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沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 166 100 肥皂盒注射模具設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機制 1101 學(xué)生姓名 張輝 指導(dǎo)教師 陳慧珍 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 4 日 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 機制 1101 班 學(xué)生 張輝 畢業(yè)設(shè)計 論文 題目 166 100 肥皂盒注塑磨具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 論文 內(nèi)容 一號圖紙 1 張 二號圖紙一張 三號圖紙一張 四號圖紙 2 張 裝配圖 零件圖 計 算說明書一份 A4 紙 小 4 字 33 頁 畢業(yè)設(shè)計 論文 專題部分 肥皂盒注塑模具設(shè)計的分析 與確定 起止時間 2015 年 3 月 16 日 2015 年 6 月 1 日 指導(dǎo)教師 簽字 年 月 日 摘要 近幾年國家振興機械行業(yè) 與機械相關(guān)的各個行業(yè)都越來越重視 CAD CAM 技術(shù) 不僅是 CAD CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技 術(shù) 同時還因為塑料制品及模具的 3D 設(shè)計與成型過程中 3D 分析正在塑 料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用本模具是 肥皂盒 的注射成型模 具 它采用雙分型面分型 結(jié)構(gòu)緊湊 采用點澆口 且澆口可以自行脫 落 頂出時 由頂桿頂出制品 模具定模上的水道以多支回路分別冷卻 畢業(yè)設(shè)計論文主要由兩部份組成 注射模具的工作原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具各部份尺寸計算 關(guān)鍵詞 CAD CAM 肥皂盒 注射模具 注射 冷卻 Abstract Over the past few years the country vitalizes machinery industry each industey that related with mechanics is all paying more and more attention to the CAD CAM technology that is not only because CAD CAM technology has already been developed into one ripe generality technology but also because 3D design of plastics piece make and mould and mould and 3D analysis of molding process plays a more and more important role in plastics mould industry the mold is the injection molding mould soap box It adopts double parting type the structure is compact the gate and the gate may be off on their own ejection by ejector pins products mold fixed die on the waterways to multiple loops are cooling Design graduate thesis mainly consists of two parts the working principles and structure design of injection mold mold parts size calculation Keywords CAD CAM injection mold soap box injection cooling 目 錄 第一章緒論 1 引言 1 1 1 模具前景 1 第二章模塑成型概述 2 2 1 注塑成型的基本過程 2 第三章塑件材料的選擇 3 3 1 一般塑料的組成 3 3 2 肥皂盒材料的選擇 3 3 3 聚氯乙烯的性能 4 第四章塑件結(jié)構(gòu) 尺寸及精度 6 4 1 尺寸精度 6 4 2 脫模斜度 6 4 3 壁厚 6 4 4 表面粗糙度 6 第五章注射機的選擇及校核 8 5 1 注射劑注射壓力 8 5 2 鎖模力的校核 8 5 3 注射壓力的校核 9 5 4 模具在注射機上的安裝尺寸 9 5 5 其他尺寸校核 10 第六章成型總體方案 12 6 1 塑件性能分析 12 6 2 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 6 3 模具動作過程 13 6 4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 14 第七章成型部件設(shè)計 14 7 1 型腔數(shù)的確定 14 7 2 分型面的設(shè)計 15 7 3 一般凹模機構(gòu)設(shè)計 16 7 4 一般凸模機構(gòu)設(shè)計 16 7 5 型腔壁厚計算 16 7 6 成型工作尺寸計算及脫模斜度計算 17 7 7 成型表面要求 19 7 8 成型材料及材性要求 19 第八章澆注系統(tǒng)設(shè)計 20 8 1 主流道設(shè)計 