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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）
題目： 電池蓋的注塑模設(shè)計
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 郭惠強
學(xué) 號： 20100401
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
年 級： 2010級
指導(dǎo)教師：賴曲芳 職 稱：助理實驗師
二0一四 年 五 月
摘 要
注射成型生產(chǎn)塑件，具有成型周期短、效率高、可成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或帶嵌件的制品。本文對日常生活中人們經(jīng)常用的電池蓋上蓋的結(jié)構(gòu)進行分析并對其生產(chǎn)加工的注塑模具進行設(shè)計。
在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要內(nèi)容包括有:模具分型面的選擇、主流道、分流道及冷卻水管道的設(shè)計與布局，頂出機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)等模具的重要部件的設(shè)計和計算。然后用UG及AutoCAD軟件繪制出模具的三維結(jié)構(gòu)圖及二維總裝圖，并對模具成型零件的加工工藝進行設(shè)計，這樣能夠使得我的設(shè)計能夠更加好的應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，使一線加工人員更加易懂，盡量使其掌握加工的要點。
關(guān)鍵詞：注塑成型；模具設(shè)計；UG；三維結(jié)構(gòu)圖
III
Abstract
Plastic parts, injection molding production molding cycle is short, high efficiency, accurate but molding complex shape, size or products with embedded parts. In this paper, the daily life of people often use the structure of the battery cover is analyzed and the production and processing to carry on the design of injection mold.
In the structure of the mould design, the main contents include: the mold parting surface selection, mainstream way, distributary channel and cooling water pipe design and layout of ejection mechanism and an important part of a guide institutions such as mold design and calculation. Then using UG and AutoCAD software to draw the three-dimensional structure of the die and the 2 d assembly drawing, and the processing craft to carry on the design of molding parts, so can make my design can more good applications in actual production, make a line processing personnel more straightforward, make its master processing point.
Key words: injection molding; Mold design; UG; Three-dimensional structure
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 前言 1
第2章 塑件工藝件設(shè)計分析 2
2.1概述 2
2.2塑件分析 2
2.3 塑件材料的確定 2
2.3.1 塑件材料的選擇 2
2.4 塑件材料的各項性能 3
2.4.1 主要特性 3
2.4.2 技術(shù)指標 3
2.4.3 制件壁厚 3
2.4.4 精度 4
2.4.5 尺寸公差 4
2.4.6 塑件的成型工藝性能介紹 4
2.5 體積計算確定型腔數(shù)量及型腔布局 5
2.5.1 體積 5
2.5.2數(shù)量 5
2.5.3型腔布局 5
2.6 塑件的脫模斜度 6
2.6.1脫模斜度的意義和影響 6
2.6.2脫模斜度的確定 6
2.7 注塑設(shè)備的選擇及其主要參數(shù) 6
2.7.1注塑設(shè)備的型號選取 6
2.7.2射設(shè)備的主要參數(shù) 6
2.8注塑機重要參數(shù)的校核 7
2.8.1注塑容量的校核 7
2.8.2注射壓力的校核 8
2.8.3鎖模力的校核 8
