直螺紋油壺蓋注塑模具設(shè)計【內(nèi)螺紋瓶蓋】【一模兩腔】【說明書+CAD+UG】,內(nèi)螺紋瓶蓋,一模兩腔,說明書+CAD+UG,直螺紋油壺蓋注塑模具設(shè)計【內(nèi)螺紋瓶蓋】【一模兩腔】【說明書+CAD+UG】,螺紋,羅紋,油壺,注塑,模具設(shè)計,瓶蓋,說明書,仿單,cad,ug 任務書 姓 名 xx 學 號 xx 指 導 教 師 xx 專 業(yè) 學 院 設(shè)計（論文）題目： 直螺紋油壺蓋注塑模具設(shè)計 主要內(nèi)容與基本要求： 1.查閱文獻資料，針對塑件的形狀結(jié)構(gòu)特點，在工藝分析的基礎(chǔ)上確定注射模類型及大致結(jié)構(gòu)。2.選用注射機類型，確定型腔數(shù)，模流分析。3.分析并確定成型方案（成型位置、分型面、脫模方式、澆注系統(tǒng)及冷卻或散熱系統(tǒng)的確定）。4.繪制結(jié)構(gòu)方案草圖、校核注射機的有關(guān)工藝參數(shù)。5.模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制。6.撰寫設(shè)計說明書。 進度計劃： 第7學期 第 8 周—第 16 周 收集資料，撰寫開題報告、文獻綜述、外文翻譯。 第 17 周—第 20 周 零件工藝性能分析，工藝方案制定，工藝設(shè)計計算。 第8學期 第 1 周—第 2 周 繪制結(jié)構(gòu)方案草圖，校核注射機的有關(guān)工藝參數(shù) 第 3 周—第 4 周 繪制裝配圖及零件圖 第 5 周—第 7 周 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 周 審查 第 9 周 準備答辯材料，答辯 推薦參考文獻： 1．LI C, TAN S, CHAN K. A Qualitative and Heuristic Approach to the Conceptual Design of Mechanisms, Engng Applic. Artif. Intell. 1996, 9: 17-31. 2．申開智. 塑料成型模具[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社, 2003. 3．申樹義, 高濟. 塑料模具設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1997. 4. 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編. 料模設(shè)計及制造[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2001. 5．王文廣, 田寶善, 田雁晨. 注射模具設(shè)計技巧與實例[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2003. 6．唐志玉. 料擠塑模與注塑模優(yōu)化設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000. 7. 申開智. 塑料成型模具[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2003. 8．何濤. 模具CAD/CAM[M]. 北京: 北京大學出版社, 2006. 9．朱光力. 模具CAD/CAM實踐教程[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2006. 指導教師 （簽名） 2013 年 月 日 專業(yè)系、部主任 （簽名） 2013年 月 日 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務是對內(nèi)螺紋瓶蓋模具的設(shè)計，也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)內(nèi)螺紋瓶蓋的塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。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、都有詳細的設(shè)計。本次設(shè)計的主要難點有：由于塑件為內(nèi)螺紋瓶蓋內(nèi)壁上有螺紋，考慮自動脫螺紋機構(gòu)，因而模具結(jié)構(gòu)較復雜，為了提高零件的表面質(zhì)量，采用單分型面潛伏澆口設(shè)計。 關(guān)鍵詞：注塑模；內(nèi)螺紋瓶蓋；單分型面；潛伏澆口 Abstract This graduation design is the main task of the internal screw thread bottle cap mould design, also is to design a pair of injection mold for manufacturing the plastic screw thread bottle cap in product, in order to realize the automation to increase production. The subject from the product structure craft, specific die structure, the mould of gating system, molding part of the structure, the ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, there are detailed design. The main difficulties of this design are: due to the plastic parts of screw thread bottle cap in outside wall have threaded, consider automatically take off thread mechanism, and the die structure is relatively complex, in order to improve the