電池后蓋塑料注塑模具設計【一模兩腔】【側抽芯】【說明書+CAD】

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The mobile phone industrys rapid development requirements of mobile phone casing quickly update. The design for a cell phone battery the back of injection mold design, the structure of parts of the process. Determine the type face, pouring system, a choice of injection machine, calculating the size of the molding components. Using the side gate. Use of materials and putting in top form and die out of the core material of choice. So the structure can be designed to ensure that the use of reliable mold work. Finally, the structure and mold injection machine to match the check. AutoCAD and drawing with a mold assembly and parts plans.關鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面；成型引言模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中6090的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。所以研究塑料模具設計意義重大！本課題設計產(chǎn)品是楊華老師指定的，塑料制件：電池后蓋。它包含了模具的基本結構，并有側向分型和抽芯機構，屬于中等難度的塑料模具。本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是內(nèi)側抽芯機構的結構與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則。還分別介紹了塑料模具的一般設計方法、設計步驟、材料的選取、材料性能、結構和用途的分析等。詳細介紹了注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側向分型與抽芯機構、推出機構、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明，以及模具的各種工藝參數(shù)的確定與校核等。亦介紹了模架選取的方法和校核注射機的各種工藝參數(shù)等。在模具制造中運用了現(xiàn)代先進的線切割和數(shù)控加工等加工技術。綜合利用三維UG和二維Auto CAD進行設計并繪制各種非標準零件圖紙。說明書已詳細地闡述設計的全過程。 由于時間倉促、水平有限，本設計難免有不當和錯誤之處，懇請各位老師和讀者批評指正！第一章 制件及模具的三維造型如圖1-1所示塑料制件,材料為ABS,取收縮率.5。大批量生產(chǎn)。圖1-1本模具采用UG4.0進行模具分型，各步驟如下：1.載入產(chǎn)品同時設定收縮率，如圖1-2所示圖1-22.設定模具工作坐標系，以制件主分型面中心為模具工作坐標且Z 指向制件頂出方向, 如圖1-3所示圖1-33.設定工件大小, 如圖1-4所示圖1-44.型腔布局，如圖1-5所示圖1-55.創(chuàng)建各箱體，如圖1-6所示圖1-66.在各箱體處補實體，如圖1-7所示如圖2-4圖1-77.創(chuàng)建分型線，如圖1-8所示圖1-88.創(chuàng)建分型面，如圖1-9所示圖1-99.創(chuàng)建預備型芯，如圖1-10所示如圖2-6圖1-1010.創(chuàng)建預備型腔，如圖1-11所示圖1-11第2章 塑件材料分析和工藝性分析2.1 材料分析該產(chǎn)品的成型材料是ABS，該材料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產(chǎn)品設計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。主要用途：ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具等；成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆口對流道的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060C，要求塑件光澤和耐用時，應控制在6080C。2.2 工藝分析1）該塑件尺寸不大，一般精度等級。屬于中等難度的塑料模具。包括了模具的基本結構，其中有兩處內(nèi)側抽芯。 2）為滿足制品表面質(zhì)量要求與提高成型效率采用側澆口。3）為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔和型芯均采用整體鑲嵌式結構。4）ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，要有足夠的脫模斜度防止頂角；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，要注意澆口位置防止和減少熔接痕；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 模具溫度應控制在6080。第3章 擬定的成型工藝3.1 制件的成型方法熱塑性塑料指定采用注射成型，本設計選用熱塑性塑料ABS，可用注射成型。