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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
分 類 號
密 級
寧XXXXXXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
所在學(xué)院
專 業(yè)
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姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
近幾年好多國家都在發(fā)展機(jī)械行業(yè)，與機(jī)械相關(guān)的各個(gè)行業(yè)都越來越重視CAD/CAM技術(shù)，如今CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)，尤其是塑料模具提出了越來越高的要求，2004年，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比例已上升到30%左右，據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在未來幾年中，中國塑料模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度達(dá)到10%以上的較高速度的發(fā)展。國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。同時(shí)還因?yàn)樗芰现破芳澳＞叩?D設(shè)計(jì)與成型過程中3D分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過運(yùn)用三維實(shí)體造型高端軟件UG對“ctrl鍵盤”外形進(jìn)行3D造型，同時(shí)也設(shè)計(jì)了其塑料外殼注塑模的3D模型；還根據(jù)所設(shè)計(jì)的模具尺寸選擇安裝了相應(yīng)的模架，最終生成了直觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；此外還利用CAD繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖。這是本人第一次利用UG軟件對一整套模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，使大學(xué)四年所學(xué)的知識得到運(yùn)用，并加以指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，受益匪淺！
Abstract
A lot of countries in the development of machinery industry in recent years, every industry pay more and more attention to related to mechanical CAD/CAM technology, CAD/CAM technology has now developed into a relatively mature technology, with the rapid development of our country home appliance industry of mold industry, puts forward higher and higher requirements, especially plastic mould, in 2004, as a proportion of the plastic mold in the mold industry has risen to 30%, according to experts predict that in the next few years, China plastic mould industry will continue to maintain an annual growth rate of more than 10% of the high speed of development. Domestic demand in injection mold plastic mold market is the largest, the key for engineering plastic mold development. Also because of the plastic products and mould 3 d design and molding process of 3 d analysis is the plastic mold industry plays a more and more important role. In the graduation design, by using 3 d solid modeling of high-end software UG shape for 3 d modelling, and also design the 3 d model of the plastic shell injection mold; Also according to the design of the mould size choose to install the corresponding mold frame, the resulting intuitive structure design; In addition to use CAD draw the mold assembly drawing as well as a variety of molding part drawing. This is my first time using UG software to design a set of mould, to make the university four years get use of learned knowledge, and to guide the teacher's guidance, a lot.
目錄
前言·······························································7
第1章 塑件成型工藝分析············································9
1.1 塑件的分析·················································9
1.2 ABS的性能分析············································10
第2章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式··········································11
