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學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論 文 題 目： 《糖果盒蓋模具設(shè)計(jì)》 作 者： XXX 指 導(dǎo) 教 師： XXX 所 學(xué) 專 業(yè)： XXXXXXXXXXXX 班 別： XXXXXXXXXXXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXXXXX 年 級(jí)： XXXXXXXXXXXXX 完 成 日 期： 201X - X - XX 目錄 摘要……………………………………………………………………………………………1 一、前言………………………………………………………………………………………1 二、塑件的工藝分析…………………………………………………………………………2 (一)、 塑件模型的建立………………………………………………………………………2 (二)、 塑件參數(shù)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………3 1、塑件的工藝分析……………………………………………………………………………3 2、塑件的收縮率、塑件的壁厚、脫模斜度…………………………………………………3 3、分型面的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………4 4、確定型腔數(shù)量以及排列方式………………………………………………………………5 三、塑料工藝參數(shù)的編制………………………………………………………………………6 (一) 、塑件注射工藝參數(shù)的確定………………………………………………………………6 1、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)…………………………………………………………7 2、查表填寫塑件模塑的工藝卡………………………………………………………………7 四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………8 (一) 、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………8 (二) 、成型零件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………11 (三) 、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………11 (四) 、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………14 (五) 、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………17 (六) 、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………18 五、注塑成型設(shè)備的選擇……………………………………………………………………………18 (一)、計(jì)算塑件、澆注系統(tǒng)的體積………………………………………………………………18 (二)、塑件質(zhì)量的計(jì)算……………………………………………………………………………18 （三）、選擇注塑機(jī)的類型和型號(hào)…………………………………………………………………19 六、模架的選擇及校核……………………………………………………………………………20 七、模具裝配圖和零件圖…………………………………………………………………………23 致謝…………………………………………………………………………………………………24 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………24 摘要 本文是通過對(duì)糖果盒蓋進(jìn)行形狀尺寸分析、工藝分析以及工藝方案的確定；根據(jù)這些分析來進(jìn)行注射模具的設(shè)計(jì)，確定注塑方案和模具結(jié)構(gòu)形式，工作零件設(shè)計(jì)與模架選擇；并對(duì)成型工藝等多方面分析，通過對(duì)工藝計(jì)算，制定正確加工方案，并對(duì)模具的所有成型零部件進(jìn)行驗(yàn)證及校核；最后根據(jù)設(shè)計(jì)來進(jìn)行選擇注塑機(jī)以及繪制模具零件圖和裝配圖。 關(guān)鍵詞 注塑模 成型工藝 形狀尺寸 注塑 一、 前言 中國是制造業(yè)大國，產(chǎn)品是制造業(yè)的主體，模具是制造業(yè)的靈魂，模具的發(fā)展水平?jīng)Q定了制造業(yè)的發(fā)展水平。 隨著塑料的廣泛使用直接帶動(dòng)了注塑模的飛速進(jìn)步和發(fā)展。從市場(chǎng)情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著世界的塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長率仍將保持上升的水平。 根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，有關(guān)專家預(yù)測(cè)，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場(chǎng)未來走勢(shì)的變化 由于塑模生產(chǎn)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以三維模型為基礎(chǔ)的以CAD/CAM/CAE技術(shù)為代表的模具計(jì)算機(jī)應(yīng)用的集成化生產(chǎn)模式獲得了快速的發(fā)展和進(jìn)步。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70％～89％。