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
開題報(bào)告
學(xué)生姓名
準(zhǔn)考證號(hào)
專 業(yè)
指導(dǎo)教師
姓名
AAA
職 稱
講師
所在院系
（指所在對(duì)接學(xué)校的院系）
課題來源
自擬課題
課題性質(zhì)
工程技術(shù)研究
課題名稱
油壺蓋注塑模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義?
1． 主要內(nèi)容：
1、參觀調(diào)研，查閱資料。到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解模具生產(chǎn)、制造、加工情況。結(jié)合本課題，查閱相關(guān)資料；
2、 撰寫課題報(bào)告；
3、通過對(duì)產(chǎn)品的性能分析，完成相關(guān)的模具結(jié)構(gòu)與零件設(shè)計(jì)；
4、設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)要求完整、合理；
5、分析制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理選擇尺寸、表面粗糙度和制件材料，繪制的產(chǎn)品圖樣完整；
6、認(rèn)真分析制件圖，選制品材料，分析材料的性能、成型條件；使用UG軟件進(jìn)行模具型芯和型腔的分模，確定模具結(jié)構(gòu)、分型面和進(jìn)料口形式，計(jì)算含收縮率的相關(guān)尺寸和模具的強(qiáng)度和剛度；設(shè)計(jì)推出系統(tǒng)；確定模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
確定模架尺寸；繪制模具2D/3D總裝圖、零件圖；
8、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書；
9、掌握塑料的使用性能和用途。完成與模具相關(guān)資料的外文翻譯。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義：
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在教師的指導(dǎo)下，運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)、獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究活動(dòng)，學(xué)會(huì)分析和解決學(xué)術(shù)問題的方法，鍛煉解決某一學(xué)術(shù)問題的能力。是對(duì)我們的知識(shí)能力進(jìn)行一次全面的考核，同時(shí)也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后工作打下良好的基礎(chǔ)。
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們進(jìn)行最后一次知識(shí)的全面檢驗(yàn)，是對(duì)我們基本知識(shí)、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測(cè)試，這是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一個(gè)目的。我們?cè)趯W(xué)習(xí)期間，已經(jīng)按照學(xué)校的規(guī)定，學(xué)完了公共課、基礎(chǔ)課、專業(yè)課以及選修課等，每門課程也都經(jīng)過了考試或考查。學(xué)習(xí)期間的這種考核是單科進(jìn)行，主要是考查我們對(duì)本門學(xué)科所學(xué)知識(shí)的記憶程度和理解程度。但畢業(yè)設(shè)計(jì)則不同，它不是單一地對(duì)我們進(jìn)行某一學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義?
科已學(xué)知識(shí)的考核，而是著重考查我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)某一問題進(jìn)行探討和研究的能力，是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、基本技能，研究和解決問題的能力。是讓我們對(duì)四年所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行系統(tǒng)化、綜合化運(yùn)用、總結(jié)和深化的過程。通過這個(gè)過程，鍛煉了我們的思維能力、動(dòng)手能力，并加深了我們掌握知識(shí)的深度。
模具做為工業(yè)之母，其重要性無需多言，包括我國(guó)在內(nèi)的眾多國(guó)家都將其單列出來作為一個(gè)大的行業(yè)，而隨著塑料制品的大規(guī)模應(yīng)用，塑料注射模具更在這一行業(yè)中占了很大的比例。但很可惜的是，由于歷史的原因，我過在這一行業(yè)，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家之間有著很大的差距，但這種差距并非不可彌補(bǔ)的，做為21世紀(jì)的國(guó)家青年，從大一開始，我就決定為此而努力，所以現(xiàn)在，我理所當(dāng)然的選擇了注射模具畢業(yè)設(shè)計(jì)這一課題。
我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題具體說是油壺蓋注塑模具設(shè)計(jì)，油壺蓋屬于日用品產(chǎn)品，具有復(fù)雜的曲面，要求有良好的外觀質(zhì)量。因此，分型面，澆口的位置要選擇適當(dāng)，需要借助UG軟件進(jìn)行分模設(shè)計(jì)，并完成模具的2D總裝圖和若干零件圖的繪制。這些實(shí)踐將對(duì)我今后的工作益處甚多。
在大學(xué)期間，我努力學(xué)習(xí)本專業(yè)知識(shí)，打下良好的理論基礎(chǔ)，并能堅(jiān)持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn)，并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調(diào)研論證,此外，還充分利用課余時(shí)間，系統(tǒng)學(xué)習(xí)過moldflow，Mastercam，UG等軟件，但這些還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。沒有經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，一切都是紙上談兵。只有通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，才能更深切的理解，更靈活的運(yùn)用這些專業(yè)知識(shí)。至于那些軟件，也只有通過設(shè)計(jì)過程中的反復(fù)運(yùn)用，才能熟練運(yùn)用。
通過本次設(shè)計(jì)，應(yīng)使我在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：
塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇；
一般塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力；
塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力；
了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合。
在本次油壺蓋模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在每一步設(shè)計(jì)中的不合理處，會(huì)找出各種解決方案讓設(shè)計(jì)趨于合理，同時(shí)掌握了最先進(jìn)的設(shè)計(jì)，加工及分析技術(shù)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設(shè)計(jì)真正成為了實(shí)際工作前的一次全過程模擬。
文獻(xiàn)綜述
由于模具成型方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可節(jié)約材料及生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，發(fā)展模具工業(yè)已成為當(dāng)代促進(jìn)塑料制品及機(jī)電產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)廉價(jià)生產(chǎn)的重要手段。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和模具使用的日益廣泛，模具工業(yè)己成為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，被稱為“工業(yè)之母”。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)極為重視，早在50年代就已使模具擺脫了依附和從屬的地位，使之成為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門。從工業(yè)產(chǎn)值對(duì)比來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值早己超過了機(jī)床的總產(chǎn)值。如日本，1987年模具總產(chǎn)值為124億美元，而機(jī)床總產(chǎn)值為102億美元:1991年前者為131億美元，后者為120億美元。我 國(guó)模 具 設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多。 其主要原因是:一方面我國(guó)塑料模具設(shè)計(jì)與制造大多數(shù)仍依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和工藝人員的技巧，先進(jìn)的模具CAD/CAE/CAM 軟件的應(yīng)用不夠廣泛，技術(shù)不成熟;而在歐美，模具CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍采用的技術(shù)，該技術(shù)已較成熟;另一方面，我國(guó)塑料模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著較大差距，塑料模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化程度和商品化水平亦較低。