2.1分型面位置的確定···········································11
2.1.1分型面的選擇原則········································12
2.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定···································12
2.3 注射機(jī)型號的確定···········································13
第3章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)··············································14
3.1 澆注系統(tǒng)的作用·············································14
3.2 澆注系統(tǒng)的組成·············································15
3.3 主流道設(shè)計(jì)·················································15
3.4分流道設(shè)計(jì)·················································16
3.5 澆口設(shè)計(jì)··················································17
3.6 冷料穴設(shè)計(jì)················································18
第4章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算···································19
4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·········································19
4.2 成型零件鋼材的選用········································21
4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算····································22
第5章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)···········································23
第六章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)······································24
6.1導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)··········································24
6.2 導(dǎo)向孔的總體布局·········································25
6.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定·········································25
6.31推桿橫截面直徑的確定··································26
6.32推桿的形式 ···········································26
第7章 冷卻裝置的設(shè)計(jì)·············································27
7.1冷卻時(shí)間的計(jì)算·············································27
7.2 冷卻水管直徑·············································28
7.3 冷卻水道的結(jié)構(gòu)···········································28
第八章 注射模具結(jié)構(gòu)類型及模架的選用······························29
8.1 確定模架組合形式··········································29
8.2 模具安裝校核··············································30
9、 小結(jié)··························································31
致謝······························································32
參考文獻(xiàn)··························································33
前言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)和設(shè)備,開發(fā)和振興中國模具產(chǎn)業(yè),正在成為越來越多的關(guān)注和重視。模具行業(yè)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),是一個(gè)重要的組件的機(jī)械行業(yè)。在每個(gè)國家的模具被稱為“工業(yè)之母(每個(gè))”、“重點(diǎn)行業(yè)”、“無限的電力工業(yè)”、“工業(yè)發(fā)展“整個(gè)秘密的“效益放大器”和一系列的聲譽(yù)。模具工業(yè)是非常重要的,并且在國家經(jīng)濟(jì)工業(yè)機(jī)械、石化、汽車、電子、建筑五根柱子,需要相應(yīng)的模具行業(yè)。在節(jié)約資源在現(xiàn)代,強(qiáng)大還呼吁開發(fā)注塑模具塑料行業(yè),其次是如此相關(guān)的研究也逐漸深入,實(shí)現(xiàn)實(shí)踐。注塑模具的研究包含產(chǎn)品材料、模具設(shè)計(jì)、模具制造、國內(nèi)外研究學(xué)者努力大量的文獻(xiàn),開發(fā)注塑模具與連續(xù)性。
模具是用來成型物品的工具,這種工具有所有部件。不同的模具是通過物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)材料成型,模具是由不同的部件。它主要是通過物理狀態(tài)變化的材料形成的商品處理。主要在擠壓成形、鍛造、沖壓、冷鍛、沖壓、鑄造、粉末冶金零件,以及工程陶瓷、橡膠、塑料制品,如注射或壓縮成型加工,在外力作用下使空白成一個(gè)特定的形狀和尺寸的沖壓工具。
