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本科畢業(yè)設(shè)計
設(shè)計題目： 調(diào)味瓶架注塑模具設(shè)計
院系名稱： 機械工程學(xué)院
專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化班
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
職 稱： 副教授
2018 年 6 月 10 日
<
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
學(xué)生姓名：
任務(wù)下達日期： 2017 年 12 月15日
設(shè)計開題日期： 2018 年 3 月 30 日
設(shè)計開始日期： 2018 年 4 月 2 日
中期答辯日期： 2018 年 5 月 11 日
設(shè)計完成日期： 2018 年 6 月 15 日
一、設(shè)計題目： 調(diào)味瓶架注塑模具設(shè)計
二、設(shè)計的主要內(nèi)容
1、可行性論證：選定調(diào)味瓶架材料，根據(jù)調(diào)味瓶架的材料特性、結(jié)構(gòu)形狀及工作特性，初步擬定三種以上注塑工藝方案，進行方案分析及可行性論證分析，最終確定調(diào)味瓶架的注塑成型工藝方案及模具總體結(jié)構(gòu)。
2、設(shè)計計算：計算型芯、型腔尺寸，完成相關(guān)工藝計算，確定調(diào)味瓶架注塑模具的型腔布置、澆口形式、頂出機構(gòu)及排氣與冷卻系統(tǒng)等，編寫1萬字左右的畢業(yè)設(shè)計計算說明書。
3、設(shè)計圖紙：繪制模具總裝圖，型芯、型腔零件圖，總圖量合計不少于1.5張A0圖紙。
4、特色專題：對調(diào)味瓶架注塑模具各零件進行三維實體建模，并對模具進行三維虛擬裝配，檢查零件之間的干涉情況。
三、設(shè)計目標(biāo)：生產(chǎn)精度等級為MT6的調(diào)味瓶架，生產(chǎn)批量為50萬件，模具能順利頂出及脫模；培養(yǎng)學(xué)生運用綜合知識分析和解決實際問題的能力。
指 導(dǎo) 教 師：
院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)：
2017 年 12 月 15日
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)是調(diào)味瓶架注塑模具的設(shè)計，特針對對注塑模具設(shè)計進行了技術(shù)和市場上的調(diào)研。通過對塑件進行功能和結(jié)構(gòu)上的分析，選擇ABS作為塑件的材料和分析了它的各種性能,提出三種不同的成型方案，并作出結(jié)構(gòu)簡圖，再進行可行性分析，選擇較為合適的方案進行整套注塑模具的設(shè)計。模具設(shè)計包括確定型腔布局、分型面確定、注塑機選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計、模架選擇、推出機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。然后對注塑機有關(guān)參數(shù)（模具閉合高度、開模工作行程、注塑機最大注塑量、鎖模力）進行校核，最后完善設(shè)計說明書，并通過CAD、CORE繪圖軟件繪制出裝配圖、零件圖和三維爆炸圖。
關(guān)鍵詞： 調(diào)味瓶架；注塑模具； CORE； CAD； 塑料；
II
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
Abstract
This graduation design task is the design of the injection mould of the seasoning bottle holder. It is especially aimed at the technical and market research of the injection mold design. By analyzing the function and structure of the plastic parts, choosing ABS as the material of the plastic parts and analyzing its various properties, putting forward three different molding schemes, and making a structure diagram, and then carrying out feasibility analysis. Choose a more suitable scheme for the design of a complete set of injection mold. The mold design includes the determination of the cavity layout, the determination of the sub-surface, the selection of the injection molding machine, the injection system design, the selection of the mold frame, the design of the launch mechanism, and the design of the cooling system. Then check the relevant parameters of the injection molding machine(the height of the mold closure, the working schedule of the open mold, the maximum injection molding capacity of the injection molding machine, and the locking molding force), and finally improve the design instructions. And through CAD, CORE drawing software to draw assembly drawings, parts maps and three-dimensional explosion maps.
