塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)
塑料端蓋注射模設(shè)計(jì),塑料,注射,設(shè)計(jì)
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B090201
姓 名 李娜
學(xué) 號(hào) B09020138
導(dǎo) 師 賈建利
2013年3 月16 日
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
開題報(bào)告之后，在老師指導(dǎo)下主要完成了以下工作：
(1)查找與閱讀論文相關(guān)的合適的英文文獻(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行翻譯并完成；
(2)根據(jù)所給塑件的材料對(duì)其進(jìn)行了分析，查閱塑件注塑工藝的參數(shù)；
料筒溫度: 后部190～210℃
中部200～220℃
前部210～230℃
噴嘴200～210℃
模具溫度20～40℃
注射壓力60～80MPa
注射周期30～50s
(3)根據(jù)中小批量生產(chǎn)采用一模兩腔的形式；
(4)初步選擇注射機(jī)XS-ZY-125，并查閱此注射機(jī)的工藝參數(shù)，如表1所示；
表1 XS-ZY-125的工藝參數(shù)
注射裝置
螺桿直徑/
42
理論注射量/
125
注射壓力/
120
鎖模裝置
鎖模力/
900
拉桿間距/
260*290
模板行程/
300
模具最小厚度/
200
模具最大厚度/
300
定位孔直徑/
100
定位孔深/
30
噴嘴口直徑/
4
噴嘴球半徑/
12
頂出行程/
100
頂出力/
60
(5)計(jì)算單件塑件的體積和質(zhì)量，計(jì)算塑件澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，計(jì)算
鎖模力，并校核所選的注射機(jī)是否滿足要求；
(6)根據(jù)分型面的選擇原則確定分型面，塑件底面，既是最大截面處而且對(duì)粗糙度的要求比較低；
(7)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：為了便于流道凝料的脫出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，分流道采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力均不大，由于直接澆口會(huì)使塑件上有明顯的澆口的痕跡，側(cè)澆口易產(chǎn)生熔接痕，所以采用點(diǎn)澆口,如圖2所示；
圖1 塑件三維圖 圖2 點(diǎn)澆口
（8）側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)采用斜導(dǎo)柱形式，由于塑件有內(nèi)凹，必須進(jìn)行內(nèi)抽，采用斜頂桿，邊頂邊抽；
（9）完成了模具總裝配草圖的設(shè)計(jì)，如圖3、圖4所示。
圖3 模具總裝配圖草圖
圖4 模具總裝配圖草圖
2.存在問題及解決措施
到目前為止，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到問題如下：
（1） 在對(duì)所選注射機(jī)校核時(shí)，計(jì)算鎖模力時(shí)對(duì)塑件在分型面上的投影面積沒理解；
（2） 對(duì)澆注系統(tǒng)凝料的體積的計(jì)算比較模糊；
（3） 塑件圓周分布上有側(cè)凹，內(nèi)側(cè)也有側(cè)凹，只知道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，并沒有真正理解在結(jié)構(gòu)裝配圖中怎么安排；
（4） 沒有設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，對(duì)論文所涉及的知識(shí)認(rèn)識(shí)得不夠深刻，所以對(duì)命題的探討不過深入。
導(dǎo)致上述問題主要有兩個(gè)原因，一是研究不夠深入，二是撰寫不夠嚴(yán)密。針對(duì)這兩個(gè)原因，解決方法有：
(1)對(duì)于論文所涉及的知識(shí)多理解及學(xué)習(xí)，多查閱相關(guān)書籍；
(2)對(duì)于寫作過程中遇到的具體難題要多向指導(dǎo)老師請(qǐng)求援助；
(3)在設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)多和同學(xué)交流，一起探討，共同進(jìn)步；
(4)自己也要對(duì)模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)多了解，并深刻理解，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高自己，完善自己，更好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
3.后期工作安排
在此后期的任務(wù)，主要是：
（1）修改完善模具的總裝配圖；
（2）根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的尺寸及所選的機(jī)構(gòu)畫出裝配圖；
（3）完成模具零件的選材及零件圖的繪制；
（4）編寫設(shè)計(jì)說明書及校核圖紙，交給導(dǎo)師查閱；
（5）準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： B090201
姓 名： 李娜
學(xué) 號(hào)： B09020138
外文出處：材料加工技術(shù)雜志187-188（2007）
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年03月
自適應(yīng)系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)的電動(dòng)注塑模具
摘要
在開發(fā)和生產(chǎn)過程中對(duì)注塑模具的控制是否在模具溫度條件的控制是一個(gè)基本問題。精確的研究在模具熱力學(xué)過程中表明,換熱可以操縱熱電。這樣的系統(tǒng)升級(jí)傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)在模具或可以是一個(gè)獨(dú)立應(yīng)用熱操縱。
論文中,作者將目前的研究項(xiàng)目的結(jié)果進(jìn)行了三個(gè)階段,其結(jié)果是在A686專利、2006專利。測(cè)試階段,原型階段和工業(yè)化階段將提出。項(xiàng)目的主要成果是總體加快在線溫度調(diào)節(jié)的模具的周期時(shí)間和總體影響強(qiáng)調(diào)變形控制的塑料產(chǎn)品的質(zhì)量。
應(yīng)用程序的提出是模具溫度和產(chǎn)品質(zhì)量控制在注射成型過程的一個(gè)里程碑。
關(guān)鍵詞：注塑模具冷卻；熱電模塊；有限元模擬
1.引言
開發(fā)技術(shù)的冷卻模具通過熱電氣(TEM)意味著推動(dòng)工業(yè)實(shí)踐和發(fā)展，即在設(shè)計(jì)、工具制造和開發(fā)工具。目前的冷卻技術(shù)有技術(shù)的局限性。其局限性的位置及與事先預(yù)測(cè)有限元分析(FEA)仿真包，但不是完全可以避免的。不同狀態(tài)的結(jié)果的藝術(shù)分析顯示所有現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)不提供可控的傳熱能力足以符合當(dāng)前聚合物加工要求的工藝窗口。
只有熱容操作功能的聚合物加工是當(dāng)今有限的(在任期短傳感器的生產(chǎn)周期時(shí)間內(nèi),降低成本)。其他方產(chǎn)品優(yōu)化功能已經(jīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械和聚合物加工的局限性[3]。
1.1.熱過程在注模塑料的處理
塑料的處理是基于熱傳導(dǎo)塑料材料和模腔之間的。在計(jì)算傳熱時(shí)，應(yīng)該考慮兩個(gè)主要事實(shí):首先是所有使用能源，這是基于第一定律熱力學(xué)定律的能量保護(hù)[1]；第二是速度的傳熱。在傳熱分析的基本任務(wù)是隨時(shí)間和溫度計(jì)算其分布在研究系統(tǒng)。最后取決于速度之間的熱傳導(dǎo)的系統(tǒng)與環(huán)境和速度的傳熱系統(tǒng)內(nèi)部?；趥鳠峥梢宰鳛闊醾鲗?dǎo)、對(duì)流和輻射[1]。
1.2.冷卻時(shí)間
完成注射模塑過程周期包括模具閉合階段,注入融化成腔、包裝測(cè)定不同條件下動(dòng)物血壓相補(bǔ)償收縮效應(yīng)、冷卻階段,開模階段和部分排出期。在大多數(shù)情況下,最長(zhǎng)時(shí)間的上述所有階段是冷卻時(shí)間。
冷卻時(shí)間在注射模塑過程被定義為時(shí)間需要冷卻塑料零件到彈射溫度[1]。
降低冷卻過程的主要目的是減少附加冷卻時(shí)間，但理論上是不必要的。在實(shí)踐中,它擴(kuò)展了從45% 到67%的整個(gè)周期時(shí)間[1,4]。
從文學(xué)與實(shí)驗(yàn)[1,4],它可以看到，模具溫度對(duì)脫模時(shí)間影響極大,因此冷卻時(shí)間(成本）。
注射成型過程是一個(gè)循環(huán)過程,模具溫度變化見圖1,溫度也有所不同,從平均價(jià)值通過整體周期時(shí)間。
圖1 模具在一個(gè)周期內(nèi)的溫度變化
2.塑料注射模具冷卻技術(shù)
因?yàn)樗呀?jīng)描述,已經(jīng)有幾種不同的技術(shù),讓用戶來冷卻模具[5]。最傳統(tǒng)的方法是用鉆井技術(shù),即生產(chǎn)模具的洞。通過這些孔(冷卻線),冷卻介質(zhì)流動(dòng),消除生成和積累的熱量從模具[1,2]。它也是非常方便的在不同的材料建造,不同的熱導(dǎo)率,目的是提高控制模具溫度條件。這樣的方法是所謂的被動(dòng)方法對(duì)模具溫度控制。
這個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)是使系統(tǒng)活躍,它可以改變熱條件,對(duì)于所需的方面,比如產(chǎn)品質(zhì)量或周期時(shí)間。對(duì)于模具，一個(gè)這樣的方法是集成熱電氣模塊(TEM),它可以改變熱條件期望的性質(zhì)。用這樣的方法,一個(gè)可以控制傳熱與時(shí)間和空間變量,那意味著什么,晝夜可以調(diào)節(jié)整個(gè)注塑周期,獨(dú)立于位置的模具。熱控制是通過控制單元,輸入變量是收到的人工輸入或從注塑仿真輸入。對(duì)于輸出值,控制單元模塊行為監(jiān)控TEM。