3.2 制件的成型參數(shù)根據(jù)制品結構特點及選定的原料ABS，可擬定如下工藝參數(shù)）。塑料名稱： ABS密度（g/cm）：1.021.05 計算收縮率（%）：0.5 模具溫度（）： 5060 注射壓力（MPa）：60100成型時間（s）： 注射時間1560；加壓時間03；冷卻時間 2090；總周期 50160 適應注射機類型：柱塞式3.3 確定型腔數(shù)目（1）計算制品的體積和重量 通過三維制圖UG軟件測量得:單件塑件面積 S=6900.62 ;單件 塑件體積V=4897.913查有關資料可知ABS的密度為1.021.05g/cm3 ，則單件塑件重量m=5g （2）型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定1）根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目和總成型加工費用最小的原則,并略準備時間試生產(chǎn)原材料費用,僅考慮模具加工費和塑件成型加工費2）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當成型大型平板制件時常用這種方法3）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗,每加一個型腔制品尺寸精度要降低4%,對于高精度制品,由于多型腔模具難以保證各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過4個。（3）根據(jù)本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用一模兩腔由于多型腔模具在滿足塑料制件的形狀和尺寸一致性好，成型工藝條件容易控制條件下具有提高生產(chǎn)效率和降低塑件的整體成本。并結收音機外殼的質(zhì)量要求，所以采用雙型腔模具。第4章 澆注系統(tǒng)的設計4.1制件在模具中的位置（1）型腔的布置主要考慮制件在分型后能保留在動模上以便脫模，并結合制件的結構特征應將型腔設置在定模側，型芯設置在動模側。（2）分型面的選擇選擇分型面即是決定型腔空間在模內(nèi)應占有的位置。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設計原則：1）、復合塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去，分型面的位置應設在塑件斷面尺寸大的部位。2）、確保塑件質(zhì)量。分型面應不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量；將塑件要求同軸度的3）、有利于塑件脫模。由于模具脫模機構通常只設在動模一側，故選擇分型面時應盡可能使開模后塑件留在動模一側。這對于自動化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。4）、考慮側向軸拔距。一般機械式抽芯機構的側向拔距都較小，因此選擇分型面時應將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開 合模方向上，而將短抽拔距做為側向分型或抽芯。并注意將側抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。5）、鎖緊模具的要求。側向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側向分型面。6）、有利于排氣。當分型面作為主要排氣渠道時，應將分型面設在塑料熔體的末端，以利于排氣。7）、模具零件易于加工。選擇分型面時，應使模具分割成便于加工的零件，以減小機械加工的困難。除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。綜合考慮以上的設計原則并結合該塑件的結構特點和質(zhì)量要求，應采用階梯分型面。如圖41粗實線所示。圖4-14.2 確定澆口形式及位置對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循如下基本原則：（1）了解塑料的成型性能（2）盡量避免或減少熔接痕（3）有利于型腔中氣體排出（4）防止型芯的變形和嵌件的位移（5）盡量采用較短的流程充滿型腔（6）流動距離比和流動面積比的校核為了提高成型效率和綜合考慮以上的基本設計原則并結合制件質(zhì)量要求，本模具應采用側澆口，由兩處澆口進料。澆口位置如圖42所示圖42澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算 d=（0.140.20） 式中 d澆口直徑（mm） 塑件在澆口處的壁厚（mm） A型腔的表面積2 d=（0.140.20）134911mm (澆口直徑也可根據(jù)經(jīng)驗值取 d=1mm)澆口錐角取 澆口傾斜角取 5.3流道的設計(1) 主流道的設計主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定錐度1）主流道設計成圓錐型，其錐角為26，內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4um分流道截面設計成圓型截面，加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大為常用形式。圓形截面分流道的直徑可以根據(jù)塑料的流動性等因素確定，該塑料件采用ABS塑料，流動性為中等，所以選圓形截面。根具經(jīng)驗分流道的直徑可以取d=56mm。根據(jù)型腔在分型面上的排布情況設置分流道。