塑料制品的使用越來越泛，在很多方面，它己成為金屬制品的替代物。塑料模具作為成型方式中的一種，是家用電器、汽車和航空航天等領(lǐng)域中塑料制品的重要生產(chǎn)工具。并且隨著 塑 料 工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)塑料制品的質(zhì)量要求越來越高，外形在滿足性能要求的同時(shí)也變得越來越復(fù)雜，而且產(chǎn)品品種多、更新快、價(jià)格低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 日本一萬多家模具企業(yè)中，生產(chǎn)塑料模具的就占40%;韓國(guó)模具專業(yè)廠中生產(chǎn)塑料模的占43%。。塑料模具是塑料產(chǎn)品開發(fā)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是批量產(chǎn)品得以投放市場(chǎng)的先決條件。在塑料模具中，由于注塑模具能夠一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品，適用于高效率、大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)方式，使其在塑料模中的占用量超過了50%以上，是塑料制品成型的主要方法。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)塑料模具的交貨期短、質(zhì)量好、價(jià)格低的要求，模具制造行業(yè)就必須以最快的速度、最低的成本、最高的質(zhì)量生產(chǎn)出塑料模具來。在今天這樣激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中，客戶對(duì)縮短注塑模具設(shè)計(jì)和制造周期的要求日益迫切。縮短模具設(shè)計(jì)和制造周期，成了模具企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)取勝的重要因素之一。與模具成型零件變化多樣相比，模具基本結(jié)構(gòu)和常用
文獻(xiàn)綜述
零部件的變化要少得多。設(shè)計(jì)中相當(dāng)一部分時(shí)間花在結(jié)構(gòu)類似的零部件設(shè)計(jì)和繪圖上?？梢?，縮短這些常用零部件的設(shè)計(jì)時(shí)間，能極大地提高模具設(shè)計(jì)的效率和縮短模具的交貨期。因此，對(duì)引進(jìn)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，進(jìn)行本地化、用戶化的二次開發(fā)具有重要的實(shí)際意義。通過建立必要的標(biāo)準(zhǔn)模架庫，充分地發(fā)揮計(jì)算機(jī)和CAD軟件的功能，才能達(dá)到縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高模具設(shè)計(jì)水平的目的，使科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的生產(chǎn)力。
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。塑料模CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，塑料模CAD/CAE/CAM技術(shù)的重要性正逐漸被模具界所認(rèn)識(shí)，其中注塑模具應(yīng)用軟件的發(fā)展引人注目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國(guó)外，注射模采用CAD技術(shù)的比例約占所有不同模具CAD技術(shù)的75% ，在我國(guó)，注射模CAD技術(shù)也在不斷地應(yīng)用和推廣中。
國(guó)外注射模CAD技術(shù)發(fā)展很快，從70年代起，注射模CAD/CAE/CAM技術(shù)就成為熱門的研究課題，注塑流動(dòng)模擬和冷卻分析軟件中比較突出的有美國(guó)AC-Tech公司的C-MOLD軟件、澳大利亞Moldflow公司的MOLDFLOW軟件:三維模具CAD/CAE/CAM集成軟件中比較突出的有美國(guó)PTC公司的UG軟件、美國(guó)UGS公司的UG軟件、法國(guó)達(dá)索公司的CATA軟件等等。我國(guó)在開發(fā)注射模CAD技術(shù)上起步較晚，但經(jīng)過不斷的努力，一些 大學(xué)和研究所已有長(zhǎng)足的進(jìn)步，并取得了一批科研成果。
通過引入國(guó)外先進(jìn)的CAD/CAE/CAM軟件，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行消化吸收與進(jìn)一步的二次開發(fā)，實(shí)踐證明是提高我國(guó)制造業(yè)水平的有效途徑之一。利用CAD/CAE/CAM技術(shù)來改造注塑模傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法，可以明顯提高模具設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，縮短模具制造周期，能盡快縮小國(guó)內(nèi)模具水平與國(guó)外的差距。據(jù)統(tǒng)計(jì)一，采用模具CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、制造，設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了50%，制造時(shí)間縮短了30%，模具成本下降了10%。由于模具設(shè)計(jì)質(zhì)量提高，可靠性增強(qiáng)，零件加工精度得到保證，模具裝配與返修時(shí)間能大幅度地縮短，
參考文獻(xiàn)
[1] 王剛，單巖.MOLDFLOW模具分析應(yīng)用實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005
[2] 陳立亮.材料加工CAD/CAE/CAM技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007
[3]王剛，單巖.MOLDFLOW模具分析應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005
[4]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].第2版.北京：高等教育出版社，2007
[5]馬文琦，孫紅鐿.塑料成型模擬軟件技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006
[6]黃虹.塑料成型加工與模具[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[7]李志剛.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典（第一卷）[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003
[8]B.H.Lee，B.H.Kim.Optimization of part wall thicknesses to reduce warpage of injection一molded parts based on the modified complex method[J].Polymor-plastics technology engineering，1995，34(5):793
[9]B.H.Lee，B.H.Kim.Automated design for the runner systerm of injection molds based on packing simulation [J].Polymer-plastics technology engineering，1996，35(l):147
[10]B.H.Lee，B.H.Kim.Automated selection of gate location based on desired quality of injection-molded part[J].Polymer-plastics technology engineering，1996，35(2):253
[11]B.H.Lee，B.H.Kim.Variation of part wal1 thicknesses to reduce warpage of injection-molded part:robust design against process variability[J].Polymer-plastics technology engineering，1997，36(5):791
研究?jī)?nèi)容
1．設(shè)計(jì)、研究思路：
本畢業(yè)設(shè)計(jì)分以下步驟進(jìn)行；
（a）認(rèn)真跟老師溝通，了解所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品；
(b)復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識(shí)，理順設(shè)計(jì)的大概思路；
(c)查閱大量資料，細(xì)致化自己的思路；
(d)查閱網(wǎng)上最新資料，開動(dòng)腦筋，看能不能走出自己的路；
(e)跟老師溝通，看有無出錯(cuò)；
（f）熟悉各類軟件，如AutoCAD，UG 等;
(g)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的一系列任務(wù)；
2．課題研究的主要內(nèi)容：
圖1.1為油壺蓋零件圖，零件雖小，但有著復(fù)雜的外形和光滑的外表，
在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和模具的制造加工工藝出發(fā)盡量簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)。
