剧变形而且制品中易产生气泡使强度降低并产生水纹，光泽也不好。但含水分过少，又会大大降低其流动性，成型时不宜充满型腔，成型困难。第三章 模具结构设计及选用3.1注射模具的机构组成注射模具由动模和定模两部分组成，定模部分安装在主设计的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上。在注射成型过程中，动模随注射机上的合模系统运动，同时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合构成浇注系统和型腔，塑料熔体从注射机喷嘴流经模具浇注系统进入型腔。冷却后开模时，动模与定模分离，取出塑件。塑料注射模由以下几个组成部分1） 成型部分：成型部分由凸模（型心）、凹模以及嵌件和镶块等组成。2） 浇注系统：融融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道成为浇注系统，浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料井等组成。3） 导向机构：导向机构分为动模与定模之间的导向和推出机构的导向。4） 侧向分型与抽芯机构：带动侧向凸模或侧向成型块移动的机构成为侧向侧向分型与抽芯机构。5） 推出机构：推出机构是指模具分型后将塑件从模具中推出的装置。6） 温度调节系统：为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须对模具的温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度调节系统。7） 排气系统：在注射成型过程中，为了将型腔内的气体排出模外，常常需要开设排气系统。8） 支撑零部件：用来安装固定或支撑称心的零部件及前述的各部分机构的零部件均成为支撑零部件。3.2模具设计方案注射成型模具的设计和制造，其最终目的是为了能按用户要求和市场需要，快捷、及时、即安全又稳定持久地生产出质地精良的制品。因此，设计是否合理主要体现在下述几方面：（1）所有成型之平的表面质量、尺寸精度及其稳定性极其相关技术条件，是否能达到用户（或图纸）的要求。（2）所设计的模具，其制造工艺性是否先进、合理、与现有设备及制造技术水平是否相符合及在规定的周期内能否完成。（3）各零部件是否便于装、卸；便于维护、修理和更换。（4）使用是否安全并符合环保要求；使用寿命能否达到用户要求。设计方案拟定：（1）首先先确定分型面，有侧抽芯的要选定抽芯结构。（2）确定型腔数和排列形式以及型腔、型芯的结构。（3）浇口位置、脱浇道结构的确定和排气系统的确定。（4）冷却系统的选定。（5）导向、定位结构的确定。（6）推出结构和复位结构的选定。（7）模架大小的选定和相关标准件的选定。（8）模具钢材和热处理要求的确定。（9）注射机型号、规格的选定。3.3分型面的选定分型面对制品表面质量，尺寸精度和形位精度、脱模，型腔型芯结构的排气以及进料浇口和模具制造都有着直接影响。因此在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定较为有利的方案。分型面确定的要点：（1）应选在制品的最大外形尺寸之处，否则，制品无法脱模。同时还应选在能使制品留在动模之处，有利于脱模。（2）不能影响制品外观尤其是对表面质量有要求的制品；（3）便于浇口进料，利于成型，易于排气（4）利于型腔加工，从而使制品的精度易于得到保证。（5）有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强度。（6）利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装。分析塑件，塑件材料为ABS+PC。ABS：无毒、无味、微黄色；密度为（1.021.05）g/cm3，制品光泽较好，冲击韧性、力学强度较高、尺寸稳定，电性能、化学耐腐性好，易于成型和机械加工，可作双色成型件。适用做一般机械零件，减摩耐磨零件，传动件电信结构件等。PC（聚碳酸酯）：本色微黄，加少量淡蓝色则为无色透明塑料，透光率近90%，抗冲击性在热塑性塑料中位居前列，韧而刚。制件尺寸精度高，在较大的温度变化范围内保持其尺寸稳定性。收缩率恒定为0.6%0.8%，耐热、抗蠕变。吸水率低，绝缘性较好，耐蚀、耐磨性好，但高温易水解，相溶性差。如图3-1所示，是塑料件外形图3-1 海鸥照相机基板保证照相机表面外观，并且考虑到利于抽芯，不妨碍塑件脱模的情况下，分型面确定如图3-2所示：图3-2 分型面的设定3.4确定型腔数和排列形式以及型腔、型芯的结构一次注射只能生产一件塑料产品的模具称为单型腔模具。如果一幅模具一次注射能生产两件获两件以上的塑料产品，则这样的模具称为多型腔模具。