2）主流道大端成圓角，半徑r=13mm，以減小料轉向過度時的阻力 3）在模具結構允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm，過長則會影響流體的順利充型4）對于小型模具可將主流道襯套與定位圈設計成整體式，但在大多數(shù)情況下將主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，主流道襯套與定模板采用H7/m6過度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合 5）主流道襯套一般選用T8 T10制造，熱處理強度為5256HRC 根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表，選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，澆口套始端半徑R=機床噴嘴小經(jīng)d +（0.51）=10+(0.51)=11mm，半錐角a=2。其長度尺寸取L=40mm，其余尺寸見圖。主流道內(nèi)壁粗造度Ra=0.63，拋光時要沿軸向進行。 澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時應插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套與模板的配合為H7/m6（2）分流道設計分流道設計時應注意盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。1）分流道的形狀與尺寸 分流道的截面尺寸視塑料的品種、塑件是尺寸、成型工藝條件以及流道長短等因素來確定。通常圓形截面分流道直徑為210 。本制件采用的是ABS，由于ABS的流動性能較好且分流道長度教短時，因此分流道采用圓形截面。初選直徑為3，具體尺寸由修模時修正。2）分流道的長度 具體尺寸根據(jù)型腔的太小而定3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有內(nèi)部的熔體比較理想，因此分流道的表面粗糙糙不能太低，一般Ra取1.6um這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮固定,形成絕熱層。4）分流道在分型面的布置形式如圖4-2根據(jù)以上設計參數(shù)校核流動比式中 流動比距離Li模具中各段料流通道及各段型腔的長度（mm）ti模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm）=60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=108mm因為影響流動比的因素主要是塑料的流動性，ABS塑料的流動性為中等，經(jīng)查有關資料可知ABS允許的流動比=210110，所以 4.4 冷料穴設計冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒的“冷料”，以避免這些冷料注入型腔而影響塑件質(zhì)量；還有便于在流道處設置主流道拉料桿的功能。開模時又可以將主流道的冷凝料拉出，冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。分流道冷料穴當分流道較長時，可將分流道的盡頭沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.52倍。 本模具采用Z形拉料桿。第5章 成型零部件的設計5.1 成型零部件的結構設計由于制件有抽芯機構比較復雜，為了便于加工制造，型芯型腔均采用整體鑲嵌式，只有型腔有兩處鑲嵌小型芯。（1）圖5-1所示，兩處均需要內(nèi)側抽芯，采用斜頂頂出機構來成型。圖5-1（4）圖5-2所示，一個小槽，為了方便如加工應制造成小型芯圖5-25.2 成型零部件工作尺寸計算（1）由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以一些性能:1） 必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；2） 有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進行熱處理，使其硬度達到HRC40以上；3） 對于成型會產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應選擇耐腐濁的合金鋼理；4） 材料的拋光性能好，表面應該光滑美觀。表面粗造度應在Ra0.4以下；5） 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；6） 熔焊性能要好,以便修理；7） 成型部位應須有足夠的尺寸精度?？最惲慵镠8H10，軸類零件為h7h10。（2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定經(jīng)查有關資料可知ABS塑料的收縮率是0.3%0.8%平均收縮率為: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%型腔工作部位的尺寸： 型腔徑向尺寸 型腔深度尺寸 型芯徑向尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 式中 L塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）l塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）H塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）h塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）C塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）x修正系數(shù)，取0.50.75塑件公差（mm） 模具制造公差，?。?/31/4）。各工作部位尺寸計算結果詳見相應零件圖紙所標明通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進行收縮率計算。