2.1.熱電模塊(TEM)
為需要的熱操作,TEM模塊集成到模具。熱量與電之間的交互變量對(duì)于換熱是基于珀?duì)柼?yīng)。珀?duì)柼?yīng)的現(xiàn)象是眾所周知的,但直到現(xiàn)在從未用于注塑應(yīng)用程序。TEM模塊(見圖2)是一個(gè)對(duì)P和N型半導(dǎo)體妥善安排的設(shè)備由,在兩個(gè)陶瓷板之間的位置形成的熱與冷溫差冷卻器的網(wǎng)站。傳熱的力度可以容易控制通過的大小和極性的提供的電力電流。
圖2 TEM框圖
2.2模具冷卻的應(yīng)用
應(yīng)用程序的主要想法是插入到墻壁的TEM模塊模腔作為主要傳熱單元。
這些基本的裝配中見圖3。二次傳熱是通過常規(guī)流體冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),允許從模腔熱力學(xué)系統(tǒng)熱流入與流出。設(shè)備呈現(xiàn)在圖3，包括熱電模塊(A),使主要的傳熱來自可控表面模具腔(B)的溫度。二次傳熱是通過冷卻通道(C)啟用,在模具中提供恒溫條件。熱電模塊(A)作為熱泵運(yùn)行，像這樣的操縱與熱派生通過流體冷卻系統(tǒng)(C)到模具。系統(tǒng)二次加熱與冷卻通道操作作為熱交換器。減少熱容的可控區(qū)域保溫(D)安裝在模腔(F)和模具結(jié)構(gòu)板(E)之間。
整個(gè)應(yīng)用程序包括TEM模塊,一個(gè)溫度傳感器和電子裝置，來控制系統(tǒng)的完整。該系統(tǒng)的描述見圖4，包括一個(gè)輸入單元(輸入界面)和一個(gè)供應(yīng)單元(電子單元和電力電子供應(yīng)H橋單元)。
輸入和供應(yīng)單元與溫度傳感器回路信息附在一個(gè)控制單元,作為執(zhí)行單元試圖強(qiáng)加預(yù)定義的溫帶/時(shí)間/位置關(guān)系。使用珀?duì)柼?yīng),單元可以用于加熱或冷卻的目的。
二級(jí)除熱是通過流體冷卻媒體實(shí)現(xiàn)視為換熱器,如圖4。根據(jù)目前的冷卻技術(shù)和作為一個(gè)水槽或源的熱量第一單位。這允許完全控制過程從溫度、時(shí)間和位置通過整個(gè)周期。此外,它允許不同的溫度/時(shí)間/位置循環(huán)，也為起點(diǎn)和終點(diǎn)的過程。技術(shù)的描述可用于各種工業(yè)和研究目的,精確的溫度/時(shí)間/位置控制是必需的。
本文系統(tǒng)分析了從理論以及實(shí)踐的觀點(diǎn)見圖3和4。通過有限元模擬分析了理論方面,而實(shí)用的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)的原型應(yīng)用到實(shí)際測(cè)試。
圖3 TEM冷卻裝配的結(jié)構(gòu) 圖4溫度檢測(cè)和監(jiān)管結(jié)構(gòu)
3.有限元分析模具冷卻
當(dāng)前的發(fā)展對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)包括幾個(gè)階段[3]。其中還設(shè)計(jì)和優(yōu)化一個(gè)冷卻系統(tǒng)。這是通過使用定制的有限元法進(jìn)行模擬軟件包(模塑仿真分析[4]),可以預(yù)測(cè)冷卻系統(tǒng)功能,特別是其影響塑料。與這種模擬相似,模具設(shè)計(jì)師收集了關(guān)于在產(chǎn)品流變學(xué)和變形的信息，由于收縮作為生產(chǎn)時(shí)間周期信息。
這個(gè)熱信息通常是準(zhǔn)確的,但仍然存在不可靠的情況下的流變材料信息不足。高質(zhì)量的輸入為熱調(diào)節(jié)TEM,需要得到一個(gè)關(guān)于溫度分布在周期時(shí)間和整個(gè)模具表面和整個(gè)模具厚度的圖片。因此,不同的過程模擬是必要的。
3.1物理模型,有限元分析
有限元分析為開發(fā)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)是由于作者長(zhǎng)期經(jīng)歷這樣的包裝[4]和在虛擬環(huán)境中執(zhí)行不同測(cè)試的可能性。整個(gè)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)了原型在有限元環(huán)境(見圖5)通過溫度分布在每個(gè)部分的原型和聯(lián)系人之間的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了探討。為在一個(gè)樣機(jī)上模擬物理特性機(jī),仿真模型構(gòu)建了利用COMSOL軟件多重物理量。結(jié)果是一個(gè)有限元模型與真實(shí)的原型(見圖7),通過它可以比較和評(píng)估結(jié)果。
就有限元模型在術(shù)語(yǔ)的傳熱物理的探討考慮兩個(gè)熱源:一個(gè)水換熱器與流體物理和熱電模塊與傳熱物理(只有傳導(dǎo)和對(duì)流輻射進(jìn)行分析,忽略了由于低相對(duì)溫度,因此低影響溫度)。
在實(shí)際測(cè)試中，有限元分析的邊界條件設(shè)定目標(biāo)達(dá)到相同的工作條件。周圍的空氣和水換熱器被設(shè)定在穩(wěn)定溫度20 ℃。
有限元分析的結(jié)果中可以看到，如圖6,即晝夜分布通過模擬區(qū)域顯示在圖5。圖6表示穩(wěn)態(tài)分析,非常準(zhǔn)確的原型測(cè)試相比。為了模擬時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行了瞬態(tài)仿真,對(duì)于未來的工作也顯示非常積極的結(jié)果。在很短的時(shí)間(5s)能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)溫差200℃,可能會(huì)在TEM結(jié)構(gòu)導(dǎo)致一些問題。這些問題通過幾個(gè)方案就都解決了,如充足的安裝,選擇合適的材料和應(yīng)用TEM智能電子監(jiān)管。
圖5 一個(gè)原型在有限元環(huán)境的橫截面 圖6 有限元分析的溫度分布 3.2.實(shí)驗(yàn)室測(cè)試
因?yàn)樗呀?jīng)描述,原型制作和測(cè)試(見圖7)。結(jié)果顯示,設(shè)置的假設(shè)被證實(shí)。用TEM模塊,可以在整個(gè)周期的時(shí)間控制溫度分布的不同部分的模具。與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,這是證明了的,可以是實(shí)際的熱操縱監(jiān)管與TEM模塊。測(cè)試是在實(shí)驗(yàn)室,模擬真實(shí)的工業(yè)環(huán)境,注塑成型機(jī)克勞斯?馬斐公里60 ℃、溫度傳感器、紅外攝像機(jī)和原型TEM模塊。反應(yīng)溫度在1.8 s反應(yīng)溫度從5℃到80℃，這代表了一個(gè)在注射成型周期廣闊的區(qū)域內(nèi)的熱量控制。
圖7 現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的原型
4.結(jié)論
利用熱電模塊與它直接連接輸入和輸出之間的關(guān)系是冷卻應(yīng)用程序一個(gè)里程碑。對(duì)注塑模具的引入與冷卻結(jié)構(gòu)精密問題的處理,部分高質(zhì)量的塑料代表了很高的期望。
作者是假設(shè)使用珀?duì)柼?yīng)可用于溫度控制在模具注塑?；诜抡婀ぷ鞯姆椒ê驼嬲纳a(chǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備證明,假設(shè)被證實(shí)。仿真結(jié)果顯示,在注塑過程中一個(gè)廣泛的領(lǐng)域可能應(yīng)用TEM模塊。
提到的溫度曲線跨周期時(shí)間的功能,注射模塑過程可以完全控制。工業(yè)的問題,如均勻冷卻問題類表面及其后果的塑料零件的外表可以解決。在注射時(shí)間過熱的一些表面可以解決薄長(zhǎng)填充墻的問題。此外,這樣的應(yīng)用程序控制流變特性的塑料材料可以獲得。在充填階段的模腔，用適當(dāng)?shù)臒嵴{(diào)節(jié)TEM是可能甚至控制熔體流動(dòng)的模具。這是做了適當(dāng)?shù)臏囟确植嫉哪＞?更高的溫度對(duì)薄壁零件的產(chǎn)品)。
應(yīng)用TEM模塊,可以顯著減少周期時(shí)間在注塑過程。時(shí)間的限制可能減少在于框架的額外的冷卻時(shí)間10% 25%,在1.2節(jié)描述。
應(yīng)用TEM模塊可以積極控制產(chǎn)品的翹曲和產(chǎn)品翹曲調(diào)節(jié)量的方式來達(dá)到所需的產(chǎn)品公差。
本文提出了TEM模塊冷卻應(yīng)用注射模塑過程，這是是一個(gè)優(yōu)先的選擇專利,屬于TECOS舉行。
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：塑料端蓋注射模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B090201
姓 名 李娜
學(xué) 號(hào) B09020138
導(dǎo) 師 賈建利
2012年 12 月24 日
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景
現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有“工業(yè)之母”美譽(yù)的模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起舉足輕重的作用。塑料，作為重要的模具材料之一，隨著家電、汽車、電子、電器、通訊產(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。塑料模具，成為時(shí)下模具品種之“關(guān)鍵詞”。在此背景下，如何更深入地認(rèn)識(shí)塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r并把握其市場(chǎng)走向，成為重要課題。
隨著中國(guó)汽車、家電、電子通訊、各種建材的迅速發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將進(jìn)一步提高，其發(fā)展速度將快于其他模具種類，塑料模具的加工與生產(chǎn)將形成遍地開花之勢(shì)。
