支架零件的注塑模具設(shè)計(jì)-滑塊抽芯注射模含NX三維及10張CAD圖
支架零件的注塑模具設(shè)計(jì)-滑塊抽芯注射模含NX三維及10張CAD圖,支架,零件,注塑,模具設(shè)計(jì),滑塊抽芯,注射,nx,三維,10,cad
摘要
在科技發(fā)達(dá)的今天，注塑模具發(fā)揮了不小的作用，在機(jī)械、器械、用品的產(chǎn)品中都存在注塑模具的生產(chǎn)。從模具的開創(chuàng)至今模具設(shè)計(jì)和制造也是不斷的進(jìn)步與創(chuàng)新，以前繪制裝配圖都是用手繪制現(xiàn)如今科技發(fā)達(dá)繪制圖紙只需要用電腦繪制，不僅僅繪制二維裝配圖連三維也能繪制。
本次設(shè)計(jì)的參考件是以支架為設(shè)計(jì)任務(wù)，此產(chǎn)品外形光滑簡單，用UG三維軟件繪制產(chǎn)品。在繪制過程中要考慮到抜模斜度，方便頂出脫模。繪制完成后，根據(jù)需求排列出一模二腔計(jì)算出他的模架，然后確定它的分析面。分型面的選擇也要考慮到脫模的方向和零件的外形，還要考慮到型芯型腔的機(jī)械加工方便性和頂出機(jī)構(gòu)的受力均勻。根據(jù)產(chǎn)品的排列和原料的流動(dòng)性收縮率選擇進(jìn)料口使其填面不缺料。冷卻方法根據(jù)模具的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的擺放來確定，一般采用環(huán)繞式的水管。推出機(jī)構(gòu)通常采用圓頂針，這種推模方式會(huì)留有頂出痕跡，如不能有頂出痕跡可使用推板推出或者使用機(jī)型手取出，選用的方式根據(jù)產(chǎn)品的使用和外觀要求而定。三維軟件繪制完成后根據(jù)圖形再使用CAD繪制二維裝配圖和零件圖，這樣繪制二維裝配圖時(shí)思路清晰不容易出錯(cuò)。在設(shè)計(jì)過程中需考慮到模具在機(jī)械加工方面的制造工藝，還有就是在制造完成后模具使用的安全設(shè)備維修的方便跟換宜受損部分的簡便，這都是在設(shè)計(jì)過程不可缺少的。
關(guān)鍵詞：注塑模具、UG、機(jī)械、模具設(shè)計(jì)、CAD
I
abstract
Today, with the development of science and technology, injection mold plays a significant role in the production of machinery, equipment and supplies. Since the creation of the mould, the mould design and manufacture have also made continuous progress and innovation. In the past, the assembly drawings were drawn by hand. Now, the advanced technology only needs computer to draw the drawings, not only two-dimensional assembly drawings but also three-dimensional drawings.
The reference part of this design is to take the bracket as the design task. The product is smooth and simple in appearance, and the product is drawn with UG 3D software. In the process of drawing, the angle of mould should be taken into account to facilitate ejection and demoulding. After drawing, the first mock exam is arranged in two chambers, and the mould surface is calculated. Then the analysis surface is determined. The selection of parting surface should also take into account the direction of demoulding and the shape of the parts, as well as the convenience of machining the core cavity and the uniform force of the ejection mechanism. According to the arrangement of products and the flow shrinkage of raw materials, the feeding port is selected so that the filling surface is free of material shortage. The cooling method is determined according to the placement of the designed products of the mold, generally using the surrounding water pipe. The ejector mechanism usually adopts a round top needle, which will leave a ejection trace. If there is no ejection trace, the ejector plate can be used to push it out or the machine hand can be used to take it out. The selection method depends on the use and appearance requirements of the product. After three-dimensional software drawing is completed, two-dimensional assembly drawing and part drawing are drawn by CAD according to the drawing, so that the thinking of drawing two-dimensional assembly drawing is clear and not easy to make mistakes. In the design process, it is necessary to consider the manufacturing process of the die in the aspect of machining, and the convenience of maintenance and replacement of the safety equipment used in the die after the completion of manufacturing, which are indispensable in the design process.