surface quality of parts, with double parting surface gate set Key words: injection molding；screw cap；inside the double parting surface；point gate 目 錄 摘 要 1 Abstract II 第1章 緒論 1 第2章 產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析 3 2.1 產(chǎn)品技術(shù)要求 3 2.2 塑件的工藝分析 4 2.3塑件材質(zhì)特性 4 2.4成型工藝性 5 第3章 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定 6 3.1注射成型機的選擇 6 3.2成型腔數(shù)的確定 7 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8 4.1分型面位置的確定 8 4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 9 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 4.4模具的結(jié)構(gòu)形式 11 4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 第5章 模具成型零件的工作尺寸計算 14 第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 17 6.1排氣不良的危害 17 6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計方法 17 第7章 導向與脫模機構(gòu)的設(shè)計 18 7.1導向機構(gòu)的作用和設(shè)計原則 18 7.2導柱、導套的設(shè)計 18 7.3脫模推出機構(gòu)的確定 20 第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 22 8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 22 8.2 冷卻水體積流量 22 8.3 冷卻管道直徑的確定 23 8.4 冷卻回路所需的總表面積 23 8.5 冷卻回路的總長度 23 8.6 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 23 第9章 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計及校核 25 第10章 模流分析 27 結(jié) 論 32 參考文獻 33 附錄1 裝配圖 35 致 謝 37 III 第1章 緒論 隨著中國當前的經(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”。可見模具工業(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。 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。 本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務是對內(nèi)螺紋瓶蓋模具的設(shè)計，也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)內(nèi)螺紋瓶蓋的塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。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、都有詳細的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過模具設(shè)計表明該模具能達到內(nèi)螺紋瓶蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。 針對內(nèi)螺紋瓶蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計，使我對模具的設(shè)計有了較深的認識。同時，在設(shè)計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、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。在設(shè)計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了CAD、CAE等技術(shù)，在提高工作效率的目的同時也提高了自己在軟件方面的技能。在一次性注射器推筒模具設(shè)計過程中，主要應用UG進行了產(chǎn)品3D結(jié)構(gòu)的繪制；包括分形面、澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等的設(shè)計；應用AutoCAD是最常用的工程制圖軟件，由3D軟件生成的工程圖紙不規(guī)范，所以后期需要導入AutoCAD進行完善。 本說明書為內(nèi)螺紋瓶蓋模具設(shè)計說明書，是根據(jù)大量手冊上的設(shè)計過程及相關(guān)工藝編寫的。編寫本說明書時，力求符合設(shè)計步驟，詳細說明了塑料注射模具設(shè)計方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法。本說明書在編寫過程中，得到老師和同學的大力支持和熱情幫助，在此謹表謝意。由于本人設(shè)計水平有限，在設(shè)計過程中難免有錯誤之處，敬請各位老師批評指正。 38 第2章 產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析 2.1 產(chǎn)品技術(shù)要求 2.1.1產(chǎn)品設(shè)計圖 圖2.1 產(chǎn)品3D圖 圖2.2 產(chǎn)品2D圖 2.