5.3 成型零部件的強度與剛度計算為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體形式。因此，型腔的強度和剛度按型腔整體式計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。經(jīng)查有關資料可知型腔側壁厚S=25mm。支承板厚度計算可以經(jīng)過Auto CAD的燕秀工具箱承板厚度計算器來計算，如圖5-3所示圖5-3第6章 結構零部件的設計6.1 選用標準注射模架（1）初選注射機1）注射量：該塑料制件單件重量m=148g 澆注系統(tǒng)重量的計算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 V= 3.601粗略計算澆注系統(tǒng)重量為 3.6011.053.5g總體積 V塑件=（4.898+3.601）=8.499總重量 M=8.4991.05=9g聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，ABS的密度為1.021.05g/滿足注射量 V機V塑件/0.80式中 V機額定注射量（）V塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（）= 28.05或滿足注射量M機M塑件式中 M機額定注射量（g）M塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g）聚苯乙烯的密度（g/cm3）塑件采用塑料的密度（g/cm3）g2）注射壓力： P注P成型經(jīng)查有關資料可知ABS塑料成型時的注射壓力P成型=7090MPa3）鎖模力： P鎖模力pF式中p塑料成型時型腔的壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30MPa F澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F=8187.5 PF=308187.5=245.625KN根據(jù)以上的分析、計算，查教材第103頁表4.2初選注射機型號為：XS-ZS-22,其有關技術參數(shù)如下： 理論注射容量（cm） 30、20 螺桿直徑（mm） 25、20 注射壓力（MPa） 75、115 注射行程（） 130 注射方式 注塞式 鎖模力（KN） 250 拉桿內(nèi)向距（mm） 350 移模行程（mm） 160 最大模具厚度（mm） 180 最小模具厚度（mm） 60 噴嘴圓弧半徑（mm） 12噴嘴孔直徑（mm） 2最大開合模行程（mm） 160動、定模板尺寸（） 250280拉桿空間（） 235（2）選標準模架根據(jù)以上分析、計算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結構形式和規(guī)格。通過調(diào)用Auto CAD的燕秀工具箱模架選用，如圖6-1所示定模板厚度：A=40 動模板厚度：B=45 墊塊厚度： C=70 模具厚度：H模=250 模具外形尺寸：250300250 6.2 支承零部件的設計支承板厚度計算可以經(jīng)過Auto CAD的燕秀工具箱承板厚度計算器來計算，如圖5-3所示6.3 定模板與動模板的設計本模具的模架是Auto CAD的燕秀工具箱調(diào)出拉，已經(jīng)設計好動定各模板的相關參數(shù)。圖6-16.4 合模導向機構的設計1.為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角。2.導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。3.一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按H7/k6。4.除了動模、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構的正常運動。5.導柱的直徑應根據(jù)模具大小而定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。一次分型導向機構設計：導柱固定在固定模板上，與固定模板為H7/m6的過渡配合。導柱直徑參考標準，取D=12mm，導柱頭部做成半圓形。導柱長度與主流導長度點澆口長度以及塑件長度等有關。第7章 推出機構的設計注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成模具脫模。脫模機構設計應遵循下述原則：1. 塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結構簡單。2. 防止塑件結構變形或損壞，正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及所部位，有針對性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。3. 由于塑件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。4. 力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時，應盡量設在塑件內(nèi)部或對塑件影響不大的部位。在采用推桿脫模時，尤其要注意這個問題。5. 結構合理可靠，脫模結構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，且有足夠的強度和剛度。根據(jù)制件的形狀，本模具可才用頂桿頂出。復位桿長度尺寸：L4=L頂桿固定板+L支撐板+L型芯板+30 =20+15+30+45+30=120mm復位桿徑向尺寸參考標準見尺寸，取d=15mm。推出結構的設計1）.