Key words: injection mold, UG, machinery, mold design, CAD
目錄
摘要 I
abstract II
第一章 概述 1
1.1模具的地位 1
1.2模具的發(fā)展 1
1.3注塑模具的重要性 2
1.4課題需要解決的問題 3
1.5設(shè)計(jì)思路 3
第二章 塑件工藝和材料分析 4
2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 4
2.2 塑件的工藝分析 4
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 5
2.4分型面的選擇 6
2.5塑料成型設(shè)備的選取 6
第三章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 8
3.1 出模數(shù)量與型腔布局 8
3.2 型腔出模數(shù)量的校核 8
3.3、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9
3.3.1 澆注系統(tǒng) 9
3.3.2 主流道的設(shè)計(jì) 9
3.3.3 分流道的設(shè)計(jì) 10
3.3.4 澆口的設(shè)計(jì) 11
3.3.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 11
3.4 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
3.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.5.1脫模力的計(jì)算 12
3.5.2推桿強(qiáng)度的校核 13
3.6復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.7模架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
第四章、 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.1成型零件的設(shè)計(jì) 15
4.2、型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.3、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.4 成型尺寸計(jì)算 16
4.4.1 型腔成型零件尺寸計(jì)算 16
4.4.2 型芯成型零件尺寸計(jì)算 17
4.4.3型腔零件的強(qiáng)度剛度校核 18
4.5 成型零件鋼材的選用 18
第五章、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
5.1、冷卻系統(tǒng)概述 19
5.2、冷卻水道的計(jì)算 19
5.2.1求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q 19
5.2.2 水的體積流量 20
5.2.3 求冷卻水道直徑d 20
第六章 注塑機(jī)的選擇與校核 21
6.1 注塑機(jī)的工作原理 21
6.2 初選注塑機(jī)型號(hào) 21
6.3 注塑機(jī)注射容量的校核 22
6.4 校核壓力 22
6.5 校核模具安裝尺寸 22
6.6 校核移模行程 23
6.7 校核注塑機(jī)鎖模力 23
第七章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的概述 24
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算 24
第八章、繪制模具總裝圖 26
8.1、本模具總裝圖 26
總結(jié) 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
VI
第一章 概述
1.1模具的地位
在目前模具的產(chǎn)品數(shù)量看來還是算的上工業(yè)之母，模具總類也非常多如注塑、鑄造、五金等。主要是他的生產(chǎn)種類繁多、用途廣、加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量好生產(chǎn)效率高成本底。隨著科技的發(fā)展技術(shù)的進(jìn)步，注塑模具開始越來越自動(dòng)化了，以后將引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)潮流。
國外近幾年發(fā)展趨勢持續(xù)上升中，在今后的幾年還有進(jìn)步的可能。但作為工業(yè)之母的模具行業(yè)不管是在國外還是國內(nèi)的發(fā)展趨勢都將帶領(lǐng)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，模具行業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工業(yè)之一，它能體現(xiàn)出一個(gè)國家的制造水平在技術(shù)方面的優(yōu)越。現(xiàn)在對(duì)模具的技術(shù)要求越來越高，尺寸的精度的也要精確，促進(jìn)了模具行業(yè)技術(shù)的提高，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展堅(jiān)定了基礎(chǔ)。模具產(chǎn)業(yè)是每個(gè)國家的重要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大支柱。我國的模具產(chǎn)值在全球排列前三，模具生產(chǎn)廠家已經(jīng)超過18000家，從事員工有60萬人，近年來的發(fā)展我國的模具工業(yè)每年都在增長。由于模具是成型產(chǎn)品，很好的節(jié)約的原材料，在制造業(yè)里廣泛的運(yùn)用以提高成產(chǎn)數(shù)量，如果沒有模具行業(yè)的支撐，就不能提高提高生產(chǎn)效率，也就不能帶動(dòng)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。一個(gè)國家的發(fā)展離不開制造業(yè)的技術(shù)水平，更離不開模具行業(yè)的制造技術(shù)，所以模具行業(yè)的的地位是一個(gè)國家的標(biāo)志。