油壺蓋屬于圓柱件，整體尺寸D62mm×30mm，在蓋的底部有螺紋結(jié)構(gòu)。要求表面光滑，無飛邊。該塑件材料為L(zhǎng)DPE，收縮率為0.6%。由于零件的外形尺寸很小，為了提高生產(chǎn)效率，故采用一模兩腔成型。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(jiǎn)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(duì)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。
由于塑件為小油壺蓋內(nèi)壁上有螺紋，模具需要考慮自動(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。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，待開模后自動(dòng)落下。
圖1.1為油壺蓋三維圖
3．解決的關(guān)鍵問題
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)。有可能遇到的主要問題：
1）確定型腔的數(shù)目；
2）確定澆注系統(tǒng)；
3）型腔的布置；
4）選擇分型面；
5）確定脫模方式；
研究?jī)?nèi)容
6）確定開模方向；
這些問題都是設(shè)計(jì)該模具的關(guān)鍵問題，在設(shè)計(jì)過程中，本人將通過查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料來解決。
4． 預(yù)期成果
（1）該塑料件模具技術(shù)要求一份、訂料表文件一份；
（2）開題報(bào)告一份、外文翻譯資料一份；
（3）3D注塑模裝配圖一份；
（4）2D裝配圖一份和零件圖若干份（不少于3張A0圖紙）；
畢業(yè)論文一份；
研究計(jì)劃
第一周 調(diào)研、圖書館查找與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)資料；
第二周 熟悉模具設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代模具加工技術(shù)；
第三周 撰寫開題報(bào)告；
第四周 英文文獻(xiàn)資料的翻譯；
第五周 熟悉CAD及UG軟件的使用；
第六周 模具結(jié)構(gòu)方案的確定和設(shè)計(jì)；
第七周 注塑模3D圖完成；
第八周 模具技術(shù)要求、訂料表的完成；
第九周 2D總裝圖的繪制及修改；
第十周 若干零件圖的繪制及修改；
第十一周 畢業(yè)答辯
特色與創(chuàng)新
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)及其應(yīng)用日趨成熟，模具CAD/CAM技術(shù)日益深入人心，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，對(duì)于大型復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)是必不可少的技術(shù)。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，本人將全部應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)來設(shè)計(jì)與制造模具。在模具設(shè)計(jì)方面，應(yīng)用UG軟件對(duì)模具型芯和型腔進(jìn)行3D分模，并完成三維模具總裝圖；由于學(xué)習(xí)該軟件需要一定的塑件成型實(shí)踐知識(shí)，在使用上要多查閱這方面的資料。
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名：
2019年 4 月 8 日
教研室意見
主任簽名：
2019 年 4 月8日
院系領(lǐng)導(dǎo)組意見
教學(xué)院長(zhǎng)（主任）簽名：
2019年 4 月 8日
摘 要
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是要設(shè)計(jì)出小油壺蓋的模具，換一種說法就是設(shè)計(jì)一種注塑模具，把小油壺蓋這類塑料件給生產(chǎn)出來，并要加上自動(dòng)化生產(chǎn)的模式用來提高產(chǎn)量。我們這次主要是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性，具體的模具結(jié)構(gòu)當(dāng)作課題得設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，再詳細(xì)地設(shè)計(jì)出模具的澆注系統(tǒng)，確認(rèn)好模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，以及怎么選擇注塑機(jī)的型號(hào)，計(jì)算并校驗(yàn)相關(guān)參數(shù)。這次設(shè)計(jì)也有難點(diǎn)，生產(chǎn)出的小油壺蓋塑件，內(nèi)側(cè)壁上面帶螺紋，就得加上自動(dòng)脫螺紋的機(jī)構(gòu)，這就讓模具的整個(gè)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，想要最后的塑件表面質(zhì)量過關(guān)，我們會(huì)采用單分型面潛伏澆口的方案來設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：油壺蓋；注塑模具；澆注系統(tǒng)；注塑機(jī)；脫螺紋
Abstract
The main task of this graduation project is to design the mould for the small oil pot cover. In other words, to design an injection mould to produce the plastic parts such as the small oil pot cover, and to add the mode of automatic production to improve the output. This time, we mainly take the technological nature of product structure and the specific die structure as the design basis. Then we design the casting system of the die in detail, confirm the structure of the forming part of the die, ejection system, cooling system, and how to select the model of the injection molding machine, calculate and verify the relevant parameters. This design also has difficulties. The small oil pot lid plastic parts produced with thread on the inner wall have to add the mechanism of automatic thread removal, which makes the whole structure of the mould more complex. If we want to pass the final surface quality of the plastic parts, we will use the single parting surface latent gate scheme to design.
Key words: oil kettle cover; injection mould; pouring system; injection machine; threading
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 3
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) 13
4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
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
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(zhǎng)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
致 謝 29
III
第1章 緒論
現(xiàn)如今，整個(gè)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)條件變得越來越好，國(guó)民一直積極響應(yīng)著“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”，各行各業(yè)發(fā)展得都很快，其中的制造業(yè)水平也在一步步提升。想要看一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平的高低，主要是看這個(gè)國(guó)家的模具技術(shù)如何，模具水平的提高能讓有關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品更有利，不僅僅讓工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量變大，質(zhì)量也會(huì)更好，同時(shí)得到的經(jīng)濟(jì)利益也會(huì)更大，所以每個(gè)國(guó)家都很重視這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。日本國(guó)內(nèi)，人們把模具比喻成進(jìn)入到富裕的原動(dòng)力；在德國(guó)，稱呼更高級(jí)，變成金屬加工業(yè)的帝王；而羅馬尼亞就更加直接了，模具就是黃金。從這些方面來看模具工業(yè)，這直接關(guān)系著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)在的中國(guó)也很重視模具工業(yè)，一直在努力發(fā)展提升著， 1989年3月，當(dāng)時(shí)就發(fā)布了一項(xiàng)《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》，其中說到機(jī)械行業(yè)，第一個(gè)任務(wù)就是要把模具技術(shù)先發(fā)展起來。
