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機(jī)油蓋注塑模具設(shè)計
第1 章 注塑模具簡介
1.0 概述
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高,塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大, 如: 家用電器, 儀器儀表, 建筑器材, 汽車工業(yè), 日用五金等眾多領(lǐng)域, 塑料制品所占的比例正迅速增加, 由于在工業(yè)產(chǎn)品中, 一個設(shè)計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件, 加上利用工程塑料特有的性質(zhì), 可以一次成型非常復(fù)雜的形狀,并且還能設(shè)計成卡裝結(jié)結(jié)構(gòu),成倍的減少整個產(chǎn)品中各種緊固件, 大膽的降低了金屬材料消耗量和加工及裝配件工時, 因此, 近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升.
注塑成型使塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。
作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效益等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。
與其他機(jī)械行業(yè)相比，模具制造業(yè)只要有以下三個特點：
第一，模具不能像其它機(jī)械那樣可以作為基本定型的商品隨時都可以在機(jī)電市場上買到。這是因為每副模具都是針對特定塑料制品的規(guī)格而生產(chǎn)的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也是大相徑庭，所以模具制造不可能成批量生產(chǎn)，換句話說，模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，重復(fù)加工的性越小，因此，模具的制造成本較高。
第二，因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價格等因素外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所以對于塑料制品而特殊訂制的模具來說，其制造周期一定要短。
第三，模具制造是一項技術(shù)性很強(qiáng)的工作，其加工過程集中了機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對于企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應(yīng)多工種的要求，這種技術(shù)工人對模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。
綜上所述，模具制造業(yè)存在成本高，要求制造周期短，技術(shù)性強(qiáng)等特點，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機(jī)的應(yīng)用，這些問題得到了很大的改善，由于有了計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所需要的精度與質(zhì)量、預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的應(yīng)用，大大地方便了加工及熱處理。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)件和以標(biāo)準(zhǔn)件為基體的特殊定制零件的普及，明顯地縮短了模具制造周期。
在模具設(shè)計方面，正逐漸把理論設(shè)計提高到日益重要的位置，即采用了理論與經(jīng)驗相結(jié)合的方法，改變了以往的經(jīng)驗——類比——實驗的方法。使我國的塑料模具設(shè)計水平進(jìn)入了新階段。
1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位
模具是利用其特定的形狀成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具. 成型塑料制品的模具叫做塑料模具體.
對模具的全面要求是: 能生產(chǎn)出在尺寸精度,外觀,物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品. 從模具使用角度, 要求高效率,自動化,操作簡便; 從模具制造角度,要求結(jié)構(gòu)合理,制造容易,成本低廉.
塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量.首先,模具型腔的形狀, 尺寸, 表面光潔度, 分型面, 進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能, 機(jī)械性能, 電性能, 內(nèi)應(yīng)力大小, 各向同性, 外觀質(zhì)量, 表面光潔度, 氣泡, 凹痕, 燒焦, 銀紋等都有十分重要的影響. 其次, 在塑料加工過程中, 模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大. 在大批量生產(chǎn)塑料制品時, 應(yīng)盡量減少開模. 合模和取制件過程中的手工勞動,為此常采用自動開合模和自動頂出機(jī)構(gòu). 在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落. 另外,模具對塑料制品的成本也有相當(dāng)?shù)挠绊? 除簡易模具外, 一般來說制模費用是十分昂貴的, 一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上, 壓制模約能商場二十五萬件. 當(dāng)批量不大的時候, 模具費用在制件成本中所站的比例將會很大, 這時候應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具,以降低成本.
現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中合理的加工工藝, 高效的設(shè)備, 先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素, 尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求, 塑料制件使用要求和造型設(shè)計起著重要作用. 高效的全自動的設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮其效能, 產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提. 由于工業(yè)塑件和日用塑件制品的品種和產(chǎn)量需求量很大, 對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展起著積極的推動作用.
1.2 塑料成型模具的發(fā)展趨勢
隨著塑料成型加工機(jī)械和成型模具的迅速發(fā)展, 高效率, 自動化, 大型, 微型, 精密, 高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大. 從模具設(shè)計和制造技術(shù)角度來看, 模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾方面:
1.2.1 加深理論研究, 在模具設(shè)計中,對工藝原理的研究越來越深入, 模具設(shè)計已經(jīng)由經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論計算設(shè)計方面發(fā)展.
1.2.2 高效率, 自動化成,大量采用各種高效率, 自動化的模具結(jié)構(gòu), 如高效冷卻以縮短成型周期; 各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流倒凝料的脫模機(jī)構(gòu); 熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等. 高速自動化的塑料成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具, 對提高生產(chǎn)效率, 降低成本起了很大的作用.