我國(guó)塑模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，有了很大發(fā)展，水平有了很大提高，總體趨勢(shì)平穩(wěn)向上，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例竟逐步提高。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)塑料端蓋的設(shè)計(jì)可以更好的了解模具的設(shè)計(jì)及相關(guān)知識(shí)，了解其發(fā)展前景對(duì)自己以后從事工作奠定基礎(chǔ)。
1.2研究意義
隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)一效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，PRO/E技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。塑料的應(yīng)用越來越廣泛了,它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及質(zhì)量也顯得非常重要的。
1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”；美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”；德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
未來我國(guó)的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具日趨大型化。二是模具的精度越來越高。三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)對(duì)鋼材的性能要求也越來越高。四是熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。五是隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。六是標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。八是隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。九是以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快塑料模具的比例將不斷增大。十是模具技術(shù)含量將不斷提高中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場(chǎng)走勢(shì)的變化。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1研究?jī)?nèi)容
本設(shè)計(jì)主要是以工程實(shí)際零件——塑料端蓋，該塑件為復(fù)雜件，圓周分布有側(cè)凹，內(nèi)側(cè)有側(cè)凹，必須用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)完成，設(shè)計(jì)難度較大，需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.2研究方案
2.2.1分型面的選擇
首先確定模具的開模方向?yàn)樗芗妮S線方向，根據(jù)分型面應(yīng)選擇在塑件外的最大輪廓處原則，則此塑件的分型面選在端蓋的下底面處。型腔布局采用一模四腔，主要用于生產(chǎn)批量較大的場(chǎng)合或小型塑件的成型。
2.2.2方案的選擇
根據(jù)塑件工藝的分析，PA1010（尼龍1010）塑料是半透明、輕而硬、表面光亮的結(jié)晶形白色或微黃色顆粒，相對(duì)密度和吸水性比尼龍6和尼龍66低，機(jī)械強(qiáng)度高，沖擊韌性、耐磨性和自潤(rùn)滑性好，耐寒性比尼龍6好，熔體流動(dòng)性好，易于成型加工，但熔體溫度范圍較窄，高于100℃時(shí)長(zhǎng)期與氧接觸會(huì)逐漸呈現(xiàn)黃褐色，且機(jī)械強(qiáng)度下降，熔融太時(shí)與氧接觸極易引起熱氧化降解。PA1010（尼龍1010）塑料還具有較好的電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，無毒。不溶于大部分非極性溶劑，如烴、脂類、低級(jí)醇等，但溶解于強(qiáng)極性溶劑，如苯酚、濃硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、細(xì)菌和蟲蛀?，F(xiàn)方案如下：
（1）方案一
該塑件的澆注系統(tǒng)主流道設(shè)計(jì)采用圓形截面積，分流道截面形狀采用半圓形，澆口類型采用直接澆口，由于零件有側(cè)凹，抽芯機(jī)構(gòu)采用斜滑塊形式，為了使塑件從模具型腔和型芯上脫出，采用推板推出機(jī)構(gòu)。
（2）方案二
該塑件的澆注系統(tǒng)主流道設(shè)計(jì)采用圓錐形截面積，分流道截面形狀采用梯形，澆口類型采用點(diǎn)澆口，由于零件有側(cè)凹，抽芯機(jī)構(gòu)采用斜導(dǎo)柱形式，為了使塑件從模具型腔和型芯上脫出，采用推板推出機(jī)構(gòu)。
（3）方案三
該塑件的澆注系統(tǒng)主流道設(shè)計(jì)采用圓錐形截面積，分流道截面形狀采用梯形，澆口類型采用側(cè)澆口，由于零件有側(cè)凹，抽芯機(jī)構(gòu)采用斜滑塊形式，為了使塑件從模具型腔和型芯上脫出，采用推板推出機(jī)構(gòu)。
綜上所述，為了便于流道凝料的脫出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，分流道采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力均不大，由于直接澆口會(huì)使塑件上有明顯的澆口的痕跡，側(cè)澆口易產(chǎn)生熔接痕，所以采用點(diǎn)交口；側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)采用斜導(dǎo)柱形式；推板推出機(jī)構(gòu)一般用于深腔薄壁的容器、罩子、殼體形以及透明制品等不允許有推桿痕跡的塑件；所以采用方案二。
2.3研究方法或措施
通過文獻(xiàn)調(diào)查，圖書查閱，上網(wǎng)搜索，利用現(xiàn)有資料對(duì)零件了解，充分了解塑件結(jié)構(gòu)，繪制3D圖，并完成基本參數(shù)的計(jì)算及注射機(jī)的選用；確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具結(jié)構(gòu)草圖；根據(jù)選定的方案計(jì)算設(shè)計(jì)。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
3.1研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)
本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是塑料端蓋模具設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是塑件的圓周分布有側(cè)凹，內(nèi)側(cè)也有側(cè)凹，必須用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)完成，所以側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。
3.2前期工作
（1）首先在老師的指導(dǎo)下接受任務(wù)，了解所設(shè)計(jì)的對(duì)象塑料端蓋模具設(shè)計(jì)；
（2）上網(wǎng)查閱參考文獻(xiàn)；
（3）去圖書館借閱塑料模具設(shè)計(jì)相關(guān)書籍；
（4）閱讀借閱的圖書并記錄圖書筆記；
（5）利用現(xiàn)有的資料繪制了塑料端蓋零件圖，如圖1所示；
（6）根據(jù)零件圖運(yùn)用Pro/E畫出塑料端蓋的三維圖，如圖2所示；
（7）對(duì)所給塑件的材料進(jìn)行分析；
（8）根據(jù)塑件材料的工藝確定可行的方案；
（9）比較選擇最終方案。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
1~2周：熟悉課題，完成關(guān)于塑料注射模的2000字文獻(xiàn)綜述，繪制塑件3D圖，翻譯外文資料；
3周：確定模具類型及結(jié)構(gòu)，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，準(zhǔn)備開題答辯；
4~9周：對(duì)模具工作部分尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并運(yùn)用Pro/E輔助設(shè)計(jì)完成部分模具零件，準(zhǔn)備中期答辯；
10~14周：運(yùn)用Pro/E完成模具整體結(jié)構(gòu)3D圖，完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的繪制等工作；
15~18周：對(duì)所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計(jì)說明書，所有資料提前請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
圖1 塑料端蓋零件圖
圖2 塑料端蓋三維圖
指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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[2] 吳其曄譯.注射成型手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社.1992.
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[4] 陳劍鶴.模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版,2007.
[5] 李奇,朱江峰. 模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京: 人民郵電出版社,2006.
