把手注塑模具設(shè)計說明

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1、 . .. . 目錄 目錄1 摘要2 ABSTRACT3 第一章緒論4 1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀4 1.2.1國外注塑模具的現(xiàn)狀4 1.2.2注塑模具技術(shù)的發(fā)展趨勢5 1.3本課題擬定的基本方案及解決的主要問題6 第二章注塑機的選擇8 2.1塑件的工藝分析8 2.2注塑設(shè)備的選擇9 2.2.1估算塑件質(zhì)量與體積9 2.3模架的選定10 2.4確定模腔的數(shù)量11 第三章模具設(shè)計的有關(guān)計算13 3.1型腔和型芯工作尺寸計算13 3.1.1 型芯尺寸的計算13 3.2模具型腔壁厚

2、的計算13 第四章澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計15 4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計15 4.1.1 主流道的設(shè)計15 3.2.2澆口套的設(shè)計15 4.1.2 冷料井的設(shè)計16 4.1.3 分流道的設(shè)計16 4.2 分型面的選擇及排氣槽的設(shè)計16 4.2.1 分型面的選擇16 4.2.2排氣槽的設(shè)計17 第五章推出機構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計18 5.1 推出機構(gòu)的設(shè)計18 第六章繪制模具的總裝圖21 設(shè)計總結(jié)22 致23 參考文獻：24 摘要 注射成型是塑料成型的一種重要方法,它主要適用于熱塑性塑料的成型,可以一次成型形狀復雜的精密塑件。本課題就是將塑料蓋作為設(shè)計模型,將

3、注射模具的相關(guān)知識作為依據(jù),闡述塑料注射模具的設(shè)計過程。 本設(shè)計對塑料蓋進行的注塑模設(shè)計,對塑件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析。明確了設(shè)計思路,確定了注射成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細的計算和校核。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠,保證了與其他部件的配合。最后用AutoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。 本課題通過對塑料蓋的注射模具設(shè)計,鞏固和深化了所學知識,取得了比較滿意的效果,達到了預期的設(shè)計意圖 關(guān)鍵詞：塑料模具,注射成型,模具設(shè)計 ABSTRACT Plastic injection molding is an important method of mold

4、ing, which apply mainly to the thermoplastic plastic molding, can be a complex shape of the precision molding plastic parts. This issue is the plastic cover as a design model, the injection mold-related knowledge as the basis on the design of plastic injection molding process. The design of plasti

5、c injection mold covered the design, structure of the plastic parts of the process. Defined the design, determine the injection molding process and the specific part of a detailed calculation and verification. So the structure can be designed to ensure that the use of reliable mold work to ensure th

6、at the co-ordination with other components. Finally, AutoCAD drawing a mold assembly and parts plans. The topics covered by plastic injection mold design, consolidated and deepened by knowledge, has been relatively satisfied with the results, achieved the expected design intent KEY WORDS:Plas

7、tic mold, Inljection molding; Die design 第一章 緒論 目前中國模具產(chǎn)品已經(jīng)形成10大類46個小類,模具廠點兩萬多家,從業(yè)人員約50萬人。在所有模具產(chǎn)品中,自產(chǎn)自用的比例占大部分,20XX完成了商品化流通的模具占45%左右。在10大類模具產(chǎn)品中,塑料高速混合機模具的比例在20XX模具總量中已達到36%,20XX則接近40%,塑料模具在進出口中的比重更是高達50%~60%,并且隨著中國機械、汽車、家電、電子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的快速開展,這一比例還將持絕進步。每一次塑料模具新產(chǎn)品的開發(fā)都會直接或間接導致工業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代,例如,20世紀

8、80年代成型擠出技術(shù)的研究成功,使第四代門窗〔塑料門窗〕得以廣泛使用；而塑料封裝技術(shù)研究的成功使得集成電路能夠大規(guī)模、大批量的死產(chǎn),從而被廣泛應用。還應提到,大型模具方里48英寸大屏幕彩電塑殼具對中國彩電工業(yè)開展的貢獻,精密塑料模具方里多型腔小模數(shù)齒輪模具對中國VCD和DVD機產(chǎn)業(yè)開展的促進?？梢缘?塑料模具的創(chuàng)新與其他工業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)息息相關(guān),隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃開展和保守產(chǎn)業(yè)的信息化改造,塑料模具市場的前景一片廣闊,全球高檔、精密塑料模具市場呈現(xiàn)供不應求的局里。 模具被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母,所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才得以規(guī)模死產(chǎn)、快速擴,被歐美等發(fā)達國家譽為"磁力工業(yè)"。由於模具對社會死產(chǎn)