1.2.3 大型, 超小型及高精度 由于塑料應(yīng)用的擴(kuò)大, 塑料制件已應(yīng)用到建筑, 機(jī)械, 電子, 儀器, 儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域, 于是出現(xiàn)了各種大型, 精密和高壽命的成型模具, 為了滿足這些要求, 研制了高強(qiáng)度, 高硬度, 高耐磨性能且易加工, 熱處理變小, 導(dǎo)熱性能優(yōu)異的制模材料.
1.2.4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花色品種和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求,除大力發(fā)展高強(qiáng)度, 高耐磨性的材料外, 同時又重視簡易制模工藝研究.
1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)化成 開展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作, 使模板, 導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化,商品化, 以適應(yīng)大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具
1.2.6 開發(fā)計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造商(CAD/CAM)
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)已廣泛應(yīng)用于模具工業(yè), 在注射成型系統(tǒng)中, 針對沒一個環(huán)節(jié)都可將計算機(jī)作為輔助工具而加入. 構(gòu)成給環(huán)節(jié)的CAD或CAM或CAE, 下面分別介紹:
1.2.6.1 塑件設(shè)計 塑件的設(shè)計包括塑件結(jié)構(gòu), 尺寸,精度, 表面, 性能等方 面的設(shè)計. 塑件設(shè)計方面的計算機(jī)輔助技術(shù)有: 塑件CAD; 塑料, 輔料, 輔件選擇的專家系統(tǒng).
1.2.6.2 注射機(jī)的選用 常見注射機(jī)使用方面的計算機(jī)輔助技術(shù)有: 注射機(jī)選擇專家系統(tǒng); 注射機(jī)故障診斷系統(tǒng).
1.2.6.3 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量, 在對于高技術(shù)注射模來說, 都要對注射模在使用過程進(jìn)行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真,由此知注射模的工作情況.
1.2.6.4 注射工藝 注射工藝方面的計算機(jī)輔助技術(shù)有: 注射工藝制定的專家系統(tǒng). 塑件質(zhì)量故障診斷.
1.2.6.5 注射模設(shè)計 注射模設(shè)計主要完成注射模的結(jié)構(gòu)尺寸, 精度, 表面現(xiàn)象性能等方面的設(shè)計, 并選擇模具的材料等. 計算機(jī)在注射模設(shè)計方面的工作有: 注射模CAD: 注射模材料,輔料, 輔件選擇專家系統(tǒng); 工裝選擇專家系統(tǒng); 注射模CAPP; 注射模加工模擬; 注射模CAQ.
為了迎合模具的發(fā)展趨勢, 在本次設(shè)計過程主要應(yīng)用PTC公司pro/engineer 和國產(chǎn)CAXA軟件進(jìn)行對塑料零件的設(shè)計和對注射模具的凹. 凸進(jìn)行仿真加工, 并經(jīng)過后置處理轉(zhuǎn)化為NC加工程序.
1.3 塑料成型模具的分類
不同的塑料成型方法使用著原理和結(jié)構(gòu)特點各不相同的塑料成型模具。按照成型加工方法的不同，可將塑料成型模具分為以下幾類。
1、 壓制成型模具
壓制成型模具簡稱壓模。將塑料原料直接加在敞開模具型腔內(nèi)，再將模具閉合，塑料在熱和壓力作用下成為流動狀態(tài)并充滿型腔，然后由于化學(xué)或物理變化使塑料硬化定型，這種成型方法叫壓制成型，這種成型方法所用的模具叫壓制成型模具。壓制模具多用于成型熱固性塑料，也有用于成型熱塑性塑料的。另外，還有不加熱的冷壓成型壓制模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。
2、 壓鑄成型模具
壓鑄成型模具又稱傳遞成型模具。將塑料原料加入預(yù)熱的加料室，然后向壓柱施加壓力，塑料在高溫高壓下熔融并通過模具的澆注系統(tǒng)，進(jìn)入型腔，這種成型方法叫壓鑄成型，這種方法所用的模具叫壓鑄成型模具。
3、 注射成型模具
