φ40x80襯筒注塑模具設計,φ40,x80襯筒注塑模具設計,40,x80,注塑,模具設計 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目： Φ40x80襯筒注塑模具設計 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 1201 學生姓名： 余良 指導教師： 陳慧珍 論文提交日期：2016 年 5 月 30 日 論文答辯日期：2016 年 6 月 6 日 摘要 注射成型是塑料成型的主要方法之一，它的好處是能夠一次性成型一些形狀比較復雜的塑件，其生產效率較為高。 在本畢業(yè)設計課題中，以襯筒作為注塑零件，襯筒作為日常生活用品適宜采用注射方法成型，通過對塑件進行結構和工藝性分析，成功的設計出了一套一模四腔的塑料注射模具，并合理的編寫出來了成型零件的一項制造工藝。在設計中，三維軟件的應用貫穿到了整個設計過程。 首先利用三維軟件的零件模塊進行襯筒實體模型的創(chuàng)建，然后利用其制造模塊對模型進行分模、型芯的設計、澆注系統(tǒng)的設計，最后利用了其模具生成了標準的模架，并且再進行頂桿、冷卻系統(tǒng)、支撐柱等綜合布置。在模具的設計過程中，一些比較重要的尺寸（如壁厚、頂桿直徑、流道尺寸等）都經過了理論計算或者取一個較為合理的經驗數(shù)值，并進行了強度校核和流道剪切速率的校核。 關鍵詞： 襯筒； 注射模； 推筒； 分模 Abstract Injection molding is one of the main methods of plastic molding, its advantages can be a complicated shape of plastic forming parts, high production efficiency. In this design, the micro pin as products suitable to use injection molding industry, through the analysis of plastic parts structure and technology, design a set of one module and four cavities plastic injection mold, and write a reasonable manufacturing process of molding parts. In the design, the application of 3 d software runs through the whole design process, First micro parts by using three-dimensional software modules pin the creation of the entity model, and then use its manufacturing module of die, the design of the core, the design of gating system, and finally use the mould produce standard mould frame, and then to push rod, the cooling system comprehensive arrangement, columns, etc. In the mold design process, some important size (such as wall thickness, plunger diameter, the size of the flow channel, etc.) through the theoretical calculation or take a reasonable numerical experience, and has carried on the intensity and the flow shear rate of the check. Keywords: Tiny pin; Injection mould; Top pole ; Die 目 錄 第一章前言 1 第二章塑件成型工藝分析 4 2.1 塑件的使用要求 4 2.2 塑件的材料分析 4 2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面質量、塑件的結構工藝性分析 6 2.3.1 塑件的尺寸精度分析 6 2.3.2 塑件的表面質量分析 6 2.3.3 塑件的結構工藝性分析 7 第三章成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)的編制 8 3.1 塑件的體積和重量 8 3.2 澆注系統(tǒng)凝料的估算 9 3.3 注射機的選用及其技術參數(shù) 9 3.4 成型工藝參數(shù) 10 第四章模具結構方案的確定 12 4.1 分型面位置確定 12 4.2 澆注系統(tǒng)的設計與計算 13 4.2.1 主流道設計 13 4.2.2 分流道的設計 14 4.2.3 澆口的設計 14 4.3 成型零件結構的確定 15 4.3.1 凹模的結構設計 15 4.3.2 凸模（型芯）的結構設計 16 4.4 排氣與引氣系統(tǒng)結構的確定 16 第五章主要零部件的設計計算 18 5.1 成型零件工作尺寸計算 18 5.2 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 19 5.3 脫模機構的設計 20 5.4 推出方式的確定 20 第六章模具冷卻系統(tǒng)的計算 22 6.1 冷卻介質 22 6.2 冷卻系統(tǒng)計算 22 6.3 水路的布置形式 23 第七章注射機有關參數(shù)的校核 24 7.1 注射量的校核 24 7.2 注射壓力的校核 24 7.3 合模力校核 24 7.4 安裝部分相關尺寸的校核 25 7.5 開模行程的校核 25 第八章模具裝配 26 8.1 塑料模具裝配的技術要求 26 8.2 塑料模具裝配過程 27 8.3 裝配動模部分 27 8.4 裝配定模部分 28 8.5 開模過程分析 28 8.6 模具工作過程 28 參考文獻 30 結論 31 致謝 33 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 第1章 前言 近幾十年來，中國經歷了塑料工業(yè)從無到有，從小到大，由強到弱的發(fā)展過程中，取得了令人矚目的成就。