PRO-E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM/CAE的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。CAE技術(shù)在歐美已逐漸成熟。在塑料模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的充模過程，分析冷卻過程，預(yù)測(cè)成形過程中可能發(fā)生的缺陷。 因此，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。 1 二、塑件的工藝分析 (一)、 塑件模型的建立 塑件2D如圖1所示： 塑件名稱 糖果盒蓋 材料 PS 厚度 上壁2側(cè)壁1 工件精度 5 圖1 塑件3D如圖2所示 2 (二)、 塑件參數(shù)的設(shè)計(jì) 1、塑件的工藝分析 （1）、塑件的質(zhì)量，不僅與模具結(jié)構(gòu)和成型工藝參數(shù)有很大的關(guān)系，而且還取決與塑件本身和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合工藝要求。 該塑件規(guī)定采用PS材料，化學(xué)和物理特性大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。密度為1.04g/cm3。典型用途 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。 （2）、塑件的尺寸分析 這里尺寸是指塑件的總體尺寸，而不是指避厚，孔徑等結(jié)構(gòu)尺寸。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖中的尺寸行使程序，即所獲得的尺寸的準(zhǔn)確度。 塑料尺寸的大小與塑料的流動(dòng)性有關(guān)。注射成型的塑件尺寸還要受到注射機(jī)的注射量、鎖模力和模板模板尺寸的限制。 （3）、塑件的精度分析 根據(jù)使用要求確定尺寸公差，一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。該工件精度為5，該標(biāo)準(zhǔn)塑件尺寸公差的代號(hào)為M5公差等級(jí)為5級(jí)。 （4）、塑件的表面粗糙度分析 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值越低。塑件表面粗糙的高低，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般來模具表面粗糙度值比塑件的粗糙度值低1~2級(jí)。塑件的表面粗糙度可參照《GB/T14234-1993塑料件表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)》選取，一般 Ra1.6~0.2um之間，而PS的粗糙度值為Ra3.2。 2、塑件的壁厚、塑件的收縮率、脫模斜度。 塑件壁厚大小主要取決于塑料品種、制品大小以及注塑工藝條件。熱塑性塑料易于成型薄壁制品，壁厚可小至0.25mm，但一般不宜小于0.6~0.9mm，常選取2~4mm。塑件要求厚度：上外壁2，側(cè)壁為1。查表可得PS的收縮率為1.0060。，PS的脫模斜度為35’～ 1°。 3 3、分型面的設(shè)計(jì) 為將塑件從密閉的模腔內(nèi)取出，以及為了安放嵌件或取出澆注系統(tǒng)等，必須將模具分成兩個(gè)或幾個(gè)部分，一般將分開模具能取出塑件的面稱為分型面。分型面的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，因?yàn)樗艿剿芗男螤?、壁厚、尺寸精度、表面粗糙度、嵌件位置幾其形狀、塑件在模具?nèi)的成型位置、頂出方法、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模具排氣，模具制造及操作等各種因素的影響。因此，在選擇時(shí)要認(rèn)真分析、綜合比較，從幾個(gè)方案中找出一個(gè)比較合理的方案。 分型面是模具動(dòng)模和定模的結(jié)合處，在塑件最大形處，是為了塑件和凝料取出而設(shè)計(jì)的。分型面的方向盡量與注塑成型機(jī)開模方向垂直的方向，特殊情況下采用與注塑成型機(jī)開模方向平行的方向。分型面有單分型面和雙分型面之分。 分型面選擇的原則：分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處；分型面的選取應(yīng)有利于塑件的留模方式，便于塑件順利脫模，一般都應(yīng)盡可能留在動(dòng)模部分；保證塑件的精度要求；滿足塑件外觀的要求；便于模具的制造；減少成形面積；增強(qiáng)排氣效果。 由于本產(chǎn)品的分型面簡單，所以采用單分型面。分型面如圖3所示 圖3 4 4、確定型腔數(shù)量以及排列方式。 本產(chǎn)品是要大量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)是采用多型腔注射模具的，所以采用了一模兩腔的方式。多型腔模具型腔的分布有平衡式排布和非平衡式排布兩種，其中平衡式排布的要求是從主流道到各個(gè)型腔分流道的長度、形狀、斷面尺寸分布對(duì)稱性對(duì)應(yīng)相等，可實(shí)現(xiàn)各型腔均勻進(jìn)料和達(dá)到同時(shí)充滿型腔的目的；而非平衡式與之相反，一般以平衡式排布。排布如圖4所示。 