Keywords: Seasoning bottle holder; Injection molds; CORE; CAD; Plastics;
III
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第一章 緒論 1
1.1調(diào)味瓶架的現(xiàn)狀 1
1.1.1 概述 1
1.1.2學(xué)生、教師簡介 1
1.2調(diào)研方式 2
1.2.1企業(yè)調(diào)研 2
1.2.2圖書館 2
1.2.3網(wǎng)絡(luò) 2
1.3實習(xí)調(diào)研單位 2
1.4實習(xí)調(diào)研計劃 3
1.5實習(xí)調(diào)研結(jié)論 3
第二章 調(diào)味瓶架方案設(shè)計及可行性論證 5
2.1設(shè)計課題所要達到的設(shè)計目的 5
2.1.1設(shè)計目的 5
2.2調(diào)研結(jié)論 5
2.3調(diào)味瓶架方案設(shè)計 5
2.3.1塑件結(jié)構(gòu)分析 5
2.3.2分型面的選定 6
2.3.3確定成型工藝 7
2.3.4注塑機的選擇 7
2.3.5推出機構(gòu) 7
2.3.6成型方案設(shè)計 7
2.4 調(diào)味瓶架方案可行性論證 10
2.4.1方案1評價 10
2.4.2方案2評價 11
2.4.3 方案3評價 12
2.5 方案確定 13
第三章 計算設(shè)計說明書 14
3.1 塑件的工藝分析 14
3.1.1塑件的材料分析 14
3.1.2塑件的質(zhì)量和體積 15
3.2 注塑機選擇 16
3.2.1 型腔數(shù)量的確定 16
3.2.2 初選注塑機 16
3.3 分型面選擇及澆注系統(tǒng)設(shè)計 17
3.3.1 選擇分型面 17
3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計 18
3. 分流道的設(shè)計 19
3.4 推出機構(gòu)設(shè)計 21
3.4.1 推頂裝置的計算 21
3.5 調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計計算 23
3.5.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 23
3.5.2 冷卻介質(zhì)的選定 24
3.5.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 24
3.6 主要成型零件工作尺寸計算 27
3.6.1 成型尺寸的計算 27
3.6.2 型腔壁厚計算 31
3.6.3 模架尺寸的確定 31
3.7 注塑機有關(guān)參數(shù)校核 33
3.7.1 模具閉合高度的校核 33
3.7.2 開模工作行程校核 33
3.7.3 注射機的參數(shù)校核 34
第四章 產(chǎn)品使用與維護 35
4.1產(chǎn)品的使用及注意事項 35
4.1.3 生產(chǎn)塑件 36
4.1.4停止工作 36
4.2 產(chǎn)品的維護 37
第五章 特色專題 38
5.1 模具結(jié)構(gòu)及工作原理 38
5.1.1 模具結(jié)構(gòu) 38
5.1.2 工作原理 39
5.2 模具建模 39
5.2.1 建模方法 39
5.2.2 零件建模 39
5.3 裝配仿真 40
結(jié) 論 41
參考文獻 42
致 謝 44
CONTENTS
Pick to II
Abstract III
Chapter 1 introduction 1
1.1 status of seasoning bottle holder 1
1.1.1 summary 1
1.1.2 introduction to students and teachers 1
1.2 research method 2
1.2.1 enterprise research 2
1.2.2 library 2
1.2.3 network 2
1.3 internship research unit 2
1.4 internship research plan 3
1.5 conclusions of internship research 3
Chapter 2 design of seasoning bottle frame scheme and feasibility demonstration 5
2.1 design objectives to be achieved in the design project 5
2.1.1 design topic: "design of injection mold for seasoning bottle holder". 5
2.1.2 design purpose 5
2.2 research conclusion 5
2.3 design of flavoring bottle frame scheme 5
2.3.1 structural analysis of plastic parts 5
2.3.2 selection of the parting surface 6
2.3.3 determine the molding process 6
2.3.4 selection of injection molding machine 7
2.3.5 launch mechanism 7
2.3.6 molding scheme design 7
2.4 feasibility demonstration of flavoring bottle holder scheme 10
2.4.1 program 1 evaluation 10
2.4.2 program 2 evaluation 11
2.4.3 programme 3 evaluation 12
2.5 program determination 13
Chapter 3 computational design specification 14
3.1 process analysis of plastic parts 14
3.1.1 material analysis of plastic parts 14