目前，中國已經進入了造型藝術的世界大國的行列。中國的塑料目前的產能加工機械位居世界第一，同時生產塑料制品及塑料樹脂的并列世界第二。塑料產業(yè)是一個新興產業(yè)，包括生產塑料原料（樹脂及塑料生產）和塑料制品（又稱塑料成型或塑料加工工業(yè)）兩個系統(tǒng)。塑料行業(yè)是一個快速成長的行業(yè)，全球塑料行業(yè)只有100多年的歷史。據(jù)統(tǒng)計，在世界上，用在最近幾十年的塑料材料每五年一近一倍的速度在增長。近年來，塑料制品被廣泛應用于工業(yè)，農業(yè)，電子，國防，建筑和日常生活的各個領域，并作為原料，其他材料開始取代鋼，鋁，木材或水泥?，F(xiàn)如今，模具行業(yè)的迅速發(fā)展，以及在當今工業(yè)生產中的地位越來越重要，并且日常生活中所用的產品絕大多數(shù)都來自模具成型，致使工業(yè)生產中需要大批的模具從業(yè)人員。因此作為本專業(yè)的學生理應提高模具設計的知識水平和技能，把自身的能力進行加強，掌握一些必備的設計過程，為以后中國的模具業(yè)做出貢獻！ 近些年，我國經濟高速增長，制造業(yè)飛速發(fā)展，模具行業(yè)更是穩(wěn)重增長。當今時代，各國之間相互競爭，經濟實力千差萬別，國力的提升離不開制造業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，目前，模具的生產水平高低已然成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志。 本次畢業(yè)設計主要是為了能夠了解注塑模具在設計工程中的相關知識，所用到的相關軟件，了解塑料注塑成型的設計過程，可以掌握此次在襯筒模具設計的過程中能夠用到的各種設計工具，例如UG，CAD等等。本設計的設計對象是襯筒，首先從襯筒零件的尺寸確定，模具設計，模架設計及到最后整體模具的繪制，熟悉整個注塑類模具的設計過程。 隨著三維建模軟件（UG）的不斷更新和完善，借助于三維建模設計軟件，方便我們去做一些較為難做復雜的設計項目，與此同時，也能過提升設計效率和質量。 合理的模具結構是為了提高基礎注塑壽命。注塑模具型腔和型芯的或不同的結構形式，它的強度，剛度，并便于維修損壞的部件，更換方便不會是不同的。要設計一個科學合理的結構注塑模具，塑件設計首先要求是合理的。滿足的技術要求和結構塑料部件的前提下，要求必須滿足的技術和可行性模具。其次，注塑模具的結構設計是合理的。要緊湊，既有良好的強度和剛度，且易于維護的結構維修的形式;指導來選擇合適的形式和導向精度，例如在導向柱制成的球形或錐形的導向部分，導向部分的長度大于導向柱更高的核心，以確保動態(tài)精度模和固定模制品;應避免在應力最大的部分中的模板的位置各孔的注射成型，以使工作壓力超過允許值部分的損傷;而尖角部分的突變是一個重要原因裂化和模具的故障，模具部件的表面的各角應為圓角過渡設計，以避免應力集中;對于型腔和型芯的結構復雜的部件，可以使用一個組合或鑲嵌結構來消除應力集中;對于細長的核心，應采取適當措施，以保護結構。注射模具的唯一合理的結構，注塑模具的壽命可以得到保證和改善。 注塑模具是非金屬模具的一種，其主要由澆注系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、抽芯系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)等部分組成。我國注塑模具的發(fā)展方向：目前，我國制造業(yè)大方向比較低迷，但總體趨勢還是在增長的，我國模具行業(yè)的總體發(fā)展趨勢還是向著大型化、微型化和精密化的方向發(fā)展，這也為模具行業(yè)的積極向上提供了一個保證；其次，在模具發(fā)展過程中必須致力于發(fā)展熱流道技術，努力提高塑件的生產率和質量，大力節(jié)約原材料；再者，要大力發(fā)展氣輔模具，在保證產品質量的前提下，降低模具制造成本；以及發(fā)展高壓直射成型技術，減小塑件在注塑過程中產生的局部應力應變從而提高塑件的質量；注重節(jié)能環(huán)保，保護環(huán)境，倡導綠色生產模式；注重快速經濟模具的發(fā)展，縮短產品的生產周期；重視在材料的選擇上盡量選用優(yōu)質優(yōu)良的材料，并充分運用先進的表面處理技術，提升塑件表面質量[7]。 計算機輔助設計的應用包括本文用到的CAD以及UG都在注塑模具設計與制造過程中起到了很大的作用，運用計算機輔助設計軟件不僅提高了生產的效率，也改變了原先的僅僅只能依靠傳統(tǒng)經驗進行設計的弊端，也能減少實際制模過程中制模成本，可謂是省時省力省人工。 模具的種類繁多，每一種模具都很重要，應用都很廣泛，每一樣都是模具生產過程中所不能缺少的，模具是一個大家庭，正是由于每個家庭成員的共同努力下，模具才會取得這么高速的發(fā)展?，F(xiàn)在科技發(fā)展越來越快，計算機軟件的更新?lián)Q代也極大的促進了模具行業(yè)的快步前進，注塑模具越來越得到廣泛的應用，塑料的物理性能和化學性能有了質的飛躍，例如延展性，強度，抗疲勞性等。況且塑料非常便宜，它是可再生資源，經過簡單的化學加工后就可以得到，和鐵比在這方面有著極大的優(yōu)越性。 