分析该零件，由于小批量生产，故可以考虑一模一腔来生产该照相机外壳。与多型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料之间的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。分析其模具结构，由于制件四面都有孔，因此必须采用侧抽芯才能保证制件顺利脱出。另外，如图3-3箭头所示处需要内抽芯可顺利将制品取出。图3-3 需要设置侧抽芯的位置3.5成型件的结构设计凹模是成型制品外表面的成型零件，使制品外表面形状、结构的复制3.5.1凹模按其结构的不同可分为：（1） 整体结构的凹模整体结构的凹模，结构简单易于制造，制品上无镶拼结构留下的拼接痕，制品质量较好；制造中省去了镶拼组合所需的工时和费用。整体结构的凹模适用于形状比较简单，精度要求不高，使用寿命可成型几千至一万左右次的中、小型模具。 如图3-4所示图3-4 整体结构的凹模（2）整体镶入结构的凹模整体镶入结构凹模的优点是可以选用优质钢材加工而又用材不多，其结构便于加工，也便于维修和更换；一致性较好。其外形根据制品形状结构和模具结构需要，可以是圆形、方形、矩形或其他形状。如图3-5所示图3-5 整体镶入结构的凹模（3）局部镶拼结构的凹模对于型腔内某些易于磨损或较为复杂的部分，采用局部镶拼组合的结构，可使易损部分的修理或更换更加方便快捷，也可使复杂的部分较之整体凹模更易于加工且制造精度也易于得到保证，如图3-6所示。图3-6 局部镶拼结构的凹模（4）四壁镶拼结构的凹模为便于制造，便于研磨和抛光，同时减少热处理的变形和节约优质钢材，对比较复杂的、大型的凹模常采用四壁镶拼结构，如图3-7所示。图3-7 四壁镶拼结构的凹模3.5.2凸模的结构设计凸模即成型塑料制品内表面的大型芯，而成型制品上的孔的是小型芯或成为成型杆。凸模分为整体结构的凸模、整体镶入结构的凸模和镶拼组合结构的凸模三种。（1）整体结构的凸模试制性制品的小模具、形状很简单的小模具、偶有使用整体结构的凸模，是将凸模与模板成为一整体来加工。由于材料浪费太大，一般情况下不宜采用。（2）整体镶入结构的凸模其优点是节约优质钢材，便于制造。（3）镶拼组合结构的凸模通常，复杂制品模具采用此结构，易于加工，质量容易保证。在此设计中我选用了比较常用的第二种凸、凹模结构形式整体镶入结构的凹模，其优点是可以选用优质钢材加工而又用材不多，其结构便于加工，也便于维修和更换；一致性较好。如图3-8所示，图3-9为凸凹模装配图图3-8 照相机外壳模具型腔图3-9 照相机外壳模具型腔、型芯的安装结构在型芯设计方面，由于该照相机塑件四面都有孔，我采用了四侧抽型来解决制品的脱模问题，另外还使用了内抽型来解决内部难脱模的部位先脱模。如图3-10所示，1、4、5、7为四个面的侧抽型块，2、3、6、8、9是五处内抽芯的地方。图3-10 型芯和四面侧抽芯设置3.6浇注系统的设计浇注系统用以将熔融状态的塑料粘流体经注射剂喷嘴在高温、高压和高速状态下，通过浇注系统进入模具型腔。浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。如图3-11所示：图3-11 流道示意图在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a)塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)注射机安装模板的大小：在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。f)成型效率：在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。g)冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。3.6.1分流道的设计分流道是主流道与浇口的连接通道，使常见的一般分流道，其温度与模具温度相同，故称为等温分流道，而有别于加热的分流道即热流道。分流道的设计要点1)流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四十少折弯。2)要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以利保压、补缩和压力传递。3)要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，在保证模具结构强度前提下，力求采用平衡进料，而且在保证模具结构强度前提下，力求紧凑、集中。4)便于加工，便于是用标准刀具，免予制造专用刀具。