9、和國民經(jīng)濟的巨大推進做用和自身的高附加值,世界模具市場開展較快,該前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達到600億~650億美元,是機床工業(yè)產(chǎn)值的兩倍。中國模具行業(yè)也在快速開展,中國模具產(chǎn)品產(chǎn)值已從1993年的110億元增少到1997年的200億元,并超過了機床產(chǎn)品的產(chǎn)值,到20XX增少到360億元,1996年~20XX間的年均增少速度達到14%以上,在某些行業(yè)年均增速更是高達100%。20XX模具產(chǎn)值已達450億元,增少25%以上,出口3.368億美元。 1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國外注塑模具的現(xiàn)狀 80年代以來,在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速

10、,年均增速均為13%,1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億,至20XX我國模具總產(chǎn)值預計為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中,塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個多世紀,有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如津榮天和機電和北極星I.K模具制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都

11、達到了國外同類產(chǎn)品的水平,而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達10～30萬次,淬火鋼模達50～1000萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距。成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如海信模具、通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英

12、寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù),一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的50～80%相比,差距較大。 1.2.2注塑模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 據(jù)有關(guān)方面預測,模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的,在未來的模具市場中,塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具,在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不

13、斷發(fā)展,對塑料模具提出越來越高的要正常的,因此,精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時,由于近年來進口模具中,精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù),所以,從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā),這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展,使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點,高速公路的迅速發(fā)展,對汽車輪胎也提出了更高要求,因此子午線橡膠輪胎模具,特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木,以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在"十五"期間將有較大發(fā)展,特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的

14、塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面,除了彩電等音像產(chǎn)品外,筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展,這些都是塑料模具市場的增長點。 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向?qū)ǎ? 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù),近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度,為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初

15、見端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的

16、普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制,而且其常用于較復雜的大型制品,模具設(shè)計和控制的難度較大,因此,開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件,顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度,繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低,與國外差距甚大,在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展,為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本,模具標準件的應用要大力推廣。為此,首先要制訂統(tǒng)一的國家標準,并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程

17、度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 1.3本課題擬定的基本方案及解決的主要問題 該課題要求根據(jù)給定的制件二維圖,完成基于CAD技術(shù)的注塑模具的設(shè)計,重點為注射加工方法、模具的結(jié)構(gòu)及模具零件的設(shè)計,用Pro/E軟件對制件完成三維造型、干涉檢查、質(zhì)量計算,然后用Pro/E的Manufacture\Mold模塊進行模

18、具設(shè)計,包括流道及冷卻水道設(shè)計。 通過本課題的研究與設(shè)計,我了解了工藝工裝設(shè)計的全過程,學會綜合應用所學的機械原理、機械設(shè)計、制造工藝學等知識解決實際工程問題的能力,拓寬了在沖壓零件的工藝與模具設(shè)計方面的知識,進一步熟悉了proE軟件,提高了綜合工程素質(zhì),培養(yǎng)了我自學、勇于實踐、開拓創(chuàng)新的精神,由于這是我們初次接觸模具的相關(guān)知識,本畢業(yè)設(shè)計課題的模具設(shè)計存在一些考慮不周到不完善的地方,希望各位老師給予寶貴的意見與指導。 第二章 注塑機的選擇 2.1塑件的工藝分析 塑料件的形狀如下圖1-1 ` 圖1-1塑料把手 由塑料件可以看出

