2647 防塵罩塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)

2647 防塵罩塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì),防塵,塑料,成型,工藝,模具設(shè)計(jì) 機(jī) 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 數(shù)控銑 工序號(hào) 6零件名稱整體嵌入式型腔 零件號(hào)01─12零件重量 1.24kg 同時(shí)加工零件數(shù) 4材 料 毛 坯牌 號(hào) 硬 度 型 號(hào) 重 量40Cr 54～58HRC φ82mm×32mm 1.32kg設(shè) 備名 稱 型 號(hào)夾 具名 稱輔 助工 具數(shù)控銑床 XK714D 虎鉗游標(biāo)卡尺、千分尺機(jī) 械 加 工 工 序 卡(續(xù))安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長(zhǎng) 度走 刀次 數(shù)切 削 深 度 進(jìn)給量主 軸轉(zhuǎn) 速切 削速 度基 本工 時(shí)1 1 以下端面為粗基準(zhǔn)，銑上端面。 φ10 千分 尺 1mm 1 1mm 0.2mm/r 800r/min 31m/min 0.2h2 2 以下端面為粗基準(zhǔn)，銑上端面。 φ10 千分 尺 1mm 1 1mm 0.2mm/r 800r/min 31m/min 0.2h2 3 粗銑外輪廓和型腔，留 1mm 的精銑余量 φ10 千分 尺 5mm 5 1mm 0.2mm/r 800r/min 31m/min 0.5h2 4 銑 2×φ15 的孔至尺寸 φ10 游標(biāo)卡尺 35mm 7 5mm 1mm/r 200r/min 15m/min 0.3h2 5 銑分流道 φ1 游標(biāo)卡尺 5mm 10 0.5mm 0.2mm/r 1000r/min 20m/min 0.2h2 6 精銑外輪廓、型腔和分流道 φ1 千分 尺 1mm 2 0.5mm 0.2mm/r 1000r/min 20m/min 0.2h設(shè) 計(jì) 者 徐超杰 指 導(dǎo) 教 師 原紅玲 共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ)學(xué)生姓名： 陳山林 班級(jí): 模具 064 學(xué)號(hào)： 061304421 題 目： 三通管塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 綜合成績(jī)： 指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ)：陳山林同學(xué)能按照任務(wù)書要求完成三通管塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中能正確查找設(shè)計(jì)資料，工作量達(dá)到要求，模具結(jié)構(gòu)較合理，說明書格式規(guī)范，零件圖公差標(biāo)注、技術(shù)要求等有錯(cuò)誤存在，建議成績(jī)?cè)u(píng)定為良好，可以提交答辯。指導(dǎo)者(簽字) ： 年 月 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ)評(píng)閱者評(píng)語(yǔ)：陳山林同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題較好，具有實(shí)際生產(chǎn)意義，工作量達(dá)到要求，模具結(jié)構(gòu)可行，能按照規(guī)范性要求書寫設(shè)計(jì)說明書，零件圖標(biāo)注、技術(shù)要求不夠規(guī)范。建議成績(jī)?cè)u(píng)定為良，修改后可以提交答辯。評(píng)閱者( 簽字)： 年 月 日答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語(yǔ)：答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人( 簽字)： 年 月 日河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書11 緒 論塑料工業(yè)是一門新興產(chǎn)業(yè)，由于塑料來源豐富，制作方便及成本低廉，金屬零件塑料化的發(fā)展很快。在現(xiàn)代社會(huì)中，塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中已得到了廣泛的應(yīng)用。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品 36 萬(wàn)噸。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場(chǎng)中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具。在現(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效率的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽(yù)為塑料制品成形技術(shù)的“三大支柱” 。尤其是塑料模對(duì)實(shí)現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求，起著無(wú)可替代的作用。在塑料材料、制品設(shè)計(jì)及加工工藝確定以后，塑料模設(shè)計(jì)對(duì)制品質(zhì)量與產(chǎn)量具有決定性的影響。塑料模設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)模腔形狀、流確定道尺寸和表面粗糙度、選擇分型面和進(jìn)澆與排氣位置、設(shè)計(jì)脫模方式等，這些將直接影響制品尺寸精度和形狀精度以及塑件的物理力學(xué)性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等。1.1 國(guó)內(nèi)塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀和主要問題1.1.1 國(guó)內(nèi)塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀近年來，我國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到 50t 以上的注射模，已經(jīng)能生產(chǎn) 48 英寸電視的塑殼模具、6.5Kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具，精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模 7800 腔的塑封模。塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當(dāng)塑料制品及其成形設(shè)備被確定之后，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80％，大型塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)與制造水平，?？蓸?biāo)志一個(gè)國(guó)家工業(yè)化的發(fā)展程度。中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步,但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí),一些低檔塑料模具卻供過于求,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書2的趨勢(shì)。 