推件力的計算 推件力式中 A塑件包絡型芯的面積（）塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.81071.2107Pa 脫模斜度 大氣壓力0.09MPa塑件對鋼的檫系數(shù)，約為0.10.3；制件垂直于脫模方向的投影面積（） 查教材第70頁可知道ABS的脫模斜度= A 103.5=103.51.0(0.2cos -sin)/+0.091715=11.6kN（2）確定頂出方式及頂桿位置 根據(jù)制品的結構特點，確定在制品的四角上設置六根普通的圓頂桿。普通的圓形頂桿按GB4169.1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。經(jīng)查相關資料，選用5129.5型號的圓型頂桿4根和選用2127型號的圓型頂桿2根。由于塑件不大，推出裝置可不設導向裝置。第8章 側向分型與抽芯機構設計內(nèi)側抽芯機構設計內(nèi)側抽芯機構由斜頂頂出。斜頂角度計算由Auto CAD的燕秀工具箱斜頂角度計算器計算，如圖8-1所示，具體參數(shù)設計參考圖8-2的設計標準。抽芯滑塊具體尺寸詳見零件圖。圖8-1模具設計標準：斜頂頂出TSUN NGAI INDUSTRIAL.CO.,LTD.圖8-2以上是斜頂頂出機構的主要參考資料，斜頂?shù)南嚓P參數(shù)均按照以上模具標準進行設計。第9章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 冷卻系統(tǒng)的設計原則： 1.盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。2.冷卻水孔的數(shù)量約多，孔徑約大，則對塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應為冷卻水孔直徑的12倍（常位1215mm），冷卻水孔中心距約為水孔直徑的35倍，水孔直徑約為812mm。3.盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應處處相等。當塑件壁厚不均勻時，壁厚處應強化冷卻、水孔應靠近型腔、距離要小，但也不應小于10mm。4.澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入。5.應降低進水與出水的溫差。如果進水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設水孔，使進水與出水溫差不大于5。6.合理選擇冷卻水道的形式。對于收縮大的塑件（入聚乙烯）應沿收縮方向開設冷卻水孔。7.合理確定冷卻水管的接頭的位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設在注射機背面的模具的同一側。8.冷卻系統(tǒng)的水道應盡量避免與模具上其它機構（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設計時要通盤考慮。9.冷卻水管進出接頭應埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。最好在進口和出口處分別打出標志，如“IN”（進口）和“OUT”（出口）等。由于制品平均厚度為2，制品尺寸不大，確定水孔直徑為10。由于冷卻水道的位置、結構形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水的傳遞，精確計算比較困難。實際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結構確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。第10章 排氣系統(tǒng)設計當排氣不良時將在塑件上形成氣泡，銀文，云霧，接縫，使表面輪廓不清，甚至沖模不滿；嚴重時在塑件表面產(chǎn)生焦痕；降低沖模速度，影響成型周期；形成斷續(xù)注射，減低生產(chǎn)效率。因此我們一般用以下的幾種排氣方法： 1、排氣槽排氣 對于成型大中型塑件的模具，需排住的氣體量多，通常都應開設排氣槽。2、分型面排氣 對于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于容體流動末端。 3、拼鑲件縫隙排氣 對于組合的凹模或型 芯，可利用其拼合的縫隙排氣。 4、推桿間隙排氣 利用推桿與模板或型芯的配合間隙排氣。 5、粉末燒結合金塊排氣。 6、排氣井排氣 在塑料熔體匯合處的外側，設置一個空穴，使氣體排入其中，也可以獲得良好的排氣效果。 7、強制性排氣 在封閉氣體的部位，設置排氣桿。由于本模具有較多的型芯是采用鑲拼形式,內(nèi)部排氣效果較好.故只在分型面上開設排氣槽.由于本制品尺寸不大，可利用分型面開設排氣槽、推桿的配合間隙和活動型芯排氣即可。分型面排氣槽應離開型腔56，深度h0.03。利用間隙排氣，其配合間隙不能超過0.05，一般為0.030.005。第11章 注塑機參數(shù)校核11.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核由于在初選注射機和選用標準模架時是根據(jù)以上的四個技術參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已經(jīng)符合所選注射機要求。11.2 開模行程的校核注射機最大的開模行程S S2h件+h澆+（510）=91160式中 2h件 塑料制品高度（mm）h澆澆注系統(tǒng)高度故滿足要求。11.3 模具與注射機安裝相關部分尺寸校核 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求。第11章 編寫技術文件編寫加工工藝和裝配技術模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時應達到以下技術要求：a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應符合相應圖樣的要求。b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必須達到設計要求d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。