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注塑模畢業(yè)設(shè)計 說明書 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計與制造 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設(shè)計與制造 設(shè)計（論文）題目及專題： 桶及其模具設(shè)計 設(shè)計所用原始資料：《塑料成型工藝與模具設(shè)計》、《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《實用注塑模設(shè)計手冊》、《模具制造工藝學(xué)》、《Solidworks 注塑模具設(shè)計》、《塑料模具設(shè)計圖冊》、《塑料模具設(shè)計與制造過程仿真》 設(shè)計的主要內(nèi)容： 1、桶的使用性能設(shè)計其內(nèi)外形狀與尺寸 2、設(shè)計桶的注塑模具 任務(wù)下達(dá)日期： 200 9 年 月 日 學(xué)生提交設(shè)計期限：200 9 年 月 日至200 9 年 月 日 組織實施單位： 教研室主任意見： 簽 字： 200 9 年 月 日 系領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 簽 字： 200 9 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計題目：塑料桶注射模設(shè)計 目 錄 中文摘要 4 第一章.前 言 5 第二章.塑件的工藝分析 7 2.1塑件原材料分析 9 2.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 10 2.3塑件的體積與重量 11 2.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 12 第三章.擬定成型方案 13 3.1分型面的選擇 13 3.2確定型腔布置 15 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 15 3.3.1主流道的設(shè)計 15 3.3.2澆口設(shè)計 17 第四章.模具成型零件的設(shè)計與計算 18 4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計與計算 19 4.2型腔側(cè)壁厚度的計算 22 4.3螺旋槽的用途 23 第五章.脫模機構(gòu)的設(shè)計與計算 24 5.1脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 25 5.2脫模力的計算 25 第六章.合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 27 第七章.退出機構(gòu) 28 第八章.注塑機的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 30 8.1注塑機初步的選定 30 8.2注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 31 第九章.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)）的設(shè)計 33 第十章.設(shè)計小結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 37 中英文摘要 摘要：熟悉注射模具設(shè)計的一般流程，掌握注射模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，能用計算機編制相應(yīng)的工程計算、分析和優(yōu)化的程序并進行塑料產(chǎn)品三維造型及設(shè)計出其模具； 分析了塑料保護蓋的結(jié)構(gòu)特點及其成型材料的成型特征,介紹了如何設(shè)計該塑件的注射模具結(jié)構(gòu),著重介紹了斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計計算；設(shè)計的全過程都在計算機上進行，所用的繪圖軟件有Solidworks2003和AutoCAD2004, 用Microsoft Word 2003完成了說明書的整理；對以前所學(xué)相關(guān)課程有了一個全面的了解，自己的知識和技能也得到了提高。 Abstract: Acquaint the general flow of injection mould design; Know the structure characteristics and the design calculating of injection mould; Can use computer to workout the process of which relevant the engineering calculate, engineering analyze and engineering optimize, and put up 3D sculpt to the plastic product, moreover design the mould of it. The structure characteristics and the forming characteristics of the forming material of the protective cap were analyzed; How to design the structure of the injection mould were introduced; The design calculating of angle guide pillars of side parting and core-pulling system were stated in detail. The whole design process were going along in computer, the plot software had used are Solidworks2003 and AutoCAD2004, achieved the illuminate book on Microsoft Word 2003.Comprehensive know all the mutuality courses have learnt before, knowledge and skill have improved too. 關(guān)鍵詞：水桶、注射模、側(cè)向分型、側(cè)向抽芯 Key words: bucket， injection mould，side parting ，side core pulling. - - 5 - - 畢業(yè)設(shè)計題目：塑料桶注射模設(shè)計 目 錄 中文摘要 4 第一章.前 言 5 第二章.塑件的工藝分析 7 2.1塑件原材料分析 9 2.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 10 2.3塑件的體積與重量 11 2.