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編號：
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目： 圓形篩蓋注塑模具設(shè)計
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
年 6 月 3 日
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙
摘 要
此次畢業(yè)設(shè)計主要是設(shè)計一個圓形篩蓋塑件的注塑模具,成型的材料為PA1010，該材料粘度較低，流動性較好。設(shè)計時先分析塑件的工藝結(jié)構(gòu)，因為塑件整體為圓形，結(jié)構(gòu)簡單，注塑模具設(shè)計采用大水口模架，所以可以采用單分型面一次脫模。模具為一模兩腔，這樣可以滿足大批量生產(chǎn)的需求，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)。型腔和型芯都采用整體式組合結(jié)構(gòu)，方便模具的制造加工。分流道和澆口的設(shè)計則分別選用半圓截面與側(cè)澆口，采用側(cè)澆口可以得到較為光滑的表面，澆口的位置選擇在零件底下的凸緣一側(cè)，澆口凝料去除比較容易且不影響塑件的外觀，排氣設(shè)計是利用分型面排氣。對于塑件的內(nèi)螺紋部分的脫模則采用旋轉(zhuǎn)抽芯的齒輪組結(jié)構(gòu)，進行一邊脫螺紋一邊脫模。塑件的冷卻采用雙層U形環(huán)繞的冷卻管進行冷卻。
除此之外，還使用Moldflow軟件進行模流分析，這樣可以發(fā)現(xiàn)并修改設(shè)計過程中的一些不足之處。本次模具設(shè)計的關(guān)鍵和難點是澆注系統(tǒng)的設(shè)計、成型零件的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、脫螺紋機構(gòu)的設(shè)計等問題，通過解決這些設(shè)計問題，使得所設(shè)計的注塑模具能夠滿足使用要求。
關(guān)鍵詞：圓形篩蓋；分型面；模流分析；脫螺紋機構(gòu)
Abstract
The graduation project is going to design a circular screen cover plastic injection mold, the molding of the material is PA1010 which have low viscosity better fluidity.The plastic parts of the process structure should be analysised in design, because the plastic pieces of the overall circular, has the advantages of simple structure, injection mold design using the sidegate frame, so it can be using single parting surface a demoulding.The mold has two cavity, which can satisfy with the demand of mass production, and can simplify the structure of the mold.In order to facilitate the manufacture and processing of the mould, cavity and core are combined with the integral structure.Design of runner and gate were selected semi-circular section and side gate and relatively smooth surface can be obtained by the side gate, gate location selection at the bottom of the parts of the flange side, gate congeals the material removal is easy and the does not affect the appearance of plastic and exhaust design is using the parting surface exhaust.As for the plastic part of the internal screw thread part of the rotation of the core pulling gear group structure,which can stripping and release of the thread at the same time.The cooling of the plastic part is cooled by a double layer U shaped cooling pipe.
In addition, the Moldflow software is used to carry out the model flow analysis, which can find and modify some deficiencies in the design process.It is the key and difficult point of the mold design to design of gating system, forming part of the design, cooling system design and off thread mechanism design, by solving the design problems, making the design of injection mould to satisfy the use requirement.
