油壺蓋注塑模具設(shè)計(jì)-自動(dòng)脫螺紋塑料注射模含NX三維及10張CAD圖

油壺蓋注塑模具設(shè)計(jì)-自動(dòng)脫螺紋塑料注射模含NX三維及10張CAD圖,油壺,注塑,模具設(shè)計(jì),自動(dòng),螺紋,羅紋,塑料,注射,nx,三維,10,cad 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對小油壺蓋模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)小油壺蓋的塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)有：由于塑件為小油壺蓋內(nèi)壁上有螺紋，需要考慮自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)，因而模具結(jié)構(gòu)較復(fù)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(jì)。 關(guān)鍵詞：注塑模；小油壺蓋；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(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 6 3.1注射成型機(jī)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(jì) 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(jì) 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(jì) 12 4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 第5章 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 14 第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 6.1排氣不良的危害 17 6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 17 第7章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 18 7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 18 7.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定 20 21 第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)及校核 25 結(jié) 論 27 參考文獻(xiàn) 28 附錄1 裝配圖 29 致 謝 31 III 第1章 緒論 隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)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(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)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(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)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(jì)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(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)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(dòng)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(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對小油壺蓋模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)小油壺蓋的塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡單的編制了模具的加工工藝。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到小油壺蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。 針對小油壺蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計(jì)，使我對模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)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(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中除使用傳統(tǒng)方法外，同時(shí)引用了CAD、CAE等技術(shù)，在提高工作效率的目的同時(shí)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(jì)過程中，主要應(yīng)用UG進(jìn)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(jì)；應(yīng)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(dǎo)入AutoCAD進(jìn)行完善。 本說明書為小油壺蓋模具設(shè)計(jì)說明書，是根據(jù)大量手冊上的設(shè)計(jì)過程及相關(guān)工藝編寫的。編寫本說明書時(shí)，力求符合設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)說明了塑料注射模具設(shè)計(jì)方法，以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法。本說明書在編寫過程中，得到老師和同學(xué)的大力支持和熱情幫助，在此謹(jǐn)表謝意。由于本人設(shè)計(jì)水平有限，在設(shè)計(jì)過程中難免有錯(cuò)誤之處，敬請各位老師批評指正。 31 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(jì)圖 圖2.1 產(chǎn)品3D圖 2.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求 塑料零件的材料為LDPE，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 小油壺蓋見產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，材料為LDPE，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。小油壺蓋的結(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(dòng)托螺紋機(jī)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(shí)不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時(shí)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(dòng)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(dòng)托螺紋機(jī)構(gòu) 2.3塑件材質(zhì)特性 此小油壺蓋是采用 LDPE塑料（聚苯乙烯）注塑成的。查相關(guān)手冊可知： 低密度聚乙烯分子鏈上有長短支鏈。結(jié)晶度較低，分子量一般5～50萬，它是一種乳白色呈半透明的蠟狀固體樹脂，無毒。軟化點(diǎn)較低，超過軟化點(diǎn)即熔融，其熱熔接性、成型加工性能很好，柔軟性良好，抗沖擊韌性、耐低溫性很好，可在-60℃～-80℃下工作，電絕緣性優(yōu)秀（尤其是高頻絕緣性），LDPE的機(jī)械強(qiáng)度較差，耐熱性不高，抗環(huán)境應(yīng)力開裂性、粘附性、粘合性、印刷性差，需經(jīng)表面處理，如化學(xué)侵蝕、電暈等處理后方可改進(jìn)其粘合性、印刷性。吸水性很低，幾乎不吸水，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)秀，如對酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑都較穩(wěn)定。對CO2、有機(jī)性臭氣滲透性大，但對水蒸汽、空氣的滲透性差。易燃燒，燃燒時(shí)有似石蠟昧；在日光和熱作用下容易老化降解而變色，由白轉(zhuǎn)黃轉(zhuǎn)褐色，最終呈黑色，且性能下降或龜裂，若加入一定量的抗氧劑、紫外線吸收劑等可改善性能、在化學(xué)交聯(lián)劑或高能輻照下交聯(lián)，可提高軟化點(diǎn)、耐溫性、剛度、耐溶劑性等。 2.4成型工藝性 LDPE低密度聚乙烯的典型應(yīng)用范圍?:??碗，箱柜，管道聯(lián)接器?注塑注塑工藝條件?:??干燥：一般不需要?料筒溫度：?射嘴140~190℃、前段140~200℃、中段135~195℃、后段130~180℃ 其中可根據(jù)產(chǎn)品壁厚和模穴深度而定，壁薄的產(chǎn)品或模穴較深的可以選用稍微偏高些。由于LDPE性能比較軟，適宜模溫較低，故需要較長的冷卻時(shí)間，由于LDPE凝固比較慢，壓力高容易飛邊，適宜注塑時(shí)間稍長些一般1.5-3秒之間。 第3章 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 3.1注射成型機(jī)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(jì)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(jī)及注射機(jī)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(shí)間方面考慮，查表得：初步選用注射機(jī)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LDPE 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(dòng)機(jī)功率 KW 13 油箱容積 l 210 機(jī)器尺寸(長×寬×高) m 4.7×1.3×1.85 機(jī)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(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算： =12.39 式中： N----型腔數(shù) S----注射機(jī)的注射量（g） W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g） W件----塑件重量（g） 因?yàn)?，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(jì) 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(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(jì)、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(shí)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(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： 1. 