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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題 目：散熱風(fēng)扇支架注射模設(shè)計(jì)
系 （部） 材料工程系
專 業(yè) 材料成型及控制工程
學(xué) 生 趙佳輝
學(xué) 號(hào) 1089522120
班 號(hào) 0895221
指導(dǎo)教師 朱斌海
中期報(bào)告日期 2011年11月23日
哈工大華德學(xué)院
說(shuō) 明
一、中期報(bào)告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：
1．論文工作是否按開(kāi)題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度安排進(jìn)行；
2．目前已完成的研究工作及結(jié)果；
3．后期擬完成的研究工作及進(jìn)度安排；
4．存在的困難與問(wèn)題；
5．如期完成全部論文工作的可能性。
二、中期報(bào)告由指導(dǎo)教師填寫(xiě)意見(jiàn)、簽字后，統(tǒng)一交所在院（系）保存，以備檢查。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
指導(dǎo)教師簽字： 檢查日期：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
一、論文工作是否按開(kāi)題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度安排進(jìn)行
1.1 目前的論文工作已按照開(kāi)題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度進(jìn)行了安排
二、目前已完成的研究工作及成果
2.1 塑件模型建立
2.1.1 模型3D圖
模型繪制3D圖采用PTC公司的產(chǎn)品Pro/ENGINEER Wildfire 3.0,最終繪制出來(lái)的3D結(jié)構(gòu)圖2-1所示:
圖2-1 塑件模型3D圖
2.1.2 塑件2D圖及其技術(shù)條件
模型2D圖繪制采用Autodesk公司的產(chǎn)品AutoCAD2006, 最終繪制出來(lái)的2D結(jié)構(gòu)圖2-2所示:
圖2-2 塑件模型2D圖
1.塑件精度等級(jí)及尺寸公差
塑件采用的精度等級(jí)為5級(jí)精度，部分尺寸的公差標(biāo)注如圖2-2所示。
2.塑件的表面質(zhì)量
該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒(méi)有斑點(diǎn)及熔接痕，粗糙度可取。
2.2 塑件參數(shù)設(shè)計(jì)
2.2.1 材料選擇
通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等。該塑件為一般的零件,屬于圓盤(pán)類,沒(méi)有特別的要求,根據(jù)以上的依據(jù),選擇材料ABS為塑料件的材料。
ABS塑料
化學(xué)名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene
比重:1.05 成型收縮率:0.4～0.7％
成型溫度：200～240 干燥條件：80～90 2
特點(diǎn)：
(1)綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好。
(2)與372有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。
(3)有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。
(4)流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
成型特性：
(1)無(wú)定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥80～90,3h。
(2)宜取高料溫,高模溫,但料溫過(guò)高易分解(分解溫度為>270)。對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取50～60,對(duì)高光澤。耐熱塑件,模溫宜取60～80。
(3)如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā?