這幾年，在塑料模具方面，我們一直在加大生產(chǎn)數(shù)量，技術(shù)水平發(fā)展得也很快，生產(chǎn)出了越來越多高效率的、自動(dòng)化的、大型的、壽命較長(zhǎng)的模具，而且這些精密的模具數(shù)量占得越來越大。什么是注塑成型模具，我們會(huì)往注塑機(jī)的料筒里放塑料，料筒可以加熱，塑料就會(huì)熔化開來，再推動(dòng)著注塑機(jī)的螺桿或者活塞，模具還有澆注系統(tǒng)，熔融的塑料從噴嘴流到模具的型腔里面，經(jīng)過一定時(shí)間的冷卻，最后就變成成型好固化了的塑料件。
這次我們要把小油壺蓋的模具給設(shè)計(jì)出來，換一種說法就是設(shè)計(jì)一種注塑的模具，可以把小油壺蓋這類塑料件給生產(chǎn)出來，并要加上自動(dòng)化生產(chǎn)的模式用來提高產(chǎn)量。我們這次主要是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性如何，具體的模具結(jié)構(gòu)如何當(dāng)作課題的基本內(nèi)容，再詳細(xì)地設(shè)計(jì)出模具的澆注系統(tǒng)，確認(rèn)好模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，以及怎么選擇注塑機(jī)的型號(hào)，計(jì)算并校驗(yàn)相關(guān)的參數(shù)。與此同時(shí)，把加工模具的整個(gè)工藝流程大致列出來。這次設(shè)計(jì)的結(jié)果，就是要生產(chǎn)出符合一定質(zhì)量要求的小油壺蓋，讓整個(gè)加工模具的工藝水平達(dá)到比較高的水平。
圍繞著小油壺蓋具體是什么工藝結(jié)構(gòu)，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，讓我更加深刻地認(rèn)識(shí)了怎么來設(shè)計(jì)模具。在整個(gè)課題的進(jìn)行過程里面，我翻看了大量的學(xué)習(xí)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、期刊等等，加上教材上的知識(shí)，更全面的認(rèn)識(shí)到了注塑模具的組成部分，把注塑模系統(tǒng)的分成了成型部分零部件、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)等，專業(yè)知識(shí)也加強(qiáng)了，為日后能獨(dú)立地設(shè)計(jì)出模具累積了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。我們不光用傳統(tǒng)方法來設(shè)計(jì)，還加上了CAD、CAE軟件技術(shù)，這讓工作的效率提高了不少，自己又能更了解相關(guān)軟件技術(shù)。對(duì)于一次性的注射器推筒模具，在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)用到UG軟件，畫出產(chǎn)品3D效果的結(jié)構(gòu)圖；涵蓋了設(shè)計(jì)出模具的分形面、澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等部分；我們常常用到AutoCAD繪圖軟件來生成模具圖紙，有時(shí)候3D的工程圖不符合要求，后面就會(huì)用上 AutoCAD，讓機(jī)構(gòu)圖更完美。
這次的的說明書就是小油壺蓋的模具設(shè)計(jì)說明書，參照很多本手冊(cè)上的內(nèi)容，列出設(shè)計(jì)的過程還有相關(guān)的工藝流程。說明書編寫的時(shí)候，要按照步驟一步步地設(shè)計(jì)說明，列出塑料注射模是用什么方式來設(shè)計(jì)的，詳細(xì)地算出相關(guān)參數(shù)。編寫說明書的時(shí)候，老師還有同學(xué)一直在幫助我，再次表示感謝。因?yàn)樽陨淼脑O(shè)計(jì)水平還不夠，所以設(shè)計(jì)的整個(gè)流程還不是很完美，希望老師指出錯(cuò)誤。
29
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
我們這次選LDPE當(dāng)作塑料件的材料，需要比較大的生產(chǎn)數(shù)量，算是中大型的批量數(shù)。塑件的表面一定是無痕的，表面的粗糙程度控制在。
未注倒角大小取，未注尺寸的公差取級(jí)大小的精度。在常用材料模塑件公差等級(jí)和選用表（GB/T14486）、模塑件尺寸公差表（GB/T14486）里面查詢選取。
2.2 塑件的工藝分析
2.2.1塑件結(jié)構(gòu)工藝性
下面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖就是這次的小油壺蓋的圖， LDPE的材料，是圓柱形狀的塑件，尺寸大小在，把蓋子的底設(shè)計(jì)成螺紋形式的。蓋子的表面不能粗糙，不能有飛邊出來。整個(gè)小油壺蓋塑件的構(gòu)造，跟普通的注射模相差不多，那么方法也不會(huì)很大變化，不過想要生產(chǎn)的效率更高的話，我們會(huì)選自動(dòng)的脫螺紋形式的模具機(jī)構(gòu)。
2.2.2塑件成型工藝性要求
1. 這次要設(shè)計(jì)的塑件尺寸不大，表面的精度提出的等級(jí)不算低，它的表面一定要光滑，還有就是成型工作面的時(shí)候，注意澆口的地方、頂桿的地方不能留下痕，冷卻開模之后，模具里面的型芯不能把產(chǎn)品拉壞拉變形。那么就要確定好澆口用什么形式，才能讓塑件表面達(dá)到要求的精細(xì)程度。
2. 我們要大批量次的生產(chǎn)這類塑件。想要加工起來更方便，讓成本變得更低，我們選活動(dòng)鑲件的形式，這樣模具的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單了，模具的成本就不會(huì)高。
3. 想要生產(chǎn)的效率大大提升，我們還會(huì)選自動(dòng)式的脫螺紋的模具機(jī)構(gòu)。
2.3塑件材質(zhì)特性
LDPE塑料又叫做聚苯乙烯，這次的小油壺蓋就是這個(gè)材料做的。翻看了相關(guān)手冊(cè)，知道這個(gè)材料的是聚乙烯的分子鏈上帶長(zhǎng)短不一的支鏈，密度是很低的，不容易結(jié)晶，分子大多是5～50萬大小范圍，顏色看上去是乳白色的半透明的，像蠟燭一樣的樹脂，沒有毒。比較容易軟化，只要軟化的點(diǎn)一過，就會(huì)熔化開來，它的熱熔之后能很好的連接、也能很好的加工成型，又比較柔軟，受得了沖擊、還能受得住零下60℃到零下80℃低溫度的工作環(huán)境，對(duì)于電和高頻也能很好的絕緣；不過LDPE也是有缺點(diǎn)的，機(jī)械的強(qiáng)度不大，不能耐熱，有些應(yīng)力的作用之后就會(huì)裂開、粘在一起、不容易印刷，表面要加上化學(xué)處理，比如說進(jìn)行化學(xué)性的侵蝕，或者是電暈處理，就可以改善一些功能缺點(diǎn)。它還不容易吸水，基本上不吸，遇到酸、堿、鹽等等一些有機(jī)的化學(xué)溶劑都不太會(huì)變化。二氧化碳和有機(jī)的臭氣就很容易透進(jìn)去， 水蒸汽和空氣就不容易滲進(jìn)去。特別容易燃燒，燒起來像石蠟；如果一直在陽光下或者比較熱的環(huán)境，材料很容易加老化變色，從白的變黃的再變褐色的，最后還可能是黑色的，相對(duì)應(yīng)的性能就會(huì)變差，外表會(huì)裂開，我們可以加點(diǎn)抗氧劑、紫外線吸收劑等等，這些交聯(lián)處理會(huì)讓材料的軟化點(diǎn)變高、耐溫的度數(shù)變高、剛度變強(qiáng)、耐溶劑的性能更強(qiáng)。
2.4成型工藝性
作為低密度的聚乙烯LDPE，我們大多老做塑料碗，塑料柜子，管道的聯(lián)接器。?用這個(gè)材料來注塑要注意是干燥的環(huán)境；料筒里的溫度要選好：?射嘴的溫度范圍是140~190℃、前一段控制在140~200℃、中段控制住135~195℃、后一段控制在130~180℃。模穴的深度多高要看塑件做多厚，如果是壁比較薄或者是模穴比較深，就得高一點(diǎn)。LDPE不是很硬，模具的溫度不能高，所以冷卻要花比較長(zhǎng)的時(shí)間，加上LDPE冷凝起來不夠快，壓力一大就會(huì)飛邊，所以注塑的時(shí)間就稍微長(zhǎng)一點(diǎn)，控制在1.5-3秒。
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
分析UG建模，可以知道塑件的體積大小是，一個(gè)側(cè)面的投影面積大小是，我們又確定了用潛伏澆口形式的澆注系統(tǒng)，加上系統(tǒng)里面的冷凝料不大，所以定下澆注系統(tǒng)的體積大小是 ，又因?yàn)槭且荒６坏男问?，得?
3.1.2鎖模力大小
算出鎖模力大小是
3.1.3選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)
這次要大批量的來生產(chǎn)塑料蓋子，我們要在溫度高低、壓力大小、時(shí)間長(zhǎng)短來分析，查表，先選型號(hào)是HTF110X1B的注射機(jī)。
型號(hào)及
單位
參數(shù)
螺桿的直徑大小
mm
34
36
40
理論的注射容量大小
cm3
131
147
181
注射的重量LDPE
g
119
134
165
注射的壓力
Mpa
206
183
149
注射的行程
mm
144
螺桿的轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率P
KW
5.7
鎖模力大小
KN
1100
拉桿之間間距(水平×垂直)
mm
允許最大的模具厚度
mm
410
允許最小的模具厚度
mm
160
移模的行程
mm
340
移模的開距(最大)
mm
750
液壓頂出的行程
mm
100
液壓的頂出力大小
KN
33
液壓頂出桿的數(shù)量
PC
5
油泵電動(dòng)機(jī)的功率
KW
13
油箱的容積V
l
210
機(jī)器的尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
機(jī)器的重量
t
3.4
最小模具尺寸大小(長(zhǎng)×寬)
mm
3.2成型腔數(shù)的確定
確定好機(jī)床的注射能力有多大，我們一次注射的量要比注射機(jī)最大的注射量的80%要?。?