19、塑件尺寸不大,但外部結(jié)構(gòu)形狀并不簡單同時它的形狀也并不規(guī)則,但其特征符合塑料件的設(shè)計要求。 該塑件的材料：ABS;精度：一般;生產(chǎn)批量：大批量； 材料： 1〕 基本特性 ABS〔丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-共聚物〕該塑料屬于熱塑性塑料,其成形性能較好,流動性好,成形收縮率較小〔通常為0.3-0.8〕比熱容較低,在料筒中塑化效率高,在模具中凝固比較快,成形周期比較短,但吸水性比較大,成形前必須進行干燥,可以在柱塞式或者螺桿式注射機上成形,ABS的容重r=1.03-1.07g/cm2. 2〕 主要用途 聚丙烯可以用作各種機械零件,如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件；可作水、蒸汽、各

20、種酸堿的輸送管道,化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層；可制造蓋和本體合一的箱殼,各種絕緣零件,并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 3〕 成型特點 聚丙烯成型收縮圍大,易發(fā)生縮孔、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大,注射成型模具必須設(shè)計能充分進行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜溫度為80C左右,不可低于50C,否則會造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷,且溫度過高會產(chǎn)生翹曲等現(xiàn)象。 尺寸精度的選擇： 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標準,然而在滿足塑件使用要求的前提下,設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些,以便降低模具的加工難度和生產(chǎn)成本。對塑件的精度要求要具體分析,根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差,該塑件為

21、一般用品,所以精度要求為一般即可,凹槽為工作部位尺寸精度應稍微高一些。根據(jù)《塑料成型工藝及模具設(shè)計》中的表3.10精度等級的選用中選擇ABS 的一般精度精度等級為MT3。再有表3.9塑件公差數(shù)值表中可以查得公稱尺寸在0－3圍公差數(shù)值為0.12稱尺寸在10-14圍公差數(shù)值為0.18,公稱尺寸在18－24圍公差數(shù)值為0.24,公稱尺寸在30－40圍公差數(shù)值為0.32,公稱尺寸在40－50圍公差數(shù)值為0.40。 〔2〕 尺寸精度的組成及影響因素：制品尺寸誤差構(gòu)成為： δ=δ s+δz+δc+δa 〔2-1〕 式中δ——制件總的成型誤差; δs——塑料收縮率波動所引起的誤差；

22、δc——模具磨損后所引起的誤差； δa——模具安裝,配合間隙引起的誤差； 2.2注塑設(shè)備的選擇 2.2.1估算塑件質(zhì)量與體積 有塑件的結(jié)構(gòu)分析得到塑件的總體積為：V= 13.50cm3 由《塑料成型工藝與模具設(shè)計》表3.1常用塑料的注射工藝參數(shù)中可以看到材料為ABS的塑料的各項工參數(shù)如下： 注射機類型：螺桿式； 螺桿轉(zhuǎn)速/〔r.min-1〕：30～60； 噴嘴形式：直通式; 噴嘴溫度/°C：180～190; 料筒溫度/°C：前段 200～210,中段 210～230,后段 180～200； 模具溫度/°C：50～70； 注射壓力/MPa：70～90； 保壓壓力/M

23、Pa：50～70； 注射時間/s：3～5； 保壓時間/s：15～30； 冷卻時間/s：15～30； 成型周期/s：40～70； 由以上條件初步選XS－Z-60的注射壓力機,由表4.2常用國產(chǎn)注射機的規(guī)格和性能可知該壓力機的各項參數(shù)如下： 額定注射量/cm3：60 螺桿〔柱塞〕直徑/mm：38 注射壓力/MPa：122 注射行程/mm：170 注射方式：柱塞式 鎖模力/KN：500 最大成型面積/cm2：30 最大開合模行程/mm：180 模具最大厚度/mm：200 模具最小厚度/mm：70 噴嘴圓弧半徑/mm：12 噴嘴孔直徑/mm：4 頂出形式：中心定出

24、 動定模固定板尺寸/mm：330×440 拉桿空間/mm：190×300 合模方式：液壓-機械 液壓泵：流量/〔 L/min〕170 、12 壓力/MPa：6.5 電動機功率/KN：5.5 機器外形尺寸/ mm：2340×850×1460 2.3模架的選定 模架是設(shè)計、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為了提高模具質(zhì)量,縮短模具制造周期,組織專業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)規(guī)定我國注射模國家標注有兩個,即GB/T12556 ——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555 ——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為〔6