1.1.2　國(guó)內(nèi)塑料模具行業(yè)的主要問題我國(guó)塑料模具行業(yè)和國(guó)外先進(jìn)水平相比，主要存在以下幾個(gè)方面的問題：（1）發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有 10 年以上的差距。（2）工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已經(jīng)比較先進(jìn)，有些三資企業(yè)的裝備水平也并不比發(fā)達(dá)國(guó)家差，但總體而言，工藝裝備仍比較落后。更主要的是企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動(dòng)社會(huì)資源為我所用，從而就難以承接比較大的項(xiàng)目。（3）大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足。（4）供需矛盾一時(shí)還難以解決。國(guó)產(chǎn)塑料模具的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足率一直不足，其中大型、精密、長(zhǎng)壽命模具滿足率更低。（5）體制和人才問題的解決尚待時(shí)日。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)地行業(yè)，國(guó)有和集體企業(yè)原來的體制和經(jīng)營(yíng)機(jī)制已顯得越來越不適應(yīng)，人才的數(shù)量和素質(zhì)也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。（6）原材料、能源、人工等成本持續(xù)上升，而模具價(jià)格卻持續(xù)下降，模具企業(yè)總體利潤(rùn)率不斷下滑。1.2　我國(guó)注塑模具的發(fā)展前景經(jīng)過近幾年的發(fā)展，塑料模具的開發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示出一些新的發(fā)展趨向：（1）在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將交貨周期放在首位，要求模具公司盡快交貨,這已成為一種趨勢(shì)。（2）注塑模具標(biāo)準(zhǔn)化水平向高水平逐步提高。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為 70%～80%，而我國(guó)只有 30%左右。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期的 25%～40%，并可減少由于使用者自制模具標(biāo)準(zhǔn)件而造成的工時(shí)浪費(fèi)。應(yīng)用模具 CAD/CAM 技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，推廣使用模河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書3具標(biāo)準(zhǔn)件，能夠?qū)崿F(xiàn)部分資源共享，這會(huì)大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對(duì)于發(fā)展 CAD/CAM 技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。以往的模具即使只損壞了一個(gè)部件，也將無(wú)法使用。由于不是標(biāo)準(zhǔn)件，市場(chǎng)上很難有相應(yīng)產(chǎn)品，要到生產(chǎn)廠家去更換部件，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而如果采用標(biāo)準(zhǔn)件，則可以很方便的維修、更換，這將大大提高模具的使用壽命?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)企業(yè)已認(rèn)識(shí)到模具標(biāo)準(zhǔn)化的重要性，目前有一定生產(chǎn)規(guī)模的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)企業(yè)有 100 余家。主要產(chǎn)品有塑料模架、側(cè)沖裝置。推桿推管等，其中塑料模架已可生產(chǎn)較大型產(chǎn)品，為發(fā)展大型精密模具打下了基礎(chǔ)。（3）CAD/CAM/CAE 技術(shù)得到普及。現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成,更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成，這就要求信息技術(shù)的普及，廣泛應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)，逐步走向集成化。CAD/CAM/CAE 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，今年來模具 CAD/CAM 技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件?；诰W(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM 系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題，CAD/CAM 軟件的智能化程度也將逐步提高。塑料制件及模具的 3D 設(shè)計(jì)與成型過程的 3D 分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。與此同時(shí)，還要加強(qiáng)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程的研究。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模具 CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一，研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。（4）注塑模具生產(chǎn)向信息化發(fā)展。模具企業(yè)及模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是 CAD/CAM 的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP 等技術(shù)及其它先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨勢(shì)已成為行業(yè)共識(shí)。（5） “綠色模具”的概念將日益被重視。今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料的選用、制造工藝、模具修復(fù)、報(bào)廢以及模具的回收利用等方面，都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展這一趨勢(shì)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書42 防塵罩塑料制件的注塑工藝分析2.1 防塵罩塑料制件的成型工藝分析產(chǎn)品見圖 1 和圖 2。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書5圖 1 防塵罩（二維圖）圖 2 防塵罩（三維效果圖）塑料制件的成型工藝性分析包括塑料制件的原材料分析、塑料制件的尺寸精度分析、塑料制件表面質(zhì)量和塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。塑料制件的原材料分析聚甲基丙烯酸甲酯的工藝特性：河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書6（1）聚甲基丙烯酸甲酯含有極性側(cè)甲基，具有較明顯的吸濕性，吸水率一般在0.3%～0.4%，成型前必須干燥，干燥條件是 80～85℃下干燥 4～5h。