塑料先加在注射機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融在注射機(jī)的螺桿或活塞推動下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模型，塑料在模具型腔內(nèi)硬化定型，這就是注射成型的簡單過程。注射成型所用的模具叫注射模具。注射模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，但近幾年來也越來越多地用于熱固性塑料成型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上使注射模具。
4、 擠出成型模具
擠出成型模具又稱機(jī)頭。使處于粘流狀態(tài)的塑料在高溫高壓下通過具有特定斷面形狀的連續(xù)型材的成型方法叫擠出成型。用于塑料擠出成型的模具叫擠出成型模具。
5、 中空制品吹塑成型模具
真空或壓縮空氣成型模具為一單獨的陰?；蜿柲?。將預(yù)先制成的塑料片周邊緊壓在模具周邊上，使加熱軟化，然后再在緊靠模具的一面抽真空，或在其后面充壓縮空氣，使塑料片緊貼到模具上 ，冷卻定型即得制品，此種成型方法模具受力較小，要求不高，甚至可用非金屬材料制作。
除了上面說列舉的幾種塑料模具外，尚有泡沫塑料成型模具，玻璃纖維增強(qiáng)塑料成型模具等。
第一部分 機(jī)械部分
第2章 零件材料的選擇及材料性能
2.1 塑料制品的設(shè)計依據(jù)
該塑料制品使機(jī)油蓋，形狀尺寸如圖所示:
由于要和進(jìn)油處有尺寸精度, 形位公差要求, 該塑件制品選用 PA(polyamie), 聚酰胺, 俗稱尼龍. PA堅韌耐磨, 耐油, 耐水, 抗霉菌, 但吸水大, 在本塑件中選用其中的PA1010,此種材料半透明,吸水小,耐寒性較好, 適于制作一般的機(jī)械零件, 減摩耐磨零件,傳動零件, 以及化工, 電器, 儀表等零件.
PA1010的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
密度(g/cm3): 1.04 比容(cm3/g) : 0.96
吸水率(24h,%): 0.2~ 0.4 收縮率(%) :1.3~ 2.3(橫向)
0.7~ 1.7(縱向)
熔點( C): 205 熱變形溫度(.C) : 148
抗拉屈服強(qiáng)度(Mpa) :62 彈性模量(Mpa): 1.8x103
彎曲強(qiáng)度(Mpa) : 88 沖擊強(qiáng)度(kJ/m2) :無缺口--- 不斷
缺口------25.3
硬度(HB) :9.75 體積電阻率( .cm) : 1.5x103
擊穿電壓(kV/mm): 20
分析計算
2.1.1 塑件體積
從PRO/E 中的零件體積計算, 算得機(jī)油蓋的體積為26.3cm3
2.2塑件質(zhì)量
PA1010的密度為1.04 g/cm3 , 所以塑件質(zhì)量M=ρV = 1.04 x26.3 =27.35g
2.2 模型體積的計算
由立體模型, 大概算得:
澆注系統(tǒng)體積 : V=1.36 cm3
第3章 塑料注射成型模具的設(shè)計
3.1 注射機(jī)類型的選擇
注射機(jī)是使塑料熔融并在模具中成型制品的設(shè)備.
根據(jù)該產(chǎn)品的注射形式和所需塑料用量等要求, 查<<模具設(shè)計與制造簡明手冊>>, 選得注射機(jī)的型號為XS—Z—60.
其主要技術(shù)規(guī)格如下:
螺桿(柱塞)直徑 Ф38 mm
注射容量 60cm3
注射壓力 122Mpa
鎖模力 500KN
最大注射面積 130cm2
模具厚度 70~ 200mm
模板行程 180mm
噴嘴 球半徑 12mm
孔半徑 ф4 mm
定位孔直徑 ф550+0.06
頂出中心孔徑 ф50mm
3.2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
3.2.1 注射量的校核
根據(jù)<<模具設(shè)計與制造簡明手冊>>可知:V件<0.8V注
式中: V件—塑件與澆注系統(tǒng)的體積
V注—注射機(jī)的注射常量變(cm3)
0.8—最大注射量的利用系數(shù)
由前面知: V件=V+V澆=26.3cm3+1.36cm3=27.66cm3
所以V件=26.3cm3<0.8x60=48cm3 合格
3.2.2 注射壓力的校核
塑件成型所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力, 其關(guān)系按下式校核
P成
2t 取D=12mm
軸部長度 L<60
澆口套形式如下圖表示:
澆口套材料為T10A，淬火硬度為HRC53~58。
4.3、冷料穴
當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，形成冷料渣為了積存這部分的冷料渣，在進(jìn)口的末端的動模板上開設(shè)一洞穴，這個就是冷料穴。
為了在開模時，從澆口套內(nèi)拉出進(jìn)料口冷凝料與注塑機(jī)分離，一般在冷料穴的末端位置設(shè)置拉料桿。拉料桿一般由注射機(jī)頂出機(jī)構(gòu)的頂板帶動。開模后塑料制品脫模，進(jìn)料口的冷凝料被拉料桿拉出，在此設(shè)計中采用了Z頭拉料桿。
4.4、排氣槽
在該型芯、型腔結(jié)構(gòu)中，型芯、型腔板與動模板的間隙已經(jīng)構(gòu)成很好的排氣系統(tǒng)，因此，不需開設(shè)排氣槽，減少了加工量，降低了成本。