注塑模具,塑料注射成型模具中使用,它是重要的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)注射成型工藝和設(shè)備。指的是所謂的成型(注塑),加熱到融化的材料由高壓進(jìn)入空腔,冷卻固化后,得到成形品。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn),是重要的加工方法之一。
注塑模具設(shè)計(jì)、成形原理的塑料從注塑機(jī)料斗進(jìn)行加熱,加熱后的缸融化流動狀態(tài)的推動下,柱塞和螺絲,熔融塑料是壓縮和向前流動,再通過噴嘴安裝在前面的氣缸在快速注意降低溫度封閉空腔,在空腔充液壓力的條件下,冷卻和凝固后保存模具型腔的形狀,然后打開模具切割成型塑料零件。因此,為了完成一個(gè)周期的經(jīng)營生產(chǎn)過程。正常情況下,一個(gè)成型周期長度范圍從秒到幾分鐘,這取決于塑料零件的形狀、尺寸和厚度,模具結(jié)構(gòu),注射機(jī)的類型和品種的塑料和成型工藝條件和其他因素。
注塑模具的分類方法很多,根據(jù)其類型可分為臥式注塑機(jī)的注塑機(jī)器適用于注塑、立式注塑機(jī)注塑模具,注塑成型角與注射模具及雙色注塑機(jī)和注塑模具等;根據(jù)模具腔數(shù)可分為單腔和多型腔注射模;根據(jù)數(shù)量的分型面可分為單和雙分型面或控制型面注塑模具分型面;根據(jù)澆注系統(tǒng)的形式可分為普通澆注系統(tǒng)和注塑模具熱流道澆注系統(tǒng);除了氣體輔助注射成型、蒸汽壓鑄模,一般可分為普通注塑模具和特殊注塑模具、特殊注塑模具可以分為:滑動芯式注塑模具,注塑模具,注塑盤珠寶模具的螺紋,滑動核心結(jié)合盤或塊注塑模具。
近年來,由于高速、穩(wěn)定的增長,促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,模具工業(yè)在我們的國家,因此,模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)或相關(guān)材料成形與控制已成為我們國內(nèi)有優(yōu)勢的熱門專業(yè)。我們的許多產(chǎn)品在我們的日常生活中是由模具來生產(chǎn),所以,越來越多的人從事模具行業(yè)的設(shè)計(jì),因此,我國的模具設(shè)計(jì)水平有了進(jìn)一步的改善和發(fā)展空間。與國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,市場日益增長的需求,模具設(shè)計(jì)、模具產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,將不可避免地使企業(yè)所有制結(jié)構(gòu)在模具行業(yè)發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠、集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速的發(fā)展。不斷加快步驟符合國際標(biāo)準(zhǔn)和日益激烈的市場競爭,已經(jīng)越來越多的人意識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本的重要性,并對新產(chǎn)品開發(fā)能力。和模具制造是一種最基本的元素在鏈、模具制造技術(shù)正在逐漸成為一個(gè)重要的象征一個(gè)國家制造水平和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。下面從產(chǎn)品材料、模具設(shè)計(jì)、模具制造、計(jì)算機(jī)輔助CAX軟件平臺特性四個(gè)方面介紹了國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第一章□□塑件成型工藝分析
1.1 塑件的分析
名稱：ctrl鍵盤
材料：ABS
產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn)
1 外形尺寸 該塑件壁厚為1mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔體流程不太長，適合于注射成型。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 零件是方體的殼體，零件的內(nèi)壁有二個(gè)凹槽，需內(nèi)抽芯設(shè)計(jì)
2 脫模斜度 ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，參考表2—10選擇該塑件上型芯凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1度。
1.2 ABS的性能分析
ABS樹脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三種單體的共聚物，ABS樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性，又增加了彈性、強(qiáng)度（丁二烯的特性）、耐熱和耐腐蝕性（丙烯腈的優(yōu)良性能），且表面硬度高、耐化學(xué)性好，同時(shí)通過改變上述三種組分的比例，可改變ABS的各種性能，故ABS工程塑料具有廣泛用途，主要用于機(jī)械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。
允許使用溫度范圍 -40到80。
ABS塑料機(jī)械強(qiáng)度與耐熱性在通用塑膠原料中極為優(yōu)秀;表面光澤度、表面噴涂及電鍍性佳，具有吸濕性，底色為黃色，一般的成型塑料制品需要染色。
用途：適于制作一般機(jī)械零件，減磨耐磨零件，傳動零件和電訊零件。
ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。
ABS塑料具有優(yōu)良的綜合性能，極好的沖擊強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性好，耐磨性，電性能，耐化學(xué)性，染色成型和機(jī)械加工較好。 ABS樹脂水、堿和酸、無機(jī)鹽，醇類和烴類，不溶于大多數(shù)溶劑，而容易溶于酮，醛，酯和某些氯代烴。
ABS工程塑料的缺點(diǎn)：耐熱性較差，可燃，熱變形溫度較低。
綜合上述，塑件可以注射成型。
1 使用特點(diǎn)：
1）綜合性能較好,電性能良好,化學(xué)穩(wěn)定性,沖擊強(qiáng)度較高。
2）與372有機(jī)玻璃的且可表面鍍鉻，制成雙色塑件，熔接性良好、噴漆處理。
3）有透明、增強(qiáng)、阻燃、高耐熱、高抗沖等級別。
4）流動性比HIPS差一點(diǎn)，比PC、PMMA等好，柔韌性好[3]。
2 成型特性：
(1)無定形料流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須預(yù)熱干燥長時(shí)間80-90度，3小時(shí)。