（2）聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工的溫度范圍內(nèi)具有較明顯的非牛頓流體特性，熔融粘度隨剪切速率增大會(huì)明顯下降，熔融粘度對(duì)溫度的變化也很敏感。因此，對(duì)于聚甲基丙烯酸甲酯的成型加工，提高成型壓力和溫度都可明顯降低熔體粘度，取得較好的流動(dòng)性。（3）聚甲基丙烯酸甲酯開始流動(dòng)的溫度約 160℃，開始分解的溫度高于 270℃，具有較寬的加工溫度區(qū)間。（4）聚甲基丙烯酸甲酯熔體粘度較高，冷卻速率又較快，制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此成型時(shí)對(duì)工藝條件控制要求嚴(yán)格，制品成型后也需要進(jìn)行后處理。（5）聚甲基丙烯酸甲酯是無(wú)定形聚合物，收縮率及其變化范圍都較小，一般約在0.5%～0.8%,有利于成型出尺寸精度較高的塑件。聚甲基丙烯酸甲酯的加工工藝聚甲基丙烯酸甲酯可以采用澆鑄、注塑、擠出、熱成型等工藝，因此采用注射成型工藝是可以的。塑料制件的尺寸精度分析 該塑料制件尺寸精度無(wú)特殊要求，所有尺寸均按 MT5 制造，查取公差，其主要尺寸公差標(biāo)注如下（單位均為 mm） 。塑料制件的外形尺寸: 、 、 、 、 、 ，056.4?φ 028.7?R02.1?φ 02.8?R02.51?028.?φ深度尺寸 、 、 。028.56?02.32.塑料制件的內(nèi)形尺寸： 、 、 ，深度尺寸 、56.0?φ 20.?28.0?φ 20.?。小圓柱的定位尺寸：8±0.14、41±0.32。 28.0?塑料制件的表面質(zhì)量分析由圖紙可知該塑料制件的表面粗糙度值均為 Ra0.8μm。塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性分析從圖紙上分析，該塑料制件的外形大致為回轉(zhuǎn)體，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書7綜上所述，該塑料制件可采用注射成型加工。2.2 成型設(shè)備的選擇與注射成型工藝規(guī)程的編制2.2.1 計(jì)算塑料制件的體積和質(zhì)量利用三維軟件 UG 的質(zhì)量分析功能，得到該制件的體積為：V=2.33cm 3。計(jì)算塑料制件的質(zhì)量是為了選擇注射機(jī)及確定模具的型腔數(shù)。知 PPMMA 的密度 ρ為 1.18g/cm3，所以，塑料制件的質(zhì)量為：m=ρV=1.18×2.33=2.75（g）由塑料制件的體積和質(zhì)量初步選擇型號(hào)為 SZ-250/1250 的注射機(jī)。2.2.2 確定注塑成型工藝參數(shù)注塑成型采用懸浮聚合所制得的顆粒料，成型在螺桿式注塑機(jī)上進(jìn)行。表一是聚甲基丙烯酸甲酯注塑成型的典型工藝條件，試模時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。表一 聚甲基丙烯酸甲酯的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格溫度：80～85℃ 注射時(shí)間 0～5預(yù)熱和干燥時(shí)間：4～5h 保壓時(shí)間 20～40料筒溫度/℃ 后段 170～180成型周期/s冷卻時(shí)間 20～40河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書8中段 210～230 總周期 50～90前段 200～210 螺桿轉(zhuǎn)速 n/r·min-1 20～30溫度/℃ 180～190噴嘴形式 直通式方法 熱風(fēng)循環(huán)干 燥模具溫度/℃ 40～80 溫度/℃ 70～80℃注射壓力/Mpa 50～120保壓壓力/Mpa 40～120后處理時(shí)間/h 4h2.2.3 編寫注射成型工藝卡根據(jù)聚甲基丙烯酸甲酯的注射成型工藝參數(shù)編寫工藝卡（見表二） 。表二 防塵罩注射工藝卡廠名 資料編號(hào) 01車間 注塑車間塑料注射成型工藝卡共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè)零件名稱 防塵罩 材料牌號(hào) PMMA 設(shè)備型號(hào) SZ-250/1250裝配圖號(hào) 材料定額 每模件數(shù) 4 件零件圖號(hào) 單件質(zhì)量 2.75g 工裝號(hào)設(shè)備 鼓風(fēng)烘箱材料干燥 溫度 80～85℃河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書9時(shí)間 4～5h后段 170～180℃中段 210～230℃前段 200～210℃料筒溫度噴嘴 180～190℃模具溫度 40～80℃注射 0～5s保壓 20～40s時(shí)間冷卻 20～40s注射壓力 50～120MPa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa溫度 70～80℃壓力背壓 40～120MPa后處理時(shí)間 4h 檢驗(yàn)編制 校對(duì) 審核 車間主任 檢驗(yàn)組長(zhǎng) 主管工程師徐超杰3 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定，推件方式的選擇，模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。3.1 分型面的選擇該塑料制件為防塵罩，為透明塑料件，外觀要求無(wú)斑點(diǎn)，氣穴和熔接痕，表面質(zhì)量要求較高。分型面的選擇有三種方案（見圖 3） 。根據(jù)分型面的選擇原則和防塵罩塑河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書10料制件的成型要求，可以確定方案Ⅱ?yàn)樽畈畹倪x擇方案，該方案不僅使制件表面產(chǎn)生熔接痕，而且大大增加模具的復(fù)雜程度，需要采用側(cè)抽芯，所以該方案可以排除。方案Ⅰ雖然會(huì)使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單一些，但是使塑料制件在分型面處分割成兩部分，這樣合模時(shí)會(huì)因?yàn)楹夏２粶?zhǔn)確造成較大的形狀和尺寸偏差，達(dá)不到預(yù)定的成型要求，而且在分型面處形成的飛邊影響塑件外觀，所以該分型面的選擇方案也并不理想。方案Ⅲ使塑料制件大部分位于型腔側(cè)，能夠保證塑料制件的成型要求，而且在分型面處形成的飛邊易于清除且不影響塑件外觀；除此之外，該方案所確定的模具結(jié)構(gòu)也并不復(fù)雜，也能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，有利于推出機(jī)構(gòu)推出塑件；并且塑料熔體沖模流動(dòng)的末端在分型面處，有利于排氣。綜合考慮采用方案Ⅲ，即分型面位置選擇在Ⅲ處為最佳。圖 3 分型面位置的選擇方案3.2 確定型腔數(shù)目及型腔布置方式根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知每增加一個(gè)型腔，制品尺寸的精度便降低 4%，因此型腔數(shù)目不宜過多。考慮到為提高生產(chǎn)效率，大批量生產(chǎn)多采用多型腔模具，再結(jié)合該塑料制件的尺寸形狀，初步選定型腔數(shù)目為 4 腔。型腔布局時(shí)應(yīng)注意盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，保證制品的均一和穩(wěn)定；應(yīng)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；盡可能使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。根據(jù)該塑料制件的形狀尺寸，其型腔布局有兩種方案，方案一見圖 4 和方案二圖 5。方案二比方案一的尺寸大，因而方案二所需的模具外型尺寸打，布局不夠緊湊，因此方案一的型腔布局較好。方案一的型腔布局效果圖見圖 6。