(4)如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3～7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。
ABS樹(shù)脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無(wú)毒、無(wú)味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無(wú)熔融滴落現(xiàn)象。
ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹(shù)脂耐水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。
ABS工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。
用途: 適于制作一般的機(jī)械零件，磨耐磨零件，盤(pán)體，車配件，日用品，管材及文具等。
2.2.2 塑件收縮率
根據(jù)以上選用的材料為ABS，查相關(guān)資料可知，ABS的收縮率為0.004～0.007，由公式（2-1）求出ABS平均收縮率：
（2-1）
式中 —塑料的平均收縮率；
—塑料的最大收縮率；
—塑件的最小收縮率。
計(jì)算如下：
2.2.3 塑件的壁厚
一般說(shuō)來(lái)，塑件的厚度越厚就越能滿足產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度的性能要求，但是從塑件的成型過(guò)程看來(lái)，塑件的壁厚越厚，冷卻的時(shí)間就越長(zhǎng)，整個(gè)塑件的成型周期就要延長(zhǎng)，提高了生產(chǎn)的成本，降低了生產(chǎn)的效率，同時(shí)，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使的得產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定性增加，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此產(chǎn)品的厚度必須得適中，根據(jù)材料的的特性，查閱相關(guān)的資料，查得ABS制品的壁厚通常為1、1.2、1.5、2、2.5、3、6。
本次設(shè)計(jì)中，塑件的壁厚為6。
2.2.4 塑件的拔模斜度
拔模斜度是為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷，擦毛，在設(shè)計(jì)塑件表面沿脫模方向應(yīng)具有合理的脫模斜度。塑件的脫模斜度大小跟塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件的壁厚和幾何形狀有關(guān)。
在設(shè)計(jì)時(shí)，可以參考一些資料來(lái)確定塑件的脫模斜度，一般以塑件的材料為選擇依據(jù)，而ABS塑料的脫模斜度為，本設(shè)計(jì)選擇的脫模斜度為。
2.2.5 分型面的設(shè)計(jì)
選擇分型面是為了便于塑件的脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，該塑件因?yàn)楸诒」蕬?yīng)采用點(diǎn)澆口形式進(jìn)料，采用點(diǎn)澆口時(shí)，為了能取出流道凝料，應(yīng)使用三板式雙分型面模具。
2.2.6 確定型腔數(shù)量以及排列方式
本次模具設(shè)計(jì)采用的是一模兩腔，型腔的分布如圖2-3所示：
圖2-3 型腔分布圖
3.1 注塑設(shè)備選擇
選取注射機(jī)型號(hào)為，具體參數(shù)如表3-1：
表3-1 注塑機(jī)參數(shù)
理論容量
ShotSize (Theoretical)
60
注塑速率
Injection Rate
70
塑化能力
Plasticizing Capacity
35
注塑壓力
Injection Pressure
180
鎖模力
Clamp Tonnage
400
移模行程
Toggle Stroke
250
最大模厚
Max Mold Height
250
最小模厚
Min Mold Height
150
噴嘴球半徑
Spray nozzle
10
噴嘴口孔徑
Aperture nozzle
3
3.2 注塑機(jī)重要參數(shù)校核
3.2.1 注塑容量校核
注塑機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以容量計(jì)算時(shí)，必須使得在一個(gè)注塑成型周期內(nèi)所需的注塑塑料熔體的容量在注塑機(jī)額定注塑量的80％內(nèi)，也就是
（3-1）
式中 —注塑機(jī)最大注塑容量（）；
—成型塑件與澆注系統(tǒng)體積的總和（）；
為最大注塑容量的利用系數(shù)。
計(jì)算如下：
（3-2）
式中 —成型塑件的體積，乘以2是因?yàn)楸敬蔚哪＞呤且荒汕唬?
—澆注系統(tǒng)中主流道，分流道，澆口，冷料穴的體積和。
所以，
注 （3-3）
而注塑機(jī)的注塑容量為60，所以注塑機(jī)的注塑容量符合要求。
3.2.2 鎖模力校核