浇道截面形状比较如图3-12所示图3-12 浇道截面形状比较3.6.2倾斜式主流道由于受制品结构的影响，使主流道偏离模具中心。主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道d：主流道小端直径=（注射机喷嘴孔径+1）mmL：主流道长度，根据模具结构确定，越短越好。R：主流道锥度。一般为24；粘度大的可选36、（但应力求欲交道的斜度一致）。浇口套设计：为标准件可选购。浇口套常用钢材是T8A、T10A热处理要求；（5055）HRC倾斜式主流道的倾斜角：PE、PP、PA等塑料最大可达30；PS、SAN、ABS、PC、POM、PMMA等塑料，倾斜角最大可达20。而其他设计参数与垂直主流道相同。3.6.3浇口的设计1)浇口截面尺寸的确定要点浇口界面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的厚薄（尺寸大的、壁厚的，浇口尺寸要适当放大些，反之则应取小尺寸）、塑料的品种（流动性好的，尺寸取值应偏小，反之应取大值尺寸）以及制品的结构和相应的浇口形式而定。先取小值，试模后根据情况再修正。（小尺寸可以修大，太大了就无法修小了。）2)浇口位置确定的要点1.浇口应设计在制品壁厚最厚之处，并力求浇口之型腔各部分距离尽可能接近并利于补缩。2.避免在浇口处产生喷射、在成型中产生蛇流。3.应设计在制品成型时的主要受力之处，因为此处是塑料熔体流动方向上所承受的拉应力和压应力的最大之处，特别是带填料的增强塑料，更为明显。4.应考虑并顾及到制品的尺寸和精度要求：因为塑料流动方向和垂直于流动方向的收缩率不相同。所以应考虑到收缩的方向性和可能引起的变形。在照相机外壳设计中，严格保证照相机的外观质量，因此将浇口设置在如图3-13所示的地方图3-13 浇口位置的确定受制品的结构影响，主流道设为倾斜式主流道如图3-14所示图3-14 流道设计3.7脱模机构的设计3.7.1脱模机构的作用注射成型后的塑料制件及浇铸系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成。推出机构进行推出动作后，在下次注射前必须复位，复位杆就是为此而设计的。为了保证推出机构的推出和复位动作能平稳、灵活地进行，对于中、大型模具或推杆很多的模具，通常要设置推出机构的导向装置。3.7.2设计推杆脱应注意事项1) 为使推杆不易于弯曲，推杆的截面应有不少于12的面积承受脱模力；2)推杆直径的选择，依塑件具体情况而定。原则上宁多勿少，直径宁小勿大,个别情况例外；3) 为使推杆不触及型芯，推杆外周距型芯应留有不小于0.20.5mm的距离(依型芯大小而定)，且当推杆孔磨损时，有更换较大截面推杆的余地；4)推杆的前端，原则上应高出于型腔表面0.10.2mm，以免塑件上留有推杆突起痕迹，但应依塑件要求而定；5)推杆在闭模时，有可能与侧抽芯冲突，应采用推杆先复位机构；6)当塑件上有加强筋及突脐时，推杆应设在其上；7)塑件为矩形壳体时，由于隅角部位散热不良，推杆不宜设在隅角部位；8)当采用潜伏浇口时，推浇口的推杆端部可以略低于浇道表面；9)推杆与推杆孔之间的双边间隙，应能保证不溢料而又能排气。对于流动性较好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙等，应不大于0.030.04mm，其他种塑料则应不大于0.040.05mm。3.7.3推杆位置的选择推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方。推杆位置选择应注意，当塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受理均匀，塑件推出平稳和不变形。推杆位置选择是应注意塑件本身的强度和刚度，尤其是薄壁塑件，应尽可能地选择在壁厚和凸缘等处，否则很容易使塑件变形甚至损坏。3.7.4常用的推出机构1）推管推出机构：推管是一种空心的推杆，它适于环形、筒形塑件或带有孔的部分的塑件的推出。由于推管整个周边接触塑件，故推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。2）推件板推出机构：推件板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板和推杆所组成，随着推出机构开始工作，推杆推动推件板，推件板从塑料制件的端面将其从型芯上推出。因此，推出力的作用面积大而均匀，推出平稳，塑件上没有推出的痕迹。3）活动镶件及凹模推出机构：活动镶件就是活动的成型零件。某些塑件因结构原因不宜采用前述推出机构，则可利用活动镶件或凹模板将塑件推出。4）多元推出机构：有些塑件在模具设计时，往往不能采用上述单一的简单推出机构，否则塑件就会变形或损坏，因此，要采用两种或两种以上的推出形势，这种推出机构称为多元推出机构。