[6] 陳萬(wàn)林,等. 實(shí)用模具技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
[7] 彭響方,陳己明,常春藤. UG NX4.0模具設(shè)計(jì)精選實(shí)例詳解教程[M] . 北京:人民郵 電出版社,2007.
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[9] 孫玲. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2008.
[10] 于同敏,劉鐵山. 注射制品的熔接痕及控制對(duì)策[J]. 模具工業(yè), 2002(7):33-37.
[11] 田福祥. 四板式擺桿和斜滑塊抽芯桶蓋注射模設(shè)計(jì)[J]. 模具制造, 2010(12):40-42.
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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： B090201
學(xué) 生： 李娜
學(xué) 號(hào)： B09020138
指導(dǎo)教師： 賈建利
2013年5月
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： B090201
學(xué) 生： 李娜
學(xué) 號(hào)： B09020138
指導(dǎo)教師： 賈建利
2013年5月
塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)
摘要
隨著社會(huì)的發(fā)展，不同品種和功能的塑料的出現(xiàn)，塑料產(chǎn)品與我們的日常生活越來越密切。塑料模具設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)與生活也越來越重要。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題為塑料端蓋注塑模具設(shè)計(jì)，主要在對(duì)塑件從材料上進(jìn)行工藝分析，確定分型面及型腔數(shù)；完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，澆口采用側(cè)澆口；抽芯機(jī)構(gòu)采用斜導(dǎo)柱實(shí)現(xiàn)塑件的側(cè)孔成型；脫模機(jī)構(gòu)采用頂桿推出。同時(shí)通過合理地選擇注射機(jī)并對(duì)注塑壓力、最大注塑量、鎖模力、開模行程等相關(guān)方面進(jìn)行校核，進(jìn)一步保證設(shè)計(jì)的合理型，并設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和闡述模具裝配等方面。
本次設(shè)計(jì)完成了塑料端蓋的生產(chǎn)，此次設(shè)計(jì)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，而且運(yùn)動(dòng)可靠生產(chǎn)成本低。最重要的是適用于人們的生活中。
關(guān)鍵詞：端蓋注塑模具；分型面；注塑模具；注射機(jī)
Plastic end cap injection mold design
Abstract
With the development of society different varieties and function plastic appearance in our lives, plastic productions have closer to our daily lives. Plastic mold design is more and more important to the production and life.
The topic of this graduation design for the plastic end cover injection mold design, mainly in based on the analysis of the molding for plastic parts are made from the raw material analysis, forming characteristics, parting surface selection, the design of the gating system, cooling system design, the core and cavity structure design, launch reset structure design, design of side core-pulling mechanism and the design of steering mechanism and other aspects detailed in this paper, the design of the end cover injection mold process. At the same time, through the rational selection of the injection machine and check the injection pressure, the maximum injection quantity, clamping force, mold opening stroke and other related aspects, further ensuring reasonable design, and design the temperature control system and elaborated the mold assembly.
This design completed the production of plastic end cover, it not only has simple structure, but also has high production efficiency and the movement is reliable low production cost.The most important it is suitable for people's life.
Key Words:cover injection mold;lateral core-pulling;parting surface;injection mold;injection machine
i
主要符號(hào)表
公稱壓力 注射壓力
最大注射量 收縮率
體積流量 鎖緊塊的斜角
斜導(dǎo)柱傾斜角 開模行程
最大收縮率 模具制造公差
模具制造公差 模具磨損量
傳熱膜系數(shù) 斜導(dǎo)柱直徑
抽芯距 材料的許用應(yīng)力
模具最大閉合高度 模具最小閉合高度
導(dǎo)滑槽施加的壓力 模具型腔的總熱量
流道中各段流程的厚度 塑件包緊型芯的側(cè)面積
L斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度 流道中各段流程的長(zhǎng)度
塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力
為脫模板中心允許的最大變形量
斜導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦阻力
導(dǎo)滑槽與滑塊之間的摩擦阻力
II
目 錄
摘要 I
Abstract II
主要符號(hào)表 III
1 緒論 1
1.1塑料的發(fā)展 1
1.2塑料模具發(fā)展 1
1.2.1國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 2
2 塑件材料及工藝的分析 4
2.1PA1010基本特性 4
2.2PA1010成型工藝分析 4
2.3塑件結(jié)構(gòu)分析 4
2.4塑件尺寸及精度分析 5
2.5塑件表面質(zhì)量分析 5
2.6塑件厚度分析 5
2.7塑件的體積和質(zhì)量 6
3 塑件在模具中的布局 7
3.1型腔數(shù)目的確定 7
3.2型腔的分布 7
3.3分型面設(shè)計(jì) 7
3.3.1分型面的分類 7
3.3.2分型面的選擇原則 7
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9
4.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成及要求 9
4.2主流道設(shè)計(jì) 9
4.3分流道設(shè)計(jì) 10
4.3.1分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 10
4.3.2分流道的形狀和尺寸 11
4.3.3分流道的表面粗糙度 11
4.4澆口設(shè)計(jì) 11
4.4.1澆口的作用 12
4.4.2澆口的截面形狀和尺寸 12
4.4.3澆口位置的選擇 13
4.5冷料穴的設(shè)計(jì) 14
4.6拉料桿的設(shè)計(jì) 14
5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
5.1成型零件的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì) 15
5.1.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
5.1.2型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
5.2成型零件工作尺寸的計(jì)算 16
5.2.1影響塑件尺寸精度的因素 16
5.2.2模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 17
6 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 18
6.1注射模架的選取 20
6.2墊塊的設(shè)計(jì) 20
6.3合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
6.3.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 20
6.3.2導(dǎo)套設(shè)計(jì) 21
7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
7.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 22
7.1.1斜導(dǎo)柱的形狀及技術(shù)要求 22
7.1.2斜導(dǎo)柱的傾斜角 22
7.1.3斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度 22
7.1.4斜導(dǎo)柱的受力分析與直徑計(jì)算 23
7.2滑塊的設(shè)計(jì) 24
7.3導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 24
7.4滑塊定位裝置 25
7.4.1滑塊定位裝置的作用 25
7.4.2結(jié)構(gòu)形式 25
7.5楔緊塊 25
7.6成型斜頂桿的設(shè)計(jì) 26
8 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
8.1推出方式的選取 27
8.2推出力計(jì)算 27
8.3推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
8.3.1推桿推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
8.3.2推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)向與復(fù)位 29
9 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核 31
9.1初選注射機(jī)規(guī)格 31
9.2注射機(jī)工藝參數(shù)校核 31
9.2.1最大注射量的校核 31
9.2.2注射壓力的校核 32
9.2.3鎖模力的校核 32
9.3注射機(jī)安裝部分與模具相關(guān)尺寸校核 32
9.3.1噴嘴尺寸校核 32
9.3.2定位圈尺寸校核 33
9.3.3最大最小模厚校核 33
9.3.4開模行程校核 33
10 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34
10.1冷卻裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn) 34
10.2冷卻回路布置 34
11 模具的分析及保養(yǎng) 35
11.1模具的經(jīng)濟(jì)效益分析 35
11.2模具的保養(yǎng) 35
12 結(jié)論 36
參考文獻(xiàn) 37
致謝 38
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 39
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 40
V
1 緒論
1 緒論
1.1塑料的發(fā)展