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求 塑料零件的材料為PS塑料（聚苯乙烯），生產(chǎn)量較大，屬于中大批量生產(chǎn)。表面要求無痕，表面粗糙度Ra3.2。 未注倒角R0.5，未注尺寸公差取MT5級精度?？刹楸?常用材料模塑件公差等級和選用（GB/T14486）、表-模塑件尺寸公差表（GB/T14486）。 2.2 塑件的工藝分析 2.2.1塑件結(jié)構(gòu)工藝性 內(nèi)螺紋瓶蓋見產(chǎn)品設(shè)計圖，材料為PS，屬于圓柱件，整體尺寸D32mm×30mm，在蓋的底部有螺紋結(jié)構(gòu)。要求表面光滑，無飛邊。內(nèi)螺紋瓶蓋的結(jié)構(gòu)類似于普通的注射模，使用方法也大致相同，但是為了提高生產(chǎn)效率，模具采用自動托螺紋機構(gòu)。 2.2.2塑件成型工藝性要求 1. 該塑件尺寸較小，要求塑件表面精度等級較高，其表面要求光潔美觀，其工作面成型時不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時要求不被定模型芯拉裂或者拉變形。所以采用的澆口形式要保證其表面精度。 2. 該塑件為大批量生產(chǎn)。為了加工和熱處理，降低成本，該塑件采用活動鑲件的結(jié)構(gòu)，簡化結(jié)構(gòu)，降低模具的成本。 3. 為了提高生產(chǎn)效率，模具采用自動托螺紋機構(gòu) 2.3塑件材質(zhì)特性 此內(nèi)螺紋瓶蓋是采用 PS塑料（聚苯乙烯）注塑成的。查相關(guān)手冊可知： PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子鏈中包括苯乙烯基的一類塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具體品種包括普通聚苯乙烯（GPSS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）和茂金屬聚苯乙烯（SPS）等。 PS塑料（聚苯乙烯） 英文名稱:Polystyrene 　 比重：1.05克/立方厘米 成型收縮率：0.6-0.8% 成型溫度：170-250℃ 2.4成型工藝性 1. 無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應力.流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型。 2. 宜用高料溫，高模溫，低注射壓力，延長注射時間有利于降低內(nèi)應力，防止縮孔變形。 3. 可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大，頂出均勻.塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應預熱。 PS被廣泛應用于光學工業(yè)中，這是因為它有良好的透光性所致，可制造光學玻璃和光學儀器，也可制作透明或顏色鮮艷的，諸如燈罩、照明器具等。 表2.1 PS注射成形的工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min） 噴嘴 料筒溫度℃ 模具溫度 注射壓力/Mpa 保壓壓力/Mpa 注射時間/s 保壓時間/s 冷卻時間/s 成形周期/s 形式 溫度℃ 前段 中段 后段 螺桿式 30～60 直通式 170～190 180～200 200～220 160～170 40～80 70～120 50～60 0～5 20～60 15～50 40～120 柱塞式 － 直通式 170～190 180～200 190～220 150～170 50～70 70～100 40～50 0～5 15～60 15～50 40～120 第3章 注射成型機的選擇與成型腔數(shù)的確定 3.1注射成型機的選擇 3.1.1 估算零件體積和投影面積 用UG建模分析知塑件體積為體積：V=17.458cm3，單側(cè)投影面積為： A=3018mm3，由于此模具澆注系統(tǒng)采用潛伏澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，澆注系統(tǒng)的體積為10cm3 ，由于采用的是一模二腔，則： V總=4 x V塑 +V澆=2X 17.5+10=45cm3 3.1.2鎖模力 計算其所需鎖模力為： F鎖 =A·P型=（2x3018+200）×30MpX0.001=187KN 3.1.3選擇注射機及注射機的主要參數(shù) 由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間方面考慮，查表得：初步選用注射機HTF110X1B。 型號 單位 110×1A 110×1B 110×1C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 34 36 40 理論注射容量 cm3 131 147 181 注射重量PS g 119 134 165 注射壓力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 144 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~215 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 1100 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 400×400 允許最大模具厚度 mm 410 允許最小模具厚度 mm 160 移模行程 mm 340 移模開距(最大) mm 750 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 13 油箱容積 l 210 機器尺寸(長×寬×高) m 4.7×1.3×1.85 機器重量 t 3.4 最小模具尺寸(長×寬) mm 280×280 3.2成型腔數(shù)的確定 以機床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%計算： =12.39 式中： N----型腔數(shù) S----注射機的注射量（g） W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g） W件----塑件重量（g） 因為，N=2.39>2 根據(jù)具體情況分析，此模具型腔選一模二腔較為合理。 