機(jī)械畢業(yè)設(shè)計-三角衣架塑料模設(shè)計（含CAD圖紙全套）

機(jī)械畢業(yè)設(shè)計-三角衣架塑料模設(shè)計（含CAD圖紙全套）,機(jī)械,畢業(yè)設(shè)計,三角,衣架,塑料模,設(shè)計,cad,圖紙,全套 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章塑件塑件成型工藝分析 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 三角衣架塑料模設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機(jī)制1101 學(xué)生姓名： 胡亮明 指導(dǎo)教師： 陳慧珍 _ 論文提交日期： 2015 年 6 月 1日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 4日 25 摘要 塑料成型的方法有很多，其中最主要的是注射成型的方法，他的優(yōu)點是可以快速的大量的成型大量塑料制品，本設(shè)計主要是用三維軟件先進(jìn)性整體計，之后再用二維軟件進(jìn)行圖形的繪制，主要可以使工作量大大減少，使得設(shè)計本身更加的方便。 在本設(shè)計里，三角衣架做為生活里的日常用品可以使用注射成型的方法，通過對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)計出一套一模兩腔的塑料注射模具，并且要合理的寫出制造的流程，在這個設(shè)計里，三維軟件Pro/E的使用貫穿整個設(shè)計的過程，第一步是利用軟件對對三角衣架的整個模型進(jìn)行建模設(shè)計，然后在分模，型芯的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的設(shè)計。最后要利用外掛為（EMX4.1）成標(biāo)準(zhǔn)模架，在對其模具整個系統(tǒng)進(jìn)行合理布置。 在模具設(shè)計里，有許多的尺寸要確定列如：壁厚，頂桿直徑，流道尺寸，這些尺寸的大小都要根據(jù)進(jìn)一步的查找相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計，而且在得出的數(shù)據(jù)中要進(jìn)行大量的校對，對于一些尺寸的確定要對實際的環(huán)境進(jìn)行考慮尺寸大小要基本滿足設(shè)計的要求與此同時也要符合實際生活的要求，而且由于一些成本和加工難易度的原因也要對尺寸大小進(jìn)行更進(jìn)一步的計算，最終得出整個系統(tǒng)合理的尺寸大小。 對于本設(shè)計來說，最終的繪制要用到CAD二維軟件，前期我們主要是利用三維軟件對模具的整體部分進(jìn)行設(shè)計，并計算分析出它的尺寸，并且對其校對，但是考慮到CAD強(qiáng)大的制圖能力以及很方便的功能，所以決定用CAD進(jìn)行最終零件圖和裝配圖的繪制，利用三維軟件強(qiáng)大的建模能力，在建模完成后就將結(jié)果直接導(dǎo)入到CAD中這樣很方便快捷，不僅體現(xiàn)了三維軟Pro/E的強(qiáng)大之處，也結(jié)合了CAD的優(yōu)點，這樣的二者結(jié)合使的整個設(shè)計變得更加的方便和便捷。 經(jīng)過本設(shè)計，對于模具的整體結(jié)構(gòu)有了一定的了解以及對模具設(shè)計成型的過程有了一定的把握，對于零件的結(jié)構(gòu)也有了一定的了解，也查找了大量相關(guān)的資料。本設(shè)計主要是利用了三維軟件Pro/E進(jìn)行設(shè)計，與此同時運用CAD進(jìn)行繪制零件圖和裝配圖，在設(shè)計里要進(jìn)行大量的細(xì)節(jié)設(shè)計以及進(jìn)行分析，了解了模具的結(jié)構(gòu)以及模具的工作。模具各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計好后，利用創(chuàng)建好的模型生成Pro/E工程圖并將其導(dǎo)入autoCAD中做出符合國標(biāo)的裝配圖及部分零件圖，跳過了直接繪制工程圖中大量繁瑣的工作，降低了設(shè)計工作量。該設(shè)計充分體現(xiàn)了Pro/E軟件在模具設(shè)計的優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞： 三角衣架塑件； 注射模； Pro/E； EMX4.1  Abstract Plastic molding method has a lot of, is one of the main injection molding method, he has the advantage that can quickly a large number of molding plastic products in great quantities, this design mainly is to use advanced 3 d software overall design, and then using two-dimensional graphic drawing software, main can greatly reduce the workload, making itself more convenient. In this design, the triangle hanger as life everyday objects can be used in the injection molding method, through the analysis of the structure of the mould, design a set of one module and two cavities of plastic injection mould, and should be written out in reasonable manufacturing process, in this design, the use of 3 d software Pro/E throughout the entire