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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
目 錄
1 塑件的工藝分析
1.1 塑件原始資料分析…………………………………………(03)
1.2 明確塑件的生產(chǎn)批量………………………………………(04)
1.3 估算塑件的體積和重量……………………………………(04)
1.4 分析塑件的成型工藝參數(shù)…………………………………(05)
2 確定模具結(jié)構(gòu)方案
2.1 脫模原理……………………………………………………(05)
2.2 確定型腔數(shù)量及布局形式…………………………………(06)
2.3 選擇分型面…………………………………………………(07)
2.4 確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)…………………………………(07)
2.4.1 澆注系統(tǒng)形成………………………………………………(07)
2.4.2 主流道的設(shè)計(jì)………………………………………………(08)
2.4.3 分流道的設(shè)計(jì)………………………………………………(08)
2.4.4 澆口的設(shè)計(jì)…………………………………………………(08)
2.4.5 排氣系統(tǒng)……………………………………………………(09)
2.5 選擇推出方式………………………………………………(09)
2.6 模具加熱與冷卻方式………………………………………(09)
3 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
3.1 型芯和型腔工作尺寸的計(jì)算………………………………(10)
3.1.1 型腔徑向尺寸計(jì)算…………………………………………(10)
3.1.2 型蕊徑向尺寸計(jì)算…………………………………………(10)
3.2 側(cè)壁厚度與底板厚度的計(jì)算………………………………(10)
3.2.1 側(cè)壁厚度……………………………………………………(10)
3.2.2 推板厚度……………………………………………………(11)
3.3 斜導(dǎo)柱等側(cè)抽芯有關(guān)計(jì)算…………………………………(11)
3.3.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)………………………………………………(11)
3.3.2 斜導(dǎo)柱的計(jì)算………………………………………………(12)
3.3.3 斜滑塊的計(jì)算………………………………………………(13)
3.3.4 契滑塊的設(shè)計(jì)………………………………………………(13)
3.3.5 導(dǎo)滑條………………………………………………………(14)
3.4 冷卻與加熱系統(tǒng)……………………………………………(14)
4 選擇模架
4.1 初選注射機(jī)…………………………………………………(15)
4.1.1 澆注系統(tǒng)的重量……………………………………………(15)
4.1.2 注射壓力……………………………………………………(16)
4.2 選標(biāo)準(zhǔn)模架…………………………………………………(17)
5 校核注射機(jī)
5.1 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核…………(18)
5.2 開模行程的校核……………………………………………(18)
5.3 模具在注射機(jī)上的安裝……………………………………(19)
6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1 推件力的計(jì)算………………………………………………(19)
6.2 推桿的設(shè)計(jì)…………………………………………………(20)
6.2.1 推桿的強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………(20)
6.2.2 推桿的壓力校核……………………………………………(20)
6.3 推板強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………(20)
7 連接件的選用
7.1 銷釘?shù)倪x用…………………………………………………(21)
7.2 螺釘?shù)倪x擇…………………………………………………(22)
8 模具的裝配
8.1 模的裝配……………………………………………………(22)
8.2 動(dòng)模的裝配…………………………………………………(22)
結(jié) 論 …………………………………………………………(23)
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………(24)
致 謝 …………………………………………………………(25)
1 塑件的工藝分析
如圖 1-01 所示塑料制件，材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料） ，收縮率 0.3%~0.8% 。
圖 1-01
1.1 塑件的原始材料分析
該材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料），是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。從使用性能上看，該塑料具有極好的抗沖擊強(qiáng)度，有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。從成型性能上看，該塑料在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50~60℃，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60~80℃。
1.2 明確塑件生產(chǎn)批量
該塑件要求大批量生產(chǎn)。
1.3 估算塑件的體積和重量
按照?qǐng)D 1-02 塑料件圖示尺寸近似計(jì)算：
V總=3.14×192×17=19270.18 mm3
V1 =3.14×9.52×6=1700.31 mm3
V2 =3.14×(192-112)×6=4521.6 mm3
V3 =3.14×(192-9.5)2×8=6801.25 mm3
V4 =3.14×82×11=2210.56 mm3
所以塑件的體積為V=19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56=4036.46mm3=4.04 cm3
塑件重量為Gs =ρ·V=1.06×4.04=4.2824 g
式中ρ為塑料密度(ABS的密度ρ=1.04~1.07g/cm3)
圖 1-02
1.4 分析塑件的成型工藝參數(shù)
干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件為80~90C下最少干燥2小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。
熔化溫度：210~280C；建議溫度：245C。
