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江 南 大 學(xué)
繼續(xù)教育 學(xué)院（系） 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
一、題目及專題：
１、 題目 洗衣機(jī)波輪注射模
２、專題 總體及主要零、部件設(shè)計(jì)
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
20世紀(jì)五六十年代出現(xiàn)于日本的波輪洗衣機(jī)目前是我國(guó)人民最了解，市場(chǎng)占有率最高的洗衣機(jī)種類。??早期的波輪洗衣機(jī)一般采用偏置波輪，而不是目前常見(jiàn)的波輪位于內(nèi)桶中央，把波輪設(shè)計(jì)在內(nèi)桶邊上目的是為了提高洗衣機(jī)的洗凈力。這是在權(quán)衡各種因素后設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品，水流方式是利用波輪先正向旋轉(zhuǎn)30秒，然后停5秒，再反向旋轉(zhuǎn)30秒，再停5秒，周而復(fù)始的循環(huán)下去，這種方式維持了二、三十年之久，進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，出現(xiàn)了新型波輪和新型水流才取代了這種方式：波輪在桶的底部，還通過(guò)其它設(shè)計(jì)大大改變了水流。新型全自動(dòng)洗衣機(jī)的水流方式一般為正向旋轉(zhuǎn)1-3秒，停0．5－l秒， 再反向應(yīng)轉(zhuǎn)l－3秒，再停0．5－l秒，這和舊式水流大不一樣，這種方式也是多年研究的成果，有利于各因素之間的平衡，兼顧了洗滌力、磨損率、纏繞狀況，洗滌均勻度等因素。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
1.對(duì)零件工藝性分析
2. 確定成形方案 以及相應(yīng)的計(jì)算
3. 技術(shù)圖樣折合A0不少于二張 。
4．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，字?jǐn)?shù)不少于10000字。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
70201 班 姓名 席 偉
五、開(kāi)始及完成日期：
自 2007 年 10 月 8日 至 2007 年 11 月 10日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
院長(zhǎng)(系主任) 簽名
2006 年 11 月 10日
編號(hào)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目： 波輪注射模
繼續(xù)教育 學(xué)院 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 20051457
學(xué)生姓名： 席 偉
指導(dǎo)教師： 范 豐
07年11月
摘要
本模具為波輪注射模，結(jié)構(gòu)形狀分布均勻，以整體式的零件進(jìn)行澆注，葉片不規(guī)則，表面為洗衣工作面，加工有一定困難~波輪精度較高，選用單腔；以推桿為主推管為輔的聯(lián)合脫模方式；采用點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。采用最簡(jiǎn)單的外連接直通式冷卻水道，冷卻劑用水。
進(jìn)行脫模力計(jì)算以及成型零部件工作尺寸計(jì)算。
關(guān)鍵詞：注射機(jī)，脫模力，推桿
大專（脫產(chǎn)）畢業(yè)設(shè)計(jì)
開(kāi)題報(bào)告書(shū)
題 目
波輪注射模設(shè)計(jì)
姓 名
席偉
學(xué) 號(hào)
20051457
專 業(yè)
數(shù)控技術(shù)
指導(dǎo)教師
范 豐
職 稱
2007 年 11 月
課題來(lái)源
企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求。
科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用前景等）
20世紀(jì)五六十年代出現(xiàn)于日本的波輪洗衣機(jī)目前是我國(guó)人民最了解，市場(chǎng)占有率最高的洗衣機(jī)種類。??早期的波輪洗衣機(jī)一般采用偏置波輪，而不是目前常見(jiàn)的波輪位于內(nèi)桶中央，把波輪設(shè)計(jì)在內(nèi)桶邊上目的是為了提高洗衣機(jī)的洗凈力。這是在權(quán)衡各種因素后設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品，水流方式是利用波輪先正向旋轉(zhuǎn)30秒，然后停5秒，再反向旋轉(zhuǎn)30秒，再停5秒，周而復(fù)始的循環(huán)下去，這種方 式維持了二、三十年之久，進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，出現(xiàn)了新型波輪和新型水流才取代了這種方式：波輪在桶的底部，還通過(guò)其它設(shè)計(jì)大大改變了水流。新型全自動(dòng)洗衣機(jī)的水流方式一般為正向旋轉(zhuǎn)1-3秒，停0．5－l秒， 再反向應(yīng)轉(zhuǎn)l－3秒，再停0．5－l秒，這和舊式水流大不一樣，這種方式也是多年研究的成果，有利于各因素之間的平衡，兼顧了洗滌力、磨損率、纏繞狀況，洗滌均勻度等因素。
研究?jī)?nèi)容
1對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析
2選擇注射機(jī)確定型腔數(shù)
3確定成型方案
4繪制結(jié)構(gòu)方案草圖
5計(jì)算與說(shuō)明
現(xiàn)基本以機(jī)械設(shè)計(jì)為主，其它為輔。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
按照設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進(jìn)行以下工作：進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、繪制有關(guān)圖紙（零件圖、部件總圖、裝配圖等），編寫(xiě)計(jì)算過(guò)程等。其基本內(nèi)容如下：
1）繪制被加工零件模具圖、零件圖、總裝圖。
2）波輪裝配圖設(shè)計(jì)。
3）按規(guī)定格式編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
研究計(jì)劃及預(yù)期成果