design process, the first step is to use the software for the whole model of triangle hangers modeling design, and then in the die, the design of the core, the design of gating system. Finally, use the plugin for (EMX4.1) generate standard mould frame, reasonable layout in the mold of the whole system. In die design, there are many dimensions to determine the column, such as: wall thickness, plunger diameter and flow channel size, the size is according to the size of the further search the related literature to carry on the design, and in the data to a large number of proofreading, for the determination of some size to the actual environment, considering the size to meet the requirements of design basic at the same time also want to accord with the requirement of practical life, and because of some of the costs and processing difficulty level also want to further calculation of the size, the final size of the whole system is reasonable. For this design, the final draw will use 2 d CAD software, we mainly use 3 d software to design an integral part of the mould, and the calculation and analysis of its size, and the proofreading, but given the CAD powerful mapping ability and very convenient, so I decided to use the final detail drawing and assembly drawing CAD drawing, use 3 d software modeling capabilities, strong in modeling is completed will result directly imported into the CAD of it's so convenient and quick, not only embodies the powerful 3 d software Pro/E, and combines the advantages of CAD, such combination to make the whole design becomes more easy and convenient. Through this design, for the overall structure of the mould had certain understanding and the mold design molding process with a degree of certainty, for the structure of the parts have a certain understanding, also to find a large number of relevant materials. This design mainly is to use the 3 d design software Pro/E, at the same time using CAD drawing parts drawing and assembly drawing, in the design to a large number of detail design and analysis, understand the structure of the mould and die work. Mold structure design, the parts used to create a good model to generate the Pro/E engineering drawing and import it into autoCAD to comply with the national standard of the assembly drawing and parts diagram, skip the directly map project in a large amount of tedious work, reduce the workload of design. The design fully embodies the advantages of Pro/E software in the mold design. Key words: Triangular plastic hanger; Injection mold; Pro/E; EMX4.1 目 錄 第一章緒論 1 1.1 設(shè)計的目的和意義 1 第二章塑件成型工藝分析 2 2.1 塑件的使用要求 2 2.2 塑件的材料分析 2 2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面質(zhì)量、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2 2.3.1 塑件的尺寸精度分析 3 2.3.2 塑件的表面質(zhì)量分析 3 2.3.