20 8 2 分流道設(shè)計 21 8 3 澆口設(shè)計 22 8 4 冷料穴和拉料桿設(shè)計 23 第九章推出機構(gòu)設(shè)計 24 9 1 推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 24 9 2 推桿推出機構(gòu) 24 9 3 推出機構(gòu)中附屬零部件 25 9 4 所需脫模力的計算 26 第十章合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 27 10 1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 27 10 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu) 27 第十一章模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 28 11 1 冷卻裝置設(shè)計要點 28 11 2 冷卻水道的形式 28 11 3 冷卻計算 29 11 4 冷卻的管傳熱面積計算公式 29 總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 0 第 1 章 緒論 引言 在這個科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代 各種產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度非?？?做一個產(chǎn) 品不單是注重質(zhì)量 還要追求時尚美麗的外觀 隨著我們生活水平的不斷提高 肥皂盒作為我們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?每個家庭 都離不開它 所以他的市場前景非常好 我的設(shè)計不僅注重質(zhì)量還要注重外觀 我設(shè)計的肥皂盒采用的是傳統(tǒng)計算方法和 cad 軟件設(shè)計的方法相結(jié)合 我的設(shè) 計使用的是一般常用的方法進(jìn)行計算肥皂盒參數(shù)計算并且了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇適 中的分型面與澆口位置 采用 CAD CAM 來設(shè)計一些不可或缺的模具零件 并且使用 PRO E 外掛軟件 EMX 調(diào)用頂桿和螺釘?shù)攘慵?1 1 模具前景 在制造行業(yè)中模具的制造尤為重要 所以模具制造的水準(zhǔn)高低能夠表現(xiàn)出一個國 家經(jīng)濟發(fā)展的水平 例如我國作為一個制造業(yè)大國模具也顯得更加重要了 因為利 用模具所加工出來的零件產(chǎn)值是模具的成千上萬倍 所以模具又被稱為效益的放大 器 1 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 模塑成型概述 2 第二章 模塑成型概述 2 1 注塑成型的基本過程 在工業(yè)制造中模具的注塑成型可以概括為 1 把塑料原料 通常是通過染色 造粒 輔助添加劑等加工好的顆粒 倒進(jìn)材料筒當(dāng)中 通過高溫熔煉 讓它 成為成為較高粘稠度的液體形態(tài) 熔化后的液體用螺桿或柱塞進(jìn)行提高壓力 因 此熔體會獲得較高的壓力 大概為 20 85mpa 從而熔化入進(jìn)入模具的型腔中 通過冷卻 凝固階段 最夠把它從模具中拿出 變成塑料制品 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 塑件材料的選擇 3 第三章 塑件材料的選擇 3 1 一般塑料的組成 我們一般使用塑料的主要材料是有機合成樹脂 我們通常使用改變性能的品種 是通過加入添加劑得到的 塑料的構(gòu)成如下 1 合成樹脂 2 填料或增強材料 3 固化劑 4 增塑劑 5 穩(wěn)定劑 6 潤滑劑 7 著色劑 8 阻燃劑 3 2 肥皂盒材料的選擇 因為我們做的是肥皂盒 它是塑料制品所以我們必須要按照塑料制作的要求 制作 由于塑料制品與其他材料不同 所以要設(shè)計塑料制品必須進(jìn)行以下幾方面 的因素的考慮 1 塑料的物理性能 如強度 剛度 韌性 彈性 吸水性以及對應(yīng)力敏感性 2 塑料的成型工藝性 如流動性 填充性 3 塑件形狀應(yīng)有利于充模流動 排氣 補縮等 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 塑件材料的選擇 4 4 塑件成型后收縮情況及收縮率的大小 5 模具的總體結(jié)構(gòu) 特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度 6 模具零件的形狀及其制造工藝 該塑件材料選用 PVC 聚氯乙烯 PVC 有良 好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 有良好的加工性和染色性能 3 3 聚氯乙烯的性能 聚氯乙烯 PVC 是一種耐寒而不耐熱的材料 1 聚氯乙烯的使用性能 聚氯乙烯其主要特性如下 有較好的抗拉 抗彎抗壓和沖擊性能 質(zhì)輕 在低溫下仍保持其機械性能 2 聚氯乙烯的成型性能 氯化氫是在聚氯乙烯高溫后所產(chǎn)生的氣體 所以 在高溫過后 一定要添加潤 滑劑和穩(wěn)定劑 因此一定要掌控溫度以及熔料的停留時間 通常不可以用的柱塞式 注射機制作聚氯乙烯制品 因為聚氯乙烯耐高溫性和傳到熱量不好 因為柱塞式注 射機會使料筒內(nèi)的物料溫度加到 166 193 而這么高的溫度會讓聚氯乙烯分 解 因此 我們使用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機注射成型 相對應(yīng)的澆注系統(tǒng)會 變得粗短 進(jìn)料口截面 變大 