其中： 代表了型腔的個(gè)數(shù)
代表了注射機(jī)一共能注射的總量，單位是g
代表了澆注系統(tǒng)里面的重量，單位是g
代表了最后塑件的大小重量，單位是g
從實(shí)際的情況來看，模具最適合選一模二腔形式的型腔。
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1分型面位置的確定
模具的分型面怎么來定，涉及到的因素是比較多比較雜的。模具里面塑件成型在哪個(gè)位置，怎么設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的，對(duì)塑件提出的工藝方面還有精度上的要求如何，嵌件位置是什么形狀，再加上推出用什么方式、模具怎么制造的、模具的排氣、一系列的工藝流程，上面這些說到的方方面面的因素，都會(huì)有影響。所以我們會(huì)拿出幾個(gè)方案，再綜合的比較分析，選出相對(duì)更適合的分型面。選的時(shí)候要記住下面幾個(gè)原則：
1. 塑料制品最后要確?？梢悦撃?
這個(gè)原則要放在第一個(gè)，分型面設(shè)定的結(jié)果就是能讓制品可以很方便的從型腔里面脫出來。參考這個(gè)原則，第一個(gè)就要放在塑料件最大的輪廓線上面，而且分型面最好是跟開模的方向保持垂直的一個(gè)平面。整個(gè)分型的輪廓形狀都要保持縮小的狀態(tài)，想要脫模脫出來順利，就不能干擾到脫模的凹凸形狀。
2. 型腔的深度控制在最淺的程度
3. 做好的塑件外觀整潔完美，好打理
4. 最好不選側(cè)向的抽芯形式
對(duì)于塑料件的注射模具，側(cè)向的抽芯最好不用，主要是這種模具的結(jié)構(gòu)太難，還很容易讓塑件的尺寸大小變掉、精度的配合也很高，時(shí)間和財(cái)力都花的多，制造成本就不會(huì)低了，所以實(shí)在萬不得已才會(huì)用到。
5. 分型面加工起來要簡(jiǎn)單
模具精度的高低很大程度上會(huì)看分型面的精度大小，我們要讓平面度跟動(dòng)、定?；ハ嗯浜厦嬷g的平行度控制在一定的公差范圍。所以要讓分型面的平面垂直脫模的方向，這樣加工出來的精度就比較高。一旦選傾斜的面或者是曲面當(dāng)作分型面，加工起來就更難了，精度也不好控制，塑料會(huì)溢出來出現(xiàn)飛邊的情況。
6. 如果用側(cè)向式的抽芯，就要盡可能的短
想要斜抽保持很短的移動(dòng)距離，抽芯就不能長(zhǎng)，這樣的話動(dòng)、定模的厚度也變小了，塑件的尺寸方面的誤差不會(huì)大；另一個(gè)就是脫模就方便了，最后塑件的精度也高 。
7. 排氣要方便
生產(chǎn)中型的或者小型塑料件，型腔不會(huì)多大，所以里面的空氣不多，這時(shí)就要靠分型面之間的空隙來排氣。所以分型面選的時(shí)候還要看能不能排氣，我們就考慮在注射的過程里面，流動(dòng)的塑料最后能抵達(dá)的地方放分型面，型腔也不封死。得到的結(jié)論就是我們確定注射模的分型面要考慮很多方面，最大的要求就是方便脫模，控制好塑件有關(guān)的技術(shù)條件，模具的結(jié)構(gòu)還不能復(fù)雜。有時(shí)候定好分型面的方案，其實(shí)還是會(huì)有一些缺點(diǎn)，再看發(fā)現(xiàn)的問題加以完善，要讓分型面盡可能的最理想。
這次蓋子的分型面就放在塑件最大的輪廓面上面，看下圖
圖4-1 分型的方案確定
4.2確定型腔數(shù)量及排列方式
表4-1 單個(gè)型腔、多個(gè)型腔的優(yōu)缺點(diǎn)+適用的范圍
類型
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
適用的范圍
單個(gè)型腔模具
塑件能有很高的精度；好保持一定的工藝參數(shù)；結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜；模具的制造費(fèi)用不高，用時(shí)也不長(zhǎng)。
生產(chǎn)出來的塑料成形數(shù)量不大，讓生產(chǎn)的成本上漲。
個(gè)頭比較大的塑件，精度上有要求或者生產(chǎn)量不大或者是試生產(chǎn)。
多個(gè)型腔模具
生產(chǎn)出來的塑料成形數(shù)量大，生產(chǎn)的成本不高。
不會(huì)有很高的精度；不好保持一定的工藝參數(shù)；結(jié)構(gòu)也不簡(jiǎn)單；模具的制造費(fèi)用不低，用時(shí)太長(zhǎng)。
生產(chǎn)小型的、數(shù)量多、長(zhǎng)期要用的塑料件。
我們上面定好了分型面，接著就要看是用單個(gè)型腔的模式還是多個(gè)型腔的模式。從上表可以知道，想要大批量次的生產(chǎn)，就得選多型腔，所以確定是用均衡分布的一模二腔的形式。還要想到流動(dòng)起來要保持平衡來設(shè)計(jì)流道的形式。
4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)于澆注系統(tǒng)，有普通的和熱流道兩種形式。塑件成型的時(shí)候，澆注系統(tǒng)有充模和補(bǔ)加料的步驟，這個(gè)環(huán)節(jié)直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量好壞。從注塑機(jī)的噴嘴開始，一直到型腔的入口那里，這一段流道其實(shí)就是澆注系統(tǒng)。大多普通的澆注系統(tǒng)又分成主流道、分流道、澆口還有冷料井這幾部分。
4.3.1澆口的設(shè)計(jì)
澆口一般又可以分好多形式的，邊緣形的澆口、扇形的澆口、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、直澆口等等。選的是LDPE材料，它成形之后的收縮范圍很大，所以要特別注意縮孔、凹陷、變形的情況；這種材料很容易流動(dòng)，好成形；它的熱容量很大，所以冷卻的回路一定要充分滿足，溫度要把握好。聚丙烯最適合的溫度是80℃上下，不能比50℃低，不然的話表面就不光滑，或者是會(huì)留下熔接的痕跡。不過太高的溫度會(huì)翹起來甚至變形。