現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有“工業(yè)之母”美譽(yù)的模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起舉足輕重的作用。塑料，作為重要的模具材料之一，隨著家電、汽車、電子、電器、通訊產(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。塑料模具，成為時(shí)下模具品種之“關(guān)鍵詞”。在此背景下，如何更深入地認(rèn)識(shí)塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r并把握其市場(chǎng)走向，成為重要課題。
隨著中國(guó)汽車、家電、電子通訊、各種建材的迅速發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將進(jìn)一步提高，其發(fā)展速度將快于其他模具種類，塑料模具的加工與生產(chǎn)將形成遍地開花之勢(shì)。
模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用模具加工的零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。
1.2塑料模具發(fā)展
1.2.1國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線造型要求。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計(jì)制造水平也已達(dá)到或接近國(guó)際水平。使用CAD三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎等對(duì)精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計(jì)制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車保險(xiǎn)杠和儀表盤的注塑模等大型模具，國(guó)內(nèi)都已可生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)最大的塑料模具已達(dá)50噸。
雖然在這十多年中注塑模具工業(yè)取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE按術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。特
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別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。
國(guó)外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到較高水平，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本。最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。
模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對(duì)模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。
1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨勢(shì)
由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國(guó)今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，“小而?！薄ⅰ靶《比耘f是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對(duì)模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢(shì)也較為明顯。
未來我國(guó)的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具日趨大型化。二是模具的精度越來越高。三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)對(duì)鋼材的性能要求也越來越高。四是熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。五是隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。六是標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。八是隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。九是以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快塑料模具的比例將不斷增大。十是模具技術(shù)含量將不斷提高中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場(chǎng)走勢(shì)的變化。
國(guó)外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動(dòng)化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動(dòng)化、取件全部自動(dòng)化。
1.3本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)端蓋塑件產(chǎn)品，基于此，必須實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)周期，才能降低成本。注射模具的使用是實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)的一個(gè)非常好的途徑，在本次設(shè)計(jì)中就是要對(duì)塑料端蓋塑件的特性進(jìn)行分析，對(duì)成型工藝性的可行性進(jìn)行分析，完成其生產(chǎn)模具的設(shè)計(jì)。模具的設(shè)計(jì)過程綜合性很強(qiáng)，需要考慮的因素很多，需要一個(gè)整體的思維模式去考慮問題，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)合格的作品。本此設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是通過確定成型零件、推出機(jī)構(gòu)等的合理結(jié)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、使用壽命長(zhǎng)的模具。本文的研究的塑料端蓋如圖1.1、1.2所示。
圖1.1 塑料端蓋二維圖
圖1.2 塑料端蓋三維圖
2 塑件材料及工藝的分析
2 塑件材料及工藝的分析
2.1 PA1010基本特性
PA1010（尼龍1010）塑料是半透明、輕而硬、表面光亮的結(jié)晶形白色或微黃色顆粒，相對(duì)密度和吸水性比尼龍6和尼龍66低，機(jī)械強(qiáng)度高，沖擊韌性、耐磨性和自潤(rùn)滑性好，耐寒性比尼龍6好，熔體流動(dòng)性好，易于成型加工，但體溫度范圍較窄，高于100℃時(shí)長(zhǎng)期與氧接觸會(huì)逐漸呈現(xiàn)黃褐色，且機(jī)械強(qiáng)度下降，熔融態(tài)時(shí)與氧接觸極易引起熱氧化降解。PA1010（尼龍1010）塑料還具有較好的電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，無毒。不溶于大部分非極性溶熔劑，如烴、脂類、低級(jí)醇等，但溶解于強(qiáng)極性溶劑，如苯酚、濃硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、細(xì)菌和蟲蛀。膠原料熔程較窄，一般為3～4℃。熔融流動(dòng)性較好。適合注射成型、擠出成型吹塑成型。
2.2 PA1010成型工藝分析
PA1010原料加工前應(yīng)在90℃左右烘箱中干燥處理?？刹捎米⑺?、擠出吹塑和噴涂法加工成型制品。擠出成型時(shí)機(jī)筒溫度：加料段為160℃左右、均化段為215℃左右，成型模具為180~190℃。注塑成型時(shí)，機(jī)筒溫度為190~230℃，噴嘴溫度為205℃左右，模具溫度為30℃左右，注射壓力為110MPa左右。成型制品后要用油或水浴（溫度95℃左右）加熱4h。粉末噴涂時(shí)應(yīng)將原料用80目篩網(wǎng)篩過，粉末加熱50~60℃，預(yù)噴涂金屬件預(yù)熱至245~255℃，用火焰法噴涂（用0.2~0.25MPa的CO2氣輸送粉料，乙炔壓力為0.05MPa，氧氣壓力為0.2~0.4。
2.3塑件結(jié)構(gòu)分析
塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析的內(nèi)容主要包括：塑件的結(jié)構(gòu)分析、尺寸和精度分析、表面粗糙度分析、塑件壁厚和脫模斜度分析等。另外還有圓角、孔、嵌件、加強(qiáng)筋、支承面等，在模具設(shè)計(jì)過程中，因分析主要因素，并和所設(shè)計(jì)塑件有關(guān)。
由塑件的結(jié)構(gòu)特征可知，其內(nèi)部有一倒鉤式凸臺(tái)，因此需要內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，內(nèi)抽芯不同于一般的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗荒苡泻艽蟮某榘尉?，也很難利用開模合模動(dòng)力；由于制件外圍有一圓環(huán)凸緣，脫模機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單與否對(duì)模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和制造成本有很大的影響；由于該材料為尼龍1010，其成型工藝比較復(fù)雜，根據(jù)本材料的成型工藝特性，設(shè)計(jì)合格的模具結(jié)構(gòu)和成型工藝參數(shù)的選定是其又一個(gè)難點(diǎn)；考慮到耗費(fèi)，成本，成型周期，生產(chǎn)效率及后序加工方面，要
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采用合適的澆注系統(tǒng)。
2.4塑件尺寸及精度分析
塑件尺寸的大小取決于塑料的流動(dòng)性。影響塑料制件尺寸精度的因素有：
a. 塑料收縮率的波動(dòng)；
b. 成型工藝條件的變化；
c. 塑件成型后的時(shí)效變化；
d. 模具結(jié)構(gòu)形狀；
e. 模具的制造精度和使用磨損。
塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。塑件的尺寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑件公差值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。塑料公差等級(jí)的選用與塑料品種有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率的變化不同，塑料的精度等級(jí)可分為：高精度、一般精度和低精度。參見表2.1。
表2.1 精度等級(jí)的選用[2]
塑料品種
公差等級(jí)
標(biāo)注尺寸公差
未注公差尺寸
高精度
一般精度
PA無填料填充
MT3
MT4
MT6
PA玻璃纖維填充
MT2
MT3
MT5
2.5塑件表面質(zhì)量分析
塑料制件的表面粗糙度是決定其表面質(zhì)量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)，一般要求模具型腔表面的粗糙度比塑件低1~2級(jí)。塑件的表面粗糙度Ra一般為0.8~0.2μm。
對(duì)于塑料端蓋而言，其表面質(zhì)量一般要求如下：表面沒有缺陷、毛刺，而且有較好的光潔度；曲線光滑，必要圓角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。
2.6塑件厚度分析
塑件有一定的壁厚，可以使塑料制件在使用過程中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且可以使塑件在成型時(shí)保持良好的流動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)，塑件有一定的壁厚可以承受脫模推出力。同一塑件的壁厚應(yīng)該一致，否則會(huì)因?yàn)槔鋮s或固化速度不同產(chǎn)生應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生變形、縮孔及凹陷等缺陷。熱塑性塑件的壁厚一般推薦在1~4mm，