25、30mm×630mm〕～<1250mm×2000mm>。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準,該設(shè)計采用標準模架。 現(xiàn)在各塊板的厚度已經(jīng)標準化,所需要的只是選擇,如何選擇合理的厚度,這里有兩個尺寸需要注意： 〔1〕凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型時型腔中有很大成型壓力,當塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時,如凸模底板厚度不夠,則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞,所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定。 〔2〕推板推出距離；在分模時塑件一般是粘結(jié)在型芯上的,需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯,該塑件的高度為24mm黏結(jié)在型芯上的尺寸約為24mm,所以當推出

26、距離為24 mm時就能使塑件和型芯分離,如果C板的高度太小,則推出的距離不夠使塑件脫離型芯,在本套模具中推出塑件的距離即塑料高度要小于墊塊減去推板和推桿固定板的厚度。 由于該模具采用一模一腔根據(jù)塑件的大小、高度、壁厚的計算以及模架的空間能夠裝下螺釘,選用模架的大小為300 mm×300mm。 查國家標準模架的組合尺寸為： 模板： 寬度B0=200㎜, 長度L=300㎜, 厚度A=25mm、B=25㎜； 座板：寬度B1=300㎜, 定模 厚度H1=25㎜,動模 H2=25㎜； 墊板： 寬度B3=40㎜, 厚度C=63㎜； 支承板： 厚度H3=20㎜； 推桿固定板板： 厚度h1=

27、25㎜； 推板 ： 厚度h2=50㎜,寬度B2=150㎜； 導柱： 直徑d=25㎜； 導套： 直徑d1=35㎜； 推桿： 直徑d2=6㎜； 2.4確定模腔的數(shù)量 當未限定設(shè)備時,必須考慮以下因素： 注射機額定注射量GB,每次注射量不超過最大注射量的80%,即： n=0.8GB-Gj/Gs 〔2-1〕 式中:n-型腔數(shù)； Gj-澆注系統(tǒng)〔g〕 Gs-塑件質(zhì)量 GB-注射機額定注射量〔g〕 估算澆注系統(tǒng)的體積Vj,根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計方案進行估算得到Vj=4.44cm3 則澆注系統(tǒng)塑料重量Gj=vj*r=4.75g. 設(shè)n=1,則到

28、： GB=nGs+Gj/0.8=1*5.15+4.75/0.8g=14.58g. 〔2-2〕 又根據(jù)模具以及分型的方式選擇XS-Z-60型注射機,根據(jù)塑件精度,由于該塑件精度一般,故采用多型腔即n=1。 由以上可知所選注射機比較合適,因為工件的生產(chǎn)批量大且精度要求一般,據(jù)此及經(jīng)濟條件考慮設(shè)計時采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu),這樣制件精度也會得到保證。 第三章 模具設(shè)計的有關(guān)計算 3.1型腔和型芯工作尺寸計算 3.1.1型芯尺寸的計算 型芯是成型塑件表面的主要零件,主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯、和螺紋型環(huán)等。對于該塑件而言,需要一個主型芯和四個小型芯,還需要另外一個型芯,于其

29、它的形式就不作介紹了。 1. 主型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 主型芯的結(jié)構(gòu)可以分為整體式的和組合是的兩種。 〔1〕 整體式型芯的特點是：結(jié)構(gòu)牢固,但加工不方便,消耗的模具鋼多,主要用于工藝試驗或小型模具上形狀簡單的型芯。 〔2〕 組合式型芯的結(jié)構(gòu)特點：加工方便,這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨加工后,再鑲?cè)肽０逯?這種結(jié)構(gòu)的型芯與整體式結(jié)構(gòu)相比可以節(jié)省材料。 在本套模具中的主型芯采用組合式的,主型芯的固定是用進限位釘固定。 主型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小型芯是用來成型塑件上的小孔或槽。小型芯單獨制造后,再嵌入模板中,小型芯采用直接固定在限位釘上。但由于本套模具中的小型芯細長,將面臨著小型芯固定在哪個模板上的問題,如