3.1.2 the quality and volume of plastic parts 15
3.2 selection of injection molding machine 16
3.2.1 determination of cavity number 16
3.2.2 primary injection molding machine 16
3.3 selection of parting surface and design of casting system 17
3.3.1 select the parting surface 17
3.3.2 design of casting system 18
3. 分流道的設(shè)計 19
3.4 release mechanism design 21
3.4.1 calculation of pushing device 21
3.5 design and calculation of temperature regulating system 23
3.5.1 cooling system design 23
3.5.2 selection of cooling medium 23
3.5.3 design of cooling system 24
3.6 calculation of working dimensions of major molding parts 27
3.6.1 calculation of molding size 27
3.6.2 cavity wall thickness calculation 31
3.6.3 die frame size determination 31
3.7 related parameters of injection molding machine check 32
3.7.1 check of mold closing height 32
3.7.2 die opening work stroke check 33
3.7.3 parameters of injection machine check 33
Chapter 4 product use and maintenance 35
4.1 product use and precautions 35
4.4.1 pretend 35
4.1.3 production of plastic parts 36
4.1.4 stop working 36
4.2 product maintenance 37
Chapter 5 special topic 38
5.1 die structure and working principle 38
5.1.1 mold structure 38
5.1.2 working principle 38
5.2 mold modeling 39
5.2.1 modeling method 39
5.2.2 part modeling 39
5.3 assembly simulation 40
Conclusion 41
Reference 42
Thanks 44
IX
第一章 緒論
1.1調(diào)味瓶架的現(xiàn)狀
1.1.1 概述
本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《調(diào)味瓶架注塑模具設(shè)計》，涉及到塑料模具的領(lǐng)域，塑料模具是模具行業(yè)的重要組成部分，按模塑方法分為注塑成型模具、壓縮模具、等模具類型，其中占比最大的為注塑成型模具。塑料模具應(yīng)用廣泛，經(jīng)過分析垃圾桶蓋采用的就是注塑成型模具。此次設(shè)計想要完成塑料成型模具的設(shè)計，就需要掌握跟塑料模具相關(guān)的各方面知識。模具設(shè)計對于學(xué)習(xí)過模具設(shè)計的人來說或許比較簡單，但想要成功設(shè)計一套完美的塑料模具，必須理論聯(lián)系實際。如塑料模具的成型零件易磨損時，就在設(shè)計成型零件時盡量采用鑲拼的方式，不僅便于加工而且方便更換。所以本次調(diào)研的主要目的是了解現(xiàn)今注塑模具的生產(chǎn)及制造基本情況和模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。通過這次調(diào)研，最終完善和提高自身的模具設(shè)計能力，為畢業(yè)設(shè)計打下堅實的理論與實踐基礎(chǔ)。
1.1.2學(xué)生、教師簡介
學(xué)生簡介和指導(dǎo)教師簡介分別如表1-1和表1-2所示。
表1-1 學(xué) 生 簡 介
姓名
專業(yè)
班級
學(xué)號
設(shè)計題目
楊世文
機械設(shè)計制造及其自動化
機械14-6班
2014023680
調(diào)味瓶架注塑模具設(shè)計
表1-2 指 導(dǎo) 教 師 簡 介
指導(dǎo)教師
姓名
職稱
工作單位
專業(yè)
學(xué)校教師
張丹
副教授
黑龍江科技大學(xué)
機械設(shè)計及理論
企業(yè)教師
劉忠義
高級工程師
哈爾濱哈輕塑膠有限公司
機械設(shè)計制造及其自動化
1.2調(diào)研方式
1.2.1企業(yè)調(diào)研
在哈爾濱哈輕塑膠有限公司在導(dǎo)師劉忠義帶領(lǐng)下參觀了解了注塑模具車間以及成品零件。
1.2.2圖書館
通過查找注塑模具的相關(guān)書籍了解設(shè)計過程及思路。
1.2.3網(wǎng)絡(luò)
登陸百度和中國知網(wǎng)等網(wǎng)站查閱注塑模具相關(guān)文獻和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀等。
1.3實習(xí)調(diào)研單位
哈爾濱哈輕塑膠有限公司，國有控股企業(yè)，黑龍江省從事塑料成型加工的龍頭企業(yè)，注冊資本6252萬元，是黑龍江省內(nèi)最大的汽車塑料零部件系統(tǒng)供應(yīng)商，是哈飛汽車，東安動力，奇瑞汽車等公司的重要零部件供應(yīng)商。已從原生產(chǎn)單一的電器附件小廠，發(fā)展成為生產(chǎn)多品種、涉及多領(lǐng)域的綜合性塑料加工企業(yè)。2009年企業(yè)獲得黑龍江省注塑行業(yè)唯一一家“高新技術(shù)企業(yè)稱號”；曾榮獲黑龍江省第九屆勞模大“先進集體”稱號；哈爾濱市第二十八屆、第二十九屆、第三十屆勞模大“先進單位”、“先進集體”稱號；2008年公司被評為黑龍江省企業(yè)技術(shù)中心及哈爾濱市第一批企業(yè)技術(shù)中心。在公司調(diào)研的具體情況和公司內(nèi)部情況如圖1-1~1-5所示。