塑件尺寸較大，最大直徑為150mm，最大高度為50mm。外部結(jié)構(gòu)形狀雖然呈對(duì)稱分布，但是，波輪葉片形狀不規(guī)則，這給模具的制造帶來(lái)一定的難度。另外，波輪中間螺釘孔四周的壁厚比較厚，而且厚度不均勻，這個(gè)有可能會(huì)在注塑時(shí)產(chǎn)生氣泡。這些都是波輪零件限定的，無(wú)法糾正。不過(guò)，高度不大，相信產(chǎn)生氣泡的幾率不大，可以投入生產(chǎn)。
特色或創(chuàng)新之處
塑件上表面為洗衣工作面，要求光潔，不允許有較大的澆口痕跡。所以應(yīng)該采用點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。澆口設(shè)置在上部30上表面。由于波輪塑件的外形尺寸比較大，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)雙點(diǎn)澆口的澆注形式。這樣可以是熔融塑料在填充型腔時(shí)更快，更穩(wěn)，不容易產(chǎn)生渦。
已具備的條件和尚需解決的問(wèn)題
已具備的條件：波輪洗衣機(jī)，能通過(guò)波輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正向向外的水流，松散洗滌衣物。、不斷地運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生各種水流，像無(wú)數(shù)只手一樣，達(dá)到洗凈衣物的功能。
尚需解決的問(wèn)題：浮于水中，不與波輪接觸與摩擦”。波輪洗衣機(jī)被摩擦后出現(xiàn)磨損，最好是“搓揉”。衣物不與桶壁發(fā)生摩擦，使衣物懸浮于水的“中央”。
技術(shù)進(jìn)步為先決條件，走得較穩(wěn)，保持了企業(yè)研發(fā)的后續(xù)力量。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見(jiàn)
教研室主任簽名：
年 月 日
院系意見(jiàn)
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日
目 錄
第一章 對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析·························1
1.1分析塑件使用材料的種類及其工藝性··········································1
1.2分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性························································1
第二章選擇注射機(jī)確定型腔數(shù)························2
2.1根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重··············································2
2.2選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格,確定型腔數(shù)················································2
2.2.1注射機(jī)額定注射量·····················································2
2.2.2根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù)···············································3
2.2.3根據(jù)生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)···············································3
第三章確定成型方案································5
3.1確定成型位置······························································5
3.2確定分型面································································5
3.3脫模方式··································································5
3.4澆注系統(tǒng)形成······························································5
3.5冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)考慮····················································5
3.6確定成形零部件的結(jié)構(gòu)形式··················································5
第四章繪制結(jié)構(gòu)方案草圖····························7
4.1注射量的校核······························································7
4.2鎖模力與型腔內(nèi)平均壓力、注射壓力的校核····································7
4.3模具厚度與注射機(jī)閉合高度校核··············································9
4.4注射機(jī)開(kāi)模行程····························································9
第五章計(jì)算與說(shuō)明·································10
5.1脫模力計(jì)算·······························································10
5.1.1計(jì)算公式································································10
5.2成型零部件工作尺寸計(jì)算···················································10
5.2.1定模、動(dòng)模(型腔、型芯)選用材料··········································10
5.2.2型腔側(cè)壁厚度和底版厚度確定··············································11
5.2.3型腔、型芯工作尺寸確定··················································12
5.3推桿計(jì)算·································································17