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 3 第三章選擇成型的設(shè)備和編寫模塑工藝的參數(shù) 5 3.1 該衣架的重量和體積 5 3.2 對于零件型腔數(shù)量確定 5 3.3 澆注系統(tǒng)凝料的估算 6 3.4 注射機(jī)的選用及其技術(shù)參數(shù) 6 3.5 成型工藝參數(shù) 7 第四章模具結(jié)構(gòu)方案的確定 9 4.1 分型面位置確定 9 4.2 型腔數(shù)量的最后確定及型腔的排列形式 9 4.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計與計算 10 4.3.1 主流道設(shè)計 10 4.3.2 分流道的設(shè)計 11 4.3.3 澆口的設(shè)計 13 4.4 成型零件結(jié)構(gòu)的確定 14 4.4.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 4.4.2 凸模（型芯）的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 4.5 排氣與引氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定 16 4.6 冷料穴與拉料桿的設(shè)計 16 4.7 側(cè)凹部分的處理 17 4.8模具結(jié)構(gòu)形式的確定 17 第五章主要零部件的設(shè)計計算 18 5.1 成型零件工作尺寸計算 18 5.2 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 20 5.2.1 凹模側(cè)壁厚度計算 20 5.2.2 凹模底部厚度計算 21 5.2.3 動模墊板厚度計算 21 5.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 22 5.3.1 模架的確定 22 5.3.2 各模板尺寸的確定 22 5.3.3 導(dǎo)柱長度確定 23 5.4 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 23 5.4.1 推出方式的確定 23 1 5.4.2 脫模力的計算 24 5.4.3 推桿尺寸確定及校核 25 5.5 模具冷卻系統(tǒng)的計算 27 5.5.1 冷卻介質(zhì) 27 5.5.2 冷卻系統(tǒng)計算 27 5.5.3 水路的布置形式 28 第六章注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 30 6.1 注射量的校核 30 6.2 注射壓力的校核 30 6.3 合模力校核 30 6.4安裝部分相關(guān)尺寸的校核 31 6.5 開模行程的校核 31 第七章模具的建模過程 32 7.1 三角衣架模型創(chuàng)建 32 7.2 衣架的分模步驟 33 7.3標(biāo)準(zhǔn)模架的導(dǎo)入 36 第八章成型零件的加工工藝設(shè)計 38 8.1 動模大型芯加工工藝 38 8.2中部型芯加工工藝 39 8.3 整體式凹模加工工藝 39 8.4定模小型芯加工工序 40 第九章繪制模具裝配圖及相關(guān)零件圖 41 第十章結(jié)束語 42 參 考 文 獻(xiàn) 43 致謝 44 第一章緒論 1.1 設(shè)計的目的和意義 在社會中模具越來越占重要地位，如今需要大批的模具人才。為提升模具設(shè)計的水平，再一次了解計算機(jī)輔助設(shè)計，提升自身競爭力，本次三角衣架塑料模設(shè)計將會以一個起點為開始，然后將大學(xué)四年所學(xué)的知識融合起來，而且可以知道到塑料模具設(shè)計的流程，為其它設(shè)計提供模板。 本課題是用Pro/E軟件進(jìn)行的模具設(shè)計，Pro/E是計算機(jī)輔助設(shè)計這一抽象概念的一個例子，我們可以知道利用三維軟件進(jìn)行模具設(shè)計的具體流程。平常課本上學(xué)到的都是一些書本知識，怎么將其應(yīng)用到生活中呢？所以，三維軟件的應(yīng)用融合到整個設(shè)計流程中，不管是零件的分模還是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括了理論知識與生活的有機(jī)結(jié)合，這不但有利于模具知識水平和軟件的應(yīng)用技能的提升，并且在老師指導(dǎo)下，經(jīng)過查找資料，大大培養(yǎng)了分析問題、處理問題等綜合能力。 3 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章塑件塑件成型工藝分析 第二章塑件成型工藝分析 2.1 塑件的使用要求 衣架作為日常生活用品的物品，使用時應(yīng)安全和無毒，不容易破壞等特點和價格合理；并且，作為承有一定重量的物品在高處摔下時不容易摔壞，表明了零件所用的材料要有十分的剛度和強(qiáng)度。 2.2 塑件的材料分析 從2.1中可以得出，并且考慮到本零件價格的原因，所以決定使用ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種原料為單體經(jīng)過融合的一種熱塑性塑料，所以擁有三種性能，讓其擁有了極硬的優(yōu)點。ABS塑料沒有毒，而且很安全，其特點如下： 結(jié)構(gòu)特點：線性結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型 使用溫度：小于70 化學(xué)穩(wěn)定性：相對穩(wěn)定 性能特點：有著一定的耐磨性、耐寒性、耐油性，有一定的機(jī)械強(qiáng)度等，用ABS成型的塑料有著比其他的物品更多的優(yōu)點。但是缺點就是不耐熱，容易受濕氣影響，與此同時受氣溫影響會變脆。 成型特性：一般的流動性，吸收水分的能力強(qiáng)，所以在成型前原料要進(jìn)行干燥處理，因為塑料的脫模性不是太優(yōu)良，零件上的脫模角度稍大。如果使用出力過大機(jī)械加工時塑件表面往往出現(xiàn)白色樣子。 