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4 注塑模具畢業(yè)設(shè)計 摘要 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本模具是“塑料殼體”的注射成型模具。它采用單分型面分型，結(jié)構(gòu)緊湊；采用直澆口，頂出時，由推桿頂出制品；畢業(yè)設(shè)計論文主要由兩部份組成：注射模具的工作原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計；模具各部份尺寸計算。 關(guān)鍵詞：注射模具、塑料殼體、注射。 目錄 第一章 緒論 4 1.1 國際國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況 4 1.2 我國模具設(shè)計技術(shù)今后發(fā)展方向 5 第二章 注塑件的分析 7 2.1 塑件的工藝性分析 7 2.1.1塑件表面質(zhì)量分析 7 2.1.2塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 7 2.1.3塑件的生產(chǎn)批量 7 2.2塑件的原材料分析 8 2.2.1注塑模工藝條件 8 2.2.2確定成型工藝條件 8 2.3注射機的選擇 9 2.4注射機的校核 11 2.4.1 最大注塑量的校核 11 2.4.2 鎖模力的校核 11 2.4.3模具閉合高度的校核 12 2.4.4模具安裝尺寸的校核 12 2.4.5模具開模行程的校核 12 第三章 模具設(shè)計 13 3.1分型面的選擇 13 3.2型腔數(shù)目的確定 13 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 13 3.3.1 澆口的設(shè)計 14 3.3.2主流道設(shè)計 14 3.4成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 3.5導向機構(gòu)的設(shè)計 18 3.6推出機構(gòu)的設(shè)計 19 第四章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 20 4.1排氣槽的作用 20 4.2排氣方式 20 設(shè)計方法 20 第五章 模架的選擇裝配圖的繪制 22 5.1 模架的選擇 22 5.2 裝配圖的繪制 22 第六章 總結(jié)與展望 23 致 謝 24 參考文獻 25 第1章 緒論 1.1 國際國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速為13%，2003年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為375億，至2007年我國模具總產(chǎn)值約為525億元，其中塑料模約35%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)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英寸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盤等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星模具有限公司制造多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，具體數(shù)據(jù)見表1-1。 表1-1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 0.005～0.01mm 0.02～0.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01～0.05μm Ra0.20μm 非淬火鋼模具壽命 10～60萬次 10～30萬次 淬火鋼模具壽命 160～300萬次 50～100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足10% 標準化程度 70～80% 小于30% 在模具行業(yè)占有量 30～40% 25～30% 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應(yīng)用且價格低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。 1.2 我國模具設(shè)計技術(shù)今后發(fā)展方向 （1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 （2）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 （3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 （4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 （5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 29 第2章 注塑件的分析 2.1 塑件的工藝性分析 本文設(shè)計的是塑料殼體注塑模，塑料殼體零件圖見圖2-1，設(shè)計要求為： 材料：ABS 收縮率：0.4%-0.6% 外觀要求：光滑，無明顯制件缺陷（如縮痕、氣泡、翹曲）。 生產(chǎn)批量：***萬件 圖2-1 塑料殼體零件圖 2.1.1塑件表面質(zhì)量分析 該塑件表面沒有提出特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，表面粗 糙度可以取到Ra=1.6um，無飛邊，毛刺，縮孔等工藝缺陷。 2.1.2塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 由圖2-1可知，該塑料殼體并非圓盤形殼體，側(cè)壁厚為10mm，側(cè)壁較厚，塑件的尺寸屬于中小件，ABS材料能夠滿足充模流動要求。考慮制件壁厚不均，為防止變形，應(yīng)強化冷卻，模具溫度取較小值，延長冷卻時間。 2.1.3塑件的生產(chǎn)批量 該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此在模具設(shè)計中，要提高塑件的生產(chǎn)效率，傾向于多型腔，高壽命，自動脫模模具，以便降低生產(chǎn)成本。 2.2塑件的原材料分析 結(jié)晶料，濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。 流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔凹痕變形。 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易產(chǎn)生翹曲變形。 塑料壁厚均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。 2.2.1注塑模工藝條件 注塑機選用，對注塑機的選用沒有特殊要求。由于ABS具有高結(jié)晶性，需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2 來確定，注射量20%-85%即可。 