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目 錄 1 緒 論 1 1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 1 1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 1 1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 1.3　注射模具設計與制造方面 3 1.3.1 注射模具設計的設計思路 3 1.3.2注射側(cè)抽模具設計的進度 3 2 直齒圓柱齒輪塑件工藝的分析 4 2.1圓柱齒輪原材料分析 4 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 5 2.2.1塑件結(jié)構(gòu)分析 5 2.2.2側(cè)孔與側(cè)凹 5 2.2.3脫模斜度 5 2.2.4塑件壁厚 5 2.2.5圓角 6 2.2.6塑件尺寸精度的分析 6 2.2.7表面質(zhì)量分析 6 2.2.8塑件的體積重量 6 2.2.9塑件的注射工藝參數(shù)的確定 7 3. 模具結(jié)構(gòu)設計 9 3.1 總體方案擬訂 9 3.1.1型腔數(shù)目的確定 9 3.1.2 型腔的排列 9 3.1.3 分型面的設計 10 3.2脫模機構(gòu)的設計與計算 11 3.3 成型零件的設計及計算 12 3.3.1標準模架的選取 12 3.3.2成型零部件尺寸分析 12 3.3.3成型零部件設計計算 12 3.3.4成型腔壁厚的計算 16 3.3.5型腔的底壁厚度的計算 16 3.4澆注系統(tǒng)設計 16 3.4.1主流道的設計 16 3.4.2澆口的設計 17 3.4.3分流道的設計 17 3.5冷卻、排氣系統(tǒng)的設計與計算 18 3.5.1 冷卻系統(tǒng)的設計與計算 18 3.5.2 排氣系統(tǒng)的設計與計算 19 3.6抽芯機構(gòu)的設計與計算 19 3.6.1抽拔力的計算 19 3.6.2抽芯距的計算 20 3.6.3斜導柱直徑的計算 20 3.6.4斜導柱有效長度計算 21 3.6.5完成抽芯所需開模行程 21 3.6.6斜導柱總長度計算 21 3.6.7頂桿直徑的計算 22 4. 成型設備選擇 23 4.1工藝參數(shù)的校核 23 4.1.1注射量的校核（按體積） 23 4.1.2鎖模力的校核 23 4.1.3最大注射壓力和的校核 23 4.2安裝參數(shù)的校核 24 5. 結(jié)束語 25 致謝 26 參考文獻 27 附：滑塊的機械加工工藝過程卡 滑塊的機械加工工序卡 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 1 緒 論 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。 1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 自20世紀80年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長。 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 目前，我國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。 （1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。 （3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。 （4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。 1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第2大塑料生產(chǎn)國。1999年和2000年日本塑料產(chǎn)量分別回升到1432萬噸和1445萬噸，但仍遠未恢復到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下降至1400萬噸以下的1364萬噸和1361萬噸。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為1361萬噸。