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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目:
月餅?zāi)Ｗ⑺苣＞咴O(shè)計(jì)
月餅?zāi)Ｗ⑺苣＞咴O(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)主要研究的是月餅?zāi)Ｗ⑺苣ＴO(shè)計(jì)。首先對(duì)月餅?zāi)５墓に囆赃M(jìn)行分析，其中包括材料的選定和性能、脫模斜度的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性等，接著運(yùn)用CAD、UG兩種軟件介紹了月餅?zāi)Ｗ⑺苣＞咝颓坏臄?shù)目及分布、分型面的選擇。之后是通過對(duì)型芯、型腔的尺寸計(jì)算，而推算出A/B板的尺寸，并結(jié)合型腔的分布方式確定合理出模架的類型及方案。最后文章介紹的是如何結(jié)合模架的類型對(duì)澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：月餅?zāi)＃蛔⑺苣?；分析型面；澆注系統(tǒng)
Ⅰ
目 錄
前言 1
1塑件的成型工藝性分析 2
1.1 塑件分析 2
1.1.1 塑件幾何形狀 2
1.1.2 塑料的選擇和工藝特性 2
1.2塑料制作的結(jié)構(gòu)工藝性 3
1.2.1 脫模斜度的設(shè)計(jì) 3
1.2.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
1.2.3塑件的表面質(zhì)量分析 4
2 模具結(jié)構(gòu)方案與計(jì)算 5
2.1 型體的數(shù)目及分布 5
2.2 分型面的選擇 5
2.3 型芯、型腔的尺寸計(jì)算 6
2.3.1型腔尺寸計(jì)算 6
2.3.2型芯尺寸計(jì)算 6
2.4 A∕B板各尺寸的確定 7
2.5 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 8
3澆注系統(tǒng)的確定 10
3.1澆口設(shè)計(jì) 10
3.2主流道設(shè)計(jì) 11
3.3分流道設(shè)計(jì) 12
3.3.1分流道形式及截面形狀的選定 12
3.3.2分流道尺寸和長(zhǎng)度 13
3.4注塑系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的選用 13
3.4.1澆口套的選用 13
3.4.2定位圈的選用 14
3.5運(yùn)用Moldfolw對(duì)注塑系統(tǒng)成型分析 15
4 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.1脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17
4.1.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 17
4.1.2推桿的設(shè)計(jì) 17
4.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18
總結(jié) 20
致謝 21
附錄 22
參考文獻(xiàn) 23
前言
環(huán)顧我們周圍日常所需的產(chǎn)品，塑料制品的數(shù)量不在少數(shù)，有些甚至成為我們?nèi)粘Ｉ畹谋仨毱?，因?yàn)樗芰现破肪哂休p便、實(shí)用、價(jià)格優(yōu)惠、功能繁多等優(yōu)點(diǎn)，并且有些塑料還可以回收在次利用，這極大的符合了我們現(xiàn)在所提出的節(jié)能環(huán)保的理念。那么這些塑料制品都是如何制作出來的呢？絕大部分的塑料制品都是通過塑料模具制造出來的。塑料模具可以滿足我們的消費(fèi)需求，做到高效、快速、大批量的生產(chǎn)。
由于塑料的種類繁多，加工的方式和塑料成品的要求也各有不同，所以塑料模具的類型和功能也各有千秋。依據(jù)塑料制品成型加工方式差異 ，通常將塑料模分成6大類：注塑模、壓注模、傳遞模、擠出模、空中吹塑模、熱成形模具，此中注塑模已成為制造塑料產(chǎn)品的重要工具之一。因此注塑模作為模具的一種就具有很大的市場(chǎng)前景。因此我選用月餅?zāi)Ｗ⑺苣ＴO(shè)計(jì)作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究項(xiàng)目。
1塑件的成型工藝性分析
1.1 塑件分析
1.1.1 塑件幾何形狀
本次塑件屬于圓柱類零件，形狀對(duì)稱，內(nèi)有凹腔，壁厚約為1.5mm，如圖1-1-
圖1-1月餅?zāi)２輬D
表1-1月餅?zāi)?shù)
名稱
材料
生產(chǎn)批量
尺寸公差
未注倒角
月餅?zāi)?