中國注塑模具的發(fā)展任重而道遠，不管技術還是人才上，目前都和國外先進水平有一定的差距，在模具的精度高低、壽命長短、成本高低、制造周期長短等方面與大部分發(fā)達國家還存在差距。模具設計技術方面的人才不足，模具方面的科研開發(fā)以及技術攻關投入較少。缺乏產品自主開發(fā)生產的能力，其中很大一部分都是以仿制為主，能做到的只有相對的“國產化”，而不是完全，具有國際競爭能力的知名產品幾乎沒有。材料的質量和性能差，技術不夠，對生產成本和周期等方面有很大影響。工藝裝配水品還遠遠不夠，使需要修復的情況增多，造成鉗工比例過高。 國內要在注塑模具上有所發(fā)展就要注重技術和人才的著重培養(yǎng)，加大相關政策的扶持，為模具行業(yè)的發(fā)展提供一個方便快捷的空間，加大對人才的培養(yǎng)力度。當代大學生理應擔起國家建設之重任，為中華之崛起而努力奮斗，為祖國的繁榮，富強，發(fā)展貢獻出自己的一份力量，共同去建設我們的美好家園。 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)的編制 第2章 塑件成型工藝分析 2.1 塑件的使用要求 本次畢業(yè)設計是針對襯筒零件進行相關的模具結構設計，襯筒作為工業(yè)用品，其必須具備安全無毒，對人體五危害，且要求注塑材料化學穩(wěn)定性高，不易分解，容易成型。本設計用的零件注塑成型材料選用PE原料。 2.2 塑件的材料分析 PE塑料學名是聚乙烯（polyethylene ，簡稱PE），PE是熱塑性樹脂中的一種，它主要是由乙烯合成， PE在工業(yè)應用中，它包含乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯呈現(xiàn)無臭，無毒，其手感似蠟，兼具了優(yōu)良的耐低溫性（最低使用溫度可達-100~-70°C），化學性能非常穩(wěn)定性的特點，可承受大部分酸堿的侵蝕（不耐帶氧化性質的酸），常溫下不溶于一般的溶劑，吸水性小，電絕緣性較好。 PE具有一下幾點特性： (1)一般特性 聚乙烯樹脂是一種無毒、無味的白色粉末或顆粒狀材料，其外部為乳白色，摸起來像蠟的感覺，它的吸水率比較低，一般都是0.01%以下。聚乙烯耐水性特別好，PE制品的表面都沒有無極性，粘合度一般都有點不好同時不利印刷，需后期表面處理。 (2)力學特性 與其他的塑料原料相比，聚乙烯的力學性能較一般，拉伸強度也較低，抗蠕變性不好，但PE材料的耐沖擊性好，適用于制作需要緩沖的零部件。PE力學性能主要是受密度、結晶度以及相對分子質量的影響，根據(jù)這幾項指標性的增強，力學性也開始了慢慢變大。PE塑料 耐環(huán)境應力的開裂性不好，然而伴隨著相對分子質量的增加，它的耐環(huán)境應力開裂性有所提高。 (3)熱學特性 9 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 塑件成型工藝分析 耐熱性是聚乙烯材料的一大劣性，目前各個高校也在針對這一特性開發(fā)研制不同的改善方法，遺棄解決PE材料的這一缺點。目前結果表明，當相對分子質量和結晶度提高時，相應的耐熱溫度將有所提高。但PE塑料的耐低溫性能很好，一般在零下五十攝氏度時，不會發(fā)生性質變化。脆性的溫度正常是小于 －50℃；而且根據(jù)相對分子質量的變大，最低能夠達到－140℃。聚乙烯的線膨脹系數(shù)大，最大時候能到（20～24）×10－5/K。 (4)電學特性 因為聚乙烯高度沒有極性，故它的介電損耗低、介電強度高，所以PE材料都能做一些調頻的絕緣性材料、耐電暈性塑料。 (5)環(huán)境特性 聚乙烯是屬于烷烴惰性聚合物，化學穩(wěn)定性較好。在常溫下耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕，但是不耐一些強氧化劑像發(fā)煙硫酸、濃硝酸以及鉻酸等等一類的。聚乙烯在小于60℃以下的時候不能溶于一般的溶劑，但由于它與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等進行長久的接觸可能產生溶脹或龜裂的現(xiàn)象。在溫度超過60℃以后，能夠少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節(jié)油、礦物油及石蠟中；當溫度高于100℃時候，可溶于四氫化萘。 由于聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵，其耐候性不好，日曬、雨淋都會引起老化，需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑改善。 (6)加工特性 由于LDPE和HDPE流動性比較好，加工時候溫度低，粘度的大小也適中，分解時溫度低，而且在惰性氣體中的高溫度300℃以下都是不可分解，所以它是一種加工性能很不錯的塑料。但LLDPE粘度有點高，要增加電機功率大概是20%～30%；容易發(fā)生一些熔體的破裂，需要去加多一些口模間隙以及加入加工的助劑；加工時候溫度稍高，大概是200～215℃。聚乙烯的吸水率不高，一般在加工前是不需干燥處理。 因為聚乙烯制品在冷卻的過程當中比較容易結晶，所以，加工的時候需要多留意模溫變化情況，以便于控制制品結晶度，讓其有不同的性能。聚乙烯的成型收縮率大，在進行設計模具時一定要考慮此問題。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 塑件成型工藝分析 2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面質量、塑件的結構工藝性分析 圖1所示為襯筒的零件圖 圖1 塑件零件圖 2.3.1 塑件的尺寸精度分析 通過對襯筒零件圖的分析可知，該襯筒注塑件對尺寸的要求并不嚴格，各尺寸均為自由尺寸精度，所以選取低的精度等級就能滿足日常的使用要求，根據(jù)GB/T 14486—1993，按MT5級塑料件精度來確定各尺寸的公差值。 