而中國則增為1366萬噸，日本又退居第4位。 韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和800多萬噸，1998年產(chǎn)量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達1200萬噸，躋身于世界5大塑料生產(chǎn)國之列。 韓國國內(nèi)塑料消費量2001年420萬噸，只相當于產(chǎn)量的1/3略高。人均塑料消費量2001年為106公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù)2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。 塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸、比利時600萬噸、中國臺灣598萬噸、加拿大432萬噸和意大利385萬噸(均為2001年產(chǎn)量)。 1.3　注射模具設計與制造方面 1.3.1 注射模具設計的設計思路 注射模是塑料成型工藝方法之一，它是利用在注射壓力機作用下，將松散的粒狀或粉狀成型物料從料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱、熔融、塑化使之成為粘流熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，一段保壓冷卻定型時間后，即可保持模具型腔所賦予的形狀和尺寸。 第一步：塑件澆口設計 第二步：塑件分型面設計； 第三步：在塑件基礎上加減型腔、型芯設計； 第四步：型腔、型芯基礎上加減其它部件設計； 第五步：整體修改模具裝配圖，定稿后確定各個零部件。 1.3.2注射側(cè)抽模具設計的進度 1.了解目前國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天； 　　2.確定加工方案，所用時間5天； 　　3.模具的設計，所用時間30天； 4．模具的調(diào)試．所用時間5天． 2 直齒圓柱齒輪塑件工藝的分析 2.1圓柱齒輪原材料分析 原始資料：如圖所示 材 料： POM(聚甲醛) 厚 度： 3mm 精 度: MT4級 密 度: 1.43kg/m3 生產(chǎn)類型: 大批量 聚甲醛學名聚氧化聚甲醛（簡稱POM） 又稱賽鋼、特靈。它是以甲醛等為原料聚合所得。POM-H（聚甲醛均聚物），POM-K（聚甲醛共聚物）是高密度、高結(jié)晶度的熱塑性工程塑料。具有良好的物理、機械和化學性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能。。 　　聚甲醛是一種沒有沒有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。 　　聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40- 100°C溫度范圍內(nèi)長期使用。它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過氧化物性能。很不耐酸，不耐強堿和不耐月光紫外線的輻射。 　　聚甲醛的拉伸強度達70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹脂，在熱塑性樹脂中是最堅韌的。具抗熱強度，彎曲強度，耐疲勞性強度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。 　　聚甲醛的性能: 　　性 能 數(shù) 值 　　比重 1.43 　　熔點 175°C 　　伸強度（屈服） 70MPa 　　伸長率（屈服） 15% 　?。〝嗔眩?15% 沖擊強度（無缺口） 108KJ/m2 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1塑件結(jié)構(gòu)分析 圖2 塑件結(jié)構(gòu)改善對比圖 圖A零件整體厚度較均勻了,可這樣齒輪強度降低,制造模具型芯也造成困難。 圖B 零件壁厚雖然不是很均勻，但對于最厚6mm最薄2.5mm的塑件還是可以成型的，齒輪強度也大了。 所以我們還是不修改齒輪結(jié)構(gòu)，仍用原方案B 2.2.2側(cè)孔與側(cè)凹 該零件為圓柱形組合，兩邊有側(cè)孔需要側(cè)抽機構(gòu)。 