我國現(xiàn)在正處于科技發(fā)展中，要使其在發(fā)展的更加快速，模具行業(yè)必不可少。其模具行業(yè)的發(fā)展也是必須的，只用技術(shù)精進(jìn)了，產(chǎn)品質(zhì)量才會(huì)的到保證。產(chǎn)品質(zhì)量有了就會(huì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的流通。經(jīng)濟(jì)流通就會(huì)帶動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步，社會(huì)的進(jìn)步才會(huì)展現(xiàn)國家的強(qiáng)大。經(jīng)濟(jì)流通了家家都進(jìn)入小康生活，每個(gè)家庭都可以買的起汽車，這樣就能體現(xiàn)中國的經(jīng)濟(jì)水平。國家制造也得技術(shù)怎么樣，主要看模具行業(yè)的技術(shù)成長，所以模具行業(yè)的技術(shù)水平應(yīng)該排在制造業(yè)的首位。
1.2模具的發(fā)展
在科技發(fā)達(dá)的今天，高科技不斷地出現(xiàn)，各個(gè)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步都在不斷的提高?，F(xiàn)如今模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超過了高科技的電子產(chǎn)業(yè)，這說明科技不管怎么發(fā)達(dá)也離不開模具，我國的模具行業(yè)占市場的五分之一，注塑模具在市場的一半。模具在以后的產(chǎn)品中將逐漸變大，為了提高生產(chǎn)數(shù)量將實(shí)現(xiàn)多腔多工位的模具，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)注塑模具幾百腔的大型模具了。大型產(chǎn)品的一體式成型和精密產(chǎn)品的制造也是模具的發(fā)展方向，先目前我國的技術(shù)水平還有待提高。10年前模具的緊密度一般在5μm，現(xiàn)在已達(dá)到1μm的精度在不就講達(dá)到0.5μm 的技術(shù)水平了。超精密產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入0.1μ的階段，如飛機(jī)零件、火箭零件等。這對(duì)模具的加工裝配，檢測技術(shù)需提高，對(duì)模具的制造也提高了要求。隨著小車和電器產(chǎn)品的發(fā)展，塑料不斷代替剛材，塑料模具使用比例不斷提高了。新型材料的用于和開發(fā)，不僅改變產(chǎn)品的質(zhì)量和使用，還能使產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝發(fā)生改變。模具熱流道的運(yùn)用將大大減少原材料的使用，降低成本提高收益，在國外熱流道的使用這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展比較快，我國必須定制這方面的標(biāo)準(zhǔn)，提高廉價(jià)的原件高質(zhì)量的使用性能，這是熱流道技術(shù)提高的關(guān)鍵。
技術(shù)水平的提高，必須讓模具零件標(biāo)準(zhǔn)化，在理論方面提高對(duì)新型材料的塑性、表面摩擦和變形的討論研究。模具制作原材料的強(qiáng)度硬度不斷提高，增長使用壽命，流道和冷卻水路的排列要更加的合理。塑料模具的產(chǎn)品成型需要使用模擬軟件進(jìn)行分析，需要提高軟件的用和軟件模擬的精確度，軟件的升級(jí)也是必不可少的。以前模具的制造水平不高，通常是根據(jù)圖紙進(jìn)行制造加工，其模型難度大的精度高的就無法加工出來。而現(xiàn)代模具不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工精度也高，必須提高加工技術(shù)才能達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)的需求?？傮w來說我國的模具制造水平還有待進(jìn)步，高精密零件的生產(chǎn)必須使用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備來運(yùn)用。
1.3注塑模具的重要性
注塑模具在當(dāng)今社會(huì)中扮演著極其重要的作用，是社會(huì)進(jìn)步，國家發(fā)展的重要一環(huán)，同時(shí)也是人民生活水平提高必不可少的因素。如果注塑模具不能的到重視和這么多年的發(fā)展，那我們生活中的很多地方將沒有如今方便，而我國作為一個(gè)制造大國，在注塑模具的開發(fā)研究成果上相比發(fā)達(dá)國家還有很長遠(yuǎn)的路要走，注塑模具的發(fā)展關(guān)系到整個(gè)工業(yè)的發(fā)展，所以這將是我國從世界制造大國變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國必不可少的一環(huán)。注塑模具的發(fā)展更是一個(gè)國家整體工業(yè)水平的體現(xiàn)，像我們?nèi)粘Ｉ钪休^為高端的產(chǎn)品汽車之類的，零部件精度要求相當(dāng)?shù)母撸覈m然能生產(chǎn)但許多關(guān)鍵部件始終無法達(dá)到國際上先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，就好比汽車模具這一塊，因?yàn)槠嚿系乃芰霞鄬儆诋愋渭?，結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜工藝繁瑣而且精度要求極高，目前我國主要還是依賴進(jìn)口，這些都是需要我們不斷地努力去改變的，我國未來這一行業(yè)的發(fā)展方向?qū)⒆冯S國際潮流像高精密，更復(fù)雜的方向發(fā)展。
注塑模具的發(fā)展是與整個(gè)制造業(yè)相連的，從一個(gè)國家注塑模具的發(fā)展可以看出這個(gè)國家整體工業(yè)水平的發(fā)展?fàn)顩r，因?yàn)橐惶缀玫哪＞呱a(chǎn)是離不開好的設(shè)備的。我國在過去的幾十年里努力的發(fā)展制造業(yè)，讓我國的制造水平得到了很大的提升，尤其在近十幾年來我國的變化是最為明顯的，不論是國家經(jīng)濟(jì)水平還是國際地位都發(fā)生了翻天覆地的變化，但是相比西方國家我國進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的時(shí)間晚了太多，雖然近年來取得了不小的成果，但是整體水平還是相對(duì)落后，像多軸加工中心，高精密加工這一塊一直是我國的短板，直接限制了我國高級(jí)模具的生產(chǎn)。我國從2015年開始《中國制造2025》的強(qiáng)國戰(zhàn)略計(jì)劃，我國將抓緊時(shí)機(jī)提升我國在制造技術(shù)上存在的短板，將中國制造像智能化，現(xiàn)代化，國際化方向發(fā)展。
1.4課題需要解決的問題