2.9 模架的選擇 10
2.10本章小結(jié) 10
第3章 分型面的設(shè)計 11
3.1概述 11
3.2分型面的選擇 11
3.4 本章小結(jié) 11
第4章 澆注系統(tǒng) 12
4.1主流道設(shè)計 12
4.1.1澆口套設(shè)計 12
4.1.2澆口套的固定形式 12
4.2分流道的設(shè)計 12
4.2.1分流道的布局 12
4.2.2分流道的長度 13
4.2.3分流道的形狀 13
4.2澆口的設(shè)計 14
4.3.1 澆口的尺寸 14
4.4 本章小結(jié) 15
第5章 模具成型零部件的設(shè)計 16
5.1型腔的設(shè)計 16
5.2型芯的設(shè)計 16
5.3成型零部件工作尺寸的計算 17
第6章 頂出脫模機構(gòu)和側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計 19
6.1概述 19
6.2頂桿頂出機構(gòu) 19
6.3推板頂出機構(gòu) 20
6.5本章小結(jié) 20
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 21
7.1 冷卻管道的工藝計算 21
7.1.1 冷卻管道的直徑計算 21
7.2 冷卻水道的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
7.3 本章小結(jié) 22
第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 24
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用 24
8.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 24
第9章 模具零部件材料選擇 25
9.1 塑料模選用鋼材的原則 25
9.2 模具的選材及熱處理要求 25
第10章 設(shè)計存在的問題和解決方案 26
10.1結(jié)論 26
10.2不足之處及未來展望 26
致 謝 27
參考文獻 28
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
第1章 前言
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。由于模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和成本低等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航天航空、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等部門得到極其廣泛的應(yīng)用。模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍，因此模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，模具的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造業(yè)水平高低的重要標志。由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展的同時，專和精仍舊是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求。
通過對塑件材料、質(zhì)量、體積的分析與計算，合理選用注塑機，并對各個參數(shù)進行了校核，設(shè)計出一副合理，經(jīng)濟，適用的塑料注塑模具。
國外發(fā)達國家模具標準化程度為七成到八成，而我國只有三成左右。如能廣泛應(yīng)用模具標準件，將會縮短模具設(shè)計制造周期四分之一，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時浪費。應(yīng)用模具計算機輔助繪圖技術(shù)設(shè)計模具已較為普遍，推廣使用模具標準件，能夠?qū)崿F(xiàn)部分資源共享，這會大大減少模具設(shè)計的工作量和工作時間，對于發(fā)展計算機輔助繪圖技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。
第2章 塑件工藝件設(shè)計分析
2.1概述
此章將會對塑件的工藝設(shè)計進行分析，確定此論文題目電池蓋的材料及其收縮率和密度等特性。然后通過體積計算確定型腔的數(shù)量及排列，并由此選擇相對應(yīng)的注塑機的型號和模架。
2.2塑件分析
圖2.1、制品的三維立體圖。該產(chǎn)品精度及表面粗糙度要求很高,零件是屬于圓形殼體，底面有凸起的方槽，需要抽芯，考慮到在零件的內(nèi)表面，所以采用斜抽芯。
圖2.1
2.3 塑件材料的確定
2.3.1 塑件材料的選擇
考慮到電池蓋的工作環(huán)境，由于是日常用品必須是無毒，無臭，無味的材料制成。，經(jīng)常用手觸摸，必須耐酸、化學(xué)穩(wěn)定性要好；抗拉強度、硬度、耐磨性要突出，綜合機械性能要好。具備這些條件的塑料一般首選：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，簡稱：ABS）。