結(jié)論：經(jīng)過分析我們得出，本設(shè)計適合ABS塑料，并且其成型性能十分好，適合用注射方法進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)是成型前要對零件進(jìn)行干燥。 2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面質(zhì)量、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 圖1所示為三角衣架裝配圖，其厚度為3mm。 圖1 塑件零件圖 2.3.1 塑件的尺寸精度分析 塑件的尺寸要求一般是基本要求和適合生產(chǎn)要求，所以選擇比較低的精度就可以適合生活的要求，根據(jù)GB/T 14486—1993，按MT5級塑料件精度來定公差值。 2.3.2 塑件的表面質(zhì)量分析 該零件是用來晾曬衣服，要求是表面光滑，所以塑件不應(yīng)該有毛邊、倒刺。但是提高了表明質(zhì)量，這樣成本也會增加，根據(jù)零件的使用要求和成本限制，塑件外表面的粗糙度取Ra1.6，但是內(nèi)表面沒有什么要求。與此同時，對于成型塑件外表面的型腔表面粗糙度定為Ra=0.8，模具內(nèi)表面的大型芯表面粗糙度定為Ra=3.2。 2.3.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 由圖一可以觀察出，該塑件的外形是三角狀，他的整體結(jié)構(gòu)十分簡單，壁厚為2mm，但是有些地方不是這個厚度但是不影響，該零件屬于厚壁，大大減少了塑料填充型腔時的阻力和零件收縮時的均勻性。零件的整體結(jié)構(gòu)適合，大小尺寸適中。 該零件中，環(huán)形處大致排有3方孔，完成后結(jié)構(gòu)清晰，孔型長度方向的大致改動要均勻，他的角度適中，用電火花成型加工它的主體結(jié)構(gòu)。 該零件掛鉤處分布著加強(qiáng)筋，詳細(xì)分析后，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中這里必須要要設(shè)計成強(qiáng)脫的方式，而且要對其進(jìn)行校對。 ABS的缺點為脫模性不是很好，此塑件中，該零件的脫模斜度大致設(shè)計成3°，但是值得注意的是該結(jié)構(gòu)容易損壞。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章選擇成型的設(shè)備和編寫模塑工藝的參數(shù) 第三章選擇成型的設(shè)備和編寫模塑工藝的參數(shù) 下圖是根據(jù)要求繪制了三角衣架的圖形，建模后得到了衣架的大執(zhí)形狀，分型面面積等數(shù)據(jù)之外，這個模型也是分模時的參照模型。 圖2 塑件的Pro/E模型 3.1 該衣架的重量和體積 建模完成后可以用軟件進(jìn)行重量和體積的查看： (3-1) 取ABS材料的密度，于是可算得單個塑件質(zhì)量為： (3-2) 3.2 對于零件型腔數(shù)量確定 因為該塑件為一般生活用品，所以要大量生產(chǎn)，但是由于尺寸和大小的限制，以及加工因素，決定模具選用一模兩腔結(jié)構(gòu)。 46 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章選擇成型的設(shè)備和編寫模塑工藝的參數(shù) 3.3 澆注系統(tǒng)凝料的估算 零件澆注系統(tǒng)的凝料體積，可以算為塑件1倍?？紤]到模具一模兩腔的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的凝料很少，因此注射量為： f (3-3) 3.4 注射機(jī)的選用及其技術(shù)參數(shù) 根據(jù)上面估算出注入的塑料體積，于是有： (3-4) 根據(jù)數(shù)據(jù)得出注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)： 表2 XS—ZY—125注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 值 標(biāo)稱注射量/ 125 螺桿直徑/mm 42 注射壓力/MPa 150 注射行程/mm 160 螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min） 10～140 注射時間/s 1.8 注射方式 螺桿式 合模力/N 最大成型面積/ 360 模板最大行程/mm 300 模板最大厚度/mm 300 模板最小厚度/mm 200 拉桿空間/mm 260×360 合模方式 液壓—機(jī)械 推出形式 中心推出 電動機(jī)功率/kW 11 噴嘴球半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/mm 4 定位圈尺寸/mm 100 機(jī)器外形尺寸/m 3.34×0.75×1.55 3.5 成型工藝參數(shù) 塑件的工藝參數(shù)如下表: 表3 ABS塑料的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 預(yù)熱和干燥溫度/℃ 80～85 預(yù)熱和干燥時間/h 2～3 料筒溫度（后段）/℃ 150～170 料筒溫度（中段）/℃ 165～180 料筒溫度（前段）/℃ 180～200 噴嘴 溫度/℃ 170～180 結(jié)構(gòu) 直通式 注射壓力/MPa 60～100 螺桿轉(zhuǎn)速r/min 30 模具溫度/℃ 50～80 成型時間/s 注射時間 20～90 保壓時間 0～5 冷卻時間 20～120 成型周期 50～220 后處理方法（溫度/℃，時間/ s） 紅外線燈、烘箱（70，2～4） 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章模具結(jié)構(gòu)方案的確定 第四章模具結(jié)構(gòu)方案的確定 4.1 分型面位置確定 為了讓零件從模具里拿出來，模具必須有兩部分，此分界面被稱為分型面。由于分型面在實際操作中會受到各種因素的影響，在選擇分型面時需要注意： ①：分型面不可以影響外觀。 ②：分型時塑件要在動模一側(cè)。 ③：選擇分型面時應(yīng)考慮模具的加工制造。 ④：同軸度高的產(chǎn)品，放在分型面的的同一邊。 ⑤：分型面應(yīng)的選取應(yīng)在料流末端，到時候有利于排出氣體。 三角衣架的分型面位置如下圖3中的A—A處。這種設(shè)計有利于排氣和塑件的成型質(zhì)量會較好。 圖3 分型面位置 4.2 型腔數(shù)量的最后確定及型腔的排列形式 多型腔模具應(yīng)該使用平衡的布置，有利于塑件的成型。型腔數(shù)目為一模兩腔，所以要排成直線。 多腔模腔間距小于25mm，凹模模腔直接定在固定板上，這種設(shè)計模具很容易實現(xiàn)而且型腔的距離應(yīng)該小一點，禁止流道冷料。因此現(xiàn)確定兩型腔距離為35mm。模腔圖如下。 圖4 型腔排布 4.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計與計算 4.3.1 主流道設(shè)計 主流道一段大小合適的通道。它的形狀尺寸和塑料流速和充模時間關(guān)系很大，若太大，就會導(dǎo)致渦流，使塑件的品質(zhì)下降；若流徑太小，造成成型困難，塑件容易產(chǎn)生飛邊。設(shè)計主流道的要點： ①孔錐度應(yīng)該取值為3～5度，太小太大都會造成成型困難；表面的粗糙度之間。 ②主流道與分流道交匯處圓角R=1～3mm，減小阻力。 ③主流道應(yīng)該短一點，防止冷料回收。 ④主流道與噴嘴交匯點制造成球形凹坑。 ⑴主流道尺寸確定 ①主流道的大小：估算為L=60mm。 ②主流道小口長度：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5～1）mm=（4+0.5）mm=4.5mm。 ③主流道的球面半徑：SR=注射機(jī)噴嘴球半徑+（1～2）mm=（12+1）=13mm。 ④主流道錐角：取。 ⑥主流道大口直徑： (4-1) ⑦半球形的長度：取h=5mm。 ⑧主流道大端角度數(shù)：取R=2mm。 ⑵主流道的凝料體積 (4-2) ⑶主流道當(dāng)量半徑 (4-3) ⑷主流道澆口套形式 因為主流道的小端口與注射機(jī)噴嘴摩擦，容易壞，隨意兩者應(yīng)分開來。與此同時也便于選擇好的材料進(jìn)行設(shè)計。所以材料為T10A，熱處理淬火表面硬度為50HRC－55HRC。為了禁止轉(zhuǎn)，澆口套采用螺釘固定結(jié)構(gòu)。大致形狀如下。 圖5 澆口套、定位圈形狀 4.3.2 分流道的設(shè)計 分流道的設(shè)計時基本原則為： ①分流道截面面積和長度盡量小。 ②表面一般光滑即可，通常。 ③設(shè)計流道時應(yīng)該取小尺寸。 ⑴分流道的布置形式 根據(jù)上面分析，采用一級分流道，并且澆口和流道要裝在定模一邊。 ⑵分流道的長度 根據(jù)上面分析，可確定長度為。 ⑶分流道的當(dāng)量直徑 因為衣架很輕很薄，所以公式為： (4-4) 同時，根據(jù)實際情況來看，計算結(jié)果與實際相差很大，所以。 ①分流道的截面形狀 為了方便加工和凝料脫模，分流道需設(shè)計在分型面上并在定模一側(cè)。因分流道很短， 熱量散失是次要因素，為了便于加工，半圓形流道比較合適，表面粗糙度取。⑸分流道的截面尺寸 根據(jù)上面分析可得： (4-5) ⑹分流道的凝料體積 (4-6) ⑺確切的剪切速率 ①計算分流道體積流量： (4-7) （注射時間為t，根據(jù)查表可確定t=1.6s，下同） ②剪切速率： (4-8) 由計算知，該分流道的剪切速率都處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 4.3.3 澆口的設(shè)計： 澆口的作用很大，設(shè)計起來要十分小心。他可以讓塑料快速的進(jìn)入型腔。而且還可以冷卻，封閉，預(yù)防里面塑料回流。 該塑件的形狀要求高，所以用矩形側(cè)澆口，而且塑件比較小，充滿型腔很快，為了避免出現(xiàn)裂紋，采用一個澆口。而且它的結(jié)構(gòu)簡單減少成本。一個從型腔邊處進(jìn)料，主要不容易留下裂紋。 ⑴澆口尺寸的確定 ①估算側(cè)澆口深度：查看相關(guān)的資料，在根據(jù)壁厚，而且ABS材料的成型的系數(shù)n=0.7。得： (4-9) 查閱資料可知，材料的澆口深度為1.2～1.4mm之間，但是要保留一定的修模量，現(xiàn)取h=1.2mm。 ②側(cè)澆口寬度：由側(cè)澆口的寬度計算公式可得 (4-10) (式中，A為凹模的內(nèi)表面積，由Pro/E軟件方便地測出為) ③側(cè)澆口長度 根據(jù)分析取。 ⑵進(jìn)一步校對側(cè)澆口剪切速率 ①澆口當(dāng)量半徑 根據(jù)截面面積一樣得： ，即 (4-11) ②計算澆口的體積流量 (4-12) ③剪切速率計算 (4-13) 經(jīng)過分析計算得出該矩形側(cè)澆口的剪切速度滿足要求，尺寸滿足要求。 ⑶主流道剪切速率校核 上面分析后得出了分流道尺寸和澆注系統(tǒng)的體積，所以主流道的剪切速率也進(jìn)一步確定了。 ①關(guān)于主流道體積流量的計算： (4-14) ①關(guān)于主流道剪切速率計算 (4-15) 由上面可以得出，主流道熔體的剪切速率滿足設(shè)計要求，尺寸也符合。 圖6 澆注系統(tǒng)與塑件的三維模型 4.4 成型零件結(jié)構(gòu)的確定 4.4.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了方便加工和避免產(chǎn)生裂紋，所以將型腔直接在定模固定板上進(jìn)行加工，把凹模結(jié)構(gòu)為整體式，型腔周圍的妨礙物做成定模小型芯，因此整體式凹模的模腔周邊會分布很多的孔，如圖7所示。 圖7 整體式凹模 4.4.2 凸模（型芯）的結(jié)構(gòu)設(shè)計 分析塑件的結(jié)構(gòu)后，可以得出該塑件的型芯為：一個是動模大型芯，通過分析得出大型芯讓各位整體式就會很不方便，所以考慮用組合、直通式外形結(jié)構(gòu)，把其與中部型芯分開進(jìn)行加工，為了方便固定，中部型芯非成型部分必須制造成階梯圓柱形式；另一個是定模的小型芯，將其嵌入定模內(nèi)部。