根據(jù)上面的分鐘，我們定一模二腔的模具，澆口用潛伏形式的，澆口就放在壺蓋翼狀結(jié)構(gòu)的兩旁邊。模具的流道要保持料流平衡地流動(dòng)通過。把拉料結(jié)構(gòu)放在定模的座板上面，主要打開模，流道里面的冷凝料能被拉出來，可以自動(dòng)掉下去。
4.3.2主流道的設(shè)計(jì)
注意的方面有
1．定位圈一定要沉到模胚里面５ｍｍ長(zhǎng)，可以支撐起一部分模具的重量。
2．定位圈要比模胚高１０ｍｍ長(zhǎng)，這樣模具裝到注塑機(jī)里的時(shí)候可以定位。
3．定位圈的直徑一般是９９.８mm，注塑機(jī)裝置孔的直徑是１００，比孔小０.２ｍｍ，裝起來更方便。
4．唧咀一般是１６mm大小的直徑。
5．唧咀配注塑機(jī)射咀Ｒ比射咀一頭Ｒ要多出２ ~３ｍｍ。
主流道跟噴嘴之間怎么接觸，一般是做成半球形狀的凹坑。這樣接觸的就更緊，高壓的塑料就不會(huì)溢出來，凹坑球的半徑跟噴嘴球頭的半徑比要多出1-2mm長(zhǎng)；主流道比較小的一頭的直徑跟噴嘴孔的直徑比較，要多出0.5-1mm長(zhǎng)，一般是Ф4-8mm，主要是看塑件的大小以及要不要補(bǔ)加料。比較大的一頭的直徑跟分流道的深度來比，要多出1.5mm以上，它的錐角要小一點(diǎn)，多是定1°～2°大小。
澆注系統(tǒng)
4.4模具的結(jié)構(gòu)形式
這次的注射模我們定成單分型面，看下圖：
圖4-2 單分型面注射模的結(jié)構(gòu)
4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型好的塑件，它的外表面叫凹模，又可以說成是陰?；蛘咝颓?。大體又可以分整體式的、整體嵌入式的、局部鑲嵌式的還有四壁鑲嵌式這五個(gè)結(jié)構(gòu)。整體式的強(qiáng)度比較高、剛度也足夠，不過主能是比較簡(jiǎn)單的型腔。鑲嵌式的是合在一起的結(jié)構(gòu)，這比較復(fù)雜，加工起來也不難，也好用上不同的材料，這樣拼起來就有空隙可以排氣，不過這樣的剛度不夠，塑件的表面很容易留下拼接起來的印子。
我們這次模具的構(gòu)造不算復(fù)雜，凹模板要生產(chǎn)的數(shù)量不多，就決定用鑲嵌式的凹模板。
4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型好的塑件，它內(nèi)部的表面叫凸模，又能叫成型芯或者陽模。一般會(huì)分成兩種，整體式和鑲拼組合形式的。跟凹模比起來，凸模加工起來更容易，一般情況下都選整體式的凸模，特別是小型的模具，經(jīng)常把型芯和模板做到一起。我們這次是選鑲嵌式的。
圖4-3 鑲嵌式
第5章 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算
什么叫工作尺寸，就是關(guān)系到最后成型的塑件形狀的大小的模具上的長(zhǎng)度，其中凹凸模的徑向長(zhǎng)度（長(zhǎng)+寬），高度上的大小還有中心距的尺寸大小都是屬于工作尺寸。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，想要確保塑件的質(zhì)量，一定要看塑件的尺寸大小還有精度的等級(jí)有什么要求，才能決定成型零部件的工作尺寸與精度大小。模具的尺寸和精度跟下面幾點(diǎn)有關(guān)：
1. 成形的收縮率大小：真正在制造的時(shí)候，成形時(shí)會(huì)來回的收縮，所以塑件的尺寸不一定準(zhǔn)，這個(gè)變化的數(shù)是
其中就是塑件收縮波動(dòng)帶來的尺寸上的誤差，單位是mm；
是最大的收縮率百分比%；
是最小的收縮率百分比%；
就是塑件的尺寸，單位是mm。
根據(jù)收縮率上下波動(dòng)，帶來的誤差要比塑件的尺寸公差的1/3小。
2. 制造成形零件的誤差：制造成形零件的誤差如果是在IT7～I(xiàn)T8等級(jí)里，那么制造公差就是尺寸公差的三分之一。
3. 零件的損耗：我們開始用模具的時(shí)候，里面的型腔還有型芯可定有損耗，如果是生產(chǎn)中小型的塑料件，那么最大的磨就要占到六分之一的塑件公差的大小；大型的就要小于六分之一。
4. 配合間隙之間的誤差：成形零件之間相互配合，中間的空隙會(huì)變，結(jié)果就是尺寸有變化。對(duì)于成形零件的尺寸精度大小還有位置精度大小，都不能被這個(gè)配合間隙的誤差左右。
所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)型腔和型芯的時(shí)候，要想到各種原因。有時(shí)候關(guān)系點(diǎn)也不一樣，試模之后還要一步步的補(bǔ)償改正。
可以簡(jiǎn)單的計(jì)算出凹模、凸模合成的工作尺寸，一般有平均收縮率法、公差帶法。一種是看收縮率大小，用塑件的收縮率、成形零件的制造公差、磨損量都當(dāng)成平均數(shù)來算：
1. 計(jì)算凹模內(nèi)形的尺寸大小：
其中就是內(nèi)形的尺寸大小，單位是mm；
是外徑的基本尺寸大小，單位是mm，也就是真正塑件的尺寸大??；
是平均的收縮率大小，這里等于0.6%；
Δs代表了塑件的公差，查表得LDPE是5級(jí)的精度；基本的尺寸等于14~18mm公差等于0.38mm；從 18~24mm里確定是0.44mm，從30~40mm里確定是0.56mm，如果塑料件的基本尺寸是40~50，那么公差是0.64mm。
算出型腔的尺寸大?。?
算出型腔的深度：
其中就是凸模或者是型芯的高度尺寸，單位是mm；
是塑件內(nèi)形的深度尺寸大小，單位是mm，也就是真正塑件內(nèi)形的深度多少；
Δs 、K 跟上面式子一個(gè)意思
2. 算出凸模的外形尺寸大小：
其中就是凸?；蛘呤切托镜耐庑纬叽?，單位mm；
是塑件內(nèi)形的尺寸大小，單位mm，也就是真正塑件內(nèi)形的尺寸大?。?