企業(yè)始終秉承“注入新理念，塑出好品質(zhì)”的企業(yè)文化，即以好的人品，注塑出好的產(chǎn)品、乃至精品。企業(yè)始終堅持以發(fā)展為宗旨，以經(jīng)濟效益為中心，以市場為導(dǎo)向，以科技為動力，不斷推動企業(yè)向更高的目標(biāo)邁進。
圖1-1 公司調(diào)研實況
圖1-2 公司調(diào)研實況
圖1-3 公司設(shè)備展示
圖1-4 公司設(shè)備展示
圖1-5 公司設(shè)備展示
1.4實習(xí)調(diào)研計劃
調(diào)研時間為三月五日到三月二十三日，要求我們有計劃的分別從網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、企業(yè)調(diào)研以及圖書館調(diào)研等三個方面進行對本次畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)資料查詢。調(diào)研計劃如表1-3所示。
表1-3 調(diào)研計劃
起止時間
調(diào)研方式
調(diào)研單位
內(nèi)容
2018.3.5~2018.3.9
網(wǎng)絡(luò)調(diào)研
圖書館電子閱覽室
查找準(zhǔn)備畢設(shè)相關(guān)資料
2018.3.12~2018.3.16
企業(yè)調(diào)研
哈爾濱哈輕塑膠有限公司
實地調(diào)研注塑件的加工過程及注塑模具
2018.3.19~2018.3.23
圖書館調(diào)研
校圖書館
整理畢設(shè)相關(guān)資料以及調(diào)研報告
1.5實習(xí)調(diào)研結(jié)論
經(jīng)過本次調(diào)研，以及對調(diào)研結(jié)果的分析，得出的結(jié)論是:本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《調(diào)味瓶架注塑模具設(shè)計》，基于調(diào)查所知的產(chǎn)品目前的市場占有率和發(fā)展前景，可以看出其應(yīng)用市場和發(fā)展前景非常可觀，所以本次設(shè)計的課題可行。本次模具設(shè)計的塑件結(jié)構(gòu)較為簡單，粗糙度和尺寸精度都比較容易滿足，塑件生產(chǎn)加工過程簡單，模具加工制造也不復(fù)雜，經(jīng)濟性良好。經(jīng)過本次調(diào)研也看到了注塑模具生產(chǎn)的實際情況，對注塑模具各部分結(jié)構(gòu)有了更深入的了解，初步確定了塑件的型腔布局和模具的大體輪廓，為之后的設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。
第二章 調(diào)味瓶架方案設(shè)計及可行性論證
2.1設(shè)計課題所要達到的設(shè)計目的
2.1.1設(shè)計目的
通過本次設(shè)計，要求至少掌握UG、CORE、CATIA等三維設(shè)計軟件中的一種，鞏固教學(xué)中所學(xué)的機械、模具方面的知識，了解實際模具設(shè)計制造的基本情況，學(xué)會通過查閱相關(guān)文獻來完成設(shè)計，知道模具設(shè)計的完整過程。
2.2調(diào)研結(jié)論
本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《調(diào)味瓶架注塑模具設(shè)計》，本塑件的原產(chǎn)品是廚房調(diào)味瓶架，用來放置調(diào)味瓶以及一些簡單的事物，是一種簡單的置物裝置。據(jù)調(diào)研了解到，因為其結(jié)構(gòu)簡單、外觀精美、使用方便，所以在市場上有一個相當(dāng)可觀的需求。本次畢業(yè)設(shè)計，不僅其塑件結(jié)構(gòu)簡單還容易注塑成型，本身經(jīng)濟性較好，還增長了我的模具知識，鍛煉了我在模具設(shè)計上的分析能力。
2.3調(diào)味瓶架方案設(shè)計
2.3.1塑件結(jié)構(gòu)分析
塑件結(jié)構(gòu)分析如圖2-1所示，塑件結(jié)構(gòu)簡單，主體為長方形薄板，上部分為三個原型凹槽，下部分為網(wǎng)格狀條紋，根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，本塑件應(yīng)采用注塑成型方式。根據(jù)使用環(huán)境及功能分析，塑件材料選用ABS工程塑料，該塑料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、良好的耐化學(xué)性、成型加工容易，價格低廉，所以對于這種生活中的常用品的大批量生產(chǎn)技能滿足節(jié)約成本的要求，又能滿足使用功能上的要求，做到低成本、高收益。
圖2-1 塑件三維模型
2.3.2分型面的選定
分型面要取在塑件的最大截面處，塑件才能順利脫模；開模時塑件要盡可能留在下?；騽幽?nèi)，利用設(shè)備的頂桿推動模具推出機構(gòu)推出塑件；利于模具的排氣；保證塑件精度的要求，如尺寸精度、平行度、同軸度等；利于防止溢料，并考慮飛邊在塑件上的部位[1]。分型面選定方案如圖2-2所示。
圖2-2 分型面示意圖
2.3.3確定成型工藝
調(diào)味瓶架本身結(jié)構(gòu)決定其特別適合采用注塑的方法成型，以及所用材料ABS的加工工藝中注塑是它最重要的成型方法，所以決定本次畢業(yè)設(shè)計的塑件采用注塑的方法成型。
2.3.4注塑機的選擇
1. ABS加工工藝
ABS塑料最重要的成型方法是注塑成型，分為柱塞式注射機和螺桿式注射機，常采用螺桿式注射劑。
2.計算單個調(diào)味瓶架的體積
單個塑件的體積：96.23 cm3（通過CORE三維軟件建模設(shè)計分析計算得到）ABS密度：ρ=1.05 g/cm3
單個塑件的質(zhì)量：
注射機類型：螺桿式注射機
