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濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
目錄
摘要 1
前言 2
1 彩色迷你塑料盆景花盆塑件的工藝分析 4
1．1塑件成形工藝分析 4
1．2塑件成形工藝參數(shù)確定 5
2 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計及模架選擇 7
2.1確定成形方法 7
2.2型腔布置 7
2.3分型面設(shè)計 8
2.4澆注系統(tǒng)設(shè)計 9
2.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 14
2.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 14
2.7選擇模架 15
3 選擇成形設(shè)備 17
3.1注塑機(jī)的選擇 17
3.2工藝參數(shù)的校核 17
4 模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算 19
4.1型腔尺寸計算 20
4.2型芯的尺寸計算 21
4.3模具冷卻、加熱系統(tǒng)計算 22
5 模具的工作原理 25
6 模具總裝圖及模具的裝配、試模 26
6.1模具總裝圖及模具的裝配 26
6.2模具的安裝試模 27
結(jié) 束 語 29
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
摘要
塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機(jī)、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用極其廣泛。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。
注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
本次的畢業(yè)設(shè)計是花盆的注塑模的設(shè)計，塑料花盆具有重量輕、易清潔、色彩豐富、耐腐蝕老化、強(qiáng)度高、使用壽命長，制作方便、價格低廉等特點，是陶土盆景花盆的理想替代品、也是花盆的必然發(fā)展方向。
依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定塑件采用注射成形法生產(chǎn)。該產(chǎn)品設(shè)計為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質(zhì)量采用點澆口，因此選用雙分型面注射模，點澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。模具的型腔采用一模兩腔平衡布置，澆注系統(tǒng)采用點澆口成形，推出形式為四推桿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出。由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設(shè)計中也進(jìn)行了設(shè)計。本次的設(shè)計中不僅參考了大量紙質(zhì)文獻(xiàn)，而且在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料，設(shè)計過程比較完整。
關(guān)鍵詞 雙分型面注射模具 彩色 盆景花盆 硬聚氯乙烯
前言
模具的重要意義
模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。模具在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)”。
模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是工業(yè)化國家實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度是其他任何制造方法所不及的。換句話說，沒有高水平的模具就不會有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。模具業(yè)是否強(qiáng)盛也反映出一個國家工業(yè)的強(qiáng)弱。
塑料制品和注射成形在模具業(yè)的重要地位
塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機(jī)、汽車、電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應(yīng)用極其廣泛。
注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。
塑料注射成形工藝的最大特點是復(fù)制，能夠復(fù)制出所需任意數(shù)量的可直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。雖然在設(shè)備上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常大，實屬一種經(jīng)濟(jì)快捷的生產(chǎn)方式，因此得到廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。
模具在我國的發(fā)展歷程
過去在我國工業(yè)中，模具長期未受到重視。改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表、汽車等行業(yè)進(jìn)入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有了一定的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。當(dāng)今社會的進(jìn)步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關(guān)系越來越緊密，如我們使用的電腦、手機(jī)、汽車等產(chǎn)品都要依靠模具。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。