5.3.1推桿選用材料····························································17
5.3.2計(jì)算推桿長(zhǎng)度····························································17
5.4進(jìn)行關(guān)鍵零件的強(qiáng)度和剛度校核··············································18
5.4.1推桿的強(qiáng)度和剛度的校核·················································18
5.4.2型腔型腔壁厚和底板厚度校核·············································20
總結(jié)········································································21
致謝········································································22
參考文獻(xiàn)····································································23
1
波輪注射模設(shè)計(jì)
致謝
論文脫稿之際，特別感謝知道老師范豐老師為我講解新技術(shù)、提供具有代表性的課題、材料，以及在我遇到難題時(shí)，能及時(shí)為我解答，使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。謹(jǐn)向范老師所授予的嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、認(rèn)真的指導(dǎo)和付出的心血，致以崇高的敬意和衷心的感謝！
無(wú)錫技師學(xué)院的多位老師在我撰寫(xiě)畢業(yè)論文過(guò)程中以及在學(xué)校期間，給予了很多熱情的幫助和大力支持。為此，向他們表示誠(chéng)摯的謝意！
向所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的餓各位老師、同學(xué)、朋友們表示謝意！
最后，向熱心評(píng)審本論文和參加答辯的老師們致以衷心的感謝！
參考文獻(xiàn)
〈1〉、《模具設(shè)計(jì)與制造》/黨根茂 駱志斌 李集仁 主編-西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1995年12第1版；
〈2〉、《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》/許發(fā)樾 主編-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002年1月第1版；
〈3〉、《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》/《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》 編寫(xiě)組著-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002年7月第3版；
〈4〉、《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》/吳宗澤 主編-北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999年1月第1版；
〈5〉、《機(jī)械工程材料》/王煥庭 李茅華 徐善國(guó) 主編-大連：大連理工大學(xué)出版社，2000年5月第4版；
〈6〉、《材料力學(xué)》/劉鴻文 主編-北京：高等教育出版社，1992年9月第3版；
〈7〉、《實(shí)用模具制造手冊(cè)》/高佩副 主編-北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999年3月第1版；
〈8〉、《海爾家用洗衣機(jī)原理與維修》/青島海爾集團(tuán) 主編-北京：人民郵電出版社，1992年2月第1版；
〈9〉、《機(jī)械零件手冊(cè)》周開(kāi)勤 主編-北京：高等教育出版社，1994年5月第4版；
〈10〉、《模具技術(shù)問(wèn)答》/彭建聲 秦嘵剛 主編-北京：：機(jī)械工業(yè)出版社，2002年1月第1版；
〈11〉、《畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖》/馬曉湘 鐘均祥 主編-廣州：華南理工大學(xué)出版社，1998年9月第2版。
波輪注射模設(shè)計(jì)
第一章對(duì)零件工藝性分析
1.1分析塑件使用材料的種類及其工藝性
該塑件為ABS,屬于通用性熱塑性塑料，其成型條件如下：
注射成型機(jī)型：螺桿式
堆密度：1.03～1.07∕g.㎝
計(jì)算收縮率：0.3～0.8/%
預(yù)熱溫度：80～85/℃
預(yù)熱時(shí)間：2～3/h
料桶溫度：后段：150～170/s
中段：165～180/s
前段：180～200/s
噴嘴溫度：170～180/℃
模具溫度：50～80/℃
注射壓力：60～100/Mpa
成型時(shí)間：注射時(shí)間：20～90/s
高壓時(shí)間：0～50/s
冷卻時(shí)間：20～120/s
總周期：50～220/s
螺桿轉(zhuǎn)速：30/r·min
彈性模量E：1800～2900/Mpa
1.8～2.9×10N/㎝
脫模斜度：型腔：40′～1°20′
型心：.35′～1°
1.2分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性
塑件尺寸較大，最大直徑為150mm，最大高度為50mm。外部結(jié)構(gòu)形狀雖然呈對(duì)稱分布，但是，波輪葉片形狀不規(guī)則，這給模具的制造帶來(lái)一定的難度。另外，波輪中間螺釘孔四周的壁厚比較厚，而且厚度不均勻，這個(gè)有可能會(huì)在注塑時(shí)產(chǎn)生氣泡。這些都是波輪零件限定的，無(wú)法糾正。不過(guò)，高度不大，相信產(chǎn)生氣泡的幾率不大，可以投入生產(chǎn)。
第二章 選擇注射機(jī)確定型腔數(shù)
2.1根據(jù)塑件的形狀估算體積和重量
波輪的三維零件圖已經(jīng)在CAD中按比例1:1畫(huà)出,故此可以用CAD中的查詢功能查出:
波輪的體積為:Ｖ＝315583(㎜)≈315.6(㎝)
波輪的表面積為:S=190386(㎜)≈1903.9(㎝)
塑件重量:V=V·=315.6×1.07g=337.69g。式中為塑料容量,ABS塑料的容量=1.07g/㎝。
2.2根據(jù)塑件的計(jì)算重量和體積選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格,確定型腔數(shù).