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書11圖 4 型腔布局方案一圖 5 型腔布局方案二河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書12圖 6 選定的型腔布局效果圖3.3 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)3.3.1 主流道的設(shè)計(jì)查得 SZ-250/1250 型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸，噴嘴球半徑 SR0=17mm，噴嘴孔直徑d0=φ3.5mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：SR=SR 0+（1～2）mm，d=d 0+0.5mm，取主流道球面半徑 SR=19mm，取主流道的小端直徑 d=φ4.5mm，標(biāo)準(zhǔn)化后取 d=φ4.2mm。為了便于凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為 3°。經(jīng)過換算的主流道大端直徑 D=φ8mm。同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì) r=3mm 的圓弧過度。主流道設(shè)計(jì)見圖 7。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書13圖 7 主流道設(shè)計(jì)參數(shù)3.3.2 分流道的設(shè)計(jì)單腔注射模通常不用分流道，但多腔注射模必須開設(shè)分流道。對(duì)分流道的要求是：熔體通過時(shí)的溫度下降和壓力損失都盡可能地小，能平穩(wěn)地將熔體分配到各個(gè)模腔，不過分增加塑料消耗量等。由初步的設(shè)計(jì)思路可知該模具為多腔模具，對(duì)于多腔模具設(shè)計(jì)的基本要求要求是各個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿且各個(gè)型腔的壓力相同，這樣才能保證各個(gè)型腔所成型出的塑件尺寸、性能一致。為達(dá)到這一目的，設(shè)計(jì)該模具時(shí)采用流動(dòng)支路平衡原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂流動(dòng)支路平衡是指相對(duì)于主流道按一定布局分布的各個(gè)型腔，從主流道到各個(gè)型腔的分流道、澆口，其長(zhǎng)度、截面形狀和尺寸都完全相同，即到達(dá)個(gè)型腔的流動(dòng)支路是完全相同的。只要各個(gè)流動(dòng)支路加工的誤差很小，就能保證澆注系統(tǒng)平衡，各個(gè)型腔同時(shí)充模。根據(jù)流動(dòng)支路平衡原則，并結(jié)合型腔布局，設(shè)計(jì)分流道，見圖 8。經(jīng)過分析將該注射模的分流道開在型腔側(cè)，并且設(shè)計(jì)成梯形截面，其截面有關(guān)尺寸見圖 9。該類型的分流道容易加工，且熔體的熱量散發(fā)和流動(dòng)阻力都不大。因?yàn)榉至鞯赖拈L(zhǎng)度為 75mm 左右，所以在分流道的末端應(yīng)設(shè)冷料穴。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書14圖 8 分流道設(shè)計(jì)圖 9 分流道截面參數(shù)3.3.3 澆口位置的確定利用 Moldflow 軟件的 MPI 模塊，進(jìn)行塑料制件的澆口位置分析，得最佳澆口位置分析結(jié)果圖，見圖 10。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書15圖 10 塑料制件的最佳澆口位置由軟件的分析結(jié)果可以確定澆口最好設(shè)在塑料制件的頂端圓孔附近。3.3.4 設(shè)計(jì)澆口鑒于最佳澆口位置的分析結(jié)果，適合該塑料制件的澆口形式有潛伏式澆口、輪輻澆口、盤形澆口、點(diǎn)澆口，并對(duì)各種澆口形式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。潛伏式澆口從分流道處直接以隧道式澆口進(jìn)入型腔。澆口位置在塑料制件的內(nèi)表面，不影響其外觀質(zhì)量。但采用這種澆口形式，會(huì)增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。輪輻澆口是中心澆口的一種變異形式。采用幾股料進(jìn)入型腔，縮短流程，去除澆口時(shí)較方便，但有澆口痕跡。模具結(jié)構(gòu)較潛伏式澆口的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。盤形澆口具有料流同時(shí)前進(jìn)、進(jìn)料均勻、不易產(chǎn)生熔接痕、排氣條件好等優(yōu)點(diǎn)，但是澆口凝料去除較困難，需要切削加工或用沖切法去除。此外，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不易實(shí)現(xiàn)。點(diǎn)澆口，又稱針澆口或菱形澆口。采用這種澆口，可獲得外觀清晰、表面光潔的塑料制件。在模具開模時(shí)，澆口凝料會(huì)自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。由于澆口尺寸較小，澆口凝料去除后，在塑料制件表面殘留痕跡也很小，基本上不影響塑料制件的河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書16外觀質(zhì)量。同時(shí)，由于澆口尺寸較小，剪切速率會(huì)增大，塑料黏度降低了，提高流動(dòng)性，有利于沖模，該澆口能保證塑料制件成型要求。不過模具需要設(shè)計(jì)成雙分型面，以便脫出澆注系統(tǒng)的凝料，增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。經(jīng)過綜合的比較和分析，為獲得好的塑件外觀，該塑件采用點(diǎn)澆口為最好。點(diǎn)澆口的直徑采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 42)0.1(Adδ～?式中 d 為點(diǎn)澆口直徑（mm） ，δ 為塑件在澆口處的壁厚（mm）,A 為型腔表面積（mm 2） 。型腔表面積的計(jì)算A=3.14×（18.752-52）+3.14×37.5×4.07=1505.21（mm 2）點(diǎn)澆口的直徑： m)40.197.(2.150.)20.14.()20.14.( 424 ～～δ～ ????Ad取點(diǎn)澆口的直徑 d=1.2mm。設(shè)計(jì)點(diǎn)澆口的有關(guān)參數(shù)見圖 11。圖 11 點(diǎn)澆口有關(guān)參數(shù)3.3.5 確定點(diǎn)澆口數(shù)量及位置河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書17采用點(diǎn)澆口時(shí)，設(shè)置點(diǎn)澆口的位置可以是一處，也可以是兩處。利用 Moldflow 軟件的 MPI 模塊，分析一個(gè)點(diǎn)澆口和兩個(gè)點(diǎn)澆口這兩種情況下的充填過程，并對(duì)比分析注射成型效果。當(dāng)設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)，利用 Moldflow 軟件分析的結(jié)果見圖 12、圖 13 和圖14。圖 12 設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)的充填時(shí)間分析結(jié)果由圖 12 的充填時(shí)間分析結(jié)果可知，采用兩個(gè)點(diǎn)澆口位置充填時(shí)間為 0.4165s，塑料制件的各對(duì)稱部分基本上為同時(shí)充滿。