我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，取得了巨大進(jìn)步，但是我們也要清醒地看到，我國模具工業(yè)總體水平比工業(yè)發(fā)達(dá)國家要落后很多，這與我國制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大；我們的企業(yè)技術(shù)裝備還比較落后，勞動生產(chǎn)率也較低；模具生產(chǎn)專業(yè)化、商品化、標(biāo)準(zhǔn)化程度也不夠高；模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術(shù)含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進(jìn)口，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務(wù)很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等?？梢?，我國模具工業(yè)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。
前景展望
我國進(jìn)入實施國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的第十一個五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進(jìn)入一個關(guān)鍵時期。在這一時期，模具行業(yè)的主要任務(wù)是，在黨中央關(guān)于把我國建設(shè)成為創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略思想指引下，進(jìn)一步推進(jìn)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國模具工業(yè)在整體上再上一個新臺階。不斷提升模具制造水平，振興我國裝備制造業(yè)，為實現(xiàn)把我國建設(shè)成為制造業(yè)強(qiáng)國的宏偉目標(biāo)而奮斗。
畢業(yè)設(shè)計題目選定
接到畢業(yè)班開始分組在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的通知，我被安排在塑料模具設(shè)計的一組后，我就開始著手畢業(yè)題目的選擇。聯(lián)想到家里面一直養(yǎng)花，對于陶土花盆來說是沒一點好感，因為這種花盆很重，粘上土之后極易臟，不易清理，影響了整體的美觀。據(jù)調(diào)查，目前，塑料花盆雖然在我國的市場上占有一定的份額，但是還以陶土花盆的銷售為主。陶土花盆有顏色單一，質(zhì)量比較大，易碎，不易清潔等缺點，而塑料花盆具有重量輕、易清潔、色彩豐富、耐腐蝕老化、強(qiáng)度高、使用壽命長，制作方便、價格低廉彌補(bǔ)了陶土花盆的不足，是陶土盆景花盆的理想替代品、也是花盆的必然發(fā)展方向。因此，就考慮設(shè)計一種適用于家庭、辦公室等小型品種花養(yǎng)植或盆景裝飾上的一途多用的盆景花盆，于是就選擇了這個彩色迷你盆景塑料花盆做為我的畢業(yè)設(shè)計題目。
1 彩色迷你塑料盆景花盆塑件的工藝分析
1．1塑件成形工藝分析
如圖1—1為塑料盆景花盆的二維工程圖, 單位
圖1-1 塑件圖
產(chǎn)品名稱：彩色迷你盆景塑料花盆
產(chǎn)品材料：硬聚氯乙烯 PVC
塑件材料特性：硬聚氯乙烯不含或含有少量增塑劑，它的機(jī)械強(qiáng)度高，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，耐磨強(qiáng)度好、耐化學(xué)腐蝕，對酸堿的抵抗能力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，價格低廉，但成形比較困難，耐熱性不高。
塑件材料成形性能：它的流動性差，過熱時極易分解，所以必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑并嚴(yán)格控制成形溫度及溶料的滯留時間。成形溫度范圍小，必須嚴(yán)格控制料溫，模具應(yīng)有冷卻裝置；采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，澆口截面宜大，不得有死角滯料。模具應(yīng)冷卻，其表面應(yīng)該做鍍鉻處理。
產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn)
塑件尺寸： （長軸*短軸*高度*厚度）
塑件顏色：白色、棕色、綠色、黃色、磚紅色等各種顏色，可根據(jù)需要任意選擇。
查文獻(xiàn)[3]可得：
塑件材料物理性能：
密度：
收縮率：
熔點：
熱變形溫度：
材料力學(xué)性能：
拉伸強(qiáng)度：
拉伸彈性模量：
彎曲強(qiáng)度：
彎曲彈性模量：
壓縮強(qiáng)度：
缺口沖擊強(qiáng)度：
硬度：洛氏
塑件質(zhì)量：該產(chǎn)品材料為硬聚氯乙烯,由上得知其密度為,收縮率為，計算出硬聚氯乙烯平均密度為,平均收縮率為?？筛鶕?jù)塑 件形狀進(jìn)行人工幾何計算得到花盆的體積。
通過計算得：塑件的體積
塑件的重量
式中： ——塑料密度
塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，不允許有較大的澆口痕跡，盆邊沿?zé)o飛邊或較少易清理。
1．2塑件成形工藝參數(shù)確定
1.2.1硬聚氯乙烯成形的工藝參數(shù)：查文獻(xiàn)[2]表1-3得：
模具溫度：
噴嘴溫度：
料筒溫度：前段溫度：
中段溫度：
后段溫度：
注射壓力：
保壓壓力：
塑化形式：螺桿式
噴嘴形式：通用式
注射時間：
保壓時間：
冷卻時間：
成形周期：
1.2.2關(guān)于硬聚氯乙烯設(shè)計時應(yīng)考慮的問題：
① 合理使用穩(wěn)定劑、潤滑劑等各種添加劑改善樹脂工藝性能和制品使用性能，成形
預(yù)熱。
② 流道和澆口的設(shè)計應(yīng)考慮盡量減少阻力。
③ 采用不銹鋼制做型腔或采用鍍鉻進(jìn)行型腔表面耐腐蝕處理。