3.7.5一次推出机构一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造、维修方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换，因此，推杆推出机构是推出机构中最简单、最常见的形式。3.7.6二次推出机构考虑到塑件形状特殊，再一次脱模推出动作后，塑件仍难于从型腔中取出或不能自动脱落时，必须在增加一次脱模推出动作，才能使塑件脱模，有时为了避免一次脱模推出时塑件受力过大，也采用二次脱模推出，以保证塑件质量，这类脱模机构称为二次推出机构。3.7.7推出机构的复位使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板上同时安装上复位杆。复位杆为圆形截面，每幅模具一般设置四根复位杆，其位置应对称设在推杆固定板的四周，以便推出机构在合模时能平稳复位。复位杆在装配后其端面应于动模分型面齐平，推出机构推出后，复位杆便高出分型面一定距离（即推出行程）。合模时，复位杆先于推杆与定模分型面接触，在动模向定模逐渐合拢过程中，推出机构被复位杆顶住，从而于动模产生相对移动直至分型面合拢时，推出机构就回复到原来的位置，这种结构中的合模和复位是同时完成的。在推件板推出的机构中，推杆端面与推件板接触，可起到复位作用，故再推件板推出机构中不必再另行设置复位杆。有些塑件的推杆，其端面一部分顶在塑件的端面上，其余部分顶在定模的分型面上，这样的推杆，既可用来推出塑件，又可兼作复位杆。另一种推出机构复位装置为弹簧复位。弹簧复位是利用压缩弹簧的恢复力使推出机构复位，其复位先于合模动作完成。在活动镶件后端设置推杆时，为了在合模前安放活动镶件，常采用弹簧先复位。弹簧设置在推杆固定板与支撑板之间，设计时应防止推出后推杆固定板把弹簧压死，或者弹簧已被压死而推出还没到位。在斜导柱固定在定模、侧型芯滑块安装在动模的侧向抽芯机构中，当在侧型芯投影面下设置推杆而发生所谓“干涉”现象时，常常采用弹簧进行推出机构的先复位。如下图3-13所示，为该设计中的推出机构，其采用了二次推出机构，第一次推出正好利用了型芯的内抽型芯滑块来完成第一次的推出动作，当开模时，动模移动，在移动一段距离后1号件拉住2号件，2号件事固定在推板7上的，2号件拉动推板7做第一次推出动作，完成了开模状态后推板7停止移动，随后注塑机推杆推动推板6进行第二次推出动作，4号件推杆固定在推板6上，制件由推杆完全推出，完成整个推出的过程。图3-13 模具的推出机构3.8侧向分型与抽芯机构设计当注射成型的塑件与开合模方向不同的内侧或外侧具有孔、凹穴或凸台时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。3.8.1侧向分型与抽芯机构的分类根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压（液动）或启动以及手动等三大类。机动侧向分型与抽芯机构是利用注射模开模力作为动力，通过有关传动零件（如斜导柱、弯销等）将力作用于侧向成型零件使其侧向分型或将其侧向抽芯，合模时又靠有关传动零件使侧向成型零件复位。这类机构结构比较复杂，但能实现自动化生产，生产效率高，在模具的设计与制造中应用最为广泛。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜道槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构，其中以斜导柱侧向分型与抽芯机构最为常用。3.8.2侧滑块的设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要的零部件，一般情况下，它与侧向型芯（或侧向成型块）组合成侧滑块型芯，称为组合式侧滑块。在侧型芯简单且容易加工的情况下，也有将侧滑块和侧型芯制成一体的，称为整体式侧滑块。在侧向分型或抽芯过程中，塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要靠其运动进度来保证。3.8.3导滑槽的设计斜导柱的侧抽芯机构工作时，侧滑块是在有一定精度要求的导滑槽内延一定的方向作往复移动的。根据侧型芯的大小、形状和要求不同，以及各工厂的使用习惯不同，导滑槽的形式也不相同，最常用的是T形槽和燕尾槽。常用的导滑槽结构形式有以下几种，如图3-14所示(a) (b)(c)图3-14 导滑槽的结构形式在本次设计中，我采用了最常用的斜导柱侧向分型与抽芯机构，并且用了第三种导滑槽的结构方式。