塑料桶注射模具設(shè)計(jì)【一模一腔】【側(cè)抽芯】【說(shuō)明書+CAD】

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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系 別 電信息系系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) B070203 姓 名 李 勇 學(xué) 號(hào) B0706011 外文出處 ScienceDirect International Journal of Machine Tools & Manufacture 47 (2007) 740–747 附 件 1. 原文； 2. 譯文 分析快速成型注塑模具加工程序 Sadegh Rahmati, Phill Dickens 摘要 隨著全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，企業(yè)壓力增加，不斷調(diào)低產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于交貨時(shí)間和工具加工成本趨于下降的趨勢(shì),所以現(xiàn)代工具制造廠必須在壓力下快速、準(zhǔn)確、以較低成本來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品。縮短生產(chǎn)原型產(chǎn)品是時(shí)間加快新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。快速成型模具生產(chǎn)當(dāng)中，特別使用快速成型技術(shù)制造注塑模具裝配可節(jié)約生產(chǎn)成本并減少時(shí)間。在本文中,快速成型技術(shù)是用來(lái)直接生產(chǎn)快速注射模這種短期生產(chǎn)工具。對(duì)快速成形工具成功注射的數(shù)量及其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析?？焖俪尚铜h(huán)氧工具能抵抗注射壓力、注射溫度以及500次注射次數(shù)。對(duì)注射過(guò)程中工具失效機(jī)制調(diào)查得知工具的失效是由于過(guò)度的彎曲應(yīng)力或是因?yàn)橛捎诩羟袘?yīng)力過(guò)大而造成的。 2006年愛思唯爾出版社有限公司版權(quán)所有。 介紹 設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)新部件時(shí)間的方法,因?yàn)楫a(chǎn)品的交貨時(shí)間拖很久的話無(wú)法滿足客戶需求[1,2]。設(shè)計(jì)能力提高、產(chǎn)品品種增加、交貨時(shí)間縮短，以及產(chǎn)量降低，均是快速模具技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力,生產(chǎn)期間，加工時(shí)間和生產(chǎn)成本明顯有所降低[3 - 5]。與此同時(shí),快速成型模具加工技術(shù)正在不斷提高,并在制造商企業(yè)內(nèi)越來(lái)越受歡迎 [6 - 8]。在諾丁漢大學(xué)研發(fā)的快速成型注塑模具工具方面占有兩種優(yōu)勢(shì)。 第一種是在在應(yīng)力和溫度的極端條件下針對(duì)工具的設(shè)計(jì)可提供資料數(shù)據(jù),并能從不同的測(cè)試中獲取數(shù)據(jù), 類似于真實(shí)情況[9]。第二種是研發(fā)一種理論分析快速成型注塑模具過(guò)程的方法 [10]。這證明可使用少量的快速成型注塑模具成功生產(chǎn)五百個(gè)以上數(shù)量的工具零件。 作者：S. Rahmati的郵箱，rahmati@rapidtoolpart.com。英國(guó)拉夫堡大學(xué)快速生產(chǎn)研究小組的負(fù)責(zé)人和教授。 實(shí)驗(yàn)方法 在構(gòu)建快速成型注塑模具工具過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)光固化快速成型250型號(hào)快速成型機(jī)上的CAD數(shù)據(jù)，直接將環(huán)氧樹脂殼層嵌入到模具當(dāng)中。這些嵌入物正好通過(guò)鋼框架插入到鋼模具當(dāng)中，模具背面用鋁粉或是鋁薄片和環(huán)氧樹脂的混合物填充(圖1)。這些混合物額外增加了嵌入物力量并使模具具有散熱特點(diǎn)。使用50噸的巴頓菲爾注塑機(jī)測(cè)試快速成型工具，生產(chǎn)聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯零件。如圖2 彈簧澆注系統(tǒng) 快速成型模具 上內(nèi)模 腔鋼框架 模后填充材料 鐵心用鋼框架 頂出 針 快速成型模具下內(nèi)膜 圖1：快速成型模具工具鑲件橫截面 圖2：從快速成型工具取出后的模具狀態(tài) 模具加工過(guò)程當(dāng)中，測(cè)出型腔模具溫度和壓力，利用不同的熱電偶控制熔體溫度，以盡可能地確保型腔狀態(tài)保持一致。使用光學(xué)顯微鏡或是掃描電子顯微鏡檢測(cè)兩種模具斷裂樣本。裂縫的立方體用于橫截面和斷裂面的研究。裂縫當(dāng)中嵌入模具材料的立方體，使用鑄造材料鑄好，切割然后使用光學(xué)顯微鏡將其拋光，以便于檢測(cè)?？墒?，使用掃描電子顯微鏡研究立方體斷裂面和模心，導(dǎo)致快速成型模具工具出現(xiàn)失效機(jī)理。 注射壓力分析 在噴射器底部放上測(cè)壓軟件來(lái)檢測(cè)壓力剖面（如圖3）。 澆道套 模制 澆鑄道 噴射器內(nèi)角 模腔邊 噴射器中間 噴射器 測(cè)壓元件 模蕊側(cè)  噴射器中間 測(cè)壓元件電纜 圖3：噴射器和測(cè)壓元件的位置 在頂針施加的壓力將轉(zhuǎn)移到放置在噴射器另一末端的測(cè)壓元件上。取五個(gè)頂針其中的三個(gè),其中一放在噴射器中間，另外兩個(gè)放在噴射器拐角處，測(cè)量壓力。所有的測(cè)壓元件與數(shù)據(jù)記錄器連接，并用電腦操作。在注射過(guò)程中記錄的變化電壓轉(zhuǎn)換成為壓力。結(jié)果如圖4描繪所示，在噴射器中間達(dá)到最大噴射壓力1650 psi （11.4兆帕), 在噴射器拐角壓力下降到約1300psi(9兆帕)。 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面 Corner Pressure 1 Middle Pressure Corner Pressure 3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 時(shí)間 (秒) 圖4. 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面。 快速成型環(huán)氧樹脂模具工具相關(guān)溫度和材料的研究 圖5記錄了在周期時(shí)間內(nèi)的典型實(shí)際溫度，在開始下一次注射前，溫度達(dá)到451攝氏足夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成使模具冷卻過(guò)程。為了計(jì)算抗?jié)q強(qiáng)度和剪切應(yīng)力，需準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品，規(guī)格按照ISO527測(cè)量剪切應(yīng)力，按照ISO179檢測(cè)沖擊強(qiáng)度。 120 100 80 60 40  模心1 模心2 模心3 模心4 型腔1 型腔2 型腔3 型腔4 20 0 0 100 200 300 400 500 600 時(shí)間 秒) 圖5：環(huán)氧樹脂模具工具內(nèi)逐次循環(huán)溫度變化 沖擊強(qiáng)度平均值被測(cè)定為28.4 kJ/m2 ，不同溫度平均值如圖6描繪所示。環(huán)氧樹脂拉力和剪切力測(cè)試結(jié)果如圖7所示。 100 90 沖擊強(qiáng)度 80 70 60 50 40 30 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 溫度 (攝氏度) 圖6：飽和環(huán)氧樹脂的不同溫度下相關(guān)的沖擊強(qiáng)度。 70 70 60 60 抗拉強(qiáng)度(MPa) 50 剪切應(yīng)力(MPa) 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 溫度 (°C) 圖7：快速成型環(huán)氧樹脂5170型號(hào)模具的相關(guān)溫度下的最大抗拉強(qiáng)度和最大剪切應(yīng)力 失效機(jī)理分析 當(dāng)塑膠被注入到在型腔時(shí),型腔內(nèi)突然壓力上升, 在成型周期期間內(nèi)腔壓力達(dá)到最高(圖4)。