干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。 熔化溫度：ABS的熔點為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時溫度設(shè)定不能超過275℃，熔融段溫度最好在240℃。 模具溫度：模具溫度50-90℃。對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上。 注射壓力：采用較高注射壓力（1500-1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時轉(zhuǎn)壓，用較長的保壓時間。 注射速度：為減少內(nèi)應(yīng)力及變形，應(yīng)選擇高速注射，但有些等級的ABS和模具部不適用（出現(xiàn)氣泡、氣紋）。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。 流道和澆口：流道直徑4.7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨筆并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐步增加。模具必須有良好的排氣性。排氣孔深0.0225mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強筋的厚度要?。ɡ缡潜诤竦?0- 60%） 2.2.2確定成型工藝條件 溫度：注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 壓力:注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于像abs流動性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為3.4~27.5MPA。 時間:完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為3~5秒，保壓時間一般為20~120秒，冷卻時間一般為30~120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表2.2所示。 表2.1 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如下： 表2.2 ABS注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 料筒溫度/℃ 后段 中段 前段 160-220 180-200 160-180 成型時間/t 注射時間 保壓時間 冷卻時間 2 15 20 噴嘴溫度/℃ 220-310 螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1 40 模具溫度/℃ 20-60 注射壓力/Mpa 70-100 2.3注射機的選擇 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設(shè)計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。 公稱注塑量。指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力。 注射壓力。為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。 注射速率。為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。表2.4所示為注射量與注射時間的關(guān)系。 表2.3 注射量與注射時間的關(guān)系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量。塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。 鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。 合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等，這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。 開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停。 空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間。 選擇注射機 （1）由公稱注射量選定注射機 計算塑件體積和質(zhì)量 塑件的體積 圖2-3 塑件體積測量 V≈141cm3 流道凝料V’=0.1V (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.1V來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 單個產(chǎn)品實際注射量為:V= 1.1V=1.1×141=155cm； 又書本上所說：實際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V≧ V V≧V/0.8 =193cm3 結(jié)合上面兩項的計算以及模具的總高度H=305mm，初步確定注塑機為XS-ZY-250型注射機，其參數(shù)如下： 額定注射量：250 螺桿直徑：50mm 注射壓力：130Mpa 鎖模力：1800KN 模板行程：500mm 模具最大厚度：350mm 模具最小厚度：200mm 模板尺寸：598× 520mm 拉桿空間：295×373mm 定位孔直徑：100mm 合模方式：液壓—機械 2.4注射機的校核 2.4.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。 V =155cm； V＝250 cm； 155÷250×100%≦80% 滿足要求 2.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞AP＞3.14*752×90≈1384（KN） 式中F注塑機額定鎖模力小于1800KN，滿足要求。 在實際生產(chǎn)過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑SR2取比注射機噴嘴球面半徑SR1大1~2 mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.5~1 mm，如圖2-2所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 圖2-4注射機噴嘴 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應(yīng)小于定位孔深度。 注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。 2.4.3模具閉合高度的校核 由于XS-ZY-250型塑料注射機所允許的模具最小厚度Hmin=200mm，模具最大厚度為Hmax=350mm。因計算得模具閉合高度H=305mm，所以模具閉合高度滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。 