設(shè)備未限,故需要考慮以下因素:
2.2.1注射機(jī)額定注射量G。
注射機(jī)每次注射量不超過(guò)最大注射量的80%，即：
n= （2-1）
式中,n—型腔數(shù);
V—澆注系統(tǒng)體積(㎝) ；
V—塑件體積(㎝)；
V—注射機(jī)額定注射量(㎝)。
估算澆注系統(tǒng)的體積V，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案（圖2-1）澆注系統(tǒng),進(jìn)行估算V=20㎝
設(shè)n=1，則得：
V===419.5㎝
2.2.2根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù)。
波輪塑件精度為高精度，故此選單腔，即n=1。
2.2.3根據(jù)生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)。
這次為了畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以算為試制或者小批量，故此選單腔n=1。
從綜合上面?zhèn)€因素，并根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格，選取型號(hào)為XS-ZY-500
的注射機(jī)。
注：經(jīng)過(guò)下面一系列驗(yàn)算得出，如果選取型號(hào)為：XS-ZY-500的注射機(jī)，在模具最大厚度方面不符合要求（設(shè)計(jì)模具厚度為568mm,該注射機(jī)規(guī)定模具最大厚度為450 mm），故此選取型號(hào)為XS-ZY-1000的注射機(jī)。該型號(hào)的注射機(jī)能夠滿足要求（該注射機(jī)規(guī)定模具最大厚度為700mm）。
故此，綜合各方面因素，應(yīng)該選取型號(hào)為XS-ZY-1000的注射機(jī)。
關(guān)于該注射機(jī)的一些重要系數(shù)：
額定注射量：1000㎝
螺桿直徑：85㎜
注射壓力：121Mpa
注射行程:260㎜
注射時(shí)間：2.7s
螺桿轉(zhuǎn)速：21、27、35、40、45、50、65、83r/min
注射方式：螺桿式
合模力：4500KN
最大成型面積：1800㎝
最大開(kāi)（合）模行程：700㎜
模具最大厚度:700㎜
模具最小厚度:300㎜
動(dòng)、定模固定板尺寸：900×1000㎜
拉桿空間：650×550㎜
合模方式：兩次動(dòng)作液壓式
定位圈尺寸：㎜
噴嘴球頭半徑：SR18㎜
頂出方式：兩側(cè)頂出
頂桿中心距：350㎜
機(jī)器外形尺寸:7670×1740×2380㎜
第三章確定成形方案
3.1確定成型位置
由于波輪塑件上表面有葉片，下表面有筋板，中心孔還有金屬鑲件。考慮到使脫模方便，鑲件容易定位，故塑件成形位置選擇如圖3-1示。
3.2確定分型面
考慮到波輪塑件的外觀質(zhì)量，同時(shí)為保證塑件在分模時(shí)能夠留在動(dòng)模一側(cè)，便于脫模。故此將分型面設(shè)在I-I面上，見(jiàn)圖3-1。
3.3脫模方式
從波輪塑件的結(jié)構(gòu)形狀分析，宜采用以推桿為主和推管為輔的聯(lián)合脫模方式。用四根推桿均布在四條輪輻狀筋板上，推桿中心線的位置在200㎜的圓周上。推管推在波輪鑲件及其周邊塑料層上，主要為了不讓塑件在脫模時(shí)產(chǎn)生變形及順利推出如圖3-1示。
3.4澆注系統(tǒng)形式
塑件上表面為洗衣工作面，要求光潔，不允許有較大的澆口痕跡。所以應(yīng)該采用點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。澆口設(shè)置在上部30上表面。由于波輪塑件的外形尺寸比較大，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)雙點(diǎn)澆口的澆注形式。這樣可以是熔融塑料在填充型腔時(shí)更快，更穩(wěn)，不容易產(chǎn)生渦流如圖3-1示。
3.5冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)考慮
由于ABS塑料成形時(shí)要求模溫在（40～60）℃，所以模具之考慮冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單的外連直通式冷卻水道，冷卻劑用水。
3.6確定成形零部件的結(jié)構(gòu)形式（整體式和鑲拼式）：
雖然塑件局部結(jié)構(gòu)比較特殊，但是對(duì)現(xiàn)有的加工環(huán)境來(lái)看，主要成形零件還是做成整體式的。
圖3-1（波輪設(shè)計(jì)總裝圖）
第四章繪制結(jié)構(gòu)方案草圖
進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并初步繪出模具完整的結(jié)構(gòu)，如圖3-1所示。校驗(yàn)所需注射機(jī)的能力。