Δs 、k跟上面式子一個(gè)意思
算出型芯的大小：
算出型芯的深度多少：
其中就是凸?；蛘呤切托镜母叨却笮。瑔挝籱m；
是塑件內(nèi)形深度的尺寸大小，單位mm，也是就真正塑件內(nèi)形的深度是多少；
Δs 、k跟上面式子一個(gè)意思。
算出型芯的高度多高：
第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
換一種眼光來看，注塑模可以看成是一個(gè)置換的設(shè)備。熔融開來的塑料熔體流進(jìn)模腔，就可以把腔里面的空氣或者材料揮發(fā)出來的氣體給排出去。所以怎么設(shè)排氣系統(tǒng)的也要重視。
6.1排氣不良的危害
1. 塑料的熔體如果充模的時(shí)候流淌受到的阻力太大，就不容易把腔充滿；
2. 生產(chǎn)出來的產(chǎn)品會(huì)留下熔接起來的縫隙，抗力的性能就差了；
3. 如果里面還有氣體，生產(chǎn)的質(zhì)量肯定不達(dá)標(biāo)；
4. 型腔里面還有氣體，一壓縮就會(huì)發(fā)生局部的溫度變高，熔體遇到熱就會(huì)分解；
5. 排氣的效果不行，充模的速度也會(huì)變慢。
6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
1. 我們最好要運(yùn)用到分型面來排氣，分型面相互接觸的精度越高，排出的效果就好；
2. 如果是大型的制造模具，一般會(huì)選鑲拼形式的成型零件，它們之間的縫可以排氣；
3. 頂桿跟孔之間也可以配合，用之間的空隙來排氣；
4. 球狀的合金顆粒燒結(jié)塊也能滲導(dǎo)著來排氣；
5. 熔合縫隙那里還能開一個(gè)冷料穴
這次設(shè)計(jì)的就用配合之間的間隙排氣的，那些簡(jiǎn)單的中小型的型腔，大多會(huì)加上推桿來排或者加上活動(dòng)型芯，也可以是兩個(gè)支點(diǎn)的固定住的型芯頭部跟模板之間的配合空隙來排出，排氣槽就不要另外單加了。
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
一般注射模還會(huì)加個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，這能讓動(dòng)模跟定模兩個(gè)部分準(zhǔn)確的合起來，主要作用就是定位+導(dǎo)向，常見的有導(dǎo)柱形式的導(dǎo)向，又含了導(dǎo)柱和導(dǎo)套這些零部件。
1. 定位的功能
2. 導(dǎo)向的功能
3. 承載的功能
4. 讓運(yùn)動(dòng)確保平穩(wěn)的功效
5. 錐面可以定位的結(jié)構(gòu)
7.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
1. 導(dǎo)柱或者導(dǎo)套一定是對(duì)稱的分布，圍繞著分型面，它的中心點(diǎn)離模具的最外邊要足夠遠(yuǎn)，這樣強(qiáng)度才能控制，也不容易變形；
2. 導(dǎo)柱或者導(dǎo)套的直徑大小要看模具的尺寸大小，讓抗彎得強(qiáng)度要夠；
3. 導(dǎo)柱固定一頭的直徑要盡可能等于導(dǎo)套的外徑長(zhǎng)，配合起來更方便，也能確保同軸度；
4. 導(dǎo)柱、導(dǎo)套要經(jīng)得起磨耗；
5. 想要制品更容易脫模，我們會(huì)把導(dǎo)柱裝到定模板上面，要看實(shí)際情況。
7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
什么是導(dǎo)柱導(dǎo)向，其實(shí)是導(dǎo)柱跟導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）之間有空隙來配合，導(dǎo)柱就會(huì)在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）里運(yùn)動(dòng)，相互的配合間隙多是H7/h6級(jí)。
7.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱有單節(jié)形式和臺(tái)階形式的結(jié)構(gòu)。單節(jié)式的一般用到小型的模具，臺(tái)階式就是放到大型的模具里面。
有時(shí)還在導(dǎo)柱上加個(gè)油槽，這時(shí)導(dǎo)向的摩擦力就小了,我們決定選階梯式帶油槽的導(dǎo)柱，看下圖
圖7-1 導(dǎo)柱形態(tài)
7.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
選好導(dǎo)柱，看資料查出能配套的導(dǎo)套：
圖7-2 導(dǎo)套
7.2.3 導(dǎo)向孔的總體布局
作為導(dǎo)向的零件，要分布的勻稱，一般是在四周圍也可以靠近邊緣的地方，要保證它的中心點(diǎn)到最邊緣之間夠長(zhǎng)，這樣才能保證強(qiáng)度大小，不會(huì)變形。查手冊(cè)，確定導(dǎo)柱按下圖來分布：
圖7-3 導(dǎo)向孔的總體分布
7.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定
這次是用一次性的頂出脫模方式，經(jīng)常會(huì)加推桿、推管、推板、推塊或者活動(dòng)的鑲塊這些可以脫模的零件。一般情況頂出機(jī)構(gòu)只要做一次動(dòng)作，塑件就可以被頂出去。我們決定把推桿裝到動(dòng)模上來頂出。
7.3.1推桿橫截面直徑的確定
結(jié)合了塑件還有模具的結(jié)構(gòu)，一旦開模，型芯收縮，這種材料就會(huì)包緊，相反可以松開，所以要用比較大的脫模力，選的推桿既要有強(qiáng)度，還要足夠大，取d=5mm的直徑，從中點(diǎn)那里把塑件推出來。
7.3.2推出機(jī)構(gòu)
這次的壺蓋里還有螺紋，就用自動(dòng)形式的脫模， 加上馬達(dá)讓鏈條圍著外面一圈轉(zhuǎn)，模具上的軸還有齒輪就被帶著轉(zhuǎn)起來，軸接著動(dòng)模芯，彈簧把推板彈起來，這時(shí)壺蓋就頂出去了。
圖 自動(dòng)式脫內(nèi)螺紋系統(tǒng)
第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型的時(shí)候，重要的是溫度高低，關(guān)系到充模、定型、成型的時(shí)長(zhǎng)以及最后的產(chǎn)品質(zhì)量過不過關(guān)。如果太高溫度，收縮比較大，脫出去還容易變形，溢出來以及粘連也經(jīng)常發(fā)生；如果太低溫，塑料融化流起來很慢，產(chǎn)品的輪廓不清楚，會(huì)發(fā)生銀絲或者流紋這些情況。有時(shí)溫度不平衡，溫差太大，那么產(chǎn)品收縮起來也不平均，容易翹起來變形，更別提尺寸精度能不能達(dá)標(biāo)了。一般我們有冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種方式來調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具里最好控制在200℃上下，冷料固定好取出來最好不超過60℃。熔體塑料注進(jìn)去之后要趕快冷卻，讓熱量很快地傳到模具上去，這樣塑料件就能很好的脫模出去。這次的材料在成型時(shí)不是很黏，流動(dòng)起來快，模溫盡量低點(diǎn)（一般低8℃），冷卻就用常溫水。這次設(shè)計(jì)的是小型的，溫度不高于80℃就可以，加熱的部分就不要設(shè)了，只要加上冷卻系統(tǒng)。
8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
1. 冷卻的回路越多越好，冷卻的孔道的直接盡量大些；
2. 合理的分布冷卻通道；
3. 回路要讓冷卻水進(jìn)、出口的溫差盡量快的調(diào)節(jié)好；
4. 加工清潔回路要方便簡(jiǎn)單；
5. 每個(gè)水道到型腔表層的長(zhǎng)度最好都差不多；
6. 水道不要放在熔接的地方，防止聯(lián)接的不牢固，質(zhì)量變差。
8.2 冷卻水體積流量
查表，如果材料LDPE想要成型，工作的溫度多在60℃，我們用20℃的常溫水來冷卻。假使出口是25℃，那么一次注進(jìn)0.0323kg， 60s注一次。
查表，LDPE成型時(shí)候放出?h=3.5×105J/kg的熱量。代進(jìn)去算出：
8.3 冷卻管道直徑的確定
查表，看冷卻水的流量V大小，定冷卻管道是6mm，冷卻水是v=1.66m/s的速度?？此芗骄谋诤袷嵌嗌伲绻?mm時(shí)，水孔的直徑就在6～10mm之內(nèi)，所以符合要求。
8.4 冷卻回路所需的總表面積
跟冷卻水溫度高低的系數(shù)是Φ=7.5，那么算出冷卻水表面導(dǎo)熱的系數(shù)
查表，模具的溫度在40℃~80℃，按平均的40℃來算。那么回路總的表面積是
8.5 冷卻回路的總長(zhǎng)度
求出冷卻回路總長(zhǎng)度
看上面的結(jié)果，冷卻水的流量也不大，那么管道的也不用長(zhǎng)。所以也可以不加冷卻系統(tǒng)。這次要大批量次的生產(chǎn)，想要冷卻的時(shí)間變短，生產(chǎn)的時(shí)長(zhǎng)更少，也可以加上幾條水管，看實(shí)際情況去調(diào)控。
8.6 冷卻水道的結(jié)構(gòu)
這次成型的部分就選 8mm大小的孔道，加上 8條水道，按照下圖來布置：
圖8-1 冷卻水道的結(jié)構(gòu)分布
第9章 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)及校核