2 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計及模架選擇
2.1確定成形方法
塑件采用注射成形法生產(chǎn)。因為該產(chǎn)品設(shè)計為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具需要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質(zhì)量采用點澆口，因此選用雙分型面注射模，點澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。
2.2型腔布置
2.2.1注意的問題或原則
根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。
據(jù)設(shè)計要求可知，由于該塑件形狀較簡單，質(zhì)量較小，且需要大批量生產(chǎn)所以模具選用一模兩腔結(jié)構(gòu)且平衡布置，采用雙分型面注塑模，澆口形式采用點澆口進(jìn)料，這樣模具尺寸較小，制造加工方便，利于充滿型腔，塑件質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，塑件成本低。型腔的排列根據(jù)模具的形狀及尺寸排列，其排列方法如下圖2—1所示：
圖2-1 型腔布置示意圖
2.3分型面設(shè)計
2.3.1分型面設(shè)計
分型面溢料是熱固性塑料注射模的突出問題。因此要求減少接觸面積，增加接觸壓力，以改善塑料溢邊問題。
選擇分型面時的考慮方向：
① 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處
② 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保征同心度
③ 軸芯機(jī)構(gòu)要考慮軸芯距離
④ 分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端。
⑤ 塑件開模后留在動模上
⑥ 分型面的痕跡不影響塑件的外觀
⑦ 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排
⑧ 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上
⑨ 使塑件易于脫模
本塑件的分型面有多種選擇,如圖a中分型面選擇在軸線上,這種選擇會使塑件表面留下分型面痕跡,影響塑件的表面質(zhì)量。圖b中分型面選擇在花盆的上端面這樣的選擇使塑件的外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成形，塑件大部分外表面光滑。因此，塑件選擇如圖b中所示的分型面。型腔周圍外部的平面凹下。分型面上不允許有孔穴或凹坑，表面硬度在以上。
圖2-2 分型面選擇示意圖
2.3.2排氣槽設(shè)計
當(dāng)塑料熔體充填型腔時，熱固性塑料在固化時會放出大量的氣體,易阻塞縫隙，如果氣體不能順利地排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫式表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化，所以必須開設(shè)專用排氣槽排出氣體。通常排氣槽設(shè)計有多種方式，大多數(shù)都采用配合間隙排氣的方式，但是考慮到硬聚氯乙烯流動性差性能，本模具在分型面上設(shè)置排氣槽，深度為，寬.這樣有利于清理飛邊及排出氣體。
2.4澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，進(jìn)入模具的型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量粗短，流道設(shè)計分為主流道、分流道、澆口和冷料井的設(shè)計。查[2]得雙分型面注射模使用的澆注系統(tǒng)是點澆口澆注系統(tǒng)。
2.4.1主流道設(shè)計
主流道為注塑機(jī)的噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。熔體從噴嘴中以一定的動能噴出.由于熔體在料筒內(nèi)已被壓縮,此時流入模的空腔內(nèi),其體積必然要增大,流速也略為減小。
主流道設(shè)計應(yīng)注意的問題：
① 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形。錐角粗糙度與噴嘴對接處設(shè)計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半徑。
② 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設(shè)計成可拆卸的襯套，以便選 用優(yōu)質(zhì)材料單獨加工和熱處理。
③ 襯套大端高出定模端面，并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。
查[22]（5-59）得主流道直徑計算的經(jīng)驗公式：
式中 ——主澆道大頭直徑
——流經(jīng)主澆道的熔體體積
——因熔體材料而異的常數(shù) 如表
表 塑料種類與K值表
塑料種類
值
故
主流道斷面尺寸：主流道設(shè)在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機(jī)噴噴嘴在同一軸線上，如下圖：
圖2-3主流道襯套示意圖
表 主流道襯套中尺寸關(guān)系表
16
20
25
30
d
注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）
D
與注射機(jī)定位孔間隙配合
SR
注射機(jī)噴嘴球面半徑+（1～2）
主流流道的大頭直徑確定為6mm ，考慮硬聚氯乙烯流動性較差，所以主流道如下選擇，錐度、、、、
2.4.2分流道設(shè)計
指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉(zhuǎn)向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。