當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注塑機(jī)軸向的很大的推力，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在份型面上的垂直投影之和乘與型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)該小于注塑機(jī)額定的鎖模力，否則在注塑成型時(shí)會(huì)因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。
型腔內(nèi)塑料熔體的推力()可按下式計(jì)算
（3-4）
式中 —型腔內(nèi)塑料熔體沿注塑機(jī)軸向的推力（）；
—塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）；
—壓力損耗系數(shù)，取0.4；
—注塑壓力。
計(jì)算如下：
=1844.96
=180
也就是型腔內(nèi)的塑料熔體沿注塑機(jī)軸向的推力為133，而注塑機(jī)的鎖模力為400，所以注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
3.2.3 開(kāi)模行程校核
模具開(kāi)模后為了能取出塑膠件，要求有足夠的開(kāi)模距離，本次模具使用的注塑機(jī)的開(kāi)模行程是給定的，不受模具厚度的影響，當(dāng)模具的厚度變化時(shí)，可由其調(diào)模裝置調(diào)整。只要使得注塑機(jī)最大開(kāi)模行程大于模具所需的開(kāi)模距離就符合注塑的要求。
即：
（3-5）
式中 —注塑機(jī)最大開(kāi)模距離（）；
—模具所需的開(kāi)模距離（）。
也就是，所以注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
3.3 模架選擇
根據(jù)型腔排列的方式以及初步確定的壁厚，選擇模架A4型，系列，其結(jié)構(gòu)以及一些重要尺寸如圖3-1、3-2所示：
圖3-1 模架尺寸1 圖3-2 模架尺寸2
4.1 主流道設(shè)計(jì)
4.1.1 澆口套設(shè)計(jì)
為了便于澆注凝料從主流道取出,主流道采用的圓錐孔；澆口套與注塑機(jī)噴嘴嘴頭的接觸球面必須吻合。注塑機(jī)的噴嘴是球面,其半徑SR是固定的,為了澆口套端面的凹球面與注塑機(jī)的端凸球面接觸良好,一般取半徑：
（4-1）
式中 —主流道入口凹坑球面半徑（）；
—噴嘴球半徑（）。
在此次設(shè)計(jì)中，所以；而澆口套的圓錐孔的小端直徑d應(yīng)該大于噴嘴內(nèi)孔直徑：
（4-2）
由注塑機(jī)的參數(shù)可以看到，所以，澆口套的端面凹球深度。
澆口套的尺寸如圖4-1所示
圖4-1 澆口套尺寸
4.1.2 澆口套的固定形式
本次設(shè)計(jì)中，澆口套與注塑機(jī)定位孔采用過(guò)盈配合。
4.2 分流道設(shè)計(jì)
4.2.1 分流道的形狀
分流道的截面形狀常用的有圓形，梯形，和矩形, 其中圓形截面的分流道效率最高,也就是分流道流過(guò)相同的塑料流量,其分流道的內(nèi)表面積最小。這樣可以減少注塑過(guò)程中散熱面積,即熔料的溫度降低最小，同時(shí)使得摩擦力變小，減少壓力損失。其缺點(diǎn)就是制造起來(lái)比較麻煩,因?yàn)樗仨殞⒎至鞯婪衷O(shè)在模板的兩側(cè),在對(duì)合時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)口現(xiàn)象。當(dāng)分型面為平面時(shí)候,常采用圓形截面流到,本次設(shè)計(jì)中,分型面非平面，采用圓形截面分流道加工困難，故采用效率較高的梯形截面分流道。
4.2.2 分流道的布局
本次模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，分流道的布局對(duì)塑料件的成型影響也較大的，由于前面已經(jīng)將型腔的布局確定，設(shè)計(jì)分流道的布局既要跟型腔的布局協(xié)調(diào)，同時(shí)還應(yīng)該注意一些分流道布局的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理，應(yīng)該采用軸對(duì)稱或者中心對(duì)稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。
最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心重合；在可能的情況下,分流道的長(zhǎng)度盡可能的縮短,以減少壓力損失,避免模體壓力過(guò)大的影響成本。
在多型腔模具中,各型腔的分流道長(zhǎng)度應(yīng)該盡量相等,以達(dá)到注塑時(shí)壓力傳遞的平衡。
分流道的布局如圖4-2,分流道長(zhǎng)度短,對(duì)稱分布。
圖4-2 分流道布局
4.2.3 分流道的長(zhǎng)度
根據(jù)分流道的布局,大概的可以測(cè)量出分流道的長(zhǎng)度總長(zhǎng)；