通過學(xué)習(xí)和查閱質(zhì)料合理的設(shè)計(jì)出一套模具，此模具必須要結(jié)合產(chǎn)品的使用情況和模具的加工制造使其設(shè)計(jì)合理。不僅要選擇合理的分型面，腔塑的排列安排也要確定好。通過UG建模繪制產(chǎn)品圖裝配圖，在根據(jù)三維使用CAD畫出零件圖環(huán)繞二維裝配圖。并通過技術(shù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理，和選擇合理的注塑機(jī)型號(hào)，還要考慮模具的加工情況。繪圖軟件的使用和操作熟練度根據(jù)自身的學(xué)習(xí)水平而提高，在繪制過程中遇到問題的向老師提出并解決。
1.5設(shè)計(jì)思路
根據(jù)樣件的要求，先查閱相關(guān)質(zhì)料，然后進(jìn)行分析：
先觀察樣件的表面結(jié)構(gòu)，什么材料制作的，制作工藝選擇。
模架的選擇，計(jì)算出模架的結(jié)構(gòu)，合理的腔數(shù)布局有利于設(shè)計(jì)制造。
分型面的確定，選擇分型面時(shí)要確定澆口位置，使其填充時(shí)無缺料現(xiàn)象。
冷卻水道設(shè)計(jì)要冷卻均勻，溫差不宜過大。
用三維軟件設(shè)計(jì)總裝圖，在用二維軟件繪制裝配圖和零件圖。
編寫說明書進(jìn)行設(shè)計(jì)校核和注射機(jī)的選擇。
38
第2章 塑件工藝和材料分析
2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析
此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品名稱支架，其結(jié)構(gòu)，該塑件整體尺寸中等，結(jié)構(gòu)一般，側(cè)邊有兩個(gè)孔經(jīng)分析適合用滑塊抽芯，出一模兩腔。可大批量生產(chǎn)，其注塑方式根據(jù)實(shí)際情況而定。
圖2-1 塑件三維圖
2.2 塑件的工藝分析
塑件的原料有合成的和天然的高分子化合物，使用條件是在高溫下塑化，使用注塑機(jī)注射在模具內(nèi)成型。根據(jù)使用要求本次采用ABS，此原料為高分子化合物由晶體組成，具有一定的強(qiáng)度和耐沖性、還有良好的熱學(xué)性能。ABS注塑成型后表面光滑，可以進(jìn)行加色、電鍍等。大部分原料都是根據(jù)產(chǎn)品的使用要求來選定的一般都會(huì)選擇無毒無氣味的，ABS的填充性能良好，使用廣泛，最重要的是節(jié)約成本，對(duì)環(huán)境無污染。
查找有關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠時(shí)間應(yīng)用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整）
注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：
后段溫度t選用 190～210c；
中段溫度t 選用 200～220c；
前段溫度t 選用 210～230c；
噴嘴溫度： 選用200～210c；
注塑壓力一：選用40～100Mpa；
注塑時(shí)間： 選用20～90s；
保壓壓力： 選用 65Mpa；
高壓時(shí)間： 選用0～5s；
冷卻時(shí)間： 選用20～120s；
總周期： 選用45～220s；
后處理方法： 采用油﹑水﹑鹽水；
后處理溫度： 90～100t/c;
后處理時(shí)間： 4h。
說明：3.1：預(yù)熱和干燥均采用鼓風(fēng)烘箱，烘烤4-8小時(shí)。
2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
選擇注塑機(jī)時(shí)需要計(jì)算零件的質(zhì)量，根據(jù)三維軟件可測的塑件的體積V=12.66cm如下圖所示。
查注塑機(jī)參數(shù)表，可以得知，該注塑機(jī)的額定注塑量為：147。
根據(jù)以下公式進(jìn)行校核型腔出模數(shù)量：
N=（0.8x147-1.48）/12.66=9.17個(gè)；
式中：
147
1.48
12.66
本次模具設(shè)計(jì)中，采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過校核，滿足注塑機(jī)額定注塑量的要求。
圖2-2 塑件體積測量
2.4分型面的選擇
分型面的選擇要考慮機(jī)構(gòu)方面；首先應(yīng)選擇塑件的最大輪廓處，盡量使塑件留在后模利于脫模，分型面的選擇不能影響外觀。選好分型面有利益整套模具的設(shè)計(jì)和加工，更有利于產(chǎn)品的生產(chǎn)。塑件的分型面的選擇如下圖所示：
圖2-3 塑件分型面的選擇
2.5塑料成型設(shè)備的選取
根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機(jī)為HTF110X1B查注塑機(jī)參數(shù)表知：
型號(hào)
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(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
表2-1 注塑機(jī)參數(shù)表
第三章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定
3.1 出模數(shù)量與型腔布局
為了提高生產(chǎn)效率，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下本次選擇一模二腔的型腔布局形式。本次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，符合加工要求，節(jié)約成本提高生產(chǎn)效率，滿足設(shè)計(jì)要求。
型腔布局和排列方式如下圖所示。
圖3-1 型腔布局和排列方式
3.2 型腔出模數(shù)量的校核
查注塑機(jī)參數(shù)表，可以得知，該注塑機(jī)的額定注塑量為：147。根據(jù)以下公式進(jìn)行校核型腔出模數(shù)量：
式中：
147
1.48
12.66
N=（0.8x147-1.48）/12.66=9.17個(gè)；
本次模具設(shè)計(jì)中，采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過校核，滿足注塑機(jī)額定注塑量的要求。
3.3、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.3.1 澆注系統(tǒng)
澆注體統(tǒng)是模具的關(guān)鍵組成部分，包含了定位環(huán)、澆口襯套、主流道、分流道、澆口等。澆注系統(tǒng)的作用是讓原料在高溫高壓的條件下進(jìn)入模具的型腔里面的通道，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要減少廢料、壓力和溫度的消耗、射速的降低。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響到數(shù)據(jù)的成型、表面光度、質(zhì)量等。