分流道的截面形狀及分布選擇：截面形狀有圓形、梯形、u形、半圓形、矩形。分流道的長度應(yīng)盡可能的短，少彎折的減少壓力損失和熱量損失，分流道的表面粗糙度為 。
表 截面形狀的對比表
截面形狀
特征
熱量損失
加工性能
流動阻力
效果
圓形
小
較難
小
最佳
梯形
較小
易
較小
良
U形
較小
易
小
佳
矩形
大
易
大
不良
通過表2—3所示截面形狀的對比，圓形截面形狀效果最佳，考慮到經(jīng)濟(jì)和加工難易，采用梯形。分流道截面形狀采用梯形且平衡分布，因為梯形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進(jìn)料，從而保證塑件質(zhì)量。
分流道尺寸經(jīng)驗計算：分流道的斷面尺寸要視塑件的大小，品種注射速度及分流道的長度而定。一般分流道直徑在以下時，對流動性影響較大，當(dāng)直徑大于時，對流動性影響較小。
查[22] （6.2）得分流道計算經(jīng)驗公式
式中 b——梯形大底邊寬度，
——塑件的質(zhì)量，
L——分流的長度,
h——梯形的高度，
故
表 各種塑料的分流道推薦值
塑料種類
梯形分流的側(cè)面斜角常取5o—10o，此取斜角為10o ，底部以圓角相連。綜上可得，梯形分流道的截面尺寸及圖形如下：
如圖 分流道截面示意圖
2.4.3澆口設(shè)計：澆口不僅對塑件熔體的流動性和充模特征有關(guān)，而且與塑件的成形質(zhì)量有著密切的關(guān)系。點澆口形式采用帶圓角的圓錐過渡式的點澆口，因為這種結(jié)構(gòu)有利于熔料充滿型腔。
澆口位置的選擇：盡量縮短流動距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng)減少熔痕，有利于型腔氣體的排出。所以，塑件的澆口選擇在花盆的底部中央處，由于塑件所填充塑料多，這樣可以提高充模速度。
澆口尺寸計算：查[22]（5-64）得點澆口的直徑計算公式
式中 ——點澆口的直徑
——系數(shù)，依塑料種類而異 查表得
——依塑件壁厚而異的系數(shù) 查[22]圖5-79得
——型腔表面積
表 塑料種類與n值表
塑料種類
值
表 點澆口經(jīng)驗直徑尺寸
厚度
塑料種類
綜上查表得 與經(jīng)驗尺寸一致，所以點澆口取。
由上可知，塑件采用點澆口成形，澆注系統(tǒng)平衡布置，如圖2-5所示。主流道為圓錐形，上部直徑與注塑機(jī)噴嘴相配合，下部直徑為，錐角為6o。分流道采用梯形截面流道，斜角為10o，高為，寬為。點澆口直徑為，長度為，頭部球。
圖2-5分流道示意圖
2.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計
塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一個將塑件從模腔中推出的動作，模具上完成這一動作機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出動作的導(dǎo)向及和模時推遲推出零件復(fù)位的零件。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力求簡單，動作可靠，不發(fā)生誤動作，和模時要正確復(fù)位。，推模力的計算要將塑件從模腔中推出必須克服推出所遇到的阻力，因此塑件脫模時必須有一個足夠大的脫模力，脫模力可用下式計算：
式中 ——脫模力
——型芯的脫模斜度
——塑件包容型芯的面積
——塑件對鋼的摩擦系數(shù) 取0.2
——塑件對型芯的單位面積上的包緊力
故
因為本塑件結(jié)構(gòu)簡單所以使用一般的推桿推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)等既可滿足塑件脫模的要求。
2.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)柱及導(dǎo)套等組成。在模具各類機(jī)構(gòu)中都可能設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以保證各類機(jī)構(gòu)在工作過程中定位、定向。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)銷和導(dǎo)柱導(dǎo)套兩種形式。因為導(dǎo)銷主要用于移動式小型壓模，不符合設(shè)計要求，所以本模具中采用導(dǎo)柱導(dǎo)套形式的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
模具的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式及設(shè)計尺寸如下圖 2-6
圖 2-6導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式示意圖
2.7選擇模架
2.7.1模架結(jié)構(gòu)
注射模標(biāo)準(zhǔn)：我國目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國家標(biāo)準(zhǔn)有12個；另外還制訂了塑料注射模具的標(biāo)準(zhǔn)模架，分《中小型模架》（GB/T12556.1—90）和《大型模架》（GB/T12555.1—90）兩種。《中小型模架》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560mmx900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號，即基本型，A1、A2、A3和A4四個品種。其四種模架的組成、功能及用途見下表2-7。
表2-7注射模標(biāo)準(zhǔn)模架種類
型號
組成、功能及用途
A1型
定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機(jī)構(gòu)
組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)。
A2型
動、定模均采用兩塊模板，與推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)，可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具，