校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)：
4.1注射量的校核
塑件（包括澆注系統(tǒng)）在成型時(shí)每次所需注射量V小于注射機(jī)的最大注射量V的80％，即：
n·V+V0.8V
注： V— 注射機(jī)最大注射量（㎝）；
V— 波輪塑件成型時(shí)每次所需注射總量（㎝）；
V— 成型時(shí)澆注系統(tǒng)每次所需注射總量（㎝）；
n — 型腔數(shù)。
由前面計(jì)算得知，波輪塑件體積為：315.6㎝，澆注系統(tǒng)體積：20㎝。
則，每次注射所需塑料量為（按一模一腔）：
1×315.6+20=335.6㎝
注射機(jī)的最大注射量：1000×0.8=800㎝＞335.6㎝
能夠滿足要求。
4.2鎖模力與型腔內(nèi)平均壓力、注射壓力的校核
鎖模力是在成型時(shí)鎖模模具的最大力，成型時(shí)高壓熔融塑料在分型面上顯現(xiàn)的漲力應(yīng)該小于鎖模力。該漲力與注射機(jī)額定鎖模力的關(guān)系如下示：
K(KN) （4-2）
式中: F— 注射機(jī)的額定鎖模力(N);
A— 塑料制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積(㎡);
P— 熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力(Mpa);
K— 安全系數(shù)，常取：K=1.1～1.2。
從表(8-2)查得ABS熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力P為：
P=35 Mpa
總投影面積A為：
A=×r=×0.15=0.07069(㎡)
即有：
==2968KN
型號(hào)為XS-ZY-1000注射機(jī)的額定鎖模力F為：
F=4500KN＞2968KN
滿足要求：F
同時(shí)，XS-ZY-1000注射機(jī)的額定注射壓力為：121Mpa。滿足ABS塑料（成形需要注射壓力：60～100Mpa）成形時(shí)注射壓力的要求。
4.3模具厚度與注射機(jī)閉合高度校核
選擇的模架為標(biāo)準(zhǔn)模架：B×L=500×500㎜
關(guān)于它的一些重要數(shù)據(jù)如下：
B×L=500×500㎜ (單位：㎜)
表4-1(模具明細(xì)表)
座板
寬度
630
厚度
定模
40
動(dòng)模
40
墊塊
寬帶
80
厚度
12.5
厚度
支撐板
63
推件板
40
推件固定板
25
卸流道板
30
直徑
導(dǎo)柱
40
導(dǎo)套
50
復(fù)位桿
25
內(nèi)六角螺釘
12-M16；16-M12
中心距
b
420
b
414
b
280
續(xù)表4-1(模具明細(xì)表)
b
312
l
414
l
320
l
440
l
476
模具厚度H與注射機(jī)閉合高度按式校核：
HHH
式中，H— 注射機(jī)允許最小模厚(=300㎜)；
H— 注射機(jī)允許最大模厚(=700㎜)；
H— 模具閉合高度。
預(yù)選模架B×L=500×500,則有模具的閉合高度為: H=568㎜
因?yàn)?00＞568＞300,所以,能夠滿足要求。
4.4注射機(jī)開(kāi)模行程:注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)該大于模具開(kāi)模時(shí)取出塑件(包括澆注系統(tǒng))所需的開(kāi)模距,即滿足下式:
LH+H+（5～10）+a (㎜)
式中, H— 脫模距離(=42㎜);
H— 不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度(=50㎜);
L— 注射機(jī)開(kāi)模行程(=700㎜);
a— 定模板與型腔板的分離距離(=119㎜);
則,模具的開(kāi)模行程為:
L=42+50+10+119=221(㎜)＜700(㎜)
所以,注射機(jī)開(kāi)模行程能夠滿足要求。
第五章 計(jì)算說(shuō)明
5.1脫模力計(jì)算
當(dāng)脫模開(kāi)始時(shí),阻力最大。推桿剛度和強(qiáng)度也按此時(shí)的受力計(jì)算,也就是無(wú)視脫模斜度(=0).對(duì)于波輪塑件來(lái)說(shuō),壁厚與凸模(最大)直徑之比為0.01,
小于0.05。故此,脫模力可以按照薄壁圓形件來(lái)計(jì)算。對(duì)波輪塑件來(lái)說(shuō),塑件從模具中脫出時(shí)的摩擦力為最主要,所以,它的脫模力主要計(jì)算塑件從模具中脫出時(shí)的摩擦力。
5.1.1計(jì)算公式：
薄壁圓形件的脫模力計(jì)算公式如下：
Q= （5-1）
式中，Q— 脫模力(N);
T— 塑件平均壁厚(㎝),t=0.3㎝;
E— 塑料彈性模量(N/㎝)，常取1.8～2.9×10N/㎝，這里取2.0×10N/㎝;
S— 塑料平均成形收縮率(㎜/㎜)，常取0.3～0.8％，這里取0.6％;
L— 包容凸模的長(zhǎng)度(㎝)