3.3.2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道一般指的是澆口襯套到分流道的這一段，與模具的正中間重合，主流道也可以說是澆口襯套內(nèi)的流道，設(shè)計(jì)時(shí)一般取1-3°的斜度，便于廢料的取出脫模。
3.1=3.5+（）mm；
得到主流道小端直徑d=3.1mm；
主流道還需要考慮一定的脫模斜度，一般脫模斜度的取值為；
主流道高度L=70mm；
經(jīng)過CAD繪圖可以直接得出主流道大端直徑如下尺寸。
主流道大端直徑D=5.6mm；
圖3-2 主流道的設(shè)計(jì)
3.3.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是鏈接各個(gè)型腔的流道，分流道的長度和大小都很關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)時(shí)既要保證充填位置的均勻，還要控制好充填的時(shí)間，充填過程勻速，所以分流道的大小也很重要。
分流道的直徑可以采用如下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
式中：
13.29g；
30mm；
根據(jù)塑件的壁厚、材料的種類和型腔布局結(jié)構(gòu)形式，
經(jīng)過計(jì)算得分流道直徑:D=2.26mm
考慮時(shí)間機(jī)械加工切削工藝，取分流道尺寸如下。
實(shí)際分流道直徑d=4mm；
圖3-3 分流道的設(shè)計(jì)
3.3.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口的設(shè)計(jì)是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的一部分，選擇不同的澆口形式對(duì)于整套模具的影響非常大，據(jù)產(chǎn)品的要求選擇合理的澆口。
常見的澆口有這幾種形式：直接澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、潛入澆口等等。
在進(jìn)行澆口的設(shè)計(jì)時(shí)要考慮充填均勻性的同時(shí)還要盡量的確保產(chǎn)品外觀質(zhì)量。
根據(jù)塑料的材料性能，和塑件壁厚、尺寸大小等因素，可以通過查注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)表進(jìn)行取值，本次設(shè)計(jì)中，取側(cè)澆口澆口數(shù)據(jù)如下尺寸。
對(duì)于側(cè)澆口取值：
側(cè)澆口寬度w=2mm；
側(cè)澆口深度h=0.8mm；
側(cè)澆口長度l=1.1mm；
3.3.5 冷料穴的設(shè)計(jì)
在主流道的末端需要設(shè)計(jì)一段放置冷料的位置，因?yàn)樵谀＞咦⑺艿倪^程中，先進(jìn)入模具內(nèi)部的原料會(huì)應(yīng)為模具的溫度冷卻。如果不設(shè)計(jì)冷料穴使其進(jìn)入產(chǎn)品中，將會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和表面形狀。為了防止生產(chǎn)出來的產(chǎn)品不合格，必須設(shè)計(jì)一段冷料穴把前面冷卻的一部分料存留起來。冷料穴一般設(shè)計(jì)在主流道的下端型芯內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)冷料穴的直徑，在冷料穴附近設(shè)計(jì)鉤料針。在模具開模時(shí)拉出主流道和冷料穴的廢料，在通過人工的方式或者機(jī)械手取出廢料。一般在鉤料針的設(shè)計(jì)為Z字型，有的是凸圓形。
3.4 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注塑模具注塑的過程中，當(dāng)塑料充填進(jìn)型腔的一瞬間，強(qiáng)大的注射壓力會(huì)使型腔中的空氣壓縮難以充填，還會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，這時(shí)候需要排氣系統(tǒng)將型腔當(dāng)中的空氣排出去才能保證充填的均勻和產(chǎn)品的質(zhì)量。
在本次設(shè)計(jì)中，塑件的尺寸大小一般，結(jié)構(gòu)比較簡單，所以可以直接采用模具分型面間隙進(jìn)行排氣，能夠?qū)⑿颓划?dāng)中的空氣排出。
3.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具的脫模機(jī)構(gòu)是注塑成型后的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是塑件成型后從模具上取出的方法，頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)系到產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。脫模機(jī)構(gòu)分為頂針頂出和推板推出常見的都是這兩種。一般頂出機(jī)構(gòu)有；推出機(jī)構(gòu)，面針板，底針板，復(fù)位桿、復(fù)位彈簧等。脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則；保證產(chǎn)品脫模時(shí)不變形頂針要受力均勻，頂出的地方要選擇較厚的地方，盡可能避開影響產(chǎn)品外觀的地方，盡可能保證頂針的強(qiáng)度剛度。完成后的推出機(jī)構(gòu)如下圖：
圖3-4 推出脫模機(jī)構(gòu)
3.5.1脫模力的計(jì)算
根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算
79.2；
經(jīng)過計(jì)算得到：F=158.4N
3.5.2推桿強(qiáng)度的校核
故符合要求。
式中，
是推桿材料的許用應(yīng)力，為120Mpa；
是推桿所受的應(yīng)力；
F是脫模力，為158.4N；
n是推桿數(shù)目，為8根；
d是推桿直徑，為6mm
4.2Mpa
所以滿足要求。
3.6復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
復(fù)位機(jī)構(gòu)的應(yīng)用是模具的重要機(jī)構(gòu)，在模具完成作業(yè)后要通過復(fù)位機(jī)構(gòu)的調(diào)整來進(jìn)行復(fù)位你對(duì)下次填充零件左準(zhǔn)備。復(fù)位機(jī)構(gòu)有復(fù)位桿和復(fù)位彈簧組成，由于復(fù)位機(jī)構(gòu)的作用強(qiáng)度選用SKD61來制造。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到復(fù)位彈簧的長度，滿足復(fù)位的條件。