保證塑料制品能夠脫模 這是一個(gè)首要原則，因?yàn)槲覀冊O(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(gè)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(gè)平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個(gè)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 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(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因?yàn)閭?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(shí)耗財(cái)，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(gè)模具精度的重要部分，力求平面度和動(dòng)、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(dòng)的距離越短，一方面能減少動(dòng)、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(shí)應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時(shí)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(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對存在的問題采取其他措施彌補(bǔ)，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(diǎn)及適用范圍 類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 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(fù)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(dāng)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(jì)流道時(shí)，充分考慮了流動(dòng)的平衡。 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(bǔ)料兩個(gè)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(jī)噴嘴進(jìn)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(jì) 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(hù)耳澆口、直澆口等。由LDPE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(qiáng)；流動(dòng)性極好，易于成形；熱容量大，注射成形模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻回路，注意控制成形溫度。料溫低時(shí)方向性明顯，尤其是低溫、高壓時(shí)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(huì)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(huì)產(chǎn)生翹曲和變形。 根據(jù)分析、LDPE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(diǎn)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(jì)流道時(shí)，充分考慮了流動(dòng)的平衡。在定模座板上設(shè)計(jì)有拉料機(jī)構(gòu)，開模時(shí)，流道凝料會(huì)從澆口套和定模板中被拉出，待滑塊開模后自動(dòng)落下。 4.3.2主流道的設(shè)計(jì) 注意事項(xiàng)： 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(shí)模具裝入注塑機(jī)定位之用。 3．定位圈直徑通常作直徑９９.８mm，比注塑機(jī)裝置孔直徑１００?。?２ｍｍ，方便裝模。 4．唧咀通常做成直徑１６mm。 5．唧咀配注塑機(jī)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(yīng)嚴(yán)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(yīng)比噴嘴孔直徑約大0.5-1mm，常取Ф4-8mm，視制品大小及補(bǔ)料要求決定。大端直徑應(yīng)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(jì) 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(jì) 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(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)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(fù)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(jì) 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(jì)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(jì)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(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應(yīng)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(gè)方面[7]： 1. 成形收縮率：在實(shí)際工作中，成形收縮率的波動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8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(huì)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(yīng)取塑件公差的1/6，而大型零件，應(yīng)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(huì)引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)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(jì)中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)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(jì)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(jìn)行計(jì)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(jì)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(shí)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LDPE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(jì)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(shí)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(jì)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(shí)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(jì)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(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。三個(gè)型芯的高度分別為： 第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(shí)，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(jì)相當(dāng)重要。 6.1排氣不良的危害 1. 增加熔體充模流動(dòng)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(xué)性能降低； 3. 滯留氣體時(shí)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(shí)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(jì)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(dǎo)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(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。 第7章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 7.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有： 1. 定位作用 2. 導(dǎo)向作用 3. 承載作用 4. 保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用 5. 錐面定位機(jī)構(gòu)作用 7.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 1. 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形； 2. 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度； 3. 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； 4. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性； 5. 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時(shí)也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動(dòng)，配合間隙一般采用H7/h6級配合。 7.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺(tái)階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺(tái)階式導(dǎo)柱。 在導(dǎo)柱的工作部分上開設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦,故導(dǎo)柱采用加油槽的階梯式導(dǎo)柱 其示意圖如下： 圖7.1 導(dǎo)柱 7.