2.2.3脫模斜度 由于塑件高度較低、緊15mm，結(jié)合材料特點粘結(jié)性強度，脫模力大小考慮，我們不采用脫模斜度。 2.2.4塑件壁厚 塑料制品應該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。 塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮孔，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應該控制在1mm—4mm之間。太厚，會產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。 由產(chǎn)品圖可知：其形狀較為規(guī)則，結(jié)構(gòu)不太復雜：從產(chǎn)品的壁厚上來看壁厚較均勻，有利于零件的成型。 2.2.5圓角 塑件的邊緣和邊角帶有圓角，可以增強塑件某部位或者整個塑件的機械強度從而改善成型時塑料在模腔內(nèi)流動條件，也有利于塑件的頂出和脫模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出現(xiàn)圓角外，應該盡量采用圓角特征。塑件上采用還可以使模具成型零部件加強，排除成型零部件熱處理或使用時可能產(chǎn)生的應力集中問題。 由塑件的產(chǎn)品圖可知：產(chǎn)品所有邊緣均帶有圓角特征，最大圓角特征R=1.5H=3.75mm，最小圓角特征r=0.5H=1.25mm?？紤]尺寸大小，我們?nèi)∽畲髨A角R=2.5mm，最小圓角特征r=1.25mm 2.2.6塑件尺寸精度的分析 該零件的重要尺寸，如，Ф20mm、Ф7mm、Ф15mm、15mm、9mm等尺寸精度為4級，其它尺寸均用4級精度。 由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對應模具相關零件尺寸的加工可保證。 2.2.7表面質(zhì)量分析 該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實現(xiàn)。 2.2.8塑件的體積重量 計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。 計算單個塑件的體積：V＝（π×142×6－π×3.52×6）－[（π×102－π×7.52）×9－π×32×2.5×2]mm3≈2366.775mm3 計算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ 根據(jù)設計手冊查得POM(聚甲醛)的密度為ρ＝1.43g/1×103mm3，故塑件的重量為： W＝Vρ 　　　　　　　?。?366.775×1.43×10-3 　　　　　　　　＝3.38g 故兩個塑件重量6.76g 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機為：SZ－60/40型注塑成型機，該注塑機的各參數(shù)如下表所示： 表2-1 SZ－60/40型注塑成型機參數(shù) 理論注射量/cm3 60 移模行程/mm 180 螺桿直徑/mm 30 最大模具厚度/mm 280 注射壓力/Mpa 150 最小模具厚度/mm 160 鎖模力/KN 400 噴嘴球半徑/mm 15 拉桿內(nèi)間距/mm 295×185 噴嘴口孔徑/mm φ3.5 2.2.9塑件的注射工藝參數(shù)的確定 根據(jù)情況，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時可根據(jù)實際情況作適當?shù)恼{(diào)整。 干燥處理：如果材料儲存在干燥環(huán)境中，通常不需要干燥處理。 熔化溫度：均聚物材料為190~230℃；共聚物材料為190~210℃。 模具溫度：80~105℃。為了減小成型后收縮率可選用高一些的模具溫度。 注射壓力：700~1200bar 注射速度：中等或偏高的注射速度。 　　注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 　　料筒溫度：后段溫度t1選用180℃ 　　中段溫度t2選用200℃　 　　前段溫度t3選用220℃ 　　噴嘴溫度：選用220℃ 　　注射壓力：選用100MP 　　注射時間：選用20s 　　保壓時間：選用2s 　　保壓： 80MP 　　冷卻時間：選用28s 總周期： 50s 3. 