也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具
A3型
定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注
射機(jī)。
A4型
動、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，
用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。
根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A4型模型適用于本次模具的設(shè)計。
2.7.2模架周界尺寸選擇
中小型模架的周界尺寸參數(shù)、規(guī)格有：100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架規(guī)格。根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為：模具結(jié)構(gòu)為雙分型面注射模采用拉桿和限位螺釘，控制分型面的打開距離，其開距應(yīng)大于，方便取出制件，周界尺寸250mm×250mm，上、下模板的厚度為40mm，墊板厚度為63mm。
2.7.3塑料注射模具技術(shù)要求
塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按GB/T12555.1—90和GB4169.1—11選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件。模具成形零件材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表2-8內(nèi)容選用：
表模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度
零件名稱
模具材料
熱處理硬度
牌號
標(biāo)準(zhǔn)號
HBS
HRC
型腔、型芯定模鑲件、動模鑲件、活動鑲件
45
GB699
216—260
40—45
4Cr
GB3077
216—260
40—45
40CrNiMOA
GB3077
216—260
40—45
3Cr2Mo
GB1299
預(yù)硬狀態(tài)
35—45
4Cr 5MoSiV1
GB1299
246—280
45—55
3Cr13
GB1220
246—280
45—55
3 選擇成形設(shè)備
3.1注塑機(jī)的選擇
3.1.1一次性注入的塑料的體積
根椐設(shè)計的澆注系統(tǒng)可計算出澆注系統(tǒng)的總體積為：
因為模具設(shè)計為一模二腔，且一個塑件的體積為：
所以一次性注入的塑料的體積為：
根據(jù)計算的數(shù)據(jù)塑查[22]表8選定注塑機(jī)型號為：
注塑機(jī)的參數(shù)如下：
注塑機(jī)最大注塑量 ：
噴嘴球面半徑：
注塑機(jī)拉桿的間距：
鎖模力：
注塑壓力：
最小模厚：
模板最大距離：
模板行程：
噴嘴前端孔徑：
3.2工藝參數(shù)的校核
3.2.1最大注射量校核
注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量80%。
所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)
式中——注塑機(jī)的最大注塑量：單位
——注塑機(jī)的體積，單位
——澆注系統(tǒng)體積，單位
故
確定的注塑機(jī)注塑量為： 滿足要求。
3.2.2鎖模力校核
>
式中 ——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力（70—100 Mpa）80％
——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和
——注塑機(jī)的額定鎖模力
故 ＞ =68 x 9782=665（KN）
所以選定的注塑機(jī)為： 滿足要求
3.2.3模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核
即模具長寬＜拉桿間距
模具的長寬為＜注塑機(jī)拉桿間距，滿足要求。
3.2.4模具閉合高度校核
模具實際厚度H模=218 mm
注塑機(jī)最小閉合厚度H最小=
即 H模＞H最小 滿足要求
3.2.5開模行程校核
我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度無關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式：
式中 H1——型芯高度
H2——包括凝料在內(nèi)的塑件高度
S——注射機(jī)最大開模行程
a——中間板與定模板之間的分開距離
滿足要求。
4 模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算
為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，采用較低的尺寸精度。 塑件精度等級與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精度分為高精度、一般精度、低精度三種。
表 精度等級與公差數(shù)值
基本尺寸/mm
精度等級
1
2
3
4
5
6
7
8
公差數(shù)值/mm
--3
0.04
0.06
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
0.46
3—6
0.05
0.07
0.08
0.14
0.18
0.28
0.36
0.56
6--10
0.06
0.08
0.10
0.16
0.20
0.32
0.40
0.64
10--14
0.07
0.09
0.12
0.18
0.22
0.36
0.44
0.72
14--18
0.08
0.10
0.12
0.20
0.24
0.40
0.48
0.80
18--24
0.09
0.11
0.14
0.22
0.28
0.44
0.56
0.56
24--30
0.10
0.12
0.16
0.24
0.32
0.48
0.64
0.96
30--40
0.11
0.13
0.18
0.26
0.36
0.52
0.72
1.00
40--50
0.12