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4.1分型面位置的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。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。分型的整個廓形應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 2. 使型腔深度最淺 3. 使塑件外形美觀，容易清理 4. 盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應盡可能避免采用側(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，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設(shè)在注射時熔融塑料最后到達的位置，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。 本零件的分型面在零件的最大輪廓面上，如圖4.1: 圖4.1 分型方案 4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 表4.1 單型腔、多型腔的優(yōu)缺點及適用范圍 類型 優(yōu)點 缺點 適用范圍 單型腔模具 塑件的精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡單；模具制造成本低，周期短。 塑料成形的生產(chǎn)率低，塑件的成本高。 塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。 多型腔模具 塑料成形的生產(chǎn)率高，塑件的成本低。 塑件的精度低；工藝參數(shù)難以控制；模具結(jié)構(gòu)復雜；模具制造成本高，周期長。 大批量、長期生產(chǎn)的小型塑件。 當塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔還是多型腔模。由表2可以看出多型腔的適用于大批量生產(chǎn)，因此采用一模二腔，平衡分布。設(shè)計流道時，充分考慮了流動的平衡。 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件質(zhì)量關(guān)系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng) 由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。 4.3.1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、潛伏澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。由PS的成型工藝性可知：成形收縮范圍及收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強；流動性極好，易于成形；熱容量大，注射成形模具必須設(shè)計能充分進行冷卻回路，注意控制成形溫度。料溫低時方向性明顯，尤其是低溫、高壓時更明顯。聚丙烯成形的適宜模溫為80℃左右，不可低于50℃，否則會造成成形塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲和變形。 根據(jù)分析、PS的成型工藝性、產(chǎn)品對外觀的要求、產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)特點和模具的優(yōu)化，但根據(jù)2.2模具確定為一模二腔，采用在滑塊分型面上的潛伏澆口，位置在塑件翼狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。設(shè)計流道時，充分考慮了流動的平衡。在定模座板上設(shè)計有拉料機構(gòu)，開模時，流道凝料會從澆口套和定模板中被拉出，待滑塊開模后自動落下。 4.3.2主流道的設(shè)計 注意事項： 1．定位圈須沉入模胚５ｍｍ，以支承模具部分重量。 2．定位圈高出模胚１０ｍｍ，以作啤塑時模具裝入注塑機定位之用。 3．定位圈直徑通常作直徑９９.８mm，比注塑機裝置孔直徑１００小０.２ｍｍ，方便裝模。 4．唧咀通常做成直徑１６mm。 5．唧咀配注塑機射咀Ｒ比射咀端部Ｒ大２ ~３ｍｍ。 主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應嚴密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1-2mm；主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑約大0.5-1mm，常取Ф4-8mm，視制品大小及補料要求決定。大端直徑應比分流道深度大1.5mm以上，其錐角不宜過大，一般取1°～2°。 澆注系統(tǒng)設(shè)計 4.4模具的結(jié)構(gòu)形式 模具結(jié)構(gòu)為單分型面注射模，如圖4.2所示： 圖4.2 單分型面注射模模具結(jié)構(gòu) 4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種?？傮w上說，整體是強度、剛度好，但不適于復雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復雜。 由于該模具結(jié)構(gòu)一般，凹模板加工量不打，所以凹模板采用鑲嵌式。 4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體。此因該凸模設(shè)計成鑲嵌式。如圖： 圖4.3 鑲嵌式 第5章 模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面[7]： 1. 