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 12 第三章.擬定成型方案 13 3.1分型面的選擇 13 3.2確定型腔布置 15 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 15 3.3.1主流道的設(shè)計 15 3.3.2澆口設(shè)計 17 第四章.模具成型零件的設(shè)計與計算 18 4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計與計算 19 4.2型腔側(cè)壁厚度的計算 22 4.3螺旋槽的用途 23 第五章.脫模機構(gòu)的設(shè)計與計算 24 5.1脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 25 5.2脫模力的計算 25 第六章.合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 27 第七章.退出機構(gòu) 28 第八章.注塑機的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 30 8.1注塑機初步的選定 30 8.2注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 31 第九章.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)）的設(shè)計 33 第十章.設(shè)計小結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 37 中英文摘要 摘要：熟悉注射模具設(shè)計的一般流程，掌握注射模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，能用計算機編制相應(yīng)的工程計算、分析和優(yōu)化的程序并進行塑料產(chǎn)品三維造型及設(shè)計出其模具； 分析了塑料保護蓋的結(jié)構(gòu)特點及其成型材料的成型特征,介紹了如何設(shè)計該塑件的注射模具結(jié)構(gòu),著重介紹了斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計計算；設(shè)計的全過程都在計算機上進行，所用的繪圖軟件有Solidworks2003和AutoCAD2004, 用Microsoft Word 2003完成了說明書的整理；對以前所學(xué)相關(guān)課程有了一個全面的了解，自己的知識和技能也得到了提高。 Abstract: Acquaint the general flow of injection mould design; Know the structure characteristics and the design calculating of injection mould; Can use computer to workout the process of which relevant the engineering calculate, engineering analyze and engineering optimize, and put up 3D sculpt to the plastic product, moreover design the mould of it. The structure characteristics and the forming characteristics of the forming material of the protective cap were analyzed; How to design the structure of the injection mould were introduced; The design calculating of angle guide pillars of side parting and core-pulling system were stated in detail. The whole design process were going along in computer, the plot software had used are Solidworks2003 and AutoCAD2004, achieved the illuminate book on Microsoft Word 2003.Comprehensive know all the mutuality courses have learnt before, knowledge and skill have improved too. 關(guān)鍵詞：水桶、注射模、側(cè)向分型、側(cè)向抽芯 Key words: bucket， injection mould，side parting ，side core pulling. 第一章.前 言 本課題主要是針對塑料桶的注塑模具設(shè)計,該塑料桶材料為無毒PE材料，是日常生活中常見的一種塑件產(chǎn)品。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設(shè)計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計的主要任務(wù)是塑料桶注塑模具的設(shè)計，也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。 畢業(yè)設(shè)計是在修完所有大學(xué)課程之后的最后一個環(huán)節(jié)。本次設(shè)計的課題是塑料圓規(guī)盒的注射模具設(shè)計，它是對以前所學(xué)課程的一個總結(jié)。 對于一個模具專業(yè)的畢業(yè)生來說，對塑料模的設(shè)計已經(jīng)有了一個大概的了解。此次畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了我綜合運用多學(xué)科理論、知識和技能，以解決較復(fù)雜的工程實際問題的能力，主要包括設(shè)計、實驗研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè)計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計方法，適應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨立承擔(dān)實際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過獨立完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設(shè)計還必須具備一定的計算機應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計過程中都應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題利用計算機編制相應(yīng)的工程計算、分析和優(yōu)化的程序，如利用Solidworks2003三維繪圖軟件進行塑件的3D造型、塑件的分模及其模具標(biāo)準(zhǔn)件的導(dǎo)出、工程圖的設(shè)計及將其導(dǎo)入AutoCAD2004軟件進行修改和繪制等。 隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務(wù)。 ? 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。 ? 本次課程設(shè)計的主要任務(wù)是塑料桶注塑模具的設(shè)計。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)塑料桶塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對桶蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計，使我對點澆口雙分型面模具的設(shè)計有了較深的認(rèn)識。同時，在設(shè)計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗。本次畢業(yè)設(shè)計得到了廣大老師和同學(xué)的幫助，在此表示感謝！由于實踐經(jīng)驗的缺少，設(shè)計過程中的錯誤在所難免，望老師和同學(xué)們批評指正。 本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的 通過本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)達(dá)到如下目的： 1） 熟悉注射模具設(shè)計的一般流程； 2） 能用計算機進行零件三維造型; 3） 對一般塑件能設(shè)計出其模具； 4） 掌握注射模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法； 5） 利用計算機編制相應(yīng)的工程計算、分析和優(yōu)化的程序； 具有初步分析、解決成型現(xiàn)場技術(shù)問題的能力。 第二章.塑件的工藝分析 產(chǎn)品視圖2.1 產(chǎn)品視圖 2.2 § 2.1 塑件原材料分析 本塑件及塑料水桶為日常生活中所常見的塑料制品，主要用于盛裝水。根據(jù)其使用的特殊性，綜合分析各種塑料的性能，聚乙烯（PE）為最佳材料。 聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中常量最大的品種。按聚合時采用的壓力不同可分為高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度和密度較高（故又城高密度聚乙烯），所以低壓聚乙烯比較硬，耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對分子質(zhì)量較小，結(jié)晶度和密度較低（故又稱低密度聚乙烯），且具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性。 聚乙烯無毒、無味、呈乳白色。密度為0.91～0.96 ，為結(jié)晶型塑料。聚乙烯有一定的機械強度，但與其他塑料相比其機械強度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙烯有高度的耐水性，長期接觸水其性能可保持不變。聚乙烯透水性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質(zhì)蒸汽的性能好。聚乙烯在熱、光、氧氣的作用下會產(chǎn)生老化和變脆。一般高壓聚乙烯的使用溫度在80℃左右，低壓聚乙烯為100℃左右。聚乙烯能耐寒，在-60℃時仍有較好的力學(xué)性能，-70℃時仍有一定的柔軟性。 § 2.2 塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 （1）塑件結(jié)構(gòu)分析：如圖，圖1、圖2分別為塑件的3D俯視圖和仰視圖。塑件整體高度為160mm，厚度為2mm，桶體底部有一個厚度為3mm高度為2mm的圓環(huán)的凸臺。水桶的內(nèi)徑為150mm，外徑為154mm，桶口有厚度為2mm、寬18mm、半徑180mm的圓形截面的圓環(huán)。另外，圓環(huán)下分布有一對下凸臺，長度為18mm，寬度18mm。兩凸臺外緣距離為180mm。（具體尺寸見塑件三視圖） （2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料為PE,此塑件上有兩個尺寸有精度要求，分別是和，均為MT6級塑料精度，屬于中等精度等級，在模具設(shè)計和制造過程中要嚴(yán)格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無精度要求為自由尺寸，可按MT5級精度查取公差值。 （3）塑件表面質(zhì)量分析：水桶表面精度要求不高，采用中心澆口流道的單分型面型腔注射模可以保證其表面精度。 § 2.3 塑件的體積與重量 塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)由見圖2.3，近似計算的塑件體積，查手冊聚乙烯密度，故塑件質(zhì)量。 圖 2.3 產(chǎn)品設(shè)計圖 § 2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 根據(jù)情況，PE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(dāng)?shù)恼{(diào)整。注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：前段溫度為230～250℃ 中斷溫度為240～260℃ 后段溫度為230～240℃ 噴 嘴：噴嘴選用直通式，噴嘴溫度為220～230℃ 注射壓力：選用100MPa 注射時間：選用5s 　　保壓時間：選用30s 　 保壓壓力：選用50Mpa　　 冷卻時間：選用40s 成型周期：75s 第三章.擬定成型方案 § 3.1 分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則： （1）保證塑料制品能夠脫模 這是一個首要原則，因為我們設(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應(yīng)呈縮小趨勢，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 （2）使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： ① 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產(chǎn)周期，同時增加生產(chǎn)成本。 ② 模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。 ③ 型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大，如圖2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導(dǎo)致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應(yīng)盡可能使型腔深度最淺。 （3）使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑表面上，如圖3的分型面a位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡；圖3的分型面b處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來不明顯，故應(yīng)選擇后者. （4）盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因為側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用. （5）使分型面容易加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。 （6）使側(cè)向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。 （7）有利于排氣 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時熔融塑料最后到達(dá)的位置，而且不把型腔封閉 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡單制造容易。當(dāng)選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。對于本塑件，水桶口下凸邊的下緣面為最佳第一分型面。 § 3.2 確定型腔布置 確定型腔的方法有：根據(jù)鎖模力確定；根據(jù)最大注射量確定；根據(jù)塑件精度確定和經(jīng)濟性確定等。根據(jù)設(shè)計說明書的設(shè)計要求、塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 § 3.3.1 主流道的設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 主流道通常設(shè)計在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為，流道表面粗糙度，小端直徑比注射機噴嘴直徑大?，F(xiàn)取錐角，小端直徑比噴嘴直徑大。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度。由于小端的前面是球面，其深度為(現(xiàn)取為)，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大。澆口套與模板間配合采用的過渡配合。 本塑件所用澆口套形式及其固定形式見圖4和圖5 圖4 澆口套形式 圖5 澆口套固定形式 § 3.3.2 澆口設(shè)計 澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： (1）盡量縮短流動距離。 (2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 (3）必須盡量減少熔接痕。 (4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 (5）考慮分子定向影響。 (6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 (7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 (8）注意對外觀質(zhì)量的影響 根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，聯(lián)系產(chǎn)品實際使用要求，本產(chǎn)品選用中心澆口較為合適。具體形式見圖6。 圖6 澆口形式 由于采用中心澆口，所以不設(shè)冷料井。 第四章.模具成型零件的設(shè)計與計算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異行零件的長和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。 § 4.1型芯、型腔、側(cè)型芯設(shè)計與計算 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內(nèi)螺紋的稱為螺紋型芯。型腔是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式。 本產(chǎn)品模具型芯、型腔的結(jié)構(gòu)均采用整體嵌入式，其形式如圖7、圖8所示。本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，查表取PE的成型收縮率為0.01，模具制造公差取z=Δ/3。 考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，成型零件是公差等級取級。 由圖1可知塑件只有兩處有精度要求：和，故只需計算型腔工作尺寸和型芯，其余尺寸均無精度要求，可按塑件尺寸近似取得。 根據(jù)塑件尺寸可得出以下尺寸： ； § 4.2 型腔側(cè)壁厚度的計算 該塑件模具型腔壁結(jié)構(gòu)為整體式圓形側(cè)壁，其結(jié)構(gòu)及受力情況如圖9所示。 （1）型腔壁厚計算 整體式圓形腔側(cè)壁可視為兩端開口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當(dāng)型腔受到熔體的高壓作用時，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過大會導(dǎo)致溢料。 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為 式中——型腔單位面積熔體壓力，MPa； ——型腔材料泊松比，碳鋼取0.25； ——型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取； ——型腔外壁半徑； ——型腔內(nèi)壁半徑； 應(yīng)使，則壁厚，由前面的計算與分析可知，型腔內(nèi)壁半徑，取，P=100PMa，，，經(jīng)計算整理并查表得：型腔壁厚S=100mm. 型腔受力分析： 圖10 § 4.3 螺旋槽的用途 塑料制件的形狀是多種多樣的，對于不同形狀的塑件，冷卻水道的位置和形狀也是不一樣的。其中有適用： （1）淺型腔扁平塑件； （2）中等深度的塑件； （3）深型腔塑件； （4）細(xì)長塑件； 本設(shè)計塑件屬于深型腔塑件類型，而螺旋槽（如圖11）冷卻水道正是這類型塑件的常用冷卻方式，凸模設(shè)置螺旋式冷卻水道，入水口在澆口附近，水流流經(jīng)凸模螺旋槽后在分型面附近流出，這種形式的冷卻水冷卻效果特別好。 圖11 第五章.脫模機構(gòu)的設(shè)計與計算 § 5.1 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 （1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。 （2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)仔細(xì)分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 （3）機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。 （4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 （5）合模時的正確復(fù)位 設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構(gòu)。 本塑件模具采用推桿推出機構(gòu)。 § 5.2 脫模力的計算 圖12 型芯受力分析 塑件注射成型后在模內(nèi)冷卻定形，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對底部無孔的筒、殼類的塑料制件，脫模推出時還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計脫模斜度。另外，塑件剛開始脫模時所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅克服了推出機構(gòu)的移動摩擦力。 圖12所示為塑件脫模時型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件對型芯總壓力降低了，因此: 推出時摩擦力 式中——脫模時型芯受到的摩擦阻力； ——塑件對型芯的包緊力； ——脫模力； ——脫模斜度； ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.1～0.3。 根據(jù)力的平衡原理，可得： 故有，因?qū)嶋H上摩擦系數(shù)較小，更小，也小于1，故可簡化為，其中A為塑件包絡(luò)型芯的面積，p為塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p??；模內(nèi)冷卻的塑件，p取。本設(shè)計中的塑件采用模內(nèi)冷卻，A=144026mm，取，脫模斜度，。 由于塑件為底部無孔制件，脫模時還應(yīng)考慮克服大氣壓力， 即 F=Ap(=(144026X10X0.2+4.545X144026)N≈942KN 第六章.合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 在模具進行裝配或成型時，合模導(dǎo)向機構(gòu)主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對合，確以保證塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐定位兩種形式。本設(shè)計采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖13所示。 圖13 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)形式 第七章.推出機構(gòu)設(shè)計 1.脫模力的計算： 根據(jù)脫模力=942K (之前已經(jīng)計算出)； 2.推出機構(gòu)的設(shè)計 1）推出機構(gòu)的選擇 本次設(shè)計的塑件結(jié)構(gòu)形狀較簡單,只有塑件兩側(cè)有側(cè)抽芯，只需簡單的推桿推出機構(gòu)即可完成塑件的推出。另外，由于塑件的外廓形狀為圓錐形，各內(nèi)外表面連接處采用圓弧過渡，推桿設(shè)置在產(chǎn)品塑件（水桶）的中心內(nèi)底面上，為使推桿的工作端面與塑件有更大的接觸，采用圓形推桿更符合要求。推桿工作部分與支承板或型芯上推桿孔的配合采用H8/f7的間隙配合；材料選用T10A。熱處理>55HRC；推桿工作端配合部分的粗糙度Ra取0.8。 2）推桿位置的設(shè)置 對于推桿推出機構(gòu)而言，合理布置推桿的位置是推桿推出機構(gòu)設(shè)計中最重要的工作之一，它一般從以下幾個方面去考慮： ① 推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方 ② 推桿應(yīng)均勻布置 ③ 推桿應(yīng)設(shè)在塑件強度剛度較大處 由于本塑件對型芯的漲緊力在四周最大，故在塑件的中心布置推桿，以使受力平衡，使塑件均勻地推出。具體如下： 圖（14） 3. 推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 為了保證推出機構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，每次合模前，推出機構(gòu)應(yīng)能回到原來的位置，所以需要設(shè)計推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。 推出機構(gòu)包括導(dǎo)向零件和復(fù)位零件。導(dǎo)向零件由推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套所組成，本次設(shè)計采取推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套相配合的形式，因這樣推板導(dǎo)柱除了起到導(dǎo)向作用外，還能支承著動模支承板，這樣改善了支承板的受力狀況，提高了支承板的剛性。 復(fù)位零件一般有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位兩種形式，本次設(shè)計采用彈簧復(fù)位形式，圓形截面，中心設(shè)一根。位置設(shè)在推桿固定板的中心，這樣可使推出機構(gòu)合模時復(fù)位平穩(wěn)。推出機構(gòu)推出后，復(fù)位桿高出分型面（其高度即為推出距離的大?。?。合模時，彈簧由壓縮變?yōu)閺?fù)位慢于動模分型面與定模分型面接觸復(fù)位，在動模向定模逐漸合攏的過程中，彈簧伸展使推桿回位，從而與動模產(chǎn)生相對移動，直至分型面合攏時，推出機構(gòu)變回到原來的位置。 當(dāng)推桿把產(chǎn)品塑件（水桶）推到頂即動模下到下限位置時，塑件此時已經(jīng)被推出，然后工人用個夾子之類的東西去夾出來，就可以了。 第八章.注塑機的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 § 8.1 注塑機初步的選定 前面已計算的出塑件體積V=150.8cm，且該塑件采用單型腔制造。根據(jù)計算的制品體積及質(zhì)量來確定注射機的型號和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，最大注塑量V=V/0.8=188.5cm，查手冊初步選定選定G54-S200/400型注塑機。該型號注塑的規(guī)格和性能見下表: 項目? 