冷卻裝置也是不可或缺的 3 聚氯乙烯的主要技術(shù)指標(biāo) 密 度 1 35 1 6g cm3 拉伸強度 40 60Mpa 彎曲強度 80 110Mpa 硬 度 80 100HRB 收 縮 率 0 001 0 005 cm cm 斷裂伸長率 40 80 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 塑件材料的選擇 5 4 聚氯乙烯的成型工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速 20 30r min 噴嘴形式 直通式 噴嘴溫度 150 170 料筒溫度 170 190 前段 165 180 中段 160 170 后段 模具溫度 30 60 注射壓力 80 130Mpa 保壓力 40 60Mpa 注射時間 2 5s 保壓時間 15 40s 冷卻時間 15 40s 成型周期 40 90s 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 塑件結(jié)構(gòu) 尺寸及精 度 6 第四章 塑件結(jié)構(gòu) 尺寸及精度 4 1 尺寸精度 收縮率的波動和模具制造誤差會直接影響塑件結(jié)構(gòu)的尺寸和精度 因為我們做的肥皂盒對精度的要求不高 所以采用一般精度就可以了 聚氯乙烯通 常使用 6 級精度 4 2 脫模斜度 塑件的形狀 壁厚及收縮率決定著脫模斜度的大小 所以我們用 30 1 4 3 壁厚 由于塑件為中型塑件 其壁厚為 2mm 4 4 表面粗糙度 該塑件的表面粗糙度為 Ra0 02 1 28 m 模腔的表面粗糙度為 0 01 0 63 m 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 塑件結(jié)構(gòu) 尺寸及精 度 7 模架的選擇 采用雙分型面模具 選用 P3 型標(biāo)準(zhǔn)模架 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 注射機的選擇及校核 8 第五章 注射機的選擇及校核 粗略計算注塑的總體積為 47 32cm3 根據(jù)塑件的實際結(jié)構(gòu)尺寸及成型要求 以及注射機的各參數(shù) 現(xiàn)選用 XS ZY 125 的 注射機可滿足注塑量和注射壓力的要求 其各項參數(shù)如下 結(jié)構(gòu)形式 臥式 公稱注塑量 125cm 2 注射壓力 120Mpa 注射行程 115mm 鎖模力 900kN 模板最大行程 300mm 模具厚度 最大 300mm 最小 200mm 模板尺寸 315 250mm 鎖模方式 液壓 機械 電動機功率 11kw 拉桿空間 260 290mm 噴嘴球徑 SR12mm 噴嘴孔徑 4 最大注射量的校核 設(shè)計模具時 應(yīng)使成型制品每次所需的注射總量小于注射機的最大注射量即 maxG 通常 要求注射成型時的總重量應(yīng)是注射機最大注射量的 80 以下 即 ax80 對于螺桿式注射機 其最大注射量是以螺桿一次注射的最大推進(jìn)容積 V 表示 它 與塑料的品種無關(guān) 對于 SZY 300 查得最大注射量為 V max 210 4cm3 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 注射機的選擇及校核 9 根據(jù)公式 8 3 6 可得 0 V 注件 式中 塑件與澆注系統(tǒng)的體積 件 3cm 注射機的注射容量 注 3 0 8 最大注射量利用系數(shù) 由計算可得 47 32cm 3V件 因為 47 32 80 125 所以滿足要求 5 2 鎖模力的校核 成型時把模具鎖緊的最大力我們成為鎖模力 以便于把動定模緊密的合在一起 確保尺寸的正確 為了不造成工作人員的傷害所以要減少分型面的外溢厚度 完成 時 高溫融化塑料在分型面上表現(xiàn)出的漲力肯定比鎖模力小 10AKPFC 查得 F 3500KN 由計算得 A 746 4cm 2 K 取 1 2 由表查得型腔平均壓力 PC 30Mpa 可得 10AC KN04 2687104 7632 因為 2687 04KN 3500KN 所以 10KPFC 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 注射機的選擇及校核 10 5 3 注射壓力的校核 成形制品所需的 100MPa 而注射壓力注射機的最大注射壓力為 102MPa 5 4 模具在注射機上的安裝尺寸 注射機模板尺寸和拉桿間距與模具的長 段尺寸要合適 制品上的固定環(huán)與模 板上的定位孔相互使用動配合 放料裝置與模具主澆道中心線 噴嘴的中心線要一 致 噴嘴頭的凹球面半徑 Rp噴嘴孔徑 dn與主澆道襯套的孔徑 dp之間保持如下關(guān)系 Rp Rn 1 0 2 dp dn 0 5 所以可得 Rp 12 1 0 2 14 4mm dp 5 0 5 5 5 5 5 其它尺寸校核 模具厚度 1 模具閉合厚度必須滿足 Hmin H m H max 由于 200 28079 21mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 成型總體方案 13 第六章 成型總體方案 6 1 塑件性能分析 由于肥皂盒外形簡單 所以要使它的模具簡單要將分型面開放在塑件外形輪廓 最大的地方 然而我們用澆口痕跡小的針點式澆口的原因是使它的外表不變 6 2 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計 肥皂盒是否時尚美觀它是由如何選擇澆注系統(tǒng)決定的 為了使?jié)部诤圹E變小我 們使用單一的澆口 因為澆口能夠自動拉斷 所以能實現(xiàn)自動化 在注射過程中點 澆口定要放在盒底使制品變得美觀 由于澆口處塑料剪切速率高 從而塑料的溫度 增高 塑料的熔接痕跡小 2 注射模型腔的設(shè)計 