ABS
大批量生產(chǎn)
MT3
C3
1.1.2 塑料的選擇和工藝特性
因?yàn)楸敬嗡芗樵嘛災(zāi)＃糜谑称芳庸?，故需選用食品級(jí)安全材料。
查資料得：“ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物)屬于非結(jié)晶類型，但卻不透明。材質(zhì)屬于食品級(jí)安全材料，可以使模具表面潔凈平滑有光澤，符合塑件工藝需求?！彼晕覀冏罱K選定ABS為本次塑件的材料。
查資料得ABS的具體工藝性如下：
（1）“ABS屬于熱塑性樹脂、流動(dòng)性中等、線膨脹系數(shù)：6.0～9.3、成型收縮率（%）：0.4～0.9、密度ρ=1.05 g/3cm?！?
（2）“材料ABS既能吸收濕氣，表面又易沾附水分。所以在成型加工前一定要進(jìn)行干燥處理，不然不僅給成型帶來困難，而且還會(huì)制品的外觀質(zhì)量和機(jī)械強(qiáng)度顯著下降?！?
（3）ABS成型塑件的主要缺點(diǎn)以及消除方法：
主要缺點(diǎn)：易產(chǎn)生溢料、飛邊、氣泡孔、光澤不均勻。
消除方法：提高模具溫度、增加排氣槽。
1.2塑料制作的結(jié)構(gòu)工藝性
1.2.1 脫模斜度的設(shè)計(jì)
注塑模常采用的脫模斜度為30′～1°30′，而根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，塑料的選用，脫模斜度的選取也各有不同，具體選取時(shí)應(yīng)主要考慮的因素如下：
（1） 材質(zhì)硬脆的塑料，其脫模斜度比其性能柔韌性大。
（2） 形狀復(fù)雜或者壁厚較大的產(chǎn)品，其脫模時(shí)表面的吸附力和收縮率較大，所以表面的收縮率要比外表面大。
（3） 增強(qiáng)塑料的收縮率雖然小于普通塑料，但縮緊力比較大，脫模時(shí)容易擦傷模具型芯、型腔面，所以脫模斜度應(yīng)往大取。
（4） 塑件上數(shù)值大的深度和高度，為防止脫模斜度導(dǎo)致一端的面超過公差范圍。
查資料可得ABS的脫模斜度為：型腔（35′～1°30）、型芯（30′～40′）。故脫模斜度取值為：型腔（35′）、型芯（40′）。
圖1-2塑件斜度
1.2.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次塑件的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，外形對(duì)稱。外殼為簡(jiǎn)單的圓柱形，內(nèi)型為對(duì)稱六邊花型。
本次塑件的內(nèi)外表面折彎處，均采取圓角過渡的方法，這樣既可以減少應(yīng)力集中，使塑件的強(qiáng)度大幅度提高，又避免了因壁厚不均勻，而產(chǎn)生的氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
圖1-3三維塑件圖
1.2.3塑件的表面質(zhì)量分析
本次塑件表面要求：沒有毛刺、飛邊、裂痕，不需較高的技術(shù)要求，所以適合大批量生產(chǎn)。
圖1-4三維塑件外表面
2 模具結(jié)構(gòu)方案與計(jì)算
2.1型體的數(shù)目及分布
對(duì)于大型塑件或者尺寸要求精度高的塑件一般采用一模一腔的布置。但本次塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱，尺寸精度要求不高，市場(chǎng)需求量中等，為提高生產(chǎn)效率，故選用“一模兩腔”的形式。
本套注塑模采取“一模兩腔”型體平衡分布的結(jié)構(gòu)。采用平衡結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：分流道的長(zhǎng)度、截面形狀與尺寸、澆口的位置與尺寸都相同，所以可以實(shí)現(xiàn)各型腔同時(shí)進(jìn)料并同時(shí)充滿型腔的目的。
圖2-1三維型體分布
2.2分型面的選擇
分型面的選擇是否合理決定著塑件能否成型，分型面的選定一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：
（1） 符合脫模條件，塑件能從模具中取出，分型面位置應(yīng)選在塑件脫模方向最大投影邊緣位置。
（2） 確保塑件留在定模上，利于頂針的頂出，且頂針痕跡不留在外觀面。