成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為 =(Smax-Smin)Ls 式中：為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）； Smax為塑料的最大收縮率（%）； Smin為塑料的最小收縮率（%）； 為塑件尺寸（mm）。 一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。 2. 模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 3. 零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應取塑件公差的1/6，而大型零件，應在1/6之下。 4. 模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。 綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計中，應綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計時進行有效的補償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補償值應在試模后進行逐步修訂。 通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算，公式如以下： 1. 凹模的內(nèi)形尺寸： 式中：為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； 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0.6%； Δs為塑件公差，查表知PS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在14~18mm公差取0.38mm；在18~24mm范圍內(nèi)取0.44mm，在30~40mm范圍內(nèi)取0.56mm塑件基本尺寸在40~50范圍內(nèi)其公差取0.64mm。 所以型腔尺寸如下： 型腔深度的尺寸計算： 式中：凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、K 含義如（1）式中。 2. 凸模的外形尺寸計算： 式中：凸模/型芯外形尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。 所以型芯的尺寸如下： 型芯的深度尺寸計算： 式中：為凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。三個型芯的高度分別為： 第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)的設(shè)計相當重要。 6.1排氣不良的危害 1. 增加熔體充模流動的阻力，是型腔充不滿； 2. 在制品上呈現(xiàn)明顯可見的熔接縫，其力學性能降低； 3. 滯留氣體時塑件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷； 4. 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解； 5. 由于排氣不良，降低了充模速度。 6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計方法 1. 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)； 2. 對于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣； 3. 利用頂桿與孔的配合間隙排氣； 4. 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導排氣； 5. 在熔合縫位置開設(shè)冷料穴 本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，這里不再單獨設(shè)計排氣槽。 第7章 導向與脫模機構(gòu)的設(shè)計 7.1導向機構(gòu)的作用和設(shè)計原則 7.1.1 導向機構(gòu)的作用 導向機構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有： 1. 定位作用 2. 導向作用 3. 承載作用 4. 保持運動平穩(wěn)作用 5. 錐面定位機構(gòu)作用 7.1.2 導向機構(gòu)的設(shè)計原則 1. 導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形； 2. 導柱（導套）的直徑應根據(jù)模具尺寸選定，并應保證有足夠的抗彎強度； 3. 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； 4. 導柱和導套應有足夠的耐磨性； 5. 為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 7.2導柱、導套的設(shè)計 導柱導向是指導柱與導套（導向孔）采用間隙配合使導柱在導套（導向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合。 7.2.1導柱的設(shè)計 導柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小型模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱。 在導柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導向條件，減少摩擦,故導柱采用加油槽的階梯式導柱 其示意圖如下： 圖7.1 導柱 7.2.2 導套的設(shè)計 由于導柱已選定，由塑料模具設(shè)計與制造可查得與之相配的導套. 