2.3.2 塑件的表面質量分析 該塑件是襯筒，圓柱表面成階梯狀，對其表面粗糙度要求不高，但是塑件的外表面應該是沒有尖銳的毛刺、斑點以及顯著的熔接痕?？紤]到塑件的表面質量高時，其模具加工過程中它的成本也會相應的增加，綜合考慮塑件的使用要求和模具加工成本，塑件外表面的粗糙度取Ra1.6，而塑件的內表面無較高的粗糙度規(guī)定。于是用在成型塑件外表面上面的模具型腔表面粗糙度定為Ra=0.8，成型其內表面的模具型芯的表面粗糙度而定為了Ra=3.2。 2.3.3 塑件的結構工藝性分析 從塑件圖（圖1）可看出，該塑件為一個臺階型圓柱體，中間有個通孔，形狀較為簡單，并且要求大批量生產，在一般情況下，如果對模具的成本要求低，那會比較容易成型，同時對于精確度要求也比較低。 第3章 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)的編制 根據(jù)塑件要求，通過用UG三維軟件建模后得到的襯筒零件三維結構模型如圖2所示，并利用三維建模軟件中的體積查詢功能查詢到該襯筒零件的體積，由此也可以確定分型面面積等參數(shù)，通過三維軟件建模得出的襯筒三維零件也是UG分模時的參照模型。 圖2 塑件的體積 3.1 塑件的體積和重量 通過三維軟件UG對零件進行建模后，可以利用UG軟件的分析——模型——質量屬性功能，方便地查出單個塑件的體積?，F(xiàn)算得： 取PE材料的密度，于是可算得單個塑件質量為： 3.2 澆注系統(tǒng)凝料的估算 根據(jù)以往經驗，通過估算澆注系統(tǒng)的凝料體積，可以按照塑件體積的0.2～1倍來估算。由于該模具是采用一模4腔，其流道會比較長，現(xiàn)初步估計澆注系統(tǒng)體積為10cm3，所以對于確定的一模四腔，注塑機一次注入模具型腔的注射量為： 3.3 注射機的選用及其技術參數(shù) 根據(jù)上面中估算出的一次注入模具型腔塑料總體積，再按照注射機的每次注射量應小于或等于其公稱注射量的80%估算，于是有： 根據(jù)以上的計算結果，同時考慮模具高度，再參照目前市場上的注塑機型號，現(xiàn)選定公稱注射量為，選取型號為XS-ZY-500的注塑機。 表1 XS-ZY-500注塑機主要參數(shù)表 XS-ZY-500注塑機主要參數(shù) 名稱 數(shù)值 單位 型號 XS-ZY-500 注射量(最大) 500 cm3 螺桿（柱塞）直徑 65 mm 注射壓力 145 MPa 注射行程 200 mm 注射時間 1.5 s 注塑方式 螺桿式 合模力 3500 KN 最大成型面積 1000 cm2 模板行程 300 mm 模具高度 最大 450 mm 最小 300 mm 模板尺寸 700×850 mm 柱桿空間 540×440 mm 合模方式 液壓-機械 功率 7.5 Kw 機器重量 1.5 t 3.4 成型工藝參數(shù) 利用相關理論知識分析。塑件注射成型工藝參數(shù)，如下表所示，試模時，可根據(jù)實際情況進行必要的調整。確定準確而穩(wěn)定的工藝參數(shù)是保證塑件質量合格及穩(wěn)定所必須的前提條件，在調整工藝參數(shù)時﹐原則上應按壓力 —— 時間 —— 溫度的順序來調整注射機的參數(shù)，不應該同時變動兩個或以上參數(shù)，防止工藝條件紊亂造成塑件質量不穩(wěn)定。 表2 PE塑料的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥溫度/℃ 80～85 預熱和干燥時間/h 2～3 料筒溫度（后段）/℃ 150～170 料筒溫度（中段）/℃ 165～180 料筒溫度（前段）/℃ 180～200 噴嘴 溫度/℃ 170～180 結構 直通式 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 成型設備選擇與模塑工藝參數(shù)的編制 注射壓力/MPa 60～100 螺桿轉速r/min 30 模具溫度/℃ 50～80 成型時間/s 注射時間 20～90 保壓時間 0～5 冷卻時間 20～120 成型周期 50～220 后處理方法（溫度/℃，時間/ s） 紅外線燈、烘箱（70，2～4） 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 模具結構方案的確定 第4章 模具結構方案的確定 4.1 分型面位置確定 對模具結構起著決定性因素的是塑件分型面的選擇，分型面是為使產品順利從模具中取出，模具必須分成公母兩部分，此分界面被稱為分型面，分型面具有有分模及排氣的作用，由于分型面受到塑件幾何形狀、尺寸精度、脫模方法、后處理工序、模具類型、排氣條件、嵌件位置、澆口形式等多種因素的影響，在選擇分型面時需要注意： （1）分型面不能選擇對產品外觀產生影響的表面（或精度要求高的表面）。 （2）分型后的塑件應盡可能留在動模一側，以便方便取出塑件。 （3）分型面選擇應有利于成型模具的加工制造。 （4）對于同軸度要求高的產品或容易造成錯位部分，要放置在分型面的同一側。 （5）分型面應選在塑件截面最大處，盡量選取在料流末端，有利于排氣。 該塑件形狀簡單，原則上只需一個分型面就能順利取出塑件，根據(jù)分型面的選擇要求，現(xiàn)選取直徑尺寸最大的面為分型面位置，如下圖3中的處。這樣設置分型面有利于注塑工程中的排氣，對塑件表面的成型質量不會喲較大的影響，也便與模具的加工，也不至于對產品的外觀產生大的影響。 圖3 分型面位置 4.2 澆注系統(tǒng)的設計與計算 4.2.1 主流道設計 主流道是連接噴嘴與分流道入口處之間的一段通道。其尺寸大小與塑料原料的流速和充模時間的長短密切相關，主流道直徑的選擇需滿足不會對塑件的形狀精度以及表面粗糙度有很大的影響為原則。