4.3 澆口設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)采用的澆口為點(diǎn)澆口,其優(yōu)點(diǎn)是澆口位置能靈活地確定，澆口附近變形小，多型腔時(shí)采用點(diǎn)澆口容易平衡澆注系統(tǒng)，對(duì)于投影面積大的塑件或易變形的塑件，采用多個(gè)點(diǎn)澆口能夠取得理想的效果，適用一模多腔的模具。
4.3.1 點(diǎn)澆口的尺寸
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù),一般的點(diǎn)澆口直徑常為0.5～1.8,這里選1；澆口的長(zhǎng)度常為0.5～2，這里選2。
4.3.2 澆口位置的選擇
本次設(shè)計(jì)澆口位置的選擇如圖4-3所示：
圖4-3 澆口位置示意圖
4.4 冷料穴和鉤料脫模裝置
采用拉桿式鉤料裝置：由冷料穴和拉料桿組成，在冷料穴的底部設(shè)有一拉料桿，拉料桿固定在型腔板上，一次分型依靠拉料桿抽出主流道凝料。
其基本形狀如圖4-4所示，采用帶球形頭的冷料穴，其中冷料穴的直徑要比主流道的稍大，主流道末端的半徑大約為5，所以冷料穴的直徑設(shè)為6，此處的拉料桿直徑為4。
圖4-4 拉料桿形狀示意圖
5.1 型腔的設(shè)計(jì)
采用整體式型腔，也就是由整塊材料加工而成的型腔。
整體式型腔的優(yōu)點(diǎn)是，強(qiáng)度和剛度相對(duì)較高，且不易變形，對(duì)塑件的上表面不會(huì)產(chǎn)生拼?？p的痕跡，缺點(diǎn)為切削量大，模具成本高，同時(shí)給熱處理和表面處理帶來(lái)一定的困難。
型腔的外形尺寸為：。
5.2 型芯的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)塑件中共有三個(gè)孔，兩個(gè)的直孔和一個(gè)階梯孔，故需要兩個(gè)直型芯和一個(gè)階梯型芯成型。型芯的徑向和高度尺寸計(jì)算如下：
5.2.1 型芯的徑向尺寸
型芯徑向尺寸計(jì)算公式：
（5-1）
式中 —型芯徑向基本尺寸（）；
—塑件內(nèi)形尺寸（）；
—塑料的平均收縮率；
—修正系數(shù)，取3/4；
—塑件的公差（）；
—型芯制造公差，取/3（）。
大型芯徑向尺寸計(jì)算如下：
小型芯徑向尺寸計(jì)算如下：
5.2.2 型芯的高度尺寸
型芯高度尺寸計(jì)算公式：
（5-2）
式中 —型芯高度基本尺寸（）；
—塑件高度基本尺寸（）；
—塑料的平均收縮率；
—修正系數(shù)，取2/3；
—塑件的公差（）；
—型芯制造公差，取/3（）。
階梯型芯高度尺寸計(jì)算如下：
型芯尺寸如圖5-1、5-2所示：
圖5-1 階梯型芯尺寸 圖5-2 直型芯尺寸
5.3 鑲件的設(shè)計(jì)
鑲件位置放在定模板上，其尺寸形狀如圖5-3所示：
圖5-3 鑲件形狀及尺寸
5.4 加工工藝方案制訂
塑料模具的加工方法大體上可以分為切削機(jī)床加工、鉗加工和特殊加工三大類。切削機(jī)床加工是指采用不同的切削機(jī)床，如車床、銑床、磨床等進(jìn)行粗加工或精加工等。鉗加工是指采用銼、鏟、研等手工措施去除切削機(jī)床所預(yù)留的加工余量，將模具半成品加工成符合藍(lán)圖的要求尺寸，形狀以及表面粗糙度的合格零件，并通過(guò)組裝總裝成符合要求的模具。當(dāng)模具零件使用普通機(jī)床或人工的傳統(tǒng)的方法很難加工或者耗時(shí)很大時(shí)，則往往采用特殊加工的方法，如電火花，線切割以及等。
5.4.1 型腔加工工藝方案
表5-1 型腔的加工工藝方案
工序
內(nèi)容
設(shè)備
1
銑削
端銑坯料的六個(gè)端面
銑床
2
鉆削
鉆鑲件孔
鉆床
3
CNC粗加工
粗加工成型面
CNC
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨削
磨上、下端面
磨床
6
CNC精加工
精加工成型面
CNC
7
鉗工
拋光成型面、倒角，攻絲
6.1 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯是利用注射機(jī)的開(kāi)模力，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需要人工操作，抽拔力較大，具有靈活，方便，生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，無(wú)需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中被廣泛采用。
機(jī)動(dòng)抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為斜銷，彈簧，彎銷，斜導(dǎo)槽，斜滑塊，楔塊，齒輪條等多種抽芯形式。
本設(shè)計(jì)采用的是斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
6.2 斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)
6.2.1 抽芯距
型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離叫抽芯距，用表示。一般抽芯距等于側(cè)向孔或側(cè)凹深度加上23余量，即：
（6-1）
式中 —抽芯距（）；
—側(cè)向孔或側(cè)凹深度（）。
而所以
6.2.2 斜銷的傾角
