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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 目錄 1 前言 .1 1.1 課題內(nèi)容 .1 1.2 課題背景 .1 1.3 模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 .1 1.4 課題的來(lái)源及要求 .2 2 模具方案及制品設(shè)計(jì) .3 2.1 總體方案設(shè)計(jì) .3 2.2 塑件的測(cè)繪 .3 2.3 塑件的造型 .4 2.4 塑件的材料選擇與分析 .5 2.5 塑件尺寸精度 .5 2.6 模具材料的選擇 .5 2.7 脫模斜度 .6 2.8 型腔數(shù)目的確定 .6 2.9 注射機(jī)的選擇 .7 3 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 .8 3.1 分型面的確定 .8 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .9 3.3 主流道的設(shè)計(jì) .9 3.4 分流道的設(shè)計(jì) .10 3.5 澆口套的設(shè)計(jì) .11 3.6 冷卻裝置設(shè)計(jì) .11 3.7 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .12 3.8 推桿 .13 3.9 復(fù)位桿 .13 3.10 導(dǎo)向裝置 .13 3.11 側(cè)抽芯的設(shè)計(jì) .13 3.12 確定各模板尺寸 .14 3.13 凸凹模結(jié)構(gòu)形式 .14 3.14 注射機(jī)技術(shù)參數(shù)的校核 .15 3.15 零件強(qiáng)度計(jì)算及校核 .16 4 模具的三維造型 .19 4.1 典型零件的造型造型 .19 4.2 模架的三維造型 .19 5 型腔工藝分析及加工仿真 .22 6 結(jié)論 .26 參考文獻(xiàn) .27 致謝 .28 附錄 .29 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 1 1 前言 1.1 課題內(nèi)容 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工。 1.2 課題背景 由于塑料材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，目前正逐漸成為金屬材料的良好代用材料，在很 多領(lǐng)域都出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢(shì)。作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑 模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低， 直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)中的反應(yīng)能力和速度。隨著塑料新品種的不斷出現(xiàn)以及塑料制品在結(jié)構(gòu)、外觀上 要求的日益提高，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜。而傳統(tǒng)的模具設(shè) 計(jì)是在二維環(huán)境下采用手工繪圖的方式進(jìn)行的，已經(jīng)很難滿足這種發(fā)展變化的需要。 過(guò)去模具設(shè)計(jì)工作主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，模具的加工制造又在很大程度上依賴 于生產(chǎn)者的操作技能，因此存在模具設(shè)計(jì)水平低、加工質(zhì)量差、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、使用 壽命短等缺陷。 注塑模具 CADCAM 技術(shù)的應(yīng)用，從根本上改變了傳統(tǒng)的塑料產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和模具 加工方式，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短了開(kāi)發(fā)周期、降低了生產(chǎn)成本、強(qiáng)有力 地推動(dòng)了模具工業(yè)的發(fā)展。一些大型的商品化 CADCAM 軟件，如 ProEngineer、Unigraphics II、Cimatron、MoldFlow 等，都已開(kāi)發(fā)出專門用于 注塑模具設(shè)計(jì)的功能模塊，為模具設(shè)計(jì)提供了十分方便的工具。有資料統(tǒng)計(jì)表明， 采用 CAD 技術(shù)可以使模具設(shè)計(jì)時(shí)間縮短 50。在歐美一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家， CADCAM 已經(jīng)成為模具行業(yè)一種普遍應(yīng)用的技術(shù)。在 CAD 應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩 掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段。在模具設(shè)計(jì)中采用三維 CAD 軟件的企業(yè)已經(jīng)接近 90。目前，國(guó)內(nèi)也有不少企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用 CAD 軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。 ProE 等軟件在注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，成功地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的不足， 制品幾何造型、分型面的創(chuàng)建、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都是基于同一數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的，既 方便，又易保證制品的精度。 1.3 模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 1、產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，特別是家電、汽車、IT 行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，使模 具制造業(yè)得到迅猛的發(fā)展。 2、現(xiàn)代產(chǎn)品對(duì)模具的種類、精度、工作條件和使用壽命等提出了更高的要求。 3、 在同外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，模具制造業(yè)已成為一個(gè)專門的行業(yè)，其標(biāo)準(zhǔn)化、專 業(yè) 化、商品化程度高，模具行業(yè)儼然已經(jīng)成為一個(gè)高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。模具行業(yè)大 量采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，新材料、新的熱處理工藝不斷涌現(xiàn)，特別是 IT 業(yè)的迅 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 2 猛發(fā)用使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design ，簡(jiǎn)稱 CAD）和輔助制造 （Computer Aided Manufacturing，簡(jiǎn)稱 CAM）在模具行業(yè)廣泛應(yīng)用。 