3.7模架系統(tǒng)設(shè)計(jì)
需要結(jié)合型腔布局和排列結(jié)構(gòu)形式，盡可能的保證長寬尺寸為一個(gè)整數(shù)，這樣才能符合實(shí)際機(jī)械加工和原材料的購買要求，一般情況下，中小型模具可以根據(jù)塑件尺寸，保證型腔側(cè)壁厚度在30-50mm之間，大型模具保證50-80mm之間的型腔側(cè)壁厚度。
（1）、確定成型型腔零件長寬高尺寸如下
190x140x30mm
（2）、確定成型型芯零件長寬高尺寸如下
190x140x40mm
（3）、確定模架定模板長寬高尺寸如下
300x300x70mm
（4）、確定模架動(dòng)模板長寬高尺寸如下
300x300x90mm
（5）、確定墊塊的高度
墊塊需要考慮實(shí)際頂出脫模的需求，本次設(shè)計(jì)中，采用墊塊高度為：90mm，即可滿足要求。
根據(jù)澆注澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，以及頂出脫模要求，選擇國標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)模架，采用大水口模架系統(tǒng)。具體的模架型號(hào)為：CI3030-A70-B90-C90
圖3-5 標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)構(gòu)形式
第4章、 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1成型零件的設(shè)計(jì)
用來填充使其成型的空間稱為型芯型腔，成型零件直接與零件接觸。為了使其加工方便通常要有一些鑲嵌零件，成型零件的外觀精度影響產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量，是模具結(jié)構(gòu)重要部分。成型零件在工作過程中受到高溫和壓力的沖擊和摩擦，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，要精確的計(jì)算出他們的尺寸精度，保證良好的表面光滑度。合理的選擇加工材料，避免在使用過程中發(fā)生磨損、變形和破裂。
4.2、型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔主要的結(jié)構(gòu)形式鑲嵌在定模板上，有的結(jié)構(gòu)是整體式。用來成型產(chǎn)品的外輪廓，其結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品的外形尺寸質(zhì)量息息相關(guān)。型腔的設(shè)計(jì)在滿足產(chǎn)品的要求的前提下使其在加工裝配維修時(shí)要簡單便捷。本次設(shè)計(jì)的型腔結(jié)構(gòu)簡單，安裝牢固材料可靠，在加工時(shí)要用到數(shù)控加工和電火花加工。
如下圖所示。
圖4-1型腔結(jié)構(gòu)形式
4.3、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯的作用是成型產(chǎn)品內(nèi)表面的零件，由于是產(chǎn)品的內(nèi)表面其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。加工方法和材料的選用與型腔一直，與型腔配合使用。
如下圖所示。
圖4-2型芯結(jié)構(gòu)形式
4.4 成型尺寸計(jì)算
4.4.1 型腔成型零件尺寸計(jì)算
型腔徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下：
式中：
；
（0.005）；
；
；
；
型腔長度尺寸計(jì)算為：
=[(1+0.005)x93-1/4x0.08]=93.49mm
型腔寬度尺寸計(jì)算為：
=[(1+0.005)x70-1/4x0.08]=70.37mm
（2）型腔深度尺寸計(jì)算
型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
式中
；
；
其他符號(hào)意義同上。
=[(1+0.005)x5-1/3x0.08]=5.05mm
4.4.2 型芯成型零件尺寸計(jì)算
1、型芯尺寸的計(jì)算
（1）型芯徑向尺寸計(jì)算
型芯徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下：
；
；
其他符號(hào)意義同上。
型芯長度尺寸計(jì)算為：
=[(1+0.005)x120+1/4x0.08]=120.58mm
型芯寬度尺寸計(jì)算為：
=[(1+0.005)x70+1/4x0.08]=70.33mm
（2）型型芯深度尺寸計(jì)算
型芯深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：
；
其他符號(hào)意義同上。
=[(1+0.005)x13-1/3x0.08]=13.04mm
4.4.3型腔零件的強(qiáng)度剛度校核
根據(jù)模仁側(cè)壁剛度校核公式
式中：
；
P——平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa
為5mm；
；
0.005；
經(jīng)過計(jì)算模仁側(cè)壁厚度得:
Sc=21.53mm，
在實(shí)際進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要考慮螺絲、冷卻水道的位置和尺寸，一般取值需要偏大一些。
而本次設(shè)計(jì)中，模仁的側(cè)壁取值為30-40mm之間，滿足要求。
4.5 成型零件鋼材的選用
由于成型部分要承受耐高溫、高壓和摩擦力，材料的選用上選擇718H。該材料的硬度HRC8-42度之間，滿足模具的使用條件。而且加工出來的表面光滑度非常好滿足產(chǎn)品的要求，提高模具的使用壽命。
第五章、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1、冷卻系統(tǒng)概述
在產(chǎn)品的制造過程中，冷卻溫度是成型部分最后的工序，他是影響零件外觀的重要原因。在冷卻過程中，要是冷卻不均勻會(huì)導(dǎo)致零件變形有裂痕。對(duì)于各中原料的的成型工藝和性能的不同，冷卻的溫度也不同。一般注射在模具的塑料溫度在200度左右，成型固體化后出模的溫度在60度左右。降低溫度的方法通常使用水管冷卻，冷卻水管加工方便又實(shí)用。
5.2、冷卻水道的計(jì)算
在單位時(shí)間內(nèi)熔體凝固時(shí)放出等熱量等于冷卻水所帶走的熱量，故有
公式：?????