斜銷的傾角是決定斜銷抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開(kāi)模行程和斜銷長(zhǎng)度，而且對(duì)斜銷的受力狀況有著重要的影響。決定傾斜角的大小時(shí)，應(yīng)從抽芯距，開(kāi)模行程和斜銷受力幾個(gè)方面綜合考慮。實(shí)際生產(chǎn)中，一般取～，不宜超過(guò)。選。
6.2.3 抽芯力的計(jì)算
抽芯力的計(jì)算跟脫模力的計(jì)算是一樣的，計(jì)算的公式為
（6-2）
式中 —抽芯力（）；
—單位面積塑件對(duì)型芯的正壓力（），一般取p＝（4.84～11.76）；
—塑件包緊型芯的側(cè)面積（）；
—塑件與模體鋼材的摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.3；
—脫模斜度。
計(jì)算得：
6.2.4 圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定
圖6-1 導(dǎo)柱直徑計(jì)算
計(jì)算公式（字母對(duì)應(yīng)的尺寸如圖6-1所示）
（6-3）
式中 —斜導(dǎo)柱直徑（）；
—抽拔力（）；
—受力點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板平面的距離（）；
—抽拔角；
—斜導(dǎo)柱鋼材許用彎曲應(yīng)力（）碳素鋼；
（6-4）
計(jì)算如下：
取。
6.2.5 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度計(jì)算
圖6-2 導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算
導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算公式為（字母對(duì)應(yīng)的尺寸如圖6-2所示）
（6-5）
式中 —斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度（）；
—斜導(dǎo)柱臺(tái)肩直徑（）；
—斜導(dǎo)柱抽拔角；
—斜導(dǎo)柱固定板厚度（）；
—斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊斜孔的配合間隙（）；
—抽芯距（），實(shí)際距離加24。
計(jì)算如下：
取的長(zhǎng)度為40。
7.1 推桿脫模機(jī)構(gòu)
采用圓柱型推桿
優(yōu)點(diǎn)：由于圓柱形狀的推桿和推桿孔最容易加工，而且很容易保證其配合精度，易于保證其互換性，并且易于更換，而且它還具有滑動(dòng)阻力小，不易于卡滯等。
推桿結(jié)構(gòu)形式如圖7-1（a）所示；推桿的固定形式如圖7-1（b）。
（a） (b)
圖7-1 推桿結(jié)構(gòu)形式
7.2 推桿尺寸計(jì)算及校核
7.2.1 推桿直徑計(jì)算
推桿直徑計(jì)算公式為：
（7-1）
式中 —圓形推桿直徑（）；
—推桿長(zhǎng)度系數(shù)， 0.7；
—推桿長(zhǎng)度（）；
—推桿數(shù)量；
—鋼材抗拉彈性模量（）；
—脫模力（）。
計(jì)算如下：
取標(biāo)準(zhǔn)值推桿直徑。
7.2.2 推桿應(yīng)力校核
推桿應(yīng)力校核公式為：
（7-2）
式中 —推桿應(yīng)力（）；
—脫模力（）；
—推桿數(shù)量；
—圓形推桿直徑（）；
—推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度（）。
一般中碳鋼；合金中碳鋼
計(jì)算如下：
7.3 推桿脫模機(jī)構(gòu)布局
推桿的布局如圖7-2所示
圖7-2 推桿的布局
8.1冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具的冷卻是將注塑成型過(guò)程中產(chǎn)生的、并傳導(dǎo)給模具的熱量盡可能迅速、并最大程度地導(dǎo)出，以使塑件以較快的速度冷卻固化。因此，冷卻的效果直接決定著塑件的質(zhì)量和注塑效果。
調(diào)節(jié)模具溫度的主要目的是：縮短成型周期；提高塑件質(zhì)量。
模具的冷卻主要采用的是循環(huán)水冷卻方式，而此次設(shè)計(jì)中采用的冷卻方式就是采用的循環(huán)水冷卻方式。
8.2 冷卻管道的直徑計(jì)算
已知條件：
塑件材料為ABS；
塑件的成型周期根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法得壁厚6的制件成型周期為45；
成型周期內(nèi)塑件的質(zhì)量為=14.51；
水的密度為。
8.2.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量
塑件的產(chǎn)量計(jì)算公式為：
（8-1）
式中 —塑件的產(chǎn)量（）；
—成型周期內(nèi)塑件的質(zhì)量（）；
—每小時(shí)成型次數(shù)（）。
計(jì)算如下：
查表8－1得ABS的單位熱流量
表8-1 常用塑料熔體的單位熱流量
塑料品種
塑料品種
ABS
低密度聚乙烯
聚甲醛
高密度聚乙烯
丙烯酸
聚丙烯
醋酸纖維素
聚碳酸酯
聚酰胺
聚氯乙烯