這種壓力表現(xiàn)出核心特征,這可能導(dǎo)致工具斷裂,如果超過(guò)材料的極限抗拉強(qiáng)度極限抗撓曲強(qiáng)度，圖8顯示了在注塑期間各種可能發(fā)生的情況,。在8(a),沒有失敗,8(b)中出現(xiàn)一個(gè)彎曲故障，8(c)有一個(gè)剪切破壞。瞬間彎曲應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致過(guò)程失敗,或是裂紋擴(kuò)展，疲勞失效。 立方體 模制 流動(dòng)方向 旋轉(zhuǎn)點(diǎn) 熔體壓力傳感器 熔體壓力傳感器 (a) (b) (c) 圖8：注射期間發(fā)生不同情況下示意圖，(a) 沒有失敗; (b) 玩去破壞; (c) 剪切失敗. 在注射過(guò)程中抗彎失敗 觀察到絕大多數(shù)失敗的情況是在彎曲應(yīng)力上。出現(xiàn)彎曲故障時(shí)注射壓力克服了工具的抗彎強(qiáng)度,致使繞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致斷裂(圖8(b))。如果注射壓力超出了快速成型模具工具的抗彎強(qiáng)度這種情況可能會(huì)出現(xiàn),但通?？箯澥∈怯捎谑褂么螖?shù)過(guò)多 (圖9)。表1記錄了快速成型模具立方體的抗彎強(qiáng)度的相關(guān)理論計(jì)算。 Z Y X軸方向的彎曲應(yīng)力 X a h Y Y 中性軸 塑性流動(dòng) 圖9立方體壓力參量和迎風(fēng)氣流示意圖 表 1 快速成型模具立方體彎曲應(yīng)力 慣性矩 力矩 彎曲應(yīng)力 40 1攝氏度 撓曲強(qiáng)度 （m4) (N m) (Mpa) (Mpa) 立方體1 108 x 10—12 1.687 46.85 65.0 然而,在實(shí)踐當(dāng)中,產(chǎn)生了數(shù)以百計(jì)的快速成型模具工具零件失效情況,過(guò)高地估計(jì)理論模型的彎曲應(yīng)力。這兩個(gè)理由，第一，最小寬高比為10時(shí)彎曲應(yīng)力方可承擔(dān),而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中高寬比為四。第二, 在注射過(guò)程中注射壓力施加應(yīng)該在在立方體的前面,但是現(xiàn)實(shí)中這種壓力施加在熔壓方塊的后面。 疲勞裂紋擴(kuò)展 圖10是一幅拍攝在實(shí)際故障發(fā)生前的制模斷面圖，圖中顯示的是在后續(xù)注射制模時(shí)真實(shí)的逆裂紋方向，也就是裂紋產(chǎn)生的相反方向。圖11顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的立方體的抗彎失敗圖,而圖10是經(jīng)過(guò)大量的鏡頭拍攝得到的。在快速成型模具工具在設(shè)置應(yīng)力集中時(shí)發(fā)生裂紋萌生,如尖銳的角度和階梯(此為快速成型模具工具零件固有性質(zhì))。 圖10：制模過(guò)程失敗前產(chǎn)生的多余的裂紋 圖11：抗彎失敗后裂紋擴(kuò)展圖 裂縫破壞的跡象如圖12所示,能看到在破裂面條紋形式排列,每條裂紋都代表裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。 圖12 掃描式電子顯微鏡下觀察到的斷裂面上的真實(shí)條紋 剪切破壞 剪切破壞在熔體流動(dòng)的方向剪切時(shí)出現(xiàn)。圖13展示了快速成型模具立方體的剪切斷面圖。值得注意的是,快速成形模具立方體是通過(guò)塑料流動(dòng)堆積而成的表2記錄了剪切應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果, 在操作期間產(chǎn)生快速成型工具的最大剪切應(yīng)力，均低于快速成型工具工具的抗剪強(qiáng)度。此外, 在表2最后一列所示注射溫度超過(guò)401攝氏度時(shí)快速成型工具可以被制做成功。圖14,描繪立方體各點(diǎn)最大剪切應(yīng)力的剪切應(yīng)力與平均剪切應(yīng)力比較，以及最大剪切應(yīng)力各點(diǎn)拋物曲線情形。 表 2 快速成型模具立方體個(gè)點(diǎn)剪切應(yīng)力 剪切面積 AS (mm2) 剪切力 V (N) 剪切應(yīng)力 tave (Mpa) 剪切強(qiáng)度（40 1攝氏度） (Mpa) 最高溫度 (1C) 立方體1 36 421.64 11.71 24.3 65.3 立方體2 2 30 421.64 14.05 24.3 61.5 立方體3 3 24 421.64 17.57 24.3 55.9 立方體4 18 421.64 23.42 24.3 46.4 ? ? N.A. 圖14：最大立方體底部剪切壓力分布圖 結(jié)論 該技術(shù)成功的關(guān)鍵是快速成形工具必須有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和較短的注射時(shí)間 (圖15)。這兩個(gè)因素是快速成型注塑模具成功的關(guān)鍵, 可大多情況下都被忽略了。 圖15：注射期間壓力與溫度相關(guān)分布圖 工作的結(jié)果可歸納如下: ?使用環(huán)氧樹脂過(guò)以生產(chǎn)超500個(gè)零件，并且使用外間空氣冷卻型腔到451攝氏度。 ?在注射過(guò)程中工具的失效歸因于塑料溫度。 ?在注射過(guò)程中在工具韌性不好,或在工具溫度過(guò)高時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失敗。 ?經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算確認(rèn),在注射過(guò)程中大多是由于抗彎曲應(yīng)力失效而失敗。減少了長(zhǎng)寬比的特征會(huì)降低工具抗彎曲失敗的現(xiàn)象。 ?在注射過(guò)程中很少可能由于彎曲破壞而導(dǎo)致剪切應(yīng)力失效，由于快速成形工具要求特定條件，溫度超過(guò)401攝氏度才能注射。 參考文獻(xiàn) 1. [1] D. Chen, F. Cheng，《工業(yè)技術(shù)一體化的產(chǎn)品和工藝開發(fā)過(guò)程使用快速成型和工作細(xì)胞仿真技術(shù)雜志》16(1)(2000)。 2. J.A. McDonald, C.J. Ryall, D.H. Wimpenny快速原型個(gè)案資料，專業(yè)工程出版，英國(guó)，2001。 3. M.A. Evans, R.I. Campbell，使用快速成型模型比較評(píng)估工業(yè)設(shè)計(jì)和加工技術(shù)研討會(huì)，快速樣機(jī)成型雜志 9（5）（2003） 4. A. Venus, S. Crommert,快速成型注塑模具工業(yè)生產(chǎn)，快速原型法，容積2（2）。美國(guó)迪爾伯恩市1996。 5. Y. Li, M. Keefe, E.P. Gargiulo,研究直接加工快速成型模具工具，第六快速成形制造方法歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國(guó),1997年7月,ISBN:0-9519759-7-8，頁(yè)數(shù)：253-266。 6. P. Decelles, M. Barritt, AIM原型工具,三維系統(tǒng),1996年P(guān) / N 70275/11-25-96。 7. T. Greaves, (Delphi-GM),研究:利用快速成型技術(shù)發(fā)展注塑模制模工具，生產(chǎn)廠家會(huì)議,1997年。 8. P. Jacobs,快速成型模具進(jìn)展,快速成型會(huì)議，10月，美國(guó)馬里蘭大學(xué),1996年。 9. S. Rahmati, P.M. Dickens,快速成型注塑模具工具,第六個(gè)快速成形及其制造方面的歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國(guó),ISBN:0-9519759-7-8,1997年,第213-224頁(yè)。 10. S. Rahmati, P.M. Dickens,注塑模具的失效分析,第八年度固體成形技術(shù),德克薩斯州,1997年,頁(yè)數(shù)295-305。 桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校設(shè)計(jì)說(shuō)明書專用紙 桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 別 專 業(yè) 學(xué)生班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 職 稱 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 桶及其模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)所用原始資料：《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》、《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》、《實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《模具制造工藝學(xué)》、《Solidworks 注塑模具設(shè)計(jì)》、《塑料模具設(shè)計(jì)圖冊(cè)》、《塑料模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程仿真》 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 1、桶的使用性能設(shè)計(jì)其內(nèi)外形狀與尺寸 2、設(shè)計(jì)桶的注塑模具 任務(wù)下達(dá)日期： 200 9 年 月 日 學(xué)生提交設(shè)計(jì)期限：200 9 年 月 日至200 9 年 月 日 組織實(shí)施單位： 教研室主任意見： 簽 字： 200 9 年 月 日 系領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 簽 字： 200 9 年 月 日 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件圖號(hào) 18 零件名稱 側(cè)型芯 材 料 牌 號(hào) T8 毛 坯 種 類 模鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 共 頁(yè) 第 頁(yè) 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 根據(jù)圖樣要求換算各面長(zhǎng)度，鋸斷并留有余量 2 鍛造 將毛坯鍛成圓形及要求形狀，表面留加工余量3～4mm 3 熱 淬火、回火153～235HRC 4 刨加工 刨各面，留預(yù)磨余量0.3～0.4 5 磨 磨各面至規(guī)定尺寸 6 劃線 采用刻線機(jī)劃線 7 粗銑外形 在萬(wàn)能工具銑床上粗銑，單邊留精修余量0.15～0.25 8 精修 鉗工精修 9 拋光 各表面拋光到圖紙要求的精度 10 鉗 模具裝配（試壓） 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件圖號(hào) 3 零件名稱 型腔 材 料 牌 號(hào) T8 毛 坯 種 類 模鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 共 頁(yè) 第 頁(yè) 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 方形塊料360mm×360mm×185mm 2 車 按圖紙車削355，表面留加工余量0.3～0.4mm 3 熱 淬火、回火153～235HRC 4 車 錐面135°和115° 5 車 車100、112圓孔 6 車 車151、165、184和倒圓角R20 7 工具磨 R4圓角 8 車 4×42導(dǎo)柱孔、4×10螺釘孔和6 ×10水孔 9 精修 鉗工精修 10 拋光 各表面拋光到圖紙要求的精度 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件圖號(hào) 6 零件名稱 型心(凸模)鑲塊 材 料 牌 號(hào) 45 毛 坯 種 類 模鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 共 頁(yè) 第 頁(yè) 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 方形塊料360mm×360mm×105mm 2 車 按圖紙車削355，表面留加工余量0.3～0.4mm 3 熱 淬火、回火153～235HRC 4 車 車深度18錐度45°圓錐孔、210、110、125孔 5 車 車側(cè)滑塊槽、側(cè)抽芯槽、2×4側(cè)抽芯孔 6 車 車10水孔 7 銑 各端面 8 磨 各端面、表面毛坯 9 拋光 各表面拋光到圖紙要求的精度 10 鉗 模具裝配（試壓） 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件圖號(hào) 4 零件名稱 型心 材 料 牌 號(hào) T8 毛 坯 種 類 模鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 共 頁(yè) 第 頁(yè) 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 方形塊料215mm×215mm×176mm 2 車 按圖紙車削210，表面留加工余量0.3～0.4mm 3 熱 淬火、回火153～235HRC 4 車 115.15、162、188,高41凸臺(tái) 5 車 車倒圓角R6深度16的凹槽 6 車 車80、高度48錐角，40、110和倒圓角R20 7 車 R18圓角 8 車 4×20銷釘孔、2×4側(cè)抽芯孔孔 9 精修 鉗工精修 10 拋光 各表面拋光到圖紙要求的精度 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件圖號(hào) 14 零件名稱 定模板 材 料 牌 號(hào) T8 毛 坯 種 類 模鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 共 頁(yè) 第 頁(yè) 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 下料 方形塊料455mm×455mm×45mm 2 車 按圖紙車削450，表面留加工余量0.3～0.4mm 3 熱 淬火、回火153～235HRC 4 車 深10150、深18162、孔 5 車 車深12 、錐度45°圓錐孔 6 車 車80、高度48錐角，40、110和倒圓角R20和 R18圓角 7 車 4×34螺釘槽4×34螺釘槽、4×24螺釘孔、4×24螺釘孔 8 平磨 磨上、下面 9 拋光 各表面拋光到圖紙要求的精度 10 鉗 模具裝配（試壓） 桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校 注塑模畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2009 年04月 日 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件圖號(hào) 20 零件名稱 螺旋槽 材 料 牌 號(hào) 45 毛 坯 種 類 模鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 共 頁(yè) 第 頁(yè) 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 圓形棒料115mm×165mm 2 車 按圖紙車削110，表面留加工余量0.3～0.4mm 3 熱 淬火、回火153～235HRC 4 車 車34孔深66.540 、錐度45° 5 車 車37孔 6 車 74凸臺(tái) 7 車 深10螺旋槽 8 平磨 磨上﹑下面 9 拋光 各表面拋光到圖紙要求的精度 10 鉗 模具裝配（試壓） 水桶塑料注射模裝配工藝過(guò)程 塑料注塑模的裝配要求較高，尤其對(duì)多次分型的塑料模. 因此對(duì)塑料模裝配精度的要求也比較高。裝配圖如下圖所示: 主視圖 俯視圖 1.裝配要求 1）模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm,分型面處需密合。 2）推件時(shí)，型腔和推桿動(dòng)作保持同步。 2.裝配工藝 1）按圖樣要求檢驗(yàn)各零件尺寸。 2）修磨型芯、型腔、型芯鑲塊分型面使之密合。 3）將型芯、型腔、型芯鑲塊、螺旋槽疊合在一起并用夾板夾緊，鏜銷導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后加工側(cè)面的垂直面基準(zhǔn)。 4）利用型腔的側(cè)垂面基準(zhǔn)確定實(shí)際型腔中心，作為以后加工的基準(zhǔn)，分別加工型腔上的鑲件型孔和鑲件底部凹臺(tái)肩面，修磨型腔 部分，并將鑲件壓入型孔內(nèi)進(jìn)行鑲件組裝。 5）利用型腔的實(shí)際中心，加工型腔固定孔的線切割穿絲，并進(jìn)行線切割型孔。 6）在型腔和型芯鑲塊上分別壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套，并保持導(dǎo)向可靠，滑塊靈活。 7）用壓銷釘套法，將銷釘壓入型芯鑲塊。 8）在型腔上加工側(cè)型芯、側(cè)滑塊槽、螺釘孔，并組裝側(cè)型芯、彈簧、滑塊和楔緊塊。 