；
）；
；
；
；
；
；
5.2.1求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q
設(shè)注射時(shí)間為2s，冷卻時(shí)間為20s，保壓時(shí)間為15s，開模取件時(shí)間為3s.，得注射成型周期為40S。
設(shè)用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，一個(gè)小時(shí)成型次數(shù)n＝3600/40＝90
26.81.0590=2.5326
查注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)得ABS單位重量放出的熱量
???
故：2.5326=1038KJ
5.2.2 水的體積流量
?由公式
1038/=0.05
式中：
5.2.3 求冷卻水道直徑d
根據(jù)水的體積流量查注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)[1]得d=8mm；本次設(shè)計(jì)中的冷卻水道滿足要求。
。冷卻水道設(shè)計(jì)如下圖所示：
圖5.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第六章 注塑機(jī)的選擇與校核
6.1 注塑機(jī)的工作原理
看的注塑機(jī)時(shí)，大多數(shù)人都覺的他的工作原理很復(fù)雜。其實(shí)注塑機(jī)的作用跟醫(yī)院打針注射器相似，是將放入其中的塑料顆粒通過高溫使其融化，然后通過螺桿旋轉(zhuǎn)推動(dòng)產(chǎn)生的高壓使熔料經(jīng)過噴嘴注射進(jìn)模具中進(jìn)行冷卻成型，然后冷卻下來進(jìn)行取件再合模進(jìn)行注塑。注塑機(jī)一般采用臥式注塑，也有立式注塑機(jī)和雙色注塑機(jī)。本次設(shè)計(jì)選擇臥式注塑的形式。
6.2 初選注塑機(jī)型號(hào)
注塑機(jī)是與模具相互配合的，可以通過模具的尺寸選擇適合的注塑機(jī)，通過前面對(duì)型芯型腔的尺寸確定，初步選擇注塑機(jī)型號(hào)為HTF110X1B，如下圖所示：
型號(hào)
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(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
圖6-1注塑機(jī)參數(shù)表
6.3 注塑機(jī)注射容量的校核
147x80%≥2x12.66+1.48=26.8
其中：
2個(gè)；
147；
1.48；
12.66
查注塑機(jī)參數(shù)表，注塑機(jī)的額定注塑量為147，所以滿足注塑量的要求。
6.4 校核壓力
查材料的成型工藝表，可以得知，ABS的成型注射壓力范圍取值為100-130Mpa，而本次選擇的注塑機(jī)的額定注塑壓力值為183Mpa，所以是滿足本次注射壓力的要求的。
6.5 校核模具安裝尺寸
本次設(shè)計(jì)中，選擇的國標(biāo)模架的最大模具長寬的最大尺寸為350x300mm，而查詢本次選擇的注塑機(jī)的參數(shù)表中，注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距的尺寸為400x400mm，所以本套注塑模具的長寬尺寸滿足安裝要求。
其次是校核安裝厚度的尺寸參數(shù)，本套模具的總高度值為300mm,而選擇的注塑機(jī)的最大容模厚度數(shù)據(jù)為160-410mm之間，所以滿足高度的安裝尺寸要求。
所以：本套注塑模具，長寬高尺寸均滿足注塑機(jī)的安裝尺寸要求。
6.6 校核移模行程
注塑模具在完成成型固化以后，模具需要打開一定距離，讓注塑機(jī)的頂棍頂向頂出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的最后一步脫模工序，查表注塑機(jī)總的開模行程為340mm；
式中 ，4.12mm；
，84.88mm；
340mm≥4.12+84.88mm+10mm=99
經(jīng)過計(jì)算，注塑機(jī)的移模行程滿足注塑模具的要求。
6.7 校核注塑機(jī)鎖模力
校核公式如下；
1100≥（22400.07+117.02）30=147.5148KN
式中：
P-平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa
經(jīng)過計(jì)算，本次設(shè)計(jì)中的模具需要的鎖模力在注塑機(jī)額定鎖模力允許范圍內(nèi)，滿足要求。
第七章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的概述
當(dāng)塑件的側(cè)壁帶有孔，凸起或者倒扣時(shí)無法上下正常脫模的情況下就需要設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行塑件的成型和脫模。抽芯機(jī)構(gòu)通常設(shè)計(jì)為3-5°的形式能夠更方便的工作。常見的抽芯機(jī)構(gòu)可分為：手動(dòng)抽芯、液壓抽芯和機(jī)械式抽芯，本次設(shè)計(jì)完成的抽芯機(jī)構(gòu)如下圖所示：
圖7-1 模具抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算
（1）、計(jì)算抽芯距離
S=L+（3-5）MM
式中：
S——抽芯距離
L——塑件倒扣距離
本次設(shè)計(jì)中，抽芯距離S=6+（3-5）mm=10mm
（2）、抽芯力的計(jì)算
式中：
，N
300
本次設(shè)計(jì)中取傾斜角度為取18度。
經(jīng)過計(jì)算得：158.4N
（3）、斜導(dǎo)柱直徑的計(jì)算
式中：
；
39.2mm；
經(jīng)過計(jì)算得：6.58mm