（3） 分型后留下的痕跡不影響塑件的外觀要求。
（4） 確保塑件的質(zhì)量。
（5） 分型面應(yīng)盡量避免側(cè)孔、側(cè)凹、不平的表面。
（6） 滿足模具的縮緊要求。
依據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和輪廓使用要求，故選用雙分型面，具體如圖2-2：
圖2-2雙分型面詳圖
2.3 型芯、型腔的尺寸計(jì)算
2.3.1型腔尺寸計(jì)算
公式如下：
L=[L（1+k）-（3/4）△]
式中 L ——塑件輪廓公稱尺寸 長(zhǎng)45mm 寬30mm
k ——塑件的平均收縮率 取0.6％
△ ——塑件的尺寸公差 取MT3級(jí)
徑向方向 L１=210mm
L２=125mm
深度方向 H=[H（1+k）-（2/3）△]
H1 =50mm
H2 =30mm
2.3.2型芯尺寸計(jì)算
徑向方向公式如下：
L=l（1+k）+（3/4）△]
L１= 210mm
L２= 125mm
高度尺寸計(jì)算如下：
h=[h （1+k）+（2/3）△]
h =30mm
2.4 A∕B板各尺寸的確定
圖2-3A∕B板草圖
A∕B板徑向尺寸計(jì)算：
D1=W1+2T1
D2=W2+2T2
A∕B板厚度尺寸計(jì)算：
H1=V1+N1
H2=V2+N2
注： D1：A∕B板寬度尺寸
D2：A∕B板長(zhǎng)度尺寸
H1：A板厚度尺寸
H2：B板厚度尺寸
W1：內(nèi)模的寬度尺寸
W2：內(nèi)模的長(zhǎng)度尺寸
T1min：模架寬向最小壁厚
T2min：模架長(zhǎng)向最小壁厚
V1：定模板的開框深度尺寸
V2：動(dòng)模板的開框深度尺寸
N1min：A板開框深度方向最小壁厚
N2min：B板開框深度方向最小壁厚
A∕B板各尺寸的經(jīng)驗(yàn)參考值如表2-1：
表2-1 經(jīng)驗(yàn)參考值表
W1
T1min
W2
T2min
V1
N1min
V2
N2min
＜150
40
＜200
50
＜30
20
＜30
30
150～250
50
200～300
60
30～40
35
30～40
40
＞250
65
＞300
70
＞40
40
＞40
50
（未注單位為毫米mm）
因：本次塑件W1=125mm W2=210mm V1=50mmV2=30
故：T1min=40mmT2min=60mmN1min=50mm N2min=40mm
得：A∕B板徑向尺寸
D1=W1+2TI=205mm
D2=W2+2T2=330mm
A板深度尺寸
H1=V1+N1=90mm
B板深度尺寸
H2=V2+N2=70mm
由計(jì)算得：A/B板的長(zhǎng)寬為350mm×350mm，A板厚度為90mm，B板厚度為70mm。
2.5選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
本次探討的是注塑成型的月餅?zāi)＃蔬x用注塑模。“一模兩腔”的分布實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。又因塑件的結(jié)構(gòu)和外形要求，故采用點(diǎn)澆口形式。最終確定了模架為三板式注塑模。
由上文計(jì)算出A/B板的尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架類型，最終選定350mm×350mm的工字模。
調(diào)用UG里龍記，輸入A/B板數(shù)據(jù)可得：
定模座尺寸：400×350×45
動(dòng)模座尺寸：400×350×30
推板：220×350×20
推板固定板：220×350×25
墊塊：63×350×100
（未注單位為毫米mm）
圖2-4模架
3澆注系統(tǒng)的確定
3.1澆口設(shè)計(jì)
澆口是連通主流道和腔體的溶體通道。澆口的選定，直接決定了塑件的質(zhì)量與精度。
按澆口的結(jié)構(gòu)形式一般分以下幾類：
（1） 點(diǎn)澆口
（2） 潛伏式澆口
（3） 護(hù)耳式澆口
（4） 搭接式澆口
（5） 直接澆口
（6） 側(cè)澆口
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的澆口形式，暫選定側(cè)澆口和點(diǎn)澆口這兩種方案，具體方案選定如下：
方案1.側(cè)澆口：澆口位置處于塑件側(cè)面，距離塑件底部5mm的位置，具體如圖3-1：