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 由于導(dǎo)柱已選定，由塑料模具設(shè)計(jì)與制造可查得與之相配的導(dǎo)套. 其示意圖如下： 圖7.2 導(dǎo)套 7.2.3 導(dǎo)向孔的總體布局 導(dǎo)向零件應(yīng)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(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導(dǎo)柱分布情況如下圖所示： 圖7.3 導(dǎo)向孔總體布局 7.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機(jī)構(gòu)，它包括常見的推桿、推管、推板、推塊或活動(dòng)鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過一次動(dòng)作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動(dòng)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(diǎn)，在開模后塑件的在型芯收縮產(chǎn)生包緊，反而會(huì)松開，故脫模力較大，所以選推桿在保證強(qiáng)度的前提下應(yīng)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(jī)構(gòu) 零件由于有內(nèi)螺紋，采用自動(dòng)托模結(jié)構(gòu)， 所以采用馬達(dá)在外圍轉(zhuǎn)動(dòng)鏈條，鏈條帶動(dòng)模具上的軸和齒輪，軸與動(dòng)模芯相接，固帶動(dòng)模芯，推板通過彈簧彈起，頂出蓋零件，以達(dá)到脫模。 圖 自動(dòng)脫內(nèi)螺紋系統(tǒng) 第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑料在成型過程中，模具溫度會(huì)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(dòng)性差，塑件輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當(dāng)模溫不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，會(huì)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(shí)其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)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(jì)塑件材料為 PE，在注塑成型時(shí)，黏度低，流動(dòng)性好，要求模具溫度（一般低8℃）較低，用常溫水對模具進(jìn)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(jì)原則 1. 冷卻回路數(shù)量應(yīng)盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大； 2. 冷卻通道的布置應(yīng)合理； 3. 冷卻回路應(yīng)有利于降低冷卻水進(jìn)、出口水溫的差值； 4. 冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和清理； 5. 冷卻水道至型腔表面的距離應(yīng)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LDPE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LDPE注射成型固化時(shí)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(shí)，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(shí)模具溫度應(yīng)在40℃~80℃，因此模具成型表面的平均溫度按40℃計(jì)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(jì)算： 計(jì)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(yīng)冷卻管道長度也很短。在設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但生產(chǎn)任務(wù)為大批量，為了降低冷卻時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，可以在模板上設(shè)計(jì)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(jì)及校核 模架技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，是指在模具設(shè)計(jì)中和制造中所應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范、基準(zhǔn)、和準(zhǔn)則。它具有以下定義： 1. 減少了模具設(shè)計(jì)者的重復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)用模具設(shè)計(jì)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(yīng)于單分型面的模具的推件板的推出機(jī)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(jī)利用率在0.3～0.80的要求。 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，LDPE塑件的注塑壓力一般要求為40～110MPa，所以該注塑機(jī)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(shí)，會(huì)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(jī)額定鎖模力。 型腔壓力Pc可按下式粗略計(jì)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(jī)的額定鎖模力： T>KPcA 式中：T為注塑機(jī)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(jī)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(shí)（大型模具多采用此法），模具動(dòng)定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機(jī)模板臺(tái)面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)符合要求。 結(jié) 論 經(jīng)過十周的設(shè)計(jì)，塑模設(shè)計(jì)基本完成了。從拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)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(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)、借鑒前人的資料，對給定的塑件進(jìn)行認(rèn)真分析，最終確定成型工藝方案。并進(jìn)一步選擇設(shè)備、確定模具結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理分析、計(jì)算零件尺寸、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。中期檢查過后，我對自己的思路和設(shè)計(jì)做了一些調(diào)整，最終確定了整個(gè)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(fù)雜。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅用到模具制造工藝學(xué)的知識(shí)，而且要用到大量機(jī)械制造方面的內(nèi)容。比如機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、計(jì)算機(jī)制圖及UG等。通過這次的設(shè)計(jì)對以前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧和溫習(xí)，可以說這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對四年大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的檢驗(yàn)和練習(xí)。 由于所學(xué)知識(shí)有限且缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，難免有不足和錯(cuò)誤之處。希望老師給予指正。 參考文獻(xiàn) [1] 屈華強(qiáng). 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007. 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[25] 孫美霞主編. 機(jī)械制造設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京: 國防科技大學(xué)出版, 2004. 附錄1 裝配圖 致 謝 經(jīng)過2個(gè)多月的努力，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里首先要感謝XXX老師在收集材料以及設(shè)計(jì)過程中給予的指導(dǎo)和幫助。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、設(shè)計(jì)與實(shí)施等導(dǎo)師都傾注了大量的心血。導(dǎo)師學(xué)術(shù)上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度，對實(shí)驗(yàn)操作的嚴(yán)格要求以及對科學(xué)真理的執(zhí)著追求的精神，一直鞭策著我努力奮進(jìn)，并將使我受益終身。在完成畢業(yè)論文的幾個(gè)月里，我學(xué)習(xí)到許多寶貴的東西，這不僅包括注塑模設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，更為重要的是學(xué)習(xí)的態(tài)度和科研的精神。嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)、勤奮好學(xué)、積極創(chuàng)新，我想我應(yīng)該時(shí)刻記在心中并逐步內(nèi)化，因?yàn)檫@對于我即將開始的社會(huì)生活至關(guān)重要。同時(shí)還要感謝其他給過我?guī)椭膶W(xué)長學(xué)姐們和同學(xué)們，他們的無私幫助使我的論文得以順利完成。 設(shè)計(jì)中還引用了不少工廠的經(jīng)驗(yàn)以及多位專家學(xué)者的著作，從中學(xué)到了很多設(shè)計(jì)技巧。使我初步認(rèn)識(shí)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(tái)州學(xué)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(jì)我鞏固了所學(xué)專業(yè)知識(shí)，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(jì)，會(huì)有不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎審核答辯的老師批評指正，在此再次表示感謝。