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書18圖 13 設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)的氣穴分析結(jié)果由圖 13 的氣穴分析結(jié)果可知?dú)庋óa(chǎn)生的部位為塑料制件的周邊，且頂部的周邊也有氣穴產(chǎn)生。同時(shí)，這種情況下的氣穴數(shù)量較多。圖 14 設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)的熔接痕分析結(jié)果由圖 14 的熔接痕分析結(jié)果可知采用兩處點(diǎn)澆口位置時(shí)熔接痕在塑料制件的頂端產(chǎn)生了兩處，影響塑件外觀。當(dāng)設(shè)置一個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)，利用 Moldflow 軟件分析的結(jié)果見圖。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書19圖 15 設(shè)置一個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)的充填時(shí)間分析結(jié)果由圖 15 設(shè)置一處點(diǎn)澆口位置的充填時(shí)間分析結(jié)果可知，這種情況下的充填時(shí)間要比兩處的時(shí)間長(zhǎng)，最遠(yuǎn)端的充填時(shí)間為 0.5246s。圖 16 設(shè)置一個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)的氣穴分析結(jié)果由圖 16 設(shè)置一處點(diǎn)澆口位置時(shí)的氣穴分析結(jié)果可知，這種情況下的氣穴產(chǎn)生位置和設(shè)置兩處點(diǎn)澆口的基本相同，但是數(shù)量沒有那么多。從分析結(jié)果也可以驗(yàn)證前面選擇的分型面位置是易于排氣的。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書20圖 17 設(shè)置一個(gè)點(diǎn)澆口位置時(shí)的熔接痕分析結(jié)果由圖 17 熔接痕分析結(jié)果可知，這種情況下的熔接痕在頂端只有一處，并且其余的都在側(cè)內(nèi)面，對(duì)塑件的外觀影響不大。綜合以上分析結(jié)果，設(shè)置一處點(diǎn)澆口位置時(shí)最合適的。因?yàn)樵谶@種情況下，雖然充填實(shí)際長(zhǎng)了一點(diǎn)，但是氣穴數(shù)量不多，又能夠在分型面處排除氣體，再加上熔接痕少，而且熔接痕的位置對(duì)塑件外觀影響不大，所以最終確定的方案是設(shè)置一處點(diǎn)澆口位置。由以上澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)繪制澆注系統(tǒng)示意圖見圖 18，分流道和澆口的效果圖見圖 19。圖 18 澆注系統(tǒng)二維示意圖河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書21圖 19 分流道和澆口的效果圖3.4 型芯型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于型芯的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，所以將型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成整體式。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)為一模四腔，在設(shè)計(jì)為整體式時(shí)，若將型芯和模板設(shè)計(jì)為一體，雖然結(jié)構(gòu)牢固，成型質(zhì)量好，但是不便加工，且消耗貴重模具鋼多，所以將型芯設(shè)計(jì)成臺(tái)階連接，整體嵌入，同時(shí)為防止型芯轉(zhuǎn)動(dòng)，在適當(dāng)位置增加止轉(zhuǎn)銷。由于型芯和推件板有往復(fù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以型芯與推件板的配合采用小間隙的間隙配合 ，又為了可靠定位型芯，H7h6將型芯和動(dòng)模板的配合選為過渡緊配合 ，具體結(jié)構(gòu)見圖 20。H7m6河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書22圖 20 型芯結(jié)構(gòu)圖1 動(dòng)模板 2 推件板 3 整體嵌入式型芯3.4.2 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該塑料制件尺寸不大，又模具結(jié)果采用的是一模四腔，所以將型腔設(shè)計(jì)成整體嵌入式型腔。這種結(jié)構(gòu)的型腔形狀、尺寸一致性好，能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠強(qiáng)度與剛度，使用可靠且更換方便。各單個(gè)型腔通常采用冷擠壓、電加工、電鑄或超塑性成型等方法加工而成，然后整體嵌入模板中。整體嵌入式型腔在嵌入固定板中，要防止嵌入件松動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，所以在適當(dāng)位置設(shè)置止轉(zhuǎn)銷。整體嵌入式型腔采用過渡緊配合 ，可使嵌入的型腔固定牢靠 ，見圖 21。H7m6河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書23圖 21 型腔結(jié)構(gòu)圖1 整體嵌入式型腔 2 定模板4 注射機(jī)參數(shù)的校核由 ug 的質(zhì)量分析功能得澆注系統(tǒng)的體積 Vj=13.8cm3，塑件的體積 Vs=2.33cm3，又PMMA 的密度為 1.18g/cm3,則澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 mj=1.18×13.8g=16.28g, 塑件的質(zhì)量河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書24ms=1.18×2.33g=2.75g,查資料知型號(hào)為 SZ-250/1250 的注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)見表三。表三 SZ-250/1250 型注射機(jī)的參數(shù)表型號(hào) SZ-250/1250 結(jié)構(gòu)形式 臥式螺桿直徑 45mm 理論注射量 270cm3注射壓力 160MPa 注射速率 110g·s-1塑化能力 18.9 g·s-1 螺桿轉(zhuǎn)速 10～20 r·min -1鎖模力 1250kN 拉桿內(nèi)間距 415mm×415mm最大模具厚度 550mm 最小模具厚度 150mm移模行程 360mm 鎖模形式 雙曲肘模具定位孔直徑 φ150mm 噴嘴球半徑 SR17mm噴嘴口孔徑 φ3.5mm 生產(chǎn)廠家 上海第一塑料機(jī)械廠4.1 型腔數(shù)目的校核用公式 校核型腔數(shù)目,式中 mp=18.9 g/s=68040g/h。sjpmtKN??360/ 437975.28.163084.360t/sjp' ??????所以該注射機(jī)能滿足初選的一模四腔。4.2 最大注射量的校核在一個(gè)注射成型周期內(nèi)，注射模內(nèi)所需的塑料熔體總量 mi與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔容積有關(guān)，用公式 mi=Nms+mj計(jì)算，m i=Nms+mjg=4×2.75+16.28g=19.03g。又注射機(jī)允許的最大注射量 mI=1.18×270g=318.6g，能夠保證 mi小于注射機(jī)允許的最大注射量 mI。