模具結(jié)構(gòu)設計 3.1 總體方案擬訂 對任何塑料件的模具設計都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因為目前澆口的形式很多，并且用不同的澆口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面質(zhì)量也不同等，因此確定澆口形式也是至關重要的。再就是要確定在塑件的什么地方進澆，對于這個問題我們都沒有定論，只有借助PTC公司的PRO/E內(nèi)的MOLD ADVISOR模塊來進行分析后再確定澆口位。接著要確定一模幾腔，只有把這些前期工作都做好之后 才能夠順利的進行模具設計。 3.1.1型腔數(shù)目的確定 根據(jù)注射量：n=（0.8G-m2）/m1 式中G--注射機的最大注射量（g） m1--單個塑件的重量（g） m2--澆注系統(tǒng)的重量（g） 考慮塑件需要側(cè)抽機構(gòu)而且是兩邊抽，不能安排多個型腔。那樣的話，型腔板長度就較長了。模具就安裝不上注射壓力機上了。 綜合考慮，該塑件采用一模兩腔。 3.1.2 型腔的排列 根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向，型腔數(shù)量為2個。 圖3型腔的排列 3.1.3 分型面的設計 圖4分型面的選擇 分型面的設計在注射模的設計中占有相當重要的位置，分型面的設計可以對塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很大的影響。 ●圖1：型腔與型芯不在同一側(cè)，型腔與型芯拼合處較多。型腔與型芯不能很好的對中與結(jié)合。好處就是單獨內(nèi)圓柱齒輪容易加工。 ●圖2：型腔與型芯加工在同一側(cè)，可提高徑向跳動、端面擺動精度。分型面不會留下很大痕跡。這樣保證加工需要與質(zhì)量，型腔與型芯組合而成，更換、熱處理方便。 綜上所分析：我們選用圖2分型法。 3.2脫模機構(gòu)的設計與計算 對于端面平直的無孔塑件，或僅帶有小孔的塑件，未保證塑件在模具打開時能留到動模一側(cè)，一般都把型腔安排在動模一側(cè)，如果塑件表明不希望留下推桿痕跡，必須采用推塊機構(gòu)推塑料，如下圖(A)、（B）。對于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，如果采用推桿推出容易變形或者是采用推板推出容易使制品粘附模具時，也需采用推塊作為推出零件。 推動推塊的推桿用螺紋連接在推塊上，采用彈簧復位，既靈敏又迅速。 (A) (B) 圖5推塊機構(gòu)的設計 圖（A）與圖（B）相比較，優(yōu)點如下：（1）型芯與推塊滑動配合部分減短了，磨損量減小，并且容易保證推塊內(nèi)表面粗糙度。（2）圖（B）推塊壁厚只有2mm，而采用圖（A）的結(jié)構(gòu)，推塊壁厚可達到3.5mm，可提高推塊的剛度。 缺點如下：圖（A）型芯定位沒圖（B）好定位，并且墊塊上還需精定位。 整體考慮：我們選用圖（A）的結(jié)構(gòu)。 3.3 成型零件的設計及計算 3.3.1標準模架的選取 由產(chǎn)品圖可知產(chǎn)品的最大高度尺寸為15mm，為適應模具加工，便于推件板設置安全起見，我們?nèi)?5mm，查閱注射機的模具安裝尺寸，考慮到模具的總高度，由于塑件較小，故而我們盡量選擇小型模架。但是此模具尺寸較小，故好多地方需要個別獨個加工如（型腔固定板、墊塊），當然像標準件我們要直接就用。 3.3.2成型零部件尺寸分析 成型零部件的設計計算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計算。而對于塑件尺寸精度的影響因素主要有以下方面： 1）成型零部件的磨損 其主要是塑料熔體在在成型行腔中的流動以及脫模時塑件與型腔或型心的摩擦，而一后者為主。為簡化設計計算，一般只考慮與塑件脫模方向平行的磨損量，對于垂直方向的不于考慮，而忽略不計。中小形塑件我們?nèi)ˇ腸=1/6Δ。 2）成型零部件的制造誤差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工誤差和安裝，配合誤差兩個方面，設計時一般將成型零部件的制造誤差控制在塑件相應公差的1/3左右 ，δz=1/3Δ ,通常取IT6—IT9級精度。 3）塑件的收縮率 收縮率不僅是塑件的固有特性，而且與制品的結(jié)構(gòu)，工藝條件等方面的因素有關。