2.4 塑件材料的各項性能
2.4.1 主要特性
（1）綜合力學(xué)性能好,抗沖擊強度高,耐化學(xué)穩(wěn)定性強,而且電性能非常優(yōu)越。
（2）與有機玻璃的熔接性良好，可表面鍍鉻,以及噴漆處理。
（3）高抗沖、高耐熱、高阻燃、高增強、高透明。
（4）流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
2.4.2 技術(shù)指標
表2-1 ABS的技術(shù)指標見下[2]
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.98
吸水率
0.2～0.4
收縮率s
0.4～0.7
熔點
130～160
硬度HB
9.7
R121
抗拉屈服強度
50
拉伸彈性模量
體積電阻率
彎曲強度
80
熱變形溫度
t/c
0.46MP
90～108
沖擊韌度
無缺口
261
0.185MP
83～103
缺口
11
2.4.3 制件壁厚
零件的壁厚為2mm（ABS的推薦小型塑件壁厚：3.25mm和最小壁厚參考值0.80mm[3]）。
2.4.4 精度
電池蓋上蓋的尺寸精度：根據(jù)“塑件精度等級的選用（SJ1372-1978）”，選擇建議采用的精度等級為ABS一般精度——5級。
2.4.5 尺寸公差
電池蓋上蓋的尺寸公差：根據(jù)“塑件的尺寸公差（SJ1372-1978）”，塑件基本尺寸在20~30mm精度等級為5級的推薦公差數(shù)值為0.52mm。
2.4.6 塑件的成型工藝性能介紹
表2-2 ABS的注射工藝參數(shù)
注射機類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速
30 ~ 60r/min
噴嘴形式
直通式噴嘴
噴嘴溫度
180~190℃
模具溫度
50 ~ 70℃
注射壓力
60 ~100Mpa
保壓壓力
5 ~ 10 Mpa
冷卻時間
5 ~ 15s
周期
15 ~ 30s
后處理方法
紅外線烘箱溫度70℃時間0.3 ~ 1h
備注
原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上
2.5 體積計算確定型腔數(shù)量及型腔布局
2.5.1 體積
根據(jù)UG對零件的分析可得制件的體積
圖2.2 體積計算
2.5.2質(zhì)量
根據(jù)UG的分析可得：
體積 = 33.77cm3
并由已知 密度 = 1.05000000 g/cm3 可得：
質(zhì)量 = 35.46 g
考慮到ABS的材料性質(zhì)（成型周期較短）、塑件的尺寸精度、每個塑件的成型壓力、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等各因素，將模具的型腔定為：一模1腔。
2.5.3型腔布局
由于零件比較簡單，塑件可以分布在模具中心的四周，這樣也保證了澆注系統(tǒng)的平衡，下圖為型腔的分布圖：
圖2.3 型腔分布圖
2.6 塑件的脫模斜度
2.6.1脫模斜度的意義和影響
塑件在冷卻后會產(chǎn)生收縮，會有包緊力作用在凸?；蛘叱尚偷男托旧?；或者粘附作用，塑件緊貼在凹模型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時刮傷、擦毛等，在設(shè)計時塑件表面沿脫模方向應(yīng)該具有合理的脫模斜度。
2.6.2脫模斜度的確定
根據(jù)“塑件常用的脫模斜度[4]”中推薦 ABS材料的脫模斜度為：
凹模（型腔） 25′~45′
凸模（型芯） 20′~45′
本設(shè)計中采用1°的拔模斜度，這樣從外表面到內(nèi)表面，模具的脫模斜度基本正常，能保證正常的脫模斜度要求
2.7 注塑設(shè)備的選擇及其主要參數(shù)
2.7.1注塑設(shè)備的型號選取
選取型號為XS-ZY-125的注塑機。
2.7.2射設(shè)備的主要參數(shù)
注射機XS-ZY-125參數(shù)：
額定注射量：125mm
最大成型面積：320cm
柱塞直徑：42mm
注射壓力：120Mpa
模板尺寸：428×450（mm×mm）
柱桿空間：260×290(mm×mm)
鎖模力：900KN
噴嘴圓弧半徑：12mm
噴嘴孔徑：4mm
最大開模行程：450mm（可調(diào)整型）
模具最大厚度：350mm
模具最少厚度：200mm
2.8注塑機重要參數(shù)的校核
初選完注塑機的型號以后要對注塑機的各項重要參數(shù)進行校核，比較實際需求是否能滿足注塑機的重要參數(shù)。
2.8.1注塑容量的校核
標準注射機的標準規(guī)定：注塑容量是以注塑低ABS時對空注塑的條件下，注塑機螺桿或柱塞做一次最大行程的過程中能達到的最大容量。注射量的大小是選擇注塑機的一個重要參數(shù)。它反應(yīng)了注塑機的注塑能力，意味著注塑機能注射成型多大體積的注塑制品。
在以容量計算，進行校核時，必須使在一個注塑周期內(nèi)所需的注塑塑料熔體的容量在標準注塑機額定的注射量的80%以內(nèi)，就是：
V塑≤0.8V注 （2.1）
式中 V塑 即注塑機的最大注射容量，cm3；
V注 即產(chǎn)品塑件與澆注系統(tǒng)的體積的總和,cm3；
0.8為最大注塑容量的利用系數(shù)。
本設(shè)計中，注射量校核如下：
由UG的分析→測量→體積可得：
V?！?3.77cm3, V澆≈10cm3 （2.2）
V塑＝V模＋Ｖ澆
=33.77+10≈43.77cm3