4.3 鎖模力的校核河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書25注射成型時(shí)，當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具分型面漲開的力F1，這個(gè)力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔的壓力pⅠ 。塑件在分型面上的投影面積 As=1255mm2，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積Aj=2231.2mm2，查表得 PMMA 的平均型腔壓力 pⅠ =30MPa，那么 F1=（A s+Aj）pⅠ =（1225+2231.2）×30N=103686N=103.7kN。根據(jù)注射機(jī)的參數(shù)知額定鎖模力FⅠ =1250kN,所以漲力 F1小于注射機(jī)的額定鎖模力 FⅠ 。4.4 注射壓力校核PMMA 塑料制件注射成型時(shí)所需的注射壓力為 50～12MPa，小于注射機(jī)的額定注射壓力 160 Mpa。4.5 雙分型面注射模開模行程的校核用公式 smax≥H 1+H2+a+（5～10）mm式中 H1為塑件所用的脫模距離，H 2為塑件高度，a 為取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長(zhǎng)度。對(duì)于該塑件 H1=10mm，H 2=10mm，a=85mm。型號(hào)為 SZ-250/1250 的注射機(jī)的移模行程為 smax=360mm，所以 smax≥H 1+H2+a+（5～10）=（110～115）mm。經(jīng)過校核，該注射機(jī)的移模行程滿足要求。4.6 模具在注射機(jī)上安裝與固定尺寸的校核該模具的外形尺寸為 350mm×300mm×310mm，小于拉桿內(nèi)間距 415mm×415mm，模具厚度為 310mm，小于注射機(jī)的最大模具厚度 550mm，又大于注射機(jī)的最小模具厚度150mm，所以能夠自由安裝在該注射機(jī)上。一般情況下，注射成型過程中均要求模具中的主流道中心線與機(jī)筒和噴嘴的中心線重合。為此，注射機(jī)定模固定板中心都開有一個(gè)定位孔，要求模具定模板中心都開有一個(gè)定位孔，要求模具定模板上凸出的定位圈與注射機(jī)固定板上的定位孔呈較松動(dòng)的間隙配合。該模具中定位圈和定位孔的配合選擇為間隙配合 。 為一般間隙的間H9f9 H9f9隙配合，滿足該模具的安裝要求。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書26設(shè)計(jì)模具時(shí)，主流道始端的球面必須比注射機(jī)噴嘴頭部球面半徑略大一些，主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。這些在設(shè)計(jì)主流道時(shí)已經(jīng)考慮在內(nèi)了，所以該模具的這些參數(shù)都能滿足要求。5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的作用是推出留在型芯上的制件。推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求為：①盡量塑料制件留在動(dòng)模上。這是因?yàn)橐米⑺軝C(jī)頂出裝置來推出制件，必須在開模過程中保證制件留在動(dòng)模上，這樣，模具的推出機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。②保證塑料制件不變形不損壞。為此，必須正確分析制件與型腔各部位的附著力大小，以便選擇適當(dāng)?shù)耐瞥龇绞胶屯瞥霾课?，使脫模力合理分布。③保證制件外觀良好。這就要求推出制件的位置盡量選擇在制件內(nèi)部或制件外觀影響不大的部位，尤其在使用推桿推出時(shí)要注意，以免損傷河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書27制件的外觀。④結(jié)構(gòu)可靠。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。因?yàn)樵撍芰霞谋诤駷?1.25mm，且為透明塑件，表面不允許又推出痕跡，再根據(jù)上述推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，所以就將該模具的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成推板推出機(jī)構(gòu)。推板推出機(jī)構(gòu)一般用于深腔薄壁的容器、罩子、殼體形以及透明制品等不允許有推桿痕跡的塑件。這種脫模機(jī)構(gòu)在分型面處從塑件的周邊推出，推出力大切均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，推出后塑件外觀上幾乎不留痕跡。推板應(yīng)有模具的導(dǎo)柱導(dǎo)向結(jié)構(gòu)導(dǎo)向定位，以防止推板孔與型芯間的過度磨損和偏移。推板推出機(jī)構(gòu)不設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過程中，推板依靠合模力的作用而復(fù)位。推板與型芯之間要有高精度的間隙均勻的動(dòng)配合，要是推板靈活脫模和復(fù)位，又不能有塑料熔體溢料。為防止過度磨損和咬合發(fā)生，推板孔與型芯應(yīng)作淬火處理。設(shè)計(jì)該模具的推板推出機(jī)構(gòu)時(shí)，在推板與型芯間留有單邊 0.2mm 間距，避免兩者之間接觸，并有錐形配合面起輔助定位作用，可防止推板孔偏心而引起溢料，取斜度為 10°，具體設(shè)計(jì)見圖 20。6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算和校核有資料查的成型周期 t= s=70s，每次成型時(shí)的塑料制件和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量50+902為 m=20g，產(chǎn)量 W= =1.03kg/h。用 20℃的水作冷卻介質(zhì)，即冷卻水的進(jìn)口溫度20g70st2=20℃，而出口溫度 t1=25℃，冷卻水的密度 ρ=103kg/m 3,冷卻水的比熱容C1=4.187kJ/(kg·℃)。單位重量的塑料制品在凝固時(shí)所釋放的熱量 Q1的計(jì)算：(kJ/kg)4.2)605(4.1)(321 ???????tQ河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書28式中聚甲基丙烯酸甲酯的比熱容 C2=1.465kJ/(kg·℃)，塑料熔體的初始溫度t3=205℃，塑料制件在推出時(shí)的溫度 t4=50℃。塑料制件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 Q 的計(jì)算：Q=W·Q1=1.03×212.4=218.77（kJ/h）冷卻水的體積流量 qv的計(jì)算：（m 3/min）2321 1045.)25(187.40)( ???????tCWQqv?由冷卻水的體積流量 qv再根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速與冷卻水道直徑的關(guān)系可確定冷卻管道直徑 d=15mm。計(jì)算冷卻水在管道內(nèi)的流速 v（m/s）：(m/s)9.06)15(4.3022???dqv?計(jì)算冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) h，首先查表，取物理系數(shù)f=6.48（水溫為 25℃時(shí)）：（kJ/(m 2·h·℃)）42.08.32.08 1035)15(94.63)(6.3 ?????dvfh?又模具溫度與冷卻水溫之間的平均溫差 Δt=50- =27.5℃，計(jì)算冷卻管道總50+202傳熱面積 A：(m2)036.527103..86041????thWQ模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道數(shù) n：（孔）210354.36???dlAn?