隨著世界制造中心向東南亞轉(zhuǎn)移，我國(guó)的模具生產(chǎn)近幾年也得到了迅猛的發(fā)展， 但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大差距，標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化程度還不夠高， 模具品種少，制造精度低，使用壽命短，設(shè)備技術(shù)力量落后，模具生產(chǎn)技術(shù)人員， 特別是掌握現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人員比例小。 有專家預(yù)測(cè)，不遠(yuǎn)的將來(lái)，中國(guó)將成為世界最大的制造中心，這給我國(guó)的模具 行業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。因此，加快高技術(shù)設(shè)備如數(shù)控加工、快速制模、 特種加工在模具行業(yè)中的應(yīng)用，加大新興 CAD/CAM 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng) 用比例，加速模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研究和強(qiáng)化模具高技術(shù)人員的培養(yǎng)， 已成為我國(guó)模具行業(yè)再 上一個(gè)新臺(tái)階的關(guān)鍵。 1.4 課題的來(lái)源及要求 1、課題來(lái)源于鹽城市羽佳塑料制品廠。 2、課題研究的主要內(nèi)容： （1）產(chǎn)品的注塑加工工藝 （2）制品測(cè)繪、工程圖繪制、三維造型及結(jié)構(gòu)優(yōu)化 （3）制品模具設(shè)計(jì)（全套工程圖及三維造型） （4）上下型腔的加工工藝分析、工藝規(guī)程、數(shù)控仿真加工及下型腔的工藝卡 片。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 3 2 模具方案及制品分析 2.1 總體方案設(shè)計(jì) 首先是對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪，然后后用 ProE 軟件進(jìn)行三維造型。主要采用拉伸、 旋轉(zhuǎn)、螺旋掃描、等步驟造型。造型結(jié)束后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)?？紤]到生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì) 效益，還有塑件的精度等級(jí)，本模具采用一模四腔。下面選擇注塑機(jī)，主要從注射 量、鎖模力等方面進(jìn)行考慮。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過(guò)注射機(jī)最 大容量的 80。接著對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為主流道、 分流道、澆口、冷料穴等。主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線應(yīng)在同一條直線 上。另外由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個(gè)澆口套。澆口套要 進(jìn)行淬火處理，這樣可以延長(zhǎng)模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔 融塑料的體積有關(guān)，一般直徑為 812mm。本模具設(shè)計(jì)取 10mm。主流道與分流道 采用圓角過(guò)渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。分流道的布置要均勻處理， 確保熔融塑料由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不必很光，可以使熔融 塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過(guò)渡，有利于熔料的流 動(dòng)及填充。澆口主要有兩個(gè)作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不 產(chǎn)生倒流。冷料穴主要是避免冷料進(jìn)入型腔影響塑件的質(zhì)量和堵塞澆口。拉料銷主 要是保證澆注系統(tǒng)的凝料從定模澆口套中拉出，留在動(dòng)模一側(cè)，便于取出。接著是 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本模具采用間隙排氣。利用分型面的配合間隙自然排氣。下面是 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。推動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源有手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。 本模具設(shè)計(jì)采用注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的強(qiáng)制脫模 （即完成塑件的螺紋和卡位的脫模。最后利用斜導(dǎo)柱實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯，完成防偽圈的 脫模。 2.2 塑件的測(cè)繪 塑件為塑料瓶蓋，材料為 ABS，用游標(biāo)卡尺對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪。我們最終所需要 加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來(lái)的千千萬(wàn) 萬(wàn)個(gè)塑件中的一個(gè)，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的變形， 因此對(duì)該零件的測(cè)量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理。如對(duì)塑件較大尺寸誤差的進(jìn)行修正， 對(duì)相同形狀處所測(cè)不同尺寸的取均值進(jìn)行圓整，然后繪出零件的草圖。由于條件限 制所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的辦法。 量具：游標(biāo)卡尺（0300、0.02） ，曲線測(cè)量?jī)x等 注意做到以下幾點(diǎn)： 1、測(cè)繪過(guò)程中必須把被測(cè)物體放在工作平面上； 2、采用多次測(cè)量求平均值； 3、正確地讀取數(shù)據(jù)。 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 4 測(cè)量的主要尺寸如下圖： 圖 2-1 塑件的主要尺寸 2.3 塑件的造型 零件測(cè)繪草圖出來(lái)以后，應(yīng)該根據(jù)零件的測(cè)繪圖，對(duì)零件的進(jìn)行三維造型。三 維造型可以選用 ProE 軟件，三維造型的所有參數(shù)與測(cè)繪的數(shù)據(jù)一致。首先打開(kāi) 三維軟件 ProE，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面，點(diǎn)擊 拉伸， 旋轉(zhuǎn)， 掃描， 混 合，造型等命令繪制三維圖形。 由 ProE 軟件的計(jì)算功能得塑件尺寸為： 該塑件外形尺寸為 32.34mm19.51mm，根據(jù)上述的方法繪制的制品的零件圖 如下： 塑件的三維造型如圖 2-2 所示： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 5 圖 2-2 塑件的三維造型 2.4 塑件的材料選擇與分析 1、塑件的材料選擇 （1）ABS：高流動(dòng)性，便宜，適用于對(duì)強(qiáng)度要求不太高的部件。 （2）在材料的應(yīng)用上需要注意以下一點(diǎn)： 避免一味減少?gòu)?qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)，什么部件都用 PC 料而導(dǎo)致成型困難和成本增加； 在對(duì)強(qiáng)度沒(méi)有完全把握的情況下，模具評(píng)審時(shí)應(yīng)該明確告訴模具供應(yīng)商，可能會(huì)先 用 PC+ABS 生產(chǎn) T1 的產(chǎn)品，但不排除當(dāng)強(qiáng)度不夠時(shí)后續(xù)會(huì)改用 PC 料的可能性。