圖4 5 三、塑料工藝參數(shù)的編制 （一）、塑件注射工藝參數(shù)的確定 （1）、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)（以下參數(shù)是根據(jù)《注塑模具設(shè)計(jì)》表1-1） 塑 料 項(xiàng) 目 ` ABS 注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 30~60 噴嘴 形式 直通式 溫度/oC 170~180 料筒溫度/oC 前段 150~170 中段 165~180 后段 180~200 模具溫度/oC 50~80 注射壓力/Mpa 60~100 保壓壓力/Mpa 50~70 注射時(shí)間/s 20~90 保壓時(shí)間/s 0~5 冷卻時(shí)間/s 20~120 總周期/s 50~220 6 （2）、查表填寫塑件模塑的工藝卡 塑料注射成型工藝卡 資料編號(hào) 車 間 共 頁 第 頁 零件名稱 橢圓瓶蓋 材料牌號(hào) ABS 設(shè)備型號(hào) 裝配圖號(hào) 材料定額 每模件數(shù) 零件圖號(hào) 單件重量 4.54 g 工 裝 號(hào) 材料干燥 設(shè)備 溫度/oC 80~85 時(shí)間/h 2~3 料筒溫度 (oC) 后段/oC 180~200 中段/oC 165~180 前段/oC 150~170 噴嘴/oC 170~180 模具溫度/oC 50~80 時(shí)間 注射 20~90 保壓 0~5 冷卻 20~120 壓力 注射壓力 /Mpa 60~100 背壓 /Mpa 后處理 溫度/oC 70 時(shí)間定額 輔助/min 時(shí)間/h 2~4 單件/min 檢驗(yàn) 編制 校對(duì) 審核 組長 車間主任 檢驗(yàn)組長 主管工程師 7 四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中從噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。它的作用是將塑料溶體順利地充滿到型腔的各個(gè)深處，并在填充及凝固過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得外形清晰的內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)其組成部分有：主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分。注射模澆注系統(tǒng)的組成如圖5所示。 圖5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型的效率和塑件質(zhì)量都有直接的影響，因此，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)必須注意幾項(xiàng)原則。 1. 了解塑料的成型特性； 2. 防止型芯和塑件的變形； 3. 排氣良好； 4. 減少流程及塑料消耗； 5. 修整方便，保證塑件外觀質(zhì)量。 主流道是指從噴嘴起至分流道入口處止的一段通道，它與注塑機(jī)噴嘴在同一軸心線上，熔料在主流道中并不改變方向。主流道是熔體最先經(jīng)流模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)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。其作用是其截面尺寸直接影響到塑件的流動(dòng)速度和填充時(shí)間。 8 為了便于塑料從主流道中拉出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角a=2°~6°,內(nèi)壁粗糙度Ra應(yīng)為0.36，主流道大端處呈圓角，其半徑常取r=1~3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力。主流道要和注塑機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑R2=R1+（1~2mm），其小端直徑d1=d2+(0.5~1mm)，凹坑深度常取3~5mm.所以需對(duì)塑件的成形過程及對(duì)選用的模架分析，選擇主流道。其襯套的固定用定位圈配合固定在模具的定模座板上。 主流道襯套和注塑機(jī)噴嘴的配合如圖6所示。 圖6 分流道是指主流道與澆口之間的部分，是指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模的各個(gè)型腔多處進(jìn)料的通道，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道的要求是塑料熔體在流動(dòng)中熱量和壓力損失最小，同時(shí)是流道中的塑料量最小。分流道的長度應(yīng)盡量可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗。常用的分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、和六邊形等。流道的截面積越大，壓力的損失越?。涣鞯赖谋砻娣e越大，熱量的損失越小?？芍孛嫘螤顬閳A形的分流道熱量損失小、流動(dòng)阻力小、效果最佳。 圓形截面分流道的直徑一般在2~12mm的范圍內(nèi)變動(dòng)，但對(duì)多數(shù)塑料來說，分流道直徑在5~6mm以下時(shí)，對(duì)流動(dòng)性影響較大。ABS的流動(dòng)性屬于中等，受溫度變化較大，分流道直徑取5mm。分流道表面粗糙度一般為1.25即可，分流道只設(shè)計(jì)在型腔的一面，故采用截面形狀為對(duì)半圓形的分流道。對(duì)半圓分流道其深度為0.45d=0.45×5=2.25mm。 9 分流道如圖7所示。 圖7 澆口是指流道末端與型腔之間的細(xì)短通道，亦稱內(nèi)澆口，它是澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小且最短的部分。