30、果小型芯固定在動模一側(cè),在開合模過程中模板相對移動,小型芯的強度可能不夠,因此必須較核型心的強度。 3.2模具型腔壁厚的計算 在注塑成型過程中,型腔主要承受塑料熔體的壓力,因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠,當型腔中產(chǎn)生的應力超過型腔材料本身的許用應力[σ]時,型腔將導致塑性變形,甚至開裂。與此同時,若剛度不足將導致過大的彈性變形,從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此,有必要對型腔進行強度和剛度的計算,尤其重要的是精度要求高的大型塑件的型腔,不能僅憑經(jīng)驗確定。 根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計,按強度校核；小型模具按強度條件設(shè)計,按剛度條件校核。 在本套模具中

31、采用的圓形型腔所以計算時要用圓形型腔的側(cè)壁和底板厚度的計算公式。 按強度條件計算側(cè)壁厚度： S≥r 〔3-3〕 [σ]——材料的許用應力； P——模腔壓力； R——凹模型芯半徑或型芯外半徑； S——凹模側(cè)壁厚度； 定模板常采用45鋼,T8,T10, CrWMn等制造。在該模具中滑塊的材料采用CrWMn,因為CrWMn是低合金冷作塑模鋼切削加工比較容易,淬火性、耐磨性、拋光性都比結(jié)構(gòu)鋼好,熱處理變形也比較小,在塑模鋼中價格比較便宜,適合于在大批量塑料制件生產(chǎn)中制造熱塑性塑料所用的凸模和凹模等零部件,并且允許這些零部件的形狀比較復雜精度比較高。而且該種材料適合

32、用于熱處理變形小的型腔、型芯或鑲件和增強塑料的成型模具。 CrWMn的許用應力[σ]=600MPa； 型腔壓力P=40×80%=32MPa； r=26mm; 所以S≥6× ≥0.35mm 取S=6.8mm； 圓形型腔底板厚度的計算： H≥ 〔3-4〕 ≥ ≥1.53mm 取H=7mm； 第四章 澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計 4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道,它有主流道,分流道,冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì),傳熱,傳壓情況決定著塑件的在和外表質(zhì)量,它的布置和安排影響著成型的難易程

33、度和模具設(shè)計及加工的復雜程度,所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要容之一。 4.1.1 主流道的設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道,是熔體最先流經(jīng)模具的部分,它的形狀和尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響,因此必須使熔體的溫度將和壓力損失最小。主流道如圖所示： 圖3-1主流道 主要參數(shù)：錐角α=4°； 表面粗糙度Ra=0.63μm; 小端直徑D=d+<0.5～1>mm,d=4mm,所以D=12mm； 半徑R=r+<1～2>mm,r=12mm, 所以R=20mm； 材料為T8A； 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴

34、反復接觸和碰撞,所以主流道部分常設(shè)計成可卸的主流道澆口套,以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。 3.2.2澆口套的設(shè)計 澆口套的結(jié)構(gòu)形式有：一種是澆口套與定位圈做成整體的,用螺釘直接固定在定模座板上,一般用于小型注射模。 圖3-2澆口套 另一種是澆口套和定位圈設(shè)計成兩個零件的形式,以臺階的形式固定在定模座板上,在該套模具設(shè)計中采用的是第一種方法。 澆口套的形式和尺寸如上圖： 4.1.2冷料井的設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上,或處于分流道末端,起作用是存放料流前端的冷料,防止冷料進入型腔而形成冷接縫,此外,開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出,冷料穴的尺寸宜稍大于

35、主流道大端的直徑,長度約為主流道大端直徑。 4.1.3 分流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道,一般開設(shè)在分型面上,起分流和轉(zhuǎn)向作用,分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置,分流道的設(shè)計應盡量短,以減少壓力損失,熱量損失和流道凝料。 分流道的斷面形狀有圓形,矩形,梯形,U形和六角形。要減少流道的壓力損失,希望流道的截面積大,表面積小以減少傳熱損失,因此,可以用流道的截面積與周長比值來表示流道的效率,其中圓形和正方形的效率最高,但正方形的凝料脫模較困難,所以一般制成梯形流道。該模具采用的是U形流道,而且各處的截面面積相等,這種流道有利于脫模。 4.2 分型面的選擇及排氣槽的