f— 塑料與鋼的摩擦系數(shù)，取0.3;
m— 塑料的泊松比，取0.3；
r— 圓柱形半徑(㎝)。
因?yàn)椴ㄝ喨S零件圖已經(jīng)在CAD中畫(huà)出，所以，L可以用實(shí)測(cè)的方法得到，
則有：L=213.12mm。
代入數(shù)據(jù)有：
Q===1588.33N
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取Q=2000N。
則，脫模力為2000N。
5.2成型零部件工作尺寸計(jì)算
5.2.1定模、動(dòng)模（型腔、型芯）選用材料
表5-1（材料及性能）
材 料
力 學(xué) 性 能
主要用途
15CM
抗拉強(qiáng)度
(Mpa)
屈服強(qiáng)度
(Mpa)
供應(yīng)狀態(tài)硬度
HBS(Mpa)
許用應(yīng)力
[](Mpa)
用作齒輪、渦輪、塑料模具、氣輪機(jī)密封軸套等。
785
590
179
295
5.2.2型腔側(cè)壁厚度和底板厚度確定
型腔結(jié)構(gòu)形式—整體式。
型腔（圓形）壁厚的強(qiáng)度和剛度計(jì)算：
按強(qiáng)度計(jì)算：
型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式： t=r· (5-2)
型腔底板厚度計(jì)算公式： t= (5-3)
式中，[]— 材料許用應(yīng)力(Mpa);
P— 熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力(Mpa)，ABS塑料的P值取35Mpa;
r— 型腔內(nèi)最大半徑（mm），由波輪三維零件圖知：r=150mm。
代入數(shù)據(jù)有：
型腔側(cè)壁厚度： t=r·=150×=75.6㎜
型腔底板厚度: t===28.7㎜
按剛度計(jì)算:
型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式：t=[] （5-4）
型腔底板厚度計(jì)算公式：t= (5-5)
式中，E— 彈性模量（Mpa）,取E=206×10Mpa;
— 泊松比，常取0.25～0.30，故取=0.28;
— 成型零件的許用變型量，取=0.05。
代入數(shù)據(jù)：
型腔側(cè)壁厚度： t=[]=2.78㎜
型腔底板厚度： t==9.1㎜
綜合剛度和強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果取以下值：
型腔側(cè)壁厚度: t=75.6㎜, ?。簍=80㎜
型腔底板厚度： t=28.7㎜, 取：t=30㎜
5.2.3型腔、型芯工作尺寸確定
塑件成型收縮率：S
S為塑件在收縮范圍內(nèi)的平均值，其計(jì)算公式如下：
S= （5-6）
S—塑件最大收縮率；
S—塑件最小收縮率。
查表得塑件ABS的收縮率為：
S=0.8％ S=0.3％
則，塑料ABS的平均收縮率為
S==％=0.55％
查得ABS塑件精度取4級(jí)精度，按該精度等級(jí)可以從“塑件公差數(shù)值表”中查到尺寸公差值：
表5-2（塑件公差數(shù)值表）
基本尺寸L（mm）
公差數(shù)值
基本尺寸（mm）
公差數(shù)值
6～10
0.10
80～100
0.44
10～14
0.12
100～120
0.50
14～18
0.12
120～140
0.56
18～24
0.14
140～160
0.62
24～30
0.24
160～180
0.68
30～40
0.26
180～200
0.74
40～50
0.28
200～225
0.82
50～65
0.32
225～280
1.00
65～80
0.38
280～315
1.20
型腔與型芯工作尺寸計(jì)算公式
a、 型腔工作尺寸計(jì)算公式：
徑向工作尺寸： L=(L+ LS-x) （5-7）
軸向工作尺寸： H=(H+H S-x) （5-8）
b、型腔工作尺寸計(jì)算公式：
徑向工作尺寸： l=(l+ lS+ x) （5-9）
軸向工作尺寸： h=(h+ hS+ x) （5-10）
式中，
S— 塑料平均收縮率，塑件ABS的S=0.55％;
— 塑件公差(㎜),見(jiàn)表5-2；
— 成型零件制造公差（㎜），= ；
X — 修正系數(shù)，一般為～,取X=；
X′— 修正系數(shù)，一般為～,取X′=；
L— 型腔徑向尺寸（mm）；
H— 型腔軸向尺寸（mm）；
L— 塑件徑向基本尺寸（mm）；
H— 塑件向軸基本尺寸（mm）；
l— 塑件內(nèi)形基本尺寸（mm）；
h— 塑件孔深基本尺寸（mm）；
l—型芯徑向尺寸（mm）；
h—型腔軸向尺寸（mm）；
型腔工作尺寸計(jì)算
圖5-1（波輪）
a、 型腔徑向工作尺寸計(jì)算
如圖（5-1）塑件徑向基本尺寸：
L=300㎜
L=40㎜
查表（5-2）得:a、當(dāng)L=300㎜時(shí)，塑件公差=1.20㎜;
b、當(dāng)L=40㎜時(shí)，塑件公差=0.28㎜。
則有成型零件制造公差==×1.20=0.4㎜
==×0.28=0.09㎜