圖3-1Moldflow側(cè)澆點(diǎn)位置
借助軟件Moldflow分析得：由于塑件側(cè)面壁厚不均勻，故選用側(cè)澆口不利于塑件快速成型且熔料不易同時(shí)充滿型腔，并且不滿足塑件表面光滑的要求。
圖3-2Moldflow點(diǎn)澆口分析
方案2.點(diǎn)澆口：澆口位于塑件頂面圓心位置，具體如圖3-2：
軟件Moldflow分析得：選用點(diǎn)澆口，當(dāng)澆口位于塑件頂面圓心時(shí)，可以達(dá)到溶液快速，同時(shí)充滿型腔的效果；并且可以很好的隱藏澆注點(diǎn)。
對(duì)比兩次分析結(jié)果得：本次設(shè)計(jì)選用點(diǎn)澆口的形式，且澆注口位于頂面圓心。
3.2主流道設(shè)計(jì)
主流道形狀一般為圓錐形，三板模主流道錐度一般取5°～10，主流道的小端面直徑一般取3～6mm，長(zhǎng)度由注塑模定模座厚度決定，L一般不超過60mm。
根據(jù)定模座和推板的厚度為80mm,得主流道長(zhǎng)度選定為75mm；又因本次塑件投影面積不大，選定的是“一模兩腔”的形式，故主流道的小端面直徑取φ3.6mm。
本次注塑模主流道，具體設(shè)計(jì)如圖3-3：
圖3-3 主流道尺寸示意圖
3.3分流道設(shè)計(jì)
3.3.1分流道形式及截面形狀的選定
本次設(shè)計(jì)選用的是 “一模兩腔”的形式，故選用平衡式分流道。即保證每個(gè)澆口位置相同，分流道長(zhǎng)短相同。
分流道的截面形狀有梯形、圓形、U形等，其中圓形需要在動(dòng)定模上同時(shí)開設(shè)槽，U形、矩形等只需要在動(dòng)?；蚨Ｒ幻嫔祥_設(shè)槽。從塑料的流動(dòng)性考慮，選擇圓形較好。從加工方面考慮選擇U形、梯形等較容易。
因本次塑件材料為ABS的流動(dòng)性中等，為了加工方便，故選用U形道。
圖3-4三維U形流道
3.3.2分流道尺寸和長(zhǎng)度
流道截面積大小因塑件的大小、材料流動(dòng)性、產(chǎn)品的壁厚、流道長(zhǎng)度等因素決定的。對(duì)于流動(dòng)性很好的材料如：PE、PA等，流道截面直徑取2mm左右，對(duì)于流動(dòng)性不好的塑料如：PC、PSU等流道截面直徑可達(dá)12mm。大部分塑件流道截面直徑在4.8mm～8mm間選取。
本次塑件材料為ABS的流動(dòng)性中等，故分流道截面直徑取8mm。
分流道長(zhǎng)度由注塑?？傮w型腔分布和澆口位置決定，為減少溶液熱量和壓力的損失，所以分流道的長(zhǎng)度應(yīng)取最小值。
本次塑件選用點(diǎn)澆口的形式，澆口位于塑件頂端圓心，故：流道長(zhǎng)度選定為108.5mm。
圖3-5流道尺寸示意圖
3.4注塑系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的選用
3.4.1澆口套的選用
因?yàn)楸敬巫⑺苣槿迥?，澆口間距離為85mm，所以澆口套大，主流道比較短。澆口套與流道推板配合角度為90°。具體尺寸如圖3-6：
圖3-6澆口套尺寸示意圖
3.4.2定位圈的選用
定位圈常用規(guī)格有100mm，120mm，150mm規(guī)格，本次塑件尺寸較大且澆注點(diǎn)選在塑件頂面中心，故定位圈選用135mm。具體尺寸如圖3-7：
圖3-7定位環(huán)尺寸示意圖
3.5運(yùn)用Moldfolw對(duì)注塑系統(tǒng)成型分析
圖3-8填充時(shí)間示意圖
圖3-9壓力值示意圖
圖3-10總體溫度變化示意圖
圖3-11鎖模力示意圖
4成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1.1推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
在塑膠模具中，為了使塑件、廢料從模具中順利脫出，保證生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行所設(shè)置的相關(guān)機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：
（1） 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠。
（2） 推出時(shí)不應(yīng)有變形或損壞。