這 樣模具供應(yīng)商會(huì)在模具的設(shè)計(jì)上考慮好收縮率及特殊部位的拔模角。 因此，該塑件選擇 ABS 材料。 2、塑件的材料分析 ABS：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer 丙烯腈丁二烯苯 乙烯共聚物，屬于熱塑性材料。 使用性能： 綜合性能較好，沖擊韌性、機(jī)械強(qiáng)度一般，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好， 易于成形和機(jī)械加工。 成型性能： （1）無(wú)定性材料，流動(dòng)性中等，比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙 烯好，溢邊值為 0.04 毫米左右。 （2）吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥。 （3）成型時(shí)易取高料溫、高模溫，但料溫過(guò)高易分解（分解溫度為250） 。 對(duì)于精度較高的塑件，模溫宜取 5060，對(duì)光澤、耐熱塑件，模溫宜取 6080。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為 180230，注射壓力為 10001400kgf/cm 3。用螺桿式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為 160220，注射壓力為 7001000 kgf/cm 3。 2.5 塑件尺寸精度 塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及 成型工藝的特點(diǎn)。作為塑料瓶蓋，要求外表面光滑，既不會(huì)在使用過(guò)程中對(duì)人造成 傷害，還要必須考慮其外形的美觀。因此該塑件取精度等級(jí)為 6 級(jí)。 2.6 模具材料的選擇 塑料模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組成一套模具的零件數(shù)目較多，而且由于各零件在工 作中所處的地位、作用不同，對(duì)材料的性能要求也不同?？偟恼f(shuō)來(lái)，用于制作塑料 模具的材料，在質(zhì)量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的強(qiáng)度和 韌性，再次是易于加工。因此，應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、性能要求和使用條件、模具的 制造方法，合理地選用模具材料。根據(jù)文獻(xiàn)6中的 P546，模具中各個(gè)零件的材料 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 6 選擇如下： （1）導(dǎo)向零件的材料選擇 包括導(dǎo)套和導(dǎo)柱，由于在開(kāi)、合模時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 成型過(guò)程中要承受一定的壓力，或偏載負(fù)荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一 定的韌性，本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向零件選用 T8A，經(jīng)過(guò)滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到 50- 55HRC； （2）澆注系統(tǒng)零件的材料選擇 包括澆口套，拉料桿等，要求具有良好的耐磨 表面、耐蝕性和熱硬性，本設(shè)計(jì)中的澆注系統(tǒng)零件選用 T8A，經(jīng)過(guò)滲碳淬火后表面 硬度應(yīng)達(dá)到 50-55HRC； （3）頂出機(jī)構(gòu)零件的材料選擇 包括推桿和復(fù)位桿，要求表面耐磨性好，并具 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中推桿選用 45 鋼,淬火處理后表面硬度達(dá)到 40-45HRC； 復(fù)位桿選用 T8A，淬火處理后表面硬度達(dá)到 50-55HRC； （4）模體零件的材料選擇 包括各種模板、推板、固定板、墊塊等，這些零件 要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在本設(shè)計(jì)中選用 45 鋼，經(jīng)淬火處理后表面硬度達(dá)到 40- 45HRC，可滿足上述要求； （5）定位零件的材料選擇 包括定位銷和螺釘，要求其具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度， 耐磨性好，考慮上述要求，定位銷選用 T8A，并表面淬火使硬度達(dá)到 50-55HRC；螺 釘選用 45 鋼。 2.7 脫模斜度 脫模斜度主要是為了便于脫模。塑件沿脫模方向常用的斜度值對(duì)熱塑性塑件為 0.53，熱固性酚醛壓制件取 0.51。脫模斜度的大小與塑件的形狀，脫 模方向的長(zhǎng)度，塑件表面質(zhì)量有密切關(guān)系。 熱塑性塑料在脫模時(shí)有較大的彈性，即使是較小的脫模斜度，也可以順利脫模。 但為了減小脫模阻力，一般在產(chǎn)品沒(méi)有特殊要求的條件下，選用盡可能大的脫模斜 度。 較深的孔，其兩端尺寸公差又較小時(shí)，可以用推板、推管等進(jìn)行強(qiáng)制脫模。但 型芯的表面必須做成鏡面，而且要有不低于 52HRC 的硬度。 塑料的性質(zhì)不同（指硬度、表面摩擦系數(shù)、彈性等） ，所必須的脫模斜度也不 同，一般規(guī)律為： （1）硬質(zhì)塑料需比軟質(zhì)的脫模斜度大； （2）塑件的壁厚大時(shí)，成形收縮大，脫模斜度要大； （3）形狀復(fù)雜的部分要比形狀簡(jiǎn)單的部分有較大的脫模斜度； （4）型腔的深溝槽部分如加強(qiáng)筋、突臍等，需要較大脫模斜度。一般選 取 35。 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)使塑件緊緊地包住模具型芯、型腔中突出的部分， 為了使塑件易于從模具內(nèi)脫出，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證塑件的內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜 度。由于目前還沒(méi)有比較精確的脫模斜度計(jì)算公式，在選擇脫模斜度時(shí)，主要還是 參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù) ABS 材料的性質(zhì)在設(shè)計(jì)中選用 2.5的拔模斜度。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 7 2.8 型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)越多時(shí)，精度也相對(duì)地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于 熔體在模具內(nèi)的流動(dòng)不勻所致。所以精密塑件盡量不用多腔模形式。按照 SJ/T 1062895 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 1、2 級(jí)超精密級(jí)塑件，宜一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時(shí)可以 一模二腔。3、4 級(jí)的精密級(jí)塑件，宜一模四腔以內(nèi)。從塑件尺寸精度考慮，由于該 塑件精度等級(jí)為 6 級(jí)而且塑料瓶蓋結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以采用一模四腔。 