2.3.5推出機構(gòu)
1.推出機構(gòu)按驅(qū)動方式分為：手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、液壓推出機構(gòu)、氣動推出機構(gòu)[2]。
2.根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)分析，本模具決定在塑件的分型面采用多根推桿推出。
2.3.6成型方案設(shè)計
1. 方案1
采用一模兩腔布局，對ABS塑料進行注射成型加工。選用測澆口澆注成型，成型零件:整體式型腔，型芯，型芯主體是一個長方體。型腔的主體是兩個長方體凹槽平均分布在型腔兩側(cè)，型芯是對應(yīng)兩凹槽的長方體。選用空氣冷卻。合模時通過導(dǎo)柱導(dǎo)套相互配合使模架準(zhǔn)確完成合模。方案如圖2-4所示。
圖2-4 方案1簡圖
2. 方案2
采用一模一腔布局，對ABS塑料進行注射成型加工。選用直接澆口注塑成型，成型零件：鑲嵌式型腔，鑲嵌式型芯，型腔的主體是一個長方體凹槽，型芯主體是一個長方體。塑料流經(jīng)澆口，直接注塑在零件上。如圖2-5所示。
3. 方案3
采用一模一腔布局，對ABS塑料進行注射成型加工。選用點澆口注塑成型，成型零件：鑲嵌式型腔，鑲嵌式型芯，型腔的主體是一個長方體凹槽，型芯主體是一個長方體。塑料經(jīng)過流道、進料板和澆口，然后注塑在零件上。其結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。
圖2-5 方案2簡圖
圖2-6 方案3簡圖
2.4 調(diào)味瓶架方案可行性論證
2.4.1方案1評價
1. 技術(shù)方面
本方案針對于塑件本身的結(jié)構(gòu)，本方案選用測澆口澆注成型。由于塑件結(jié)構(gòu)簡單，所以直接通過型腔型芯合模注塑成型，并沒有其他的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
2. 設(shè)計制造方面
模具制造中，成型零件采用電火花線切割、快走絲、慢走絲等特種加工，以達到成型零件的精度要求，其他零件可采用普通機械加工，模具在使用中為了延長使用壽命，還需要對模具進行較為精細的處理。本方案在脫件上屬于自動脫件，所以生產(chǎn)效率高。
3. 現(xiàn)有的知識儲備方面
（1）教學(xué)知識儲備:學(xué)過各種關(guān)于機械和模具類的知識，如《機械設(shè)計》、《機械原理》、《塑料模具設(shè)計與制造》、《塑料材料學(xué)》、《幾何公差與測量》等多種關(guān)于機械材料類的書籍。
（2）實踐經(jīng)驗儲備：在學(xué)校曾做過多次課程設(shè)計，如夾具設(shè)計、二級減速器設(shè)計、沖壓模具設(shè)計、注塑模具設(shè)計；還經(jīng)歷過校外的實習(xí)，如長春一汽參觀實習(xí)、江蘇數(shù)個模具公司實地調(diào)研。
上訴這些知識儲備都為我本次畢業(yè)設(shè)計提供了各方面的知識，為此打下了堅實的基礎(chǔ)。
4. 經(jīng)濟性方面
本方案采用測澆口澆注成型。測澆口與成型品分離容易，可防止塑料逆流，澆口部分產(chǎn)生摩擦熱，可再次提高塑料溫度，促進填充。采用一模兩腔布局，生產(chǎn)效率大大提高，且模具結(jié)構(gòu)相對簡單，加工成本相應(yīng)也會大大降低。
2.4.2方案2評價
1. 技術(shù)方面
本方案針對于塑件本身的結(jié)構(gòu)，本方案選用直接澆口澆注成型。由于塑件結(jié)構(gòu)簡單，所以直接通過型腔型芯合模注塑成型，并沒有其他的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
2. 設(shè)計制造方面
模具制造中，成型零件采用電火花線切割、快走絲、慢走絲等特種加工，以達到成型零件的精度要求，其他零件可采用普通機械加工，模具在使用中為了延長使用壽命，還需要對模具進行較為精細的處理。本方案在脫件上屬于自動脫件，所以生產(chǎn)效率高。
3. 現(xiàn)有的知識儲備方面
（1）教學(xué)知識儲備:學(xué)過各種關(guān)于機械和模具類的知識，如《機械設(shè)計》、《機械原理》、《塑料模具設(shè)計與制造》、《塑料材料學(xué)》、《幾何公差與測量》等多種關(guān)于機械材料類的書籍。
（2）實踐經(jīng)驗儲備：在學(xué)校曾做過多次課程設(shè)計，如夾具設(shè)計、二級減速器設(shè)計、沖壓模具設(shè)計、注塑模具設(shè)計；還經(jīng)歷過校外的實習(xí)，如長春一汽參觀實習(xí)、江蘇數(shù)個模具公司實地調(diào)研。
上訴這些知識儲備都為我本次畢業(yè)設(shè)計提供了各方面的知識，為此打下了堅實的基礎(chǔ)。
4. 經(jīng)濟性方面
本方案選用直接澆口澆注成型。直接澆口生產(chǎn)的塑件尺寸精確，成型質(zhì)量好，省流道加工，降低了壓力的損失，但澆口殘留痕跡影響外觀澆口附近殘余應(yīng)力大，一次只可成型一個塑件，大大降低了生產(chǎn)效率。
2.4.3 方案3評價
1. 技術(shù)方面
本方案針對于塑件本身的結(jié)構(gòu)，選用點澆口澆注成型。由于塑件結(jié)構(gòu)簡單，所以直接通過型腔型芯合模注塑成型，并沒有其他的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
2. 設(shè)計制造方面
模具制造中，成型零件采用電火花線切割、快走絲、慢走絲等特種加工，以達到成型零件的精度要求，其他零件可采用普通機械加工，模具在使用中為了延長使用壽命，還需要對模具進行較為精細的處理。本方案在脫件上屬于自動脫件，所以生產(chǎn)效率高。
3. 現(xiàn)有的知識儲備方面
（1）教學(xué)知識儲備:學(xué)過各種關(guān)于機械和模具類的知識，如《機械設(shè)計》、《機械原理》、《塑料模具設(shè)計與制造》、《塑料材料學(xué)》、《幾何公差與測量》等多種關(guān)于機械材料類的書籍。