2.4.4模具安裝尺寸的校核 該模具的外形最大部分尺寸為300mm×320mm,XS-ZY-250型塑料注射機模板最大安裝尺寸為598× 520mm2,故滿足模具安裝的要求。 2.4.5模具開模行程的校核 開模行程也稱為合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距離，用S表示。XS-ZY-250型塑料注射機的最大開模行程為Smax=500mm。為了使塑件成型后能夠順利脫模，并結(jié)合該模具的單分型面特點，確定該模具的開模行程S應(yīng)滿足下式要求： S＞H1+H2+(5-10)mm=50+40+8=98mm 式中H1—塑件所用的脫模距離 H2—塑件高度 因Smax=500mm＞98mm，故該機的開模行程滿足要求。 第3章 模具設(shè)計 3.1分型面的選擇 選擇分型面時，應(yīng)有以下幾項基本原則： 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求 分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀面的要求 分型面的選擇應(yīng)要便于模具的加工制造 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣 該塑件為塑料殼體，外形表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清除毛刺和飛邊，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體，分模后塑件留在動模一側(cè)，便于取出塑件等因素。如圖3-1所示。 圖3-1分型面 3.2型腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 在保證產(chǎn)品的精度要求前提下，冷卻系統(tǒng)要便于設(shè)置，同時冷卻效果要好。分析其澆口位置可知該模具設(shè)計應(yīng)采取一模一腔直澆口。 圖3-2澆口位置 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之一。 對澆注系統(tǒng)進行設(shè)計時，一般應(yīng)遵循如下基本原則： 1. 了解塑料的成型性能。 2. 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 3. 有利于型腔中的氣體排出 4. 防止型心的變形和嵌件的位移 5. 盡量采用較短的流程充填型腔 6. 流動距離比和流動面積比的校核 3.3.1 澆口的設(shè)計 由于該塑件外觀要求一般，澆口位置和大小以不影響塑件的外觀質(zhì)量為前提，同時，也應(yīng)盡可能使模具結(jié)構(gòu)更簡單。根據(jù)對塑件的分析，由moldflow分析其澆口位置可知該模具設(shè)計應(yīng)采取一模一腔直澆口。 3.3.2主流道設(shè)計 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)。 將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為2°，同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道端設(shè)計r=16mm的圓弧過渡。主流道襯套采用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀及尺寸設(shè)計采用推薦尺寸的常用澆口套；為了能與塑料注射機的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)的方式，這樣不僅減小了 澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中的磨損。見圖3-3所示為澆口套。 圖3-3澆口套 3.4成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 該塑件的材料ABS是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得的收縮率為0.4%~0.6 %,故平均收縮率為 0.5%。 公差數(shù)值表[5.9-11] 基本尺寸 精 度 等 級 公 差 數(shù) 值 - - - - - 精度等級表, 精度尺寸的選用[2-3、5] 類別 塑件種類 建議采用的精度等級 高精度 一般精度 低精度 ABS 根椐塑件的要求，由以上兩表可查得：該塑件可按精度等級為級精度選取。 此產(chǎn)品采用4級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關(guān)計算具體如下： 型腔凹模徑向尺寸計算： （相關(guān)公式參見《塑料制品成型及模具設(shè)計》第79-80頁） (一)、型腔徑向尺寸的計算： LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz LＭ————凹模徑向尺寸（mm） LS————塑件徑向公稱尺寸（mm） Scp————塑料的平均收縮率（％） Δ—————塑件公差值（mm） δz ————凹模制造公差（mm） 由：LS1=100mm Ls2=200 mm 又查表知4級精度時塑件公差值 Δ1= 0.44mm Δ2= 0.74 mm 實踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。 由于： δz= 1/4Δ 得： δz1=1/4×0.44=0.11 mm δz2=1/4×0.74=0.185 mm 則： LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz =[（1+0.5%）×100-3/4×0.44]+0.11 =100.17+0.11 mm LＭ2+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz =[（1+0.5%）×200-3/4×0.74]+0.185 =200.445+0.185 mm (二)、型腔深度尺寸的計算： 凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法： HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz HＭ————凹模深度尺寸（mm） δz————凹模深度制造公差（mm） 其余符號同上 由：HS1=50 mm 取4級精度時Δ1=0.32 mm 由δz=1/4Δ得： δz1=0.08 mm 則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz =[（1+0.5%）×50-2/3×0.32]+0.08 =50.03 +0.08 mm (一) 型芯徑向尺寸的計算 運用平均收縮率法： LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm） δz———— 型芯徑向制造公差（mm） 其余符號同上 由：LS1=180mm LS2=80 mm 取4級精度時Δ1=0.68 mm Δ2=0.44 mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.17 