其作用是：澆口通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過澆口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的減切速率，降低黏度，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對(duì)于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目的；澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用；澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，還有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。 設(shè)計(jì)里使用側(cè)澆口，側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件側(cè)面進(jìn)料。它方便的調(diào)整沖模的剪切速率和澆口封閉時(shí)間，因此國外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口，它是廣泛使用的澆口形式。側(cè)澆口使用于一模多件，能大大提高效率，減少澆注系統(tǒng)的消耗量。側(cè)澆口是典型的矩形澆口，一般取寬1.5~5mm，厚0.5~2mm，長0.7~2mm。 冷料穴是用來儲(chǔ)藏注塑間隔期內(nèi)由于噴嘴端部溫度低造成的冷料，因冷料進(jìn)入型腔會(huì)影響塑件質(zhì)量。注塑模的冷料穴，一般都設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的模板上，直徑宜稍大于主流道大端直徑，以利于冷料流入。冷料穴并非所有注塑模都需要開設(shè)。有時(shí)由于塑料的性能和注塑工藝的控制，很少產(chǎn)生冷料，或是塑件要求不高，以及模具本身結(jié)構(gòu)即澆注系統(tǒng)的不同形式，可以不設(shè)置冷料穴。 10 （二）、成型零件的設(shè)計(jì) 構(gòu)成模腔的成型零件包括型腔和型芯以及各種活動(dòng)鑲件等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與制品間還要發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度；此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 (1）型腔 型腔是成型塑件制品外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為整體式和組合式兩類。所以，此處采用式組合式凹模。 型腔設(shè)計(jì)見凹模零件圖附件 (2）型芯 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。主要有主型芯和小型芯。對(duì)于簡單的容器，如殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主要部分內(nèi)表面的零件稱主型芯，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。此處采用組合式。 型芯設(shè)計(jì)見凸模零件圖附件 (三)、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在塑料成型模具中,完成將塑件從模具型腔或型芯上完整的取出的裝置稱為頂出機(jī)構(gòu),即脫模機(jī)構(gòu)。 頂出機(jī)構(gòu)一般由頂出、復(fù)位和頂出導(dǎo)向等三大零部件組成。 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)則： 1、盡量設(shè)法使塑件留于動(dòng)模； 2、保證塑件不變形不損壞完整脫出； 3、盡量不損壞塑件的外觀； 4、結(jié)構(gòu)可靠； 5、每副模具的推桿的直徑相同，方便加工； 6、塑件推出模具10mm左右，對(duì)型腔斜度較大者，頂出塑件深度2/3即可。 11 頂出力的計(jì)算： 將塑件從抱緊的芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力。脫模力主要是由于塑件收包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力，而對(duì)于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時(shí)，大氣壓力也是脫模阻力的一大組成部分，而本次設(shè)計(jì)有通孔，故可不計(jì) 大氣壓力。單個(gè)塑件所需的脫模力為： F=AP（cos-sin） =0.013x1.2x107x(0.2-0.017) =28548 N 所以兩個(gè)塑件所需的脫模力為57096N 式中： F——脫模力（N）； ——塑料對(duì)模具鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3,此處取0.2 ——脫模斜度，為30′～1°，此處取1°； A——塑件包容型芯的面積（m）； P——塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻 塑件P約取(2.4～3.9)×10Pa；模內(nèi)冷卻的塑件P約取(0.8～1.2)×10Pa。 推出機(jī)構(gòu)的類型分為一級(jí)頂出機(jī)構(gòu)、二級(jí)頂出機(jī)構(gòu)。 其中一級(jí)頂出機(jī)構(gòu)又可分為頂桿頂出機(jī)構(gòu)、頂管頂出機(jī)構(gòu)、推板頂出機(jī)構(gòu)、頂塊頂出機(jī)構(gòu)、氣壓頂出機(jī)構(gòu)、成型鑲件和型腔頂出。 本次設(shè)計(jì)是使用單分型面，且塑件可一次推出，所以采用一級(jí)頂出機(jī)構(gòu)中的頂桿頂出機(jī)構(gòu)。