生產(chǎn)中由于設計選取的計算收縮率與實際收縮率的差異，以及塑件成型工藝條件的波動，材料批號的變化而造成塑件收縮率的波動，由此導致塑件尺寸的變化值為： δs=(Smax-Smin)*Ls 3.3.3成型零部件設計計算 1）型腔采用整體嵌入式，這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料并且有助于熱處理。型芯也為整體式，對于頭部長度只有6mm高的小型芯，由于長度較小，不好加工。我們采用整體式型芯。 型芯采用緊固螺釘固定的方法，型芯與墊塊配合部分采用(H7/f6)的配合關 系，足以定位。 下圖尺寸（Ф、、Ф、9）是成型齒輪內(nèi)腔要達到的尺寸，我們考慮塑料收縮率與制造公差等因素，必須對其尺寸進行收縮率的計算。從而得到制造型芯零件圖的尺寸。 Ф是齒輪側(cè)孔最終尺寸，那么，側(cè)孔所需要的型芯直徑最終尺寸（考慮塑料收縮率、磨損量因素）為dm=(ds+ds.Scp%+1/2Δ+1/2δz)0-δz=Ф 而尺寸9、、是最后檢驗而得尺寸（封閉環(huán)尺寸），我們需要先計算組成尺寸鏈的尺寸A、B的尺寸。（注意：計算出來的尺寸是沒考慮材料收縮率的，所以還需計算收縮率后，達到型芯零件圖最終尺寸。過程如下： 表2-2型芯主要尺寸計算一覽表 POM的平均收縮率為Scp=0.2%，模具制造公差取 所有尺寸均取MT4級精度 類別 塑件尺寸 計算公式 模具尺寸 型芯 部分 尺寸 計算 型芯外形尺寸 Ф dm=(ds+ds.Scp%+1/2Δ+1/2δz)0-δz Ф Ф Ф 型芯高度尺寸 9 hm=(h+h.Scp%) δZ 9.020.03 4 4.01 hm=(hs+hs.Scp%+1/2Δ+1/2δz)0-δz 圖6型芯的一個定形、定位尺寸鏈的計算 經(jīng)過仔細計算：將15.49分解成15.49得出B=6.47 將15.49分解成15.49得出A=11.48 根據(jù)以上的計算數(shù)據(jù)，我們畫出型芯的最終零件圖： 圖7型芯的尺寸最終零件圖 圖8考慮溢料間隙計算尺寸鏈的型腔圖 2）成型尺寸型腔計算（初圖見上圖8） POM的收縮率大，但尺寸穩(wěn)定性好 表2-3型腔主要尺寸一覽表 POM的平均收縮率為Scp=0.2%，模具制造公差取 所有尺寸均取MT4級精度 類別 塑件尺寸 計算公式 模具尺寸 型腔 計算 型腔 內(nèi)型 尺寸 Ф Dm=(Ds+Ds.Scp%－1/2Δ －1/2δz)0+δz Ф Ф Ф Hm=(Hs+Ls.Scp%－1/2Δ －1/2δz)0+δz 圖8中尺寸A考慮還需考慮到溢料間隙的計算，POM的溢料間隙為0.03mm，所以此孔尺寸為Ф 圖8中尺寸B考慮還需考慮到尺寸鏈的計算，我們在計算型芯時已計算完畢，直接得到尺寸為 圖8中尺寸C也直接借用型芯時的尺寸為 那么我們可得到型腔的最終零件圖 圖9型腔最終零件圖 3.3.4成型腔壁厚的計算 根據(jù)圓形鑲拼式型腔的側(cè)壁厚度計算公式： h==7.6mm≈10mm P：型腔內(nèi)熔體的平均壓力 (40Mpa) h：型腔深度 ( 34mm ) l：型腔長度 ( 28mm ) E: 模具鋼彈性模量 (2.1×105MPa) H：初定 ( 20 ) e許：模具鋼 ( 0.035mm ) 3.3.5型腔的底壁厚度的計算 型腔底壁厚度th經(jīng)驗數(shù)據(jù) 0.13b≤Th≤0.17b 其中b為型腔最大寬度b=40,那么th=6.8mm≈7mm 3.4澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)的設計包括主流道、澆口和分流道的設計 3.4.1主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射要機噴嘴反復接觸，所以在注射模中主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套。根據(jù)注射機噴嘴的尺寸，選擇澆口套如下圖： 為了使塑料熔體按順序的向前流動，開模時塑料凝料能從主流道中順利的拔出，需將主流道設計成圓錐形，具有2°～6°的錐角，內(nèi)壁有Ra0.8μm以下的表面粗糙度，拋光時應沿軸向進行。若沿圓周進行拋光，產(chǎn)生側(cè)相凹凸面，使主流道凝料難以拔出。 本套模具主流道設計要點是： ①為便于凝料從主流道中拉出，主流道設計成圓錐形，其錐角α=3° ，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63um，整個主流道都在襯套中，并未采取分段組合形式。 ②主流道大端處呈圓角，其半徑R=1mm，以減小料流在轉(zhuǎn)向時過渡的阻力。 ③為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道和注射機的噴嘴緊密接觸，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑R2 = R1 +( 1~2 )mm，取主流道球面半徑R2 =13mm。其小端直徑d1 =d2 +( 0.5~1 ) mm,取d1=5mm。凹坑深取h=3 mm。 3.4.2澆口的設計 根據(jù)塑件質(zhì)量與精度要求等因素，我們選用點澆口。 點澆口需在定模部分增加一個分型面，用于取出澆注系統(tǒng)的凝料，使模具結(jié)構(gòu)復雜。 點澆口前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填。 點澆口的直徑也可以用下面的經(jīng)驗公式計算： d=(0.14~0.2)=0.2×=2.8mm d——點澆口直徑，mm b——塑件在澆口處的壁厚，mm A——型腔表面積，mm2 查表得澆口長度L取1mm、直徑取2.8mm。 3.4.3分流道的設計 分流道開設在動、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面有以下幾種其中： ① 圓形截面分流道的比表面積（流道表壁面積與容積的比值）最小，塑料熔體的熱量不易散發(fā)，所受流動阻力也小，但需要開設在分型面兩側(cè)，而且上、下兩部分必須相互吻合，加工難度較大； ② 梯形截面分流道容易加工,且熔體的熱量散發(fā)和流動阻力都不大，因此最為常用； ③ U形截面分流道的優(yōu)缺點和梯形的基本相同，常用于小型制品； ④ 半圓形截面和矩形截面分流道因為比表面積較大，一般不常用； 綜上所述：選用梯形截面較為合理科學。 該塑件的體積較小，形狀簡單壁厚均勻，且塑件表面質(zhì)量要求不高,查表選取梯形截面的的尺寸得 a1=4mm，h=3mm。 流道長度需結(jié)合其它模板和型腔的位置來確定，經(jīng)我們計算分析：分流道長度為l=28.5mm。 圖10梯形流道圖 3.5冷卻、排氣系統(tǒng)的設計與計算 3.5.1 冷卻系統(tǒng)的設計與計算 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算。 ①由于制品為空心，按平板類計算其冷卻時間 θ—冷卻所需的時間s t—塑件厚度mm Tm—塑料熔體注塑溫度℃ 查表取170-180 Tw—模具溫度℃　　　　　　　　　　查表取50-80　　　　 Ts—塑料熱變形溫度℃　　　　　　　查表取83-103　　　 α—塑料的熱擴散率mm2/s　　　　　9.6×10-4m2/h → 0.267mm2/s　 ②冷卻介質(zhì)體積流量計算 qv—冷卻介質(zhì)的體積流量m3/h G—單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量kg/h Qi—塑料成型凝固時釋放的熱量J/kg 40×104J/kg Cp—冷卻介質(zhì)的比熱容J/kg?℃ ρ—介質(zhì)的密度kg/m3 t1—冷卻介質(zhì)的出口溫度℃ 30 t2—冷卻介質(zhì)的進口溫度℃ 20 設定模具平均工作溫度為40oC，用常溫20oC的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30oC，產(chǎn)量為（初算0.5套/min）0.657kg/h.塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q3，查表3-24得ABS的單位熱流量為33x104J/kg,即 Q3 = WQ2 = 0.657x33x104=21.68X104(J/kg) 冷卻水的體積流量V由式(3-65)得 V = nm△h/60ρcp(t1-t2)=WQ1/PC1(T1-T2)=0.86x10-4(m3/min) 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 3.5.2 排氣系統(tǒng)的設計與計算 該塑件結(jié)構(gòu)簡單，表面質(zhì)量要求不高，尺寸不大。故可靠分型面和推管與型芯與型腔間隙獨自排氣。 