Keywords: circular screen cover; parting surface; moldflow analysis; thread off mechanism
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙
目 錄
1 概述 1
1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用 1
1.2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀 1
1.3 塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢 2
2 塑件成型工藝的分析 3
2.1 塑件的材料特性 3
2.2 塑件的工藝結(jié)構(gòu)分析 4
3 成型設(shè)備的選擇 5
3.1 注射機的選擇 5
3.2 模架的選擇 6
3.3 模具相關(guān)參數(shù)的校核 6
4 成型部分的設(shè)計 9
4.1 分型面的選擇 9
4.1.1基本形式 9
4.1.2分型面的選擇原則 9
4.1.3塑件分型面的選擇 10
4.2 型腔的設(shè)計計算 10
4.2.1型腔的結(jié)構(gòu)形式選擇 10
4.2.2型腔的壁厚和底板計算 11
4.2.3型腔的尺寸計算 12
4.3 型芯的設(shè)計計算 13
4.3.1型芯結(jié)構(gòu)形式的選擇 14
4.3.2型芯的尺寸計算 14
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 15
5.1 主流道的設(shè)計 15
5.2 分流道的設(shè)計 16
5.3 澆口的設(shè)計 18
6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 20
6.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計要點 20
6.2 排氣的位置和形式 20
7 導(dǎo)向定位和脫模機構(gòu)設(shè)計 21
7.1 導(dǎo)向定位機構(gòu)的設(shè)計 21
7.2 脫模機構(gòu)設(shè)計 22
7.3 脫模力的計算 24
8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 24
8.1 冷卻系統(tǒng)的尺寸 25
8.2 冷卻系統(tǒng)的布置 26
9 脫模零部件的設(shè)計 27
9.1 脫螺紋電機的選用 27
9.2 脫螺紋齒輪和鏈輪的設(shè)計 28
9.2.1脫螺紋齒輪的設(shè)計 28
9.2.2脫螺紋鏈輪的設(shè)計 30
9.3 主軸與型芯軸的設(shè)計 31
9.3.1主軸的設(shè)計 31
9.3.2型芯軸的設(shè)計 32
9.4 軸承的選用及校核 33
9.5 鍵的選用及校核 34
10 其他說明 35
10.1 部分零部件的選用情況 35
10.2 模具的總體結(jié)構(gòu)及工作原理 35
11 結(jié)論 38
謝辭 39
參考文獻 40
附錄 41
第 43 頁 共 42頁
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙
1 概述
注射模具是目前制造業(yè)的一種很重要的成型裝備，它是把熔融狀態(tài)下的塑料注入事先設(shè)計好的模具中，然后進行冷卻成型。用注射模具生產(chǎn)零件的效率很高，且產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低等特點，所以它被應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)目前是我國的經(jīng)濟基礎(chǔ)工業(yè)之一，同時也是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。
塑料制品在日常社會中都可以看到，模具技術(shù)在目前已經(jīng)成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一，它承擔了機械、電子、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域中大半部分以上