頂桿頂出機(jī)構(gòu)是頂出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于頂桿截面多為圓形，制造、修配方便、頂出效果好，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。有于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時(shí)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠。而推出零件固定板即推桿固定板，則與推桿一起運(yùn)動(dòng)，將塑件頂出型芯。 12 單個(gè)塑件推桿的根數(shù)及直徑可通過以下公式計(jì)算并校核。 D=K[64F脫（uL）2/Nπ2E] 0.25 式中： D——推桿直徑，mm； K——安全系數(shù)，可取1.4～1.8,此處取1.6； F脫——脫模力，N； u——摩擦系數(shù)，一端固定時(shí)u為0.7，兩端固定時(shí)u為0.5，此處取0.7； L——推桿長度，mm； N——推桿根數(shù)； E——穩(wěn)定系數(shù)，此處取5×106。 若N為2，則 D=K[64F脫（uL）2/Nπ2E] 0.25 =1.6×[64×28548×（0.7×128）2/2×3.142×5×106] 0.25 =4.6mm 所以本設(shè)計(jì)中推桿直徑采用5mm符合要求。 若D為5，則 N= 64F脫（uL）2/[(D/K)4π2E] =64×28548×（0.7×128）2/[(5/1.6)4×3.142×5×106] =1 所以本設(shè)計(jì)中單個(gè)塑件所需的推桿根數(shù)為2符合要求，所以總共有4根推桿。 推桿應(yīng)力校核： [б]= 4K2F脫/D2Nπ=4×1.62×28548/62×2×3.14=1293N/cm2。 而推桿的許用應(yīng)力為32000 N/cm2。故符合要求。 13 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn)，推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置；而在每次合模后，推出機(jī)構(gòu)要回到原來的位置上，以組成完整的型腔，推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)復(fù)位裝置。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證推板在座板和動(dòng)模墊板之間的推出和復(fù)位，防止推板的重量全由推桿來承受而使推桿變形和折斷。 設(shè)計(jì)復(fù)位裝置是因?yàn)橥瞥鰴C(jī)構(gòu)在開模推出塑件后，為下一次的注射成型座準(zhǔn)備，以便恢復(fù)完整的模腔。復(fù)位裝置的類型有復(fù)位桿復(fù)位裝置和彈簧復(fù)位裝置。本次設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位裝置。 (四)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)與使用的的冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。冷卻介質(zhì)最普遍的是用水冷卻，因?yàn)樗臒崛萘看螅瑐鳠嵯禂?shù)大，成本低廉。冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通，無泄留部位。 （1）、冷卻回路所需的總表面積計(jì)算 冷卻回路所需總面積可按下式計(jì)算 A=Mq/3600(θ1-θ2) 式中 ——冷卻回路總表面積， ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，kg /h ； ——單位質(zhì)量樹脂在模具所內(nèi)釋放的熱量， J·kg，值查表得4×105J·kg ； ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， /(·k) ； θ1——模具成形表面的溫度，oC ； θ2——冷卻水的平均溫度，oC 。 14 （2）、冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可以以下公式計(jì)算 =(pv)0.8/d0.2 式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，/(·k) ； ——冷卻水在該溫度下的密度，kg/ m3 ； v——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)。 經(jīng)查表及計(jì)算可得, 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量為77.76 kg /h，模具成形表面的溫度θ1為50 oC,冷卻水的平均溫度為25 oC, 冷卻水在該溫度下的密度為1000 kg/ ，冷卻水的流速v 為2m/s, 冷卻水孔直徑d 為0.006m,為7.95。 所以 =(v)0.8/ d0.2 =7.95 X (1000 X 2）0.8/0.0060.2 =9673 /(·k) A＝(77.76 X 4 X 105)/3600 X 9673 X (50-25)＝0.0357 3）、冷卻回路的總長度計(jì)算 冷卻回路總長度可用下式計(jì)算 =1000A/πd =1000x0.0357/3.14x6 =1.895 m 在設(shè)計(jì)和制造冷卻系統(tǒng)的時(shí)候一般大于理論數(shù)值就可以了,而無需按照計(jì)算出來的尺寸來制造。 15 在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： 序號(hào) 原則 簡圖及說明 1 冷卻水道可設(shè)計(jì)成單回路或多回路 冷卻水道必須是一個(gè)回路，使水道中的水循環(huán)。