（3） 不損壞塑件的外形和質(zhì)量。
（4） 合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)要正確復(fù)位。
模具的推出方向可以分成：定模、動(dòng)模、動(dòng)定模同時(shí)推出三種推出方式。由于動(dòng)模推出，模具結(jié)構(gòu)相對(duì)定模推出簡(jiǎn)單，所以本次模具選用動(dòng)模推出，且采取的推出方式是推件板推出，由于本次塑件分型面簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，使用推板式推出可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于模具的保養(yǎng)和維修。
4.1.2推桿的設(shè)計(jì)
推桿按照截面形狀分：圓形、方形、橢圓形等。根據(jù)推出部位形狀而定。本次塑件外形為圓形，表面平整，沒有凸臺(tái)，而圓形頂針又為最簡(jiǎn)單最普遍的頂出裝置，并已被作為標(biāo)準(zhǔn)件廣泛使用。為了便于安裝，故選用圓形推桿。
（1）推桿的尺寸計(jì)算：
d=k×
式中：d——推桿直徑；
n ——推桿的數(shù)量，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)取12；
L——推桿長(zhǎng)度（參考模架尺寸，故取L=140）；
E——推桿材料的彈性模量，該模具中的推桿材料為T8A鋼，該材料的彈性模量為E=2.1×105MPa。
K——安全系數(shù)，取K=1.5；
F脫——總的脫模力；
得：d =φ3mm
（2）推桿的固定形式及位置的選擇：
本次模具采用的是推板固定在推件板的形式。
推桿應(yīng)選定在脫模阻力最大，且能使塑件同時(shí)均勻被推出的位置。由于本次塑件內(nèi)表面精度比外表面高，且形狀對(duì)稱，故推出位置在塑件的下方，6個(gè)推桿均勻分布在圓環(huán)內(nèi)側(cè)。具體如圖4-1和4-2：
圖4-1 頂針位置草圖
圖4-2頂針尺寸示意圖
4.2溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
冷卻水回路的布置原則
（1）水道數(shù)量應(yīng)盡量多，截面積尺寸應(yīng)取大；
（2）水道應(yīng)沿著塑件的收縮方向安放；
（3）水孔排列與型腔形狀吻合；
（4）動(dòng)、定模需分開冷卻，保證冷卻均勻；
（5）澆口附近與壁厚處加強(qiáng)冷卻；
（6）進(jìn)、出口的水溫不易過大小于5°。
本次注塑模水路的具體分布如圖4-3和4-4：
圖4-3 冷卻系統(tǒng)
圖4-4 三維冷卻系統(tǒng)
總結(jié)
這次設(shè)計(jì)讓我對(duì)《塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及項(xiàng)目實(shí)踐》這門課的知識(shí)點(diǎn)有了系統(tǒng)的回顧和進(jìn)一步的了解，也讓我對(duì)UG和CAD這兩個(gè)軟件的操作變得更加熟練。同時(shí)這個(gè)反復(fù)計(jì)算，查閱資料，不斷修改的過程，更是一個(gè)讓我學(xué)會(huì)科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和解決方式方法的過程。
這次的設(shè)計(jì)我遇到了很多專業(yè)性的問題，比如：如何選擇分型面，如何選擇推出機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)等等，查閱了很多的資料，費(fèi)勁了很多的周折。在制圖方面，我又遇到了標(biāo)注不規(guī)范，結(jié)構(gòu)表示不全面等問題，但這一切全在老師的教導(dǎo)，同學(xué)的協(xié)助，和自己長(zhǎng)時(shí)間的思考下解決。
致謝
附錄
序號(hào)
名稱
圖紙代號(hào)
01
注塑模裝配圖
ZHUSUMU-001
02
月餅?zāi)Ａ慵D
ZHUSUMU-002
03
型腔圖
ZHUSUMU-003
04
型芯圖
ZHUSUMU-004
(具體圖紙見論文最后。)
參考文獻(xiàn)
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