單位 參數(shù) 額定注射容量 200～400 注射壓力 109 注射方式 / 螺桿式 噴嘴孔直徑 4 鎖模力 2540 最大開模行程 260 模具最小厚度 165 模具最大厚度 406 合模方式 / 液壓-機械 噴嘴球半徑 18 液壓泵電動機功率 18.5 加熱功率 5.5 外形尺寸 4700X1400X1800 § 8.2 注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 （1）注塑壓力的校核 查手冊可得到用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力80MPa<109MPa（選擇的注塑機實際注射壓力)，合乎要求。 （2）鎖模力的校核 鎖模力是指當(dāng)高壓熔體充滿模具型腔時，會在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個面上的力應(yīng)小于注塑機的額定鎖模力F 。 由注塑機的規(guī)格和性能表可知注射壓力P=109MPa，由圖3可算得塑件投影面積A=3.14X(99-75)=13112.64mm，因為為中心澆口澆注系統(tǒng)，故澆注系統(tǒng)投影面積A=3.14X2.5=19.6mm。 故注射時所需合模力 F=x(A+A)=109x0.8x13112.64x19.6x10=2241kN （為塑料熔體對型腔成型的壓力，其大小一般為注射壓力的）。 故F=2241Kn<2540kN，所以鎖模力符合要求。 （3）開模行程的校核 注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時所需要的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。由于注射機的鎖模機構(gòu)不同，開模行程可按三種情況校核。 ①注射機的最大開模行程與模具厚度無關(guān) ②注射機的最大開模行程與模具厚度有關(guān) ③有側(cè)向抽芯時的最大開模行程 因該模具有側(cè)向抽芯，所以開模行程按③來校核： 設(shè)完成側(cè)向抽芯所需的開模行程為Hc,由開?？芍狧cs=260mm 因此所選注射機不符合，則需選s>290型號的注射機，查教材表4.2得符合要求的注射機型號為XS-ZY-500, 該型號注塑的規(guī)格和性能見下表: 項目? 單位 參數(shù) 額定注射容量 500 注射壓力 145 注射方式 / 螺桿式 噴嘴孔直徑 5 鎖模力 3500 最大開模行程 215 模具最小厚度 300 模具最大厚度 450 合模方式 / 液壓-機械 噴嘴球半徑 18 液壓泵電動機功率 22 加熱功率 14 外形尺寸 6500X1300X2000 第九章.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)）的設(shè)計 無論什么塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此模具溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量較高。為了使模溫控制在一理想的范圍內(nèi)，現(xiàn)設(shè)計一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于本次設(shè)計的塑料 為PE，黏度低、流動性好，模溫為20～60℃，故無須設(shè)計加熱系統(tǒng)，只需設(shè)計冷卻系統(tǒng)以確保合理的模溫。為了盡快縮短模內(nèi)的冷卻時間，本設(shè)計采用冷凝處理后的冷卻水冷卻，提高生產(chǎn)效率，且經(jīng)濟實惠。 1.冷卻回路尺寸的確定： 1）冷卻回路所需的總表面積 （1） 式中 ——冷卻回路總表面積，； ——單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，； ——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，； ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，； ——模具成型表面的溫度，℃； ——冷卻水的平均溫度，℃。 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計算： （2） 式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，； ——冷卻水在該溫度下的密度，； ——冷卻水的流速，m/s； D——冷卻水孔直徑，m； ——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計》表5-26，得=8.40（平均水溫為30℃） 在（2）式中，=1.66m/s（冷卻水直徑D=10mm）見《實用注射模設(shè)計手冊》表4-20，代入（2）式得=8312.8 在式（1）中，M =407，，=40℃，=30℃ 算得A=0.0802 2）冷卻回路的總長度 （3） 式中 L——冷卻回路總長度，； A——冷卻回路總表面積， d——冷卻水孔直徑，mm。 經(jīng)計算得L=3. 934m 3）冷卻水體積流量的計算 查《實用注射模設(shè)計手冊》表4-20，得。 2.冷卻水回路的布置 （1）冷卻水設(shè)置的基本原則 1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 3）澆口出加強冷卻、冷卻水道出入口溫差盡量小 4）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 5）冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位 6）考慮水的密封防漏措施 （2）冷卻水回路的具體布置 考慮到中間板和動模板上導(dǎo)柱導(dǎo)套孔等的影響，綜合各方面原則，冷卻水道布置如下： 圖（15） 第十章.設(shè)計小結(jié) 鑒于本次課程設(shè)計只是初步了解模具的設(shè)計過程中，在選用課題時刻意避免了帶有側(cè)抽芯的的情況。另外，在設(shè)計過程中省略了一些相關(guān)機構(gòu)的設(shè)計、計算與校核，如模具的導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、模具開合模行程的校核等。盡管如此，通過本次課程設(shè)計還是收益匪淺。首先，我對模具基本設(shè)計步驟以及相關(guān)參數(shù)的選用、計算及校核有了初步的了解；其次，本次課程設(shè)計是對我們前面所學(xué)的知識的一次鞏固與復(fù)習(xí)過程，使我們對以前所學(xué)知識有了更深一步的認(rèn)識；最后，本次課程設(shè)計為我們以后的畢業(yè)設(shè)計乃至走上工作崗位后的設(shè)計工作打下了一定的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)： [1] 史鐵梁 《模具設(shè)計指導(dǎo)》 機械工業(yè)出版社 [2] 黃雁 彭華太 《塑料模具制造技術(shù)》 [3] 屈華昌 《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 高等教育出版社 [4] 陳劍鶴 吳云飛 黃桂林 《塑料模具設(shè)計圖冊》 清華大學(xué)出版社 [5] 屈華昌 《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 - - 38 - -