(2)應(yīng)采取高料溫，高模溫，熔體溫度太高，但易分解（分解溫度> 270度）。對于高精密塑料零件，模具溫度應(yīng)該是50-60度，熱量高光塑料模具溫度應(yīng)采取60-80度。
(3)要解決夾水紋，需提高材料的流動性，模具溫度高，耐高溫材料，或改變成水和其他方法。
(4)后殘存的塑料模具表面分解形成耐熱或阻燃材料，生產(chǎn)3至7天，導(dǎo)致模具表面的光澤，需要及時(shí)清理模具，模具表面在同一時(shí)間需增加排氣位置。
3. ABS的主要性能指標(biāo)
表2.1 ABS性能指標(biāo)
密度
1.02～1.16
比體
0.86～0.98
吸水率
0.2～0.4
收縮率s
0.4～0.7
熔點(diǎn)
130～160
硬度HB
9.7 R121
抗拉屈服強(qiáng)度
50
拉伸彈性模量
體積電阻率
彎曲強(qiáng)度
80
熱變形溫度
0.46MP
90～108
沖擊韌度
無缺口
261
0.185MP
83～103
缺口
11
第二章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
2.1分型面位置的確定
2.1.1分型面的選擇原則
分型面的選擇主要考慮以下幾個(gè)問題：
（1）分型面不僅應(yīng)選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較方便地清除分型面產(chǎn)生地溢料飛邊。同時(shí)，還應(yīng)避免分型而產(chǎn)生飛邊；
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于脫模，否則，模具結(jié)構(gòu)便會變得比較復(fù)雜。通常，分型面的選擇應(yīng)盡可能使制品在開模后滯留在動模一側(cè)；
（3）分型面不影響制品的形狀和尺寸精度;
（4）分型面應(yīng)盡量與最后填充的型腔表面重合，以利于排氣；
（5）選擇分型面是，應(yīng)盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異；
（6）分型面應(yīng)便于模具加工;
（7）選擇分型面時(shí)，應(yīng)盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴(yán)重的溢料。
通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且有利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖2.1所示；
圖2.1
2.2型腔數(shù)量和排列方式的確定
（1） 型腔數(shù)量的確定 該塑件采用的精度一般在2到3級之間，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸，模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，初步定為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。
型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置。且要力求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模四腔，故采用直線對稱排列。
2.3 注射機(jī)型號的確定
用UG 建模分析知塑件體積為體積：V=0.59cm3，單側(cè)投影面積為：A= 501.906mm2，模具澆注系統(tǒng)初步估計(jì)澆體積為10cm3 ，由于采用的是一模二腔
固 V總=4 X V塑 +V澆 =4 X 0.50 + 10 = 10.24cm3
因?yàn)锳BS的平均密度為p=1.05g/cm3，故：
M=PV
M零=0.59X1.05=0.619
選擇注射機(jī) 根據(jù)第二部計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總，并結(jié)合（4—18）則有：V總/0.8=100。根據(jù)以上的計(jì)算，由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時(shí)間、模具高度等方面考慮，查表附錄
由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時(shí)間、模具高度等方面考慮，查表附錄
（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī)為XS-ZY-30。
注射機(jī)XS-ZY-30參數(shù)：
額定注射量：30mm
最大成型面積：90cm
柱塞直徑：28mm
注射壓力：119Mpa
模板尺寸：250×280（mm×mm）
鎖模力：250KN
噴嘴圓弧半徑：13mm
噴嘴孔徑：3mm
最大開模行程：160mm
模具最大厚度：60mm
模具最少厚度：280mm
（4） 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核
（1） 最大注塑量效核 材料的利用率為500/840=0.60，符合注塑機(jī)利用率在0.3～0.80的要求。
（2） 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，塑件的注塑壓力一般要求為60～120MPa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。
（3） 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機(jī)額定鎖模力。
型腔壓力Pc可按下式粗略計(jì)算：
Pc=kP（MPa）
式中： Pc為型腔壓力，MPa；
P為注射壓力，MPa；
K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內(nèi)選取。
所以 ， Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
T>KPcA
式中： T為注塑機(jī)的額定鎖模力，KN；
A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2；
K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2；
KpcA=1.2×45×501.9=27.1KN
所以T=250KN >KPcA成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
成型腔數(shù)的確定
以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算：
=8.96
式中： N----型腔數(shù)
S----注射機(jī)的注射量（g）
W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）
W件----塑件重量（g）