0.14
0.20
0.28
0.40
0.56
0.80
1.2
50-65
0.13
0.16
0.22
0.32
0.46
0.64
0.92
1.4
65-80
0.14
0.19
0.26
0.38
0.52
0.76
1.04
1.60
80-100
0.16
0.22
0.30
0.44
0.60
0.88
1.20
1.80
100-120
0.18
0.25
0.34
0.50
0.68
1.00
1.36
2.00
120-140
--
0.28
0.38
0.56
0.76
1.12
1.52
2.20
表 硬聚氯乙烯建議采用精度等級表
塑料品種
建議采用精度等級
高精度
一般精度
低精度
硬聚氯乙烯
4
5
6
由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求不高，所以精度等級選擇一般精度。
4.1型腔尺寸計算
計算中取硬聚氯乙烯的平均收縮率。公差按照表4-1和表4-2中所查的公差進(jìn)行計算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的1/5。
4.1.1型腔徑向尺寸計算
對于塑件 塑件尺寸公差取0.68
式中 ——塑件形狀尺寸
——塑件的平均收縮率
——塑件的尺寸公差
—— 模具制造公差
對于塑件 塑件尺寸公差取0.46
對于圓弧 塑件尺寸公差取0.22
4.1.2 型腔深度尺寸計算
對于塑件高度尺寸模具設(shè)計，塑件尺寸公差取0.36
式中 ——塑件最高方向最大尺寸
4.2型芯的尺寸計算
4.2.1型芯徑向尺寸計算
對于尺寸的模具設(shè)計，塑件尺寸公差取0.6
式中 ——大塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸
4.2.2型芯高度尺寸計算
對于塑件尺寸的模具設(shè)計，塑件尺寸公差取0.32
式中 ——大塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸
對于塑件尺寸的模具設(shè)計，塑件尺寸公差取0.16
4.3模具冷卻、加熱系統(tǒng)計算
4.3.1模具冷卻
冷卻回路所需總表面積可按下式計算
式中 ——冷卻回路總表面積，
——單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，
——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，，
——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，
——模具成形表面的溫度，℃;
——冷卻水的平均溫度，℃ 。
冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計算
式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ;
——冷卻水在該溫度下的密度
——冷卻水的流速
——冷卻水孔直徑
——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù) 值查表
表 水的值與其溫度的關(guān)系表
平均水溫/℃
5
10
15
20
25
30
35
40
45
56
值
6.16
6.60
7.06
7.50
7.95
8.40
8.84
9.28
9.66
10.05
冷卻回路總長度可用下式計算
式中 ——冷卻回路總長度
——冷卻回路總表面積
——冷卻水孔直徑
計算得
確定冷卻水孔的直徑時應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為時，水孔直徑可取。本模具的冷卻水孔直徑取。
冷卻水體積流量的計算：塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空氣中的模具熱量及模具傳給注射機(jī)熱量的差值，即為用冷卻水?dāng)U散的模具熱量。假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計算
式中 ——冷卻水體積流量
——單位時間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量
——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量
——冷卻水比熱容
——冷卻水的密度
——冷卻水出口處溫度 ℃
——冷卻水入口處溫度 ℃
圖4-1 冷卻回路排布圖
4.3.2模具加熱
當(dāng)注射成形工藝要求模具溫度在80℃以上時，模具必需有加熱裝置，由于硬聚氯乙烯注射成形工藝要求模具溫度在20—60℃，因此模具中不用設(shè)置加熱裝置即可滿足注射成形需要。
5 模具的工作原理
模具工作原理:
A—A為第一分型面,B—B為第二分型面,模具打開時,注射機(jī)開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移，模具先將 A—A第一分型面打開,中間板7隨動模后移，與拉料板9做定距分離,供操作工人取出澆注系統(tǒng)凝料.當(dāng)動模部分移動一定距離后，固定在中間板7上的限位銷6與定距拉板3后端接觸，使中間板停止移動，動模繼續(xù)后移，為第二分型面B—B打開,塑件包緊在型芯12上，這時澆注系統(tǒng)凝料再澆口處自行拉斷，然后在A—A分型面之間自行脫落或人工取出。動模繼續(xù)后移，當(dāng)注射機(jī)的推桿接觸推板25時，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿23將塑件從型芯12上推出，塑件在B—B分型面自行落下。
模具的組成：
成形零部件，型芯12 中間板7
澆注系統(tǒng) ，澆口套15、中間板7
導(dǎo)向部分，導(dǎo)柱19、導(dǎo)套17、中間板7、拉料板9上的導(dǎo)向孔
推出部分，推板25、推桿固定板24、推桿23
二次分型部分，定距拉板3、限位銷6、銷釘8、拉桿4、限位螺釘11
結(jié)構(gòu)零部件，動模座板1、支承板5、型芯固定板16、定模座板10
圖5-1 模具工作原理圖
6 模具總裝圖及模具的裝配、試模
6.1模具總裝圖及模具的裝配
圖6—1模具裝配圖
模具總裝圖的技術(shù)要求內(nèi)容：
① 對于模具某些系統(tǒng)的性能要求。