mm δz2= 0.11 mm 則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz =[（1+0.5%）×180+3/4×0.68]–0.17 =181.41–0.17mm LＭ2–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz =[（1+0.5%）×80+3/4×0.44]–0.11 =80.73–0.11 mm (二) 型芯高度尺寸的計算 運用平均收縮率法： HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz HＭ————型芯高度尺寸（mm） δz————型芯高度制造公差（mm） 其余符號同上 由：HＳ1=40 mm 取4級精度時 Δ1=0.28 mm 由δz=1/4Δ得：δz1=0.07 mm 則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz =[（1+0.5%）×40+2/3×0.28]–0.07 =40.38–0.07 mm 3.5導向機構(gòu)的設(shè)計 導向機構(gòu)是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。導向具有如下功能。定位作用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形狀和尺寸精確。導向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整；導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞；承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。 該塑件精度要求不算高，塑件形狀對稱，由于塑件四周是通孔，注射壓力對其影響較小，可采用常見的導柱導向定位結(jié)構(gòu)，在動模板、推桿、定模板間使用4根導柱，導柱的長度要確保推桿推出塑件后部脫落。 設(shè)計導柱和導套需要注意的事項有： 合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導柱直徑的厚度；導柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 導柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導向與引導作用。 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。 導柱可以設(shè)置在動?；蚨?，設(shè)在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。 圖3-5所示為導套導柱結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖3-5導套導柱 導套結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1．形式：導套前端應(yīng)倒圓角。 2．材料：可用導柱相同的材料。 3．固定形式與配合精度：配合為H7/m6過渡配合鑲?cè)肽０濉? 3.6推出機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一次循環(huán)中，都必須使塑件由模具型腔中或型芯上托出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)，或稱脫模機構(gòu)。 在設(shè)計脫模機構(gòu)時一般要綜合考慮以下選用原則： 1. 盡可能讓塑件留在動模，使脫模機構(gòu)易于實現(xiàn)； 2. 不損壞塑件，不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格； 3. 塑件被頂出位置應(yīng)盡量在塑件內(nèi)側(cè)，以免損傷塑件外觀； 4. 脫模零件配合間隙合適，無溢料現(xiàn)象； 5. 脫模零件應(yīng)有足夠的強度和剛度； 6. 脫模零件要工作可靠，運動靈活，制造容易，配換方便。 另外，為實現(xiàn)注塑生產(chǎn)的自動化，必要時不但塑件要實現(xiàn)自動墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動墜落。 根據(jù)塑件的形狀特點，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動模部分。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)。由于該塑件屬于腔體類制品，故采用推桿推出結(jié)構(gòu)。 第4章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 在注射模試模生產(chǎn)中常會出現(xiàn)填充不足。壓縮空氣灼傷、制品內(nèi)部很高的內(nèi)應(yīng)力、表面流線和熔合線等現(xiàn)象。對于這些現(xiàn)象除了應(yīng)首先調(diào)整注塑工藝外，還要考慮模具澆口是否合理。當注塑工藝和澆口這兩個問題都排除以后；那么模具的排氣就是主要的問題了，解決這一問題的主要手段是開設(shè)排氣槽。 4.1排氣槽的作用 排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設(shè)就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設(shè)，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內(nèi)的排氣是充分的。 4.2排氣方式 模腔排氣的方法很多，但每一種方法均須保證：排氣槽在排氣的同時，其尺寸設(shè)計應(yīng)能防止物料溢進槽內(nèi)；其次還要防止堵塞。因此從模腔內(nèi)表面向模腔體外緣方向測量，長6~12mm以上的排氣槽部分，槽高度要放大約0.25—0.4mm。另外,排氣槽數(shù)量太多是有害的。因為如果作用在模腔分型面未開排氣槽部分的鎖模壓力很大，容易引起模腔材料冷流或裂開，這是很危險的。除了在分型面上對模腔排氣外，還可以通過在澆注系統(tǒng)的料流末端位置設(shè)排氣槽，以及沿頂出桿四周留出間隙的方式達到排氣的目的。因為排氣槽開的深度、寬度以及位置的選擇；如果不適當，產(chǎn)生的飛邊毛刺，將影響制品的美觀和精度。因此上述間隙的大小以防止頂出桿四周出現(xiàn)飛邊為限。這里應(yīng)特別注意的是：齒輪這樣的制件在排氣時，可能連最微小的飛邊也是不希望有的。這一類制件最好采用以下方式排氣：①徹底清除流道內(nèi)氣體；②用粒度為200＃的碳化硅磨料對分型面配合表面進行噴丸處理。另外，在澆注系統(tǒng)料流末端開設(shè)排氣槽主要是指分流道末端位置的排氣槽，其寬度應(yīng)等于分流道的寬度，高度視材料而異。 設(shè)計方法 （1） 利用配合間隙排氣； （2） 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣； （3） 利用排氣守排氣； （4） 強制性排氣； 該模具是采用利用配合間隙排氣。其間隙值約為0.03~0.05mm.