（1）加工要求1）模具分型面及組合件的結合面應很好貼合，局部間隙不大于0.02mm2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時允許不大于0.5mm圓角（分型面及結合面除外）。當不允許有圓角時,應在圖樣上注明。3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標準即孔按H13，軸按h13，長度按J14來加工。4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級。5）導柱、導套孔對模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級。導柱、導套之間的配合按H8/f8。6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應各孔配作。7）導柱(直導柱、臺肩導柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。8）導套（直導套、帶頭導套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。9）主流道襯套的中心錐孔應研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。10）成型零部件：為了保證導向作用，動、定模的導柱，導套孔的孔距精度應控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標鏜床對動、定模鏜孔。在缺少坐標鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火55HRC。型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑進行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。 (2)裝配要求：1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應型面保持齊平，允許推桿端面高出型面不大于0.1mm。2）注射模的復位桿，其端面應與模具分型面齊平，允許低于分型面大大于0.03mm。3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時，其端面應在裝配后與其配合的零件齊平。4）制品同一表面的成型腔分布在上、下?；騼赡r，裝配后沿分型面的錯邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應保持周圍均勻。6）需保持同軸的兩個以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動自如。7）模具導向件的導向部分，裝配后保證滑動靈活，無卡滯現(xiàn)象。8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應在同一平面內(nèi)，允許其極限偏差為0.1mm。9）模具裝配后，兩安裝平面應保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級。(3)綜合要求1）模具、模架及其零件的工件表面，不應有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應均勻，不允許有脫碳、軟點、氧化斑點及裂紋等缺陷。熱處理后應清除氧化皮，臟物油污。3）配通用模架模具，裝配后兩側面應進行同時磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。4）模具的冷卻水道應保證暢通。設計總結畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。通過本次畢業(yè)設計收益匪淺。主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1培養(yǎng)我綜合運用所學的基礎理論，基本知識和基本技能，提高分析解決實際問題的能力。2接受模具設計工程師必須的綜合訓練，提高實際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻和收集資料并進行分析的能力；制訂設計或試驗方案的能力；設計、計算和繪圖能力；總結提高撰寫論文的能力。3檢驗我綜合素質(zhì)與實踐能力，是畢業(yè)的重要依據(jù)。通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在成型過程中對模具的工藝要求，掌握模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，結合模具結構的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。 由于時間倉促、水平有限，本設計難免有不當和錯誤之處，懇請各位老師和讀者批評指正！ 答謝語 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個專科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及身邊同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導老師楊華老師。楊老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從題目的確定到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計雖然結構相對簡單，但我的水平有限，設計中有很多不足，而楊老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩楊老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝協(xié)助我做畢業(yè)設計的盧齊炎和劉寶貴同學，他們在本次設計中給予了我很多指導和幫助。 