?、?對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應(yīng)不大于模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。
?、?模具使用，裝拆方法。
?、?防氧化處理、模具編號、刻字、標(biāo)記、油封、保管等要求。
?、?有關(guān)試模及檢驗方面的要求。
6.2模具的安裝試模
6.2.1試模前的準(zhǔn)備
試模前要對模具及試模用的設(shè)進(jìn)行檢驗。模具的閉合高度，安裝與注射機(jī)的各個配合尺寸、推出形式、開模距、模具工作要求等符合所選設(shè)備的技術(shù)條件。檢查模具各個滑動零件配合間隙適當(dāng)，無卡住及緊澀現(xiàn)象?；顒右`活、可靠，起止位置的定位要準(zhǔn)確。各鑲嵌件、緊固件要牢固，無松動現(xiàn)象。各種水管接頭、閥門、附件、備件要齊全。對于試模設(shè)備也要進(jìn)行全面檢查，即對設(shè)備的油路、水路、電路、機(jī)械運動部位、各操縱件和顯示信號要檢查、調(diào)整，使之處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
6.2.2模具的安裝及調(diào)試
模具的安裝是指將模具從制造地點運至注塑機(jī)所在地，并安裝在指定注射機(jī)的全過程。
模具安裝到注射機(jī)上要注意以下幾個問題：
① 模具的安裝方位要滿足設(shè)計圖樣的要求。
② 模具中有側(cè)向滑動機(jī)構(gòu)時，盡量使其運動方向為水平方向。
③ 當(dāng)模具長度與寬度尺寸相差較大時，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行。
④ 模具帶有液壓油路接頭、氣路接頭、熱流道元件接線板時，盡可能放置在非操作一側(cè)，以免操作不方便。
模具在注射機(jī)上的固定多采用螺釘、壓板的形式，一般每側(cè)采用4---8塊壓板，對稱布置。
模具安裝于注射機(jī)上之后，要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗?zāi)＞呱细鬟\動機(jī)構(gòu)是否可靠、靈活、定位裝置是否有效作用。要注意以下幾個方面：
① 合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。
② 活動型芯、推出及導(dǎo)向部位運動及滑動要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確、可靠。
③ 開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。
④ 冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。
6.3.3試模
將模具安裝在注射機(jī)上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機(jī)，采用手動操作。開始注射時，首先采用低壓，低溫和較長的時間條件下成形。如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力。在提高壓力無效的時，可以適當(dāng)提高溫度條件。試模注射出樣件。試模過程中，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄，將結(jié)果填入試模記錄卡，并保留試模的樣件。
6.2.4修模
雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計，但是人們的認(rèn)識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗，看成型的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)總是以后，進(jìn)行排除錯誤性的修模。
塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實際情況，進(jìn)行細(xì)致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補(bǔ)救方法。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。
修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。
6.2.5檢驗
通過試?？梢詸z驗出模具結(jié)構(gòu)是否合理，所提供的樣件是否符合用戶的要求，模具能否完成批量生產(chǎn)。針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，對模具進(jìn)行修改、調(diào)整、再試模，使模具和生產(chǎn)的樣件滿足客戶的要求，試模合格的模具，應(yīng)清理干凈，涂防銹油入庫保存。
結(jié) 束 語
畢業(yè)設(shè)計是三年大學(xué)生活中的最后一個工作項目，具有非同尋常的意義，畢業(yè)設(shè)計的完也為我們的大學(xué)生活畫上了圓滿的句號。它對大學(xué)三年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)知識的一個總結(jié)概括，更是一次檢驗，讓我們每個人都能清楚了解自己在大學(xué)中學(xué)習(xí)的效果。
確定了自己的畢業(yè)設(shè)計題目后，開始可以說腦中是一片空白，很茫然，不知所措無從下手。于是就在互聯(lián)網(wǎng)上查找關(guān)于花盆的相關(guān)的資料，比如花盆的形狀、尺寸、以及一些供求的信息等等，掌握了第一手資料。接著我又到圖書館查找相關(guān)的專業(yè)書籍，尋找塑料注塑模具的設(shè)計思路和一些塑料注塑模具設(shè)計與制造的實例進(jìn)行參考。有了這些實例和思路就為我的畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)造了“骨架”，接下去就要為這個“骨架”添加“血肉”，最后使它生動完整。