當(dāng)水道較長時(shí)，隨著水溫的升高，模具的溫度不均勻，可設(shè)計(jì)成多個(gè)回路 2 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 圖a的冷卻水道為五個(gè)，直徑較大，型腔的表面溫度較均勻，溫度在60～60.5°C之間；圖b的冷卻水道為兩個(gè)，直徑較小，型腔的表面溫度不均勻，溫度在53.33～58.38°C之間 3 冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚較均勻時(shí)，冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)相等；當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，厚的地方，冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)近些，冷卻水道的間距也應(yīng)小些。冷卻水道的孔邊與型腔表面之間的距離一般應(yīng)大于10mm，常用12~15mm 4 冷卻水道的入口宜選在澆口附近 塑料熔體在填充型腔時(shí)，模具的澆口處是最熱的部分，距澆口越遠(yuǎn)的地方溫度越低，為了得到等溫的型腔表面，冷卻水的入口宜選在澆口附近，出口選在熔體流動(dòng)的末端 5 冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量小 圖a的冷卻水道較長，其出、入口溫差會(huì)加大；圖b的冷卻水道較短，其出、入口溫差會(huì)減小。為了減小出、入口的溫差，必要時(shí)，要在模具上設(shè)置多對(duì)冷卻水道的出口和入口 經(jīng)驗(yàn)算，冷卻水道的的直徑能滿足冷卻要求。 16 （五）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了保證注射模的準(zhǔn)確開模和合模，注射模具必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱和錐面定位兩種形式。本次設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱定位的形式。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作： 定位作用 模具合模時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證動(dòng)模和定模的位置正確，以便使型腔的形狀和尺寸精確；另外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具的裝配過程中也起定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。 導(dǎo)向作用 合模時(shí)，模具的導(dǎo)向零件首選接觸，引導(dǎo)動(dòng)、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯(cuò)誤接觸而造成的損壞。 承受一定的測(cè)向壓力 塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個(gè)方向都承受壓力，如果塑件是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)成非平衡進(jìn)料形式，就會(huì)產(chǎn)生單邊的測(cè)向壓力，設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)式必須注意： 1. 導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻地分布在模具分型面的四角，導(dǎo)柱至模具的尺寸來選取，關(guān)于導(dǎo)柱的直徑的選取和布置的位置可參考標(biāo)準(zhǔn)模架來選取。為了不使模具在裝配或合模時(shí)將方向搞錯(cuò)，導(dǎo)柱的布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置或不等直徑導(dǎo)柱的對(duì)稱布置方式 2. 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出6～8mm，以免在錯(cuò)誤定位時(shí)，型芯進(jìn)入凹模型腔相碰而損壞。 3. 導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)可以起到保護(hù)型芯及塑件脫模時(shí)，支撐推件板的作用，設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)具體情況，來選擇導(dǎo)柱的設(shè)置，但一般設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。 4. 導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分的配合為H8/f7，導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分的配合都按H8/f7 5. 除了在動(dòng)模和定模之間設(shè)置導(dǎo)柱，導(dǎo)套以外，還需要在推板與動(dòng)模座之間設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套，以保證推板的順利推出。 17 （六）、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)塑件熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利的排出，塑件會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點(diǎn)；甚至固氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。 