2.9 注射機(jī)的選擇 由于型腔數(shù)目與所使用的注射機(jī)的參數(shù)有關(guān)，而工廠里的注射機(jī)的規(guī)格又是確 定的，根據(jù)文獻(xiàn)6中的 P574，表 5-29 常用注射機(jī)技術(shù)規(guī)格及特性中查出,使用的 注射機(jī)型號(hào)為 XS-ZY-60。 下表為 XS-ZY-60 型注射機(jī)的參數(shù)： 螺桿直徑 38mm 最大注射容量 60g 注射壓力 122MP a 鎖模力 500kN 最大注射面積 130cm 2 最大模具厚度 200mm 最小模具厚度 70mm 模板最大距離 380mm 模板行程 180mm 噴嘴圓弧半徑 12mm 噴嘴孔徑 mm 4 噴嘴移動(dòng)距離 120mm 定位孔直徑 mm0.51 頂出形式 中心頂桿，機(jī)械頂出 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 8 3 具體設(shè)計(jì) 3.1 分型面的確定 1、分型面的確定要遵守以下原則： （1）分型面塑件應(yīng)盡可能留在動(dòng)模或下模，以便從動(dòng)?；蛳履ｍ敵?，簡(jiǎn)化模 具結(jié)構(gòu)。 （2）分型面塑件留于動(dòng)模時(shí)，應(yīng)考慮最簡(jiǎn)頂出形式，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 （3）塑件有側(cè)抽芯時(shí)，應(yīng)盡可能放在動(dòng)?；蛳履２糠?，避免定模或下模側(cè)抽 芯。 （4）塑件有多組抽芯時(shí)，應(yīng)盡量避免長(zhǎng)端側(cè)抽芯。 （5）頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會(huì)損傷塑件外觀。一般應(yīng)選擇在 頭部下端分型。 （6）一般塑件分型面的選擇，應(yīng)考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有 分型痕跡。 （7）有同心度要求的塑件，應(yīng)盡可能將型腔設(shè)在同一分型面上。 （8）一般分型面應(yīng)盡可能設(shè)在塑料流動(dòng)方向的末端，以利于排氣。 本模具設(shè)計(jì)分型面選擇塑件的主體與仿偽圈之間的平面，如下圖所示： 圖 3-1 分型面位置 2、分型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)采用的三分型面結(jié)構(gòu)，所以在模具分型時(shí)必須要注意幾個(gè)點(diǎn)，一是 第一次分型的位置，二是第二次分型的位置，三是第三次分型的位置。其結(jié)構(gòu)如下 圖： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 9 3-2 裝配示意圖 開(kāi)模時(shí)定模座板、拉板、和拉料銷同時(shí)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)一分型面分型；模具繼續(xù)分 模，待拉板與擋銷接合時(shí)，由于鎖扣組件的作用，拉板開(kāi)始被強(qiáng)制分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)二分 型面分型，隨著分模的繼續(xù)進(jìn)行，澆口會(huì)在自重的作用下落入收集箱；模具繼續(xù)分 模，待墊圈與定模板接合時(shí)，鎖扣組件開(kāi)始被強(qiáng)制分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)三分型面分型。 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流經(jīng)的一 段路程的總稱。澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、進(jìn)料口、冷料穴等組成。根據(jù)文獻(xiàn) 6中的 P559，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮以下設(shè)計(jì)原則： （1）澆口要設(shè)在不影響塑件外觀質(zhì)量的地方及部位； （2）澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)塑料的成型特性，以保證成型周期及塑件質(zhì)量； （3）澆注系統(tǒng)根據(jù)型腔數(shù)的多少和布局確定； （4）澆注系統(tǒng)根據(jù)成型塑件的形狀及尺寸確定； （5）澆注系統(tǒng)盡量采用短流程，以減少熱量和壓力的損耗及節(jié)約原材料； （6）澆注系統(tǒng)應(yīng)有利于良好的排氣，并防止型芯的變形及嵌件的位移； （7）澆注系統(tǒng)的確定應(yīng)考慮注射機(jī)的安裝尺寸，防止單邊安裝。 3.3 主流道的設(shè)計(jì) 主流道為從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到分流為止的熔融塑料的流動(dòng)通道。它與注射機(jī)噴 嘴在同一直線上。本模具設(shè)計(jì)采用澆口套的形式鑲?cè)肽０逯?。如下圖所示。為防止 澆口套被注射機(jī)噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定的硬度。 主流道的基本尺寸通常取決于兩個(gè)方面：第一個(gè)方面是所使用的塑料種類，所 成型的制品質(zhì)量和壁厚大小。關(guān)于主流道的基本尺寸的選定參考下表： 表 3-1 主流道直徑參考表 制品質(zhì)量/g D/mm R/mm 020 3 0.5 2040 4 1 40150 5 1 150300 6 2 300500 8 2 5001500 10 2 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 10 第二個(gè)方面，注射機(jī)噴嘴的幾何參數(shù)與主流道尺寸的關(guān)系，如圖所示。 a） 與噴嘴接觸的始端直徑與噴嘴直徑的關(guān)系為 D = d + (0.5 1)=4+1=5； b） 球面凹坑半徑 R2 = R1 + (1 3)=12+2=14 半錐角 = 2 4取 4； c） 盡可能縮短主流道的長(zhǎng)度 L 圖 3-3 澆口套與注塑機(jī)噴嘴關(guān)系 為防止注射機(jī)噴嘴與澆口套兩部分相接觸處由于有間隙而產(chǎn)生的溢料，澆口套 的球半徑應(yīng)比噴嘴的球半徑大 2mm5mm，主流道的小端尺寸應(yīng)比噴嘴孔尺寸稍大， 這樣可以使噴嘴與澆口套對(duì)位容易。本模具設(shè)計(jì)采用的注射機(jī)是 XSZY60，其噴 嘴球徑為 12mm，取澆口套的球半徑為 20mm。另外，為使?jié)部谔字械乃芰先菀酌撾x 主流道，應(yīng)設(shè)有脫模斜度，這個(gè)斜度一般最小不小于 1，最大不超過(guò) 4。主流 道的脫模斜度不能過(guò)大，否則在注塑時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流和流速過(guò)慢等現(xiàn)象。主流道應(yīng)保 持光滑的表面，避免留有影響塑料流動(dòng)和脫模的尖角毛刺等。 3.4 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道與澆口(進(jìn)料口)之間的一段通道。分流道的表面不必要求很 光，因?yàn)榉至鞯辣砻娌缓芄饣?，能使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流 道的截面宜采用梯形及圓形截面，其作用是通過(guò)流道截面及方向變化，使熔料能平 穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向注入型腔。設(shè)計(jì)時(shí)，分流道應(yīng)平衡布置，特別是對(duì)于多型腔模具，應(yīng) 盡量使其布置均衡，使熔料幾乎能同時(shí)到達(dá)每個(gè)型腔的進(jìn)料口。并且，分流道截面 積應(yīng)為各進(jìn)料口截面積之和，各分流道的截面積和長(zhǎng)度應(yīng)與塑件相適應(yīng)，即大塑件 取大截面短流道，小塑件取小截面長(zhǎng)流道，以保證成型不同形狀和重量的塑件時(shí)所 有型腔能同時(shí)充滿。本模具設(shè)計(jì)中所有型腔體積相同，所以分流道設(shè)計(jì)采用等截面 和等距離。