如下图所示：图3-15 侧向分型与抽芯机构第四章 注射机原理4.1 注塑成型机的工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。4.2 注塑机的结构注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。（1）卧式注塑机：这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处于同一水平中心线上，且模具是沿水平方向打开的。其特点是：机身矮，易于操作和维修；机器重心低，安装较平稳；制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动操作。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。 （2）立式注塑机：其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上，且模具是沿垂直方向打开的。因此，其占地面积较小，容易安放嵌件，装卸模具较方便，自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下，必须用手取下，不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机，一般是在60克以下的注塑机采用较多，大、中型机不宜采用。（3）角式注塑机：其注射方向和模具分界面在同一个面上，它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小，但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。 （4）多模转盘式注塑机：它是一种多工位操作的特殊注塑机，其特点是合模装置采用了转盘式结构，模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充分发挥了注射装置的塑化能力，可以缩短生产周期，提高机器的生产能力，因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量塑制品的生产，但因合模系统庞大、复杂，合模装置的合模力往往较小，故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在2045MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。4.3 注塑机的操作4.3.1注塑机的动作程序喷嘴前进注射保压预塑倒缩喷嘴后退冷却开模顶出退针开门关门合模喷嘴前进。4.3.2注塑机操作项目注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度及电流、电压的监控，注射压力和背压压力的调节等。 注射过程动作选择一般注塑机既可手动操作，也可以半自动和全自动操作。手动操作是在一个生产周期中，每一个动作都是由操作者拨动操作开关而实现的。一般在试机调模时才选用。半自动操作时机器可以自动完成一个工作周期的动作，但每一个生产周期完毕后操作者必须拉开安全门，取下工件，再关上安全门，机器方可以继续下一个周期的生产。全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后，可自动进入下一个工作周期。在正常的连续工作过程中无须停机进行控制和调整。但须注意，如需要全自动工作，则（1）中途不要打开安全门，否则全自动操作中断；（2）要及时加料；（3）若选用电眼感应，应注意不要遮闭了电眼。实际上，在全自动操作中通常也是需要中途临时停机的，如给机器模具喷射脱模剂等。正常生产时，一般选用半自动或全自动操作。操作开始时，应根据生产需要选择操作方式（手动、半自动或全自动），并相应拨动手动、半自动或全自动开关。半自动及全自动的工作程序已由线路本身确定好，操作人员只需在电柜面上更改速度和压力的大小、时间的长短、顶针的次数等等，不会因操作者调错键钮而使工作程序出现混乱。 当一个周期中各个动作未调整妥当之前，应先选择手动操作，确认每个动作正常之后，再选择半自动或全自动操作。预塑动作选择根据预塑加料前后注座是否后退,即喷嘴是否离开模具,注塑机一般设有三种选择。（1）固定加料：预塑前和预塑后喷嘴都始终贴进模具，注座也不移动。（2）前加料：喷嘴顶着模具进行预塑加料，预塑完毕，注座后退，喷嘴离开模具。选择这种方式的目的是：预塑时利用模具注射孔抵助喷嘴，避免熔料在背压较高时从喷嘴流出，预塑后可以避免喷嘴和模具长时间接触而产生热量传递，影响它们各自温度的相对稳定。（3）后加料：注射完成后，注座后退，喷嘴离开模具然后预塑，预塑完再注座前进。