3.6抽芯機構(gòu)的設計與計算 3.6.1抽拔力的計算 此模具采用推塊脫模，因該制件的，屬薄壁制品，薄壁制品脫模力受到材料向壁薄中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學的有關薄壁圓筒的理論進行分析計算，公式如下： 　　F=Ap(μCosα-Sinα)= 612.33×10（0.2Cos0 o-Sin0o） =1224.66 N 　　●μ——塑件對剛的摩擦系數(shù)， 0.1—0.3　　　　　 　　● p——塑件對型芯單位面積上的抱緊力；一般情況下，模外冷卻的塑件，P取2.4×107—3.9×107Pa；模內(nèi)冷卻的塑件P取0.8×107—1.2×107Pa； 模內(nèi)冷卻 1×107Pa(10MPa) 　　●A——制品包緊在型芯上的有效面積（mm2） 約612.33 mm2 A=π×15×9+π×7×6—π×6×2+π×6×2.5×2=612.33mm2 將以上各數(shù)據(jù)代入公式得： Qc= 1224.32 N　 3.6.2抽芯距的計算 抽芯距是將側(cè)型芯或側(cè)哈夫塊從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時側(cè)型芯或哈夫塊所移動的距離。 S=sc+(2~3)mm 式中 s——設計抽芯距 Sc——臨界抽芯距 S=sc+(2~3)mm=2.5+3=5.5mm （圖11）抽芯距圖 3.6.3斜導柱直徑的計算 斜導柱驅(qū)動滑塊抽芯時,滑塊作用在斜導柱上的法向壓力Fp,是一個會使斜導柱產(chǎn)生彎曲的載荷。按照斜導柱受到的最大彎曲應力小于或等于其許應彎曲應力的條件，即： d≥[(10kfFQSCOS?)/([σ]彎sinα)]1/3 d≥[10×1.0887×1224.32×5.5×cos0÷(242sin17)]1/3 ≥9.6mm Kf——隨Θ數(shù)值變化查表而得 1.0087 FQ ——抽拔阻力 1224.32N S——抽芯距 5.5mm ?——滑塊滑移方向與水平面夾角 00 α——斜導柱軸線與垂直軸線夾角 170 我們?nèi)為10mm 3.6.4斜導柱有效長度計算　 斜導柱有效長度即為斜導柱的工作段,即在抽芯時起作用的長度,又稱有效長度,常用le表示。 Le=s/sinα=5.5/sin17=18.81≈19mm 3.6.5完成抽芯所需開模行程　 H=scotα=5.5×cot17=17.98mm 這個數(shù)值也表明滑塊所在的那塊板的高度至少也需18mm 3.6.6斜導柱總長度計算　 圖12斜導柱長度 L=L1+L2+L3+L4+L5+L6 =D/2tanα+h/cosα+d/2tanα+H/COSα+S/sinα+4 =15/2tan17+20/cos17+10/2tan17+10/COS17+5.5/sin17+4 =2.29+20.91+1.53+10.45+18.81+4 =57.99mm≈58mm 3.6.7頂桿直徑的計算 　　頂桿推頂推管時應有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導頂桿直徑計算式為： d=K(l2Qe/nE)1/4　　　　　　　① 　　 頂桿直徑確定后，還應用下式進行強度校核： 　　 σc=4Qe/nπd2≤σs　　　?、? 　　式中：d——推桿直徑(mm) 　　　　　K——安全系數(shù)，通常取K=1.5－2 2 　　　　　l——推桿的長度(mm) 56 　　　　　Qe——脫模力(N) 1224.32 　　　　　E——頂桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105 　　　　　n——推桿根數(shù) 2 　　　　　σc——推桿所受的壓應力(MPa) 　　　　　σs——推桿材料的屈服點(MPa) 360 　　　將以上各數(shù)據(jù)代入①式得： D= 3.4mm 圓整取 5 mm 　　　將以上各數(shù)據(jù)代入②式進行校核： σc=4Qe/nπd2=31.19 MPa≤σs=360 MPa 　　　所以此頂桿符合要求。 圖13頂桿直徑 4. 成型設備選擇 4.1工藝參數(shù)的校核　　 4.1.1注射量的校核（按體積） 　　　　　　Vmax=αV ① 　　　　式中：Vmax——模具型腔流道的最大容積(cm3) 　　　　　　　V——指定型號與規(guī)格注射機的注射量容積(cm3) 　　　　　　　ρ——塑料的固態(tài)密度(g/cm3) 　　　　　　　α——注射系數(shù)取0.75－0.85，無定形料可取0.85，結(jié)晶形可取0.75。 　　將以上各數(shù)代入①式得：Vmax=αV ＝0.85×60＝51cm3 　　倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時間會過長。