所以總熱流量為：
（8-2）
式中 —總熱流量（）；
—塑件的產(chǎn)量（）；
—單位熱流量（）。
計(jì)算如下：
8.2.2 求冷卻水的體積流量
冷卻水的體積流量公式為：
（8-3）
式中 —冷卻水的體積流量（）；
—總熱流量（）；
—水的密度（）；
—冷卻介質(zhì)的比熱容()；
—模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差()。
計(jì)算如下：
8.2.3 求冷卻水的管道直徑
查表8-2，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=8mm。
表8-2 冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量
冷卻水道直徑
最低流速
流量
8
1.66
10
1.32
12
1.10
15
0.87
8.3 冷卻管道的孔數(shù)計(jì)算
8.3.1 求冷卻水在管道內(nèi)的流速
冷卻水在管道內(nèi)的流速公式為：
（8-4）
式中 —冷卻水在管道內(nèi)的流速（）；
—冷卻水的體積流量（）；
—冷卻水道直徑（）。
計(jì)算如下：
8.3.2 求冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)
查表8-3，取=6.48（水溫為時(shí)）
表8-3 不同水溫下的值
平均水溫
0
5
10
15
20
25
4.91
5.30
5.68
6.07
6.45
6.48
由公式：
（8-5）
式中 —冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)；
—冷卻介質(zhì)的比熱容()；
—水的密度()；
—冷卻水在管道內(nèi)的流速()；
—冷卻水道直徑（）。
計(jì)算如下：
8.3.3 求冷卻管道中的傳熱面積
由公式：
（8-6）
式中 —冷卻管道中的傳熱面積（）；
—塑件的產(chǎn)量（）；
—單位熱流量（）；
—冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)；
—模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差()。
計(jì)算如下：
8.3.4 求模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)
由公式：
（8-7）
式中 —冷卻管道中的傳熱面積()；
—圓周率；
—冷卻水道直徑（）；
—冷卻管道長(zhǎng)度（）。
計(jì)算如下：
所以模具上開(kāi)設(shè)的管道孔數(shù)為4。
3、 后期擬完成的研究工作及進(jìn)度安排
1、注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2、塑料模具部裝圖的繪制
3、零件圖的繪制
①凹模嵌板的繪制；
②凸模嵌板的繪制；
4、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
4、 存在的困難與問(wèn)題
無(wú)
5、 日程安排
11月27日————12月11日 模具部件裝配圖的繪制；
12月12日————12月20日 模具零件圖的繪制；
12月21日———— 1月01日 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文與準(zhǔn)備答辯；
1月01日———— 1月08日 畢業(yè)答辯；
6、 如期完成全部論文工作的可能性
根據(jù)日程和時(shí)間的安排，可以按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題 目：散熱風(fēng)扇支架注射模設(shè)計(jì)
系 （部） 材料工程系
專 業(yè) 材料成型及控制工程
學(xué) 生 趙佳輝
學(xué) 號(hào) 1089522120
班 號(hào) 0895221
指導(dǎo)教師 朱斌海
開(kāi)題報(bào)告日期 2011年10月21日
哈工大華德學(xué)院
說(shuō) 明
一、開(kāi)題報(bào)告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：
1．課題來(lái)源及研究的目的和意義；
2．國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析；
3．主要研究?jī)?nèi)容；
4．研究方案及進(jìn)度安排，預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)；
5．預(yù)計(jì)研究過(guò)程中可能遇到的困難和問(wèn)題，以及解決的措施；
6．主要參考文獻(xiàn)。
二、對(duì)開(kāi)題報(bào)告的要求
1．開(kāi)題報(bào)告的字?jǐn)?shù)應(yīng)在1000字以上；
2．閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在5篇以上，本科學(xué)生應(yīng)有相應(yīng)的外文資料。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。