它常用于中小型的簡單模具。 第5章 第五章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間30S，保壓時間20S，總周期為60S。 其中冷卻時間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算： t=㏑[·] =62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] =73（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴散系數(shù)(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計算結(jié)果得冷卻時間需要73 S，這么長的冷卻時間顯然是不現(xiàn)實的。本模具型芯中的冷卻管道擴大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動，冷卻效果大為增強。參照經(jīng)驗推薦值，冷卻時間取30S即可。 設(shè)計冷卻裝置的作用是防止塑件脫模時變形，以及加快塑件成型周期和提高塑件質(zhì)量，并且模溫的控制可以通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)中水的流量和流速。 本次設(shè)計中的冷卻系統(tǒng)設(shè)計為多支路單運水，具體分布方式如圖所示。 第6章 模架的選擇裝配圖的繪制 6.1 模架的選擇 進行模具設(shè)計的時候。盡量模架標準化，這樣可以大大縮短我們模具的生產(chǎn)設(shè)計時間，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因為用的是側(cè)澆口自動脫料的模式再依據(jù)前面型腔的規(guī)劃以及彼此的位置尺寸，綜合思考了塑件的結(jié)構(gòu)和大小結(jié)合規(guī)范模架，選用模架為龍記CI-2730-A45-B80-C80。 6.2 裝配圖的繪制 經(jīng)過整體設(shè)計，總裝圖如圖所示 圖5 裝配圖 總結(jié) 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導我的指導老師張錦萍老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 在論文工作中，遇到了一些問題，一直得到張老師的親切關(guān)懷和悉心指導，使我獲益匪淺，碰到的問題也一一解決了，提高了我的學習能力。張老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和她敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘，再一次向她表示衷心的感謝，感謝她為學生營造的濃郁學術(shù)氛圍，以及學習、生活上的無私幫助! 值此論文完成之際，謹向張老師致以最崇高的謝意! 在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。模具在當今社會生活中運用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。 通過此次模具設(shè)計，使我的專業(yè)知識更加系統(tǒng)化和完整化，在設(shè)計中我熟練掌握了查閱有關(guān)的技術(shù)標準與規(guī)范，知道了怎樣學習和善于利用前人所積累的寶貴設(shè)計經(jīng)驗和資料，也鍛煉了我綜合考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟性以及標準化等的能力，鞏固了過去所學的專業(yè)知識。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過一個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的求學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。 在學校的學習生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學習經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學表示由衷的感謝! 在我即將完成學業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授! 致 謝 通過對塑料殼體塑料成型模具的設(shè)計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，對獨立設(shè)計模具具有了一次新的鍛煉。 在注射模設(shè)計中，有我們的指導老師的精心指導，同時也學會了與他人交流合作，同時我也在實習工廠拆裝了一些塑料模具、學校圖書管和網(wǎng)上查閱相關(guān)的注射模具設(shè)計的資料，使我在畢業(yè)設(shè)計中感到比較順利。在注射模設(shè)計的過程中，通過自己在外實習和在學校所學的理論相結(jié)合，使我對模具有了更深的認識。本次注射模設(shè)計并沒有任何設(shè)計經(jīng)驗，以上的注射模設(shè)計都是由理論方面得到，由于學生水平有限，實踐經(jīng)驗不足，加上時間倉促,設(shè)計中的錯誤和不足之處在所難免，懇請各位老師指正。在塑料模的設(shè)計過程中，感謝指導老師之前對我的精心指導，最后我想跟老師說的，謝謝你們這些年對我的教導和傳授知識給我，你們辛苦了！本課題是在我的導師悉心指導下完成的，他那嚴肅的教學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我；在設(shè)計過程中，指導老師始終給予我細心指導和不懈支持，還多次組織我們進行課題輔導。在此，謹向汪老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 [1] 馮炳堯　韓泰榮　蔣文森 編 丁戰(zhàn)生審. 模具設(shè)計與制造簡明手冊 .上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1998.7 [2] 唐志玉. 塑料模具設(shè)計師指南.北京：國防工業(yè)出版社，1999.6 [3] 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森. 模具設(shè)計與制造簡明手冊第二版.上海：上海科學技術(shù)出版社，1994 [4] 王桂萍　邱以云. 塑料模具的設(shè)計與制造問答.北京.機械工業(yè)出版社 [5] 奚永生.精密注射模具設(shè)計.北京.中國輕工業(yè)出版社 [6] 陸寧.實用注射模設(shè)計.北京.中國輕工業(yè)出版社，1997.5 [7] 宋玉恒. 塑料注射模機構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計.北京.航空工業(yè)塑料模具編制組，1986.9 [8] 中國機械工業(yè)教育協(xié)會.注射模設(shè)計及制造.北京.中國機械工業(yè)教育協(xié)會，2001.8 [9] 蔣繼宏　王效岳. 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