若主流道流徑太大，則造成回收冷料過多，冷卻時間也會增長，而且容易產生渦流，使塑件質量下降；若流徑太小，熱量損失增大，流動性降低，注射壓力增大，造成成型困難，而且塑件容易出現(xiàn)飛邊。主流道設計有以下要點： （1）主流道尺寸確定 ①主流道長度：根據(jù)主流道設計要點和對模具尺寸估算，現(xiàn)初取L=65mm進行設計。 ②主流道小端直徑：d=注射機噴嘴尺寸+（0.5～1）mm=（4.0+0.5）mm=4.5mm。 ③主流道球面半徑：SR=注射機噴嘴球半徑+（1～2）mm=（12+1）=13mm。 ④主流道錐角：取。 ⑤主流道大端直徑：。 ⑥半球形凹坑深度：取h=5mm。 ⑦主流道大端圓角：取R=1mm。 （2） 主流道澆口套形式 主流道澆口套的設置是為了防止主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，造成材料的磨損，因此澆口套的設計對材料的性能要求比較高，故將其分開設計，以便于拆卸更換，同時也便于選用優(yōu)質鋼材進行單獨加工和熱處理?，F(xiàn)材料選用T8A，熱處理淬火表面硬度為50HRC－55HRC。同時為了防止轉動，澆口套采用螺釘固定結構。與澆口套相配的定位圈直徑取Φ100mm。各形狀如下圖4示。 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 模具結構方案的確定 圖4 澆口套、定位圈形狀 4.2.2 分流道的設計 分流道介于主流道和澆口之間，起著分流和轉向作用。 分流道截面的形狀主要可以分為是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等。正方形截面流道的比表面積最?。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、圓形及U形。 綜合各方面考慮，本次選擇的截面形狀為圓形。 4.2.3 澆口的設計 澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、類型及尺寸的選用不合理將直接決定該整套模具的可行性。澆口的主要作用是使塑料以較快的速度進入并充滿型腔。并且澆口要能很快適時冷卻，封閉澆道，防止型腔內塑料熔體倒流。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 模具結構方案的確定 圖5 澆注系統(tǒng)與塑件的三維模型 4.3 成型零件結構的確定 4.3.1 凹模的結構設計 組合式凹模是由兩個以上的鋼材加工而成的，這種凹模結構簡單，牢固可靠，不易變形，成型的零件質量好，但是當塑件結構復雜時，其凹模的加工工藝性較差。因此，在先進的型腔加工機床尚未普及之前，組合式凹模適用形狀簡單的小型塑件成型。 圖6 組合式凹模 31 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 模具結構方案的確定 4.3.2 凸模（型芯）的結構設計 零件有一個深度較大的通孔，通為了加工方便，簡化加工工藝，運用組合式的型芯結構，使加工和熱處理工藝大為簡化。如圖7所示。 圖7 型芯 4.4排氣與引氣系統(tǒng)結構的確定 當塑料熔體填充型腔時，型腔與澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固會產生低分子揮發(fā)氣體。 如果型腔內因各種原因產生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。 注射模通常以如下三種方式排氣 （1）利用模具配合間隙進行排氣 （2）在分型面上開設排氣槽，起到排氣的作用 （3）利用排氣塞排氣 對于簡單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動型芯、活動鑲件以及雙支點鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣。其配合間隙不能超過0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設計采用利用配合間隙排氣的方式排氣。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 主要零部件的設計計算 第5章 主要零部件的設計計算 5.1 成型零件工作尺寸計算 由于所給塑件零件中未標注公差，故采用自由公差。在實際生產中，為了簡化計算，對于這類尺寸在計算時往往只加上它的收縮量，公差則按模具的經濟制造精度取得?，F(xiàn)對該塑件的成型零件尺寸計算也按這樣的方式處理，公差按經濟制造精度IT7級取得，而有配合要求的成型尺寸按配合精度（IT6級）取得。 （1）凹模的徑向尺寸 L凹=[L(1+k)-(3/4)Δ] L凹 為型腔內形尺寸(mm)； L為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； k為塑料平均收縮率(%)，此處取2%； Δ為塑件公差，查表知PE塑件精度等級取6級；塑件基本尺寸在50~65mm公差取0.74mm；塑件基本尺寸在50~40mm公差取0.64mm；塑件基本尺寸在30~40范圍內其公差取0.56mm；在3~6mm范圍內公差取0.24mm；在0~3mm范圍內取0.2mm 。 