3．參考文獻(xiàn)按在開(kāi)題報(bào)告中出現(xiàn)的次序列出；
4．參考文獻(xiàn)書(shū)寫(xiě)順序：序號(hào) 作者.文章名.學(xué)術(shù)刊物名.年，卷（期）：引用起止頁(yè)。
三、如學(xué)生首次開(kāi)題報(bào)告未通過(guò)，需在一周內(nèi)再進(jìn)行一次。
四、開(kāi)題報(bào)告由指導(dǎo)教師填寫(xiě)意見(jiàn)、簽字后，統(tǒng)一交所在院（系）保存，以備檢查。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
指導(dǎo)教師簽字： 檢查日期：
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要
本論文主要通過(guò)對(duì)工控機(jī)散熱風(fēng)扇支架的設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出該塑件的模具。在整個(gè)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及到了塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注塑機(jī)和模架的選擇及注塑機(jī)的一些重要工藝參數(shù)的校核，并詳細(xì)敘述了模具設(shè)計(jì)中的分型面設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件設(shè)計(jì)、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
利用塑料成型模擬分析軟件Moldflow的MPI模擬其成型過(guò)程，制定合理的工藝方案并優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，Moldflow可提供如下分析：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理 、怎樣選擇合適的注塑材料 、怎樣確定合理的澆口位置 、澆口位置自動(dòng)優(yōu)化 、預(yù)測(cè)熔接痕位置 、模具型腔是否充滿 、最終制品的質(zhì)量如何 、怎樣選擇合適的注塑機(jī) 、縮痕分析，所以這次設(shè)計(jì)中Moldflow的引入很重要。本論文基于Pro/E CAD系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，用戶可以在可視化平臺(tái)上交互式的設(shè)計(jì)注塑模具各個(gè)部件，不僅可以避免相似零件設(shè)計(jì)的重復(fù)性，大大提高其設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，而且方便了產(chǎn)品后續(xù)的有限元分析，同時(shí)也符合了現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想的發(fā)展要求。
關(guān)鍵詞 模具設(shè)計(jì)；CAD；Pro/E；MoldFlow
Abstract
This paper mainly through the plastic parts of the disc design analysis, design of the plastic molds. In the die design process, relate to the structural design of plastic parts, injection molding machines and die-injection molding machines and the choice of a number of important parameters of the verification process, and described in detail the design of the die-design, gating system design , molding parts design, the top agencies to design and cooling system design.
In this paper, based on Pro / E CAD system, through the system, users can interactive visualization platform on the injection mold design various components, not only can avoid similar to the repetitive parts design, greatly improving the efficiency of its design and design quality and shorten product development cycle, and facilitate the follow-up product finite element analysis, but also in line with the thinking of the development of modern design requirements.