對于塑料模的型腔設(shè)計常用的有兩種方式 一種是整體式型腔 另一種是組合 式型腔 整體式型腔結(jié)構(gòu)簡單 牢固不易變形 由于塑件外形較簡單 故采用整體 式型腔可降低成本 如圖 圖 6 1 2 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 成型總體方案 14 3 模具的型芯設(shè)計 采用整體式的型芯 由于制品有內(nèi)側(cè)凸部份 在型芯上要開上 3 條槽 如圖 圖 4 模具脫模機構(gòu)設(shè)計 由于制品比較簡單頂桿 所以能直接利用推桿將制件推出 6 3 模具動作過程 開模時 一開始分型的是定模板與定模座板 緊接著 拉料桿把主流道凝料 拉出澆口套 為了把點澆口拉斷并帶出定模我們利用分流道低部的小斜柱卡住分 流道凝料 當(dāng)定距拉桿去限位作用時 主分型面分型 塑件被帶往動模 因此澆 注系統(tǒng)凝料脫離拉料桿而自動脫落 如圖 圖 6 3 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 成型部分設(shè)計 15 6 4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 模具溫度應(yīng)控制在 50 左右 故在定模和動模上要設(shè)置冷卻水道 第七章 成型部份設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計取決于塑件在模具中的位置 塑件在模具中的成型位置決定于型 腔的多少排列方式 分型面的位置確定等 單型腔模具特點 構(gòu)造易懂 不浪費時間 節(jié)約成本 制品精度高 工 藝參數(shù)容易掌控 塑料制作的產(chǎn)品少 塑件本錢多 它一般用來制作成品大 的 精度要求高或者小批量生產(chǎn)與試生產(chǎn) 鎖模力和產(chǎn)品的精度要求 注射機的最大注射量 生產(chǎn)的經(jīng)濟性來確定著模具 型腔的數(shù)量 7 1 型腔數(shù)的確定 根據(jù)所用注射機的最大注射量確定型腔數(shù) n k 利 G 公 G 廢 G 件 n 型腔數(shù) k 利 注射機公稱注射量的利用系數(shù) G 廢 澆注系統(tǒng)及飛邊等的塑料質(zhì)量 G 件 一個型腔中塑料質(zhì)量 n 0 65 320 27 394 7 2 45 由于 n 3 故取 n 2 如圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 成型部分設(shè)計 16 圖 7 2 分型面的設(shè)計 分型面的設(shè)計原則 1 分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處 才能使塑件從模具中順利地脫模 2 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的脫模 3 塑件的精度要求是分型面選擇的必要條件 為了保證整體質(zhì)量的表面光滑所以 不應(yīng)設(shè)計成分型面 必須把同軸度的零件要放到與分型面在同一側(cè) 因而達(dá)到一個 軸度要求 4 分型面作為主要排氣渠道 應(yīng)將分型面設(shè)計在熔融塑料的流動走未端 有利于 型腔內(nèi)氣體排出 5 應(yīng)使模具零件易于加工 把分型面放在制件的外部是為了達(dá)到分型面選擇原則的要求 主要是為了模具 加工更加便利 這個圖是設(shè)計的分型面 先由 A A 面分型 料把脫離澆口套 再由 B B 分型面分離 制件脫離型腔 圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 成型部分設(shè)計 17 7 3 一般凹模機構(gòu)設(shè)計 由于型腔的形狀簡單 采用整體式凹模 整體式凹模分類 1 完全整體式凹模 它由整塊金屬材料直接加工而成 這種形式的凹模結(jié)構(gòu)簡單 比較結(jié)實穩(wěn)定 不會產(chǎn)生改變形狀 成型的塑件不容易壞掉 由于通常機械加工方法制造型腔不容 易成功而此制品的結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜 因此 它只能制作形狀簡單的塑件 2 整體嵌入式凹模 它將完全整體式凹模變成整體式凹模塊直接嵌入到固定板中 或先嵌入到模框 ?？蛟偾度氲焦潭ò逯械男问?7 4 一般凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 可分整體式凸模和組合式凸模 雖然塑件的內(nèi)形比較簡單 故采用整體式凸模 可簡化加工工藝 構(gòu)造結(jié)實穩(wěn)定 加工的成功率不高是這種凸模的結(jié)構(gòu)特點 它只要是用在工藝 試驗或小型模具上的形狀簡單的型芯 7 5 型腔壁厚計算 按強度條件計算和按剛度條件計算這兩類是型腔壁厚計算的常用方法 剛度不 足的話會導(dǎo)致發(fā)生太大的強性變形而型腔強度不足會導(dǎo)致發(fā)生太大的強度破壞 這 兩大強度變化會直接產(chǎn)生溢料和導(dǎo)致塑件尺寸及成型精度的不準(zhǔn)確 由此可看出強 度和剛度對模具生產(chǎn)的重要性 我們使用用剛度計算的主要原因是制品的尺寸很大 剛度不足 因此 要必 須 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 成型部分設(shè)計 18 想到如下 個方面 1 要防止溢料的產(chǎn)生 2 必須保證塑件精度的準(zhǔn)確無誤 3 要利于脫模 壁厚計算 由表 型腔底壁厚度 的經(jīng)驗公式得nt 0 11 0 12 bnt 0 12 100 12mm 型腔側(cè)壁厚度 的經(jīng)驗公式得ct 0 20 l 17ct 0 20 166 17 36 6mm 