因?yàn)椋琋=8.96>4
所以，此模具型腔為一模4腔結(jié)構(gòu)合理。
第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 澆注系統(tǒng)的作用
注射模澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到模腔之間的進(jìn)料通道。它的作用是平滑引進(jìn)熔體進(jìn)入型腔，在填充的壓力傳送到各個(gè)部位的空腔，以獲得尺寸穩(wěn)定性，外觀清晰，流暢和茂密的塑件表面。因此，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有直接關(guān)系的效率和注塑成型的塑料部件的質(zhì)量。
3.2 澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。
3.3 主流道設(shè)計(jì)
（1）為便于凝料從主流道中拔出主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。
（2）主流道與分流道結(jié)合處采用圓角過度(其半徑R為1～3mm)。
（3）在保證塑件成型良好的前提下，主流道的長度L應(yīng)盡量短（L不超過60mm）。
（4）設(shè)置主流道襯套。
根據(jù)以上原則得主流道尺寸
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段
帶有錐度的流動通道。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸。噴嘴孔徑為d=3mm,噴嘴前端球面半徑R=12mm。
根據(jù)模具主流道與噴嘴SR=SR1+（1～2）mm和d=d1+(0.5～1)mm，取主流道球面半徑SR=13mm；小端直徑d=3.5mm。經(jīng)過計(jì)算大端直徑為6.5mm。
為了便于拉出芯子的主要通道，設(shè)計(jì)成錐形的主要通道，與節(jié)距1-3度，由轉(zhuǎn)換澆道
融為了順利進(jìn)入分流可以養(yǎng)活的主流設(shè)計(jì)告訴半徑r =2毫米的圓弧過渡
3.4分流道設(shè)計(jì)
實(shí)際設(shè)計(jì)中所采用的分流道斷面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等。由于圓形分流道表面積最小，阻力亦小，澆口可開在流道中心線上，因而延長了澆口凍結(jié)時(shí)間，對側(cè)向進(jìn)料的小澆口有利，雖制造比較困難、費(fèi)用高，但對于表面有質(zhì)量要求的制件，采用圓形分流道的熱量損失較小，可更好地滿足表面質(zhì)量的要求，故采用圓形分流道。
確定分流道斷面尺寸時(shí)，應(yīng)保證分流道內(nèi)的塑料在型腔內(nèi)充滿并補(bǔ)充因型腔內(nèi)塑料冷卻收縮所需的熔體后，方可進(jìn)行冷卻凝固。（按此要求及參考常用塑料的分流道直徑表得：ABS塑料分流道尺寸推薦范圍4.8～9.5，本設(shè)計(jì)取分流道的直徑為6mm。長度為34mm）
3.5 澆口設(shè)計(jì)
澆口是物料流進(jìn)入模腔之前，最狹窄的部分，而且最短的澆注系統(tǒng)，和它的大小是小而短的，目的是為了使料流進(jìn)入模腔之前，加速度，易于充滿型腔，而且由于他們幫助密閉的腔口，防止熔體的回流。另外，為了容易模制的塑料件，用冷的材料分離。
模具確定為一模4腔，選用側(cè)澆口較為理想，位置在塑件的定端中心位置。從塑件中心側(cè)面進(jìn)料，在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼式型腔、型芯，有利于填充、排氣。其示意圖如下：
圖3.5 澆口形式
3.6 冷料穴設(shè)計(jì)
在每個(gè)注塑周期中，最前端的物質(zhì)接觸后，與模具的冷卻溫度，被稱為冷的硬質(zhì)材料，以防止的冷喂料插頭柵極或影響質(zhì)量的零件設(shè)置冷料穴，它的作用是存儲凌材料。冷料穴一般設(shè)在主干道結(jié)束時(shí)，有時(shí)也在年底分流冷料創(chuàng)造。
該冷料穴底部有一根與冷料穴公稱直徑相同的鉤形（Z形）拉料桿，由于拉料頭部的側(cè)凹能將主流道凝料鉤住，開模時(shí)即可將凝料從主流道中拉出。
圖3.6 帶鉤形拉料桿
第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算
4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種。總體上說，整體是強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于該模具結(jié)構(gòu)一般，又屬于中小型模具，外表面又要求一般，所以凹模板采用整體式。
（2） 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模式成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。由于該模具結(jié)構(gòu)一般，又屬于中小型模具，外表面又要求一般，所以凸模板采用整體式。
4.2 成型零件鋼材的選用
根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)考慮他的機(jī)械加工性能和拋光性能。有因?yàn)樵撍芗榇笈可a(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的凹模鋼材選用40CR。對于成型塑件外圓筒的大型芯來說，由于脫模時(shí)與塑件的磨損嚴(yán)重，因此鋼材選用高合金工具鋼。
4.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
本塑件中成型零件工作尺寸均采用平均法計(jì)算。查表得ABS塑料的收縮率為，所以平均收縮率為，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取。
（1）凹模的內(nèi)形尺寸：
L=[L(1+k)-(3/4)Δ] （5.6）
式中： L為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
L為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%；
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在10~14mm范圍內(nèi)取0.32mm;18~24mm范圍內(nèi)取0.32mm;30~40mm范圍內(nèi)取0.56mm;在50~65mm公差取0.74mm；塑件基本尺寸在65~80范圍內(nèi)其公差取0.86mm。
所以型腔尺寸如下：
L1=[34.1×(1+0.003)-(3/4)×0.56]=33.78
型腔深度的尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.7）