注射模的排氣通常采取以下四種方式： 1. 利用配合間隙排氣； 2. 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣； 3. 利于排氣塞排氣； 4. 強(qiáng)制性排氣 本設(shè)計(jì)采用利用配合間隙排氣 五、注塑成型設(shè)備的選擇 （一）、計(jì)算塑件、澆注系統(tǒng)的體積 根據(jù)畫出來塑件的三維模型圖，利用CAD軟件的查詢/面域/質(zhì)量特性可以查詢到塑件的體積為V塑=10.4616450，取值10.461cm3。而澆注系統(tǒng)的體積應(yīng)為塑件的0.6倍，所以澆注系統(tǒng)的體積為V澆=0.6×10.461cm3=6.275cm3 。又由于是一模兩腔結(jié)構(gòu)，故一次注射所需地塑料為V＝V塑×Ni＋ V澆＝10.461×2 ＋6.275=27.198cm3。 （二）、塑件的質(zhì)量計(jì)算 本產(chǎn)品采用PS材料，其密度為1.04-1.06g/cm3，此處取密度為1.04g/cm3。則一個(gè)塑件的質(zhì)量M1＝ρV塑＝1.04×10.461＝10.87g。而一次注射所需塑料地總質(zhì)量為M2＝ρV＝1.04×27.198＝28.285g。 18 （三）、選擇注射機(jī)的類型和型號(hào) 注射成型機(jī)是成型熱塑性塑料的主要設(shè)備，其類型和規(guī)格和多，分類方法也很多。 本設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的形狀，取一模四件的模具結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)成型設(shè)備和注射的塑件的質(zhì)量，選擇臥式螺桿式的注射成型機(jī)設(shè)備，查《注塑模具設(shè)計(jì)》表3-1選擇螺桿注射機(jī)的型號(hào)為：J54-S200/400的國產(chǎn)注塑機(jī)。 該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示： 額定的注射量/ cm3 200~400 螺桿的直徑/（mm） 55 注射壓力/MPa 109 注射行程/mm 160 注射方式 螺桿式 鎖模力/KN 2540 最大成形面積/ c㎡ 645 最大的開合模行程/mm 260 模具最大厚度/mm 406 模具的最小厚度/mm 165 噴嘴圓弧半徑/mm 18 噴嘴孔直徑/mm 4 模板尺寸/mm 532×634 19 六、模架的選擇及校核 模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模具的基礎(chǔ)部分。經(jīng)過對(duì)塑件的成型特點(diǎn)及型腔數(shù)目等的分析，本次設(shè)計(jì)采用龍記/LKM大水口模架，規(guī)格為2330，型號(hào)為AI型。其中A板為60，B板為35。 （一）、注射機(jī)最大注射量校核 塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的重量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的80%，注射機(jī)多以公稱容量來校核 在一個(gè)注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量之和，即 V＝nV1＋V2 式中： V— 一個(gè)成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積（cm3）； n—型腔數(shù)目； V1—單個(gè)塑件的容量（cm3）； V2—澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量（cm3）。V2＝0.6 V1 故有 V＝nV1＋V2≤0.8 Vg 式中： Vg—注塑機(jī)額定注射量（400cm3）。 V＝nV1＋V2 ＝2×27.198＋0.6×27.198 ＝70.7148 cm3 V＝70.7148 cm3 ≤ 0.8×400=320 （滿足要求） 20 （二）、注射壓力的校核 注射機(jī)的公稱壓力要大于成型的壓力， 即 P公≥P注 式中 P公——注射機(jī)的最大注射壓力； P注——塑件成形所需的實(shí)際注射壓力；P注= KP0； K---安全系數(shù),常取K為1.25～1.4，此處取1.3； P0——成型時(shí)所需的注射壓力P0；在實(shí)際生產(chǎn)中P0通常取70～100MPa范圍，此處取80MPa。 根據(jù)注射機(jī)的類型，可得注射機(jī)最大注射壓力為109 MPa，又塑件成形所需的實(shí)際注射壓力P注= KP0＝1.3×80＝104 MPa 故可知P公=109 MPa≥P注=104 MPa，滿足要求。 （三）、鎖模力的校核 由于高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的推力，這個(gè)力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，即： F鎖≥pA分 式中：F鎖——注射機(jī)公稱鎖模力（N）,查表得F鎖為2.54×106 N； p——注射時(shí)型腔內(nèi)注射的壓力，它與塑料品種和塑件有關(guān)（MPa）查表得p為30 MPa； A分——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（m3）。 