7 6 成型工作尺寸計算及脫模斜度的計算 1 型腔內(nèi)形尺寸的計算 29 0 48 0 76 0 76 0 830 0 88 920 0 88 44 0 56 0 50 0 56 0 60 0 64 0 1000 0 88 R800 0 76 Lm 0 0 16 1 0 01 29 0 75 0 48 29 65 0 0 16 Lm 0 0 25 1 0 01 76 0 75 0 76 77 33 0 0 25 Lm 0 25 0 1 0 01 83 0 75 0 88 84 49 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 92 0 75 0 88 93 58 0 25 0 Lm 0 0 18 1 0 01 44 0 75 0 56 45 10 0 18 Lm 0 0 18 1 0 01 50 0 75 0 56 50 920 0 56 19 Lm 0 0 21 1 0 01 60 0 75 0 64 61 080 0 21 Lm 0 25 0 1 0 01 100 0 75 0 88 101 66 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 80 0 75 0 76 R81 37 0 25 0 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 成型部分設(shè)計 20 2 型芯外形尺寸 Ls Lm 166 1 36 0 320 0 52 57 0 64 0 1000 0 88 R930 0 88 R670 0 76 Lm 0 0 45 1 0 01 166 0 75 1 36 168 68 0 0 45 Lm 0 17 0 1 0 01 32 0 75 0 52 32 17 0 17 0 Lm 0 0 25 1 0 01 57 0 75 0 64 58 050 0 25 Lm 0 25 0 1 0 01 100 0 75 0 88 101 66 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 93 0 75 0 88 R94 59 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 67 0 75 0 76 R68 24 0 25 0 3 型芯高度尺寸 Ls Lm 13 0 36 0 8 0 32 0 60 0 28 91 0 88 0 Lm 0 0 12 1 0 01 13 0 75 0 36 13 4 0 0 12 Lm 0 0 1 1 0 01 8 0 75 0 32 8 320 0 1 Lm 0 09 0 1 0 01 6 0 75 0 28 8 32 0 09 0 Lm 0 3 0 1 0 01 91 0 75 0 88 92 570 0 3 4 中心距 21 Ls Lm 20 0 44 Cm 0 22 1 0 01 20 0 22 21 01 0 22 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 成型部分設(shè)計 22 7 7 成型表面要求 成型表面的表面粗糙度采用 Ra1 6 0 4 是因為制品的表面對要求不是很高 7 8 成型材料及材性要求 成型零件所用材料要求其有一定的拋光性能 強度 韌性和一定的硬度和耐磨 性 耐熱性 耐腐蝕性 使用壽命等 綜合考慮 采用 45 鋼可滿足模具的要求 硬度為 55HRC 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 23 第八章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 8 1 主流道設(shè)計 和注射機噴嘴軸線融合在一起而且通常位置在模具制品的中心線上的是主流道 的軸線 這條軸線也是型腔作為為中心對稱布置的軸線 在立式注射機和臥式注射 機模中 主流道軸線垂直于分型面 主流道 斷面形狀為圓形 設(shè)計要點 1 主通道的設(shè)計是用 9 個新的錐錐角 用于塑料的流動性差 A 3 6 和 壁表面粗糙度 Ra 小于 0 63 1 25 澆道入口直徑應(yīng)根據(jù)注射機噴嘴直徑?jīng)Q定 噴嘴軸線和注意通道的軸線 以補償誤差和解決脫模料和主要通道入口直徑的問題 應(yīng)該比 0 5 1mm 的噴嘴 流道和噴嘴頭接觸入口端弧面接觸定位 如圖所示 在 凹球面半徑主流道入口端 超過 1 2mm 噴嘴半徑的球面 凹深度約 3 5mm 1 取錐角 9 內(nèi)壁表面粗糙度為 Ra 1 25 由表 4 6 2 查得 m 主流道進(jìn)口端直徑 D1 6mm 主流道出口端直徑 D2 9mm 由表查得 噴嘴球徑為 SR12mm 噴嘴孔徑為 5mm 由此可得主流道進(jìn)口端凹下的球面半徑 R2 12 1 13mm 凹下深度為 4mm 2 主流道與分流道結(jié)合處采用圓角過渡 其半徑 R 為 1 3mm 以減小料流轉(zhuǎn)向過 渡時的阻力 取半徑為 2mm 3 主流道的長度 L 一定要縮短 通常主流道長度 L 不應(yīng)該超過 60mm 這主要是為 了減小壓力和余料的浪費 但是這些操作必須保證在塑件成型良好的前提下 應(yīng)視 模板的厚度 水道的開設(shè)等腰三角形實際情況而定 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 24 4 設(shè)置主流道襯套 不把主流道直接放在模板上的的原因是因為主澆道要與加熱到很高溫度的塑料和 噴嘴互相接觸和摩擦 從而發(fā)生損壞現(xiàn)象 所以必須把它自己放在一個主流道襯套中 為了增加模具使用年限和損壞后便于調(diào)換和維修 我們使用優(yōu)質(zhì)鋼材來做容易受到 破壞的主流道 一般情況下將淬火后的主流道的襯套嵌入模具中 主流道襯套的形式如圖所示 使用時用固定在定模上的定位環(huán)壓住 