我們模具設(shè)計與制造專業(yè)開設(shè)了《機(jī)械制圖及AUTOCAD》、《機(jī)械設(shè)計》以及《計算機(jī)的應(yīng)用基礎(chǔ)》等基礎(chǔ)課，《數(shù)控機(jī)床及編程》、《模具制造工藝與工裝》《沖壓工藝與模具設(shè)計》、《塑料模具設(shè)計與制造》等專業(yè)課，這些課程對我順利進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計起到了一個基石的作用。比如，畢業(yè)設(shè)計中零件圖和模具裝配圖的繪制與《機(jī)械制圖及AUTOCAD》的學(xué)習(xí)是分不開的，模具的改進(jìn)也要《機(jī)械設(shè)計》《模具制造工藝與工裝》等課程的幫助，更不用說《塑料模具設(shè)計與制造》這門專業(yè)課的重要作用了。
在畢業(yè)設(shè)計期間，系里又安排我們進(jìn)行模具的拆裝實訓(xùn)以及到濟(jì)源興華模具廠進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)。拆裝實訓(xùn)讓我們更好了解模具的構(gòu)造，實習(xí)所在的模具廠又是以塑料模具的設(shè)計與制造為主的專業(yè)廠，這些技能訓(xùn)練和實習(xí)也給畢業(yè)設(shè)計提供了極好的幫助。比如說在設(shè)計中想提高制造效率在原有的基礎(chǔ)上對模具進(jìn)行改裝，我就請教廠里的師傅，咨詢改造的可行性等等。熟練地綜合運用好所學(xué)的課程，加之平時的知識積累和老師的極大幫助和指導(dǎo)，畢業(yè)設(shè)計總算圓滿完成 。
此次畢業(yè)設(shè)計，讓我我學(xué)到了許多知識，包括課本上學(xué)不到的知識。當(dāng)然，在設(shè)計過程中出現(xiàn)的一些難題。通過我們翻閱相關(guān)的書籍，在網(wǎng)絡(luò)上尋找答案和經(jīng)過任老師的悉心指教和幫助最終才得以解決。本次畢業(yè)設(shè)計，也讓我學(xué)會了齊心協(xié)力、共同協(xié)作、努力創(chuàng)新，自始至終都抱著一顆堅定的信念,經(jīng)過了漫長而又短暫的設(shè)計工作，我們的作品終于出成效了，指導(dǎo)老師為此也為我們的這次畢業(yè)設(shè)計做出了很好的評價。在項目設(shè)計過程中用到了很多以前上課時學(xué)的知識，尤其是老師上課教給我們的一些分析問題、解決問題的思想在這次項目中都得到了很好的印證，使我在這些方面能夠很快的領(lǐng)會。這些老師雖然有的沒有親自指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計，但仍然對我的畢業(yè)設(shè)計的順利進(jìn)行有很大的幫助，在此一并表示感謝。
即將畢業(yè)的我，在以后的工作中將面臨著許多的問題或麻煩。我們應(yīng)該善于采集和利用各種信息資源，擴(kuò)展知識面和能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗、團(tuán)體協(xié)作的精神；增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識，做到清潔生產(chǎn)和文明生產(chǎn)，以最大限度的獲得企業(yè)效益和社會效益。
“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”，畢業(yè)設(shè)計讓我明白了“書到用時方恨少”的痛苦，知識是無窮無盡的，在以后的工作中，就需要我更加努力地學(xué)習(xí)。在此我非常感謝任艷霞老師及第三組同學(xué)在設(shè)計過程中對我的指導(dǎo)和幫助，在此向任老師及幫助過我的同學(xué)致以誠摯的謝意！
因本人學(xué)識不深，文字水平有限，設(shè)計中必然存在所許多漏洞和不足之處，還望老師給予批評指正，提出改進(jìn)意見。
致 謝
三年的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼即逝，經(jīng)過緊張而又忙碌的資料搜集整理設(shè)計，一個月多月的時間也匆匆過去，畢業(yè)設(shè)計的順利完成也為我們的大學(xué)生活畫上了圓滿的句號。光陰似箭，轉(zhuǎn)眼間就要告別大學(xué)這段令人難忘的美好時光，心中有依戀、有遺憾，但更多的是慶幸和感激，因為三年來無論是在學(xué)習(xí)或工作中都遇到許多的困難和挫折，因這些挫折也迷茫過、失落過，但得到那么多師長和學(xué)友及時的無私教導(dǎo)和幫助，讓我也逐漸地成熟起來。對那些在過去的日子里曾給予過我鼓勵、幫助的人們我滿懷感激，時刻沒有忘記。所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來的生活。
此次畢業(yè)設(shè)計的順利完成,我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師——任艷霞老師，任老師是濟(jì)大碩士研究生畢業(yè)，今年第一次帶課就接手了我們班的《塑料模具設(shè)計與制造》這門專業(yè)課。任老師從分組那天開始就非常關(guān)注我們的設(shè)計,多次集合全組同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)，在她兼職帶大一新生課程很忙的情況下還對我們盡心指導(dǎo),抽空到我們所實習(xí)的工廠進(jìn)行現(xiàn)場解決問題。在此，感謝她在百忙之中給予我們的悉心指導(dǎo)。感謝她為我們指點迷律、出謀劃策。同時，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計中給予我的幫助！謝謝！
向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠的謝意。
向在百忙之中評閱本方案并提出寶貴意見的各位評委老師表示最誠摯的謝意，同時向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝你們工作順利，萬事如意！
由于本人的學(xué)識水平、時間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善。
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