對于中部型芯一定要防止轉(zhuǎn)，相對于其成型輪廓有對應(yīng)的位置，所以確定用圓柱銷防止轉(zhuǎn)。各型芯形狀如下圖8示。 圖8 大型芯、中部型芯、小型芯 4.5 排氣與引氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定 注意的是塑料熔體填充型腔時，必須順序排出各部分零件里的空氣及凝固產(chǎn)生的一些揮發(fā)氣體。要是型腔內(nèi)有氣體的話，會造成在塑件上形成氣泡，還會有可能損壞塑件，與此同時氣體有可能降低充模的速度，因此必須考慮排氣的問題。 這個設(shè)計里結(jié)構(gòu)簡單，所以型腔內(nèi)氣體應(yīng)該很少。根據(jù)對塑件形狀大小分析最后要在分型面上填充，所以我們這時候可利用分型面進(jìn)行排氣處理，這樣就可以保證工件的品質(zhì)。 4.6 冷料穴與拉料桿的設(shè)計 冷料穴的作用為是抓住“冷料”，預(yù)防其影響工件質(zhì)量；拉料桿的主要作用為主流道冷料穴在開模時把主流道的凝料拉出。 根據(jù)以上分析，主流道冷料穴應(yīng)該用Z形，其圓柱體直徑一般用比主流道的大端直徑大1～3mm，所以冷料穴直徑取D=9mm。下圖反應(yīng)了冷料穴大小確定及與模板之間，拉料桿的關(guān)系。而且分流道很短，所以無須設(shè)有分流道冷料穴。 圖9 “Z”型拉料桿及其配合 4.7 側(cè)凹部分的處理 該塑件中部發(fā)布著加強(qiáng)筋，如圖10，位于內(nèi)表面面積很小，斜頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)是行不通的。因此該處只能強(qiáng)脫模。目前對強(qiáng)脫結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行校對，看是否滿足強(qiáng)脫的要求。 圖10 側(cè)凹結(jié)構(gòu)尺寸 根據(jù)分析： 因此，側(cè)凹尺寸合理，強(qiáng)脫處理在這個位置可以。 4.8 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 塑件只有一個分型面和而且使用側(cè)澆口，塑件體積很小，所以模架為中小型兩板模的大水口模架，因為成型塑件的動模大型芯采用的是直通式結(jié)構(gòu)，所以模架中還要增加一塊墊板來做支承，而且通過墊板在背面用內(nèi)六角螺釘拉緊?？紤]塑件的形狀、高度、壁厚等，決定選用推桿推出方式實現(xiàn)塑件脫模。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章主要零部件的設(shè)計計算 第五章主要零部件的設(shè)計計算 5.1 成型零件工作尺寸計算 該零件的尺寸要求不是很嚴(yán)格，不用標(biāo)注公差。在實際操作中對于公差的尺寸則按模具的經(jīng)濟(jì)制造精度進(jìn)行考慮。所以也對塑件的零件也這樣處理，公差按經(jīng)濟(jì)制造精度取得，并且配合要求的成型尺寸按配合精度進(jìn)行設(shè)計。 表4 型腔成型尺寸 類型 塑件上的尺寸（mm） 計算公式 制造公差 收縮率Scp% 計算結(jié)果（mm） 型腔徑向尺寸 104 ：IT7級精度 Scp%=0.55% Φ18 6.17 SR8.545 其它 R25 ：IT7級精度 Scp%=0.55% R8 53 24.2 8.5 18 R0.5 R1 高度尺寸 12 ：IT7級精度 Scp%=0.55% 型腔凸塊尺寸 5 ：IT7級精度 Scp%=0.55% 6 表5 各型芯成型尺寸 類型 塑件上的尺寸（mm） 計算公式 制造公差 收縮率Scp% 計算結(jié)果（mm） 型芯徑向尺寸 1.5 ：IT7級精度 Scp%=0.55% Φ4 Φ SR3.7 SR 3 6.5 104 ：IT6級精度 Scp%=0.55% Φ18 Φ R4.978 9 4.25 Φ16.2 ：IT7級精度 Scp%=0.55% Φ Φ14.1 Φ 6 SR6.545 R5.25 5 型芯高度尺寸 1 ：IT7級精度 Scp%=0.55% 2 其它 R23 ：IT6級精度 Scp%=0.55% R6 ：IT7級精度 Scp%=0.55% 53 8 5.2 成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 在實際操作中，型腔主要受型腔壓力，所以型腔要足夠的硬。而且當(dāng)型腔各部分厚度不達(dá)標(biāo)時，型腔內(nèi)部應(yīng)力大于許用應(yīng)力時，將會破壞型腔。并且剛度達(dá)不到一定時也會破壞。所以要進(jìn)行剛度和強(qiáng)度計算。 5.2.1 凹模側(cè)壁厚度計算 根據(jù)塑件的尺寸大小，型腔的壁厚為： (5-1) 各參數(shù)取值如下分析： 型腔的尺寸大概為： （長），（寬），（深度）。 因為，所以=0.6； ； (5-2) E為模具材料的彈性模量，為； 為許用變形量， ； (5-3) P為最大壓力，大致可以取為為20~30MPa，因為塑件要求的精度不是很高，所以最大壓力為30MPa。 (在實際生活中，凹模做成整體式，所以壁厚為) 5.2.2 凹模底部厚度計算 根據(jù)剛度公式有： (5-4) 式中，但是要根據(jù)實際情況來分析； 因此，實際設(shè)計中也要保證。 5.2.3 動模墊板厚度計算 通過以上分析在結(jié)合型腔的結(jié)構(gòu)分析，所以可以得出動模墊板的厚度： (5-5) 注意在計算公式中： 動模墊板剛度變形量: ； （5-6） 動模墊板長度； A 投影的面積，通過計算可得一個型芯的投影面積： 兩個型芯的投影面積就： （5-7） 注意：計算得出，動模墊板太厚會導(dǎo)致模具太重，所以動模墊板底用2根支承柱支撐，支承柱的尺寸為直徑25mm，長度為70mm，支承柱與模具中心分布，動模墊板厚度可減少為： （5-8） 最后考慮到支撐柱與模具的影響，所以可以現(xiàn)取墊板厚度為：。 5.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 根據(jù)分析計算以及實際情況因為福踏板被廣泛使用，所以標(biāo)準(zhǔn)模架的就用FUTABA_2P。 