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積為A2，在模具設(shè)計(jì)前還是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔的統(tǒng)計(jì)分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.2~0.5倍，因此可用0.35A1來進(jìn)行估算，所以 A分＝nA1＋A2＝nA1＋0.35 A1＝0.037 m2 F= pA分＝30×106×0.037＝1.11×106 N < F鎖＝2.54×106 N 故滿足要求 21 （四）、模具安裝部分得尺寸校核 （1）、噴嘴尺寸 注射機(jī)的噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2吻合，以免高壓熔體從縫隙處溢出。一般球面半徑R2應(yīng)比噴嘴頭半徑R1大1～2mm，否則主流道內(nèi)的塑件凝料無法脫出。 此模具主流道始端的球面半徑R=20mm＞注射機(jī)的噴嘴頭部球面半徑R＝18mm，因此符合要求 （2）、定位圈尺寸 為了使模具主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動(dòng)的間隙配合，同時(shí)其大端的圓盤凸出定模端面高度5~10mm。本次設(shè)計(jì)模具定模板上的定位圈直徑為60mm，與所選注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動(dòng)的間隙配合，因此符合要求。 （3）、最大、最小模厚 在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚和最小模厚之間。同時(shí)應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具能從注射機(jī)拉桿之間裝入。而注射機(jī)可安裝模具的最大厚度是406mm，最小厚度是165mm，本次設(shè)計(jì)模具的總厚度為在這個(gè)范圍內(nèi)，故滿足要求。 （4）、螺孔尺寸 注射模具的動(dòng)模板、定模板應(yīng)分別與注射機(jī)動(dòng)模板、定模板上的安裝方法有螺孔相適應(yīng)。模具在注射機(jī)上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定兩種形式。本此設(shè)計(jì)采用螺釘固定。 （5）、開模行程和頂出裝置的校核 注射機(jī)的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時(shí)所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況：一是當(dāng)注射機(jī)采用液壓、機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān)；二是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān)。 因?yàn)檫x用的注射機(jī)的合模方式為液壓－機(jī)械式合模方式，模具為單分型面，而注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān)，它的行程大小由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定。 22 對(duì)于單分型面注射模，開模行程可按下式校核： S≥H1 + H2 +（5~10） 式中： S——注射機(jī)的最大開模行程（mm），查表得S＝260 mm； H1——塑件推出距離，mm； H2——制品高度，mm。 塑件推出距離H1一般等于型芯高度H1=20，H2=65 mm。 則： S＝260 mm≥H1 + H2 +（5~10）＝20＋65＋（5~10）＝90～95（mm） 故符合要求。 七、模具裝配圖和零件圖 (一)、模具零件圖 見零件圖附件。 （二）、模具裝配圖 見裝配圖附件。 23 致謝 為了鞏固自己所學(xué)的知識(shí)，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計(jì)思路、方向，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)實(shí)際的工作能力；根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求和設(shè)計(jì)方法、步驟，參照各種設(shè)計(jì)有關(guān)資料，基本上獨(dú)立地完成了該注塑模的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，模具工作性能的好壞，影響到生產(chǎn)制作的效率、質(zhì)量、成本、直接關(guān)系到企業(yè)的利益。因此對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的選擇或依據(jù)現(xiàn)在設(shè)備進(jìn)行量身定做模具，更是占有舉足輕重的地位。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫技術(shù)文件和查閱文獻(xiàn)方面受到一次綜合訓(xùn)練，增強(qiáng)了我的實(shí)際工作能力。 由于編寫水平有限，時(shí)間倉促，如果文中有欠妥之處，懇請(qǐng)各位老師指點(diǎn)。謝謝指導(dǎo)老師和同學(xué)對(duì)我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助。 參考文獻(xiàn) 1、許德珠：機(jī)械工程材料，北京:高等教育出版社，2001； 2、王樹勛 朱亞林 梅伶 龍國梁：典型模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)，廣州: 華南理工大學(xué)出版社，2005； 3、胡容華 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