36、設(shè)計 4.2.1 分型面的選擇 根據(jù)分型面的設(shè)計原則： 〔1〕分型面應選在塑件外形最大輪廓處； 〔2〕分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模； 〔3〕分型面的選擇應保證塑件的精度要求； 〔4〕分形的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； 〔5〕分型面的選擇要便于模具的加工制造； 〔6〕分型面的選擇應有利于排氣； 除了這些基本原則以外,分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小,以避免接近或超過所選用注射機的最大注射面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象,由于此塑件的形狀比較簡單,由以上原則設(shè)計時選擇了塑件外形最大輪廓處 4.2.2排氣槽的設(shè)計 當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系

37、統(tǒng)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷,另一方面氣體受壓,體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦〔褐色斑紋〕,同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度,因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中,為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度,還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料,也可容納一定量的氣體。 通常中小型模具的簡單型腔,可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣,其間隙為0.03~0.05mm。

38、第五章推出機構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5.1 推出機構(gòu)的設(shè)計 注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準確無誤的從模具凹?；蛐托旧贤瞥?完成推出塑件的裝置稱為推出機構(gòu)。 推出機構(gòu)一般由推桿、復位和導向三大部件組成。 推出機構(gòu)的設(shè)計要求為： 〔1〕設(shè)計推出機構(gòu)時應盡量使塑件留于動模一側(cè) 〔2〕塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損 〔3〕不損壞塑件的外觀質(zhì)量 〔4〕合模時應使推出機構(gòu)正確復位 〔5〕推出機構(gòu)應動作可靠 本設(shè)計適用的是推管和推桿推出機構(gòu),本次設(shè)計中采用的二次分型機構(gòu),在第一分型中用限位拉桿以及彈簧分,需要模力進行計算。 脫模力：Ft=AP<μcosα-sinα> 〔4-6〕

39、 式中A——塑件包絡型芯的面積； P——塑件對型芯單位面積上的包緊力。一般情況下,模外冷卻的塑件,P取2.4×107～3.9×107Pa;模冷卻的塑件,P取0.8×107～1.2×107 Pa。 A=2pr×h =2×3.14×0.022××0.7 =0.002cm2 該塑件是模冷卻取P=1.2×107 Pa μ——塑件對鋼的摩擦力,為0.1～0.3。 所以Ft=1.2×107×0.002×〔0.2×cos0〕 =4.8×103N 彈簧彈力Ft1的計算 點澆口力Ft2的計算 Ft2=3.14×0.07×90 =1.38N 澆流道中凝料的脫模力Ft3的計算 Ft3=

40、AP<μcosα-cosβ> =3.14×0.182×0.3×1.2×107 =3666249.6N <1>推桿脫模機構(gòu)是最簡單最常用的一種形式,具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。 推桿的截面形狀：推桿的截面形狀可分為圓形,方形或橢圓形等其它形狀,根據(jù)塑件的推出部位而定,最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種,前者只起到將塑件推出的作用,后者不僅如此還能參與局部成型,所以推桿的使用是非常靈活的。該設(shè)計采用的是圓形推桿推動推件板將塑件推出。 推桿尺寸的計算： 該設(shè)計采用的是推桿和推件板推出,在求出脫模力的前提下可以對推桿的直徑預算并進行強度校核。本設(shè)計采用的

41、是圓形推桿,圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為： d=k× 〔4-7〕 式中：d——推桿直徑； n ——推桿的數(shù)量,根據(jù)模具結(jié)構(gòu)暫取4； L——推桿長度〔參考模架尺寸,故取L=95〕； E——推桿材料的彈性模量,該模具中的推桿材料為T8A鋼,熱處理要求硬度為50～54HRC。該材料的彈性模量為E=2.1×105MPa。 K——安全系數(shù),取K=1.5； F脫——總的脫模力；F脫=2×4800N d =1.5× =4.78㎜ 實際推桿直徑為5㎜,可見是符合要求的,但為了安全起見再對其進行強度校核,強度校核的公式為: d ≥ = =4.5㎜

42、 滿足強度要求。 ——推桿材料的許用壓應力, =150 MPa。 推桿的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示： 圖3-8推桿 〔2〕：推桿的固定形式推桿的固定形式有多種,但最常用的是推桿在固定板中的形式,此外還有螺釘緊固等形式。在該設(shè)計中采用的是推桿固定在推件板中的形式。 第六章繪制模具的總裝圖 設(shè)計總結(jié) 機械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標,包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、