5.3.1 模架的確定 模架的選擇采用經(jīng)驗公式估算： ①推板寬度滿足：，查FUTABA_2P標(biāo)準(zhǔn)可取得，對應(yīng)標(biāo)注模架寬度W=300mm。復(fù)位桿的直徑d=25mm。 ②復(fù)位桿在長度方向的間距須滿足：，查FUTABA_2P標(biāo)準(zhǔn)可得，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模架的長度L=450mm。故現(xiàn)決定采用FUTABA_2P標(biāo)準(zhǔn)中型號為SA型標(biāo)準(zhǔn)模架，規(guī)格為W×L=300×450mm。 5.3.2 各模板尺寸的確定 ①A板尺寸：根據(jù)以上分析取A板厚度為50mm。 ②B板尺寸：B板取為35mm。 ③C板尺寸：C板高度尺寸可按：墊塊=推出行程+推桿固定板厚度+推板厚度+（5-10）mm=16+20+25+（5-10）mm=(66-71)mm,初步選定C為70mm。 注意：上面分析計算只是一個估算過程，真正的尺寸確定還要根據(jù)實際的情況來定奪，所以個尺寸還要考慮實際的情況以及成本的限制。 圖11 模板各尺寸 5.3.3 導(dǎo)柱長度確定 因為導(dǎo)柱長度一個比型芯端面高出5～7mm。該設(shè)計里，型芯高度為28mm,所以導(dǎo)柱長度為69mm。進(jìn)一步結(jié)合實際得出長度為72mm。 5.4 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計一般有如下要點： ①塑件滯留于動模側(cè)，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。 ②因為塑件縮小是與型芯過緊所以推出里要靠近這里。 ③外觀合理便于制造。 5.4.1 推出方式的確定 根據(jù)分析，采用推桿推出的脫模機(jī)構(gòu)可以使設(shè)計更為簡單，而且經(jīng)過分析計算的話，認(rèn)為中國方法使得設(shè)計更為簡單便捷。 5.4.2 脫模力的計算 塑件在成型時會收縮所以要包緊力，而且還要克服大氣壓力。 ⑴動模大型芯脫模力計算： 分析得出，三角轉(zhuǎn)換為矩形計算合理。設(shè)等效矩形的一邊長為，通過Pro/E繪圖軟件測得三角形型芯最大截面處的面積為，于是根據(jù)面積相等關(guān)系有。所以等效矩形的另一邊長為已知量求出后，現(xiàn)在就可以用公式進(jìn)一步估算脫模力了。 根據(jù)，于是塑件可視為薄壁塑件，根據(jù)公式可計算該部分的脫模力，有： （5-9） 其中，E是材料彈性模量（MPa），查表確定值為； S是塑料平均收縮率，； L是被包型芯的長度（mm），為； 是脫模斜度，此處； 是ABS材料與鋼材的摩擦系數(shù)，； 是塑料泊松比，； 一個無因次數(shù)，。 注意：因為該型芯對應(yīng)三角衣架的部位有通孔，不存在大氣壓的影響，所以面積A=0。 ⑵中部小型芯脫模力計算：中部小型芯大端脫模處的直徑為Φ14mm，因為，此處視為圓形厚壁塑件。應(yīng)用公式有： （5-10） （5-11） （5-12） L=16.3mm 注意：因為此處型芯對應(yīng)的塑件部位也有通孔，所以A=0。 ⑶單個塑件的總脫模力 （5-13） 5.4.3 推桿尺寸確定及校核 ①圓形推桿直徑的估算由公式得： （5-14） 其中，安全系數(shù)； 推桿長度（初步估算值）； F為單模腔總脫模力，為2795N； 推桿數(shù)量n=9； 推桿材料的彈性模量。 注意：在實際操作中，推桿直徑要比計算結(jié)果大一些，一下所以現(xiàn)取為。然后為了安全起見，還應(yīng)對其進(jìn)行校對。 若推桿材料選T8A，于是根據(jù)強(qiáng)度條件有： （5-15） 所以能滿足要求。 ②推桿固定及與模體的配合 這里我們使用推桿固定板固定，與此同時頂桿與塑件接觸處均為平面，所以推桿不要安置止轉(zhuǎn)系統(tǒng)。因為推桿和模體的配合為H8/f8，其長度一般為直徑的3~5倍，推桿端面應(yīng)該比塑件成型表面高出0.05~0.10mm，推桿對于固定板是浮動的，圖13是尺寸的關(guān)系。 圖12 推桿及其配合 ③推桿的布置 因為平穩(wěn)性的要求，所以布置如下圖13所示。 圖13 推桿的布置 5.5 模具冷卻系統(tǒng)的計算 5.5.1 冷卻介質(zhì) 本設(shè)計里溫度不可以太高，溫度太高會造成塑件的損壞，與此同時因為成本原因，因此采用常溫水進(jìn)行冷卻工作。 5.5.2 冷卻系統(tǒng)計算 ⑴單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W ①塑料制品的體積 （5-16） ②塑料制品的質(zhì)量 （5-17） (，所以注射周期） 由此得每小時注射的次數(shù)：N=(3600/20)次=180次。 ④單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量： （5-18） ⑵確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 查表知ABS的單位熱流量的值的范圍在，故取。⑶計算冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道入水溫度為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容。則根據(jù)公式可得： （5-19） ⑷確定冷水路的直徑d： 根據(jù)，通過查表可確定模具冷去水孔直徑為10mm。 ⑸冷卻水在管內(nèi)的流速： （5-20） ⑹求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h：因為平均水溫為23.5度,查表可得（按插值法確定）,則有： （5-21） ⑺計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積A： （5-22） ⑻計算模具所需冷卻水管的總長度L： （5-23） ⑼冷卻水路的根數(shù) 設(shè)每條水路的長度為300mm，則冷卻水路的根數(shù)為： （5-24） 注意：因為要考慮實際條件的影響因此要進(jìn)行一系列調(diào)整，調(diào)整結(jié)果為d=8mm。 