如果各型腔體積形狀不相等，則分流道設(shè)計(jì)必須在流速相等的條件下， 采用不等截面來(lái)達(dá)到流量不等，這樣也可以達(dá)到同時(shí)填充的目的。同時(shí)，還要用改 變流道長(zhǎng)度的辦法來(lái)調(diào)節(jié)阻力大小，以保證各個(gè)型腔同時(shí)填充。本設(shè)計(jì)中，分流道 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 11 的排列方式是 H 形排列，以保證所有型腔同時(shí)充滿。根據(jù)文獻(xiàn)中的 P561，分流道直徑計(jì)算如下： 分流道直徑 （3-6） (1/2)(/1)(5.1)dDm 式中 D主流道的大端直徑 常用分流道尺寸，根據(jù)文獻(xiàn)5中的 P561,可從下表中查出， 所以選擇 6dm 表 3-2 常用分流道系列尺寸 D（MM） 4 6 8 10 12 圖 3-4 分流道的排布 3.5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短通道。它的作用是增加和控制塑料進(jìn)入型 腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料，以保證充填實(shí)，確保制品質(zhì)量。澆口類型的 選擇取決于制品外觀的要求、尺寸和形狀的制約以及所使用的塑料種類等因素。 澆口的截面積一般為分流道截面積的 3% -9%，截面形狀多為矩形或圓形，澆口 的長(zhǎng)度約為 1-1.5mm。在設(shè)計(jì)澆口時(shí)，應(yīng)取較小值，以便在試模時(shí)加以逐步修正。 3.6 冷卻裝置設(shè)計(jì) 本機(jī)構(gòu)的冷卻裝置采用環(huán)形冷卻水道，如圖： 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 12 圖 3-5 冷卻水道的設(shè)計(jì) 3.7 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)的作用是塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。推出機(jī)構(gòu) 一般由推桿、推管、推板、推桿固定板等零件組成。在設(shè)置推出機(jī)構(gòu)時(shí)，首先需要 確定當(dāng)模具開(kāi)啟后，制品的留模形式（留動(dòng)模部分或留定模部分） ，推出機(jī)構(gòu)必須 是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機(jī)的推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模板一 側(cè)，因此大多數(shù)模具的推出機(jī)構(gòu)是安裝在動(dòng)模中的。根據(jù)文獻(xiàn)6中的 P590-P593。 1、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則： (1)模具的推出機(jī)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度及剛度，使塑件出模后不致于變形； (2)推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應(yīng)設(shè)計(jì)在塑件承受力較大的地方 如筋部、凸緣及殼體壁部等部位； (3)推件不應(yīng)設(shè)計(jì)在零件外表面，以免影響塑件外觀質(zhì)量； (4)推出系統(tǒng)要?jiǎng)幼黛`敏可靠、動(dòng)作平穩(wěn)并便于更換與維修。 2、推出機(jī)構(gòu)的類型： (1)推桿推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：塑件成型后，能一次被推出。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：推桿 的直徑不要過(guò)細(xì)，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度承受推力；推桿的端面應(yīng)距離型腔或鑲件的平面 0.08-0.1mm；推桿應(yīng)作淬硬處理。 (2)推管推出機(jī)構(gòu) 適用于環(huán)形、桶形塑件或塑件上中心帶孔部分的頂出，過(guò)薄 的塑件盡量不要用這種機(jī)構(gòu)，因?yàn)檫^(guò)薄的推管加工困難，且易損壞。 (3)推板推出機(jī)構(gòu) 其主要特點(diǎn)是在制件表面不留下頂出痕跡，同時(shí)塑件受力均 勻，頂出平穩(wěn)，適用于各種容器、桶形制品及中心帶孔塑件。 (4)氣壓推出機(jī)構(gòu) 它是推出薄壁深腔殼型塑件最簡(jiǎn)單有效的方法，特別是成型 車間設(shè)有壓縮空氣管路，采用此法更加經(jīng)濟(jì)合理。 (5)推塊推出機(jī)構(gòu) 中間有孔的平塊狀帶凸緣塑件，易采用這種機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu) 形式及與推出板的固定方法與推桿相似。 根據(jù)以上原則及推出機(jī)構(gòu)的類型，以及制品的結(jié)構(gòu)特征，選用推桿推出機(jī)構(gòu)。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 13 3.8 推桿 推桿多為圓形結(jié)構(gòu)，細(xì)長(zhǎng)桿可將后部加粗成臺(tái)階形，配合間隙要求小的推桿， 其推桿端部應(yīng)設(shè)計(jì)成錐形。推桿應(yīng)盡量短，推出時(shí)，一般將塑件推到高于型腔（或 型芯）10mm 左右即可。推桿的端面應(yīng)高出所在型腔的底面或型芯頂面 0.05- 0.1mm。推桿與其配合孔采用 H6/f6 配合，保持一定同軸度。推桿數(shù)量在保證推出 前提下，越少越好。在推桿推出機(jī)構(gòu)中一定要設(shè)計(jì)復(fù)位機(jī)構(gòu)。 推桿需要進(jìn)行淬火處理，使其具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。本設(shè)計(jì)采用 16mm 的圓形推桿。 3.9 復(fù)位桿 推桿在將制品頂出后，其頂端位置會(huì)高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合 模（模具合緊之前）時(shí)，必須使其退回到頂出前的初始位置，以免碰壞型腔（或型 芯） ，因此在頂出機(jī)構(gòu)中必須設(shè)有復(fù)位桿幫助推桿回位，如圖所示。 圖 3-6 復(fù)位桿、推桿組裝方式 3.10 導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置的作用是：當(dāng)動(dòng)模與定模合模時(shí)，導(dǎo)向裝置先進(jìn)行導(dǎo)向，型腔與型芯 再合模，這樣可避免型芯與型腔發(fā)生碰撞而損壞。同時(shí)，保證了型芯及型腔的相對(duì) 位置，兼起定位作用及承受一定的側(cè)壓力作用。導(dǎo)向裝置包括兩個(gè)部件，即導(dǎo)柱和 導(dǎo)套，導(dǎo)柱一般安裝在動(dòng)模上，導(dǎo)套安裝在定模上。有時(shí)，也可將導(dǎo)柱安裝定模上， 導(dǎo)套安裝在動(dòng)模上，或在動(dòng)模上設(shè)計(jì)導(dǎo)套孔，用導(dǎo)柱直接導(dǎo)向。在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)套 安裝在定模上，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模上，在合模時(shí)進(jìn)行導(dǎo)向定位。 3.11 側(cè)抽芯的設(shè)計(jì) 側(cè)向抽芯用于有側(cè)孔的塑件，根據(jù)側(cè)孔的數(shù)量和方位設(shè)置一至多個(gè)側(cè)抽芯，用 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)抽出側(cè)型芯。 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 14 側(cè)向分型與抽芯方式一般分為：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)分型抽芯。