然后還要感謝大學三年來所有的老師，為我們打下模具專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝機械工程系和我的母校桂林航天工業(yè)高等專科學校三年來對我的大力栽培。參考文獻1. 史鐵梁.模具設計指導.第1版.北京：機械工業(yè)出版社，20032. 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.第1版.北京：高等教育出版社,2001（教材）3. 王樹勛.注塑模具設計與制造實用技術. 第1版.廣州：華南理工大學出版社,19964. 唐海翔.UGNX2注塑模具設計培訓教程. 第1版.北京：清華大學出版社,20055. 閻啞林.塑料模具圖冊. 第1版.北京：高等教育出版社，20016. 高長銀.模具設計. 第1版.北京：電子工業(yè)出版社，20077. UGNX4.0塑料模具設計就業(yè)實戰(zhàn)精解. 第1版.北京：清華大學出版社，20068. UGNX4.0 模具設計典型范例教程. 第1版.北京：電子工業(yè)出版社，2007- 36 -畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系 別 電信息系系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 李 勇 學 號 B0706011 外文出處 ScienceDirect International Journal of Machine Tools & Manufacture 47 (2007) 740747 附 件 1. 原文； 2. 譯文 分析快速成型注塑模具加工程序Sadegh Rahmati, Phill Dickens摘要隨著全球市場競爭的日益激烈，企業(yè)壓力增加，不斷調(diào)低產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于交貨時間和工具加工成本趨于下降的趨勢,所以現(xiàn)代工具制造廠必須在壓力下快速、準確、以較低成本來生產(chǎn)產(chǎn)品?？s短生產(chǎn)原型產(chǎn)品是時間加快新產(chǎn)品開發(fā)的關鍵。快速成型模具生產(chǎn)當中，特別使用快速成型技術制造注塑模具裝配可節(jié)約生產(chǎn)成本并減少時間。在本文中,快速成型技術是用來直接生產(chǎn)快速注射模這種短期生產(chǎn)工具。對快速成形工具成功注射的數(shù)量及其性能進行評價分析?？焖俪尚铜h(huán)氧工具能抵抗注射壓力、注射溫度以及500次注射次數(shù)。對注射過程中工具失效機制調(diào)查得知工具的失效是由于過度的彎曲應力或是因為由于剪切應力過大而造成的。2006年愛思唯爾出版社有限公司版權所有。介紹設計降低生產(chǎn)新部件時間的方法,因為產(chǎn)品的交貨時間拖很久的話無法滿足客戶需求1,2。設計能力提高、產(chǎn)品品種增加、交貨時間縮短，以及產(chǎn)量降低，均是快速模具技術發(fā)展的重要驅動力,生產(chǎn)期間，加工時間和生產(chǎn)成本明顯有所降低3 - 5。與此同時,快速成型模具加工技術正在不斷提高,并在制造商企業(yè)內(nèi)越來越受歡迎 6 - 8。在諾丁漢大學研發(fā)的快速成型注塑模具工具方面占有兩種優(yōu)勢。第一種是在在應力和溫度的極端條件下針對工具的設計可提供資料數(shù)據(jù),并能從不同的測試中獲取數(shù)據(jù), 類似于真實情況9。第二種是研發(fā)一種理論分析快速成型注塑模具過程的方法 10。這證明可使用少量的快速成型注塑模具成功生產(chǎn)五百個以上數(shù)量的工具零件。作者：S. Rahmati的郵箱，rahmatirapidtoolpart.com。英國拉夫堡大學快速生產(chǎn)研究小組的負責人和教授。實驗方法在構建快速成型注塑模具工具過程當中，根據(jù)光固化快速成型250型號快速成型機上的CAD數(shù)據(jù)，直接將環(huán)氧樹脂殼層嵌入到模具當中。這些嵌入物正好通過鋼框架插入到鋼模具當中，模具背面用鋁粉或是鋁薄片和環(huán)氧樹脂的混合物填充(圖1)。這些混合物額外增加了嵌入物力量并使模具具有散熱特點。使用50噸的巴頓菲爾注塑機測試快速成型工具，生產(chǎn)聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯零件。如圖2彈簧澆注系統(tǒng) 快速成型模具上內(nèi)模腔鋼框架模后填充材料 鐵心用鋼框架頂出針 快速成型模具下內(nèi)膜圖1：快速成型模具工具鑲件橫截面圖2：從快速成型工具取出后的模具狀態(tài)模具加工過程當中，測出型腔模具溫度和壓力，利用不同的熱電偶控制熔體溫度，以盡可能地確保型腔狀態(tài)保持一致。使用光學顯微鏡或是掃描電子顯微鏡檢測兩種模具斷裂樣本。裂縫的立方體用于橫截面和斷裂面的研究。裂縫當中嵌入模具材料的立方體，使用鑄造材料鑄好，切割然后使用光學顯微鏡將其拋光，以便于檢測?？墒牵褂脪呙桦娮语@微鏡研究立方體斷裂面和模心，導致快速成型模具工具出現(xiàn)失效機理。注射壓力分析在噴射器底部放上測壓軟件來檢測壓力剖面（如圖3）。澆道套 模制澆鑄道 噴射器內(nèi)角模腔邊噴射器中間噴射器 測壓元件模蕊側噴射器中間測壓元件電纜圖3：噴射器和測壓元件的位置在頂針施加的壓力將轉移到放置在噴射器另一末端的測壓元件上。取五個頂針其中的三個,其中一放在噴射器中間，另外兩個放在噴射器拐角處，測量壓力。所有的測壓元件與數(shù)據(jù)記錄器連接，并用電腦操作。在注射過程中記錄的變化電壓轉換成為壓力。結果如圖4描繪所示，在噴射器中間達到最大噴射壓力1650 psi （11.4兆帕), 在噴射器拐角壓力下降到約1300psi(9兆帕)。