所以最小注射量容積Vmin＝0.25V。 　　　　　　Vmin＝0.25V=0.25×60=15cm3 　　　　實際注射量V’= （π×142×6－π×3.52×6）－[（π×102－π×7.52）×9－π×32×2.5×2]mm3≈2366.775mm3＝2.366 cm3 　　　　　　即Vmin ＜V’＜Vmax 　　　　所以符合要求。 4.1.2鎖模力的校核 　　　　　　　公式：F≥KAPm 　　　　式中F——注射機的額定鎖模力(kN) 400 　　　　　　A——制品和流道在分型面上的投影面積和(mm2) 　　　　　　Pm——型腔的平均計算壓力(MPa) 由表9.9-4　取30 　　　　　　K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2　　　　　　1.2 　　　　　則：KAPm＝1.2×2[π(28/2)2—π(7/2)2+28.5×6]×30 =53.854kN＜400kN=F 　　　　　所以符合要求。 4.1.3最大注射壓力和的校核 　　　　　　　　Pmax≥K’P0 　　　　　式中：Pmax——注射機的額定注射壓力(MPa)　　　150 　　　　　　　　 P0——成型時所需的注射壓力(MPa)　　　100 　　　　　　　　 K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3 　　　　　則K’P0=1.3×100=130 MPa＜Pmax150 MPa 所以符合要求。 4.2安裝參數(shù)的校核 　模具各模板的厚度分別為： 　　　H1——定模座 20mm H2——中間板 10mm 　　　H3——動模板 34mm 　　　H4——支撐板 7mm H5——墊塊 44mm 　　　H6——動模座 57mm 　　　模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 =172mm SZ－60/40型注塑成型參數(shù)： 所允許的最小模具厚度Hmin=160mm 　　所允許的最大模具厚度Hmax=280mm 　　即模具能滿足Hmin≤172mm≤Hmax的安裝條件 　　那么經(jīng)查資料,得出經(jīng)查資料SZ-60/40型注射機的最大開模行程S=180mm。 我們設計的模具所需開模行程為 S=H3+H1+4~5=30+20+5=55 那么此注射模滿足所需要求。 最大模具高度H/mm 280 最小模具高度H/mm 160 噴嘴圓弧半徑R/mm 14 噴嘴孔徑d/mm 4 最大理論注射量/cm2 200, 400 注射壓力/N·cm-2 10100 所模力/kN 400 最大注射面積/cm2 645 最大開模行程S 180mm 此型號注射機能滿足使用要求，故可采用。 5. 結(jié)束語 首先感謝指導老師杜偉耐心的指導，其次感謝我身邊的朋友們有力的幫助，在這我感謝你們。 經(jīng)過數(shù)十天的辛苦的勞做，一份我較滿意的畢業(yè)設計終于能呈現(xiàn)在各位老師面前接受評審。我很有信心！ 幾天的勞做讓我深深的感到所學的知識是淺薄的，真真的運用起來還是有坎坷的。（特別是標注尺寸你需要考慮加工與設計等方面） 當你每做一件事總是有收獲的，自己的知識是不斷的成長、變厲害的。此次設計每個尺寸你不能瞎填，該查的就翻書查閱資料（如導套、導柱、模板、推桿等標準件的尺寸必須老實的查資料）。做事從認真開始，培養(yǎng)成功的習慣。當然我也得改正，因為以前我有這樣的壞習性。此次設計是考驗人的能力和耐力的，能做完做好你就是棒的有自豪感、成就感！我不夸獎自己，我做到我所能做到了，我自豪！ 時間就像海綿擠水，再忙你也會抽出時間學習和設計的。在做設計之前，我曾想要不拿別人的交了算了，可我捫心自問，不行，對不起父母嗎？我老老實實自己做吧，只有自己可靠。 本次畢業(yè)設計，自己有學會的也有囫圇吞棗的，自己還需努力加勁學，為自己、為父母！ 26 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 致 謝 首先感謝本人的導師杜偉老師，他對我的仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設計內(nèi)容提出了許多建設性建議。杜偉老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗耿奇同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 26