43、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術(shù)。制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期,制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發(fā)展先進制造技術(shù)勢在必行。我們畢業(yè)設(shè)計小組在海岷和險峰老師的指導和帶領(lǐng)下通過翻閱資料、查看圖紙和相關(guān)工廠參觀實習,使我們學到了與模具相關(guān)的很多知識。我們了解現(xiàn)行的一般沖壓工藝的原理和沖模結(jié)構(gòu),

44、及沖壓工藝在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用和沖壓工藝的發(fā)展前景。同時我們結(jié)合畢業(yè)設(shè)計課題的實際零件綜合我們所學的機械原理、機械設(shè)計、制造工藝學等知識,按照老師的進度獨立地分階段完成調(diào)研,工藝方案論證,設(shè)計計算,落料和沖孔工藝所倒裝式復合模模具作出總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計, Pro/E,編寫設(shè)計說明書和沖壓工藝,典型零件機械加工工藝過程卡等工作。在這將近三個月的畢業(yè)設(shè)計時間里,我們在海岷和險峰老師的指導下順利地完成畢業(yè)設(shè)計的任務。通過這次畢業(yè)設(shè)計,不僅綜合了我們所學的知識,使我們對所學的知識進行回憶、溫習、查漏補缺,更重要的是通過畢業(yè)設(shè)計拓寬我們對沖壓零件的工藝與模具設(shè)計、制造等方面知識,而且使我對Pro/E和

45、CAD進行了更深入的學習,加深了對一些命令的用法。培養(yǎng)我們自學和運用所學的知識解決實際工程問題的能力和勇于實踐、開拓進取創(chuàng)新的精神,以及認真負責、踏實細致的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,強化質(zhì)量意思和時間觀念,養(yǎng)成良好的習慣。 致 半年多的設(shè)計已近尾聲了,一個合格畢業(yè)生要對待不僅僅在課題上重要性,還要知識的渴求,因為這也是一種責任。 自己的成就與學院領(lǐng)導對我們的教育與培養(yǎng)是分不開的,因為一個好的心態(tài)才是成功的開始。 在這最后一次考驗中我要以自己最大努力作好這次畢業(yè)論文和答辯,完成四年中最好的檢驗也是學院賦予我們最后一個使命,給大學畫上一個完美的句號。 經(jīng)過這次論文不管在設(shè)計上、分析問

46、題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等,使我對次專業(yè)知識有個開拓性的認識。 其次,我還要特別是老師和宋老師對我的支持與悉心指導,在設(shè)計期間郭老師幫助我理清設(shè)計思路,指導設(shè)計方法,提出有效的改進方案。導師淵博的知識、嚴謹?shù)慕田L、誨人不倦的態(tài)度和學術(shù)上精益求精的精神使我受益終生。 同時我再次感機電系所有老師對我的指點與教導,感各位老師在學習期間對我的嚴格要求。同時也要感身邊同學的熱心幫助,我也不會讓他失望的 我想用自己努力去創(chuàng)造成功與未來, 最后,我要感我的父母,感他們一直對我的關(guān)心與支持,我會用自己成功去回報他們。相信自己未來是是美好的,將會飛的越高越遠！ 參考文獻： [1]《塑料模具

47、設(shè)計手冊》編寫組。塑料模具設(shè)計手冊〔第三版〕。機械工業(yè),2002.7 [2]周斌興等。塑料模具設(shè)計與制造實訓教程。國防工業(yè),2006 [3]如設(shè)計在線等。Pro/engineer野火版4.0模具設(shè)計從入門到精通。人民郵電。2009.1 [4]衛(wèi)兵工作室等。UG NX 數(shù)控加工實例教程。清華大學。2006.6 [5] 黨根茂.模具設(shè)計與制造[M].：電子科技大學,1995.34-52. [6] 申樹義.塑料模具設(shè)計[M]. ：機械工業(yè),2003.67-86. [7] 馬澆湘.畫法幾何及機械制圖[M].華南理工大學,1992.79-93. [8] 廖念釗.互換性與技術(shù)測量[M]. ：中國計量,1998.23-45. [9] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].：機械工業(yè),1996 19 / 19