襯套大端臺階 再用 2 4 個 M6 M8 的螺 釘固定到模座板上 采用 T8A 類優(yōu)質(zhì)鋼材 熱處理后硬度為 53 57HRC 襯套長度與定 模板配合部份的厚度一致 但主流道出口 處的端面不得突出貢獻(xiàn)分型面 襯套與定 模板間的配合采用 H7 m6 圖 8 2 分流道設(shè)計 1 分流道的形狀 塑件的內(nèi)外壁厚度 面積大小 和我們加工制品的種類 注射多少 分流道長 度等直接影響著分流道的形狀尺寸精度 單位時間內(nèi)輸送的塑料量的大小對塑件制 品的缺點是 過大會導(dǎo)致空氣進(jìn)入的太多 使制品產(chǎn)生非常多的氣泡 而且會 延長塑料的耗材 延長冷卻時間 過小會導(dǎo)致減少一定時間內(nèi)輸送的塑料量 而且會使填充時間加長 制品會發(fā)生缺料 波紋等缺陷 直徑取小些是因為聚氯乙稀的流動性好 因此取值是 7 5mm 圖為主流道分流道 的截面圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 25 2 流道的布置形式 使用平衡式布置是為了滿足型腔的布局 為了滿足每個型腔能夠同時均衡進(jìn)料 的目的我們把從主流道到每個型腔的分流道的截面長度尺寸和形狀都使他保持一 樣 如圖 8 3 澆口設(shè)計 1 澆口的斷面設(shè)計 澆口的斷面形狀為圓形 澆口斷面積與分流道面積之比為 0 03 0 09 澆口長度 約為 0 5 2mm 澆口的表面粗糙度不能高于 Ra0 4 否則易產(chǎn)生磨擦阻力 2 澆口位置的選擇 我們做的是肥皂盒它是橢圓形的 因為制品外觀要時尚美觀所以我們把澆口設(shè) 置在肥皂盒的盒低部分 3 澆口的形式 我們使用的澆口形式是點澆口 之所以選這種形式是因為它是一種橫截面為圓 形而且尺寸精度非常小的直接澆口的特別方法 為了實現(xiàn)自動化操作 澆注結(jié)束后 余料節(jié)約 是因為開模時澆口可以自動拉斷 但注射壓力損失太大 制品形狀容易 發(fā)生變化 澆口尺寸太小的時候 流料如果發(fā)生噴射 那么制品將發(fā)生損壞 這種 澆口適合成型熔體粘度隨剪切速率增加而明顯降低的塑料和粘度很低塑料 然而對 于成型不易流動與對熱敏感的塑料 平薄易變形及形狀復(fù)雜的塑件不利 其結(jié)構(gòu)如 26 圖所示 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 27 圖 8 4 冷料穴和拉料桿設(shè)計 為了方便冷料的添加 我們把冷料穴開在主澆道相對應(yīng)的動模板上 還需把它 設(shè)置在主澆道的最后 并且直徑要比主澆道大 我們把將分流道的末端沿著料流方 向加長是為了達(dá)到分流道太長的要求 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第九章 推出機構(gòu)設(shè)置 28 第九章 推出機構(gòu)設(shè)置 9 1 推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 推出機構(gòu)主要零件有 復(fù)位桿 推桿固定板 推桿推板 推桿 支承釘 澆道 推桿 導(dǎo)套 導(dǎo)柱等 由于采用點澆口的形式故可不設(shè)澆道推桿 9 2 推桿推出機構(gòu) 推桿推出機構(gòu)是最簡單 最常用的一種形式 推桿的截面形狀圓形截面 加工 更換方便 脫模效果好 1 推桿的形狀 由于其長度較大 采用的推桿 如圖 2 推桿的尺寸及固定形式 它的直徑通常為 2 5 12mm 結(jié)構(gòu)臺肩與推桿直徑約差 4 6mm 推桿與推桿 孔間采用間隙配合 H8 h8 配合部分的表面粗糙度為 Ra0 8 m 在裝配推桿時 應(yīng)使 推桿端面和型腔平面在同一平面上 還可以比型腔平面高 選擇以上數(shù)據(jù)是因為推 桿要有足夠的強度承受推力 0 05 0 1mm 否則會導(dǎo)致塑件制品的使用效果 用推 桿固定板將推桿固定在推桿推板上 推桿的直徑可比固定過孔的直徑小 0 5 1mm 推桿的材料多為 45 鋼 T8A 推桿頭部需淬火處理 硬度大于 50HRC 表面粗糙度 在 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第九章 推出機構(gòu)設(shè)置 29 Ra1 6 m 以下 我們使用 T8A 硬度為 55HRC 表面粗糙度 Ra 1 25 m 是為了得 到非常好的外部質(zhì)量還可以讓推桿和孔不咬死 增加使用年限 9 3 推出機構(gòu)中附屬零部件 1 推板 是用 45 號鋼 而且要通過調(diào)質(zhì)處理的推桿固定板與墊板構(gòu)成 查得推板的厚度 為 20mm 推桿固定板的厚度為 25mm 2 推出導(dǎo)向零件 因為制品太大 我們安裝導(dǎo)套 從而減少導(dǎo)向零件的修理和更換和零件使用的 安全實用性 常用 T8A 淬火 HRC55 導(dǎo)套也可用 T8A 做成 因為折斷推桿的事件常 有發(fā)生 所以我們設(shè)置導(dǎo)向零件 導(dǎo)柱通常不應(yīng)少于兩個 大型模具要有 4 個 這 里用 4 個 3 復(fù)位桿 其作用是將已經(jīng)完成頂出塑件的頂桿回復(fù)到注射成型時的原始位置 必須裝在 固定頂桿的同一固定板上 而且各個復(fù)位桿的長度必須一致 且復(fù)位桿端面常低于 模板平面 0 02 0 05mm 4 頂桿的直徑 長度計算 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計算頂桿直徑 4 12 nEFLd 式中 安全系數(shù) 取 1 5 L 頂桿長度 n 頂桿數(shù)目 md104 37585 4 12 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第九章 