Key words Mold Design；CAD；Pro/E；MoldFlow
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1
1.2 各種模具的分類和占有量 2
1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 3
1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 4
1.5 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 7
第2章塑件設(shè)計(jì)分析 9
2.1 塑件模型建立 9
2.1.1 模型3D圖 9
2.1.2 塑件2D圖及其技術(shù)條件 9
2.2 塑件參數(shù)設(shè)計(jì) 10
2.2.1 材料選擇 10
2.2.2 塑件收縮率 12
2.2.3 塑件的壁厚 12
2.2.4 塑件的拔模斜度 13
2.2.5 分型面的設(shè)計(jì) 13
2.2.6 確定型腔數(shù)量以及排列方式 13
2.3 本章小結(jié) 14
第3章注塑設(shè)備和模架選擇 15
3.1 注塑設(shè)備選擇 15
3.2 注塑機(jī)重要參數(shù)校核 15
3.2.1 注塑容量校核 15
3.2.2 鎖模力校核 16
3.2.3 開(kāi)模行程校核 17
3.3 模架選擇 17
3.4 本章小結(jié) 18
第4章澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
4.1 主流道設(shè)計(jì) 19
4.1.1 澆口套設(shè)計(jì) 19
4.1.2 澆口套的固定形式 20
4.2 分流道設(shè)計(jì) 20
4.2.1 分流道的形狀 20
4.2.2 分流道的布局 21
4.2.3 分流道的長(zhǎng)度 21
4.3 澆口設(shè)計(jì) 22
4.3.1 點(diǎn)澆口的尺寸 22
4.3.2 澆口位置的選擇 22
4.4 冷料穴和鉤料脫模裝置 23
4.5 本章小結(jié) 23
第5章成型零件設(shè)計(jì)加工工藝方案制定 24
5.1 型腔的設(shè)計(jì) 24
5.2 型芯的設(shè)計(jì) 24
5.2.1 型芯的徑向尺寸 24
5.2.2 型芯的高度尺寸 25
5.3 鑲件的設(shè)計(jì) 27
5.4 加工工藝方案制訂 27
5.4.1 型腔加工工藝方案 27
5.4.2 型芯加工工藝方案 28
5.5 本章小結(jié) 28
第6章側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
6.1 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 29
6.2 斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 29
6.2.1 抽芯距 29
6.2.2 斜銷的傾角 30
6.2.3 抽芯力的計(jì)算 30
6.2.4 圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定 31
6.2.5 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度計(jì)算 32
6.3 本章小結(jié) 33
第7章脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
7.1 推桿脫模機(jī)構(gòu) 34
7.2 推桿尺寸計(jì)算及校核 35
7.2.1 推桿直徑計(jì)算 35
7.2.2 推桿應(yīng)力校核 35
7.3 推桿脫模機(jī)構(gòu)布局 36
7.4 本章小結(jié) 36
第8章冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37
8.1 冷卻管道的直徑計(jì)算 37
8.1.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 37
8.1.2 求冷卻水的體積流量 38
8.1.3 求冷卻水的管道直徑 39
8.2 冷卻管道的孔數(shù)計(jì)算 40
8.2.1 求冷卻水在管道內(nèi)的流速 40
8.2.2 求冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù) 40
8.2.3 求冷卻管道中的傳熱面積 41
8.2.4 求模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù) 41
8.3 本章小結(jié) 42
第9章模具裝配圖和零件圖 43
9.1 模具裝配圖繪制 43
9.1.1 模具裝配圖包含的內(nèi)容 43
9.1.2 模具裝配圖繪制步驟 43
9.2 模具零件圖繪制 44
9.2.1 模具零件圖包含的內(nèi)容 44
9.2.2 模具零件圖繪制步驟 44
9.3 本章小結(jié) 45
結(jié)論 46
致謝 47
參考文獻(xiàn) 48
附錄1 49
附錄2 50
VI
第1章 緒論
1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。
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