式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H1=[8.31×(1+0.003)-(2/3)×0.28]=8.14
H2=[30×(1+0.005)-(2/3)×0.50]=29.82
2）凸模的外形尺寸計(jì)算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8）
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L1=[18×（1+0.005）+（3/4）×0.38]=18.38
型芯的深度尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.9）
式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度分別為：
H1=[27×（1+0.005）+（2/3）×0.50]=27.465
H2=[32×（1+0.005）+（2/3）×0.56]=32.53
第五章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
模具型腔在塑料的填充過程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速注射成型時(shí)，考慮排氣是很必要的。一般是在塑料填充同時(shí)，必須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體產(chǎn)生的高溫會引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至阻礙塑件填充等。為了使這些氣體能從型腔中及時(shí)排出，可采用排氣槽等方法。當(dāng)塑件熔體充填型腔時(shí)，必須順序的排出型腔以及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑件受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順序的排出，塑件由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫或表面輪廓不清等缺陷；甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化。
考慮該塑件尺寸，屬于中小型簡單型腔模具，故可以利用推出機(jī)構(gòu)與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為0.03mm。
第六章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
為保證注射模的準(zhǔn)確開模和合模，注射模必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有以下作用：
1、定位作用。模具合模時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證動模和定模的位置正確，以便使型腔的運(yùn)送和尺寸精確；另外導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具的裝配過程中也起定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。
2、導(dǎo)向作用。合模時(shí)，模具的導(dǎo)向零件首先接觸，引導(dǎo)動、定模準(zhǔn)確合模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯誤接觸面而造成的損壞。
3、承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個(gè)方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)成非平衡進(jìn)料形式，就會產(chǎn)生單邊的側(cè)向壓力，設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。
設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意：導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻分布在模具分型面的四角，導(dǎo)柱至模具的邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度；導(dǎo)柱的年度應(yīng)比型芯端面的高度高出6-8mm，以免在錯誤定位時(shí)，型芯進(jìn)入凹模型腔相碰而損壞。
該模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向形式。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架選擇導(dǎo)柱導(dǎo)套，如圖所示：
6.2 導(dǎo)向孔的總體布局
導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的四周圍或靠近邊緣的部位，其中心距模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊推薦值選定的導(dǎo)柱分布情況如下圖所示：
圖7.3 導(dǎo)向孔總體布局
6.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定
對制件進(jìn)行受力分析塑料件對凸模的包緊力主要集中在四個(gè)地方：中間型環(huán)對型芯的包緊力，中間定位特征對型芯的包緊力，圓柱齒側(cè)工藝槽對型芯的包緊力，以及加強(qiáng)筋對凸模的包緊力。
縱觀整個(gè)包緊力分布場可知：包緊力分布較為分散，而且包緊面較小，包緊力因此也很小，零件在中心方殼處包緊力過大，在此包緊力集中的地方用推管頂出。
由于塑料件的形狀較為簡單，另計(jì)較大，必須在四周另設(shè)推桿作用，以使其平穩(wěn)脫模。
6.31推桿橫截面直徑的確定
根據(jù)該塑件和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在開模后塑件的收縮不僅不對側(cè)凹成型零件產(chǎn)生包緊，反而會松開，故脫模力較小，可忽略不計(jì)，所以只能憑經(jīng)驗(yàn)初選推桿的直徑為 d=3mm。
由于該套模具頂桿的數(shù)量較多，頂桿的固定宜采用頂桿軸肩固定在壓板的方式。
6.32推桿的形式
頂桿可以分為普通頂桿、成形頂桿、錐面頂桿，該模具的頂桿形式選擇普通頂桿，如下圖所示。
圖6.4 推桿
主要參數(shù)計(jì)算：
經(jīng)CAD分析可知：塑料件在脫模方向的投影最大距離為20mm，因此開模距離為L=20+(5～10)mm。
取L=25mm
中間脫模桿直徑為d1=4mm,脫模桿間隙為0.05mm.