河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書29冷卻水流動(dòng)狀態(tài)的校驗(yàn)查表得冷卻水的運(yùn)動(dòng)粘度 ν=0.975×10-5m 2/s，計(jì)算雷諾數(shù)：1065.1Re～ν ???vd經(jīng)過計(jì)算雷諾數(shù)在規(guī)定使用的范圍內(nèi)。7 型腔型芯冷卻回路的設(shè)計(jì)型腔冷卻回路的設(shè)計(jì)：由于型腔的尺寸不大，不能開多個(gè)水孔，所以采用隔水板進(jìn)行冷卻，冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖 22。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書30圖 22 型腔冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 定模板 2 隔水板 3 型腔 4 O 型密封圈 5 水嘴 6 中間板 7 隔板螺塞型芯冷卻回路設(shè)計(jì)：型芯冷卻回路設(shè)計(jì)見圖 23。圖 23 型芯冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 O 型密封圈 2 型芯 3 螺塞 4 推件板 5 動(dòng)模板 6 水嘴 7 支撐板 8 鑲件8 確定排氣方式注射模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問題，一般模具內(nèi)積聚的氣體有四個(gè)來源：河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書311）進(jìn)料系統(tǒng)和型腔中存有的空氣；2）塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣；3）由于注射溫度過高，塑料分解所產(chǎn)生的氣體；4）塑料中某些配合劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。在設(shè)計(jì)排氣方式時(shí)，可遵循一下原則：排氣要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應(yīng)；排氣可使型腔和澆注系統(tǒng)中原有空氣及塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模具之外，以保證熔體順利充滿型腔。否則，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的高溫將引起制件局部碳化燒焦或產(chǎn)生氣泡，還可能因料流熔接不良而引起強(qiáng)度下降。該模具要成型的塑件質(zhì)量小，形狀簡(jiǎn)單，利用分型面間隙排氣即可。9 成型零件工作尺寸的計(jì)算PMMA 的平均收縮率為 0.65%，根據(jù)塑料制件尺寸公差要求，模具的制造公差取δ Z= 。Δ 4河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書32成型零件工作尺寸的計(jì)算公式：（1）型腔內(nèi)形尺寸（mm） （1）ZDSMδΔ ???0]43[（2）型芯外形尺寸（mm） （2）0]43[ZdSM?????（3）型腔深度尺寸（mm） （3）ZHSMδΔ ???0]43[（4）型芯高度尺寸（mm） （4）0]43[ZhSMδΔ ???（5）中心尺寸（mm） （5）Z][δ???LSM其中 DM為型腔內(nèi)形尺寸，D 為制品外形的基本尺寸或最大極限尺寸，d M為型芯外形尺寸，d 為制品內(nèi)形的基本尺寸或最小極限尺寸，H M為型腔深度尺寸，H 為制品高度的基本尺寸或最大極限尺寸，h M為型芯高度尺寸，h 為制品型孔深度的基本尺寸或最小極限尺寸，L 為兩孔中心距，Δ 為制品公差或偏差，δ Z為成型零件的制造公差或偏差，以上單位都為 mm，S 為塑料的平均收縮率（%） 。根據(jù)計(jì)算公式得型腔和型芯工作尺寸，結(jié)果見表四。表四 型芯和型腔的工作尺寸計(jì)算表類別 尺寸名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯工 作尺寸型腔 徑向尺寸 056.4?φ ZDSMδΔ ???0]43[ 14.0839?φ河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書3302.1?φ 05.86?φ8.φ 21.9φ02.?R 05.4?R.51 .36028.7? 07.8?.6 .02.3? 05.2?深度尺寸 4.5ZHSMδΔ ???0]43[ 6.3418? 78?中心尺寸 3.0Z][δ?L1.02567?φ 4.63?φ2.0R 05.R徑向尺寸 8.1?φ 0]43[ZdSMδΔ ???7.8?φ2.05 05.1型芯高度尺寸 8.6? 0][ZhδΔ ?7.6?10 擇模架模架的結(jié)構(gòu)如圖 24 所示。選擇 3030 模架，模具的外形尺寸為為 300mm、寬為350mm、高為 310mm。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書34圖 24 模架11 繪制模具總裝配圖并簡(jiǎn)述工作原理繪制模具總裝配圖，見所附裝配圖圖紙。該模具的工作原理為：模具采用點(diǎn)澆口進(jìn)料，故為三板式。開模時(shí)，靠彈簧 8 的彈力使Ⅰ-Ⅰ分型面分型，澆注系統(tǒng)凝料由該分型面內(nèi)取出。動(dòng)模后退，當(dāng)分型距離略大于主流道的高度后，定模板 6 被定距拉桿河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書357 限位，動(dòng)模繼續(xù)后退，Ⅱ-Ⅱ分型面分型，點(diǎn)澆口被拉斷。當(dāng)Ⅱ-Ⅱ分型面分型至一定距離時(shí)，推桿 3 推動(dòng)推件板 5 推出塑件。復(fù)位時(shí)，推出機(jī)構(gòu)和動(dòng)模先后依靠合模力由導(dǎo)柱 32 和導(dǎo)套 29、30、31 導(dǎo)向復(fù)位。14 主要零件加工工藝規(guī)程的編制整體嵌入式型芯的外形尺寸為 φ80mm×57mm，型芯材料為 40Cr。設(shè)鍛件毛坯的外形尺寸為 mm× mm。85φ 4062?鍛件體積 （cm 3）4.28657280???）（鍛 ?V河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書36鍛件質(zhì)量 （kg）24.862.7???鍛鍛 Vm?當(dāng)鍛件質(zhì)量在 5kg 之內(nèi)時(shí)，一般需要加熱 1～2 次，鍛件總損耗系數(shù)取 5%。鍛件毛坯體積 （cm 3）.05.1鍛坯鍛件毛坯質(zhì)量 （kg）?鍛坯 m確定鍛件毛坯尺寸理論毛坯直徑 （cm）8.57306.37.03??坯理 VD按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)加以修正，選用標(biāo)準(zhǔn)值 φ60mm 作為毛坯的實(shí)際直徑，查圓棒料長(zhǎng)度質(zhì)量表可知，當(dāng) m 坯 =2.35kg，D 坯 =60mm 時(shí)，L 坯 =124mm。驗(yàn)證鍛造比 1.2604?坯坯LY符合 Y=1.25～2.5 的要求，則鍛件下料尺寸為 mm× mm。60φ 4012?整體嵌入式型腔的外形尺寸為 φ80mm×30mm，型芯材料為 40Cr。設(shè)鍛件毛坯的外形尺寸為 φ85mm× mm，用同樣的方法確定型腔鍛件下料尺寸為4035?φ50mm× mm。4012?編寫整體嵌入式型芯和整體嵌入式型腔的加工工藝過程。型芯的加工工藝過程，見表五，型腔的加工工序過程，見表六。