（2）實踐經(jīng)驗儲備：在學(xué)校曾做過多次課程設(shè)計，如夾具設(shè)計、二級減速器設(shè)計、沖壓模具設(shè)計、注塑模具設(shè)計；還經(jīng)歷過校外的實習(xí)，如長春一汽參觀實習(xí)、江蘇數(shù)個模具公司實地調(diào)研。
上訴這些知識儲備都為我本次畢業(yè)設(shè)計提供了各方面的知識，為此打下了堅實的基礎(chǔ)。
4. 經(jīng)濟性方面
選用點澆口澆注成型的塑件，澆口痕跡小，同時也可防止塑料逆流，但點澆口壓力損失較大，流動性不佳的塑料容易造成填充不足或半途固化。點澆口必須選用三板模架。模具加工成本相對前面兩個方案會有所提高，同時一模一腔的布局也降低了生產(chǎn)效率。
2.5 方案確定
本塑件的原產(chǎn)品調(diào)味瓶架屬于生活中的常用物品，在市場上具有一個廣闊的前景，選用大批量生產(chǎn)，所以在成型方案的選擇中，比較傾向于具有自動化、高效率特點的成型方法，顧前三種方案在生產(chǎn)上都較為合適。由于本次畢業(yè)設(shè)計意在考察設(shè)計者的模具設(shè)計能力和自主學(xué)習(xí)能力，通過設(shè)計方案來鍛煉設(shè)計者發(fā)現(xiàn)問題、處理問題、解決問題的能力，并且讓其模具設(shè)計能力在原有的基礎(chǔ)上更上一層樓。又生產(chǎn)商的收益主要取決于產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，因此方案的選擇偏向設(shè)計者的喜好，且最終能保證本方案具有較高的效益。本人選擇方案1，希望通過此次畢業(yè)設(shè)計更好的鍛煉自身的模具設(shè)計能力。
第三章 計算設(shè)計說明書
3.1 塑件的工藝分析
3.1.1塑件的材料分析
本次畢業(yè)設(shè)計的塑件是小型垃圾桶活動上蓋，其結(jié)構(gòu)簡單，四分之一球殼和兩耳為它的主體外觀，因為其功能的緣故在球殼內(nèi)側(cè)有兩跟較短的轉(zhuǎn)軸。本塑件的主要功能是與小型垃圾桶的固定上蓋組成整個垃圾桶蓋，其原產(chǎn)品小型垃圾桶主要用于室內(nèi)盛放一些細小的垃圾，所以在材料的選擇上沒有較高的要求，只需要材料性能適中、經(jīng)濟性良好即可。
本塑件選用的是ABS塑料，它是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物，也是人們在對聚苯乙烯改性中開發(fā)的一種新型塑料材料。由于具有優(yōu)異的綜合物理力學(xué)性能、良好的耐化學(xué)性、容易成型加工，價格又便宜，所以它是用途極廣的一種工程塑料。
材料性能分析：ABS總體上具有很優(yōu)異的綜合物理力學(xué)性能、良好的耐化學(xué)性、容易成型加工的特點，詳細說明如下[3]：
1.綜合物理力學(xué)性能：耐熱（熱變形溫度在85～110℃之間）、耐磨、耐油、耐腐、尺寸穩(wěn)定、加工性能優(yōu)良；
2.ABS具有較良好的耐化學(xué)試劑性，除了濃的氧化性酸之外，對各種酸、堿、鹽類都比較穩(wěn)定，與各種食品、藥物、香精油長期接觸也不會引起什么變化[3]；
3.成型加工工藝特性：ABS是無定型聚合物，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160～190℃范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性好，在約高于285℃時才會出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。ABS熔體具有較明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。ABS吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在0.2％～0.45％之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在80～90℃下干燥2～3h，可以滿足各種成型要求。ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為0.3％～0.8％，在多數(shù)情況下其變化小于該范圍[4]。
3.1.2塑件的質(zhì)量和體積
由于本塑件形狀不規(guī)則，故通過CORE三維制圖軟件建模分析求得，塑件模型以及體積分析結(jié)果如圖3-1所示。塑件體積V=96.23cm3
圖3-1 塑件體積計算
根據(jù)塑件功能、使用環(huán)境分析，塑件選用材料為ABS，ABS塑料的密度=1.05g/cm3
塑件質(zhì)量計算：
(3-1)
所以單個塑件質(zhì)量為：
3.2 注塑機選擇
3.2.1 型腔數(shù)量的確定
型腔數(shù)量確定原則如下：
1.根據(jù)注塑機的注射能力來確定型腔的數(shù)量；
2.根據(jù)鎖模力來確定型腔數(shù)量；
3.根據(jù)塑件精度要求來確定型腔數(shù)量；
4.根據(jù)塑件產(chǎn)量來確定型腔數(shù)量[5]。
3.2.2 初選注塑機
1.塑件每次注射成型實際注塑量計算：
(3-2)
(3-3)
式中 ——單個塑件體積 ，cm3；
——模具型腔數(shù)量；
——凝料占塑件體積比；取
——每次注塑凝料總體積 ，cm3；
——每次注塑實際注塑量 ，cm3。
則：
2.注射機注射量容積計算：
(3-4)
式中 ——注射機最大注射量利用系數(shù)，??；
——注射機最大注射量 ，cm3；
則：
取注塑機的容量利用率為80%，則注塑機每次注射成型塑料制品理論注塑量為：
g
2. 初選注射機
根據(jù)理論注塑量初選型號為XS-ZY-1000的注塑機，注射機參數(shù)如表3-1所示。
表3-1 XS-ZY-1000注射機技術(shù)參數(shù)
理論注射量/
1000
拉桿間距/mm
650×550
螺桿柱塞直徑/mm
85
移模行程/mm
700
注射壓力/MPa
121
最大模具厚度/mm
700
噴嘴孔直徑/mm
8.5
最小模具厚度/mm
300
注射方式
螺桿式
合模方式
液壓-機械
鎖模力/kN
4500
噴嘴球半徑/mm
18
3.3 分型面選擇及澆注系統(tǒng)設(shè)計
3.3.1 選擇分型面
1.分型面選取基本原則：
（1）分型面取在塑件的最大截面處才能使塑件順利脫模；