最后得出V澆≥V塑/0.8=43.77/0.8≈54.7cm3；
選定的注塑機容量為125cm3，所以注塑機的注射容量符合標準要求。
2.8.2注射壓力的校核
在本次設(shè)計中，參考了制品的材料低ABS的材料特性，以及給定的推薦壓力，最終確定制品所需的注塑壓力為80MPa，而注塑機的注射壓力能達到122MPa，這肯定了注塑機的注塑機的壓力符合標準要求。
2.8.3鎖模力的校核
鎖模力為注塑機鎖模裝置用來夾緊模具的力。鎖模力過小會在產(chǎn)品塑件成型發(fā)生飛邊跑料的現(xiàn)象。
F＞p×A/1000 （2.3）
式中：F為鎖模力,KN；
P為型腔壓力，MPa；
A為塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm2。
已知參考的低ABS的型腔壓力為25~30MPa。確定型腔壓力25MPa。
澆注系統(tǒng)的投影面積與產(chǎn)品的投影面積可以通過UG中的分析得出，A=13554.11。由于澆注系統(tǒng)的投影較為分散，即定為一倍的單個制品的陰影面積。
圖2.4 截面面積分析圖
鎖模力即為F=p×A=25×13554.11=338.85KN。
而注塑機的鎖模力為900KN遠大于計算所得的脹模力
所以注塑機的鎖模力符合標準要求。
2.8.4開模行程的校核
模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。
注塑機的開模行程是有限的，設(shè)計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應(yīng)。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關(guān)，對于多分型面注射模應(yīng)有：
式中 --推出距離
--包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度
=（水口料的長度+20~30）
總的開模距離需要H=65mm以上
經(jīng)計算，符合要要求。
2.9 模架的選擇
根據(jù)型腔排列的方式和型腔的大小以及考慮
根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇GCI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下：
圖2.5 模架
2.10本章小結(jié)
此章對產(chǎn)品塑件的工藝設(shè)計進行了分析，確定了塑件產(chǎn)品的材料及其特性。然后通過計算確定了型腔的數(shù)量與排列方式，并由此選擇相對應(yīng)的注塑機型號和模架類型型號，最終通過計算驗證初步的選擇滿足了實際的情況。
第3章 分型面的設(shè)計
3.1概述
將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料,它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
3.2分型面的選擇
通常來說，分型面可以分成平面分型面、傾斜分型面、階梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面和立體分型面等。分型面的確定受諸多因素的影響：模具結(jié)構(gòu)、模具制造工藝、總體布局、澆注系統(tǒng)、塑件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性、嵌件的位置、推出頂出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、操作工藝等。必須綜合考慮優(yōu)化篩選才能設(shè)計出合理的方案。
考慮到零件的形狀，分型面設(shè)計在最大輪廓面，具體由圖所示：
圖3.1 上下分模示意圖
3.4 本章小結(jié)
本章對本設(shè)計的模具分型面：上下分型面，前后分型面，內(nèi)部的分型面進行了設(shè)計分析，最終確定了最理想的方案。并在圖上給出參考的指示。
27
第4章 澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)：從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口之間的流道。多模腔的模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。本章會對此次設(shè)計的澆注系統(tǒng)進行分析并選出最適合的方案。
4.1主流道設(shè)計
4.1.1澆口套設(shè)計
主流道是注塑機噴嘴與分流道之間的供塑料熔體流動的通道，其形狀尺寸對熔體的流動和注射時間有很大的影響。主流道一般被設(shè)計在澆口套中。主流道的設(shè)計通常為圓錐形。錐度在2~3°。內(nèi)壁粗糙度在Ra≈0.63μm。
4.1.2澆口套的固定形式
本次設(shè)計的澆口套固定形式如下：澆口套設(shè)置在定模座板表面。通過兩個M6螺絲固定定位環(huán)，具體如下圖：
圖4.1 澆口套與定位環(huán)
4.2分流道的設(shè)計
分流道橫截面形狀有很多種：圓形、梯形、六邊形、圓角梯形、等。在各種截面中，圓形截面是使用最為廣泛的，本設(shè)計就采用直接交口的無需設(shè)置分流道
4.3澆口的設(shè)計