该动作适用于加工成型温度特别窄的塑料，由于喷嘴与模具接触时间短，避免了热量的流失，也避免了熔料在喷嘴孔内的凝固。注射结束、冷却计时器计时完毕后，预塑动作开始。螺杆旋转将塑料熔融并挤送到螺杆头前面。由于螺杆前端的止退环所起的单向阀的作用，熔融塑料积存在机筒的前端，将螺杆向后迫退。当螺杆退到预定的位置时（此位置由行程开关确定，控制螺杆后退的距离，实现定量加料），预塑停止，螺杆停止转动。紧接着是倒缩动作，倒缩即螺杆作微量的轴向后退，此动作可使聚集在喷嘴处的熔料的压力得以解除，克服由于机筒内外压力的不平衡而引起的“留涎”现象。若不需要倒缩，则应把倒缩停止开关调到适当位置，让预塑停止开关被压上的同一时刻，倒缩停止开关也被压上。当螺杆作倒缩动作后退到压上停止开关时，倒缩停止。接着注座开始后退。当注座后退至压上停止开关时，注座停止后退。若采用固定加料方式，则应注意调整好行程开关的位置。 一般生产多采用固定加料方式以节省注座进退操作时间，加快生产周期。 注射压力选择注塑机的注射压力由调压阀进行调节，在调定压力的情况下，通过高压和低压油路的通断，控制前后期注射压力的高低。普通中型以上的注塑机设置有三种压力选择，即高压、低压和先高压后低压。高压注射是由注射油缸通入高压压力油来实现。由于压力高，塑料从一开始就在高压、高速状态下进入模腔。高压注射时塑料入模迅速，注射油缸压力表读数上升很快。低压注射是由注射油缸通入低压压力油来实现的，注射过程压力表读数上升缓慢，塑料在低压、低速下进入模腔。先高压后低压是根据塑料种类和模具的实际要求从时间上来控制通入油缸的 压力油的压力高低来实现的。为了满足不同塑料要求有不同的注射压力，也可以采用更换不同直径的螺杆或柱塞的方法，这样既满足了注射压力，又充分发挥了机器的生产能力。在大型注塑机中往往具有多段注射压力和多级注射速度控制功能，这样更能保证制品的质量和精度。注射速度的选择一般注塑机控制板上都有快速慢速旋钮用来满足注射速度的要求。在液压系统中设有一个大流量油泵和一个小流量泵同时运行供油。当油路接通大流量时，注塑机实现快速开合模、快速注射等，当液压油路只提供小流量时，注塑机各种动作就缓慢进行。 顶出形式的选择注塑机顶出形式有机械顶出和液压顶出二种,有的还配有气动顶出系统,顶出次数设有单次和多次二种。顶出动作可以是手动，也可以是自动。顶出动作是由开模停止限位开关来启动的。操作者可根据需要，通过调节控制柜上的顶出时间按钮来达到。顶出的速度和压力亦可通过控制柜面上的开关来控制，顶针运动的前后距离由行程开关确定。温度控制以测温热电偶为测温元件，配以测温毫伏计成为控温装置，指挥料筒和模具电热圈电流的通断，有选择地固定料筒各段温度和模具温度。料筒电热圈一般分为二段、三段或四段控制。电器柜上的电流表分别显示各段电热圈电流的大小。电流表的读数是比较固定的，如果在运行中发现电流表读数比较长时间的偏低，则可能电热圈发生了故障，或导线接触不良，或电热丝氧化变细，或某个电热圈烧毁，这些都将使电路并联的电阻阻值增大而使电流下降。在电流表有一定读数时也可以简单地用塑料条逐个在电热圈外壁上抹划，看料条熔融与否来判断某个电热圈是否通电或烧毁。合模控制合模是以巨大的机械推力将模具合紧，以抵挡注塑过程熔融塑料的高压注射及填充模具而令模具发生的巨大张开力。关妥安全门，各行程开关均给出信号，合模动作立即开始。首先是动模板以慢速启动，前进一小短距离以后，原来压住慢速开关的控制杆压块脱离，活动板转以快速向前推进。在前进至靠近合模终点时，控制杆的另一端压杆又压上慢速开关，此时活动板又转以慢速且以低压前进。在低压合模过程中，如果模具之间没有任何障碍，则可以顺利合拢至压上高压开关，转高压是为了伸直机铰从而完成合模动作。这段距离极短，一般只有0.31.0mm，刚转高压旋即就触及合模终止限位开关，这时动作停止，合模过程结束。注塑机的合模结构有全液压式和机械连杆式。不管是那一种结构形式，最后都是由连杆完全伸直来实施合模力的。连杆的伸直过程是活动板和尾板撑开的过程，也是四根拉杆受力被拉伸的过程。 合模力的大小，可以从合紧模的瞬间油压表升起之最高值得知，合模力大则油压表的最高值便高，反之则低。较小型的注塑机是不带合模油压表的，这时要根据连杆的伸直情况来判断模具是否真的合紧。如果某台注塑机合模时连杆很轻松地伸直，或“差一点点”未能伸直，或几副连杆中有一副未完全伸直，注塑时就会出现胀模，制件就会出现飞边或其它毛病。开模控制当熔融塑料注射入模腔内及至冷却完成后,随着便是开模动作,取出制品。开模过程也分三个阶段。第一阶段慢速开模，防止制件在模腔内撕裂。第二阶段快速开模，以缩短开模时间。第三阶段慢速开模，以减低开模惯性造成的冲击及振动。4.3.3 注塑工艺条件的控制目前,各注塑机厂家开发出了各式各样的程序控制方式，大致有：注射速度控制、注射压力控制、注入模腔内塑料充填量的控制、螺杆