第5章 成型零部件的設(shè)計
5.1. 模具分型面及其類型
在選擇分型面時一般應(yīng)考慮以下因素：
1、 塑料制品的形狀、尺寸和壁厚。
2、 塑料性能及填充條件。
3、 澆注系統(tǒng)的布局。
4、 成型效率及成型操作。
5、 排氣及成型操作。
6、 模具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
模具分型面可能垂直于合模方向，也可傾斜于合模方向或平行于合模方向。
二、成型零件的結(jié)構(gòu)形式
成型零件是直接成型塑料制品的的零件。它主要包括型腔、凸模、型芯等。
（一） 凹模（型腔）結(jié)構(gòu)形式
凹模是成型塑料制品外表面的零件，他一般裝在定模板上。其形式有整體和組合式兩種類型。在此選擇整體式凹模，其優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，在塑料制品上無拼縫痕跡。
（二） 凸模的結(jié)構(gòu)形式
凸模使成型塑料制品內(nèi)表面的零件，一般裝在動模板上。
凸模的結(jié)構(gòu)多數(shù)是整體的，便于加工制造。
（三） 凹模（型腔）和凸模工作部分的尺寸計算
凹模和凸模工作部分尺寸與塑料制品的尺寸和公差、塑料收縮率及模具的磨損和制造公差等因素有關(guān)。PA材料可達(dá)5級精度。
1、凹模內(nèi)形尺寸計算 塑料制品的外形尺寸取決于凹模的內(nèi)形尺寸，凹模內(nèi)形尺寸的計算公式如下：
DM=[ D（1 + Scp）- XΔ ]+δM
式中DM — 型腔的內(nèi)徑尺寸（mm）
D — 制品的最大尺寸
Scp — 塑料的平均收縮率
Δ — 制品公差
X — 系數(shù)，取3/4
δM —— 模具制造公差，一般?。?/8~1/4）Δ
代入數(shù)據(jù)得:
ф50 DM=(50+50×1.2％-3/4×0.46) =50.255
2. 型腔深度的尺寸計算
模具型腔的深度尺寸是由制品的高度尺寸決定的。
HM=（h1+h1Q-2/3Δ）+δM
式中HM—型腔深度尺寸
h1—制品高度最大尺寸，取δM=Δ/3
15 HM=（15+15×1.2％-2/3×0.46）=14.88
3、型芯徑向尺寸的計算
dm=（D1+ D1Q+3/4Δ）-δM
式中 dm——型芯外徑尺寸
D1——制品內(nèi)徑最小尺寸
Δ — 制品公差
δM —— 模具制造公差，一般?。?/8~1/4）Δ
代入數(shù)據(jù)得:
ф29 dm=（29+29×1.2％+3/4×0.46）=29.693
ф31 dm=（31+31×1.2％+3/4×0.46）=31.752
4、 型芯高度尺寸的計算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸決定的
hm=（H1+H1Q+2/3Δ）-δM
式中hm——型芯高度尺寸（mm）
H1——制品深度最小尺寸（mm）
Δ — 制品公差
δM —— 模具制造公差，一般取（1/8~1/4）Δ
代入數(shù)據(jù)得:
48 hm=（48+48×1.2％+2/3×0.32）=48.79
三、成型零件的強(qiáng)度計算
塑料注射模具的成型零件必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以便承受工作時的作用力，因此，模具零件應(yīng)按各自工作使的受力情況進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計算。在模具設(shè)計中，往往憑經(jīng)驗設(shè)計及確定其他尺寸，然后對一些主要零件按其具體受力情況進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。對于大型塑料注射模具的型腔等主要零件，一定要進(jìn)行校核。
凹模在成型壓力下會產(chǎn)生變形，變形量必須控制在允許范圍內(nèi)。若變形量大，會導(dǎo)致凹模擴(kuò)大，使塑料制品尺寸增大，易出現(xiàn)飛邊，甚至?xí)斐砂寄ｉ_裂。另外，在塑料制品壓制成型后，當(dāng)成型壓力消失時凹模因彈性恢復(fù)而收縮，若其收縮量大于塑料制品收縮率使，就會使凹模緊緊地包住塑料制品造成開模困難，易破壞塑料制品或造成塑料制品質(zhì)量不高。
凹模承受的力有下列幾種：
1、 合模時的壓應(yīng)力。
2、 凹模內(nèi)塑料流動的壓力。
3、 澆口封閉前一瞬間的保壓壓力。
4、 開模時的拉應(yīng)力。
（一）凹模壁厚計算，常用的凹模有矩形、圓形凹模。此設(shè)計選用整體式矩形凹模。
凹模的壁厚可按下式計算：
t=
式中 t — 凹模厚度（mm）
p — 凹模壓力，一般為25~45MPa，這里取35MPa
H — 凹模深度（mm）
E — 彈性模量，鋼為2.1×105MPa
δ — 允許變形量（mm）
c — 為常數(shù)，由L/H的比值而定，這里L(fēng)/H=150//45=3.3取c=0.93
代入數(shù)據(jù)得
t = =≈16mm
（二）動模墊板厚度計算
墊板厚度h的計算公式如下：
h=K
F=Pa
式中 F—動模墊板受的總壓力（N）；