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塑件壁厚受使用要求、材料性能、塑件尺寸和成型工藝等諸多因素制約。為滿足成型工藝條件，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，不同壁厚的比例控制在1:3之間。經(jīng)過測(cè)量，該零件的壁厚較為均勻大致為2.5~3mm，其值在推薦值之間，易于成型。
2.7塑件的體積和質(zhì)量
根據(jù)塑料端蓋的尺寸和技術(shù)要求，由工程圖繪制其三維實(shí)體模型，通過Pro/E實(shí)體建模分析后，其體積為：；PA1010的密度；從而塑件的質(zhì)量：。
3 塑件在模具中的布局
3 塑件在模具中的布局
3.1型腔數(shù)目的確定
單型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是：塑件精度高，工藝參數(shù)易于控制，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造成本低，周期短。缺點(diǎn)是：塑件成型的生產(chǎn)效率低，成本高。單型腔模具適用于塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。
多型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是：塑件成型生產(chǎn)率高，成本低。其缺點(diǎn)是：塑件精度低，工藝參數(shù)難以控制，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具制造成本高，周期長(zhǎng)。多型腔模具適用于大批量長(zhǎng)期成產(chǎn)的小塑件。
在多型腔模具的實(shí)際設(shè)計(jì)中，型腔數(shù)目的確定方法主要有兩種：
a. 首先確定注射機(jī)的型號(hào)，在根據(jù)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)和塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算出要求選取型腔的數(shù)目。
b. 先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和制件的精度要求確定型腔的數(shù)目，然后再選擇注射機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)有的注射機(jī)進(jìn)行校核。
考慮到塑料端蓋為單塑件，綜合以上因素，這里考慮采用方案b的方法確定型腔數(shù)目，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，以及提高生產(chǎn)效率，考慮采用一模兩腔的形式。
3.2型腔的分布
模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對(duì)稱排列及復(fù)合排列等。
綜合考慮，因此模具型腔為一模兩腔，所以在模板上位于中心位置。
3.3分型面設(shè)計(jì)
3.3.1分型面的分類
分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。
實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：
a. 型腔完全在動(dòng)模一側(cè)；
b. 型腔完全在定模一側(cè)；
c. 型腔各有一部分在動(dòng)定、模中。
3.3.2分型面的選擇原則
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分型面設(shè)計(jì)是注射模的一個(gè)關(guān)鍵步驟，分型面的選擇影響塑件的成型與脫模、模具的結(jié)構(gòu)與制造等。在設(shè)計(jì)分型面時(shí)，應(yīng)遵循以下原則[2]：
a. 分型面應(yīng)該選在塑件外形的最大輪廓處；
b. 分型面的選擇應(yīng)該有利于順利脫模；
c. 分型面的選擇應(yīng)該保證塑件的精度要求和外觀要求；
d. 分型面的選擇應(yīng)該方便模具的加工制造；
e. 分型面的選擇應(yīng)該有利于排氣。
塑料端蓋塑件的外形最大輪廓為其外表面輪廓，以其上表面作為分型面不僅容易分型，而且也有利于抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其具體分型面選擇如下圖3.1所示。
圖3.1分型面的選擇
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成及要求
普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)對(duì)塑件性能、尺寸、質(zhì)量，原材料利用率和模具結(jié)構(gòu)有很大影響。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)一般考慮的內(nèi)容有：
a. 對(duì)模腔的填充迅速有序；
b. 可同時(shí)充滿各個(gè)型腔；
c. 對(duì)熱量和壓力損失較??；
d. 盡可能消耗較少的塑料；
e. 能夠使型腔順利排氣；
f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；
g. 不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔。
4.2主流道設(shè)計(jì)
主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。一個(gè)好的主流道應(yīng)該能使溫度降和壓力損失最小。主流道通常設(shè)計(jì)在澆口套中，如下圖4.1所示。
1.注射機(jī)噴嘴 2.澆口套
圖4.1主流道形式與噴嘴機(jī)關(guān)系
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為了能使凝料能順利從主流道中脫出，主流道應(yīng)該設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角=2°~6°，小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5~1mm。主流道球面半徑應(yīng)該比噴嘴球面半徑大1~2mm。流道的表面粗糙度≤0.8。
澆口套一般采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等材料制造，經(jīng)熱處理淬火硬度范圍為53~57HRC。澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖4.2所示，圖4.2a)為定位圈與澆口套制作成整體式，用螺釘固定在定模座板上，用于小型模具；圖4.2b)澆口套以臺(tái)階形式固定在定模座板上，澆口套穿過定模座板與定模板。澆口套與模板間的配合采用H7/m6過渡配合；澆口套與定位圈采用H9/f9配合。
a) b)
圖4.2澆口套的結(jié)構(gòu)形式
經(jīng)過對(duì)澆口套結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比，與對(duì)塑料成型性能的分析，考慮模具結(jié)構(gòu)的合理性。最終決定本設(shè)計(jì)采用臺(tái)階固定形式。其參數(shù)具體設(shè)計(jì)如下：
錐角；
表面粗糙度；
澆口套球面半徑；
主流道小端直徑；
流道的長(zhǎng)度，由模板決定。
4.3分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也應(yīng)設(shè)置分流道。
分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比表面積最小（流道表面積于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。
4.3.1分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
a. 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過度。
b. 分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井。
c. 分流道的位置可單獨(dú)開設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開設(shè)在動(dòng)，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。
d. 分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過度。
e. 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時(shí)減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。
4.3.2分流道的形狀和尺寸
a. 分流道的形狀分流道設(shè)計(jì)在動(dòng)?；蚨５囊粋?cè)或兩側(cè)，在設(shè)計(jì)時(shí)，其截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積小，可以使其熱量損失減少。常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形和矩形等幾種形式[3]，如圖4.3所示。
圖4.3分流道截面形狀
圓形截面的比面積最小，但是需要開設(shè)在分型面的兩側(cè)，制造時(shí)要保證模板上兩部分的對(duì)中吻合，加工不是很方便；梯形和U形截面加工比較容易，熱量損失和壓力損失也較小，為常用的截面形式；半圓截面加工需球頭銑刀，表面積比梯形和U形略大，也是設(shè)計(jì)中嘗使用的形式；矩形截面比面積大，流動(dòng)阻力大，不常用。
在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)對(duì)比，初選分流道的截面為圓形形狀。常用圓形截面分流道直徑為；流動(dòng)性較好的塑料，在分流道較短時(shí)可以取2mm，流動(dòng)性差的塑料可取10mm。大多數(shù)塑料分流道截面直徑常取5~6mm。PA1010塑料的流動(dòng)性一般，所以本設(shè)計(jì)中取分流道直徑為。
b. 分流道的長(zhǎng)度分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，且折彎少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料原材料和降低能耗。L的長(zhǎng)度根據(jù)型腔的多少和型腔大小決定，本設(shè)計(jì)中分流道的尺寸為L(zhǎng)=50。
4.3.3分流道的表面粗糙度
分流道中，熔體塑料與模具接觸后迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此，分流道的表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6左右，這樣可以使外塑料冷卻后形成皮層，間接起到絕熱層的作用。
4.4澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，限制性澆口能是熔體流速增加，提高其剪切速率，降低粘度，使流體稱為理想的流動(dòng)狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔，多型腔模具采用限制性澆口能使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目的，提高塑件質(zhì)量。
澆口是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它起著調(diào)節(jié)控制料流速度，補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用。澆口的形狀，尺寸和進(jìn)料位置等對(duì)塑件成型質(zhì)量影響很大，塑件上的一些質(zhì)量缺陷，如縮孔，缺料，白斑拼接縫，翹曲等往往是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生的，因此澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能都完好，高質(zhì)量的注射成型。
4.4.1澆口的作用
澆口的主要作用是：
a. 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；
b. 易于切除澆口凝料；
c. 對(duì)于多型腔的模具，用以平衡進(jìn)料。
4.4.2澆口的截面形狀和尺寸
按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，常用的澆口形式可以分為以下幾種形式：直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點(diǎn)澆口等，圖4.4為側(cè)澆口形式。
圖4.4側(cè)澆口的形式