所以凹模尺寸如下： L1=[32×(1+0.02)-(3/4)×0.56]=32.22 L2=[40.16×(1+0.02)-(3/4)×0.64]=40.48 深度尺寸 H凹=[h(1+k)- (2/3)Δ] H凹為型腔內形尺寸(mm)； h為塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的實際深度尺寸； k為塑料平均收縮率(%) Δ為塑件公差， H1= [35×(1+0.02)-( 2/3) ×0.56] =35.33 （2）凸模的徑向尺寸計算 L凸=[L(1+k)+(3/4) Δ] L凸 為型芯內形尺寸(mm)； L為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸； k為塑料平均收縮率(%) Δ為塑件公差， L1=[34.17×（1+0.02）+（3/4）×0.56]=35.27 L2=[26.13×（1+0.02）+（3/4）×0.50]=27.03 深度尺寸 h凸=[h(1+k)+ (2/3)Δ] h凸 為型芯內形尺寸(mm)； h為塑件深度基本尺寸(mm),即塑件的實際深度尺寸； k為塑料平均收縮率(%) Δ為塑件公差， H1= [6.38×(1+0.02)+( 2/3) ×0.28] =6.7 5.2 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 因為型腔主要是承受塑料熔體的壓力，所以在一般情況下注塑成型過程中，我們要確保模具型腔能夠有充足的強度和剛度。倘若型腔的底部和壁厚的厚度比較小，在型腔中產生的內應力大于型腔材料的本身許用應力[]時，型腔可能會塑性變形，乃至開裂。在這時，如果剛度不夠會引起較大的彈性變形，因此可能使型腔向外膨脹或溢料間隙。 一般情況下，型腔壁厚及支承板厚度的確定和選取不單單是我們通過計算去判定，多數(shù)都是依靠經驗來確定。通過查找參考資料的經驗數(shù)據(jù)表能夠得到： 型腔側壁厚度S的經驗值為： S＝0.2L+17 L——型腔長邊的邊長 側壁厚度S的值為：S＝0.2L+17=0.2×42+17＝25.4mm 5.3 脫模機構的設計 脫模機構，一般也叫做頂出機構，是指我們在注塑零件時在每一次的注射成型循環(huán)過程中，塑件都可以準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮鰜恚@個完成脫出塑件的裝置。我們在進行脫模機構的設計時需要遵循下面這三個原則： （1）塑件滯留于動模側，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作。 （2）由于塑件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度部位。 （3）結構合理可靠，便于制造和維護和能獲得良好的塑件外觀。 5.4 推出方式的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機構，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機構。該方案中采用的脫模機構是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機構的作用下，通過一次動作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設在動模上，設計采用頂桿頂出，推管推出實現(xiàn)塑件脫模。 圖8 推出方式的確定 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 模具冷卻系統(tǒng)的計算 第6章 模具冷卻系統(tǒng)的計算 6.1 冷卻介質 PE聚乙烯材料屬于中等黏度材料，對成型工藝的模溫要求不高，一般PE塑件的成型模溫為200，模具溫度為50~80?，F(xiàn)模具溫度初步選定為50，同時由于水的比熱容大、傳熱系數(shù)高、成本低，所以決定選用常溫水對模具進行冷卻。 6.2 冷卻系統(tǒng)計算 （1）單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量W 塑件的壁厚為1.45mm，查表可以確定其冷卻時間，通過所選注射機注射量查表確定注射時間，取脫模時間。因此，注射周期。 （2）確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量 查表知PE的單位熱流量的值的范圍在，故取。 （3）計算冷卻水的體積流量 設冷卻水道入水溫度為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容。則根據(jù)公式可得： （4）確定冷水路的直徑d 根據(jù)，通過查表可確定模具冷去水孔直徑8mm。 水路的布置往往受模具結構和塑件形狀的影響。在實際設計工程中為使凹模和型芯能得到充分冷卻，需要根據(jù)四模腔的實際布置情況來加以修改。針對調整之后的模腔結構，冷卻水路的直徑也可適當取小些，現(xiàn)確定取較為常用的值：d=8mm。 6.3 水路的布置形式 下面為模具上定模和動模的水路布置示意圖。為了充分對塑件的冷卻均勻，采用3根水管排布。 圖9水路布置 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 注射機有關參數(shù)的校核 第7章 注射機有關參數(shù)的校核 7.1 注射量的校核 通過上面的計算，澆注系統(tǒng)的基本尺寸已經確定，該節(jié)主要是對已選用的注射量進行校核了。 顯然。校核合格。 7.2 注射壓力的校核 通過查找有關模具設計手冊可知，用PE材料進行成型厚壁塑件時所需的注射壓力為40~80MPa，這里取，所選的注射機的公稱注射壓力為145MPa，注射壓力安全系數(shù)k=1.25~1.4，現(xiàn)取k=1.3，所以有： ，故注射機壓力滿足要求。 7.3 合模力校核 ①單個塑件在分型面的投影面積可通過UG三維軟件測出，為。 ②單邊流道凝料在分型面上的的投影面積。根據(jù)流道定出的尺寸有 。 ③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，有： ④模具型腔內的脹型力 該注射機的公稱鎖模力為,鎖模力安全系數(shù)為，這里取，則有：。 所以，注射機鎖模力合格。 