對(duì)于機(jī)構(gòu)的模架，要有一套相對(duì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
1. 讓設(shè)計(jì)人盡量不要重復(fù)勞動(dòng)；
2. 模具制造的行業(yè)以前都有大而全，小而全這樣的限制，現(xiàn)在更專業(yè)；
3. CAD/CAM軟件技術(shù)可以確保模具更加標(biāo)準(zhǔn)化；
4. 更方便在國(guó)際上交流模具技術(shù)，出口也更容易。
從《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》表2-86來選出模架的形式，確定用單分型面的模具的推件板來做推出機(jī)構(gòu)[13]。
模寬，模長(zhǎng)；
模板，用45號(hào)鋼材料；
模板，用45號(hào)鋼材料；
墊塊，用45號(hào)鋼材料；
對(duì)最大的注塑量進(jìn)行校驗(yàn) 材料的利用率是，注塑機(jī)的利用率是0.3～0.80，滿足要求。
對(duì)注射的壓力進(jìn)行校驗(yàn) 機(jī)器的注塑壓力不能比塑料件需要的壓力小，LDPE材料一般要有40～110MPa大小的壓力，所以選的注射機(jī)滿足要求。
校驗(yàn)鎖模力大小 帶壓力的熔體充到腔里時(shí)，順著分形面，會(huì)有一股分開的脹模力，相當(dāng)于是塑件加上流道投射到分形面上的型腔壓力相乘。脹模力不能超過機(jī)器的額定鎖模力。
型腔的壓力是
其中代表著型腔的壓力，單位MPa；
是注射的壓力，單位MPa；
是壓力損耗的系數(shù)，一般在0.25～0.5里選。
求出，定下了型腔的壓力大小可按根據(jù)額定的鎖模力T>KPcA 來校驗(yàn)
其中是額定的鎖模力，單位KN；
是塑件加上流道投到分形面上的面積，單位mm2；
是安全系數(shù)，通常取1.1～1.2；
所以，得到注射機(jī)的鎖模力滿足條件。
校驗(yàn)?zāi)＞叩陌惭b尺寸大小 一般可以用螺釘或者壓板來固定住模具。大型的就直接用螺釘來緊固，動(dòng)定模板上留的螺孔大小還有間距，要跟模板臺(tái)面上的螺孔對(duì)應(yīng)起來；中、小型的模具一般會(huì)用到壓板，固定板附近留下螺孔就行，更加靈活方便；這次設(shè)計(jì)用壓板來加固。
校驗(yàn)開模的行程 要方便塑件脫出來，開模距離不能超過注射機(jī)的最大的開模行程。如果是單分形面的注射模，開模行程要滿足：
其中：是注射機(jī)的最大行程，這里取340mm；
是塑件可以脫模的距離，這里取35mm；
是塑件加上流道總共的高度，這里取105mm；
，那么開模的行程滿足要求。
校驗(yàn)了各個(gè)參數(shù)，注射機(jī)滿足條件。
結(jié) 論
十周很快過去了，整個(gè)設(shè)計(jì)大致完成了。從拿到任務(wù)書，翻看了很多資料、期刊，上網(wǎng)了解現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展。用課堂的知識(shí)、加上現(xiàn)有的結(jié)論，分析總結(jié)塑模過程，把怎么成型的工藝方案先選定。再選出設(shè)備型號(hào)、用什么結(jié)構(gòu)形式的模具、研究工作軌跡、求出零件相關(guān)尺寸大小，加上最后的推出結(jié)構(gòu)。中期也有一次大調(diào)整，最終把模具的結(jié)構(gòu)敲定好。還翻譯了一些能用的英文資料。
對(duì)于精度等級(jí)，塑件的外形，結(jié)構(gòu)都提出了一定高的要求。制造工藝方面的知識(shí)是基礎(chǔ)，機(jī)械制造更是大量的運(yùn)用。機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、軟件工程制圖、UG等等都遍及了。對(duì)四年的學(xué)習(xí)是個(gè)總結(jié)和綜合運(yùn)用。
不過我的學(xué)識(shí)還很有限加上沒什么實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，老師指出錯(cuò)誤。
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.
[2] 李發(fā)致編著. 模具先進(jìn)制造技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.
[3] 齊曉杰編著. 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, 2005.
[4] 伍光明,王群,張厚安. 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.
[5] 王伯平. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社[M], 2004.
[6] 李光耀. 淺談現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì)與制造[J]. CAD/CAM與制造業(yè)信息化, 2010,36(4):20-22.
[7] YUD, ZHANGR, CHENJ, et al. Research of knowledge-based system for stamping process planning [J]. Int J Adv Manuf Technol, 2006, 3(4): 663-665.
[8] 張春水. 高效精密沖模設(shè)計(jì)與制造[M]. 西安: 電子科技大學(xué)出版社, 1989.
[9] 陳孝康, 陳炎嗣,周興隆. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2001.
[10] Kshelesh-Nezhad. Prof ESiores Anintelligent system for plastic injection molding. processdesign[J]. Plasticinjectionmolding , 1997, 12(2): 12-35.
[11] Editor . Moldmaking Product s Hot Runners[M] . New york: Modern Mold and Tooling, 2008.8.
[12] 陳經(jīng)斗等. 畫法幾何及機(jī)械制圖[M]. 廣東: 華南理工出版社, 1997.
[13] 付建軍. 模具制造工藝[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006.
[14] 陳嘉真主編. 塑料成型工藝以及模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1995.
[15] H.Q. Guo, K.S. Lee and Y.F. Zhang. Synchronisation Design System for plastic Injection Mold[J]. Die And Mould, 2007, 8(4): 6-9.
[16] Harvey Maylor and Ray Gosling. The reality of concurrent new productdevelopment[J]. Integrated Manufacturing Systems,1998,7(3): 22-39.
[17] 文九巴. 機(jī)械工程材料[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.
[18] 馮炳堯等. 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 上海: 上海科技出版社, 1985.
[19] 申開智. 塑料成型模具[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2002.
[20] 付宏生. 注塑制品與注塑模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.
[21] 吳克堅(jiān)等. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003.
[22] 王孝培. 塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.
[23] 王樹勛. 典型注塑模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M]. 湖南: 中南工業(yè)大學(xué)出版社, 1992.
[24] ANTILAM, LANTTOE, ARKKIOA. Determination of force and linearized parameters of radial active magnetic bearings by finite element technique[J]. IEEE Trans. on Magn. 1998, 34(3): 684-694.
[25] 孫美霞主編. 機(jī)械制造設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京: 國(guó)防科技大學(xué)出版, 2004.
致 謝
在此要感謝我的學(xué)校，謝謝給予幫助的好老師以及同學(xué)，這次綜合的考試對(duì)日后的發(fā)展幫助很大，不管是生活還是學(xué)習(xí)上，不怕問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，永不放棄！謝謝在座的各位！
收藏