A— 塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積（mm2）；
B— 動模墊板寬度（mm）；
L—支承塊距離（mm）；
P—凹模壓力，取35MPa
[σ彎]—抗彎許用應(yīng)力（MPa）
K—修正系數(shù)，取0.6~0.75
代入數(shù)據(jù)得：h=0.75×=19.2mm，取20mm。
第6章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注塑模具的動模與定模的正確定位和導(dǎo)向的重要零件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，其只要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則如下：
（1） 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板變形。
（2） 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來選定，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。
（3） 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求。
（4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性。
（5） 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但同時也裝在動模板上，這就根據(jù)具體情況而定的。
（一） 導(dǎo)柱的形式有無儲油槽導(dǎo)柱、帶儲油槽導(dǎo)柱、短導(dǎo)柱、直通式導(dǎo)柱、頂柱式導(dǎo)柱等，導(dǎo)柱的材料一般用20鋼，淬碳處理，或用T8A，淬火硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱的長度可根據(jù)模具實際情況而定。
（二）導(dǎo)套機(jī)構(gòu)和精度要求
導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式如圖所示：
（三）導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模板上的布置
導(dǎo)柱（導(dǎo)套）在模板上的布置在此設(shè)計中采用四導(dǎo)柱（導(dǎo)套）在矩形模板上的布置，結(jié)構(gòu)如圖所示。
第7章 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計
把塑料制品從凹模或凸模上脫出來的機(jī)構(gòu)即為推出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)，它是塑料注塑模具的重要組成部分。
推出機(jī)構(gòu)的形式和推出方式與塑料制品的形狀、結(jié)構(gòu)和塑料性能有關(guān)。
對推出機(jī)構(gòu)設(shè)計的要求：
1、 塑料制品脫模后，不能使塑料制品變形。推力分布均勻，推力面積要大，推桿盡量靠近凸模，但也不要距離太近。
2、 塑料制品在推出時，不能造成碎裂。推力應(yīng)作用在塑料制品承受力大的部位，如塑料制品的肋部、凸緣及殼體壁等。
3、 不要損壞塑料制品的外觀美。
4、 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)準(zhǔn)確、動作可靠、制造方便、更換容易。
推出機(jī)構(gòu)的零件包括：推桿、推板和推管等。
一、推桿結(jié)構(gòu)設(shè)計
推桿的作用是將塑料制品從模具內(nèi)推出。推桿結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，得到廣泛采用。常用的推桿有圓柱頭推桿、帶肩推桿、扁推桿等。
推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計
在一次脫模機(jī)構(gòu)中，常用推桿脫模機(jī)構(gòu)。因為推桿制造方便，滑動阻力小，可以在塑料制品任意位置配置，更換方便，脫模效果好，在實際生產(chǎn)中廣泛采用。因為塑料制品結(jié)構(gòu)形狀不同，推桿在塑料制品上分布的位置和脫模形式也不相同，所以有多種多樣的脫模方式。
推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本原則如下：
1、 推桿的直徑不能過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能承受一定的推力。一般推桿直徑為2.5~15。對于直徑為2.5以下的推桿最好做成臺階形狀。
2、 推桿應(yīng)設(shè)在塑料制品最厚及收縮率大的凸?；蛘哞偧浇?，但不能離凸模和鑲件配固定孔過近，以免影響固定板的強(qiáng)度。
3、 推桿分布要合理，使推出塑料制品使受力均勻，以保證塑料制品不變形。
4、 塑料制品靠近主流道處的內(nèi)應(yīng)力大，易碎裂，因此，在主流道處應(yīng)盡量不設(shè)推桿。