澆口是連接分流道和型腔之間的通道。它的位置、形狀和尺寸對產(chǎn)品塑件的成型有較大的影響。它的設(shè)計包括了形狀、尺寸的確定和位置的選擇。
本次設(shè)計中為了提高生產(chǎn)效率采用了一模一腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，又因為材料的特性，經(jīng)過各種分析比較，
優(yōu)點：
（1）冷卻時間短，從而縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。
（2）易去除澆注系統(tǒng)凝料而不影響塑件外觀。
（3）可根據(jù)塑件形狀特點靈活多樣選擇澆口位置。
（4）澆口在分型面上且形狀簡單故易加工，且可隨時調(diào)整尺寸，使各型腔澆注平衡。
應(yīng)注意的問題：
(1) 壓力損失大，需用較大的注射壓力或縮短澆口長度。
(2) 易形成熔接痕、縮孔、氣泡等缺陷，設(shè)計時需考慮澆口位置的選擇和排氣措施。
圖4.2 澆口流道
4.4 本章小結(jié)
本章對設(shè)計中的澆注系統(tǒng)進行了設(shè)計，對主流道，分流道，澆口等進行了計算驗證。
第5章 模具成型零部件的設(shè)計
模具中，決定產(chǎn)品塑件幾何形狀與尺寸的零部件成為成型零部件，主要包括凸模，凹模，凸凹模，型芯，鑲塊，成型桿，成型環(huán)等等。
5.1型腔的設(shè)計
考慮到本設(shè)計中的型腔都是比較小的，有些突出和凹槽加工的時候容易破損。所以整體采用小塊批量加工，多做幾個備件，也可以在今后模具的使用過程中進行更換壞的零件。
本次設(shè)計中，凹模采用：組合式凹模。
型腔的結(jié)構(gòu)較為簡單。型腔較小，易加工，
圖5.1 型腔設(shè)置示意圖
5.2型芯的設(shè)計
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。由于該模具結(jié)構(gòu)一般，又屬于中小型模具，外表面又要求一般，所以凸模板采用整體式。
圖5.2 型芯設(shè)置示意圖
5.3成型零部件工作尺寸的計算
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實際尺寸
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT4～8級作為模具制造公差。在此取IT5級，型芯工作尺寸公差取IT5級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。
所以型腔尺寸如下：
L1=[153.26×(1+0.005)-(3/4)×1.44]=152.95
L2=[113.06×(1+0.005)-(3/4)×1.14]=112.77
L3=[12×(1+0.005)-(3/4)×0.32]=11.82
型腔深度的尺寸計算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.7）
式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h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。
H1=8.29×(1+0.005)-(2/3)×0.28]=8.14
H2=7.04×(1+0.005)-(2/3)×0.28]=6.89
2）凸模的外形尺寸計算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8）
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L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：
L1=[149.11×（1+0.005）+（3/4）×1.44]=150.94
L2=[108×（1+0.005）+（3/4）×1.14]=109.4
L3=[12×（1+0.005）+（3/4）×0.32]=12.3
型芯的深度尺寸計算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.9）
式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h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）式中兩個型芯的高度分別為：
H1=[12.06×(1+0.005)+(2/3)×0.32]=12.33
H2=[7.69×(1+0.005)+(2/3)×0.28]=7.92
第6章 頂出脫模機構(gòu)和側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計
6.1概述
本設(shè)計中，頂出系統(tǒng)采用頂桿頂出機構(gòu)，產(chǎn)品塑件包覆的型芯分為兩個部分：型芯內(nèi)部作為頂桿，用于頂出塑件，使塑件脫出型芯外部表面；型芯外部固定于定模模板之上。
6.2頂桿頂出機構(gòu)
本設(shè)計中的頂桿采用圓柱型頂桿，也就是型芯的內(nèi)部。為了使頂桿能較好的將塑件推出，且又要有成型面的要求(在塑件內(nèi)部有突出部分，頂桿上部中央需凹陷一個圓形球面)，需要有較大截面積和一定的形狀，要另外對頂桿進行精加工。其結(jié)構(gòu)和位置如下圖所示
圖6.1 頂桿示意圖