直接澆口用于成型大中型，長(zhǎng)流程深型腔筒形或殼形塑件，適宜高粘度塑料成型，而且適于單型腔模具。側(cè)澆口一般開在分型面上，塑料熔體從外側(cè)或內(nèi)側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形；側(cè)澆口可以根據(jù)塑件外形特征選擇其位置，形狀多為矩形，加工休整比較方便，是一種廣泛使用的澆口形式，普遍適用于中小型塑件的多型腔模具。輪輻式澆口主要用于成型圓筒形無底塑件，澆注系統(tǒng)耗料多，家口較難去除，澆口痕跡明顯。點(diǎn)澆口的截面尺寸很小，點(diǎn)澆口有助于增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而塑料的表觀粘度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)，有助于型腔的充填；設(shè)計(jì)點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)時(shí)，必須增設(shè)一個(gè)分型面，用于取出澆注系統(tǒng)凝料。
根據(jù)常用塑料所適應(yīng)的澆口形式查表，并對(duì)塑件的外形分析，本設(shè)計(jì)采用澆口形式為側(cè)澆口，分流道、澆口和塑件在分型面同一側(cè)的結(jié)構(gòu)形式。
側(cè)澆口尺寸計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式[3]：
(4.1)
（4.2）
式中：—側(cè)澆口的寬度，mm；
A—塑件外側(cè)表面積，；
—側(cè)澆口厚度，mm；
—澆口處塑件厚度，mm。
由塑件的Pro/E實(shí)體模型分析得之，外側(cè)表面積；澆口處塑件壁厚。
則側(cè)澆口寬度：
；
側(cè)澆口厚度： ；
對(duì)于澆口和塑件在分型面同一側(cè)的結(jié)構(gòu)形式而言，一般寬，厚度，澆口長(zhǎng)度。由計(jì)算結(jié)果知，所設(shè)計(jì)的家口尺寸在誤差允許的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)符合要求。其最終確定的澆口設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
；
；
。
4.4.3澆口位置的選擇
澆口開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及成型質(zhì)量有很大影響，合理設(shè)計(jì)澆口位置，可以提高塑件的質(zhì)量。不同的澆口設(shè)計(jì)還會(huì)對(duì)模具結(jié)構(gòu)有影響，所以選擇澆口位置時(shí)應(yīng)該參詳塑件的結(jié)構(gòu)與工藝特性和成型的質(zhì)量要求。
確定澆口的位置的基本原則可歸納如下：
a. 盡量縮短流動(dòng)距離比，保證迅速充模并考慮分析定向的影響；
b. 避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件缺陷，可適當(dāng)加大澆口截面尺寸；
c. 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處，保證熔體收縮時(shí)能得到及時(shí)補(bǔ)縮；
d. 減少熔接痕提高塑件強(qiáng)度。
4.5冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流前鋒的冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體的充填速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還有便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出結(jié)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)一起推出模外。
冷料穴一般開設(shè)在主流道末端的動(dòng)模板上，冷料穴的標(biāo)稱直徑與主流道末端大徑相等或稍大。深度約為直徑的1~1.5倍，要保證冷料穴足夠容納前鋒冷料。本設(shè)計(jì)中，冷料穴直徑D與主流道末端大徑差不多，深度為1.5D。
4.6拉料桿的設(shè)計(jì)
主流道拉料桿有兩種基本形式，一種是推桿形式的拉料桿，典型結(jié)構(gòu)就是Z字形拉料桿；另一種是僅適于推件板脫模的拉料桿，其典型形式為球字頭拉料桿。Z字形拉料桿固定在推桿推板固定板上，球字頭拉料桿固定在動(dòng)模板上。
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中不使用推件板推出機(jī)構(gòu)，所以應(yīng)該采用第一種拉料桿形式，第一種拉料桿形式有Z字形拉料桿，和動(dòng)模板反錐度穴拉料結(jié)構(gòu)。
Z字形拉料桿靠Z形鉤將凝料拉出澆口套，反錐度穴拉料靠動(dòng)模板錐度穴將凝料拉出后，由推桿在后面強(qiáng)制將其推出。經(jīng)過比對(duì)分析之后本設(shè)計(jì)采用Z字形拉料桿形式。如圖4.5所示。
圖4.5 Z型拉料桿
5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零部件不僅要有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，還要求有合理的結(jié)構(gòu)，交夠的強(qiáng)度、剛度和較好的耐磨性。
在設(shè)計(jì)成型零部件時(shí)，應(yīng)該根據(jù)塑料的性能、塑件的結(jié)構(gòu)，充分考慮分型面和澆口的位置、脫模方式和排氣等。模具型腔的總體結(jié)構(gòu)還要考慮到機(jī)械加工制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
設(shè)計(jì)成型零部件包括確定型腔組合方式、成型零件尺寸計(jì)算、成型零件的加工工藝規(guī)程，校核關(guān)鍵部位強(qiáng)度和剛度等。
5.1成型零件的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)
成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，成型零件通常包括凹模、凸模和型芯，成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定模具型腔的組合形式。
5.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模通常也稱之為型腔是成型塑件外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同可以分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)。
a. 整體式凹模是在整塊金屬模板上加工而成，其優(yōu)點(diǎn)是牢固、不易變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但是整體式凹模加工困難，熱處理不方便，其使用場(chǎng)合一般是形狀簡(jiǎn)單的中小型模具。
b. 組合式凹模的結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)以上的零部件組合而成的，按組合方式不同組合式凹模結(jié)構(gòu)可以分為：整體嵌入式、局部鑲拼式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等結(jié)構(gòu)形式。如圖5.1所示。
a) 整體嵌入式凹模 b) 底部鑲拼式凹模
圖5.1組合式凹模結(jié)構(gòu)
整體嵌入式凹模如圖5.1a)所示，在多型腔成型小型塑件時(shí)，整體嵌入式凹模的單個(gè)型腔采用機(jī)械加工、冷擠壓、電加工等方法制成，然后擠入模板之中，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，拆裝方便，可以保證各個(gè)型腔的形狀尺寸一致。
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
底部鑲拼式結(jié)構(gòu)可以保證機(jī)械加工、研磨、拋光、熱處理的方便。四壁拼合式凹模結(jié)構(gòu)適用于大型和形狀復(fù)雜的塑件。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)，從簡(jiǎn)化凹模的加工工藝，減少熱處理變形和節(jié)約貴重金屬模具鋼出發(fā)，將采用組合式凹模結(jié)構(gòu)。經(jīng)過分析塑料端蓋的結(jié)構(gòu)和模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)的型腔數(shù)目為一模兩腔，對(duì)比組合結(jié)構(gòu)不同形式的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定采用整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)。
5.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型塑件內(nèi)表面的零件成凸?；蛐托?。主要有主型芯、小型芯、側(cè)型芯、螺紋型芯和螺紋型環(huán)等，對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的容器、殼體、蓋類塑件，成型主要內(nèi)表面的零件稱凸?；蛑餍托荆尚推渌】?、側(cè)凹的型芯稱為小型芯或側(cè)型芯。
a. 主型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按結(jié)構(gòu)主型芯可以分為整體式和組合式兩種。整體式結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼材較多，主要用于工藝試驗(yàn)或小型模具上形狀簡(jiǎn)單的型芯。組合式結(jié)構(gòu)對(duì)于形狀復(fù)雜的型芯，可以使模具的加工過程更加方便。其主要是將型芯單獨(dú)加工完成之后再鑲拼入模板中。
本次設(shè)計(jì)選用整體式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件質(zhì)量好。
b. 小型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小型芯用于成型塑件上的小孔或凹槽，小型芯單獨(dú)制造后再嵌入模板中，小型芯的固定方法通常有：臺(tái)肩固定式、圓柱墊固定、螺塞固定、鉚接固定等。
5.2成型零件工作尺寸的計(jì)算
在設(shè)計(jì)模具過程中，應(yīng)該根據(jù)影響塑件尺寸精度的因素對(duì)塑件的成型零件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。這些因素一般包括塑件材料、幾何形狀、精度等級(jí)等。
5.2.1影響塑件尺寸精度的因素
a. 模具成型零件尺寸精度的因素 模具成型零件的加工精度直接影響塑件的尺寸精度。實(shí)踐表明，因模具成型零件的加工而造成的誤差約占塑料塑件成型誤差的三分之一。通常模具的制造精度等級(jí)為3～4級(jí)即可。
b. 模具成型零件的磨損量 模具在使用過程中，由于料流的流動(dòng)，塑料塑件的脫模，都會(huì)使模具成型零件受到磨損。模具成型零件的不均勻磨損、銹蝕、使其表明光潔度降低，而從新研磨拋光也會(huì)造成模具成型零件的磨損，其中以塑料塑件的脫模對(duì)模具成型零件的磨損最大。因此通常認(rèn)為凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損，與脫模方向平行的面才加以考慮。磨損量隨著生產(chǎn)批量的增加而增大。計(jì)算模具成型零件工作尺寸時(shí)，對(duì)于模具生產(chǎn)批量較小的模具取小值，甚至可以不考慮其磨損量。
c. 利用注射模成型塑料塑件時(shí)，同樣也會(huì)產(chǎn)生毛邊。由于分型面上有渣滓，或者鎖模力不夠大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能緊密貼合也會(huì)形成毛邊。
d. 成型工藝條件的控制及操作技術(shù)對(duì)塑料塑件尺寸精度的影響成型工藝條件包括料筒溫度、注射壓力、保壓時(shí)間、模具溫度、每次注射量、注射速度、冷卻時(shí)間、成型周期、原料的預(yù)熱及干燥等，對(duì)其進(jìn)行正確的控制和管理，有利于獲得穩(wěn)定的尺寸，質(zhì)量?jī)?yōu)異的塑料塑件，并對(duì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值也有大的影響。各種工藝條件是互相關(guān)聯(lián)的，僅對(duì)一個(gè)工藝因素進(jìn)行正確地控制，并不容易提高塑件的質(zhì)量，必須進(jìn)行全面地正確的控制。
5.2.2模具成型零件的工作尺寸計(jì)算
在設(shè)計(jì)模具過程中，應(yīng)該根據(jù)影響塑件尺寸精度的因素對(duì)塑件的成型零件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。這些因素一般包括塑件材料、幾何形狀、精度等級(jí)等。