其示意圖如下： 圖7.2 導套 7.2.3 導向孔的總體布局 導向零件應合理地均勻分布在模具的四周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導柱分布情況如下圖所示： 圖7.3 導向孔總體布局 7.3脫模推出機構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機構(gòu)，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動鑲塊等脫模機構(gòu)。該機構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機構(gòu)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(shè)在動模上，選擇推桿頂出形式。 7.3.1推桿橫截面直徑的確定 根據(jù)該塑件和模具的結(jié)構(gòu)特點，在開模后塑件的在型芯收縮產(chǎn)生包緊，反而會松開，故脫模力較大，所以選推桿在保證強度的前提下應該盡可能的大的所以直徑為 d=5mm，在零件的中心位置推出產(chǎn)品。 7.3.2推出機構(gòu) 零件由于有內(nèi)螺紋，采用自動托模結(jié)構(gòu)， 所以采用馬達在外圍轉(zhuǎn)動鏈條，鏈條帶動模具上的軸和齒輪，軸與動模芯相接，固帶動模芯，推板通過彈簧彈起，頂出蓋零件，以達到脫模。 圖7.4 自動脫內(nèi)螺紋系統(tǒng) 第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和粘模；溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當模溫不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種。一般注塑到模具內(nèi)的塑料溫度為 200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。該設(shè)計塑件材料為 PE，在注塑成型時，黏度低，流動性好，要求模具溫度（一般低8℃）較低，用常溫水對模具進行冷卻。由于該模具的模溫要求在 80℃以下，有是小型模具，所以無需設(shè)置加熱裝置，僅需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。 8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 1. 冷卻回路數(shù)量應盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大； 2. 冷卻通道的布置應合理； 3. 冷卻回路應有利于降低冷卻水進、出口水溫的差值； 4. 冷卻回路結(jié)構(gòu)應便于加工和清理； 5. 冷卻水道至型腔表面的距離應盡可能相等； 6. 冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度 8.2 冷卻水體積流量 查表3-4-1成型PS塑料的模具平均工作溫度為60℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，若出口溫度25℃，每次注射質(zhì)量為0.0323kg，注射周期為60s。 查表3-4-2，取PS注射成型固化時單位質(zhì)量放出熱量取?h=3.5×105J/kg。代入公式： 8.3 冷卻管道直徑的確定 根據(jù)冷卻水體積流量V查表可初步確定冷卻管道直徑為6mm，冷卻水速度v=1.66m/s。 冷卻水孔的直徑也可根據(jù)制件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時，水孔直徑可取6～10mm可，二者結(jié)論一致。 8.4 冷卻回路所需的總表面積 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)Φ=7.5，冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為： 查表成型ABS塑料時模具溫度應在40℃~80℃，因此模具成型表面的平均溫度按40℃計算。則冷卻回路所需總表面積： 8.5 冷卻回路的總長度 冷卻回路總長度可用下式計算： 計算結(jié)果可以看出，由于生產(chǎn)塑件所需冷卻水體積流量很小，對應冷卻管道長度也很短。在設(shè)計時可以不考慮冷卻系統(tǒng)設(shè)計。但生產(chǎn)任務為大批量，為了降低冷卻時間，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，可以在模板上設(shè)計幾條冷卻水管，以便在生產(chǎn)中靈活調(diào)整和控制。 8.6 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 由于該塑件體積比較大，由于成型部分在滑塊上，所以水道采用直水道直徑為8mm，在滑塊上開設(shè)8條冷卻水道其分布如下圖： 圖8.1 冷卻水道結(jié)構(gòu)圖 第9章 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計及校核 模架技術(shù)的標準，是指在模具設(shè)計中和制造中所應遵循的技術(shù)規(guī)范、基準、和準則。它具有以下定義： 1. 減少了模具設(shè)計者的重復性工作； 2. 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產(chǎn)局面，轉(zhuǎn)為專業(yè)生產(chǎn)； 3. 模具的標準化是采用CAD/CAM技術(shù)的先決條件； 4. 有利于模具技術(shù)的國際交流和模具出口。 根據(jù)《實用模具設(shè)計與制造手冊》表2-86的注射模模體組合形式而選模架，它適應于單分型面的模具的推件板的推出機構(gòu)[13]。 模寬B1=250mm，模長L=400mm； 模板A=80mm，材料45鋼； 模板B=80mm，材料45鋼； 墊塊C=40mm，材料45鋼； 最大注塑量效核 材料的利用率為500/840=0.60，符合注塑機利用率在0.3～0.80的要求。 注射壓力的效核 所選注塑機的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，PS塑件的注塑壓力一般要求為40～110MPa，所以該注塑機的注塑壓力符合條件。 