5.5.3 水路的布置形式 下面兩幅附圖（14、15）分別為模具上定模和動模的水路布置示意圖: 圖14 定模水路布置 圖15 動模水路布置 注意：要考慮到漏水的影響，所以要使用“O”型密封圈進(jìn)行密封。用帶螺紋的管塞對水路端部進(jìn)行密封。 第六章注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 6.1 注射量的校核 現(xiàn)在可進(jìn)行注射量進(jìn)行校核了： 塑件連同澆注系統(tǒng)的實際總體積: （6-1） 顯然,校核合格。 6.2 注射壓力的校核 查表可得，用ABS材料制成的塑件為注射壓力為90~120MPa，注射機(jī)的公稱注射壓力為150MPa,進(jìn)一步得出： ，故注射機(jī)壓力滿足要求。 6.3 合模力校核 ①單個塑件投影面積為。 ②單邊流道凝料在分型面上的的投影面積。根據(jù)流道定出的尺寸有：達(dá)到A的體積為。 ③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，有： （6-2） ④模具型腔內(nèi)的脹型力 （6-3） 注意：該注射機(jī)的公稱鎖模力為,鎖模力安全系數(shù)為，這里取，則有：。所以，注射機(jī)鎖模力合格。 6.4安裝部分相關(guān)尺寸的校核 ①模具平面尺寸 根據(jù)以上分析300×450mm<260×360mm，故滿足要求。 ②模具高度尺寸 245mm處厚度適中，滿足要求。 ③模具定位圈直徑為Φ100mm，滿足要求。 6.5 開模行程的校核 模具的開模行程： （6-4） 其中=塑件的高度，=塑件被推出距離。滿足設(shè)計要求。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章模具的建模過程 第七章模具的建模過程 根據(jù)以上分析后，接下來我們利用三維軟件進(jìn)行衣架的實體建模過程。 7.1 三角衣架模型創(chuàng)建 第一步，進(jìn)入軟件后，先確定尺寸以及用拉伸命令拉出一個正三角形。然后用倒圓角命令，導(dǎo)出圓角，接下來用旋轉(zhuǎn)命令做成固定掛鉤的圓柱，然后用抽殼命令，就可以得出下圖的圖形。 圖16 塑件大致外形 下一步就是繪制出塑件表面的長方形的凹槽，在拉伸的草繪中，我制作了下圖，下圖是使用一次拉伸命令后的結(jié)果。 圖17 方孔切出 當(dāng)拉伸出長方形后，因為該表面凹槽是線性排列的，所以要利用陣列命令，一下圖中紅色部分作為起始值，并輸入合適的數(shù)據(jù)，按確定后就會繪制出下圖的形狀。 圖18 方孔陣列 對于塑件上的其他部分的形狀，可以用拉伸的命令進(jìn)行操作，然后在進(jìn)行倒圓角命令，就可以繪制出圖形。 7.2 衣架的分模步驟 單擊圖標(biāo)，調(diào)入2個衣架模型，然后單擊圖標(biāo)調(diào)整比例，之后再單擊圖標(biāo)，自動生成下圖的模型。 圖19 工件毛坯創(chuàng)建 下一步就是繪制分型面，單擊圖標(biāo)，進(jìn)入分型面創(chuàng)建的環(huán)境，然后用合并，復(fù)制，填充命令，創(chuàng)建出了主分型面，如下圖20所示。 圖20 主分型面生成 注意：之后經(jīng)過多次的拉伸、合并命令，創(chuàng)建出中部型芯和定模小型芯的分型面。 圖21 定模小型芯分型面 圖22 中部型芯分型面 接下來退出分型面命令，單擊圖標(biāo)，用分型面把綠色工件毛坯分成幾個小部分：①中部型芯分型面定②主分型面③模小型芯分型面。此時點擊抽取命令，然后選擇列出的所有體積塊，按確定導(dǎo)出實體。根據(jù)分析計算出澆注系統(tǒng)尺寸，最后應(yīng)用鑄模命令，創(chuàng)建出鑄件。分模的最終結(jié)果如下圖24所示。 圖23 分模爆炸圖 最后根據(jù)設(shè)計要求，還要對零件各部分進(jìn)行調(diào)整。對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章模具的建模過程 7.3標(biāo)準(zhǔn)模架的導(dǎo)入 圖24 模架定義界面 模具尺寸確定后，三維軟件分析計算后一套標(biāo)準(zhǔn)的模架就產(chǎn)生了，如下圖所示： 圖25 標(biāo)準(zhǔn)模架生成 接下來在模架生成的基礎(chǔ)上，點擊裝配命令，將衣架模型導(dǎo)入到模架中，然后對模板結(jié)構(gòu)做一系列的必要修改。最終的模具結(jié)構(gòu)如下爆炸圖所示。 圖26 模具爆炸圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章成型零件的加工工藝設(shè)計 第八章成型零件的加工工藝設(shè)計 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計完后，就可以進(jìn)行加工工藝的編寫（零件圖下圖所示）。 8.1 動模大型芯加工工藝 動模大型芯確定三角形，材料用鍛件，加工工藝如表6: 表6 動模大型芯加工工藝 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯尺寸160×145×48 2 熱處理 退火：HB180～220；調(diào)質(zhì)：HRC28～32 3 銑削 銑毛坯上下表面，到尺寸45.5 4 平面磨削 磨上下面到尺寸到要求 5 數(shù)控銑 ①鉆中間孔為鉆通；并鉸孔到要求，鉸孔深度為7； ②鉆推桿孔鉆通，并鉸孔至符合要求，鉸孔深度為16； ③銑頂面周邊的圓角到要求，銑削深度為8； ④工件翻面，擴(kuò)中間孔和孔到要求； ⑤鉆推桿孔到要求，深度為30；并鉆底孔到要求； 6 線切割 切割側(cè)邊外形到符合要求 7 電火花 打頂面周邊9個凹槽到要求 8 鉗工 ①劃線，鉆5個水孔到要求； ②攻絲，攻水孔端口螺紋絲到要求；并攻絲孔到要求； ③用砂紙打磨成型表面和線切割表面，達(dá)圖樣要求。 8.2中部型芯加工工藝 中部型芯形狀為圓柱，其加工工藝如表7： 表7 中部型芯加工工藝 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 毛坯尺寸 2 熱處理 退火：HB18