9）在型腔和型芯鑲塊上加工冷卻水孔。 10）將型芯、型腔、型芯鑲塊、螺旋槽、支承板疊合在一起并有夾板夾緊，鏜銷推桿孔。 11）加工螺釘孔、回程桿孔。 12）組裝模腳支板、回程桿、推桿。 13）將定模板與以上組裝部分壓緊，鏜銷定位圈、鑲件孔，并在空內(nèi)壓入鑲件定位圈。 14）在定模、板定位圈、鑲件間壓入澆口套。 15）組裝各部分，并修正推桿和回程桿程度。 16）裝配完畢進(jìn)行試模，試模合格后打標(biāo)記并交驗(yàn)入庫(kù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：塑料桶注射模設(shè)計(jì) 系別： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 日期：2009年04月 目 錄 中文摘要 4 第一章.前 言 5 第二章.塑件的工藝分析 7 2.1塑件原材料分析 9 2.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 10 2.3塑件的體積與重量 11 2.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 12 第三章.擬定成型方案 13 3.1分型面的選擇 13 3.2確定型腔布置 15 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 3.3.1主流道的設(shè)計(jì) 15 3.3.2澆口設(shè)計(jì) 17 第四章.模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 4.2型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 22 4.3螺旋槽的用途 23 第五章.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24 5.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 25 5.2脫模力的計(jì)算 25 第六章.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 第七章.退出機(jī)構(gòu) 28 第八章.注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 30 8.1注塑機(jī)初步的選定 30 8.2注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 31 第九章.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)）的設(shè)計(jì) 33 第十章.設(shè)計(jì)小結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 37 中英文摘要 摘要：熟悉注射模具設(shè)計(jì)的一般流程，掌握注射模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，能用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的工程計(jì)算、分析和優(yōu)化的程序并進(jìn)行塑料產(chǎn)品三維造型及設(shè)計(jì)出其模具； 分析了塑料保護(hù)蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其成型材料的成型特征,介紹了如何設(shè)計(jì)該塑件的注射模具結(jié)構(gòu),著重介紹了斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；設(shè)計(jì)的全過(guò)程都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，所用的繪圖軟件有Solidworks2003和AutoCAD2004, 用Microsoft Word 2003完成了說(shuō)明書的整理；對(duì)以前所學(xué)相關(guān)課程有了一個(gè)全面的了解，自己的知識(shí)和技能也得到了提高。 Abstract: Acquaint the general flow of injection mould design; Know the structure characteristics and the design calculating of injection mould; Can use computer to workout the process of which relevant the engineering calculate, engineering analyze and engineering optimize, and put up 3D sculpt to the plastic product, moreover design the mould of it. The structure characteristics and the forming characteristics of the forming material of the protective cap were analyzed; How to design the structure of the injection mould were introduced; The design calculating of angle guide pillars of side parting and core-pulling system were stated in detail. The whole design process were going along in computer, the plot software had used are Solidworks2003 and AutoCAD2004, achieved the illuminate book on Microsoft Word 2003.Comprehensive know all the mutuality courses have learnt before, knowledge and skill have improved too. 關(guān)鍵詞：水桶、注射模、側(cè)向分型、側(cè)向抽芯 Key words: bucket， injection mould，side parting ，side core pulling. 第一章.前 言 本課題主要是針對(duì)塑料桶的注塑模具設(shè)計(jì),該塑料桶材料為無(wú)毒PE材料，是日常生活中常見的一種塑件產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料桶注塑模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在修完所有大學(xué)課程之后的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的課題是塑料圓規(guī)盒的注射模具設(shè)計(jì)，它是對(duì)以前所學(xué)課程的一個(gè)總結(jié)。 對(duì)于一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，對(duì)塑料模的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一個(gè)大概的了解。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知識(shí)和技能，以解決較復(fù)雜的工程實(shí)際問題的能力，主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過(guò)獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過(guò)程，培養(yǎng)了我的實(shí)踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還必須具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題利用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的工程計(jì)算、分析和優(yōu)化的程序，如利用Solidworks2003三維繪圖軟件進(jìn)行塑件的3D造型、塑件的分模及其模具標(biāo)準(zhǔn)件的導(dǎo)出、工程圖的設(shè)計(jì)及將其導(dǎo)入AutoCAD2004軟件進(jìn)行修改和繪制等。 隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號(hào)的倡引下，中國(guó)的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國(guó)的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國(guó)則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。 ? 近年來(lái)，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長(zhǎng)壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來(lái)越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。 ? 本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料桶注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)塑料桶塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)桶蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我對(duì)點(diǎn)澆口雙分型面模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了廣大老師和同學(xué)的幫助，在此表示感謝！由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺少，設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤在所難免，望老師和同學(xué)們批評(píng)指正。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到如下目的： 1） 熟悉注射模具設(shè)計(jì)的一般流程； 2） 能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件三維造型; 3） 對(duì)一般塑件能設(shè)計(jì)出其模具； 4） 掌握注射模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法； 5） 利用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的工程計(jì)算、分析和優(yōu)化的程序； 具有初步分析、解決成型現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問題的能力。 第二章.塑件的工藝分析 產(chǎn)品視圖2.1 產(chǎn)品視圖 2.2 § 2.1 塑件原材料分析 本塑件及塑料水桶為日常生活中所常見的塑料制品，主要用于盛裝水。根據(jù)其使用的特殊性，綜合分析各種塑料的性能，聚乙烯（PE）為最佳材料。 聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中常量最大的品種。按聚合時(shí)采用的壓力不同可分為高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度和密度較高（故又城高密度聚乙烯），所以低壓聚乙烯比較硬，耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對(duì)分子質(zhì)量較小，結(jié)晶度和密度較低（故又稱低密度聚乙烯），且具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性。 聚乙烯無(wú)毒、無(wú)味、呈乳白色。密度為0.91～0.96 ，為結(jié)晶型塑料。聚乙烯有一定的機(jī)械強(qiáng)度，但與其他塑料相比其機(jī)械強(qiáng)度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙烯有高度的耐水性，長(zhǎng)期接觸水其性能可保持不變。聚乙烯透水性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機(jī)物質(zhì)蒸汽的性能好。聚乙烯在熱、光、氧氣的作用下會(huì)產(chǎn)生老化和變脆。一般高壓聚乙烯的使用溫度在80℃左右，低壓聚乙烯為100℃左右。聚乙烯能耐寒，在-60℃時(shí)仍有較好的力學(xué)性能，-70℃時(shí)仍有一定的柔軟性。 § 2.2 塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 （1）塑件結(jié)構(gòu)分析：如圖，圖1、圖2分別為塑件的3D俯視圖和仰視圖。塑件整體高度為160mm，厚度為2mm，桶體底部有一個(gè)厚度為3mm高度為2mm的圓環(huán)的凸臺(tái)。水桶的內(nèi)徑為150mm，外徑為154mm，桶口有厚度為2mm、寬18mm、半徑180mm的圓形截面的圓環(huán)。另外，圓環(huán)下分布有一對(duì)下凸臺(tái)，長(zhǎng)度為18mm，寬度18mm。兩凸臺(tái)外緣距離為180mm。（具體尺寸見塑件三視圖） （2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料為PE,此塑件上有兩個(gè)尺寸有精度要求，分別是和，均為MT6級(jí)塑料精度，屬于中等精度等級(jí)，在模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中要嚴(yán)格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無(wú)精度要求為自由尺寸，可按MT5級(jí)精度查取公差值。 （3）塑件表面質(zhì)量分析：水桶表面精度要求不高，采用中心澆口流道的單分型面型腔注射?？梢员ＷC其表面精度。 § 2.3 塑件的體積與重量 塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)由見圖2.3，近似計(jì)算的塑件體積，查手冊(cè)聚乙烯密度，故塑件質(zhì)量。 圖 2.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖 § 2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 根據(jù)情況，PE的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：前段溫度為230～250℃ 中斷溫度為240～260℃ 后段溫度為230～240℃ 噴 嘴：噴嘴選用直通式，噴嘴溫度為220～230℃ 注射壓力：選用100MPa 注射時(shí)間：選用5s 　　保壓時(shí)間：選用30s 　 保壓壓力：選用50Mpa　　 冷卻時(shí)間：選用40s 成型周期：75s 第三章.擬定成型方案 § 3.1 分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： （1）保證塑料制品能夠脫模 這是一個(gè)首要原則，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個(gè)原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個(gè)平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個(gè)廓形應(yīng)呈縮小趨勢(shì)，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 （2）使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對(duì)模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： ① 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時(shí)間越長(zhǎng)，影響模具生產(chǎn)周期，同時(shí)增加生產(chǎn)成本。 ② 模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動(dòng)、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機(jī)對(duì)模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過(guò)大。 ③ 型腔深度越深，在相同起模斜度時(shí)，同一尺寸上下兩端實(shí)際尺寸差值越大，如圖2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導(dǎo)致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使型腔深度最淺。 （3）使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會(huì)留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會(huì)在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑表面上，如圖3的分型面a位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡；圖3的分型面b處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來(lái)不明顯，故應(yīng)選擇后者. （4）盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因?yàn)閭?cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時(shí)耗財(cái)，制造成本顯著增加，故在萬(wàn)不得己的情況下才能使用. （5）使分型面容易加工 分型面精度是整個(gè)模具精度的重要部分，力求平面度和動(dòng)、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。 （6）使側(cè)向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動(dòng)的距離越短，一方面能減少動(dòng)、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。 （7）有利于排氣 對(duì)中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時(shí)應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時(shí)熔融塑料最后到達(dá)的位置，而且不把型腔封閉 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對(duì)存在的問題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面。對(duì)于本塑件，水桶口下凸邊的下緣面為最佳第一分型面。 § 3.2 確定型腔布置 確定型腔的方法有：根據(jù)鎖模力確定；根據(jù)最大注射量確定；根據(jù)塑件精度確定和經(jīng)濟(jì)性確定等。根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書的設(shè)計(jì)要求、塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) § 3.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 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，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 主流道通常設(shè)計(jì)在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為，流道表面粗糙度，小端直徑比注射機(jī)噴嘴直徑大?，F(xiàn)取錐角，小端直徑比噴嘴直徑大。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度。由于小端的前面是球面，其深度為(現(xiàn)取為)，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大。澆口套與模板間配合采用的過(guò)渡配合。 本塑件所用澆口套形式及其固定形式見圖4和圖5 圖4 澆口套形式 圖5 澆口套固定形式 § 3.3.2 澆口設(shè)計(jì) 澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等。模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： (1）盡量縮短流動(dòng)距離。 (2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 (3）必須盡量減少熔接痕。 (4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 (5）考慮分子定向影響。 (6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 (7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 (8）注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響 根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，聯(lián)系產(chǎn)品實(shí)際使用要求，本產(chǎn)品選用中心澆口較為合適。具體形式見圖6。 圖6 澆口形式 由于采用中心澆口，所以不設(shè)冷料井。 第四章.模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異行零件的長(zhǎng)和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。 § 4.1型芯、型腔、側(cè)型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算 型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內(nèi)螺紋的稱為螺紋型芯。型腔是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式。 本產(chǎn)品模具型芯、型腔的結(jié)構(gòu)均采用整體嵌入式，其形式如圖7、圖8所示。本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，查表取PE的成型收縮率為0.01，模具制造公差取z=Δ/3。 考慮到實(shí)際的模具制造條件和工件的實(shí)際要求，成型零件是公差等級(jí)取級(jí)。 由圖1可知塑件只有兩處有精度要求：和，故只需計(jì)算型腔工作尺寸和型芯，其余尺寸均無(wú)精度要求，可按塑件尺寸近似取得。 根據(jù)塑件尺寸可得出以下尺寸： ； § 4.2 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 該塑件模具型腔壁結(jié)構(gòu)為整體式圓形側(cè)壁，其結(jié)構(gòu)及受力情況如圖9所示。 （1）型腔壁厚計(jì)算 整體式圓形腔側(cè)壁可視為兩端開口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當(dāng)型腔受到熔體的高壓作用時(shí)，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過(guò)大會(huì)導(dǎo)致溢料。 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為 式中——型腔單位面積熔體壓力，MPa； ——型腔材料泊松比，碳鋼取0.25； ——型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取； ——型腔外壁半徑； ——型腔內(nèi)壁半徑； 應(yīng)使，則壁厚，由前面的計(jì)算與分析可知，型腔內(nèi)壁半徑，取，P=100PMa，，，經(jīng)計(jì)算整理并查表得：型腔壁厚S=100mm. 型腔受力分析： 圖10 § 4.3 螺旋槽的用途 塑料制件的形狀是多種多樣的，對(duì)于不同形狀的塑件，冷卻水道的位置和形狀也是不一樣的。其中有適用： （1）淺型腔扁平塑件； （2）中等深度的塑件； （3）深型腔塑件； （4）細(xì)長(zhǎng)塑件； 本設(shè)計(jì)塑件屬于深型腔塑件類型，而螺旋槽（如圖11）冷卻水道正是這類型塑件的常用冷卻方式，凸模設(shè)置螺旋式冷卻水道，入水口在澆口附近，水流流經(jīng)凸模螺旋槽后在分型面附近流出，這種形式的冷卻水冷卻效果特別好。 圖11 第五章.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 § 5.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 （1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。 （2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過(guò)程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 （3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過(guò)程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。 （4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對(duì)于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 （5）合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機(jī)構(gòu)的種類按動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)推出，機(jī)動(dòng)推出，液壓氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。 本塑件模具采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 § 5.2 脫模力的計(jì)算 圖12 型芯受力分析 塑件注射成型后在模內(nèi)冷卻定形，由于體積收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，塑件從模具中推出時(shí)，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)底部無(wú)孔的筒、殼類的塑料制件，脫模推出時(shí)還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計(jì)脫模斜度。另外，塑件剛開始脫模時(shí)所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅克服了推出機(jī)構(gòu)的移動(dòng)摩擦力。 圖12所示為塑件脫模時(shí)型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件對(duì)型芯總壓力降低了，因此: 推出時(shí)摩擦力 式中——脫模時(shí)型芯受到的摩擦阻力； ——塑件對(duì)型芯的包緊力； ——脫模力； ——脫模斜度； ——塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.1～0.3。 根據(jù)力的平衡原理，可得： 故有，因?qū)嶋H上摩擦系數(shù)較小，更小，也小于1，故可簡(jiǎn)化為，其中A為塑件包絡(luò)型芯的面積，p為塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p??；模內(nèi)冷卻的塑件，p取。本設(shè)計(jì)中的塑件采用模內(nèi)冷卻，A=144026mm，取，脫模斜度，。 由于塑件為底部無(wú)孔制件，脫模時(shí)還應(yīng)考慮克服大氣壓力， 即 F=Ap(=(144026X10X0.2+4.545X144026)N≈942KN 第六章.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在模具進(jìn)行裝配或成型時(shí)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來(lái)保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對(duì)合，確以保證塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐定位兩種形式。本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖13所示。 圖13 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 第七章.推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.脫模力的計(jì)算： 根據(jù)脫模力=942K (之前已經(jīng)計(jì)算出)； 2.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）推出機(jī)構(gòu)的選擇 本次設(shè)計(jì)的塑件結(jié)構(gòu)形狀較簡(jiǎn)單,只有塑件兩側(cè)有側(cè)抽芯，只需簡(jiǎn)單的推桿推出機(jī)構(gòu)即可完成塑件的推出。另外，由于塑件的外廓形狀為圓錐形，各內(nèi)外表面連接處采用圓弧過(guò)渡，推桿設(shè)置在產(chǎn)品塑件（水桶）的中心內(nèi)底面上，為使推桿的工作端面與塑件有更大的接觸，采用圓形推桿更符合要求。推桿工作部分與支承板或型芯上推桿孔的配合采用H8/f7的間隙配合；材料選用T10A。熱處理>55HRC；推桿工作端配合部分的粗糙度Ra取0.8。 2）推桿位置的設(shè)置 對(duì)于推桿推出機(jī)構(gòu)而言，合理布置推桿的位置是推桿推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的工作之一，它一般從以下幾個(gè)方面去考慮： ① 推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方 ② 推桿應(yīng)均勻布置 ③ 推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處 由于本塑件對(duì)型芯的漲緊力在四周最大，故在塑件的中心布置推桿，以使受力平衡，使塑件均勻地推出。具體如下： 圖（14） 3. 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中靈活、平穩(wěn)，每次合模前，推出機(jī)構(gòu)應(yīng)能回到原來(lái)的位置，所以需要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。 推出機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向零件和復(fù)位零件。導(dǎo)向零件由推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套所組成，本次設(shè)計(jì)采取推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套相配合的形式，因這樣推板導(dǎo)柱除了起到導(dǎo)向作用外，還能支承著動(dòng)模支承板，這樣改善了支承板的受力狀況，提高了支承板的剛性。 復(fù)位零件一般有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位兩種形式，本次設(shè)計(jì)采用彈簧復(fù)位形式，圓形截面，中心設(shè)一根。位置設(shè)在推桿固定板的中心，這樣可使推出機(jī)構(gòu)合模時(shí)復(fù)位平穩(wěn)。推出機(jī)構(gòu)推出后，復(fù)位桿高出分型面（其高度即為推出距離的大?。：夏r(shí)，彈簧由壓縮變?yōu)閺?fù)位慢于動(dòng)模分型面與定模分型面接觸復(fù)位，在動(dòng)模向定模逐漸合攏的過(guò)程中，彈簧伸展使推桿回位，從而與動(dòng)模產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，直至分型面合攏時(shí)，推出機(jī)構(gòu)變回到原來(lái)的位置。 當(dāng)推桿把產(chǎn)品塑件（水桶）推到頂即動(dòng)模下到下限位置時(shí)，塑件此時(shí)已經(jīng)被推出，然后工人用個(gè)夾子之類的東西去夾出來(lái)，就可以了。 第八章.注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 § 8.1 注塑機(jī)初步的選定 前面已計(jì)算的出塑件體積V=150.8cm，且該塑件采用單型腔制造。根據(jù)計(jì)算的制品體積及質(zhì)量來(lái)確定注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，最大注塑量V=V/0.8=188.5cm，查手冊(cè)初步選定選定G54-S200/400型注塑機(jī)。該型號(hào)注塑的規(guī)格和性能見下表: 項(xiàng)目? 單位 參數(shù) 額定注射容量 200～400 注射壓力 109 注射方式 / 螺桿式 噴嘴孔直徑 4 鎖模力 2540 最大開模行程 260 模具最小厚度 165 模具最大厚度 406 合模方式 / 液壓-機(jī)械 噴嘴球半徑 18 液壓泵電動(dòng)機(jī)功率 18.5 加熱功率 5.5 外形尺寸 4700X1400X1800 § 8.2 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 （1）注塑壓力的校核 查手冊(cè)可得到用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力80MPa<109MPa（選擇的注塑機(jī)實(shí)際注射壓力)，合乎要求。 （2）鎖模力的校核 鎖模力是指當(dāng)高壓熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個(gè)面上的力應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力F 。 由注塑機(jī)的規(guī)格和性能表可知注射壓力P=109MPa，由圖3可算得塑件投影面積A=3.14X(99-75)=13112.64mm，因?yàn)闉橹行臐部跐沧⑾到y(tǒng)，故澆注系統(tǒng)投影面積A=3.14X2.5=19.6mm。 故注射時(shí)所需合模力 F=x(A+A)=109x0.8x13112.64x19.6x10=2241kN （為塑料熔體對(duì)型腔成型的壓力，其大小一般為注射壓力的）。 故F=2241Kn<2540kN，所以鎖模力符合要求。 （3）開模行程的校核 注射機(jī)的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時(shí)所需要的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，否則塑件無(wú)法從模具中取出。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開模行程可按三種情況校核。 ①注射機(jī)的最大開模行程與模具厚度無(wú)關(guān) ②注射機(jī)的最大開模行程與模具厚度有關(guān) ③有側(cè)向抽芯時(shí)的最大開模行程 因該模具有側(cè)向抽芯，所以開模行程按③來(lái)校核： 設(shè)完成側(cè)向抽芯所需的開模行程為Hc,由開?？芍狧cs=260mm 因此所選注射機(jī)不符合，則需選s>290型號(hào)的注射機(jī)，查教材表4.2得符合要求的注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-500, 該型號(hào)注塑的規(guī)格和性能見下表: 項(xiàng)目? 單位 參數(shù) 額定注射容量 500 注射壓力 145 注射方式 / 螺桿式 噴嘴孔直徑 5 鎖模力 3500 最大開模行程 215 模具最小厚度 300 模具最大厚度 450 合模方式 / 液壓-機(jī)械 噴嘴球半徑 18 液壓泵電動(dòng)機(jī)功率 22 加熱功率 14 外形尺寸 6500X1300X2000 第九章.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)）的設(shè)計(jì) 無(wú)論什么塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此模具溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動(dòng)性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量較高。為了使模溫控制在一理想的范圍內(nèi)，現(xiàn)設(shè)計(jì)一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于本次設(shè)計(jì)的塑料 為PE，黏度低、流動(dòng)性好，模溫為20～60℃，故無(wú)須設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)，只需設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)以確保合理的模溫。為了盡快縮短模內(nèi)的冷卻時(shí)間，本設(shè)計(jì)采用冷凝處理后的冷卻水冷卻，提高生產(chǎn)效率，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 1.冷卻回路尺寸的確定： 1）冷卻回路所需的總表面積 （1） 式中 ——冷卻回路總表面積，； ——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，； ——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，； ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，； ——模具成型表面的溫度，℃； ——冷卻水的平均溫度，℃。 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用下式計(jì)算： （2） 式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，； ——冷卻水在該溫度下的密度，； ——冷卻水的流速，m/s； D——冷卻水孔直徑，m； ——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-26，得=8.40（平均水溫為30℃） 在（2）式中，=1.66m/s（冷卻水直徑D=10mm）見《實(shí)用注射模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-20，代入（2）式得=8312.8 在式（1）中，M =407，，=40℃，=30℃ 算得A=0.0802 2）冷卻回路的總長(zhǎng)度 （3） 式中 L——冷卻回路總長(zhǎng)度，； A——冷卻回路總表面積， d——冷卻水孔直徑，mm。 經(jīng)計(jì)算得L=3. 934m 3）冷卻水體積流量的計(jì)算 查《實(shí)用注射模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-20，得。 2.冷卻水回路的布置 （1）冷卻水設(shè)置的基本原則 1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 3）澆口出加強(qiáng)冷卻、冷卻水道出入口溫差盡量小 4）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 5）冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位 6）考慮水的密封防漏措施 （2）冷卻水回路的具體布置 考慮到中間板和動(dòng)模板上導(dǎo)柱導(dǎo)套孔等的影響，綜合各方面原則，冷卻水道布置如下： 圖（15） 第十章.設(shè)計(jì)小結(jié) 鑒于本次課程設(shè)計(jì)只是初步了解模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在選用課題時(shí)刻意避免了帶有側(cè)抽芯的的情況。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中省略了一些相關(guān)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核，如模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模具開合模行程的校核等。盡管如此，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)還是收益匪淺。首先，我對(duì)模具基本設(shè)計(jì)步驟以及相關(guān)參數(shù)的選用、計(jì)算及校核有了初步的了解；其次，本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們前面所學(xué)的知識(shí)的一次鞏固與復(fù)習(xí)過(guò)程，使我們對(duì)以前所學(xué)知識(shí)有了更深一步的認(rèn)識(shí)；最后，本次課程設(shè)計(jì)為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至走上工作崗位后的設(shè)計(jì)工作打下了一定的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)： [1] 史鐵梁 《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 黃雁 彭華太 《塑料模具制造技術(shù)》 [3] 屈華昌 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 高等教育出版社 [4] 陳劍鶴 吳云飛 黃桂林 《塑料模具設(shè)計(jì)圖冊(cè)》 清華大學(xué)出版社 [5] 屈華昌 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 - - 38 - -