7.4安裝部分相關尺寸的校核 ①模具平面尺寸 模具長寬尺寸應與注射機的拉桿內間距相適應，以保證模具至少能從一個方向穿過拉桿間的空間安裝在注射機上。根據(jù)250×350mm<540×4400mm(拉桿空間)，故校核合格。 ②模具高度尺寸 436mm，300mm<436mm <450mm，處于模具的最小厚度和最大厚度之間，故校核合格。 ③模具定位圈直徑為Φ100mm=注射機定位孔直徑Φ100mm，符合安裝要求。 7.5 開模行程的校核 模具的開模行程 其中為塑件的高度（含澆注系統(tǒng)的高度，澆注系統(tǒng)高度約為140mm，塑件高度也被包含其中）；塑件被推出距離為。故校核合格。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 注射機有關參數(shù)的校核 第八章模具裝配 8.1塑料模具裝配的技術要求 塑料模具種類較多，結構差異很大，不同的模具結構其裝配的具體內容與要求也不同。一般注射、壓縮和沖壓模具結構相對復雜，裝配環(huán)節(jié)多，工藝難度大。有一些別的類型的塑料模具結構相對來說結構比較簡單點，但是在我們進行成型制品的質量確保時，不論使用哪一種模具。都要在技術上進行要求。 （1）模具裝配后各分型面應貼合嚴密，主要分型面的間隙應小于0.05mm；在模具適當?shù)钠胶馕恢脩b有吊環(huán)或起吊孔；模具的外形尺寸、閉合高度、安裝固定及定位尺寸、推出方式、開模行程等均應符合設計圖樣要求，并與所使用的設備條件相匹配，模具應有標記，各模板應打印順序編號及加工與裝配時使用的基準標記。 （2）導向或定位精度應滿足設計要求，動、定模開合運動平穩(wěn)，導向精準，無卡死咬合或刮擦現(xiàn)象，在裝置精定位元件的模具時，需要確保定位的精度、可靠，同時不要和導套及導柱產生干涉現(xiàn)象。 （3）在襯筒的設計過程中，其形狀和尺寸的精度以及表面粗糙度要符合整個圖紙的設計要求，其表面上應沒有碰傷、劃痕、裂紋、銹蝕等這樣明顯的不足；拋光的方向也要和脫模的方向保持一致，成形表面的文字、圖案和脫模方向保持一致。 （4）澆注系統(tǒng)表面光滑，尺寸與表面粗糙度符合設計要求。 （5）推出機構應運動靈活，工作平穩(wěn)、可靠；推出元件不應承受側向力；既不允許放生溢料，也不得有卡阻現(xiàn)象。 （6）側向分型與抽芯機構應運動靈活、平穩(wěn)；斜導柱不應承受側向力；滑塊鎖挈應固定可靠，工作時不得產生變形。 （7）模具加熱元件應安裝可靠、絕緣安全、無破損，能達到設定溫度要求；模具冷卻水道應通暢，無堵塞，連接部位密封可靠。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 8.2塑料模具裝配過程 塑料模的總裝過程因模具結構的不同而不同，但其主要的總裝配順序不變，具體如下： （1）首先要確定模具結構的安裝基準，以及各個部件的定位基準。 （2）在安裝導柱導套和型芯、型腔是要確保相鄰零件的間隙均勻，滿足配合要求。 （3）然后進行側抽芯機構和推出機構的安裝等。 （4）其他輔助零件的裝配。 （5）對模具進行檢驗、試模。 下面以裝配圖上的編號為準，裝配時以導柱、導套為基準件，裝配過程如下。 8.3裝配動模部分 （1）裝配模板、型芯 先把圓柱型芯10和長方塊型芯03壓入動模板11，使03和10的底部與11持平，并高出10有0.01-0.02mm的間隙，以防止型芯松動。再把動模板11放入動模板并壓平，用穿過動模板的內六角螺絲把模珂吃緊在動模板上。 （2）裝配推出機構 把推板放置在動模固定板上之后，將推桿套安裝在固定板上推桿孔內并穿入型芯固定板的推桿孔內，然后套裝至推板導柱上，讓推板與推桿固定板可以重合。在推桿固定板螺孔內抹上紅丹粉，并將螺釘孔復印到推板上。再拿掉推板固定板，在推板上鉆孔攻絲以后，重新合攏并且擰緊螺釘固定。在進行裝配之后，檢查滑動的配合度，保證滑動靈敏，沒有卡阻。最后，把卸料板拆下，將推板位置放到最大極限，檢查推桿在型芯固定板上平面上所露出長度，將其修磨到與型芯固定板上平面平齊或低0.02mm。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 8.4裝配定模部分 在進行總裝配前澆口套、導套都已裝配結束并經驗合格。進行裝配時，將定模板套在導柱上并和已裝澆口套的定模座板合攏，找正位置，用平行夾頭夾緊，以定模座板上的螺釘孔定位，對定模板鉆錐窩，然后拆開，在定模板上鉆孔、攻絲后重新合攏，用螺釘擰緊固定，最后鉆、鉸定位銷釘孔打入定位銷釘。 在進行一系列的裝配以后，檢查定模板和澆口套的澆道錐孔有沒有對正，要是在接逢處發(fā)現(xiàn)有錯位了，需要去鉸削修整，要確保其光滑一致。 8.5開模過程分析 注塑機在推動推桿墊板兼頂管墊板使動定模分開，導柱導向時，實現(xiàn)動定模成功分型，拉料桿此時拉斷澆口，這樣塑件會在推板及頂管作用下順利脫出。在閉合時，也在導柱及導套的導向作用下通過頂柱使頂桿早于型腔復位。避免頂桿碰到型腔，損壞模具。 8.6模具工作過程 根據(jù)自己的設計，對相應的過程做出分析，包括有注射過程，冷卻過程以及脫模過程。 注射過程：注射機將液態(tài)塑料經過澆注系統(tǒng)注入模具型腔中，并且保持一定的壓力。 冷卻過程：通過冷卻水道，以及保壓過程，最后冷卻凝固。 脫模過程：開模時，注射機合模系統(tǒng)帶動動模后退，模具從動模和定模分型面分開，塑件包緊在凸模上，隨動模一起后退，同時拉料桿將澆注系統(tǒng)主流道凝料從澆口套中拉出。當動模移動一定距離后，注射劑的頂桿接觸推板，推出機構開始動作，使推管和拉料桿分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從凸模和冷料穴中推出，塑件及澆注系統(tǒng)一起從模具中落下。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 合模過程：在導柱的導向作用使得合模過程能夠對準，不會發(fā)生偏移；推出機構靠復位桿復位，并準備下一次注射。