的生產(chǎn)零件、組件和部件的加工生產(chǎn)。目前模具市場供不應(yīng)求，其主要出口國是美國、日本等國家，中國的模具出口數(shù)量很少，但是中國在模具的鉗工技術(shù)方面水平很高，而且勞動力的成本低，所以研究和提高模具的技術(shù)水平為當務(wù)之急。
模具行業(yè)的運用隨著我國科技水平的不斷發(fā)展而變得越來越廣泛，其是我國非常重要的一門行業(yè)。在大學(xué)即將結(jié)束之余，我按照要求完成了學(xué)校所規(guī)定的課程內(nèi)容，且成績良好，還熟練地掌握了一些相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，比如力學(xué)、機械制圖、電工與電子技術(shù)、機械設(shè)計、塑料成型工藝與模具設(shè)計、CAXA繪圖軟件等，對模具行業(yè)主要應(yīng)用在什么地方，模具的各種復(fù)雜、簡單的結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計，在制造模具模架、型腔、型芯零件是選用什么材料、各個零件之間公差配合，型腔、型芯加工的精度要求有了一定的了解，基本上達到了入門模具行業(yè)的基本要求。
1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用
目前，模具的技術(shù)水平高低，在日常的產(chǎn)品中也可以直接體現(xiàn)出來，其生產(chǎn)與制造技術(shù)水平的高低已經(jīng)是衡量一個國家在制造業(yè)方面水平好壞的其中一個標志。為滿足不同企業(yè)的需要，模具可以進行不同產(chǎn)量的生產(chǎn)，而且在生產(chǎn)過程中可以降低生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的收益，所以它深受各行業(yè)的青睞。在發(fā)展中的國家因為自身的技術(shù)較為落后所以模具的制造水平也相對較低，而發(fā)達的國家，他們的模具制造水平已經(jīng)發(fā)展得相當高。模具工業(yè)是提高我國的國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要工業(yè)。比如機械、電子、汽車、建筑這些行業(yè)的發(fā)展與運行都離不開模具工業(yè)。為了滿足不同行業(yè)的需要，它們在制造某些零件時都需要用到模具大批量快速的生產(chǎn)，特別平時看到的汽車、還有所用的電器、家電（電視、電腦、吹風(fēng)筒、風(fēng)扇等）和通信類產(chǎn)品中大半部分的零部件都是用模具來制造出來的。
1.2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀
隨著塑料模具發(fā)展日益加快，其應(yīng)用種類也分成了好幾部分，在模子中進行注塑、吹塑、壓鑄還有沖壓成型等來生產(chǎn)出制品。塑料成型模具在目前應(yīng)用十分的廣泛，其中應(yīng)用的領(lǐng)域包括機械制造行業(yè)、電子工程行業(yè)、航空制造行業(yè)和日常生活用品行業(yè)。模具生產(chǎn)水平的高低和發(fā)展的快慢也反映了現(xiàn)代機械制造水平的高低。這些年來我國一直在研究模具方面的內(nèi)容，這使得我國的模具制造技術(shù)水平比之前有了很大的提高，在某些方面的技術(shù)已經(jīng)接近或達到國際的水平，不斷地增強了我國在模具工業(yè)方面的實力。國外模具技術(shù)現(xiàn)狀：
（1）在切削加工技術(shù)方面大都是采用高強度刀具進行高速切削，以各種高速技術(shù)來提高加工效率，比如切削的速度、進給的速度；這樣的技術(shù)比傳統(tǒng)的切削速度要快幾倍，甚至十幾倍。
（2）廣泛推廣以及應(yīng)用CAD等繪圖軟件先進的技術(shù)，優(yōu)化落后的制造技術(shù)。運用3D設(shè)計的模具行業(yè)已達到了70～80%； PRO/E、UG等軟件普遍應(yīng)用； 采用多軸連動的數(shù)控機床的研發(fā)與應(yīng)用，以提高產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量；并且CAE技術(shù)的應(yīng)用已逐漸成熟。
（3）快速成型技術(shù)的推廣以及快速制模技術(shù)的發(fā)展，形成一種新型的生產(chǎn)方式，開始出現(xiàn)專門的服務(wù)公司，使得不同規(guī)格的模具能夠更快、更有效的制造出來，從而為企業(yè)減少成本帶來更多的效益。