6.3推板頂出機構(gòu)
在動模一側(cè)設(shè)置推板，來放置推桿使推桿推出塑件進行脫模。
推板一側(cè)還需設(shè)置四個與動模和定模的分型面接觸的導(dǎo)柱來限位。
6.4斜推桿機構(gòu)
斜推桿是常見的側(cè)向抽芯機構(gòu)之一，它常用于制品內(nèi)側(cè)面存在凹槽或凸起結(jié)構(gòu)，強行推出會損壞制品的場合。它是將側(cè)向凹凸部位的成型鑲件固定在推桿板上，在推出的過程中，此鑲件作斜向運動，斜向運動分解成一個垂直運動和一個側(cè)向運動，其中的側(cè)向運動即實現(xiàn)側(cè)向抽芯。
斜推桿有整體式和二段式，二段式主要用于長而細的斜推桿，此時采用整體式的斜推桿于彎曲變形。
6.5斜推桿傾斜角的確定
斜推桿的傾斜角度取決于側(cè)向抽芯距離和推桿板推出的距離H。它們的關(guān)系見圖6.2，計算公式如下：
圖6.2
tanα=S/H
其中：S=側(cè)向凹凸深度S1+(2～3)mm 圖6.2 幾何關(guān)系
斜推桿的傾斜角度不能太大，否則，在推出過程中斜推桿會受到很大的扭矩的作用，從而導(dǎo)致斜推桿磨損，甚至卡死或斷裂。
斜推桿的斜角一般為3°～15°,常用5°～10°。在設(shè)計過程中，這一角度能小不大。
圖6.3
6.6本章小結(jié)
本章對頂出脫模機構(gòu)進行了設(shè)計。對本設(shè)計中的頂桿，推板頂出機構(gòu)，作了介紹并計算。
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
溫度對產(chǎn)品塑件的影響：變形，尺寸精度，力學(xué)性能，表面質(zhì)量。
模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)該包括：加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)兩個方面，要根據(jù)塑料的品種，產(chǎn)品塑件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸，生產(chǎn)效率和成型工藝對模具的要求來確定對模具加熱還是冷卻。
模具冷卻系統(tǒng)的冷卻方法一般是：在型腔，型芯或滑塊等部位合理的設(shè)置冷卻水道，并通過調(diào)節(jié)冷卻水流量和流速來控制模具溫度。
模具冷卻的主要目的是為了：提高塑件質(zhì)量和縮短成型周期。
通過比較最終確定本次設(shè)計的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。
7.1 冷卻管道的工藝計算
根據(jù)本次設(shè)計的目的要求可得出的已知條件為：
產(chǎn)品塑件：ABS；
產(chǎn)品塑件的成型周期：8s；
成型周期內(nèi)塑件的質(zhì)量：35.46g；
水的密度：1g/cm3。
通過計算求：
塑件在固化時每分鐘釋放的熱量Q：
塑件每分鐘的產(chǎn)量：W=w1×t=35.46/8×60≈265.95g/min （7.1）
查課本表10.4得ABS的單位熱流量度Q1為：7×102KJ/Kg
所以Q=WQ1≈70J
7.1.1 冷卻管道的直徑計算
求冷卻水的體積流量qv：
qv= （7.2）
= =3.5×10-3m/min；
式中C為水的熱比容，T2，T1分別為冷卻水管進出處的溫度。
根據(jù)算出的冷卻水的體積流量可查表得：
冷卻水的體積流量在5.0×10-3m/min時：
冷卻水管道可以為最小的直徑d=8mm；
最低流速為v=1.66m/s；
7.2 冷卻水道的結(jié)構(gòu)設(shè)計
冷卻水管道分布在型腔和型芯上，直徑為6mm。動模板的一端用短膠管聯(lián)通，另一端的兩個孔分別接進水孔和出水孔。
圖7.1 冷卻水管的設(shè)計圖
7.3 本章小結(jié)
本章通過計算得出冷卻水管道直徑 只需6mm即可。冷卻管道的數(shù)目為4根。
分布在動模連接型芯的槽兩側(cè)（可以靠近型芯起到更好的散熱效果）。
第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定模或上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用
1、 定位件用：模具閉合后。
2、 保證動定模和推板或上下模位置正確。
3、 保證型腔的形狀和尺寸精確。
4、 在模具的裝配過程中也起定位作用。
5、 便于裝配和調(diào)整。
6、 導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)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。
7、 承受一定的側(cè)向壓力。
8.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)約形式及尺寸圖8-1
其材料采用T8A鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分表面粗糙度Ra為08μm，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。具體尺寸如上圖所示。導(dǎo)柱、導(dǎo)套用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?