模具溫度：25~70C。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。
注射壓力：500~1000bar。 注射速度：中高速度。
2 確定模具結(jié)構(gòu)方案
2.1脫模原理
制品為骨架。該模具采用斜導(dǎo)柱抽心機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)垂直分型動(dòng)作。鎖緊鍥與定模板做成整體，確保凹模滑塊4的定位鎖緊。定模板和滑塊上都開設(shè)了冷卻水道，模具冷卻比較均勻，縮短了生產(chǎn)周期。
工作原理：模具分流道與側(cè)澆口開設(shè)在垂直分型面II—II上，并由骨架凸翼腔底進(jìn)料。開模時(shí)，I—I分型面分型，斜導(dǎo)柱5帶動(dòng)凹?；瑝K4做II—II垂直分型面分型。最后，由推板10推出塑件制品。
2.2 確定型腔數(shù)量及布局形式
該塑件在注射時(shí)采用一模二件，即模具需要二個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素?cái)M采取圖圖1-03所示的型腔排列方式。
圖1-03
2.3 選擇分型面
確定分型面位置如圖1-04
圖1-04
2.4確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)
2.4.1 澆注系統(tǒng)形式
采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設(shè)置分流道，用潛伏式澆口形式從零件內(nèi)部進(jìn)料，利用分型面間隙排氣。
2.4.2 主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步得XS－Z－60型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔徑：d0=φ4 mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=12 mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
R=R0+(1~2) mm
d= d0+(0.5~1) mm
取主流道球面半徑：R=13 mm；
取主流道的小端直徑d=5 mm。
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為2--6o，取4o，經(jīng)換算得主流道大端直徑為D=φ8 mm。
2.4.3 分流道設(shè)計(jì)
a．分流道的形狀和尺寸
分流道的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速度、分流道的長度等因數(shù)來確定。本塑件的形狀不復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的形狀長度較短，為了便于加工起見，選用截面形狀為半圓形分流道，查表5-40(塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè))得R=2.5 mm
B．分流道的表面粗糙度
由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6μm左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。
2.4.4 澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用潛伏式澆口較為理想，如圖 1-05。
設(shè)計(jì)時(shí)在模具結(jié)構(gòu)上采取瓣合式型腔，潛伏式澆口的錐角取10?～20?
圖 1-05
查表5-45(塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè))選尺寸為直徑φ1 mm,試模時(shí)修正。
2.4.5 排氣系統(tǒng)：
該模具為小型模具，可利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動(dòng)的末端。
2.5 選擇推出方式
選擇推出機(jī)構(gòu)：
該塑件為簿壁塑件，綜合各個(gè)因素，選定為推板推出機(jī)構(gòu)。為了防止推板刮傷凸模，推板內(nèi)孔應(yīng)比凸模成型部分大0.20 mm－ 0.25 mm，外，將凸模和推板的配合做成錐面，以防止因推板偏心而出現(xiàn)飛邊，其單邊斜度10°左右為易。
2.6模具加熱與冷卻方式
該模具采用電熱絲加熱，用水冷。
3 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
3.1型芯和型腔工作尺寸的計(jì)算
查表《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 1-4 塑料ABS收縮率：0.3%~0.8%。
平均收縮率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%
3.1.1 型腔徑向尺寸的計(jì)算：
φ38：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×38-0.26×3/4]+00.26/3=38.01+00.087
φ22：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×22-0.22×3/4]+00.22/3=21.96+00.073
φ19：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×19-0.22×3/4]+00.22/3=18.94 +00.073
1.5:（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×1.5-0.12×3/4]+00.12/3=1.42 +00.04
型腔深度的計(jì)算：
8 ：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×8-0.16×2/3]+00.16/3=7.94+00.053
6 ：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×6-0.14×2/3]+00.14/3=5.94+00.047
1.5：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×1.5-0.12×2/3]+00.12/3=1.43+00.04
3.1.2 型芯徑向尺寸的計(jì)算：
φ16：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）×16+0.20×3/4] -00.20/3=16.24-00.067
φ19：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）×19+0.22×3/4] -00.22/3=19.27-00.073
1.5：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）×1.5+0.12×3/4] -00.12/3=1.6-00.04
型芯高度公式：
6 ：（hm）+0δz=[（1+0.0055）×6+0.14×2/3] -00.14/3=6.13-00.047