本次設(shè)計(jì)中，查表選用標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱，斜導(dǎo)柱直徑為14mm。斜導(dǎo)柱傾斜角度取值一般為15-30度之間，本次設(shè)計(jì)中，選用斜導(dǎo)柱傾斜角度為18度。
第八章、繪制模具總裝圖
8.1、本模具總裝圖
模具工作原理：
1.首先把模具安裝上注塑機(jī)，通過壓板固定。然后注塑機(jī)的噴嘴注射膠料。經(jīng)過主流道分流道澆口后進(jìn)入型腔，融料通過固化冷卻后成型。
2.模具的分型面從定模板和動(dòng)模板之間打開。在分型面打開的同時(shí)，滑塊沿著斜導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)完成側(cè)向分型抽芯脫模。導(dǎo)出和導(dǎo)套提供導(dǎo)向，達(dá)到頂出行程的要求之后，模具停止開模。
3.注塑機(jī)的頂棍通過頂棍孔頂向頂針底板。頂針底板和頂針面板同步作用，實(shí)現(xiàn)推桿的推出，從而塑件與模具實(shí)現(xiàn)分離。當(dāng)塑件脫離模具以后，注塑機(jī)的頂棍退回。在復(fù)位桿和彈簧的作用下，頂出機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。模具合模準(zhǔn)備下一次工作過程。
圖8-1 模具二維總裝圖
圖8-2 模具三維總裝圖
總結(jié)
本次設(shè)計(jì)首先通過對(duì)塑件的建模讓我學(xué)會(huì)了基本的三維軟件的操作，通過三維軟件的繪圖過程，反復(fù)練習(xí)，獲得很許多的繪圖技巧，比如原來需要三四部才能繪制的形狀，通過反復(fù)琢磨各種繪圖命令，可以簡化到一步繪制。
然后通過文獻(xiàn)的查詢，獲得了各種模具的經(jīng)典結(jié)構(gòu)原理等，也復(fù)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)各們課程，對(duì)各種設(shè)計(jì)參數(shù)的查詢和對(duì)繪圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。后續(xù)在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的過程中，了解了模具的組成，和模具設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)步驟。通過對(duì)分型面的設(shè)計(jì)選擇，得到模具的型芯型腔形狀，然后還是合集型腔布局，確定了模具的大小和基本結(jié)構(gòu)。通過這些設(shè)計(jì)讓我對(duì)模具有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，分型面選擇有多樣化，各種選擇都能決定塑件的成型效果。然后流道的設(shè)計(jì)也是有很多選擇，分析后可以了解各種流道適合什么樣的塑件產(chǎn)品。頂出機(jī)構(gòu)的選擇需要在不同的要求下，設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)等，這些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)都是為以后工作有很多幫助。
其次設(shè)計(jì)過程的很多計(jì)算過程，都是查詢相關(guān)資料獲得，此設(shè)計(jì)對(duì)我查詢資料的效率也有很大幫助，對(duì)資料分類查詢，各種文獻(xiàn)網(wǎng)上資料的檢索，都比以往有了很多的提高，無論是從資料檢索質(zhì)量還是速度都有很大的提高。通過這次設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到自己的不足，將來進(jìn)入這個(gè)行業(yè)還有更對(duì)的知識(shí)需要學(xué)習(xí)和提高。
致謝
時(shí)間匆匆過，一轉(zhuǎn)眼我就叫離開我敬愛的校園了，在學(xué)校的生活忙忙碌碌的學(xué)習(xí)，讓我的生活過得非常充實(shí)?，F(xiàn)如畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，在設(shè)計(jì)的過程中不斷的學(xué)習(xí)和查閱質(zhì)料，讓我更加的鞏固專業(yè)知識(shí)，不斷的完善自己的不足。雖然在設(shè)計(jì)過程中遇到了很多困難，但是我通過自己的能力還是完成了，遇到困難并解決也是一種磨練，在以后的生活中會(huì)遇見很多困難，我都不會(huì)逃避勇敢面對(duì)。
在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，我將踏入社會(huì)。回想起當(dāng)初剛進(jìn)校門的我年少無知，當(dāng)初懵懂的少年，現(xiàn)如今學(xué)業(yè)小成即將進(jìn)入社會(huì)。由衷的感謝學(xué)校給與了我一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和平臺(tái)，讓我在美麗的校園里保持良好的心態(tài)學(xué)習(xí)。還要感謝老師們的悉心教導(dǎo)，每當(dāng)我遇到學(xué)習(xí)問題的時(shí)候都耐心的教導(dǎo)，當(dāng)我的專業(yè)技能更加的精進(jìn)。還有我的同學(xué)們，在我遇到困難的時(shí)候都紛紛伸出援手幫助我。感謝你們?cè)谛Ｆ陂g對(duì)我的幫助，讓我踏入社會(huì)時(shí)擁有一技之長，不會(huì)淪落街頭。我已經(jīng)不是當(dāng)初懵懂的少年了，如今的我要去用我的技能回報(bào)母校、造福國家。
臨別之際希望母校更加輝煌，培育出才子造福人類，也希望師弟師妹們學(xué)業(yè)有成。祝愿老師們身體健康，在校期間讓老師們費(fèi)心了。希望同學(xué)們找到一份如意的工作，謝謝你們對(duì)我的幫助。
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