代入已知數(shù)據(jù)得：
L=(L+ LS-x)=(300+300×0.55％-×1.2)=301.05㎜
L=(L+ LS-x)=(40+40×0.55％-×0.28) =40.08㎜
則，型腔徑向工作尺寸為：
L=301.05㎜;
L=40.08㎜。
b、 型腔軸向工作尺寸計(jì)算
如圖（5-1）塑件最大軸向基本尺寸，
H=50㎜
查表（5-2）得：塑件公差=0.32mm,
則有成型零件制造公差==×0.32=0.11㎜
代入已知數(shù)據(jù)得：
H=(H+H S-x)=(50+50×0.55％-×0.32)=50.12㎜
則，型腔軸向最大工作尺寸為H=50.115㎜
型芯工作尺寸計(jì)算
a、 型芯徑向工作尺寸計(jì)算
圖5-2（波輪）
如圖（5-2）示，波輪塑件內(nèi)形向基本尺寸l=294㎜;
l=24㎜;
l=16㎜。
查表（5-2）得：當(dāng)l=294㎜時(shí)，塑件公差=1.20㎜;
當(dāng)l=24㎜時(shí);，塑件公差=0.24㎜;
當(dāng)l=16㎜時(shí)，塑件公差=0.12㎜。
則有成型零件制造公差==×1.20=0.4㎜；
==×0.24=0.08㎜;
==×0.12=0.04㎜。
代入已知數(shù)據(jù)得：
l=(l+ lS+ x)=(294+294×0.55％+×1.20)=296.22㎜
l=(l+ lS+ x)=(24+24×0.55％+0.24)=24.25㎜
l=(l+ lS+ x)=(12+120.55％+×0.12)=12.13㎜
則，型芯徑向工作尺寸為：l=296.22㎜
l=24.25㎜
l=12.13㎜
b、型芯軸向工作尺寸計(jì)算
如圖（5-2）示，波輪塑件孔深基本尺寸h=32㎜;
h=40㎜。
查表（5-2）得：a、當(dāng)h=32㎜時(shí)，塑件公差=0.26㎜;
b、當(dāng)h=40㎜時(shí)，塑件公差=0.28㎜。
則有成型零件制造公差==×0.26=0.09㎜
==×0.28=0.09㎜
代入已知數(shù)據(jù)得：
h=(h+ hS+ x)=(32+32×0.55％+×0.26)=32.31㎜
h=(h+ hS+ x)=(40+40×0.55+×0.28) =40.36㎜
則，型腔軸向最大工作尺寸為: h=32.31㎜；
h=40.36㎜。
5.3推桿計(jì)算
由于波輪塑件形狀特殊，所以采用矩形推桿，而且推桿在塑件脫模的時(shí)候起到主要作用。所以在計(jì)算的時(shí)候，把初始脫模力作為在、推桿在工作時(shí)承受的最大負(fù)荷。四筋板總共有四條輪輻狀筋板上，推桿中心線的位置在200㎜的圓周上。由于筋板的厚度為2㎜，故可以設(shè)計(jì)推桿截面形狀如圖5-3（筋板）示：
5.3.1推桿選用的材料
推桿選用的材料為45鋼。
5.3.2計(jì)算推桿長(zhǎng)度
根據(jù)《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式5-97得到：
推桿長(zhǎng)度計(jì)算公式：
l= (5-11)
式中，l— 推桿長(zhǎng)度（㎝）;
n— 推桿數(shù)量，n=4;
E— 推桿材料的彈性模量（N/㎝），45鋼的E=2.1×10N/㎝；
q— 推桿承受的最大負(fù)荷（N），在這里最大負(fù)荷等于塑件最大脫模力，即：q=Q=2000N；
B— 推桿截面長(zhǎng)度（㎝），B=1.2㎝；
H— 推桿截面寬度（㎝），H=1.2㎝。
代入數(shù)據(jù)得：
l===12.88㎝
取l =12㎝。
則，每根矩形推桿長(zhǎng)度：L10㎝
根據(jù)模具的實(shí)際情況，推桿需要做成階梯狀。上部為矩形推桿，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=89㎜，下部為實(shí)心圓柱狀，=20㎜。推桿長(zhǎng)度為，L=340㎜。如圖5-4（推桿）示：
5.4進(jìn)行關(guān)鍵零件的強(qiáng)度和剛度校核
5.4.1推桿的強(qiáng)度和剛度校核
截面為矩形部分推桿校核
矩形部分推桿尺寸如下：B=1.2㎝ H=0.2㎝ L=8.9㎝
a、最大負(fù)荷校核
根據(jù)根據(jù)《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式5-97得到，矩形截面推桿所能承受的最大負(fù)荷計(jì)算公式為：
q= （5-12）
式中，l— 推桿長(zhǎng)度（㎝），l=8.9㎝；
E— 推桿材料的彈性模量（N/㎝），45鋼的E=2.1×10N/㎝；
q— 每條推桿承受的最大負(fù)荷（N）；
B— 推桿截面長(zhǎng)度（㎝），B=1.2㎝；
H— 推桿截面寬度（㎝），H=1.2㎝。
代入數(shù)據(jù)可得到每根矩形的推桿能夠承受最大負(fù)荷為：
q===1046.7N
則，四條矩形推桿所能夠承受最大負(fù)荷為：
q=4q=4×1046.7≈4187N
q=4187N＞q=2000N
所以，截面為矩形的推桿能夠承受脫模力帶來(lái)的負(fù)荷。
b、應(yīng)力校核