表五 型芯的加工工藝過程序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書371 下料 鋸床下圓棒料， mm× mm60φ 4012?2 鍛造 鍛造成 φ85mm×60mm3 熱處理 退火，硬度小于 30HRC4 車 車 φ85mm×60mm 至 φ82mm×58mm5 數(shù)控銑以下端面為粗基準(zhǔn)，先銑上端面，在以下端面為基準(zhǔn)銑上端面；然后銑兩個(gè)豎孔，粗銑外輪廓，銑橫孔，最后精銑外輪廓至圖紙尺寸6 鉆 與動(dòng)模板配作鉆銷釘孔6 攻螺紋 在鉆床上攻 M18 螺紋7 熱處理 淬火、回火，硬度 54～58HRC8 鉗工 拋光成型表面，達(dá)圖樣要求表六 型腔的加工工序過程河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書38序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容1 下料 鋸床下圓棒料，φ50mm× mm4012?2 鍛造 鍛造成 φ85mm×35mm3 熱處理 退火，硬度小于 30HRC4 車 車 φ85mm×35mm 至 φ82mm×32mm5 鉆 與定模板配作鉆銷釘孔6 數(shù)控銑以下端面為粗基準(zhǔn)，先銑上端面，在以下端面為基準(zhǔn)銑上端面；然后銑兩個(gè)豎孔再銑外輪廓、型腔和分流道至圖紙尺寸7 鉆 鉆澆口8 熱處理 淬火、回火，54～58HRC9 鉗工 拋光成型表面，達(dá)圖樣要求15 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書39在今年經(jīng)濟(jì)危機(jī)和市場(chǎng)萎縮的大背景下，制造業(yè)也難一枝獨(dú)秀，而作為工業(yè)之母的模具，其加工生產(chǎn)也很不景氣，但是對(duì)所學(xué)的專業(yè)我并沒失去信心，相反，我認(rèn)為在這樣的背景下，鞏固好以往所學(xué)知識(shí)和建立起自己的有關(guān)模具方面的知識(shí)框架才是明知之舉，因此我認(rèn)真獨(dú)立完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中我又從新認(rèn)識(shí)和掌握了以往所學(xué)的知識(shí)，對(duì)三年來所學(xué)的知識(shí)做了一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)。我還發(fā)現(xiàn)，以前雖然懂得了一些與模具相關(guān)的知識(shí)，但還不熟悉一套模具從設(shè)計(jì)到加工，再到裝配調(diào)試的整個(gè)過程，而通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，將以前的知識(shí)系統(tǒng)化，網(wǎng)絡(luò)化，從設(shè)計(jì)到加工，再到調(diào)試，對(duì)整個(gè)流程有了全新的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)中我應(yīng)用 Moldfolw 軟件對(duì)塑件澆口和充填過程進(jìn)行了模擬分析，從而優(yōu)化了模具設(shè)計(jì)。當(dāng)然這些僅僅是知道了一些理論知識(shí)，對(duì)于加工和裝配以及公差在實(shí)際生產(chǎn)中是怎樣應(yīng)用的，心里一點(diǎn)也沒數(shù)，更不能自信地說能夠勝任模具方面的工作。也許，這些是要在實(shí)際的生產(chǎn)中靠自己琢磨才能體會(huì)的。還有，在設(shè)計(jì)中我又熟悉了怎樣去查標(biāo)準(zhǔn)，用標(biāo)準(zhǔn)。有人說，在大學(xué)里不管你做了什么，也不管你通過何種途徑，一定要弄懂兩個(gè)問題，而且這兩個(gè)問題應(yīng)該貫穿在整個(gè)的大學(xué)生活中。它們是“我是誰(shuí)？” ， “我能做什么？” 。正是帶著這樣的問題，我對(duì)自己有了全新的認(rèn)識(shí)。也正是在這用新的認(rèn)識(shí)下，自己有了新的定位。我志于從事模具。通過對(duì)模具三年的了解，我認(rèn)為這樣的定位我是完全可以勝任的。我不期望自己在這個(gè)領(lǐng)域做出什么大的貢獻(xiàn)，但是憑借自己平常的智商，耐心的做下去，掙得供養(yǎng)父母和維持生活的基本費(fèi)用還是沒問題的。有人說，人活著怕的是沒目標(biāo)，而我認(rèn)為這還不夠嚴(yán)重，嚴(yán)重的是目標(biāo)不夠清晰?，F(xiàn)在可以說在設(shè)計(jì)的過程中我找到了自己目標(biāo)，而且是清晰的目標(biāo)。對(duì)我來說達(dá)到目標(biāo)只是時(shí)間問題?？傊?，在認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，從老師和同學(xué)那里，我又從新學(xué)到了很多。而且，我熟悉了所從事模具行業(yè)的許多知識(shí)，知道了一套模具從設(shè)計(jì)到加工，再到調(diào)試生產(chǎn)的所有流程，為以后的實(shí)際工作積累和鞏固了大學(xué)三年來學(xué)的知識(shí)。致謝首先感謝本人的指導(dǎo)老師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容，并對(duì)我的設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性意見。原紅玲老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書40她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠(chéng)的感謝！感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定操作技能。最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！參考文獻(xiàn)[1]楊占堯、王高平主編.塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[ M].北京：高等教育出版社，2008[2]楊占堯主編.塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件及設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè)[ M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008[3]章飛主編.型腔模設(shè)計(jì)與制造[ M]. 第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008[4]張克惠主編.塑料材料學(xué)[ M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000[5]翟德梅、段微峰主編.模具制造技術(shù)[ M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書41[6]李學(xué)鋒主編.模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程[ M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [7]陳于萍、高曉康主編.互換性與測(cè)量技術(shù)[ M].第二版. 北京：高等教育出版社，2005[8]甄瑞麟、蔡佳祎主編.模具制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例[ M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008[9]孫鳳勤、閻亞林主編.沖壓與塑壓成型設(shè)備[ M]. 北京：高等教育出版社，2003[10]陳錫棟、周小玉主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[ M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[11]李紹林、馬長(zhǎng)福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[ 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