5、 為了避免推桿與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)發(fā)生沖突，推桿要避開側(cè)抽芯處，如果必須設(shè)計推桿時，應(yīng)考慮復(fù)位機(jī)構(gòu)。
6、 推桿與推桿孔的配合間隙不能大于所用塑料的溢邊值，溢邊值一般為0.02~0.08。
7、 推桿截面形狀，應(yīng)根據(jù)塑料制品的幾何形狀而定。
8、 推桿和推桿孔的配合應(yīng)靈活可靠，不發(fā)生卡住現(xiàn)象。
二、推板結(jié)構(gòu)設(shè)計
推板一般適用于塑料制品比較高，難于脫模的塑料注射模具。有時推板與推桿聯(lián)合使用。推板與凸模接觸部分應(yīng)設(shè)有一定斜度，一般為3~5°，這樣可減少推板與凸模壁的摩擦。
高殼、薄壁類塑料制品和小型多孔塑料制品常用推板脫模機(jī)構(gòu)。對于，骨架類塑料制品，一般采用斜導(dǎo)柱開模，滑塊在推板滑槽內(nèi)滑動，推板由定距螺釘推動推出制品。
第8章 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計
一、 概述
當(dāng)塑料制品帶有通孔、凹槽、凸臺時，塑料制品不能直接從模具中脫出必須將成型側(cè)孔、凹槽及凸臺的成型零件做成活動的，稱為活動型芯。完成活動型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫抽芯機(jī)構(gòu)。
（一） 抽芯機(jī)構(gòu)的分類
1、 機(jī)動抽芯 開模時，依靠注射機(jī)的開模動作，通過抽芯機(jī)構(gòu)來帶動活動型芯，把型芯抽出。機(jī)動抽芯具有脫模力大、勞動強(qiáng)度小、生產(chǎn)率高和操作方便等優(yōu)點，在生產(chǎn)中廣泛采用。按其傳動機(jī)構(gòu)可分為以下幾種：斜導(dǎo)柱、斜滑塊抽芯、齒輪齒條抽芯等。
2、 手動抽芯 開模時，依靠人力直接或通過傳遞零件的作用抽除活動型芯。
液壓抽芯 活動型芯的抽出，依靠液壓筒進(jìn)行。其優(yōu)點是根據(jù)脫模力的大小和抽出距離的長短可更換抽芯液壓筒，因此能得到較大的脫模力和較長的抽芯距，由于使用高壓液體為動力，傳遞平穩(wěn)。其缺點是增加了操作工序，同時還要有整套的抽芯液壓裝置，因此使用范圍受到限制，一般很少用.
（二） 抽芯距和脫模力的計算
把型芯把從塑料制品成型位置抽到不妨礙塑料制品脫出位置，即型芯在抽拔方向的距離，稱為抽芯距。抽芯距應(yīng)等于成型孔深度加上2~3mm 。
1、抽芯距的計算 計算公式如下：
s = Htgθ
式中 S — 抽芯距（mm）；
H — 斜滑塊完成抽芯距所需 行程（mm）；
θ— 斜滑塊傾斜角，一般取15°~25°。
2、脫模力的計算 塑料制品在冷卻時包緊型芯，產(chǎn)生包緊力，若要將型芯抽出必須克服由包緊力引起的磨擦阻力，這種叫脫模力。在開始脫模瞬間所需的脫模力為最大。
影響脫模力的因素有很多，大致歸納如下：
（1） 型芯成型部分的表面積和斷面幾何形狀：型芯成型部分表面積最大，包緊力也大；型芯的斷面形狀為圓形時，包緊力小，其脫模力夜小；型芯斷面形狀為矩形或曲線形時，包緊力大，其脫模力也大。
（2） 塑料的收縮率、摩擦系數(shù)和剛性：塑料制品收縮率大，對型芯的包緊力大，脫模力也大；表面潤滑性能好的塑料，脫模力較??；軟塑料比硬塑料所需脫模力小。
（3） 塑料制品的壁厚：包容面積同樣大小的塑料制品，薄壁塑料制品收縮小，脫模力也??；厚壁塑料制品收縮大，脫模力也大。
（4） 塑料制品同一側(cè)面的同時抽芯數(shù)量：當(dāng)塑料制品在同一側(cè)面有兩個以上的孔槽，采用抽芯機(jī)構(gòu)同時抽拔時，由于塑料制品孔距的收縮了較大，故脫模力也大。
（5） 活動型芯成型面的粗糙度：活動型芯成型表面與塑料制品的接觸表面在抽拔時所產(chǎn)生的相對摩擦，對脫模力有很大影響，因此，零件的成型表面應(yīng)有較小的粗糙度（一般在Ra0.4μm以下），加工的紋向要求與抽拔方向一致。
（6） 成型工藝：注射壓力、保壓時間、冷卻時間對于脫模力影響也很大。
根據(jù)各種因素的影響，脫模力計算公式如下：
F = Lhp（μcosα-sinα）
式中 F—脫模力；
L—活動型芯被塑料制品包緊的斷面形狀的周長（mm）；
h—成型部分深度（mm）；
p—單位面積包緊力，一般取8~12MPa；
μ—摩擦系數(shù)，取0.15~0.2；
α—脫模斜度（°）。
代入數(shù)據(jù)得 F = ×14.5×30×10×（0.2×cos40′-sin40′）=2013N
二 斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計
（一）斜滑塊抽芯的工作原理
斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是由與開模方向成一定角度的斜滑塊所組成。
在本設(shè)計中,機(jī)油蓋有外螺紋,采用斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu).