11：（hm）-0δz =[（1+0.0055）×11+0.18×2/3] -00.18/3=11.18-00.06
3.2 側(cè)壁厚度與底板厚度的計(jì)算
3.2.1 側(cè)壁厚度：
該型腔為整體式。因此，型腔的強(qiáng)度和剛度按整體式進(jìn)行計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，也可以參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表6.10 型腔側(cè)壁厚取δ=20 mm
3.2.2 推板厚度：
H=0.74 pr4/E[δ]) 1/3
其中查，E=2.1×105MPa，[δ]可取制品軸向尺寸公差的1/10，取[δ]=0.03 mm，p由表4.1取30Mpa。
H=(0.74×30×0.84 /2.1×105×0.00003) 1/3
=1.13 cm≈ 16mm
3.3 斜導(dǎo)柱等側(cè)抽芯有關(guān)計(jì)算
3.3.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱的傾斜角α取22.5°。
Ft=2π×r×E×S×L×f/[(1+m+k)(1+f)]
Ft——脫模力（推出力）（N）
E——塑料彈性模量（N/cm2，ABS塑料為1.8～2.9×105N/cm2之間，取2.0×105 N/cm2）
S塑料的平均成型收縮率（mm/mm）
L包容凸模的長度（cm）
f塑料與剛的摩擦系數(shù)（ABS塑料取0.2）
m塑料的帕松比（取0.3）
k=2r2/(t2+2tr)
（t為塑料平均壁厚）
t=塑料平均壁厚(cm)
r圓柱半徑(cm)
2Ft=2×2π×1.9×200000×0.0055×1.7×0.3/[（1+0.3+5.87）（1+0.2）] =1393.97（N）
查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表9.1 取Fw=10KN
再查表9.2 得d=16mm
3.3.2 斜導(dǎo)柱的計(jì)算
在斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)中斜導(dǎo)柱采用了理論上最佳的斜角：22.5°，直徑取16 mm。
先計(jì)算抽心距：
S抽=(R2-r2) 1/2+(2~3) mm
其中：R—塑件的大圓盤半徑
r—塑件的最小的腰部外圓半徑
S抽=(192-9.52) 1/2+(2~3)
≈16.45+(2~3)
=19 mm
然后在CAD里根據(jù)抽心距算出其長度，如圖1-06
圖 1-06
其強(qiáng)度校核：
F彎=F抽/cosα
其中：
F彎—斜導(dǎo)柱所受的彎曲力（N）
F抽—抽拔力（N）
α —斜導(dǎo)柱的斜角
F彎=F抽/cosα=1393.97/cos22.5°=1508.8N
F彎
圓柱銷系列.
7.2 螺釘?shù)倪x擇:
(1). 定模緊固螺銓的選用;
定模底板的厚度和定模板的總長為60mm.
所以選用的螺銓型號(hào)為: GB/T 5782 M20 X 40 .
(2). 動(dòng)模緊固螺銓的選用：
動(dòng)模底板,墊塊,動(dòng)模支撐板和動(dòng)模板的總長度為185mm.
所以選用螺銓的型號(hào)為:GB/T 5782 M X 140.
(3).連接滑塊螺釘?shù)倪x用:
根據(jù)所有連接的定位塊和倒滑槽的長度這里選用:
GB/T 5782 M12 X 60.
8 模具的裝配
8.1 模的裝配：
將定模板平放在平臺(tái)上，先將型腔放進(jìn)去，再把四根斜倒柱，四個(gè)鍥緊塊和八個(gè)型腔拼塊敲入指定的位置，把上模板放上去，對(duì)準(zhǔn)好倒套孔和澆口套孔，把倒套和澆口套敲進(jìn)去，訂上銷釘，最后將澆口套螺釘，定模螺釘旋上緊固，完成裝配。
8.2 動(dòng)模的裝配：
把動(dòng)模板倒放在平臺(tái)上，先將四個(gè)側(cè)滑塊放進(jìn)倒滑槽，把定位塊擰好，裝上彈簧螺釘將滑塊固定好，在型芯放進(jìn)去，再放入型芯拼塊和四個(gè)倒柱。放上動(dòng)模板，對(duì)準(zhǔn)好各種孔位后放上推桿定位板后把拉料桿，推件桿放到其位置，再將墊塊對(duì)準(zhǔn)各種孔位放上去，再將下模板放上把螺釘旋上即可，然后把動(dòng)模翻過來，把定模倒套對(duì)準(zhǔn)倒柱放進(jìn)去。整套模具裝配完成。最后檢驗(yàn)，試模。
結(jié) 論
在此次設(shè)計(jì)中，主要用到所學(xué)的注射模設(shè)計(jì)，以及機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機(jī)的選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產(chǎn)制造等。其中模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，側(cè)面分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，拉料桿的形式選擇，排氣方式設(shè)計(jì)等。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加了解模具設(shè)計(jì)的含義，以及懂得如何查閱相關(guān)資料和怎樣解決在實(shí)際工作中遇到的實(shí)際問題，這為我們以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也得到了廣大老師和同學(xué)的幫助，在此一一表示感謝！由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏，且水平有限，時(shí)間倉促。設(shè)計(jì)過程中難免有錯(cuò)誤和欠妥之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
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6.許德珠主編 《機(jī)械工程材料》 北京：高等教育出版社1991.
致 謝
通過這次模具設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握了模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。
在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。
在此感謝作指導(dǎo)老師，老師一絲不茍的風(fēng)，將是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)，幫助我很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。
同時(shí)感謝對(duì)我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。
由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我真誠接受您的批評(píng)與指正，本人將萬分感謝。
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