本模具設(shè) 計(jì)中選用機(jī)械側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的斜滑桿分型抽芯機(jī)構(gòu)，借據(jù)機(jī)床的開(kāi)模力，通 過(guò)斜導(dǎo)柱和劃塊機(jī)構(gòu)與斜滑桿和滑座來(lái)改變運(yùn)動(dòng)的方向完成側(cè)向分型抽芯動(dòng)作，合 模時(shí)利用合模力使其復(fù)位。 為順利地脫出塑件、滑桿式側(cè)型芯從成型位置外移到不妨礙制件平行推出的位 置，此移動(dòng)距離稱為抽拔距。在設(shè)計(jì)模具時(shí)還應(yīng)加上 25mm 的安全距離作為實(shí)際 抽拔距。實(shí)際抽拔距 S =S +（25）mm=2.5+2.5=5mm； S =S +（25）a1 b mm=2+2=4mm 本模具采用四棱柱形的斜導(dǎo)柱,主要用于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制脫模和瓶改主體與仿偽圈間 環(huán)形槽的側(cè)向抽芯。 抽芯機(jī)構(gòu)如下圖: 圖 3-7 導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 當(dāng)?shù)谌齻€(gè)形面分型后，塑件向定模方向移動(dòng)，待斜導(dǎo)柱與側(cè)滑板接觸時(shí)，完成 塑件的強(qiáng)制脫模，即螺紋和卡位的脫模，模具繼續(xù)分模，在斜導(dǎo)柱的作用下，側(cè)滑 板鑲件與側(cè)滑板向外側(cè)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了側(cè)向抽芯。 3.12 確定各模板尺寸 模板各部分結(jié)構(gòu)尺寸如表 3-4 所示： 表 3-3 模板各部分主要結(jié)構(gòu)尺寸 1 定模座板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 315mm 25mm 2 定模板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 250mm 25mm 3 動(dòng)模座板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 315mm 25mm 4 動(dòng)模支承板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 250mm 40mm 5 墊塊 長(zhǎng) 寬厚 315mm 50mm 80mm 6 推桿固定板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 148mm 16mm 7 推板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 148mm 16mm 8 動(dòng)模固定板 長(zhǎng) 寬厚 315mm 250mm 25mm 根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)出的模具的總裝圖見(jiàn)附圖 1。 3.13 凸、凹模結(jié)構(gòu)形式 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 15 對(duì)于極為簡(jiǎn)單的形狀可以采用整體式的凸模或凹模外，往往采用拼鑲方法組合 成凸模或凹模。本模具采用整體式。 3.14 注射機(jī)技術(shù)參數(shù)的校核 由于每副模具都只有安裝在與其相適應(yīng)的注塑機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)，因此模具設(shè)計(jì)與 所用的注射機(jī)關(guān)系十分密切。根據(jù)文獻(xiàn)5中的 P575-P576，注射機(jī)的基本技術(shù)參數(shù) 校核如下： （1）注射量的校核 V 0.8V （3-1）件 注 式中 V 塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和（厘米 3） ；件 V 注射機(jī)的注射容量（厘米 3） ；注 0.8最大注射容量利用系數(shù)。 V 5/4 V 1.25233.4=83.5g注 件 （2）鎖模力的校核 （3-2） JSMJmAnPFKNKN5029710346 （3）注射壓力的校核 paZ12 ABS 成型所需注射壓力 achM)106( （3-3）zch （4）模具高度與注射機(jī)閉合高度關(guān)系的校核 （3-4） 283506325231 HCBAHmminax0inmax （5）開(kāi)模行程校核 （3-5） max123a0(51)23580(1)(450)SH m （6）推出裝置校核 模具設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)注射機(jī)頂出裝置的形式、頂桿的直徑、配制和頂出距離、校 核模具的推出脫模機(jī)構(gòu)是否與之相適應(yīng)。 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 16 （7）模具外形尺寸校核 a模具安裝尺寸必須與注射機(jī)動(dòng)、定模固定板上的螺孔的直徑和位置相適應(yīng)； b模具的長(zhǎng)度與寬度應(yīng)使模具可以穿過(guò)拉桿空間在注射機(jī)動(dòng)模固定板和定模 固定板上安裝。 （8）注射機(jī)定位孔與模具定位圈配合校核 為了使模具安裝在注射機(jī)上，其主流道中心線應(yīng)與注射機(jī)噴嘴中心線重合，其 模具的定位圈與注射機(jī)定模板上的定位孔應(yīng)呈較松的間隙配合，定位圈的高度對(duì)于 小型模具為 8-10mm。 （9）噴嘴的校核 模具主流道的球面半徑應(yīng)與注射機(jī)噴嘴球頭半徑相吻合或稍大，以便于脫卸主 流道中凝料，主流道小端孔徑應(yīng)較噴嘴前端孔徑略小。 3.15 零件強(qiáng)度計(jì)算及校核 注塑模具的工作狀態(tài)是長(zhǎng)時(shí)間的承受交變負(fù)荷,同時(shí)也伴有冷熱的交替。現(xiàn)代 的注射模使用壽命至少幾十萬(wàn)次，至多幾百萬(wàn)次，因此，模具必須具有足夠的強(qiáng)度 和剛度。工作狀態(tài)下所發(fā)生的彈性變形，對(duì)塑件的質(zhì)量有很大的影響，尤其是對(duì)于 尺寸精度高的塑件。模具的剛度是很重要的。 由于注塑壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產(chǎn)生。當(dāng)變形量大于塑件在 壁厚方向的成形收縮量時(shí)，會(huì)造成脫模困難。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)不能脫模。 另外，也由于成形過(guò)程中各種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實(shí)際受力情況往往非 常復(fù)雜，不可能為一種簡(jiǎn)單的模式。因此，在強(qiáng)度計(jì)算上采取比較寬容的做法，原 則是：寧可有余而不可不足。換言之，即安全系數(shù)較大。 計(jì)算型腔壁厚以最大型腔壓力為準(zhǔn)。確定型腔壁厚的方法有計(jì)算法和以經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)為基礎(chǔ)的查表法. 計(jì)算法分為按剛度計(jì)算和按強(qiáng)度計(jì)算兩種。實(shí)踐證明，對(duì)大尺寸型腔剛度不足 是主要矛盾，應(yīng)按剛度計(jì)算；而小尺寸型腔在發(fā)生大的彈性變形之前，其內(nèi)應(yīng)力往 往就已超過(guò)許用應(yīng)力，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。 在注塑模的標(biāo)準(zhǔn)件中，凹模的外形為矩形，所以當(dāng)凹模型腔為圓形時(shí)，一般也 采用矩形模板。因此，凹模強(qiáng)度的計(jì)算也以矩形為主。而我所選的型腔類型為整體 式，所以根據(jù)文獻(xiàn)5中的 P580,按矩形型腔整體式計(jì)算公式計(jì)算。 