第7章 冷卻裝置的設(shè)計(jì)
模具的溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度。模具溫度是否合適、均一與穩(wěn)定，對塑料熔體的充模流動，固化定型，生產(chǎn)效率及塑料制作的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響，模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的是要通過控制模具溫度，使注射成型塑料制件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
1）冷卻回路數(shù)量應(yīng)盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大；
2）冷卻通道的布置應(yīng)合理；
3）冷卻回路應(yīng)有利于降低冷卻水進(jìn)、出口水溫的差值；
4）冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和清理；
5）冷卻水道至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等；
6）冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度
7.1冷卻時(shí)間的計(jì)算
本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算。
1、由于制品為空心，按平板類計(jì)算其冷卻時(shí)間
θ—冷卻所需的時(shí)間s
t—塑件厚度mm
Tm—塑料熔體注塑溫度℃ 查表取170-180
Tw—模具溫度℃ 查表取50-80
Ts—塑料熱變形溫度℃ 查表取83-103
α—塑料的熱擴(kuò)散率mm2/s 9.6×10-4m2/h → 0.267mm2/s
7.2 冷卻水管直徑
為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取D=8mm
結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)取2條冷卻管道會造成模具溫度會分布不均，故這里取4條，上下模板各兩條。
7.3 冷卻水道的結(jié)構(gòu)
由于該塑件體積比較小，所以水道采用直水道直徑為6mm，其分布如下圖：
圖7.4 冷卻水道的結(jié)構(gòu)
第八章 注射模具結(jié)構(gòu)類型及模架的選用
8.1 確定模架組合形式
本模具采用的是《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P104頁560×L中的P2型標(biāo)準(zhǔn)模架，所以其它板的尺寸如下[2] 如圖所示：
標(biāo)準(zhǔn)模架
8.2 模具安裝校核
模具安裝固定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時(shí)（大型模具多采用此法），模具動定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機(jī)模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。
開模行程的效核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于單分形面的注塑模具，其開模行程按下式效核[15]：
S≥H1+H2+（5～10）(mm) （7.6）
式中： S為注塑機(jī)的最大行程（此模具中為300）mm；
H1為塑件的脫模距離（此模具中為36），mm；
H2為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為50），mm；
所以上式成立（95>300），即該注塑機(jī)的開模行程符合要求。由以上對各參數(shù)的效核可知該注塑機(jī)符合要求。
九、小結(jié)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。塑料制件在我們生活用品中占居重要地位。在設(shè)計(jì)中我們不僅僅要把模具設(shè)計(jì)出來也要考慮它經(jīng)濟(jì)性，本套模具大部分非標(biāo)零件采用45剛，經(jīng)濟(jì)適用，滿足設(shè)計(jì)要求。
本設(shè)計(jì)對塑件進(jìn)行工藝分析之后。對成型塑件的模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了必要的計(jì)算和詳細(xì)的設(shè)計(jì)，其中包括分面的選擇，澆注系統(tǒng)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，成型零部件的計(jì)算等，最后對所選注塑機(jī)進(jìn)行校核。
順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時(shí)也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。但在設(shè)計(jì)計(jì)算中經(jīng)常用很多的經(jīng)驗(yàn)公式，公式與公式之間存在差異，計(jì)算結(jié)果又有很大差距。尤其壁厚計(jì)算相當(dāng)明顯。原則與原則之間也存在沖突。特別是推出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，故許多知識需在以后的工作中學(xué)習(xí)積累。
由于所學(xué)知識有限且缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，難免有不足和錯誤之處。希望老師給予指正。
致謝
經(jīng)過2個(gè)多月的努力，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里首先要感謝xxx老師在收集材料以及設(shè)計(jì)過程中給予的指導(dǎo)和幫助。通過老師的指導(dǎo)，我在這段時(shí)間內(nèi)掌握了注塑模設(shè)計(jì)基本原則以及設(shè)計(jì)中參數(shù)的選擇方法。中期檢查時(shí)檢查老師給予的意見對我以后的設(shè)計(jì)質(zhì)量和進(jìn)度也有很大的幫助，在這里表示感謝。
設(shè)計(jì)中還引用了不少工廠的經(jīng)驗(yàn)以及多位專家學(xué)者的著作，從中學(xué)到了很多設(shè)計(jì)技巧。使我初步認(rèn)識到了以后工作中可能出現(xiàn)的問題，如何去解決，這將對我以后的工作有很好的幫助作用，在這里一并表示感謝。
最后，通過本設(shè)計(jì)我鞏固了所學(xué)專業(yè)知識，并得到了不少心得。但由于是第一次系統(tǒng)的做這樣規(guī)模的設(shè)計(jì)，會有不少缺點(diǎn)和錯誤，歡迎審核答辯的老師批評指正，在此再次表示感謝。
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