第9章 模具零部件材料選擇
9.1 塑料模選用鋼材的原則
（1）模具鋼材成分應(yīng)不包括各種夾雜物，否則在拋光時會出現(xiàn)麻點及氣孔。
（2）鋼材必須結(jié)構(gòu)緊密，沒有空氣及氣孔。
（3）組織必須均勻，化學(xué)成分定性分析勻稱，合金偏析度小。
（4）機械加工性能要好，易于加工。
（5）擠壓性能好。
（6）模腔表面硬度要足夠，而且既要有硬度，又要耐磨損。熱處理后，硬度要均勻一致，變形要小。
9.2 模具的選材及熱處理要求
表9-1 零部件選材及熱處理
零部件
選材
熱處理
動模座板、定模座板
45鋼板
調(diào)質(zhì) 230~270HB
推板
45鋼板
------------
推桿固定板
45鋼板
------------
墊塊
45鋼板
------------
凸模板
40Cr
淬火60-64HRc
凹模板
40Cr
淬火60-64HRc
定位圈
45鋼板
淬火 40~50HRC
澆口套
T8A圓鋼
淬火 50~55HRC
導(dǎo)套
T8A圓鋼
淬火 50~55HRC
導(dǎo)柱
T8A圓鋼
滲碳，淬火 56~60HRC
復(fù)位桿
圓鋼
淬火 50~55HRC
推桿
圓鋼
淬火 50~58HRC
第10章 設(shè)計存在的問題和解決方案
本次設(shè)計中遇到不少難點，有的已經(jīng)通過努力解決，有些就因為時間和能力有限，或者說是見識的少，沒有經(jīng)驗沒能夠很好的克服。
10.1結(jié)論
在本次的畢業(yè)設(shè)計中，按照模具設(shè)計的一般流程，設(shè)計了一個比較常見的蓋狀模具，并對所設(shè)計的模具進行了各數(shù)據(jù)的計算，大大的降低了設(shè)計和制造成本并延長了模具的使用壽命，本設(shè)計更是沿著如何降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率的方向，對產(chǎn)品進行設(shè)計，利用了UG、CAD制圖軟件。
10.2不足之處及未來展望
通過本次設(shè)計，加強了我對模具應(yīng)用知識的掌握，同時了解了目前工業(yè)生產(chǎn)中模具重要性，鞏固了我的專業(yè)課知識，使自己受益匪淺。設(shè)計過程中也遇到過不少問題，例如對軟件的不熟悉，軟件的很多功能以前都沒有接觸過，因此需從頭學(xué)起，邊學(xué)邊做，也因為這樣，印象特別深刻，掌握得特別牢固。本次設(shè)計不僅進一步強化了專業(yè)知識，還掌握了設(shè)計系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。
總之，我在此次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)習(xí)了很多很多。
致 謝
大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光幾經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，我的老師，我的同學(xué)以及我的父母表示感謝。
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摘 要
注射成型生產(chǎn)塑件，具有成型周期短、效率高、可成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或帶嵌件的制品。本文對日常生活中人們經(jīng)常用的電池蓋上蓋的結(jié)構(gòu)進行分析并對其生產(chǎn)加工的注塑模具進行設(shè)計。
在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要內(nèi)容包括有:模具分型面的選擇、主流道、分流道及冷卻水管道的設(shè)計與布局，頂出機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)等模具的重要部件的設(shè)計和計算。然后用UG及AutoCAD軟件繪制出模具的三維結(jié)構(gòu)圖及二維總裝圖，并對模具成型零件的加工工藝進行設(shè)計，這樣能夠使得我的設(shè)計能夠更加好的應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，使一線加工人員更加易懂，盡量使其掌握加工的要點。
關(guān)鍵詞：注塑成型；模具設(shè)計；UG；三維結(jié)構(gòu)圖
5
Abstract
Plastic parts, injection molding production molding cycle is short, high efficiency, accurate but molding complex shape, size or products with embedded parts. In this paper, the daily life of people often use the structure of the battery cover is analyzed and the production and processing to carry on the design of injection mold.
In the structure of the mould design, the main contents include: the mold parting surface selection, mainstream way, distributary channel and cooling water pipe design and layout of ejection mechanism and an important part of a guide institutions such as mold design and calculation. Then using UG and AutoCAD software to draw the three-dimensional structure of the die and the 2 d assembly drawing, and the processing craft to carry on the design of molding parts, so can make my design can more good applications in actual production, make a line processing personnel more straightforward, make its master processing point.