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機額定鎖模力。 型腔壓力Pc可按下式粗略計算： Pc=kP（MPa） 式中：Pc為型腔壓力，MPa； P為注射壓力，MPa； K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內(nèi)選取。 所以 ， Pc=KP=（2x3018+200）×30MpX0.001=187MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機的額定鎖模力： T>KPcA 式中：T為注塑機的額定鎖模力，KN； A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2； KpcA=（2x3018+200）×30MpX0.001=187MPa 所以T=1100KN >KPcA成立，即該注塑機的鎖模力符合要求。 模具安裝尺寸校核 模具安裝固定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具多采用此法），模具動定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。 開模行程的效核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。對于單分形面的注塑模具，其開模行程按下式效核： S≥H1+H2+（5～10）(mm) 式中：S為注塑機的最大行程（此模具中為340mm）； H1為塑件的脫模距離（此模具中為35mm）； H2為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為105mm）； 所以上式成立（140<340），即該注塑機的開模行程符合要求。 由以上對各參數(shù)的效核可知該注塑機符合要求。 第10章 模流分析 為了能夠更好的分析塑件的注射成型性能，我們還需要使用MoldFlow分析軟件對鑄件進行模流分析。包括最佳澆口位置選擇、流動分析，填充性能分析、成型質(zhì)量預測、氣泡與熔接痕分析，收縮痕分析等。 本設(shè)計未要求做模流分析，請自行刪除,如有需要再聯(lián)系 1. 進行網(wǎng)格劃分 2. 澆口位置分析 3. 建立澆注系統(tǒng) 4. 熔接痕、變形等分析 5. 結(jié)論 由以上分析可知，塑件填充、體積收縮率和剪切力沒有問題，滿足注塑要求。但塑件質(zhì)量可能會產(chǎn)生少許的熔接同時會產(chǎn)生變形，但成型條件如壓力，溫度等均符合要求，而澆口位置較靠近最佳澆口，因此缺陷產(chǎn)生條件應為塑件本身結(jié)構(gòu)所致。 因此滿足注塑要求。 結(jié) 論 經(jīng)過十周的設(shè)計，塑模設(shè)計基本完成了。從拿到畢業(yè)設(shè)計任務書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解目前國內(nèi)塑料模具行業(yè)和PVC塑料的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運用自己所學知識、借鑒前人的資料，對給定的塑件進行認真分析，最終確定成型工藝方案。并進一步選擇設(shè)備、確定模具結(jié)構(gòu)、動作原理分析、計算零件尺寸、推出機構(gòu)設(shè)計。中期檢查過后，我對自己的思路和設(shè)計做了一些調(diào)整，最終確定了整個模具的結(jié)構(gòu)。并涉獵了相關(guān)英語資料，翻譯了其中一部分。 由于模具要求精度高，形狀、結(jié)構(gòu)比較復雜。進行設(shè)計時，不僅用到模具制造工藝學的知識，而且要用到大量機械制造方面的內(nèi)容。比如機械制圖、機械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、計算機制圖及PROE等。通過這次的設(shè)計對以前所學的知識進行了回顧和溫習，可以說這次畢業(yè)設(shè)計是對四年大學所學專業(yè)知識的檢驗和練習。 由于所學知識有限且缺乏實際工作經(jīng)驗，難免有不足和錯誤之處。希望老師給予指正。 參考文獻 [1] 屈華強. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007. 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[25] 孫美霞主編. 機械制造設(shè)計基礎(chǔ)[M]. 北京: 國防科技大學出版, 2004. 附錄1 裝配圖 致 謝 經(jīng)過2個多月的努力，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計。在這里首先要感謝XXX老師在收集材料以及設(shè)計過程中給予的指導和幫助。從畢業(yè)設(shè)計的選題、設(shè)計與實施等導師都傾注了大量的心血。導師學術(shù)上嚴謹?shù)膶W術(shù)態(tài)度，對實驗操作的嚴格要求以及對科學真理的執(zhí)著追求的精神，一直鞭策著我努力奮進，并將使我受益終身。在完成畢業(yè)論文的幾個月里，我學習到許多寶貴的東西，這不僅包括注塑模設(shè)計的基本知識，更為重要的是學習的態(tài)度和科研的精神。嚴謹踏實、勤奮好學、積極創(chuàng)新，我想我應該時刻記在心中并逐步內(nèi)化，因為這對于我即將開始的社會生活至關(guān)重要。同時還要感謝其他給過我?guī)椭膶W長學姐們和同學們，他們的無私幫助使我的論文得以順利完成。 設(shè)計中還引用了不少工廠的經(jīng)驗以及多位專家學者的著作，從中學到了很多設(shè)計技巧。使我初步認識到了以后工作中可能出現(xiàn)的問題，如何去解決，這將對我以后的工作有很好的幫助作用，在這里一并表示感謝。 感謝臺州學院，感謝培育幫助我的師長，這里的四年是我成長最快的四年，也是我一生都將銘記的四年！ 最后，通過本設(shè)計我鞏固了所學專業(yè)知識，并得到了不少心得。但由于是第一次系統(tǒng)的做這樣規(guī)模的設(shè)計，會有不少缺點和錯誤，歡迎審核答辯的老師批評指正，在此再次表示感謝。