矩形型腔整體式側(cè)壁計(jì)算公式為： t c=h (3-13)P 矩形型腔整體式底部計(jì)算公式為： t d=b (3-14) 式中, t c凹模側(cè)壁厚度(mm) td凹模底板厚度(mm) P模腔壓力(MPa) 材料的許用應(yīng)力(MPa) h型腔深度(mm) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 17 b凹模內(nèi)壁短邊長(zhǎng)度(mm) L墊板間距(mm) 系數(shù) ， 見(jiàn)下表： 表 3-4 系數(shù) L/h 0.25 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 3.0 0.02 0.081 0.173 0.321 0.727 1.226 2.105 表 3-5 系數(shù) L/b 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0.3078 0.3834 0.4356 0.4680 0.4872 0.4974 0.5000 由于上述型腔壁厚計(jì)算公式比較復(fù)雜，在生產(chǎn)實(shí)際中常采用一些經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，由查圖或表確定壁厚，但對(duì)大型模具應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。我所設(shè)計(jì)的 模具屬于中小型模具，可以用查表法進(jìn)行強(qiáng)度校核。圖 3-9 為矩形凹模及模套最小 壁厚經(jīng)驗(yàn)曲線，表 3-7 為型腔側(cè)壁厚度經(jīng)驗(yàn)公式，表 3-8 為動(dòng)模墊板厚度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 成型壓力30MPa 成型壓力45MPa (已考慮導(dǎo)柱位置，導(dǎo)柱應(yīng)該設(shè)在截面最大處) 圖 3-17 矩形凹模及模套最小壁厚經(jīng)驗(yàn)曲線 表 3-6 型腔側(cè)壁厚度 最 小 壁 厚 t/m型腔邊長(zhǎng) L 型腔壓力/MPa 側(cè)壁厚度 備注 49(注射成型) 0.2L+0.17 49(壓縮成型) 0.16L+0.15 29(壓縮成型) 0.14L+0.12 當(dāng)型腔為整體式 L100mm 時(shí) 需乘以 0.85-0.9 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 18 已知成型壓力30MPa，型腔邊長(zhǎng)為 315mm。實(shí)際壁厚為(315-248.5-70) /2=74mm。由圖 3-9 矩形凹模及模套最小壁厚經(jīng)驗(yàn)曲線可得最小壁厚為 42mm74mm，故符合要求。塑件、澆注系統(tǒng)在分型面投影面積在 100200 之間。 由文獻(xiàn)6表 5-46 查的動(dòng)模墊板最小厚度為 3040mm，而實(shí)際厚度為 40mm 符合要 求。由于有支撐板的緣故型腔底板厚度強(qiáng)度滿足要求，可以不必通過(guò)計(jì)算。故本次 設(shè)計(jì)的模具可采用。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 19 4 模具的三維造型 4.1 典型零件的造型 圖 4-1 凹模的三維造型 4.2 模架的三維造型 進(jìn)入建模模塊后，根據(jù)所繪制的二維圖的尺寸，利用拉伸，旋轉(zhuǎn)，倒圓角，螺 旋掃描等命令，分別完成定位圈，澆口套，螺釘，定模固定板，定模板，動(dòng)模板， 動(dòng)模支承板，推桿固定板，推板，墊塊，動(dòng)模固定板，拉料桿，推桿，導(dǎo)套，導(dǎo)柱， 復(fù)位桿，堵塞和水嘴的三維造型，然后在裝配模塊中，利用匹配，對(duì)齊等裝配方式， 依次將各個(gè)零件裝配起來(lái)，最后的裝配圖如下： 圖 4-2 模具三維裝配圖 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 20 分解圖如下： 圖 4-3 模具分解圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 21 5 型腔工藝分析及加工仿真 1、定模的工藝性審查 （1）定模型腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 定模型腔（零件圖見(jiàn)附圖） ，該零件是注塑模的型腔部分，以矩形配合面與定 模固定板配合，凹進(jìn)部分與動(dòng)模型芯形成閉合空間，注入熔融工程塑料 ABS 經(jīng)冷卻 后形成所需的塑料瓶蓋。 零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不規(guī)則平面型腔等。由于型腔在 注塑時(shí)需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和 韌性。 （2）主要技術(shù)要求 零件圖上的主要技術(shù)要求有：熱處理：50-55HRC；銳角去毛刺倒鈍。 加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度 Ra=0.8m，側(cè)面的表面粗糙度 Ra=3.2m, 內(nèi)輪廓表面的粗糙度為 Ra=0.4m。 （3）零件材料 零件的材料為 45 鋼，可以通過(guò)熱處理來(lái)獲得所需的機(jī)械性能和力學(xué)性能。 2、毛坯選擇 （1）考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯； （2）確定毛坯的形狀、尺寸：選用 45 鋼鍛件 32025565（mm） 。 3、基準(zhǔn)選擇 加工中的一次裝夾希望能夠進(jìn)行在該基準(zhǔn)下的全部加工，這樣可以降低由于基 準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)不重合度誤差。根據(jù)對(duì)工件的加工的初步分析，在毛坯的初 次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準(zhǔn)。 4、機(jī)床的選擇 根據(jù)本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)綱領(lǐng)，本模具的加工機(jī)床選擇通用機(jī)床。本模具中加工平面選 用通用銑床，加工孔時(shí)選用通用鉆床。由于定模具型腔比較復(fù)雜，用普通機(jī)床難以 加工，所以本設(shè)計(jì)中還選用數(shù)控銑床。 5、刀具的選擇 本設(shè)計(jì)中，加工平面時(shí)選用端銑刀和砂輪；加工直孔時(shí)選用麻花鉆，擴(kuò)孔刀和鉸 刀；加工與斜導(dǎo)柱配合的斜孔時(shí)，因此孔中有沉孔，為了保證其同軸度，所以選用 組合刀具（鉆刀與平刀的組合） ；加工分流倒槽時(shí)，由于其截面為圓狀，所以選用 球形銑刀；加工型腔時(shí)選用立式銑刀。 6、夾具的選擇 考慮其經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)中除加工型腔抽芯處的矩形槽時(shí)選用專用夾具外，其他的 都選通用夾具。 7、切削用量的選擇 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 22 本設(shè)計(jì)中的所有切削用量都參考文獻(xiàn)20。 8、型腔數(shù)控仿真加工 設(shè)計(jì)步驟： （1）定義毛坯為限制方框 圖 5-1 三維毛坯 （2）選定刀具為 28，20，32 的鉆頭。 刀具參數(shù)：直徑 28mm，20mm，32mm，切削長(zhǎng)度為 15mm，刀長(zhǎng) 30mm，刀尖角度 118mm，刀及刀柄總長(zhǎng) 100mm。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 23 （a） (b) 圖 5-2 加工導(dǎo)套時(shí)刀具的選擇 （3）加工導(dǎo)套孔軌跡 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 24 圖 5-3 刀具的加工軌跡 （4）選定 5mm 的平刀， 刀具參數(shù)：直徑 5mm，切削長(zhǎng)度為 15mm，刀長(zhǎng) 30mm，齒數(shù) 2，刀及刀柄總長(zhǎng) 100mm。 