1.3 塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢
塑料注塑成型模具技術(shù)水平的不斷提高和發(fā)展，使得塑料模具制造的精度要求和生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量變得越來越高。所以，我國未來的塑料成型模具有以下幾個發(fā)展的趨勢：
（1）首先要提高制造水平為大型模具的設(shè)計，還有能生產(chǎn)更精密、更復(fù)雜的塑件，制造出擁有更長壽命模具。因為生活水平的不斷提高，社會需求的制品大型化、復(fù)雜化、高精度等等,還要保證生產(chǎn)效率。
（2）把CAD/CAM/CAE的先進制造技術(shù)廣泛地應(yīng)用到模具設(shè)計中。這項技術(shù)已經(jīng)成為共性技術(shù)，它能提高模具制造的速度，并且能一體化的制造出一套模具，解決很多傳統(tǒng)生產(chǎn)無法分工協(xié)作的問題。更加智能的設(shè)計模具，3D的技術(shù)越來越發(fā)揮更重要的作用。
（3）由于各種成型技術(shù)的發(fā)展和研發(fā)，熱流道模具由于比傳統(tǒng)的模具成形的周期短，更能節(jié)省材料，所以要推廣此項技術(shù),像冷注塑模具一樣制定國家的標準、標準的模具、標準的零件等等，這樣有利于此技術(shù)的發(fā)展。氣體輔助注射成型能大幅度降低生產(chǎn)模具成本，它能成型更復(fù)雜、更特殊的零件，解決一些注塑成型不能完成的零件生產(chǎn)，所以要研發(fā)相關(guān)的軟件，為設(shè)計帶來更快速、更高效率。擔是也要繼續(xù)對注塑模具的持續(xù)研發(fā)，跟上國際水平。
（4）提高塑料模具的國際標準化水平，并且要加強對標準件的使用，減少不標準件的流動，有利于與國際接軌。模具標準件的廣泛應(yīng)用，第一可以提高模具的質(zhì)量，第二可以降低模具制造成本，且更換使用更加方便。
（5）可以選擇優(yōu)質(zhì)的材料并且對其表面采取先進的表面處理技術(shù)進行處理來提高模具的使用壽命和質(zhì)量，這對于提高模具水平顯得十分重要。
（6）應(yīng)用逆向工程能更有效、更快的制造出零件。主要運用三坐標測量儀測量塑件的尺寸或者用三坐標掃描儀來獲取塑件數(shù)據(jù)，進而通過軟件來對塑件進行逆向工程設(shè)計。所以要加大對多樣性、操作簡單又廉價的測量設(shè)備，以方便實現(xiàn)逆向工程。
（7）由于當前對塑件的成型速度過慢，滿足不了社會的需要，因此要加強快速成形技術(shù)的發(fā)展和能夠快速地把模具制造出來的技術(shù)。
（8）國內(nèi)的銑削加工速度還達不到國際先進水平,所以要加大高速銑削的推廣，使其在模具行業(yè)中廣泛應(yīng)用。
2 塑件成型工藝的分析
2.1 塑件的材料特性
1）基本特性
此次設(shè)計的塑件原材料選擇的是聚酰胺（PA1010），又稱為尼龍，其是工程所常用的一種塑料之一。PA1010在色澤方面呈半透明白色，為固體材料，具有工程塑料聚酰胺的一般共性，對一些霉菌的作用非常穩(wěn)定，以及對光作用也很穩(wěn)定。它具有一定的獨特力學(xué)性能，而且還有很強的耐熱、耐低溫、耐腐蝕以及耐磨等良好的特性。但其吸水性不強，收縮率相對較大，一般在溫度為80～100以下使用，所以加工前干燥要充分，加工后要經(jīng)過調(diào)濕處理。
2） 主要用途
因為尼龍塑料有著各種良好的性能，所以其在很多行業(yè)都很常用，可以用來制造各種機械、化學(xué)以及電氣等零部件，比如軸承、齒輪、蝸輪蝸桿、輸油管、儲油容器及電池箱和電器線圈等零件。
3） 成型的特點
尼龍在熔融狀態(tài)下的粘度低，流動性很好，但注射過程容易產(chǎn)生飛邊，所以加工前必須進行干燥處理；由于吸水性強使得塑件的尺寸變化較大；塑件的壁厚對成型的收縮率有很大的影響，所以塑件的設(shè)計要盡可能均勻，以防止縮孔的產(chǎn)生；因為熔融狀態(tài)下的PA1010熱穩(wěn)定性較差，所以不能在高溫料筒內(nèi)停留過長的時間。PA1010的主要技術(shù)性能指標如表2-1所示：
表2-1 PA1010的主要技術(shù)性能指標
物理性能
密度/
1.04
力學(xué)性能
拉伸強度/Mpa
55
熔點/
210
壓縮強度/Mpa
65
熱變形溫度/
——
彎曲強度/Mpa
80
透明性
半透明
缺口沖擊強度/
5
成型收縮率（%）
1.0～2.3