（2）開模時塑件盡可能留在下?；騽幽?nèi)才能利用設(shè)備的推出機構(gòu)推出；（3）分型面處便于模具排氣：
（4）保證塑件精度的要求，如同軸度、平行度、尺寸精度等；
（5）利于防止溢料，還要考慮飛邊在塑件上的部位。
2.分型面選取如圖3-2所示。
圖3-2 分型面示意圖
3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計
1. 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則：
（1）適應(yīng)塑料的成型工藝性能；
（2）要能夠保證塑件額質(zhì)量；
（3）利于型腔內(nèi)氣體的排出；
（4）避免細小型芯或嵌件受到塑料熔體受到直接沖擊；
（5）防止塑件翹曲變形；
（6）去除澆口方便，澆口痕跡不影響外觀質(zhì)量；
（7）盡可能做到同步填充；
（8）盡量減小澆注系統(tǒng)的長度尺寸和截面積[7]。
2. 主流道設(shè)計
主流道基本結(jié)構(gòu)為直澆型，呈圓錐形狀，園錐角約取=~，對于流動性較差的塑料可取到=~，由于ABS的流動性較好，故本次設(shè)計圓錐角取。主流道內(nèi)壁表面粗糙度為0.4～0.63，圓錐孔大端處應(yīng)開設(shè)的圓角過渡，以減小熔融料轉(zhuǎn)向時受到的流動阻力。主流道進口端與注塑機噴嘴的接觸部分做成球面凹坑，以便與噴嘴頭部的球面半徑相匹配。為使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注塑機噴嘴球面良好接觸，其澆口套凹球面半徑，球面深度取。澆口套圓錐孔的小端直徑d1大于噴嘴的內(nèi)孔直徑d，取。澆口套選T8A作為材料，硬度為52HRC。
則：
澆口套球面半徑，取
球面深度，取
主流道小端直徑直徑
澆口套主流道結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。
圖3-3 澆口套主流道示意圖
3. 分流道的設(shè)計
分流道截面形狀為U型，在模具中最為常用，判斷原則：
（1）截面面積相等條件下，U型分流道周長在幾種截面形狀中排第二，所以其阻力較小，散熱較少，效率較高；
（2）U型截面分流道加工難度在幾種截面形狀中適中，屬于容易制造范疇。
（3）U型截面分流道凝料脫模方便
分流道參數(shù)如下：
分流道直徑：
分流道分流道寬度：
分流道長度一般取，取
U型截面分流道結(jié)構(gòu)形式如圖3-4所示。
圖3-4 分流道結(jié)構(gòu)示意圖
4. 澆口的設(shè)計
本次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)澆口加工方便、效率高、去除容易和薄壁件多采用側(cè)澆口等原則選用的澆口形式為側(cè)澆口，測澆口結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。
側(cè)澆口優(yōu)點：
（1）澆口截面小，去除澆口容易，澆口痕跡不明顯，澆注系統(tǒng)塑料的消耗量少；
（2）側(cè)澆口多為扁平形狀，可以大大縮短澆口的冷卻時間，從而縮短成型周期；
（3）側(cè)澆口可根據(jù)制品的形狀特點靈活多樣地選擇澆口位置；
（4）澆口截面形狀簡單，容易加工，并能隨時調(diào)整澆尺寸，較為方便地實現(xiàn)各型腔的澆口平衡，改善注塑條件。
側(cè)澆口缺點：注塑壓力損失較大，制品和澆口不能自行分離，深型腔制品的排氣不好，容易形成熔接痕、縮孔、氣泡等缺陷
側(cè)澆口參數(shù)如下：
澆口長度：,取
澆口深度：
（3-5）
澆口寬度：
（3-6）
式中 t——制品壁厚，mm；
n——塑料材料系數(shù)。
其中 n=0.7，t=2，
則 mm
mm，取
圖3-5 側(cè)澆口示意圖
3.4 推出機構(gòu)設(shè)計
3.4.1 推頂裝置的計算
1. 脫模力的計算：
脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力，影響脫模力的因素有很多，比如型芯的結(jié)構(gòu)形狀、型芯的摩擦系數(shù)等。它是設(shè)計推出機構(gòu)的主要依據(jù)之一。
(3-7)
式中 P ——塑件收縮動作對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取P=12-20MPa，薄壁件取小值，厚壁件取大值；
C ——型芯被塑件包緊的截面周長；
——塑件脫模斜度；
h ——型芯被塑件包緊部分的高度；
——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，??；
其中：，，，，
所以：
2. 頂桿直徑的確定
頂桿直徑的計算公式為：
(3-8)
式中 ——推桿直徑；
——推桿脫模力；
——塑件脫模力；
——彈性模量；
——推桿數(shù)量；
——安全系數(shù)。
其中：，,，，
所以：
取
3. 強度校核
校核公式為：
（3-9）
式中 ——為推桿直徑，mm；
——塑件脫模力，N；
——推桿根數(shù)；
——推桿材料許用應(yīng)力，MPa。
其中：，，
則：
經(jīng)過校核，本次設(shè)計所選用的推桿符合強度及推出條件。
3.5 調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計計算
3.5.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則及目的
1. 模具溫度所產(chǎn)生的系列影響：
（1）壁厚不一致和形狀復(fù)雜的制品，收縮過程中會產(chǎn)生不均勻產(chǎn)生翹曲變形的情況；
（2）模具溫度不恒定，制品收縮率會產(chǎn)生波動的情況；
（3）結(jié)晶型塑料，如果結(jié)晶度較高，制品的應(yīng)力開裂傾向則越大；
（4）過低的模具溫度會是制品的輪廓不清晰，并產(chǎn)生明顯的熔接痕跡，影響制品表面質(zhì)量。
2. 設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的：
（1）使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均衡以減小制品的變形；