計(jì)算成型零部件尺寸使用到的公式[3]：
收縮率波動(dòng)誤差：
(5.1)
塑件的成型誤差：
(5.2)
成型零件實(shí)際尺寸：
(5.3)
塑料的平均收縮率：
(5.4)
式中 ——塑件基本尺寸； ——制造誤差； ——磨損誤差； ——間隙誤差； ——裝配誤差。
塑料收縮率波動(dòng)誤差應(yīng)該小于塑件公差/3。模具成型零件制造誤差一般取塑件公差的1/3~1/4，或取IT7~IT8級(jí)作為制造公差。成型零件磨損誤差主要原因是脫模磨損，磨損使得型腔尺寸加大，型芯尺寸減小，一般與脫模方向垂直的表面不考慮磨損，平行方向才考慮磨損。
對(duì)于小型塑件，如塑料端蓋，其主要的誤差來源是收縮率波動(dòng)誤差、模具制造誤差和磨損誤差，其他誤差在計(jì)算成型尺寸時(shí)一般可以忽略。在計(jì)算成型零件尺寸過程中，無論是塑件尺寸或成型零件尺寸標(biāo)注都是按照規(guī)定的方法標(biāo)注的。凡是孔都是按照基孔制公差下限為零，公差等于上偏差()；凡是軸都是按照基軸制公差上限為零，公差等于下偏差()[5]。
一般取/3，在計(jì)算過程中，只要使成型零件的累積誤差小于塑件公差，即，則設(shè)計(jì)合格[1]。
a. 型腔尺寸的計(jì)算塑件的公差等級(jí)為MT6級(jí)，查塑件公差值表(GB/T 14486—1993)，可得塑件尺寸的公差值。
模具型腔的基本尺寸是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為。型腔的平均磨損為，考慮到平均收縮率，則型腔基本尺寸公式[3]：
略去較小的與，取，取。則有：
(5.5)
已知塑件尺寸：
；；。
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算.查有關(guān)手冊(cè)得PA1010的收縮率為0.5％～4.0％,故平均收縮率為％。
型腔尺寸：
=
=
b. 型芯尺寸的計(jì)算已知塑件基本尺寸：；；；。
型芯尺寸：
=
=
=
=
c. 型腔深度的計(jì)算已知塑件基本尺寸：
根據(jù)公式：
（5.6）
=
d. 型芯高度尺寸計(jì)算已知塑件基本尺寸：
根據(jù)公式：
（5.7）
=
6 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
6 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
6.1注射模架的選取
模架是設(shè)計(jì)和制造注射模的基礎(chǔ)部件，在設(shè)計(jì)注射模時(shí)選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架，可以有效地提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。
中小型模架標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12555—2006)中規(guī)定了模架的結(jié)構(gòu)形式，還規(guī)定了中小型模架的周界尺寸范圍≤560 mm×900 mm。
由本設(shè)計(jì)的情況可知，本設(shè)計(jì)是一模兩腔，推桿推出，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯，單分型面，設(shè)計(jì)選用的注射機(jī)為臥式注射機(jī)。所以選擇模架CI2735。
6.2墊塊的設(shè)計(jì)
用于支撐動(dòng)模成型部分，并形成推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間的零件稱為墊塊，又稱支承塊。墊塊的設(shè)計(jì)通常采用的結(jié)構(gòu)式與動(dòng)模座板設(shè)計(jì)為一體。在設(shè)計(jì)中，不采用整體結(jié)構(gòu)，墊塊和動(dòng)模座板分開設(shè)計(jì)，采用材料為45鋼，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB4169.6—84。具體尺寸參見零件圖。
6.3合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)、定?；蛟谏?、下模合模時(shí)，正確的定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，一般情況下常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。
6.3.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
a. 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式如圖6.1所示，本設(shè)計(jì)采用的是帶頭導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式，帶頭導(dǎo)柱除臺(tái)肩外，長(zhǎng)度部分基本尺寸一致，只是各部分公差不同。
圖6.1 導(dǎo)柱
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
b. 導(dǎo)柱的技術(shù)要求導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度L應(yīng)比凸模端面高度高8~12mm；導(dǎo)柱的前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形，這樣有利于導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
導(dǎo)柱的材料應(yīng)該具有這樣的特性：表面硬而耐磨，內(nèi)芯堅(jiān)韌不易折斷。一般導(dǎo)柱的材料有20鋼（表面經(jīng)滲碳淬火處理），T8、T10鋼（經(jīng)淬火處理），硬度達(dá)到50~55HRC。導(dǎo)柱固定端的表面粗糙度為，導(dǎo)向部分的表面粗糙度為。
導(dǎo)柱的數(shù)量一般為4根，其布置形式應(yīng)合理分布在分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠距離，保證模具強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)過程中，保證導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離為導(dǎo)柱直徑的1~1.5倍。
配合精度要求：導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6或H7/k6過渡配合，導(dǎo)向部分采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。
6.3.2 導(dǎo)套設(shè)計(jì)
a. 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式有直導(dǎo)套（I型導(dǎo)套），其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場(chǎng)合；帶頭導(dǎo)套（II型導(dǎo)套），結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，此種導(dǎo)套的固定孔便于與導(dǎo)柱的固定孔同時(shí)加工。導(dǎo)套設(shè)計(jì)符合GB 1469.3—84。導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)見圖6.2。
圖6.2 導(dǎo)套
b. 導(dǎo)套的技術(shù)要求導(dǎo)套的前端應(yīng)該倒圓角，以方便導(dǎo)柱順利進(jìn)入；導(dǎo)向孔應(yīng)該為通孔，以便排出孔內(nèi)空氣。
導(dǎo)套的材料可與導(dǎo)柱相同，20鋼或T8A，選用T8A熱處理硬度HRC50~55。關(guān)鍵是性能是耐磨，導(dǎo)套的硬度應(yīng)該略低于導(dǎo)柱，可以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
配合精度要求：帶套導(dǎo)套用H7/m6或H7/k6過渡配合鑲?cè)肽０逯?，?dǎo)套固定部分的粗糙度為。導(dǎo)向部分粗糙度為。
7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
7.1.1斜導(dǎo)柱的形狀及技術(shù)要求
斜導(dǎo)柱的形狀如圖7.1所示(SJ/T 10519.16—1994)：
(a) (b)
圖7.1 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
斜導(dǎo)柱的材料通常為T8、T10等碳素工具鋼，亦可以采用20鋼滲碳處理(SJ/T 10519.16—1994)。其熱處理要求一般桿部硬度HRC56~60，大頭部分HRC，表面粗糙度。
本次設(shè)計(jì)中采用圖7.1（b)的斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，斜導(dǎo)柱的工作部分與斜導(dǎo)孔配合為H11/b11，固定端與模板配合為H7/m6，材料為T8A，硬度。
7.1.2斜導(dǎo)柱的傾斜角
在斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中，傾斜角是決定斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要的參數(shù)，傾斜角的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接重要影響。斜導(dǎo)柱的傾斜角一般來說有三種較為常見的情況：抽芯方向與開合模方向垂直；抽芯方向向動(dòng)模一側(cè)傾斜；抽芯方向向定模一側(cè)傾斜。
選取什么樣的斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)主要看塑件側(cè)孔的方向，從分析塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，其成型側(cè)孔的型芯抽出方向與開合模方向垂直。由受力分析及理論計(jì)算，斜導(dǎo)柱的傾斜角取比較理想，在一般的設(shè)計(jì)過程中取，最常用的是。楔緊塊的楔緊角。通常情況是：如果抽芯距長(zhǎng)時(shí)可取大些，抽芯距短時(shí)可取小些；抽芯力大時(shí)可取小些，抽芯力小時(shí)可取大些[6]。
在本次設(shè)計(jì)中，斜導(dǎo)柱的傾斜角，楔緊塊的楔緊角。
7.1.3斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度
當(dāng)側(cè)型芯滑塊的抽芯方向與開合模方向垂直時(shí)，斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度L與抽芯距S以及傾斜角的關(guān)系如下式所示[6]：
4
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
（7.1）
（7.2)
由公式得S=9，，則斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度。
斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度[6]為：
(7.3）
式中
。
7.1.4斜導(dǎo)柱的受力分析與直徑計(jì)算
設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，要對(duì)斜導(dǎo)柱的直徑進(jìn)行計(jì)算，或是對(duì)已經(jīng)選好的直徑進(jìn)行校核。在對(duì)斜導(dǎo)柱的直徑進(jìn)行計(jì)算之前，應(yīng)該先對(duì)斜導(dǎo)柱的受力情況進(jìn)行分析，計(jì)算斜導(dǎo)柱所受的彎曲力。
斜導(dǎo)柱所受到的彎曲力，彎曲力是是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)孔對(duì)滑塊施加的正壓力的F的反作用力（=F）；在前面的介紹中可以得知，抽拔力是摩擦力的反作用力（=）；設(shè)為開模力，則其通過導(dǎo)滑槽作用于滑塊上；又設(shè)F1為滑塊與斜導(dǎo)柱之間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導(dǎo)滑槽之間的摩擦力，設(shè)導(dǎo)滑槽與滑塊之間、滑塊與斜導(dǎo)柱之間的摩擦系數(shù)均為，則可以建立如下的力平衡方程式[2]：
式中
解得：
一般摩擦力較之其他力要小很多，所以常可以忽略不計(jì)()，可以簡(jiǎn)化上式[2]：
（7.4)
西安工業(yè)大學(xué)北方信
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