推出機構(gòu)設(shè)置 30 9 4 所需脫模力的計算 矩環(huán)形的斷面制品的脫模力的計算公式 AKtgfSEQlF1 01cos22 S 1 8 10 3m E 1400MPa Q 2 15 l 104 2 10 3m f 0 2 5 0 43 K2 1 009 A 746 4 10 4m2 N3 75 104 76 009 143 52 cos2 15 08 1 363 tgF 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第十章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 31 第十章 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 10 1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 我們使用導(dǎo)向機構(gòu)是為了在磨具進(jìn)行中保持動模和定模的相互合模 使得動模 依次合在一起后與型腔能夠一致的正確形狀 我們設(shè)置導(dǎo)柱是為了承受卸料板和定 模型腔板的負(fù)載作用也為了使型芯在合在一起過程中不停止工作 而且能夠添加外 部壓力 對型腔較大 較深的模具和壁厚較薄的模具 在模具中不僅要設(shè)計 我們 設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)向不僅在動模和定模之間添加錐面定位機構(gòu)來達(dá)到模具精度要求而且我 們還要針對大的深得模具 10 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu) 我們設(shè)計的零件導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合間隙通常采用 H7 h6 級配合 1 導(dǎo)柱 采用有肩導(dǎo)柱 為減小導(dǎo)柱導(dǎo)套的磨擦 在導(dǎo)柱上開設(shè)油槽 2 導(dǎo)套 形狀 為使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利 在導(dǎo)套的前端倒一圓角 b 材料 我們使用淬火鋼或銅等耐磨材料制造 但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度 是為了減少碰撞 減少導(dǎo)柱和導(dǎo)套相互不配合 c 導(dǎo)套的精度與配合 采用 型帶 頭導(dǎo)套 為可靠起見 再用止動螺釘堅固 采用在導(dǎo)套的側(cè)面加工 一個平面切口 用螺釘固定的方法 我們做的制品不用高溫加熱是因為在注射成型機時不需要得到太高的模溫 我們再加入冷卻系統(tǒng)時必須要作設(shè)計算計 設(shè)定模具平均工作溫度為 用常溫 的水作為模具冷卻介質(zhì) 其60 C 20 出口溫度為 30 C 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第十一章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 32 第十一章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)計 影響注射過程與影響制品的添加和塑料制品的品質(zhì)的因素是在工作過程中模具 的溫度 為了使模具溫度恒定 在對模具進(jìn)行使用時一定要低溫 我們添加冷卻機構(gòu) 迫使模具溫度恒定在 是因為聚丙烯要求的溫度不高 c 5 11 1 冷卻裝置設(shè)計要點 我們?yōu)榱俗屗谀＞咧胁煌５刈?散發(fā)熱量 保持恒定的模具溫度不得不使用 冷水添加的方式開始加油 就是在模具范圍里邊添加通道 按照模具的不同 有 序的添加冷水就好 其設(shè)計要點是 1 冷卻水?dāng)?shù)量愈多 對制品冷卻也愈均勻 2 水孔與型腔表面 各處最好有相同的距離 水孔邊距型腔的距離常用 12 15mm 3 對熱量聚積大 溫度上升高的部位應(yīng)加強冷卻 如澆口附近 4 進(jìn)水管直徑的選擇應(yīng)使水流速度不超過冷卻水道的水流速度 避免產(chǎn)生過大 的壓力降 冷卻水道直徑一般不小于 9mm 常用 9 12mm 5 凹 凸模應(yīng)分別冷卻 并保證其冷卻平衡 當(dāng)成型大型制品或薄壁制品時 為在制品上取得大致相同的冷卻速度 在料流末端冷卻水道可排列稀一些 6 冷卻水道不應(yīng)穿過設(shè)有鑲塊或其接縫部位 水道連接必須密封以免漏 水 7 復(fù)式冷卻循環(huán)應(yīng)并聯(lián)而不應(yīng)串聯(lián) 8 進(jìn)出口冷卻水溫著差不應(yīng)過大 以免造成模具表面冷卻不均 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第十一章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 33 11 2 冷卻水道的形式 根據(jù)塑料制品的形狀及其所需冷卻溫度的要求 結(jié)合冷卻裝置的設(shè)計要求 對冷 卻水道的布局進(jìn)行合理的設(shè)計 由于材料 收縮率較大 應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置冷卻 水道 可抑制收縮 防止變形 塑件屬薄壁塑件 水道開設(shè)在型腔上 可采用豎向 排列 由于塑件屬于淺型腔件 這里選用型腔冷卻水路 能較好地對制件進(jìn)行冷卻 11 3 冷卻計算 1 結(jié)晶型塑料最大中心層溫度達(dá)到固熔點時所需的冷卻時間 查表得 PVC 的冷卻時間在 15 40s 之間 這里取 30s 2 冷卻水量及冷卻水道計算 假設(shè)由熔融塑料放出的熱量全部傳給模具 