180016001400120010008006004002000快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個地方的壓力剖面Corner Pressure 1Middle PressureCorner Pressure 303691215182124時間 (秒)圖4. 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個地方的壓力剖面?？焖俪尚铜h(huán)氧樹脂模具工具相關溫度和材料的研究圖5記錄了在周期時間內(nèi)的典型實際溫度，在開始下一次注射前，溫度達到451攝氏足夠在規(guī)定時間內(nèi)完成使模具冷卻過程。為了計算抗?jié)q強度和剪切應力，需準備標準實驗樣品，規(guī)格按照ISO527測量剪切應力，按照ISO179檢測沖擊強度。120100806040模心1模心2模心3模心4型腔1型腔2型腔3型腔4 2000100200300400500600時間 秒)圖5：環(huán)氧樹脂模具工具內(nèi)逐次循環(huán)溫度變化沖擊強度平均值被測定為28.4 kJ/m2 ，不同溫度平均值如圖6描繪所示。環(huán)氧樹脂拉力和剪切力測試結果如圖7所示。10090沖擊強度8070605040302010 20 30 40 50 60 70 80 90溫度 (攝氏度)圖6：飽和環(huán)氧樹脂的不同溫度下相關的沖擊強度。70706060抗拉強度(MPa)50剪切應力(MPa)50404030302020101000102030405060708090100110溫度 (C)圖7：快速成型環(huán)氧樹脂5170型號模具的相關溫度下的最大抗拉強度和最大剪切應力失效機理分析當塑膠被注入到在型腔時,型腔內(nèi)突然壓力上升, 在成型周期期間內(nèi)腔壓力達到最高(圖4)。這種壓力表現(xiàn)出核心特征,這可能導致工具斷裂,如果超過材料的極限抗拉強度極限抗撓曲強度，圖8顯示了在注塑期間各種可能發(fā)生的情況,。在8(a),沒有失敗,8(b)中出現(xiàn)一個彎曲故障，8(c)有一個剪切破壞。瞬間彎曲應力會導致過程失敗,或是裂紋擴展，疲勞失效。立方體模制流動方向旋轉點熔體壓力傳感器 熔體壓力傳感器(a) (b) (c)圖8：注射期間發(fā)生不同情況下示意圖，(a) 沒有失敗; (b) 玩去破壞; (c) 剪切失敗.在注射過程中抗彎失敗觀察到絕大多數(shù)失敗的情況是在彎曲應力上。出現(xiàn)彎曲故障時注射壓力克服了工具的抗彎強度,致使繞軸點旋轉,最終導致斷裂(圖8(b)。如果注射壓力超出了快速成型模具工具的抗彎強度這種情況可能會出現(xiàn),但通?？箯澥∈怯捎谑褂么螖?shù)過多 (圖9)。表1記錄了快速成型模具立方體的抗彎強度的相關理論計算。ZYX軸方向的彎曲應力XahYY 中性軸塑性流動圖9立方體壓力參量和迎風氣流示意圖表 1快速成型模具立方體彎曲應力 慣性矩 力矩 彎曲應力 40 1攝氏度撓曲強度 （m4) (N m) (Mpa) (Mpa) 立方體1108 x 1012 1.687 46.85 65.0 然而,在實踐當中,產(chǎn)生了數(shù)以百計的快速成型模具工具零件失效情況,過高地估計理論模型的彎曲應力。這兩個理由，第一，最小寬高比為10時彎曲應力方可承擔,而實驗當中高寬比為四。第二, 在注射過程中注射壓力施加應該在在立方體的前面,但是現(xiàn)實中這種壓力施加在熔壓方塊的后面。疲勞裂紋擴展 圖10是一幅拍攝在實際故障發(fā)生前的制模斷面圖，圖中顯示的是在后續(xù)注射制模時真實的逆裂紋方向，也就是裂紋產(chǎn)生的相反方向。圖11顯示了一個簡單的立方體的抗彎失敗圖,而圖10是經(jīng)過大量的鏡頭拍攝得到的。在快速成型模具工具在設置應力集中時發(fā)生裂紋萌生,如尖銳的角度和階梯(此為快速成型模具工具零件固有性質(zhì))。圖10：制模過程失敗前產(chǎn)生的多余的裂紋圖11：抗彎失敗后裂紋擴展圖裂縫破壞的跡象如圖12所示,能看到在破裂面條紋形式排列,每條裂紋都代表裂紋擴展狀態(tài)。圖12 掃描式電子顯微鏡下觀察到的斷裂面上的真實條紋剪切破壞剪切破壞在熔體流動的方向剪切時出現(xiàn)。圖13展示了快速成型模具立方體的剪切斷面圖。值得注意的是,快速成形模具立方體是通過塑料流動堆積而成的表2記錄了剪切應力的計算結果, 在操作期間產(chǎn)生快速成型工具的最大剪切應力，均低于快速成型工具工具的抗剪強度。此外, 在表2最后一列所示注射溫度超過401攝氏度時快速成型工具可以被制做成功。圖14,描繪立方體各點最大剪切應力的剪切應力與平均剪切應力比較，以及最大剪切應力各點拋物曲線情形。表 2快速成型模具立方體個點剪切應力剪切面積 AS (mm2)剪切力 V (N)剪切應力 tave (Mpa)剪切強度（40 1攝氏度） (Mpa)最高溫度 (1C)立方體136421.6411.7124.365.3立方體2 230421.6414.0524.361.5立方體3 324421.6417.5724.355.9立方體418421.6423.4224.346.4 N.A.圖14：最大立方體底部剪切壓力分布圖結論該技術成功的關鍵是快速成形工具必須有極低的導熱系數(shù)和較短的注射時間 (圖15)。這兩個因素是快速成型注塑模具成功的關鍵, 可大多情況下都被忽略了。圖15：注射期間壓力與溫度相關分布圖工作的結果可歸納如下:使用環(huán)氧樹脂過以生產(chǎn)超500個零件，并且使用外間空氣冷卻型腔到451攝氏度。在注射過程中工具的失效歸因于塑料溫度。在注射過程中在工具韌性不好,或在工具溫度過高時可能會出現(xiàn)失敗。經(jīng)驗和理論計算確認,在注射過程中大多是由于抗彎曲應力失效而失敗。減少了長寬比的特征會降低工具抗彎曲失敗的現(xiàn)象。在注射過程中很少可能由于彎曲破壞而導致剪切應力失效，由于快速成形工具要求特定條件，溫度超過401攝氏度才能注射。參考文獻1. 1 D. 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