彎曲模量Kpa
89
吸水性（%）
0.2～0.4
4）注射成型的工藝條件
PA1010是一種半透明的結(jié)晶型聚酰胺，它在性能方面都具有一般尼龍的共性，其最大的特點就是擁有較高的延展性和不可逆拉的能力，成型的工藝條件如表2-2所示：
表2-2 PA1010的注射成型工藝條件
工藝條件
PA1010
機筒溫度/
輸入段
壓縮段
均化段
190～210
200～225
210～230
噴嘴溫度/
模具溫度/
注射壓力/MPa
保壓壓力/MPa
成型周期/s
200～210
40～80
70～100
20～40
30～100
2. 2 塑件的工藝結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)所設(shè)計出來的塑件尺寸，然后用Solidworks三維軟件畫出其三維造型圖，再用里面“工具”中的“質(zhì)量屬性”來分析它的體積大小為V=18cm,故可以算出其質(zhì)量為m==1.04x18=18.72g。
此次圓形篩蓋內(nèi)表面有螺紋，在上表面有79個小孔，其中內(nèi)圈35個小孔直徑為2mm，外圈44個小孔直徑為3mm，外表面方面有較高的要求，表面上不能有澆口痕跡，表面粗糙度為Ra0.8。塑件尺寸精度為MT5級。如圖2-1實物圖所示：
圖2-1 圓形篩蓋三維實物圖
圖2-2為圓形篩蓋設(shè)計的二維圖：
圖2-2 圓形篩蓋二維圖
3 成型設(shè)備的選擇
3.1 注射機的選擇
目前的注射機主要按照其外形特征可分為四類：臥式注射機、立式注射機、角式注射機以及多模注射機，其中以臥式注射機應(yīng)用較為廣泛。盡管各種注射機在外形方面各有不同，但它們基本上都是由合模鎖模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)組成。所以此次設(shè)計選擇的注射機為臥式注射機。
在本次設(shè)計模具采用一模兩腔的形式，故可由此計算出塑件的總質(zhì)量=18.72x2=37.44g；澆注系統(tǒng)的體積=5cm,則=1.04x5=5.2g兩者質(zhì)量之和為M=+=37.44+5.2=42.64g。根據(jù)所計算出的體積或者質(zhì)量以及模架的相關(guān)尺寸可以選擇注射機的型號為XS-ZY-500。其主要的技術(shù)規(guī)格如表3-1所示：
表3-1 XS-ZY-500注射機的主要技術(shù)規(guī)格
額定注射量/cm
500
最大開合模行程/mm
500
螺桿直徑/mm
65
模具允許的最大厚度/mm
450
注射壓力/MPa
145
模具允許的最小厚度/mm
300
注射行程/mm
200
噴嘴的圓弧半徑/mm
18
鎖模力/kN
3500
噴嘴孔的直徑/mm
3、5、6、8
注射方式
螺桿式
頂出形式/mm
中心液壓頂出，兩側(cè)機械機械頂出
最大的成型面積/cm
1000
合模方式
液壓-機械
3.2 模架的選擇
對于注塑成型生產(chǎn)，設(shè)計及制造模架是注射模具一個重要的工作環(huán)節(jié)，所以為了提高模具的質(zhì)量與減少其制造周期，目前我國注射模架已經(jīng)走向標準化，其中包括中小型模架標準與大型模架標準，在此基礎(chǔ)上又可以分為基本模架和派生模架。根據(jù)塑件的尺寸及形狀，此次設(shè)計所用模架為龍記大水口AI模架其主要尺寸為400x280x335mm,如圖3-1所示：
圖3-1 龍記大水口AI模架
模架由上到下各模板的尺寸如表3-2所示：
表3-2 模架各板的尺寸
定模座板/mm
定模板/mm
動模板1/mm
動模板2/mm
墊板/mm
推桿固定板/mm
推板/mm
動模座板/mm
25
60
60
68
97
15
20
25
故模具的總厚度為B=25+60+60+68+97+25=335mm，滿足所選注射機的安裝行程。
3.3 模具相關(guān)參數(shù)的校核
（1） 型腔數(shù)量的確定及校核
型腔的數(shù)量能否跟注射機的規(guī)格相匹配，這個需要對了其進行校核后才能確定，故可以按注射機的額定鎖模力來進行對型腔數(shù)量的校核，則有：
（3-1）
式中：Fp——注射機的額定鎖模力，N；
A——單個塑件在分型面上投影的面積，mm；
A1——澆注系統(tǒng)在分型面上投影的面積，mm；
P——塑料對型腔的成型壓力，大小為注射壓力的0.8，MPa。
由公式（3-1）代入已知數(shù)據(jù)得：
=579.38kN
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