Key words: injection molding; Mold design; UG; Three-dimensional structure
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 前言 1
第2章 塑件工藝件設(shè)計分析 2
2.1概述 2
2.2塑件分析 2
2.3 塑件材料的確定 2
2.3.1 塑件材料的選擇 2
2.4 塑件材料的各項性能 3
2.4.1 主要特性 3
2.4.2 技術(shù)指標 3
2.4.3 制件壁厚 3
2.4.4 精度 4
2.4.5 尺寸公差 4
2.4.6 塑件的成型工藝性能介紹 4
2.5 體積計算確定型腔數(shù)量及型腔布局 5
2.5.1 體積 5
2.5.2數(shù)量 5
2.5.3型腔布局 5
2.6 塑件的脫模斜度 6
2.6.1脫模斜度的意義和影響 6
2.6.2脫模斜度的確定 6
2.7 注塑設(shè)備的選擇及其主要參數(shù) 6
2.7.1注塑設(shè)備的型號選取 6
2.7.2射設(shè)備的主要參數(shù) 6
2.8注塑機重要參數(shù)的校核 7
2.8.1注塑容量的校核 7
2.8.2注射壓力的校核 8
2.8.3鎖模力的校核 8
2.9 模架的選擇 10
2.10本章小結(jié) 10
第3章 分型面的設(shè)計 11
3.1概述 11
3.2分型面的選擇 11
3.4 本章小結(jié) 11
第4章 澆注系統(tǒng) 12
4.1主流道設(shè)計 12
4.1.1澆口套設(shè)計 12
4.1.2澆口套的固定形式 12
4.2分流道的設(shè)計 12
4.2.1分流道的布局 12
4.2.2分流道的長度 13
4.2.3分流道的形狀 13
4.2澆口的設(shè)計 14
4.3.1 澆口的尺寸 14
4.4 本章小結(jié) 15
第5章 模具成型零部件的設(shè)計 16
5.1型腔的設(shè)計 16
5.2型芯的設(shè)計 16
5.3成型零部件工作尺寸的計算 17
第6章 頂出脫模機構(gòu)和側(cè)向分型及抽芯機構(gòu)的設(shè)計 19
6.1概述 19
6.2頂桿頂出機構(gòu) 19
6.3推板頂出機構(gòu) 20
6.5本章小結(jié) 20
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 21
7.1 冷卻管道的工藝計算 21
7.1.1 冷卻管道的直徑計算 21
7.2 冷卻水道的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
7.3 本章小結(jié) 22
第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 24
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的作用 24
8.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇 24
第9章 模具零部件材料選擇 25
9.1 塑料模選用鋼材的原則 25
9.2 模具的選材及熱處理要求 25
第10章 設(shè)計存在的問題和解決方案 26
10.1結(jié)論 26
10.2不足之處及未來展望 26
致 謝 27
參考文獻 28
第1章 前言
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。由于模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和成本低等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航天航空、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等部門得到極其廣泛的應(yīng)用。模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍，因此模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，模具的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造業(yè)水平高低的重要標志。由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展的同時，專和精仍舊是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求。
通過對塑件材料、質(zhì)量、體積的分析與計算，合理選用注塑機，并對各個參數(shù)進行了校核，設(shè)計出一副合理，經(jīng)濟，適用的塑料注塑模具。
國外發(fā)達國家模具標準化程度為七成到八成，而我國只有三成左右。如能廣泛應(yīng)用模具標準件，將會縮短模具設(shè)計制造周期四分之一，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時浪費。應(yīng)用模具計算機輔助繪圖技術(shù)設(shè)計模具已較為普遍，推廣使用模具標準件，能夠?qū)崿F(xiàn)部分資源共享，這會大大減少模具設(shè)計的工作量和工作時間，對于發(fā)展計算機輔助繪圖技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。
第2章 塑件工藝件設(shè)計分析
2.1概述
此章將會對塑件的工藝設(shè)計進行分析，確定此論文題目電池蓋的材料及其收縮率和密度等特性。然后通過體積計算確定型腔的數(shù)量及排列，并由此選擇相對應(yīng)的注塑機的型號和模架。
2.2塑件分析
圖2.1、制品的三維立體圖。該產(chǎn)品精度及表面粗糙度要求很高,零件是屬于圓形殼體，底面有凸起的方槽，需要抽芯，考慮到在零件的內(nèi)表面，所以采用斜抽芯。