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課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：
設(shè)計編號：
學(xué) 院：
系 別：
專 業(yè)：
班 級：
學(xué) 號
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期： 年 月 日
答辯日期： 年 月 日
目 錄
前 言 3
1、引言 4
2、塑件的工藝性分析 6
2.1.塑件的分析 6
2.2.ABS的性能分析 6
2.3.ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 8
3、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 10
3.1.分型面位置的確定 10
3.2.確定型腔數(shù) 10
3.3.排列方式 10
3.4.模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11
3.5.注射機型號的確定 11
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 14
4.1.流道的設(shè)計 14
4.2.分流道的設(shè)計 14
4.3.澆口的設(shè)計 16
4.4.校核主流道的剪切速率 17
4.5.冷料穴的設(shè)計及計算 17
5、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 18
5.1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
5.2.成型零件鋼材的選用 20
5.3.成型零件工作尺寸的計算 20
5.4.成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算 22
6、模架的確定 24
7、排氣槽的設(shè)計 25
8、脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 26
9、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 27
10、導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計 28
總 結(jié) 29
致 謝 30
參考文獻 31
前 言
模具課程設(shè)計是在完成冷沖模具設(shè)計、塑料模具設(shè)計、CAD軟件等相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)之后，一個重要的綜合性的環(huán)節(jié)。在設(shè)計之前，要具備機械制圖、公差與技術(shù)測量、機械原理及零件、模具材料及熱處理、模具制造工藝、塑件成型工藝及模具設(shè)計等方面必要的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。初步了解塑件的成型工藝和生產(chǎn)過程，熟悉各種塑料模具的典型結(jié)構(gòu)。
課程設(shè)計的基本目的是：
（1）綜合運用塑料模具設(shè)計、機械制圖、公差與技術(shù)測量、機械原理及零件、模具材料及熱處理、模具制造工藝、塑件成型工藝及模具設(shè)計等方面必要的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，分析和解決塑料模具設(shè)計問題，進一步鞏固加深和拓寬所學(xué)的知識。
（2）通過設(shè)計實踐，逐步樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，基本掌握塑料模具設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。
（3）通過計算、繪圖和運用技術(shù)標準、規(guī)范、設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，進行塑料模具設(shè)計全面的基本技能訓(xùn)練，為課程設(shè)計打下一個良好的實踐基礎(chǔ)。
1、引言
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。由于模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和成本低等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航天航空、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等部門得到極其廣泛的應(yīng)用。以塑料該產(chǎn)品模具的設(shè)計和典型模具零件的數(shù)控加工為例，介紹了注塑模具的設(shè)計方法和流程。首先根據(jù)塑件材料及工藝特性用pro/e軟件對零件進行模型分析，然后選擇注塑機并確定型腔數(shù)目，接著確定成形方案：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、分型面設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、脫模機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。最后進行注塑機工藝參數(shù)校核，包括注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度和注射機閉合高度等方面。
課程設(shè)計是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運用所學(xué)課程的理論和實踐知識,設(shè)計一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
本設(shè)計為一塑料儀表蓋。如圖：
對產(chǎn)品的要求有：1、塑件不允許有變形、裂紋；2、脫模斜度30/~1。；3、未注圓角為R2~R3；4、壁厚處處相等；5、塑件材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料），生產(chǎn)批量為大批量。6、未注尺寸公差按所用塑料的高精度級差取。
2、塑件的工藝性分析
2.1.塑件的分析
（1） 外形尺寸 該塑件壁厚為2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型。
（2） 精度等級 每個尺寸的公差大致一樣，除了小孔之間的距離。按實際公差進行計算。
（3） 脫模斜度 塑件精度不是很高且為小塑件，又ABS成型收縮率小，參考教科書選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1度。
2.2.ABS的性能分析
化學(xué)名稱 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料
英文名稱 Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic
英文名稱 Alkyl Benzo sulfonate
性能檢測
塑料性能檢測技術(shù)服務(wù)遍布化工行業(yè)，從原材料鑒定、化工產(chǎn)品配方分析，到產(chǎn)品生產(chǎn)中的工業(yè)問題診斷、產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)節(jié)的失效分析、產(chǎn)品可靠性測試，都可以提供最專業(yè)的分析技術(shù)服務(wù)。ABS樹脂集合了三者單體的優(yōu)良性質(zhì)，即：苯乙烯的光澤、電性能、成型性；丙烯腈的耐熱性、剛性、耐油性；丁二烯的耐沖擊性。
塑料ABS的性能檢測因注意：
1.一般性能 ：
ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無毒、無味、吸水率低其制品可著成各種顏色，并具有90%的高光澤度。ABS同其它材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不滴落，并發(fā)出特殊的肉桂味。
ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強度和表面硬度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好。
ABS熔體的流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似。ABS的流動特性屬非牛頓流體，其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。
2.力學(xué)性能
ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用。即使ABS制品被破壞，也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞。ABS的耐磨性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的蠕變性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。
3.熱學(xué)性能
ABS屬于無定形聚合物，無明顯熔點；熔體粘度較高，流動性差，耐候性較差，紫外線可使變色；熱變形溫度為70—107℃（85左右），制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。對溫度，剪切速率都比較敏感；ABS在－40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 -40℃到85℃的溫度范圍內(nèi)長期使用。
4.電學(xué)性能
ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。
5.環(huán)境性能
ABS不受水、無機鹽、堿醇類和烴類溶劑及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。
性能測試是通過自動化的測試工具模擬多種正常、峰值以及異常負載條件來對系統(tǒng)的各項性能指標進行測試
ABS樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。
ABS樹脂廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，電器儀表工業(yè)和機械工業(yè)中，常作齒輪,汽車配件，擋泥板，扶手，冰箱內(nèi)襯，葉片，軸承，把手，管道，接頭，儀表殼，儀表板，盆安全帽，等；在家用電器和家用電子設(shè)備的應(yīng)用前景更廣闊，如電視機，收錄機，冰箱，冷柜，洗衣機，空調(diào)機，吸塵器和各種小家點器材：日用品有鞋，包，各種旅游箱，辦公設(shè)備，玩具及各種容器等，低發(fā)泡的ABS能代替木材，適合作建材，家具和家庭用品。
ABS的主要性能指標：
收縮率：0.3~0.8 密度： 1.03-1.07g/cm3
吸水率：0.10% 拉伸強度：45~58MPa
比體積：0.93v/dm3kg 抗彎強度：87MPa
2.3.ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)
（1）、注射成型過程
1）、成型前的準備。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，微量水份在高溫下加工會使制品產(chǎn)生白濁色澤，銀絲和氣泡，成型之前必須預(yù)干燥，水分含量應(yīng)低于0.02%。
2）、注射過程。塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為沖模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。
3）、塑件的后處理。對塑件進行烘箱處理，處理條件為110℃~120℃。處理時間在八小時以下，隨空氣逐漸冷卻。
（2）、注射工藝參數(shù)
注射時間：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為20~40r/min，取30r/min。
料筒溫度（℃）：后段150~170；中段165~180；前段180~220。
噴嘴溫度（℃）：170~180。
模具溫度（℃）：50~80。
注射壓力（MPa）：600~1000。
成型時間（S）：50-220
(注射時間取20-90，高壓時間0-5，冷卻時間20-120)。
3、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
3.1.分型面位置的確定
通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)該選在蓋截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如下圖：
3.2.確定型腔數(shù)
該塑件雖然為大批量生產(chǎn)，但精度要求，又考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費用和各種成本費用等因素，初選為一模4腔結(jié)構(gòu)形式。
3.3.排列方式
多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與交口開設(shè)的部位對稱。由于該設(shè)計選擇的是一模4腔，故采用90度對角對稱排列，如下圖所示：
3.4.模具結(jié)構(gòu)形式的確定
從上面的分析可知，本模具設(shè)計為一模四腔，對角對稱排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)交口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設(shè)分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模版。由上綜合分析可確定選用帶脫模板的單分型面注射模。
3.5.注射機型號的確定
（1）注射量的計算 通過面積×高=體積的計算方法初步計算得
塑件體積： V塑=3.14×45×45×45-3.14×42.5×42.5×42.5+3.14×25×25×10-3.14×22.5×22.5×10-4×3.14×4×4×2.5-3.14×6×6×2.5
=286132.5-241044.06+19625-15896.25-502.4-282.6
=48032.19mm3=48.03cm3
塑件質(zhì)量： m塑=ρV塑=48.03×1.05g= 50.43g
式中，ρ取1.05g/cm3。
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的估算 根據(jù)經(jīng)驗公式按照塑件體積的0.2~1倍來估算。則，選取0.25倍。故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為：
V總= V塑（1+0.25）×4=48.03×1.25×4≈240.15 cm3
（3）選擇注射機 根據(jù)計算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總=240.15cm3，并結(jié)合：V公=V總/0.8，則有V公≈300.1875 cm3。根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為320 cm3，注射機型號為SZY—300臥式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
理論注射容量/ cm3
320
移模行程
/mm
340
螺桿柱塞直徑
/mm
60
最大模具厚度/mm
355
V注射壓力/MPa
150
最小模具厚度/mm
205
注射速率/gs-1
105
鎖模形式
雙曲肘
塑化能力/gs-1
55
模具定位孔直徑/mm
125
螺桿轉(zhuǎn)速/rmin-1
0~200
噴嘴球半徑/mm
12
鎖模力/kn
1500
噴嘴口直徑/mm
4
拉桿內(nèi)間距/mm
450×450
（4）注射機的相關(guān)參數(shù)校核
注射壓力校核。ABS的注射壓力為100~140MPa，這里取P0 =120 MPa，該注射機的公稱注射壓力P公=700MPa，注射壓力安全系數(shù)K1=1.25~1.4，這里取1.4，則：P0 K1=120×1.4=168
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