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 參 考 文 獻 [1] 屈華昌．塑料成型工藝與模具設計[M]．北京：高等教育出版社，2007． [2] 李德群．模具工程大典[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007． [3] 劉越．公差配合與技術測量[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2004． [4] 王永平．注塑模具設計經驗點評[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2004． [5] 模具編寫組．塑料模設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002． [6] 石安富，龔云表．工程塑料手冊[M]．上海：上?？茖W技術出版社，2003． [7] 劉昌祺．塑料模具設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1998． [8] 編委會．塑料模具技術手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997． [9] 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，1996． [10] 趙昌盛．實用模具材料應用手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005． [11] 楊占堯．塑料注塑模結構與設計[M]．北京：清華大學出版社，2004． [12] 馮炳堯．模具設計與制造簡明手冊[M] ．上海：上海科學技術出版社，1998． [13] 賈潤禮，程志遠．實用注塑模設計手冊[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社， 2000． [14] 唐志玉．模具設計師指南[M]．北京：國防工業(yè)出版社.，1999． [15] 鄒繼強．塑料模具設計參考資料匯編[M]．北京：清華大學出版社，2005． [16] 黃毅宏．模具制造工藝[M]．北京:機械工業(yè)出版社.，1999． [17] Wynne H, Irene M. 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Intell. 9, 1996: 17-31． 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 結論 本設計經歷了之前的由二維出圖再到三維模具結構的設計，過程較為繁瑣，故后期完全改用通過三維軟件模擬以及設計模具，改變以前設計模具先二維再到三維的局面，利用三維建模軟件UG專有的模具建模模塊，可以方便的對模具三維結構進行設計計算。三維設計的結構易于觀察、一目了然，即使是外行都可以看清楚結構，而二維立體感不高，其他讀者要一定的時間才能完全了解其結構。故三維設計是本設計的關鍵。 在模具行業(yè)中，三維建模軟件的運用極大的縮短了模具的設計過程，完全簡化了設計流程，充分解脫了原來的固有思維，可謂是模具行業(yè)的一大革新。本設計首先通過所學的三維軟件UG進行模架選擇和模具設計；然后用UG繪圖設計導出模具裝配圖、凹模嵌件、凸模嵌件、動模座板、定模座板等零部件的二維結構圖；并運用Autocad二維軟件將UG導出的二維圖進行修改和編輯。 在做好注塑成型的準備工作之后，本文相繼介紹了模具設計的相關內容和知識體系，注塑模具主要包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構系統(tǒng)等。在澆注系統(tǒng)的設計中根據(jù)經驗公式確定流道橫截面形狀，確定澆口尺寸；冷卻系統(tǒng)說明了模具設計的一般步驟，確定冷卻時間，計算體積流量等；頂出系統(tǒng)著重說明了推桿的安裝要求，并進行強度校核；該模具屬于簡單脫模機構，也無開模先后順序的要求，做完這些工作之后，該模具的設計到此結束。 本次塑料模具設計中，全方位考慮塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。 在此次畢業(yè)設計中遇到一些問題，也對這些問題進行分析摸索，最后成功解決了這些問題，比較深刻的是明白模具設計各個階段的重要性及嚴謹性，取得畢業(yè)設計的目的。 伴隨經濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發(fā)展。 在這次設計中，收獲了很多，也對大學的學習進行一個總結，在以后的工作和學習中都有很大幫助。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 模具裝配 致謝 時光的消逝，我們也轉眼已經是大四的學生，回想當初懷揣著立志為國的遠大理想，踏進了大學的校門，如今回首，也不免慷慨萬千。本次的畢業(yè)設計算起來也有三個月的時間，總覺得時間還很長，現(xiàn)在三個月都過去了，答辯也是迫在眉睫，才發(fā)現(xiàn)原來時間已經悄悄過去，三個月的時間，陪伴最多的就是我們的指導老師，老師總能在我們最松懈的時候告訴我們，不能放松，總能抓住我們的進步，穩(wěn)住我們的步子，不至于最后答辯還沒能做出東西。 對老師的感謝還在這設計中間的悉心教導，不管是生活上的，還是學業(yè)上的，老師都能為我們著想，身為大四的學生畢業(yè)設計是一個主要內容，但是就業(yè)的壓力也時刻壓在我們的身上，我們周轉于就業(yè)與畢業(yè)設計之間，老師總能給我們最好的安排，讓我們不至于亂了陣腳。不僅僅在生活上也能給予我們最大的支持和