根據(jù)本設(shè)計零件的尺寸,設(shè)計的斜滑塊為燕尾槽結(jié)構(gòu),內(nèi)側(cè)做成螺紋.其尺寸如下圖表示:
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
注射成型時，模具溫度直接影響塑料填充和塑料制品的質(zhì)量，也影響注射周期。因此在使用模具時必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使模具溫度保持在一定范圍。
一 影響冷卻通道設(shè)計的因素
1、模具結(jié)構(gòu)形式。
1、 模具的大小及成型投影面積。
2、 塑料制品熔接痕的位置。
3、 澆口和流道的布設(shè)及其結(jié)構(gòu)。
二 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的基本原則
1、冷卻通道離凹模壁不能太遠(yuǎn)也不能太近，通常其邊距為10~20mm。
2、冷卻通道的設(shè)計和布置應(yīng)與塑料制品的厚度相適應(yīng)。
3、冷卻通道不應(yīng)通過鑲塊和鑲塊接縫處。
4、冷卻通道內(nèi)不應(yīng)有存水和產(chǎn)生回流的部位，應(yīng)暢通無阻，冷卻通道直徑一般為9~12mm。
4、 凹模凸模要分別冷卻，要保持冷卻平衡。
5、 模具主流道部位常與注射機(jī)噴嘴接觸，是模具上溫度最高的部位，應(yīng)加強(qiáng)冷卻，在必要時單獨冷卻。
6、 水管接頭的部位，要設(shè)置在不影響操作的方向，通常朝向注射機(jī)的背面。
7、 水管與水嘴連接處必須密封。
8、 復(fù)式冷卻循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)并聯(lián)而不應(yīng)串聯(lián)。
9、 進(jìn)出口冷卻水溫差不宜過大，避免造成模具表面冷卻不均勻。
三 冷卻系統(tǒng)的形式
冷卻通道的布局，應(yīng)根據(jù)塑料制品形狀及其所需冷卻溫度的要求而定。冷卻通道的形式有直通式、圓周式、多級式、螺旋式、循環(huán)式及噴流式等。本設(shè)計采用直通式冷卻通道。
四 冷卻裝置設(shè)計
1 冷卻裝置的形式 冷卻裝置的形式有溝道冷卻裝置、管道冷卻裝置、導(dǎo)熱冷卻裝置等，本設(shè)計采用管道冷卻裝置。
2冷卻的計算 塑料注射模具工作時必須將模具溫度控制在一定范圍內(nèi)。為使模具保持一定溫度，在單位面積內(nèi)所需排除的總熱量可近似按下式計算：
Q=
式中 Q—單位時間內(nèi)除去的總熱量（J/min）
n—每小時注射次數(shù)；
m—每次注入模具的塑料質(zhì)量（kg）；
—塑料成型時放出的熱熔量，取350KJ/kg
代入數(shù)據(jù)得Q==33250（J/min）
為滿足注射模具冷卻需要，在單位時間內(nèi)所需冷卻水量可按下式計算：
V=
式中 V—單位時間所需冷卻水的體積（m3/min）
ρ—冷卻水密度（在使用溫度時）（kg/ m3）
c—冷卻水比熱容（J/（kg×K））；
t1—冷卻水出口溫度；
t2—冷卻水進(jìn)口溫度；
代入數(shù)據(jù)得V===4×10 -4（m3/min）
選定模具冷卻水管直徑d=6mm
第二部分 CAD/CAM設(shè)計
第10章 CAD/CAM部分
在本次設(shè)計中的分模,仿真工作是用國產(chǎn)CAXA軟件進(jìn)行的.CAXA軟件作為一家高科技軟件企業(yè),以推動中國CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用和制造業(yè)信息化的發(fā)展目標(biāo), 經(jīng)過近10年的發(fā)展,特別是從1997年推出”CAXA電子圖板97”以來, CAXA系列軟件為我國CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮了積極的作用. 目前, CAXA軟件正版用戶超過50000家, 并連續(xù)4年榮獲”國產(chǎn)十佳軟件”稱號, 正日益成為易學(xué),使用,好用的國產(chǎn)CAD/CAM軟件的象征; 并以市場占有率最大, 產(chǎn)品系列棄權(quán), 研發(fā)實力強(qiáng)勁, 國際化聯(lián)盟經(jīng)營等優(yōu)勢, 成為我國CAD/CAM軟件行業(yè)的排頭兵.