圖 5-4 加工內(nèi)槽時(shí)刀具的選擇 （5）所有加工軌跡 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 25 圖 5-5 刀具加工軌跡 （6）所有軌跡的加工仿真 圖 5-6 完成的加工仿真 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 26 6 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是為塑料瓶蓋注射成型而專門設(shè)計(jì)的。為了能達(dá)到質(zhì)量好、效率高，本 設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口及推板推桿強(qiáng)制脫模的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且大多數(shù)零件都采用通用 零件。 本次設(shè)計(jì)的塑料瓶蓋注射模，在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用 CAD、Pro/e、天河、CIMATRON 組 件等二維，三維繪圖仿真軟件，縮短了設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，大大提高了生產(chǎn)效率，降低 了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了質(zhì)量，從而降低了模具的生產(chǎn)成本。 本次設(shè)計(jì)的模具尚存在設(shè)計(jì)上的不足，還有待加以完善和修改，且對(duì)工人生產(chǎn) 操作水平有嚴(yán)格的要求。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 27 參 考 文 獻(xiàn) 1 申開(kāi)智主編.塑料成型模具M(jìn). 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006.9. 2 任富君，簡(jiǎn)明機(jī)械制造工藝手冊(cè)。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995. 3 李德群主編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典：第 2 卷 輕工模具設(shè)計(jì)M.江西:科學(xué)技術(shù)出版社，2003. 4 初利寶等主編.ProENGINEER WIlDFIRE 模具設(shè)計(jì)M.北京：北京大學(xué)出版社，2005. 5 曹巖等主編.ProENGINEER Wildfire 模具設(shè)計(jì)實(shí)例精解M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005. 6 彭建生模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20056 7 曹宏深主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993. 8 陳嘉真主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. 9 奚永生主編.大型注塑模具設(shè)計(jì)M. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1996 10 丁聞編.實(shí)用塑料成型模具設(shè)計(jì)手冊(cè)注射模、壓縮模和壓注模M.西安：西安交通大 學(xué)出版壯出版，1993. 11 奚永生編.精密注塑模具設(shè)計(jì)M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997. 12 唯美科技, 何博.中文版 Pro/ENGINEER Wildfire 實(shí)用速成教程M.中國(guó)電力出版社, 2004.5. 13塑料模具技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)編. 塑料模具技術(shù)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990. 14 何滿才.模具設(shè)計(jì)Pro/ENGINEER Wildfire 中文版實(shí)例詳解M.人民郵電出版社， 2005.5. 15 陳嘉真主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. 16 正鋼精密模具有限公司正鋼塑膠模用標(biāo)準(zhǔn)配件M臺(tái)灣：2002. 17 石艷，黃亞純，黃文權(quán).注塑模具的 CAD/CAMJ.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào).2005 年 11 月.第 19 卷 第 11 期 3133，43. 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 28 致 謝 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，使我在解決問(wèn)題時(shí)能把理論與實(shí)際相結(jié)合，使自己學(xué)得 到了一次較好的鍛練，提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為我以后從事實(shí) 際工程技術(shù)工作奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本人在模具設(shè)計(jì)中承蒙劉道標(biāo)老師的悉心指導(dǎo)和幫助，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中提供 了許多寶貴的資料、設(shè)計(jì)和方向、設(shè)計(jì)思路以及對(duì)模具的構(gòu)造的專業(yè)知識(shí)，在此我 謹(jǐn)向他表示衷心的感謝。此外，在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我知道了設(shè)計(jì)不是一個(gè)人就 能做出來(lái)的，它需要很多人的參與和幫助，使我體會(huì)到了團(tuán)體合作的重要性。因此， 還要謝謝同組各位同學(xué)對(duì)我的幫助。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2008 29 附 錄 序號(hào) 圖名 1 裝配圖 2 定模板 3 側(cè)滑板 4 固定板 5 墊塊 6 推桿固定板 7 鑲件 8 導(dǎo)套 1 9 導(dǎo)套 2 10 導(dǎo)套 3 11 定模座板 12 動(dòng)模座板 13 復(fù)位桿 14 推件板 15 澆口套 16 推板 17 推桿 18 斜導(dǎo)柱 19 型芯 20 導(dǎo)柱 1 21 導(dǎo)柱 2 22 支承板 23 拉板 24 模具三維圖冊(cè) 25 模具零件加工工序卡片集 26 零件加工工藝過(guò)程卡片集 27 塑料零件注射工藝卡片 圖號(hào) SLPG-00 SLPG-01 SLPG-02 SLPG-03 SLPG-04 SLPG-05 SLPG-06 SLPG-07 SLPG-08 SLPG-09 SLPG-10 SLPG-11 SLPG-12 SLPG-13 SLPG-14 SLPG-15 SLPG-16 SLPG-17 SLPG-18 SLPG-19 SLPG-20 SLPG-21 SLPG-22 圖幅 A0 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A4 A4 A1 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A3 張數(shù) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 一套 一張 一套 一張 塑料瓶蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 30