其熱量為 8 81 hJTcmnQ 104 1058926 7331 冷卻時所需的冷卻水量 iTCPM 011kg 63278461 根據(jù)冷卻水處干湍流狀態(tài)下的流速 v 與水管道直徑 d 的關(guān)系 確定模具冷 卻水管道直徑 d 34 mMd810 263413 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第十一章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 35 11 4 冷卻管傳熱面積計算式為 TRMA 1 cmJdf 2 08 032 8 0 8411974 6 205 7 A 在模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水管孔數(shù) 45 018 23 6 ldn 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié) 36 總結(jié) 在陳老師的指導(dǎo)下我的畢業(yè)設(shè)計課題選的是 肥皂盒注射模設(shè)計 這次的設(shè) 計過程中一開始我對模具設(shè)計沒有太多的了解 所以我不斷的閱讀有關(guān)方面的資料 與書籍 加上老師對我的指導(dǎo)使我對模具設(shè)計的全過程有了一定的了解 但是我在 設(shè)計開始后還是遇到了很大的困難 主要是因為在圖書館和網(wǎng)上找的資料不夠完整 對于方式的計算不能準(zhǔn)確的算出來 我覺得這樣下去是做不出來的 于是我就去找 陳老師 讓她指導(dǎo)我繼續(xù)做下去 當(dāng)論文學(xué)完后 對我的另一個考驗又來了 那就 是畫圖 雖然我學(xué)過 但是在畫圖的具體細(xì)節(jié)中還是不夠清楚 于是我又去找 陳老師 她耐心的對我進(jìn)行指導(dǎo) 終于做完了 回顧這次完成畢業(yè)設(shè)計的過程 雖 然有很多困難 但是通過陳老師的細(xì)心指導(dǎo) 和自己的努力學(xué)到了很多知識 也磨 礪了我的意志 對我將來走向社會是一筆不可多得的財富 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 37 參考文獻(xiàn) 精通 PRO E 中文野火版模具設(shè)計篇 李軍主編 北京 中國青年出版社 2004 模具 CAD CAM 實用教程 黃曉燕主編 北京 清華大學(xué)出版社 2004 9 3 模具設(shè)計 PRO ENGINEER Wildfire 中文版實例詳解 何滿才編著 北京 人民郵 電出版社 2005 5 4 塑料模設(shè)計與制造 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編 北京 機械工業(yè)出版社 2001 8 5 模具設(shè)計與制造簡明手冊 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森編 上海 科學(xué)技術(shù)出版社 1999 10 6 中國模具設(shè)計大典電子版 機械工業(yè)出版社 7 塑料模具設(shè)計與制作教程 北京希望電子出版社 2000 年第 1 版 8 注塑模設(shè)計 西北工業(yè)大學(xué)出版社 1995 年第 1 版 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 38 致謝 時間過得好快 通過半年的畢業(yè)設(shè)計馬上就完事了這也意味著我的大學(xué)生涯也 即將結(jié)束 回想這四年我們從大一那種稚嫩變得成熟 轉(zhuǎn)眼間即將畢業(yè)在科亞的日 子一次次回憶在我的腦子里我想這一定是我終生都不會忘記的 它見證了我們與老 師的那種師生情 我們同學(xué)之間的兄弟情 每次我們遇到困難時學(xué)校領(lǐng)導(dǎo) 老師與同 學(xué)都會無私的幫助我們幫我們一次次渡過難關(guān) 老師和我們一起學(xué)習(xí) 和同學(xué)一起 打工賺錢 一起玩游戲 畢業(yè)后我們各奔東西 以后也將各自走向工作崗位 我們 在一起的時間越來越少 有些同學(xué)也許在也見不到了 也許我們以后再也不能夠在 一起做那么多事了 我由衷的希望大家有一個好的未來 在這次畢業(yè)設(shè)計中衷心感謝陳慧珍老師在這近半年的時間來對我的指導(dǎo)和教誨 您幫我們選擇畢業(yè)設(shè)計課題 對我們每一人細(xì)心指導(dǎo) 教我們計算畫圖為我們操碎 了心 在指導(dǎo)過程中還告訴我們不要利用固定的思維去考慮問題 一定要多想多做 要有創(chuàng)新能力 她還幫我們尋找一些中外文獻(xiàn)開闊我們的眼界 陳老師在工作中重 來都是一絲不茍 兢兢業(yè)業(yè) 而且她還懷著孕 每次上課都比我們來的早 有時候 我們想偷懶 可是想一想陳老師我就會更加努力的去學(xué)習(xí) 直到畢業(yè)設(shè)計的完成 我的畢業(yè)設(shè)計不僅有我的汗水也有陳老師的心血 所以我在這里由衷的對您說聲謝 謝你 感謝您對我的幫助 感謝陳老師在設(shè)計過程中對我的幫助 在這里我還要對衣老師 侯老師以及我的同學(xué)們在畢業(yè)設(shè)計這段時間給予我的 幫助 再次表示由衷感謝 畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束也代表這我大學(xué)生活的結(jié)束 大學(xué)生活的結(jié)束也代表這我即將 步入社會 大學(xué)四年的生活是我走向社會的墊腳石 讓我在以后的人身道路上走的 更長更遠(yuǎn) 我會努力去奮斗 去拼搏實現(xiàn)我的理想 最后希望所有老師身體健康 工作順利 希望所有的同學(xué)實現(xiàn)自己的夢想 學(xué)生 張輝 2015 年 6 月