CAXA部分的設(shè)計主要有零件三維建模,分模和仿真加工.
一.建模,分模
1. 根據(jù)零件的具體尺寸, 在CAXA制造工程師上畫出機(jī)油蓋的3D圖.
2. 建模,分模過程 其設(shè)計的簡易過程如下:
(1) 建立模具模型
進(jìn)入CAXA制造工程師,打開之前完成的機(jī)油蓋立體圖,然后在分型面出畫出掃描曲面, 接著單擊建立型腔按鈕.在彈出的對話框中設(shè)置一些參數(shù).把其中的收縮率設(shè)置為PA的參數(shù)為0.012
這樣就完成建立型腔的工作.
(2) 然后點擊分模按鈕,拾取分模曲面,接著確定,這樣就完成了分模過程,這時生成了兩個實體,選擇保存一個,在重復(fù)同樣的動作,保存另外一個實體.
二.仿真過程
先打開上面工作中分出的型腔,接下來在CAXA工具欄中選取應(yīng)用菜單中的軌跡生成中的等高粗加工選項, 設(shè)置一些必要的參數(shù),如切削用量,進(jìn)退刀方式,下刀方式和銑刀參數(shù),然后確定,選取型腔的最高點和最低點,然后就選取加工曲面,按右鍵確定.這時軟件會自動按照設(shè)置的參數(shù)生成了仿真軌跡,下一步就是選取應(yīng)用菜單中的軌跡仿真選項,設(shè)置仿真過程中的一些參數(shù),然后拾取剛才生成的軌跡,按右鍵確定.接下來的畫面就是仿真過程,需要花費一定的時間,至此,整個仿真工作就完成了.
上述工作就是任務(wù)書要求的CAD/CAM的工作.
設(shè)計心得體會
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié),是對我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個總結(jié)和考查, 通過這次畢業(yè)設(shè)計, 溫新和鞏固了已學(xué)知識,提高了我們的綜合素質(zhì),使我們樹立起理論聯(lián)系實際的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與正確的設(shè)計方法.
畢業(yè)設(shè)計是我們四年來所做設(shè)計中時間最長,也是最獨立的一個.以前的課程設(shè)計因為題目相同,多少有點抄襲,懶散現(xiàn)象,而這次的畢業(yè)設(shè)計每個人的課題都不一樣,避免了以往的這些弊病. 培養(yǎng)了獨立自主的能力.
這次我所設(shè)計的題目為機(jī)油蓋的注塑模具和模具的分模已及型腔的仿真加工,由于以往我們沒接觸到塑料模具的設(shè)計工作,覺得有點難以著手,感覺很陌生. 為了完成這次的任務(wù), 設(shè)計的前期就天天去圖書館找資料,翻閱有關(guān)注塑模方面的書籍,熟悉這方面的知識, 從中也體會到以前在課堂上老師所授的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的.必須要養(yǎng)成自學(xué)的習(xí)慣.我相信這點對我以后在工作中也是大有幫助的.
另外,在本次設(shè)計中還需要借助計算機(jī)輔助軟件CAD,CAXA,PRO/E等軟件來完成整個設(shè)計工作. 以前都有接觸到這些軟件,但使用的比較少,更不能很熟悉操作,通過這次的設(shè)計以后,發(fā)現(xiàn)自己對這些的軟件都有了更深一步的認(rèn)識.
最后要感謝趙倫,劉璨兩位指導(dǎo)老師的不吝指正, 他們在繁重的教學(xué)之余,還每周都抽出時間給我們答疑,對我們提出的各種問題認(rèn)真,耐心的解答,并對我們設(shè)計中沒發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時地指正,讓我們能順利的完成這次大型的畢業(yè)設(shè)計.
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