截面為矩形的推桿主要受壓應(yīng)力，參考《材料力學(xué)》得到推桿的應(yīng)力校核公式如下：
=≤ (5-13)
式中，q—推桿承受的最大負(fù)荷（N），在這里最大負(fù)荷等于塑件最大脫模力，
即：q=Q=2000N;
—矩形推桿應(yīng)力（N/㎝）；
—推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度（N/㎝），45鋼：=32000 N/㎝；
n—推桿數(shù)量，n=4。
代入數(shù)據(jù)：
===2083.5 N/㎝
所以， =2083.5 N/㎝≤=32000 N/㎝
綜合計(jì)算結(jié)果，截面為矩形的推桿滿足要求。
截面為圓形部分推桿校核
圓形部分推桿尺寸如下：l=8.9㎝,r=1㎝
a、最大負(fù)荷校核
根據(jù)《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式5-93得到，圓形截面推桿所能承受的最大負(fù)荷計(jì)算公式為：
q= (5-14)
式中，l— 推桿長(zhǎng)度（㎝），l=25.1㎝;
q— 每條推桿承受的最大負(fù)荷(N);
d— 推桿截面直徑(㎝),d=2.0㎝;
— 推桿長(zhǎng)度系數(shù)0.7。
代入數(shù)據(jù)可得到每根圓形推桿所能承受的最大負(fù)荷為:
q==263654.6N
則，四條圓形推桿所能承受的最大負(fù)荷為:
q=4q=4×263654.6≈105469N
q=105469N＞q=2000N
所以，截面為圓形的推桿能夠承受脫模力帶來(lái)的負(fù)荷。
b、應(yīng)力校核
參考《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以得到截面為圓形的推桿的應(yīng)力校核公式如下：
=≤ (5-15)
式中，q— 推桿承受的最大負(fù)荷（N），在這里最大負(fù)荷等于塑件最大脫模力，
即：q=Q=2000N
n— 推桿數(shù)量，n=4。
— 推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度（N/㎝），45鋼：=32000 N/㎝
代入數(shù)據(jù)：
===159 N/㎝
所以， =159 N/㎝＜=32000 N/㎝
綜合計(jì)算結(jié)果，截面為圓形的推桿滿足要求。
故此，推桿滿足要求。
5.4.2型腔壁厚和底板厚度校核
型腔壁厚校核
由于所選模架為B×L=500×500㎜，根據(jù)型腔計(jì)算結(jié)果知，型腔最大徑向工作尺寸為：L=301.05㎜;根據(jù)型腔側(cè)壁厚度計(jì)算結(jié)果知：t=80㎜。
故此t==99.5㎜＞t=80㎜。
故此，型腔壁厚滿足要求。
型腔底板厚度校核
由于所選模架為B×L=500×500㎜，根據(jù)該模架的標(biāo)準(zhǔn)和所選數(shù)據(jù)可知，定模厚度為80㎜。根據(jù)型腔計(jì)算的結(jié)果可知，型腔最大軸向工作尺寸為H=50.12㎜；根據(jù)型腔底板厚度計(jì)算結(jié)果知；型腔底板厚度：t=30㎜,故此t=80-50=30㎜。
故此，型腔底板厚度滿足要求。
模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制（見(jiàn)圖紙）
總結(jié)
通過(guò)本次對(duì)洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì)，使我把以前學(xué)過(guò)的課程又重新回顧了一次，并且有了更深刻的了解，同時(shí)也得到了很好的鞏固，但是我們只是理論上的鞏固，只是一個(gè)步行的起點(diǎn)。
在此以前，我根本不了解對(duì)洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì)，只是印象上有個(gè)形象意識(shí)，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，使我對(duì)洗衣機(jī)波輪有了一定的了解，知道了洗衣機(jī)波輪的定義、結(jié)構(gòu)組成以及未來(lái)的動(dòng)向和發(fā)展。
通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行課題調(diào)研、收集、查閱、整理查找科技文獻(xiàn)、情報(bào)資料，融會(huì)貫通所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能，推出能夠解決問(wèn)題的方案與辦法并進(jìn)行運(yùn)行操作付與實(shí)施的工程設(shè)計(jì)方法，但對(duì)于真正的模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是有限的，是欠缺的。
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