（2）保持模具溫度恒定，減少制品收縮率的波動；
（3）降低模具溫度，可以使結(jié)晶型塑料的應(yīng)力減小；
（4）提高模具溫度能改善制品的表面質(zhì)量
3.5.2 冷卻介質(zhì)的選定
1.水冷缺優(yōu)點
冷卻速度較快；成本低；基本上沒有污染；對制件精度略有影響。
2.油冷優(yōu)缺點
冷卻速度較慢；成本高；費油及其油煙都有污染；精度影響范圍小。
針對本塑件，由于它廣泛應(yīng)用于生活中的各個角落，需要大批量生產(chǎn)，又精度要求不高，所以選擇水冷較為合適，故本次設(shè)計的冷卻方式選擇水冷。
3.5.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
1. 冷卻管道直徑的確定
查《模具設(shè)計技巧》[3]，模寬500mm以上冷卻管道直徑取10~12mm，本次設(shè)計模寬600mm，冷卻管道直徑確定為10mm。
2. 成型周期的確定
（3-10）
制品截面平均溫度達到出模溫度所需的冷卻時間
（3-11）
式中 t注——注塑機注射時間，s；
t壓——注塑完成后保壓時間，s；
t冷——注射冷卻時間，s；
t脫——模具脫模形成，s；
s——制品的最大壁厚，m；
——塑料的熱擴散率，mm2 /s ；
——制品截面內(nèi)的平均溫度，℃；
——制品初始成型溫度，℃；
——模具溫度，℃。
取查表8-2 ，s=3mm ，℃， ℃，℃，t注=5s，t壓=10s，t脫=10s
則：
則每小時成型次數(shù)N=57次
3. 單次注入模具中的塑料熔體總體積
（3-12）
塑件的體積已知V=96.23cm3
所以單次總體積
單次總質(zhì)量
4. 單次塑料傳遞給模具的熱量
（3-13）
式中 ——每小時注射次數(shù)，次/h；
——每小時注射量，kg/次；
——塑料的比熱容，J/kg℃；
——熔體進入模腔的溫度，℃；
——制品脫模溫度，℃。
5. 單位時間由冷卻水帶走的熱量
（3-14）
則：
6. 所需冷卻水的水量
（3-15）
——通過模具的冷卻水質(zhì)量；
——出水溫度，℃；
——進水溫度，℃；
——導(dǎo)熱系數(shù)，J/m℃。
7. 冷卻管道數(shù)目的計算
（3-16）
——模具溫度與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差，℃；
——冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)。
（3-17）
則：
（3-18）
V為冷卻介質(zhì)的體積流量。查表8-3冷卻介質(zhì)的體積流量的
8. 冷卻水道條數(shù)的計算
在模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)為：
取n=8。
3.6 主要成型零件工作尺寸計算
3.6.1 成型尺寸的計算
模具中決定塑件尺寸和幾何形狀的零件稱為成型零件，它包括凹模、鑲塊、成型桿、型芯和成型環(huán)等，本次畢業(yè)設(shè)計塑件的成型零件包括凹模、型芯和滑塊。成型零件工作尺寸的計算方法有兩種：一種是按照平均磨損量、平均制造公差和平均成型收縮率進行計算，即平均值法計算；另一種是極限磨損量、極限制造公差和極限成型收縮率進行計算，即極限值法。由于本塑件的精度要求不高，且為了使計方法簡便，所以本次設(shè)計采用平均值法。
1. 型腔徑向尺寸的計算
型腔徑向尺寸計算公式：
（3-19）
式中 ——型腔徑向尺寸，mm；
Ls——塑件最大尺寸，mm；
——塑料的平均收縮率，%；
——塑件公差；
——模具制造公差；
塑件型腔公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.65。
則：
塑件型腔公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.43。
則：
塑件型腔公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.43。
則：
2. 型芯徑向尺寸的計算
型芯徑向尺寸的計算公式：
（3-20）
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.65。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.43。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.235。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.235。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.235。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.235。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.235。
則：
塑件型芯公稱尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.235。
則：
3. 型腔深度尺寸計算
型腔深度尺寸的計算公式為
（3-21）
式中 ——型腔深度尺寸，mm
——塑件高度最大尺寸，mm。
塑件外高，查表2-20知，又=0.55%，=0.115。
則：
4. 型芯高度尺寸計算
型芯高度尺寸的計算公式為：
（3-22）
式中 ——型芯高度尺寸，mm；
——塑件內(nèi)高尺寸，mm。
塑件內(nèi)高，查表2-20知，又=0.55% ，=0.115。
則：
塑件內(nèi)高，查表2-20知，又=0.55% ，=0.065。
則：
5. 中心距尺寸計算
中心距尺寸計算公式為：
（3-23）
式中 ——成型零件中心距尺寸，mm；
——塑件中心距尺寸，mm。
塑件兩中心孔距尺寸，查表2-20知，又=0.55%，=0.32。
則：
3.6.2 型腔壁厚計算
經(jīng)模架結(jié)構(gòu)選壁厚S=50mm。
3.6.3 模架尺寸的確定
本塑件生產(chǎn)應(yīng)用多型腔模具排位。對于多型腔模具，投影面積為各型腔排位后在分型面上的總長乘總寬，包括各腔的通孔和各腔之間的面積。本塑件排位如圖3